10.2.4. Пластмаси на основі природних полімерів

Целулоїд. Целулоїд є найстаршою пластмасою (відомий з 70-х років XIX століття) і уявляє собою твердий розчин нітрату це­люлози в камфорі.

Целюлоза [-СНО(ОН)-] — головна основа кліток рослин.

При обробці целюлози (бавовняної чи деревинної) азотною кислотою в присутності сірчаної одержують нітрат целюлози [- CHO (ONO) -], який уявляє собою білу волокнисту речови­ну, схоже на целюлозу, але вибуховий Для одержання шарувато­го целулоїду нітрат целюлози обробляють перемішуванням зі спиртовим розчином камфори при температурі (80...90) °С. От­риману масу фільтрують на фільтрпресах для вилучення домішок, потім масу знову поміщають у мешатіль і роблять відкачку спирту. Далі, масу пропускають через гарячі вальці, ку­ди подаються також барвники (чи освітлювані — для одержання прозорого целулоїду) і наповнювачі (якщо потрібно). Пластини провальцьованої маси накладають одну на одну, пресують на блоках-пресах при температурі до 90 °С і тиску до 15 МПа. Отри­мані блоки на стругальних верстатах стругають в листи ножем шириною у весь блок. Листи містять ще близько 12% спирту, то­му недостатньо тверді. Для вилучення спирту їх сушать гарячим

443

повітрям, а потім правлять у поверхових пресах для гладкості, перекладаючи латунними чи сталевими полірованими листами.

Целулоїд випускають таких основних сортів: технічний (про­зорий, білий) і галантерейний. Технічний целулоїд застосо­вується для виготовлення шкал вимірювальних приладів, лінійок, косинців, кінострічок, тощо, галантерейний целулоїд — для галантереї й іграшок. Для цього листи з целулоїду штампу­ють при температурі його розм'якшення — (80...90) °С.

Галаліт. Галаліт виготовляють на основі казеїну, що є про­дуктом споживання знежиреного молока спеціальними фермен­тами чи кислотами. Для одержання виробів з галаліту казеїн замішують на водяних розчинах чи фарб порошків із пластифіка­торами, ретельно розминають на вальцях, потім пресують в ар­куші чи пластини, затвердюють формаліном (дубленим) і сушать. Застосовуючи замість барвників спеціальні освітлювачі, одержу­ють прозорий галаліт.

Галаліт відрізняється доброю обробляємістю, але тендітний і гігроскопічний; йде, на виготовлення ґудзиків і інших галанте­рейних виробів, у тому числі імітації виробів з коштовної при­родної сировини.

Асфальтопічні пластмаси. Ці пластмаси є найбільш дешеви­ми. Сполучними при їхньому виробництві служать бітуми і кам'яновугільний пек, а наповнювачами — бавовняні очоси, інфузорна земля та ін. Асфальтопічні пластмаси стійки у воді і кислотах; з них роблять акумуляторні баки, кислототривкі труби і ємкості теплоізолятори та ін.

10.2.5. Переробка полімерів у вироби

З полімерних матеріалів роблять усілякі вироби будь-якої форми, а також нитки, плівки, аркуші, труби, зерна. Специфічні фізичні і технологічні властивості полімерів визначають своє­рідні методи їхньої переробки у вироби і напівфабрикати. Основ­ними методами переробки полімерів є екструзія, звичайне лиття, лиття під тиском, звичайне пресування, литьове пресування, ва­куумне і пневматичне формування, вальцювання, спінювання, зварювання, гаряче напилювання, стругання в аркуші, а також обробка на верстатах зняттям стружки.

Екструзія. При обробці методом екструзії одержують стриж­ні, труби, аркуші і плівки в основному з термопластичних полі­мерів, рідше з термореактивних. Екструзія складається у вичав-

444

люванні полімеру через мундштук з отвором, перетин якого виз­начається формою виробу.

Методом екструзії переробляється основна маса поліетилену та інших термопластів. Застосовується також для переробки тер­мореактивних смол і композицій.

Плівки й інші вироби з деяких термопластів (наприклад, поліетилену, полівінілхлориду, полістиролу, целулоїду) одержу­ють, роздуваючи труби.

Ємності (сулії, фляги й ін.) роблять у рознімних формах, у яких нагрітий відрізок труби роздувають повітрям.

Для одержання плівки термопласт із робочого циліндра 8 екс-трузійної машини надходить у голівку і витискується через кільце­подібну щілину, що утворена мундштуком і донором 5, у резуль­таті чого виходить труба. Ця труба роздувається повітрям, що надходить до голівки по магістралі через дорн (зазначене знизу стрілкою), потім проходить холодильник, що обдуває її зовні хо­лодним повітрям (зона 4), напрямні ролики 2, що захоплюють 1. Ролики, що захоплюють, складають трубчасту плівку в сплюсне­ний плоский рукав, що потім зрізується по краях і у виді подвійної стрічки намотується на рулон шириною 1400 мм. Пресування пластмас здійснюють на гідравлічних пресах у закритих прес-фор­мах і одержить аркуші, плити. Пресування буває холодним, гаря­чим, ливарним засобом контактного накладання армуючий ма­теріал укладають у форму 1 і змочують пензлем чи пульверизато­ром рідким сполучником 2 (іноді в кілька шарів). Після чого ком­позицію покривають целофановим листом 3 і накочують роликом до стінок форми для вилучення повітря, вирівнювання виробу і за­безпечення тісного контакту. Далі йде процес ствердіння сполуч­ника при кімнатній температурі чи при деякому нагріванні.

У якості армуючого наповнювача застосовують найчастіше склотканину і скловолокно, у якості сполучника — фенольні, епоксидні і насичені поліефірні смоли.

До цього способу прибігають також при попереднім просо­ченні наповнювача сполучними; у цьому випадку операція змо­чування смолою відпадає.

За способом мішка підготовка й укладання компонентів здійснюється аналогічно способу контактного формування. За­стосування мішка, найчастіше гумового, забезпечує кращий кон­такт між сполучниками і наповнювачем, а також краще вирівню­вання виробу. При накладенні шарів мішок l знаходяться поза

445

формою. Для формування при отвердінні притискна плита 2 міцно кріпиться до верхнього зрізу форми, і в мішок подається повітря чи пара, під тиском яких і перебігає ствердіння смоли.

Спінювання. Спінювання полімерів дає коміркові конст­рукційні матеріали малої об'ємної маси (до 0,05 г/см). За своєю будовою вони можуть бути коміркові (пінистими), з несполуче-ними осередками, наповненими газами і шпаруватими, що ма­ють сполучені шпари, як у губці.

Для спінювання застосовуються фенолоальдегідні і сечевино-альдегідні смоли, полістирол, поліетилен, полівінілхлорид, аце­тат целюлози, а також натуральний і синтетичний каучуки.

Зі спінених полімерів роблять плавучі засоби, теплоізоляцію й електроізоляцію, звукопоглинаючі деталі, губки, матеріали для подушок, пакування меблів, тощо.

Існує кілька методів одержання пінопластів. Широко застосо­вують метод, що складається у введенні газоутворювачів (по-рофірів) у пластик; порофіри при нагріванні виділяють гази.

Зварювання. Зварювання пластмас можливе для всіх термо-пластів. Для зварювання застосовують гаряче (250...300) °С повітря, що нагрівається електричним струмом чи газовим по­лум'ям, струмами високої частоти або ультразвуком. Поверхні при зварюванні очищають, вирівнюють і стискають (тиск до 0,2...0,3 МПа). При нагріванні в граничному шарі макромолеку­ли переходять у пластичний стан, здобувають рухливість, що сприяє взаємній дифузії і зварюванню частин.

Пластмаси, що мають високі діелектричні властивості (поліети­лен, поліпропілен, поліізобутилені полістирол), не зварюються стру­мами високої частоти. Для зварювання твердого полівінілхлориду (вініпласту) застосовують також нагрівання тертям, а для м'якого (пластикату) — нагрівання паяльником, гарячою стрічкою, тощо.

Поверхневі покриття. Полімери широко використовують для поверхневих покрить на металі, дереві, папері, пластмасам з ме­тою захисту від корозії й ерозії і для прикрас. Покриття поділяють на ті, що висихають при випаровуванні розчинника і що поліме-ризуються і ті, що окислюються з утворенням плівки на повітрі.

Покриття з термопластів наносять також способом гарячого напилювання, при якому пластик у виді чи пасти порошку під ти­ском повітря пропускається через повітряно-ацетиленове по­лум'я. Розм'якшені частки пластику попадають на захищену по­верхню, і покривають її суцільним рівним шаром.

446

Фізичні властивості пласма наведено в табл. 10.1.