Оценка ингредиентного состава пластмасс и его влияние на свойства

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ МИХАИЛА ТУГАН-БАРАНОВСКОГО

Кафедра товароведения и экспертизы непродовольственных товаров

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Товароведение сырья, материалов и способов производства»

на тему: «Оценка ингредиентного состава пластмасс и его влияние на свойства»

Донецк — 2013 год

Содержание

Введение

Раздел 1. Состав и основные свойства пластмасс

1.1 Состав и влияние отдельных компонентов

1.2 Классификация и свойства пластических масс

Раздел 2. Товароведная характеристика сырья пластмасс

2.1 Потребительские свойства пластмасс, методы производства

2.2 Дефекты изделий из термопластических полимеров

2.3 Способы переработки пластмасс

Раздел 3. Потребительская оценка товаров из пластмасс

3.1 Сущность и методы потребительской оценки качества изделий из пластмасс

3.2 Обзор мировых рынков пластмасс

Выводы и предложения

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время во всех отраслях промышленности для, изготовления продукции разного функционального назначения используются полимеры и пластмассы на их основе.

Пластмассы — это наиболее характерный продукт современной химии. Хотя целлулоид быстро нашел большой спрос, вскоре ему пришлось потесниться. Началась «эра» искусственных органических материалов, которые стали называть пластмассами, собственно, только во второй половине нашего века. В 1900 году мировое производство пластмасс составило всего около 20 тыс. тонн. А уже в середине столетия их ежегодный выпуск достигал примерно 1,5 млн. тонн. В 60-е годы производство пластмасс сделало гигантский скачок: в 1970 году было выпущено уже 38 млн. тонн этих искусственных материалов. Начиная с 1950 года производство пластмасс удваивалось каждые 5 лет.

Пластические массы обладают многими ценными свойствами и поэтому широко применяются во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и для производства товаров народного потребления. Из пластмасс изготавливают также тару, упаковочные и другие материалы.

Переработка пластмасс — это совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение изделий — деталей с заданными конфигурацией, точностью и эксплуатационными свойствами. Высокое качество изделия будет достигнуто, если выбранные материал и технологический процесс будут удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям изделия: электрической и механической прочности, диэлектрической проницаемости, тангенсу угла диэлектрических потерь, прочности, плотности и т. п. Эти требования должны быть учтены при создании элементной базы (микросхем, микросборок и т. п.) и элементов базовых несущих конструкций (БНК), печатных плат, панелей, рам, стоек, каркасов и др. При переработки пластмасс в условиях массового производства для обеспечения высокого качества изделий решают материаловедческие, технологические, научно-организационные и другие задачи.

Целью курсовой работы является проведение товароведной оценки сырья для производства изделий из пластмасс. Из поставленной цели выставлен ряд задач, которые необходимо решить в процессе проведения исследований:

1. Изучить состав и основные свойства пластмасс.

2. Охарактеризовать потребительские свойства пластмасс.

3. Рассмотреть дефекты изделий из термопластических масс.

4. Проанализировать мировой рынок сырьевых пластмасс.

Материаловедческие задачи состоят в правильном выборе типа и марки полимера, таким образом, чтобы обеспечить возможность формования изделия с заданными конфигурацией и эксплуатационными свойствами.

Технологические задачи курсовой работы включают в себя всю совокупность вопросов технологии переработки полимеров, обеспечивающих качество изделия: подготовку полимеров к формованию, разработку-определение технологических параметров формования, разработку инструмента, выбор оборудования.

Раздел 1. Состав и основные свойства пластмасс

1.1 Состав пластмасс и влияние отдельных компонентов

Пластмассы, как и синтетические каучуки и волокна, относятся к высокомолекулярным синтетическим материалам (полимерам).

В наиболее полном по составу виде пластмассы состоят из полимера (связующего), наполнителя, пластификатора, красителя, стабилизатора, отвердителя, катализатора, смазывающего вещества. В отдельных случаях они состоят только из одного полимера, а в большинстве других -- из полимера и некоторых перечисленных компонентов.

Полимер является основой любой пластмассы, он связывает компоненты пластмассы в монолитное целое, придает ей главные свойства.

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, состоящие из огромных молекул (макромолекул), образующихся из многократно повторяющихся звеньев (цепей) мономера. Молекулярная масса полимеров составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов единиц.

Если макромолекулы высокомолекулярных соединений состоят из нескольких видов повторяющихся звеньев, то их называют сополимерами. Полимер, у которого макромолекулы состоят из разнородных относительно крупных звеньев (осколков макромолекул), называется блоксополимером. Значительный интерес представляют так называемые привитые сополимеры, к макромолекулам которых «прививаются» боковые отростки молекул другого вещества. Благодаря этому можно получать материалы с новыми, заранее заданными свойствами.

В зависимости от химического состава полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические, а в зависимости от происхождения или способа получения -- на природные, искусственные и синтетические.

В настоящее время при производстве пластмасс наиболее часто используются синтетические полимеры (смолы) и значительно реже искусственные (эфиры, целлюлозы) и природные полимеры (каучук, асфальты и канифоль).

Все синтетические полимеры получают реакцией полимеризации или поликонденсации. При создании определенных условий (температура, давление, катализатор) часть связей у них разрывается и происходит соединение полимера в длинные цепочки.

При полимеризации определенное количество и молекул, а мономера соединяется в одну молекулу полимера без выделения каких-либо побочных продуктов.

Полимеры, полученные поликонденсацией, имеют в основном пространственную структуру, где помимо межмолекулярных сил сцепления между молекулами действуют химические связи. Пространственная структура образуется под действием теплоты, катализатора или же при добавке к полимеру специального вещества -- отвердителя.

От числа межмолекулярных связей у полимера зависит его способность растворяться и размягчаться при нагреве. При достижении определенного их числа полимер теряет способность растворяться и размягчаться (плавиться). Таким образом, физико-химические свойства полимерных материалов зависят не только от химической природы полимера, но и от характера сочетания молекул между собой в те или иные структуры.

Высокая прочность полимеров объясняется резким возраставшим сил межмолекулярного притяжения, так как большие молекулы полимеров взаимодействуют между собой огромным числом звеньев, и разделить такие молекулы очень трудно.

В зависимости от поведения при повышенных температурах все синтетические полимеры делятся на термореактивные и термопластичные. Соответственно и пластмассы делятся на термореактивные (неплавкие и нерастворимые) и термопластичные. В некоторые пластмассы входят одновременно термореактивные и термопластичные смолы, термореактивные смолы и каучук.

Термореактивные пластмассы (реактопласты) при повторном нагревании вследствие протекания необратимых химических реакций превращаются в твердые труднорастворимые и неразмягчающиеся (неплавкие) вещества. Поэтому формование деталей из термореактивных пластмасс должно опережать процесс образования самой пластмассы, так как в противном случае оно будет затруднено или невозможно. Термореактивные пластмассы получают поликонденсацией низкомолекулярных веществ при повышенной температуре.

Из числа термореактивных смол наиболее часто применяют в качестве связующих фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические (полисилоксановые), меламино-формальдегидные и др.

В отверженном состоянии большинство термореактивных смол по сравнению с термопластичными меньше изменяют свои физические и механические свойства при нагреве и обладают малой хладотекучестью, т. е. медленно деформируются в процессе эксплуатации под влиянием постоянно действующей нагрузки. В то же время у них, как правило, более низкая вязкость.

Термопластичные пластмассы (термопласты) при повторном нагревании размягчаются и поддаются формованию, а при охлаждении снова застывают, сохраняя прежние свойства, поэтому их можно многократно перерабатывать. Термопластичные пластмассы получают полимеризацией низкомолекулярных органических веществ.

Чаще всего для производства термопластичных пластмасс используются следующие термопластичные смолы: полиметилметакрилат, полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен, политетрафторэтилен, полиамиды, полиуретаны. Все они имеют линейную, а не пространственную структуру молекул.

Большинство термопластичных смол обладает высокой ударной вязкостью, водостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами и в то же время низкой теплостойкостью и значительной хладотекучестью. Многие из термопластичных пластмасс могут быть использованы при температуре не выше 60… 80 °C. Для некоторых из этих пластмасс температура использования может достигать 150… 160 и даже 250 °C (например, для фторопласта).

Термопластичные пластмассы (особенно фторопласты) подвержены значительному изменению линейных размеров и объема с изменением температуры. Детали, изготовленные из термопластичных масс, поддаются сварке.

Пластификаторы вводят в состав пластмасс для понижения хрупкости, придания пластическим массам мягкости, текучести, пластичности, для повышения гибкости и растяжимости. Они повышают стойкость пластмасс к теплу и холоду. С течением времени пластификаторы могут выделяться из материала и испаряться, вследствие чего увеличиваются жесткость и хрупкость деталей.

Пластификаторы -- это своеобразные растворители замедленного действия. Сравнительно небольшие молекулы пластификатора, проникая между цепочками полимера, разобщают их, силы взаимодействия между атомами соседних цепочек ослабевают, и цепочки получают достаточно большую свободу перемещения. Это и приводит к приобретению полимером новых свойств. Так, например, он может быть превращен из твердого материала в мягкий и эластичный. В качестве пластификаторов применяют различные низкомолекулярные высококипящие малолетучие жидкости (сложные эфиры фталевой, фосфорной, себациновой и других кислот) и твердые низкомолекулярные каучукоподобные или воскоподобные смолы. Лучший пластификатор обладает меньшей летучестью.

Наполнители служат для частичной замены связующих, снижения стоимости пластических масс и придания им определенных свойств. Так, наполнители могут повышать прочность, теплостойкость, диэлектрические свойства или электропроводность, теплопроводность, уменьшать хрупкость и усадку. Иногда наполнитель, улучшая один показатель, ухудшает другие. Наполнители разделяются на органические (древесная мука, измельченная сульфитная и натронная целлюлоза, ткань, бумага и др.) и минеральные (каолин, тальк, мел, металлические порошки, кварцевая мука, цемент, асбест, асбестовое волокно, слюда, стеклянные нити и ткани и др.).

По структуре органические и минеральные наполнители делятся на порошкообразные, волокнистые и листовые. В зависимости от этого и пластмассы подразделяются на порошкообразные (пресс-порошки и литьевые массы), волокнистые и слоистые. Некоторые пластмассы (органическое стекло, винипласт, целлулоид и др.) изготовляются без наполнителей.

У пенопластов вторым основным компонентом кроме смол может быть газообразователь, т. е. добавка, разрушающаяся при размягчении смолы с образованием газообразного вещества (чаще всего азота).

Красители вводятся для придания пластической массе определенной окраски. Они представляют собой минеральные пигменты в тонкоизмельченном виде или органические красители. Красители могут также увеличивать долговечность пластмасс, повышать химическую и термическую стойкость и другие качества.

Смазки, или смазывающие вещества, вводятся в пластмассы для лучшей пластификации и предотвращения прилипания изделий к пресс-формам. Наиболее часто используют для этого парафин, стеарин.

Стабилизаторы (ингибиторы) способствуют сохранению первоначальных свойств пластмасс.

Отдельные виды пластмасс содержат отвердители (гексаметилендиамин, малеиновый ангидрид и др.), под действием которых жидкий состав превращается в твердую пластмассу, а также катализаторы для ускорения процесса отверждения.

Около двух третей всего мирового производства пластмасс составляют массовые продукты: полиэтилен, поливинилхлорид и полистирол. Основные области их применения — это строительство, упаковка, машиностроение, электротехника, транспорт. Причиной их широкого распространения служат главным образом относительно низкая цена и легкость переработки и лишь во вторую очередь свойства, которые во многом уступают свойствам более дорогих специальных веществ. В оставшейся трети преобладают полиэфирные смолы, полиуретаны, поливинилацетат, аминопласты, фенопласты, полиакрилаты и полиметакрилаты. Так называемые специальные пластмассы, например, полиформальдегид, поликарбонаты, фторполимеры, силиконы, полиамиды и эпоксидные смолы, все вместе составляют около 2%.

1.2 Классификация и свойства пластических масс

Распространению пластмасс способствуют их малая плотность (0,85−1,8 г/см і), что значительно уменьшает массу деталей, высокая коррозионная стойкость и широкий диапазон других свойств. Высокий коэффициент трения пластмассовых деталей позволяет использовать их даже для тормозных устройств. Отдельные пластмассы имеют специфические свойства: высокие электроизоляционные и теплоизоляционные характеристики, большую прозрачность, и др.

Важным преимуществом пластмасс является возможность их переработки в изделия самыми различными способами с коэффициентом использования материала 0,9−0,95 — литьем, выдавливанием т.п.

Пластмассам присущи и некоторые недостатки: невысокие прочность, твердость и механическая жесткость, большое значение коэффициента линейного термического расширения (15 Ч 10−5 К-1), значительная ползучесть, особенно в термопластов, низкая теплостойкость (большинство пластмасс имеет рабочую температуру не выше, 200 °C, и лишь немногие могут работать при 300… 400 °С), низкая теплопроводность (в 500−600 раз меньше, чем у металлов), склонность к старению (потеря свойств под воздействием тепла, света, воды и других факторов).

При старении уменьшается эластичность и прочность пластмасс, увеличивается их механическая жесткость и хрупкость.

Под эластичностью понимают способность материала к большим обратным деформациям. Этот срок по физическим смыслом аналогичный упругости, но первый используется для аморфных, а последний — для кристаллических тел. Твердость пластмасс по методу Бринелля составляет 30… 200 МПа.

Большинство полимеров находится в аморфном (стекловидном) состоянии. Такие полимеры называют смолами. В пластмассах может присутствовать некоторое количество кристаллической фазы, которая повышает прочность, жесткость и теплостойкость полимера. В производстве пластмасс используют в основном синтетические смолы. Классификации по природе полимерной основы (связующего) пластмассы подразделяются на два класса: пластмассы на основе синтетических смол и пластмассы на основе модифицированных природных соединений. Благодаря присущим им ценным свойствам наиболее перспективными являются пластмассы, полученные на основе синтетических смол.

Пластмассы на основе синтетических смол подразделяются по способу получения на полимеризационные и поликонденсационные, т. е. получаемые с использованием соответственно реакций полимеризации и поликонденсации. Очень важной, с точки зрения методов переработки пластмасс в изделия и температурных условий эксплуатации последних, является классификация пластмасс на термопластичные и термореактивные.

Термопластичными пластмассами или термопластами называют композиции, которые при повышении температуры способны переходить в высокоэластическое или вязко-текучее состояние, а при охлаждении вновь возвращаться в твердое — кристаллическое или стеклообразное состояние. При таких переходах свойства материалов изменяются обратимо. Термопласты, перерабатываемые в изделия в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, могут подвергаться такой технологической операции несколько раз. К группе термопластов относится большое число пластмасс, представляющих собой чистые синтетические полимеры или композиции на их основе, такие как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистиролы, фторопласты, полиакрилаты, полиамиды, поликарбонаты и другие, а также композиции на основе полимеров природного происхождения, таких как нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза и другие.

Термореактивными пластмассами или реактопластами называют пластмассы, которые переходят в высокоэластическое или вязкотекучее состояние под действием температуры лишь в краткий период, соответствующий времени необходимому для формования изделий, а затем теряют способность к таким переходам в связи с образованием трехмерной сшитой химическими связями пространственной сетки. Такой переход материала в неплавкое и нерастворимое состояние для реактопластов является необратимым. Вновь перевести отвержденную термореактивную пластмассовую композицию в размягченное или вязкотекучее состояние за счет повышения температуры не представляется возможным. К термореактивным относят пластмассы на основе феноло-формальдегидных, меламино-формальдегидных, эпоксидных смол, ряда полиуретанов, полиэфиров и других высокомолекулярных соединений.

Важным показателем для пластических масс, особенно для определения области их использования, являются физико-механические свойства, в первую очередь деформационные и прочностные характеристики, твердость; а также упругие свойства, характеризуемые величиной модуля упругости и модуля эластичности. По комплексу этих показателей пластмассы условно можно подразделить на жесткие, полужесткие и мягкие пластмассы.

Жесткие пластмассы являются твердыми композициями, имеющими преимущественно аморфную структуру. Они характеризуются высоким модулем упругости и низкими деформационными свойствами (относительное удлинение при разрыве составляет несколько процентов). Под действием напряжений в области нормальных (комнатных) и повышенных (до определенной величины) температур жесткие пластики способны длительно сохранять свою форму. К материалам этого типа относятся фено- и аминопласты, полистирол, полиметилметакрилат и другие пластмассы.

Полужесткие пластические массы представляют собой твердые, в известной степени упругие материалы, характеризующиеся, как правило, кристаллической структурой. Пластмассы этого типа характеризуются средней величиной модуля упругости и хорошей деформативной способностью, составляющей несколько десятков, а иногда несколько сотен процентов. Типичными представителями этой группы материалов являются полиэтилен, полиамиды, поливиниловый спирт и др.

Мягкие пластики представляют собой эластичные композиции преимущественно аморфной структуры, характеризующиеся низким модулем упругости и высокими деформационными свойствами. Причем для них характерной является малая величина остаточной деформации при достаточно большой общей деформационной способности. Развитие и исчезновение обратимой деформации в мягких пластиках происходит с малой скоростью, в отличие от эластомеров, где обратимые деформации проявляются и исчезают с большой скоростью.

Раздел 2. Товароведная характеристика сырья пластмасс

2.1 Потребительские свойства пластмасс, методы производства

Пластические массы обладают комплексом общих свойств, отличающих их от многих традиционных материалов. Для большинства пластический масс характерны легкость, разнообразие физико-механических свойств, химическая стойкость, высокие диэлектрические свойства, хороший внешний вид изделий. Некоторые пластмассы имеют высокую прозрачность.

Введение в пластмассу наполнителя позволяет решить ряд материаловедческих, технологических и технико-экономических задач, важнейшими из которых являются:

· повышение прочностных свойств;

· регулирование термодеформационных характеристик;

· придание материалу специфических свойств (плотность, пористость, электропроводность и др.);

· придание декоративных свойств;

· снижение стоимости.

К свойствам, определяющим функциональную возможность полимерных материалов, относятся плотность, механические, термические, электрические и химические свойства, атмосферостойкость. Функциональная пригодность полимерных материалов зависит от прозрачности, цвета и блеска, к этой группе относят также оптические свойства. В готовой продукции эти свойства определяют комплексные эстетические свойства.

Общая схема производства пластмасс включает традиционные процессы: дозировку и приготовление полимерной композиции, формование изделий и стабилизацию их формы и физико-механических свойств.

Приготовление композиций производят на смесителях различных систем. Для перемешивания сухих композиций обычно используют турбулентные и шнековые смесители. Специфическим широко используемым способом приготовления полимерных композиций является вальцевание.

Вальцевание — операция, при которой масса перетирается в зазоре между обогреваемыми валками, вращающимися в противоположном направлении. Вальцевание позволяет равномерно перемешать компоненты смеси. При многократном пропускании массы через валки полимер в результате термомеханических воздействий переходит в пластично-вязкое состояние. Этот процесс называется пластикацией.

Экструдирование — перемешивание массы в обогреваемом шнековом прессе (экструдере) с последующим продавливанием массы сквозь решетку для формования полуфабриката в виде гранул.

Выбор способа формования зависит в основном от вида получаемой продукции. Так, листовые материалы формуются обычно на каландрах, трубы и погонажные профильные изделия экструдируют, штучные изделия в основном формуют литьем под давлением.

Литье. Термопластичный полимер в виде гранул загружают в приемный бункер, из которого через воронку они поступают в цилиндрическую полость инжекционной машины, где электрообогревом поддерживается заданная высокая температура. Периодически приводимый в движение поршень выдавливает размягченный до пластического состояния материал в разборные охлажденные прессформы.

Отформованные изделия освобождают из форм и направляют на склад. Этим способом изготовляют сплошные изделия небольших размеров, например облицовочные плитки из полистирола.

При простом литье жидкая композиция или расплав заливаются в формы и отвердевают в результате реакций полимеризации, поликонденсации или вследствие охлаждения. Непрерывное профильное выдавливание (экструзия). Гранулы термопластичного полимера из загрузочного бункера поступают в пресс, в котором, нагреваясь, размягчаются. Затем материал шнеком подается к головной части машины, где продавливается через мундштук с сечением, соответствующим требуемому профилю изделия. Методом непрерывного выдавливания изготовляют трубы, лестничные поручни, плинтусы, пленки, стержни и др.

Переработка на вальцах с последующим каландрированием. Исходные сырьевые смеси, состоящие из термопластичной смолы, пластификатора и других компонентов, после тщательного перемешивания в обогреваемых механических смесителях пластицируют на горячих вальцах, а затем формуют в рулонные материалы на специальных машинах — каландрах (пресс, состоящий из системы валов, 58в). Этим способом изготовляют одно- и двухслойные рулонные материалы.

Специфическая особенность изделий, отформованных на каландре, состоит в появлении анизотропии механических свойств, называемой каландровым эффектом. Этот эффект возникает благодаря ориентации частиц полимера в направлении каландрирования и оценивается разницей прочности вдоль и поперек листа.

Пластмассы на основе термореактивных полимеров перерабатывают в изделия прессованием. При формовании прессованием пресс-порошок, состоящий из порошкообразной термореактивной смолы и измельченного наполнителя, подается в обогреваемую пресс-форму (58г). Пресс-порошок при этом размягчается и под давлением заполняет всю полость формы; здесь же происходит и отвердевание его в готовые изделия. В пресс-формах изготовляют детали санитарно- и электротехнического оборудования, оконные и дверные приборы, фурнитуру, детали строительных машин и механизмов.

Для плоского прессования строительных листовых пластиков и панельных изделий применяют многоэтажные (15… 20 ярусов) гидравлические прессы усилием 100… 500 кН, обогреваемые перегретой водой или паром. Пакеты для прессования разделяют металлическими листами и помещают в пресс. При температуре 140… 160 °C в обжатом состоянии происходит склеивание частиц в изделие. Методом плоского прессования формуют древесностружечные плиты, бумажные слоистые пластики, фанеру.

Методом вспенивания изготовляют пористые теплоизоляционные пластмассы и амортизирующие прокладки. Пористая структура пластмасс получается в результате вспенивания жидких или вязкотекучих композиций под влиянием газов, выделяющихся при реакции между компонентами или разложении специальных добавок (порофоров) от нагревания. Вспенивание также производится механически путем смешивания полимерной композиции с пеной или нагнетания (растворения) в полимере газообразных и легкоиспаряющихся веществ (производство пенополистирола).

Термоформованием называют переработку нагретых листовых, пленочных, трубчатых пластмассовых заготовок с целью придания им более сложной формы и получения готовых изделий. Усилие, необходимое для формования, создается механически, гидравлически, пневматически, при помощи вакуума или комбинацией двух из этих способов.

Штампованием нагретых заготовок изготовляют детали канализационных систем, световые колпаки из оргстекла; вакуум-формованием нагретых листов — детали санитарно-технического оборудования из ударопрочного полистирола, виниловых полимеров.

Полимеризация — это химическая реакция образования высокомолекулярных продуктов вследствие сцепления простых ненасыщенных органических мономеров, протекающая без отщепления каких либо частей молекул.

2.2 Дефекты изделий из термопластических полимеров

Возникающие в процессе формования изделий из пластмасс дефекты могут иметь различное происхождение. Это могут быть дефекты, связанные с неудачно подобранным составом пластмассы (дефекты состава); дефекты, обусловленные нарушением технологического режима формования и его неправильным выбором (дефекты формования); а также дефекты, связанные с недостаточно тщательно проведенными операциями механической обработки или декорирования уже отформованных изделий (дефекты отделки).

Дефекты состава возникают при неправильном подборе рецептур или использовании недоброкачественных компонентов композиционных пластмасс, при нарушении оптимального их соотношения.

К числу дефектов состава относят:

1. инородные включения -- видимые посторонние включения, являющиеся результатом загрязнения композиции пластмасс или оборудования;

2. пониженную механическую прочность, возникающую при малом или избыточном содержании наполнителя. При малом содержании наполнитель не оказывает должного армирующего эффекта, при избытке -- не полностью смачивается полимером;

3. повышенное водопоглощение — результат избыточного количества гигроскопических наполнителей.

Дефекты формования возникают в связи с недостатками конструкции формы и формовочных машин, неправильным выбором или нарушением режима переработки пластмасс. Особенно важным является соблюдение температурного режима и продолжительности операции формования. При отклонениях от оптимальной температуры формования, неравномерном прогреве форм, быстром или замедленном охлаждении могут происходить деструктивные процессы, возникать значительные внутренние напряжения, вызывающие деформацию изделий, появление дефектов внешнего вида, а также снижающие механическую прочность.

К числу наиболее распространенных дефектов формования относят следующие:

1. коробление — искривление формы изделий, вследствие различия температур пуансона и матрицы пресс-формы, извлечения из формы неохлажденного (для термопластов) или неотвержденного (для реактопластов) изделия, неравномерной усадки компонентов пластмассы;

2. трещины — узкие щели в изделиях возникающие вследствие значительных внутренних напряжений при нарушении температурного режима формования, а также излишней влажности формовочной смеси;

3. раковины -- пустоты в изделиях, которые образуются при попадании посторонних газовых включений или газообразных продуктов деструкции, усадочные раковины возникают при чрезмерно большой усадке отдельных компонентов смеси;

4. вздутия -- мелкие или крупные выпуклости на поверхности, возникающие вследствие повышенного содержания влаги в формовочной смеси, нарушении режима формования (слишком быстрое движение сердечника, нагнетающего воздух, малое удельное давление и др.);

5. сколы -- углубления на поверхности изделий, возникающие при механических повреждениях;

6. заусенцы -- острые выступы по краю и дну изделия;

7. стыки технологические -- видимые линии соединения (спая) порций литьевой массы, образующиеся при перегреве массы и малом давлении формования;

8. разводы -- заметные следы растекания пластмассы в виде полос или пятен вследствие различной вязкости расплавленной формовочной смеси;

9. облой (грат) -- утолщение на поверхности прессованных изделий по месту разъема формы вследствие избытка или малой текучести пресс-порошка;

10. риски и царапины — результат обработки поверхности пресс-формы крупнозернистым абразивным материалом или повреждения посторонними на поверхности пресс-формы;

11. выступание литника -- неудаленный и незачищенный остаток литника на лицевой поверхности изделия;

12. следы от выталкивателя — выступы и углубления на корпусе, возникающие при выталкивании из формы незатвердевшего изделия;

13. следы от разъема формы -- утолщенный шов на поверхности изделия от затекания пластмассы при неплотном соединении частей формы;

14. матовость -- пятна пониженного блеска, образующиеся при недостаточной полировке и смазке формы, низкой температуре или недостаточной выдержке при прессовании.

Дефекты отделки могут являться следствием небрежного или некачественного проведения ряда операций по исправлению дефектов формования: некачественное удаление облоя, плохая заполировка рисок, царапин и следов от разъемов пресс-форм и др. Нанесение новых дефектов в случае использования для зачистки облоя и удаление следов от литника, крупнозернистых абразивных материалов. К дефектам отделки относятся также дефекты, связанные с пост-технологическим декорированием изделий: применение красочных составов с малой адгезией, нечеткий рисунок, смещение составных частей декора, отслоение декора, растекание красителя, небрежное выполнение декора и т. п. В соответствии с требованиями стандартов дефекты изделий подразделяют на недопустимые и допустимые.

Недопустимые дефекты -- раковины, трещины, разводы, облой, коробление свыше 0,5% габаритных размеров (для прессованных изделий), миграция красителя, смещение составных частей рисунка и растекание красителя, искажающие внешний вид изделия.

Остальные дефекты допускаются в изделиях, если они не портят его внешнего вида и их размер (количество) не превышает допустимых пределов.

2.3 Способы переработки пластмасс

Полиприсоединение — это объединение различных основных молекул в высокомолекулярные продукты без отщепления третьего вещества.

Поликонденсация — реакция образования высокомолекулярного вещества из мономеров различного вида, которая сопровождается отщеплением низкомолекулярного продукта (часто молекул воды).

Физические и химические свойства полимеров обусловлены как особенностями химического состава и молекулярного строения этих веществ, так и их «надмолекулярной» структурой. Так химическая стойкость полиэтилена (устойчивость к действию агрессивных сред) определяется химической формулой мономера (-CH2-CH2-), не содержащего после полимеризации двойных связей, а физические свойства, например эластичность и непроницаемость, — его надмолекулярной структурой.

Пластмассы различаются по своим эксплуатационным свойствам (например, пластмассы с высоким электрическим сопротивлением, атмосферо-, термо-, или огнестойкие), по природе наполнителя (например, стеклопластики, графитопласты, газонаполненные пластмассы), по способу расположения наполнителя в материале (слоистые пластики, волокниты — пластмассы, состоящие из рубленого волокна, пропитанного термореактивной синтетической смолой), а также по типу полимера.

В зависимости от характера превращений, происходящих с полимером при формовании, пластмассы подразделяются на реактопласты и термопласты. Реактопласты или термореактивные пластмассы, подобно обожженной глине, не способны вернуть вновь пластичное состояние. Это связано с тем, что их переработка в изделие сопровождается химическим взаимодействием между макромолекулами и образованием пространственной структуры полимера. После такой переработки реактопласты утрачивают пластичность, становясь неплавкими и нерастворимыми. Повторно переработать такой материал в новое изделие уже невозможно. Обычно реактопласты — это фенольные, карбамидные и полиэфирные смолы.

Термопласты при нагревании вновь приобретают пластичность, их можно формовать многократно. Их легче превращать в готовые изделия, можно рационально обрабатывать и перерабатывать методами литья под давлением, вакуумной формовки или простой формовки. К термопластам относятся полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и АБС-полимеры.

Пространство между термопластами и реактопластами, как и между натуральными и синтетическими продуктами, заполнено сплошным спектром пластмасс, изготовленных «по специальным заказам». Они имеют порой необычные комбинации свойств. Так, разработаны термопласты с обратимым образованием сшитых молекул.

Рассмотрим основные методы переработки пластических масс в готовые изделия:

· литье под давлением;

· экструзия;

· вакуумформование;

· пневмоформование;

· прессование.

Литье под давлением — способ получения отливок в форме, в которую расплавленная пластмасса поступает под давлением, а после затвердевания в результате остывания или отверждения приобретает конфигурацию внутри полости формы.

Экструзия — это способ изготовления профилированных изделий большой длины. Заключается в непрерывном выдавливании размягченной пластмассы через отверстие определенного сечения. Применяется в производстве труб, пленок, при наложении электрической изоляции на провода.

Вакуумформование — метод производства изделий из листовых термопластов.

Изделие требуемой конфигурации получают за счет разности давлений, возникающей вследствие разрежения в полости формы, над которой закреплен лист. Пневмоформование — это, как и вакуумформование, способ изготовления изделий из листовых термопластов. Изделие оформляется под действием сжатого воздуха на лист, закрепленный над полостью формы. Применяется, например, в производстве ванн, раковин, деталей остекления самолетов.

Рассмотрим подробнее два метода переработки пластмасс — горячее прессование и литье под давлением. При горячем прессовании смесь полимера с добавками засыпают в горячую пресс-форму. Пресс-форма состоит из неподвижной подставки, форма которой соответствует форме прессуемых изделий и подвижного поршня — пуансона. После загрузки смеси пресс-форму закрывают и давят на смесь пуансоном, который постепенно входит в подставку. Благодаря нагреванию смесь становится пластичной и под действием давления заполняет все каналы в пресс-форме. Если формуется реактопласт, то нагретая масса через некоторое время затвердевает, и готовое изделие вынимают из пресс-формы. Если же формуется термопласт, то пресс-форму надо охлаждать, иначе изделие растечется и потеряет нужные очертания.

Это замедляет и удорожает процесс формования. Поэтому термопласты перерабатывают литьем под давлением. Здесь пластмасса размягчается при нагревании в отдельной камере, а затем уже с помощью насоса под давлением подается в холодную пресс-форму. Пластмасса заполняет ее и, охладившись, быстро затвердевает. Горячее прессование и литье под давлением позволяют изготовлять детали различной формы.

Раздел 3. Потребительская оценка товаров из пластмасс

3.1 Сущность и методы потребительской оценки качества изделий из пластмасс

Под уровнем качества понимается относительная характеристика качества товара, полученная путем сравнения показателей качества оцениваемого изделия с соответствующими базовыми показателями.

Оценка уровня качества — это совокупность операций включающий выбор номенклатуры показателей качества, определение численных значений этих показателей и сопоставление их с базовыми.

Существуют различные методы определения показателей качества: органолептические, экспертные, измерительные, регистрационные, расчетные и социологические.

Органолептический метод — это определение показателей качества продукции, осуществляемое с помощью органов чувств (зрения, слуха, осязания, вкуса).

С помощью зрения определяют внешний вид, форму, цвет, блеск;

С помощью осязания — консистенцию, плотность, эластичность;

С помощью обоняния — аромат, запах и др.

Измерительный метод — это определение показателей качества с использованием технических измерительных средств. Измерительные средства, применяемые для определения химического состава и потребительских свойств товаров, весьма разнообразны.

Все показатели качества товаров можно подразделить на следующие виды:

Надежность — свойство товара, характеризующее его способность сохранять свою потребительную стоимость во времени. По стандарту под надежностью понимается свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, определяющих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое делится на более простое: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность — свойство товара непрерывно сохранять свое работоспособное состояние в течение определенного времени потребления без вынужденных перерывов до первого отказа. Работоспособное состояние товара определяется тем, что он может выполнять свои функции в течение определенного времени потребления, сохраняя показатели своих свойств в пределах, установленных нормативными документами. Отказ — это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния. Показателем безотказности является наработка на отказ, которая характеризует продолжительность или объем работы товара до отказа. Она определяется временем от начала потребления товара до возникновения первого отказа.

Долговечность — свойство товара сохранять свою потребительную стоимость до наступления предельного состояния с учетом установленной системы ухода, обслуживания и ремонта при транспортировании, хранении и потреблении. Состояние товар считается предельным, если его использование по назначению становится невозможным по причинам безопасности или же малоэффективным из-за того, что показатели его свойств вышли из установленных пределов. Показателями долговечности являются ресурс и срок службы. Ресурс определяется наработкой товара от начала его потребления до перехода в предельное состояние. Срок службы характеризуется календарной продолжительностью от начала потребления товара до перехода его в предельное состояние.

Ремонтопригодность — свойство товара, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению причин отказов и повреждений и их устранению, т. е. способность товара восстанавливать свою потребительную стоимость в результате ремонта при условии, что затраты на ремонт относительно малы по сравнению с первоначальной стоимостью. Все товары в отношении ремонтопригодности делятся на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Сохраняемость — способность товара непрерывно сохранять свою потребительную стоимость при хранении и транспортировании. Показателем сохраняемости является срок сохраняемости, который определяется календарной продолжительностью хранения и транспортирования товара без ухудшения его качества.

Экономические показатели основываются на общественно необходимых затратах труда, нужных для воспроизводства товара. Они выражаются рабочим временем или в денежной форме, которая находит отражение в цене товара. Они учитываются при составлении интегральных показателей качества продукции. Базой оценки конкурентоспособности является исследование потребностей покупателя, требований рынка.

Проводя сравнения товаров, покупатель учитывает потребительские свойства изделия, за которые он согласен платить более высокую цену. Необходимым условием покупки товара является совпадение технических параметров с аналогичными параметрами товара.

Состав пластмассы, способ переработки и декорирования, конструкция изделия и его внешний вид определяют все основные потребительские свойства — функциональные, эргономические, эстетические и надежности.

Эргономические свойства товаров

Они обеспечивают удобство и комфорт при пользовании товаром, снижают утомляемость, повышают производительность труда, создают оптимальные условия для человека в процессе труда и отдыха. Эти свойства проявляются в системе «человек-изделие» в процессе потребления товара.

3.2 Обзор мировых рынков пластмасс

На современном этапе для большинства традиционных крупнотоннажных продуктов, в том числе пластмасс, характерно существенное замедление темпов наращивания сбыта в результате достижения значительной степени насыщения крупнейших потребляющих рынков индустриальных государств. При этом исключение составляет ряд нефтехимикатов, прежде всего потребительского назначения. Ярким примером являются специальные термореактивные полимеры (конструкционные пластмассы).

Данные материалы обладают небольшим удельным весом, широкими возможностями для дизайна, относительно низкой стоимостью и высокой прочностью. Физический объем этой категории полимеров менее значителен, нежели широко распространенных стандартных полимеров — термопластов (полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола и др.). В мировом потреблении пластмасс доля конструкционных пластмасс, как и другой перспективной группы — высокофункциональных полимеров специального назначения с особыми свойствами, остается незначительной (около 4%), однако темпы их прироста составляют соответственно 7 и 12% в год.

Мировой рынок промышленных и бытовых изделий из пластмассы имеет стабильную тенденцию развития и роста. Это факт, который подтвержден статистическими данными (обзоры за последние 50−60 лет) ведущих компаний по исследованию состояния мировой экономики в целом и производства полимеров, пластмасс и оборудования для этого производства в частности.

Самыми солидными игроками рынка пластмассовой продукции и оборудования для ее производства являются порядка 90−100 компаний с самой широкой географией размещения. Хотя их общее количество может быть сокращено, если разобраться с процессами глобализации, а именно поглощений, размещения дочерних фирм в более благоприятных регионах и т. д.

В мире в данный момент уже стабильно сформировалось несколько основных лидеров рынка пластмассового производства. Это азиатский регион, который представлен Китаем, Японией, Сингапуром, Тайванем, Ю. Кореей (общая доля в совокупном объеме производства -- около 35−45%). Европейский регион -- Германия, Португалия, Италия, Чехия, Латвия, Польша (25−30%).

Согласно данным, потребление пластмасс в 2006 году повысилось на 4%, достигнув 49,5 млн. тонн, по сравнению с 47,5 млн. тонн в 2005 году. Это превышает средний рост валового внутреннего продукта ВВП Европейских стран на 50%. Принимая во внимание, что рост производства в Западной Европе увеличился в среднем на 3,5% по сравнению с 2005 годом. В то же время Германия, Австрия и Португалия показали 6%, а наибольший динамизм продемонстрировали новые члены ЕС, где рынок пластмасс расширился приблизительно на 12%.

Традиционные для отрасли сектора потребления полимеров не изменились. Рынок полимерной упаковки демонстрирует — 37%, строй индустрия — 21%, автомобилестроение — 8%, электроника и бытовая техника — 6% от общего потребления полимеров.

Самым востребованным полимером, так же как и раньше, остался полипропилен, его доля в переработке составила 19%. Полиэтилен низкой плотности (ПВД) занял второе место с 17%, поливинилхлорид на третьем — 13%, остальные: ПНД — 12%, полистирол и вспененный полистирол — 7%, полиэтилентерефталат ПЭТ — 7%, полиуретаны — 6%, остальные пластмассы — 19% от общего количества 49,5 млн. тонн. Анализ состояния современного украинского рынка:

* Спрос на изделия из полимеров и рост их производства будет стабильно высоким.

* По-прежнему основными сегментами потребления будут оставаться строительство, производители упаковочного материала для пищевой промышленности, домашнее хозяйство.

* Если украинский производитель пластмассовой продукции не пересмотрит свое отношение к организации производства, то доля импорта пластмасс производственного назначения постепенно вырастет. Сейчас она составляет около 20%. Одними из импортозависимых материалов пластикового производства в Украине являются профильно-погонажные изделия, изделия производственного.

* Эксперты строят несколько неутешительные прогнозы для недобросовестных украинскийх производителей пластмассовых изделий. Потребитель начал поворачиваться лицом к более качественному товару, и если раньше, например, на теплицу брали любую пленку, то сейчас отдают предпочтение многослойной и комбинированной. Это же касается и труб для бытового применения (отопление, водопровод).

К 2011 г. (в стоимостном выражении) Западная Европа и США снизят свои доли соответственно на 2 и 12% (до 20 и 38% международного рынка). В то же время удельный вес азиатских государств, преимущественно благодаря Китаю, повысится на 3 процентных пункта (до 25%). Так, в 2006 г. в КНР потребление конструкционных пластмасс на основе ПЭТ и ПБТ достигло 150 тыс. тонн. Местные компании «Bluestar Group» и «Taiwan Changchun» уже анонсировали проекты строительства новых предприятий. Расширить свои мощности намерены также фирмы «Lanxess» и «PolyOne».

Согласно прогнозам, к 2010 г. темпы прироста спроса на основные виды конструкционных пластмасс в Китае составят примерно 13,6%. Вместе с тем, несмотря на бурное развитие китайского рынка, острой остается проблема низкого технологического уровня используемого оборудования. Впрочем, это практически не отражается на объемах внутреннего потребления данной продукции, отмечают эксперты.

Вывод очевиден для любого серьезного производителя пластмассовых изделий -- росту спроса должно соответствовать качество предложенного товара, которое, в свою очередь, невозможно без высокотехнологичного оборудования для его изготовления.

Вывод

В настоящее время пластмассы получили широчайшей распространение. Причиной такого распространения являются их низкая цена и легкость переработки, а также свойства, которые в некоторых случаях уникальны. Пластмассы применяют в электротехнике, авиастроении, ракетной и космической технике, машиностроении, производстве мебели, легкой и пищевой промышленности, в медицине и строительстве, — в общем, пластмассы используются практически во всех отраслях народного хозяйства. Пожалуй, единственная область, где использование пластмасс пока ограничено — это техника высоких температур. Но в скором времени они проникнут и сюда: уже получены пластмассы, выдерживающие температуры 2000−2500°C. Развитие химических технологий, помогающих создавать вещества с заданными свойствами, позволяет сказать, что пластмассы один из важнейших материалов будущего.

Производство пластмассовых изделий используются во всех сферах жизни человека. Тенденции производства постоянно меняются, но можно с уверенностью сказать, что производство пластмассовых изделий меняется в сторону безопасности не только жизни человека, но и окружающей среды, экологии. Выбор метода производства для каждого конкретного пластмассового изделия определяется большим числом факторов. Важнейшими из которых являются конструктивные особенности изделия, особенности свойств и технологические возможности выбранного полимера, условия эксплуатации, а также экономические факторы — стоимость оборудования и оснастки, их производительность и срок эксплуатации, затраты труда и его квалификация и др.

Таким образом, непрерывное расширение применения пластмасс обусловлено их достоинствами и высокой экономической эффективностью использования во всех отраслях народного хозяйства. Это приводит к разработке более усовершенствованных и высокотехнологичных процессов производства пластмасс и изделий из них.

Доброкачественные изделия из пластмасс должны соответствовать утвержденному проекту по всем показателям потребительских свойств. При массовом производстве утверждается модель изделия и его техническое описание, которое должно отвечать оптимальной модели товара, наиболее полно удовлетворять потребности по функциональным, эргономическим и эстетическим свойствам.

При нарушении режимов технологических процессов в готовых изделиях могут возникать различные дефекты, снижающие качество продукции или приводящие ее в негодность. Для выявления причин образования дефектов, возможностей их устранения необходимо знать основные этапы производства изделий. Предупреждение или устранение дефектов повышает качество готовой продукции и позволяет сберечь средства, затраченные на обработку сырья и изготовление изделия.

пластмасса полимер дефект

Литература

Товарознавство непродовольчі товари: підручник / Д. П. Лойко [та ін. ]; за ред. проф. Лойко Д. П. — К.: [Б:В. ], 2007. — 606 с.

Хільчевський В.В., Кондратюк С.Є., Степаненко В. О., Лопатько К. Г. Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів. Навч. посібник.

Кутянин Г. И. Пластические массы и бытовые химические товары. — М.: Экономика, 1988. — 208 с.

Ринок непродовольчих товарів України: реалії та перспективи: монографія: в 3 т. кол. авт.: О.О. Шубіна; М-во освіти і науки України, Донец. нац. ун-т економіки і торгівлі ім. Михайла Туган-Барановського. — Донецьк: [ДонНУЕТ], 2010. — Т.2. — 564с.

Лифшиц И.М. и др. Исследование непродовольственных товаров: Экономика, 1988. — 343 с.

Инфратруктура товарного рынка, Шубин.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой