11.2. Основные свойства полимеров и пластмасс

Пластические массы обладают рядом физико-механических свойств, которые дают им значительные преимущества перед наиболее распространенными строительными материалами. Это следующие свойства.

Истинная плотность пластмасс чаще всего находится в пределах 900–1800 кг/м³, т.е. они в 2 раза легче алюминия и в 5–6 раз легче стали. Средняя плотность пластмасс колеблется в широких пределах и составляет у пористых 15–30 и плотных 1800–2200 кг/м³.

Прочность пластмасс различна. Предел прочности при сжатии пластмасс с порошкообразным наполнителем составляет 100–150 МПа, у стекловолокнистых пластмасс достигает 400 МПа.

Теплопроводность пластмасс зависит от их пористости. Теплопроводность пластмасс равна 0,2–0,7 Вт/(м х^оС), пористых, например пено- и поропластов, — 0,03–0,04 Вт/(м х^оС). Пластмассы обладают высокой химической стойкостью по отношению к воде, кислотам, растворам солей, органическим растворителям (бензину, бензолу и др.).

Пластмассы хорошо окрашиваются в любые цвета. Некоторые ненаполненные пластмассы прозрачны и обладают высокими оптическими свойствами.

Пластмассы легко обрабатывать: пилить, строгать, сверлить. Ценным свойством пластмасс является легкость их технологической переработки — возможность придания им разнообразной формы. Перерабатывают пластмассы в готовые изделия различными методами: литьем под давлением (полистирольные плитки); непрерывным профильным выдавливанием — экструзией (трубы и погонажные изделия, поручни, плинтусы); на вальцах с последующим пропусканием между валками каландра (рулонные материалы, например линолеум); формованием под давлением в пресс-формах (дверные ручки и др.); горячим прессованием (бумажно-слоистые пластики).

Пластмассам присущи и некоторые недостатки, ограничивающие область их применения. Основной недостаток многих пластмасс — низкая теплостойкость (70–200 ^оС). По сравнению со стеклом, керамикой и металлом пластмассы имеют малую поверхностную твердость. Пластмассы обладают и повышенной ползучестью: в них со временем даже при небольшой нагрузке развивается пластическое течение гораздо в большей степени, чем это происходит в бетонах и металлах. Существенным недостатком некоторых пластмасс является старение, которое выражается в потемнении поверхности и самопроизвольном разрушении изделий.

11.3. Принципы изготовления изделий из полимеров и пластмасс

Изделия из полимеров и пластмасс изготовляют методом литья под давлением, непрерывным профильным выдавливанием (экструзия), переработкой на вальцах с последующим каландрированием и др.

Литье под давлением. Получение изделий из термопластических полимеров и пластмасс методом литья под давлением в специальных инжекционных машинах производится по схеме, показанной на рис. 11.1 a. Термопластичный полимер в виде гранул загружают в приемный бункер, из которого они через воронку 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 пресс-формы. Отформованные изделия освобождают из форм и направляют на склад. Этим способом изготовляют сплошные изделия небольших размеров, например облицовочные плитки из полистирола.

Рис. 11.1. Схемы переработки пластических масс в материалы и изделия: а — литье под давлением (инжекция); 6 — непрерывное профильное выдавливание (экструзия); в — вальцевание и каландрирование; г — формование под давлением в пресс-формах.

Непрерывное профильное выдавливание. Схема процесса получения изделий из пластмасс методом непрерывного профильного выдавливания приведена на рис. 11.1 б. Гранулы термопластичного полимера из загрузочного бункера поступают в пресс, в котором, нагреваясь, размягчаются. Затем материал шнеком подается к головной части машины, где продавливается через фильтры с сечением, соответствующим требуемому профилю изделия.

Методом непрерывного выдавливания изготовляют трубы и погонажные изделия — лестничные поручни, плинтусы, пленки, стержни и т. п.

Переработка на вальцах с последующим каландрированием. Рулонные материалы изготовляют на вальцах с последующим каландрированием (рис. 11.1 в). Исходные сырьевые смеси, состоящие из термопластичной смолы, пластификатора и других компонентов, после тщательного перемешивания в обогреваемых механических смесителях пластифицируют на горячих вальцах, а затем формуют в рулонные материалы на специальных машинах — каландрах (пресс, состоящий из системы валов). Этим способом изготовляют однослойные и двухслойные рулонные материалы.

Пластмассы на основе термореактивных полимеров перерабатывают в изделия формованием под давлением, литьем, прессованием. При формовании под давлением пресс-порошок, состоящий из порошкообразной термореактивной смолы и измельченного наполнителя, подается в обогреваемую пресс-форму (рис. 11.1 г). Пресс-порошок при этом размягчается и под давлением заполняет всю полость формы; здесь же происходит и отвердение его в готовые изделия.