Таблица 4 − Структура ассортимента верхних мужских сорочек

3.Укажите показатели рациональности структуры ассортимента.

4. Что такое коэффициенты широты, полноты, устойчивости и новизны ассортимента?

Тема 2. Полимеры и пластмассы на их основе

Лабораторная работа 3. Классификация и ассортимент бытовых

изделий из пластмасс. Исследование основных свойств пластмасс и полимеров

Цель работы: Изучение классификации и группового ассортимента бытовых товаров из пластмасс. Распознавание природы пластических масс и изучение методов переработки пластмасс в готовые изделия. Выбор пластмасс по их пригодности для товаров народного потребления.

Методический материал: плакаты, каталоги и буклеты группового ассортимента бытовых товаров из пластмасс; коллекции пластмасс разных видов и способов изготовления, образцы пластмасс для исследований, образцы готовых изделий: галантерейных, культурно-бытовых и хозяйственного назначения; лупы, измерительные линейки, спиртовки, пинцеты, чашки Петре, ГОСТ Р 50962-96.

Обзорная информация по теме

Многие товары народного потребления органического происхождения имеют полимерную структуру. Полимеры – это высокомолекулярные соединения на основе синтетических смол или природных веществ, получаемые по двум типам химических реакций − полимеризации и поликонденсации, на которых преимущественно базируется производство пластмасс. Пластмассы, таким образом, являются продуктами на основе органических или элементоорганических полимеров, которые способны при повышении температуры и давления приобретать любую заданную форму и устойчиво её сохранять при температуре жизнедеятельности человека. Эта форма затем сохраняется при понижении температуры или вследствие химической реакции сшивания и образования трехмёрной структуры полимера.

Ненаполненные бесцветные и прозрачные пластмассы называются органическими стеклами. Большинство пластмасс отличаются лёгкостью, значительной механической прочностью, химической стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами, хорошим внешним видом. Легко имитируют минералы, янтарь, малахит, перламутр, заменяют металл, не требуют

13

дополнительной декоративной обработки, легко окрашиваются. Могут быть жёсткими, мягкими (резино- и каучукоподобными), твёрдыми и пористыми (пенистыми), жидкими.

Но наряду с достоинствами пластмассы обладают существенными недостатками. Большинство пластмасс имеют низкую теплостойкость (в пределах 150°С), повышенную токсичность (за счёт мономера стирола, хлора, фенола, изоцианата, красителей, пластификаторов, стабилизаторов), высокую горючесть (целлулоид), склонность к старению под влиянием внешней среды и износа, низкую морозостойкость.

Специфические свойства пластмасс во многом зависят от структуры макромолекулы полимера (линейная, разветвлённая и сетчатая), от пространственного расположения макромолекул полимера (кристаллическая фаза или аморфная), а также от агрегатного состояния полимера (стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее).

Классификация пластмасс для производства товаров народного потребления: − по происхождению различают пластмассы:

на основе синтетических смол различают 2 группы пластмасс: полимеризационные - полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид – винипласт, полистирол, полиметилметакрилат, полиформальдегид; поликонденсационные − фенопласты, аминопласты, полиамиды (капрон, анид,

энант), полиэфиры (поликарбонаты и полиэтилентерефталат), полиэпоксиды, полиуретаны (спандекс), кремнийорганические смолы);

на основе природных модифицированных полимеров ( на основе эфиров целлюлозы – целлофан, целлулоид, целлон, этролы; на основе белка альбумина молока − галалит; на основе асфальтов, битумов, пеков − асфальтобитумные пластмассы); − по физико-механическим показателям (при температуре 20°С) различают:

жёсткие пластики (фенопласты, аминопласты, полистирол) с аморфной структурой, с высоким модулем упругости и малым удлинением на растяжение; полужёсткие пластики – твёрдые упругие материалы (полиэтилен и др.) кристаллической структуры со средним модулем упругости и относительно высоким общим и остаточным удлинением при растяжении, последнее исчезает

при нагревании пластиков; мягкие пластики – это мягкие и эластичные материалы (ПВХ пластикат,

пенополиуретан – поролон) с аморфной структурой и низким модулем упругости;

14

− по термическим свойствам различают термопластические (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопласты при нагревании плавятся, растворяются в растворителях, пригодны для повторного формования изделий, имеют линейную и разветвлённую структуру полимера;

Реактопласты – имеют сшитую (сетчатую) структуру полимера, после изготовления не плавятся, не растворяются в растворителях, не пригодны для повторного формования (фенолформальдегид, аминоформальдегид, полиэфиры);

− по макроструктуре различают пластмассы:

однородные – литые ненаполненные пластмассы. Имеют однородный стекловидный излом. Кроме связующего могут содержать пластификаторы и красители;

неоднородные – это наполненные пластмассы. К ним относятся пресспорошковые, слоистые и газонаполненные пластмассы.

Для пресспорошковых характерна неоднородность макроструктуры, обусловленная крупными частицами наполнителя, излом зернистый, виден в лупе.

Слоистые – представляют собой пропитанные смолой листы бумаги, ткани и др. материалов (на основе бумаги − гетинакс, на основе ткани – текстолит, на основе древесного шпона – древолит).

Газонаполненные пластмассы – материалы с пористой (пенистой) структурой и малой объёмной массой (до 0,001 г). Это пена и поропласты.

Многие пластмассы (наполненные и ненаполненные) выпускаются в виде поделочных материалов (листов, труб, шлангов, пластин, плит и др. профильных материалов).

Листовые материалы имеют разную толщину и называются: пленки – толщиной менее 0,5 мм, листы – толщиной от 0,5 до 2 мм, пластины – от 2 до 8 мм, плиты – свыше 8 мм;

− по микроструктуре различают пластмассы:

линейной структуры − пластмассы отличаются плавкостью, растворяются в растворителях, многократно перерабатываются, тянутся в нити. Из них вырабатывают волокна и нити;

разветвлённой структуры − обладают теми же свойствами, что и линейные, но имеют более вязкие растворы, низкую химическую стойкость и температуру плавления;

15

сетчатые (сшитые, пространственные) – пластмассы не плавятся, не растворяются в растворах, только набухают. Отличаются повышенной термотеплостойкостью, не пригодны для повторного формования. Не плавятся, а обугливаются; − по типу химических реакций получения полимера пластмассы на основе

синтетических смол делятся на 2 группы:

полимеризационные и поликонденсационные; − по составу пластмассы делятся:

на простые – состоят из одного полимера, может быть добавлен краситель и стабилизатор (до 3 %). Имеют стекловидный излом, называются оргстеклом (полиметилметакрилат и полистирол);

сложные (композиционные). В состав входят: связующее вещество (полимер), наполнители, пластификаторы, стабилизаторы (ингибиторы), красители, смазывающие вещества, катализаторы и инициаторы, газопорообразователи.

Наполнители – это различные измельчённые органические или неорганические материалы − древесная мука, кварцевый песок, сажа, тальк; волокнистые материалы – волокна хлопка, асбест, измельчённые обрезки тканей, бумаги, кожи и др. Известны пресспорошковые наполнители, слоистые (гетинакс, текстолит, древолит и др.). Наполнители могут составлять более половины (2/3) состава пластмасс. Наполнители повышают механическую прочность, теплостойкость, химическую стойкость, улучшают электроизоляционные свойства, снижают усадку пластмасс, коробление, деформируемость, прозрачность, удешевляют материал.

Пластификаторы – это маслообразные органические вещества (производные фталевой или фосфорной кислот, камфара, касторовое мало, каучуки) с высокой температурой кипения. Придают пластмассам гибкость, эластичность, снижают жёсткость и хрупкость (увеличивают ударную вязкость), повышают свето и морозостойкость, облегчают процесс формования изделий. Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимерами, не испаряться и мигрировать из него (выпотевать), быть химически стабильными и физиологически безвредными.

Стабилизаторы (ингибиторы) − это вещества, замедляющие старение пластмасс под воздействием различных факторов: кислорода воздуха, света, влаги, тепла. По типу действия различают антиоксиданты (от термической и окислительной деструкции), антииозонаты (против озонного старения),

16

светостабилизаторы (от фотоокислительной деструкции) и комплексного

действия. В качестве стабилизаторов используются как безвредные вещества – стеарат и карбонат кальция, стеарат и глицерофосфат магния, ацетат и карбонат натрия и др., так и обладающие токсичностью, а иногда и канцерогенностью. Это соли свинца, кадмия, бария, олова, стронция, никеля и другие металлосодержащие стабилизаторы, действующие на центральную нервную систему. Эфиры салициловой кислоты (аспирин) вызывают раздражение кожи, поражение почек, органов слуха, вызывают кровотечение желудка.

Ароматические амины – обладают канцерогенным и аллергенным действиями, влияют на репродуктивную функцию животных, проникают в организм даже через неповреждённую кожу.

Красители − это тонкоизмельчённые (дисперсные) минеральные пигменты или органические красители. Минеральные пигменты придают пластмассе неяркую, но светостойкую окраску, делают пластмассу непрозрачной. Иногда пигменты выполняют роль наполнителей (сажа, окись цинка, литопон). На базе органических красителей получаются прозрачные яркие пластмассы, но с низкой светостойкостью, быстро выгорающие на свету.

Отвердители (формальдегид, дикарбоновые кислоты, уротропин, диамины) – вводят в некоторые пластмассы (фенолформальдегидные, аминоформальдегидные) для перевода их в неплавкое и нерастворимое состояние в процессе формования, в результате сшивания структуры полимера. Полимер при этом проходит 3 стадии структурирования. Стадия А (резол) имеет линейную структуру полимера, пластмасса легко плавится и прессуется. Стадия В (резитол) имеет разветвлённую структуру полимера, промежуточное состояние. Стадия С (резит) придаёт полимеру сшитую структуру, пластмасса в изделии приобретает твёрдое, неплавкое, необратимое состояние.

Газообразователи – это химические соединения, разлагающиеся в процессе формования изделия при нагревании с выделением газообразных веществ. Используются для получения газонаполненных пластмасс − поро- и пенопластов. Поропласты – это пластмассы с открытыми порами (поролон). Пенопласты – с закрытыми ячейками малой объёмной массы (до 0,001 г).

Для повышения безопасности и расширения сферы применения в состав пластмасс в настоящее время вводят антиадгезионные добавки (снижают прилипание), антистатики, антипирены (против горючести), антимикробные добавки и др.

17

Содержание заданий лабораторной работы 3

Задание 1. Распознавание природы пластических масс.

1. Изучить внешние отличительные признаки различных видов пластмасс. Для изучения используйте паспортизированные наборы и коллекции

пластмасс, обратите внимание на цвет (в отражённом свете), прозрачность (в проходящем свете), состояние поверхности, вид излома (среза) изделия, физическое состояние объекта (твёрдое, жёсткое, гибкое, эластичное).

Результаты работы оформите в виде таблицы по форме:

Для выполнения работы используйте справочный материал таблицы 1.

Таблица 1 – Распознавание вида пластмасс по их внешним признакам

18

Задание 2. Изучение природы пластмасс пробами на нагревание и горение.

Для всех изучаемых пластмасс, кроме целлулоида, пробы на нагревание и горение проводят одновременно. Целлулоид в пламени горелки мгновенно воспламеняется и сгорает, поэтому его поведение к нагреванию и горению наблюдают в горячей воде (размягчение, гибкость, ломкость). Выделяет белый дым и запах камфары.

Для распознавания вида пластмасс при нагревании и горении тигельными щипцами берут кусочек пластмассы и подносят его к пламени горелки, постепенно нагревая (не поджигая). При этом обращают внимание на поведение пластмасс при нагревании (размягчаются, плавятся, вытягиваются в нити), характер горения (цвет пламени, характер пламени), побочные продукты горения (запах, копоть, звук). По результаты опыта выясняют группу

19

пластмассы: термопласт или реактопласт. Реактопласты (фено-аминопласты) при нагревании загораются с трудом, не размягчаются, далее обугливаются. Термопласты (большинство пластмасс) размягчаются, вытягиваются в нити (с помощью стеклянной палочки), оплавляются, обычно горят. Результаты наблюдений сравнивают со справочным материалом таблицы.

Полученные в ходе исследования результаты выполняют по форме:

20

Задание 3. Изучить методы переработки пластмасс и их отличительные признаки в готовых изделиях.

Необходимо знать, что метод формования изделий из пластмассы является важным элементом в распознавании вида пластмассы. Следует помнить, что выбор метода зависит от агрегатного состояния пластмасс.

Так, в вязкотекучем состоянии перерабатываются термопластичные пластмассы и прессовочные композиции следующими методами: литьём под давлением, экструзией, каландрованием, горячим прессованием (ст.А). Для этих целей используют различные типы формовочных машин: литьевые, каландры, экструдеры, пресс-машины. Для формования пластмасс литьём под давлением применяют полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат и др. На изделиях виден след от литья (литник), поверхность изделия гладкая, блестящая, получают полые и плоские изделия разных фасонов и конструкций. Методом экструзии (выдавливания) вырабатывают листы, пластины, плёнки, нити, стержни любой протяжённости из полиэтилена, полистирола, полипропилена и др. Такие изделия часто служат поделочным материалом для переработки пластмасс в высокоэластическом состоянии. Каландрованием получают листовые материалы различной толщины и длины (плёнки, листы, пластины). Наиболее пригоден для этого метода поливинилхлорид, который является чувствительным к высоким температурам, применяемым при других методах формования пластмасс.

21

Горячее прессование используется для производства изделий из термореактивных пластмасс (фено-аминопластов). Изделия имеют гладкую поверхность, чёткие контуры, достаточно сложную конструкцию.

Ввысокоэластическом (каучукоподобном) состоянии термопласты перерабатывают из листов. Применяют следующие методы: пневмо- и вакуумное формование, горячее штампование. При пневмо- и вакуумном формовании нагретые листы приобретают заданную форму под действием сжатого воздуха, давление 5 атм. (пневмоформование) или вакуума (вакуумное формование). Разновидностью метода является экструзия с раздуванием (для мелких форм). Получают изделия замкнутые, полые, сложной конфигурации или полусферы, с закруглёнными краями. Горячим штампованием вырабатывают в основном полые изделия из полиметилметакрилата, полиэтилена, полистирола, небольших размеров и несложных форм.

Втвёрдом состоянии (готовые листы, пластины, трубы) пластмассы обрабатываются сверлением, строганием, шлифованием, вытачиванием и др. на различных станках (сверлильных, токарных, фрезерных, штамповочных). Полученные детали используются для конструирования или монтажа готовых изделий путём склеивания, сваривания или спекания.

Методом химического формования непосредственно жидкого мономера можно получить листы органического стекла и пенополистирола (поролона). Для этого в формах осуществляется реакция полимеризации мономера метилметакрилата или поликонденсации изоцианата. Пористая структура создаётся за счёт вспенивания углекислым газом, образующимся в результате взаимодействия изоцианатов с водой.

На примере 5 − 7 изделий из пластмасс охарактеризуйте внешние отличительные признаки изделий разных методов формования по следующей форме:

Задание 4. Изучить приёмы декорирования пластмасс и показать значение в формировании качества.

Декорирование применяется как для улучшения внешнего вида изделий, так и для уменьшения, а иногда и устранения некоторых существенных недостатков

22

пластмасс (старение, проницаемость, водопоглощение и др.), расширяет область применения и срок службы изделий. Различают 3 группы декора:

1. Окрашивание пластмасс в массе – это введение красителей

(пигментов и органических красителей), металлических пигментов, придающих металлический блеск (алюминий, бронза, медь, цинк, титан и др.) в пластмассу; применение веществ, придающих перламутровый и флюоресцирующий эффект; украшение под мрамор, золото, серебро, жемчужным налётом. Декорирование в массе производят сухим окрашиванием (напылением), окрашиванием в реакторе при получении смолы, а также на экструдере и вальцах.

2.Декорирование в процессе формования изделия – это украшение слоистыми материалами (бумагой, тканями, плёнками); многоцветное литьё, соэкструзия с раздувом, двухцветное прессование (получают двухслойные разноокрашенные изделия).

3.Декорирование готовых изделий – металлизация (напыление

золотом, серебром, медью, никелем, алюминием; горячее тиснение фольгой, гальваническим покрытием); декалькомания (использование переводных картинок – деколи); распыление красок на поверхности, художественная роспись, гравировка изделий из полиметилметакрилата под алмазную грань, фотопечать и др.

На примере 5 − 7 образцов изделий из пластмасс ознакомьтесь с приёмами декорирования, отметьте их отличительные особенности и укажите, какую роль выполняет декор в конкретных примерах (образцах изделий).

Задание 5. Изучение классификации и группового ассортимента бытовых товаров из пластмасс. Особенности маркировки (Приложение Г).

Выбор пластмасс по их пригодности для товаров народного потребления.

Все бытовые товары из пластмасс делятся на 3 группы − хозяйственные, галантерейные и культурно-бытовые товары.

1. Хозяйственные товары группируются по назначению на: пищевые, посудохозяйственные (контактирующие с пищей); непищевые, хозяйственные (не контактирующие с пищей).

Посудохозяйственные товары предназначены: а) для сухой пищи (солонки, сахарницы, хлебницы, вазы, коробки); б) для жидкой пищи (горячей, при нагреве до 100°С − кружки, тарелки, миски, бокалы, ложки − и для холодной пищи − дуршлаг, чашки, кружки, кувшины); а также включают в) посуду изделия непищевого назначения (баки, тазы, ведра, губки для мытья, лотки для хранения ножей, вилок, ложек; подносы и др.).

23

Для горячей пищи применяются поликарбонаты (полиэфиры), которые физиологически безвредны, без вкуса и запаха, характеризуются самопогашаемостью (температура плавления 300°С).

Для кратковременного хранения горячей пищи также применяют полиэтилен, полипропилен, полистирол.

Непищевые хозяйственные товары группируются:

1)для ванной комнаты и туалета (корзины для белья, вешалки для полотенец, щетки и др.);

2)для сада и огорода (лейки, ящики для рассады, для инструментов, шланги поливочные и др.);

3)мебельные и для интерьера жилых помещений (кашпо, горшки, искусственные цветы, подставки для цветов, табуретки, карнизы, жалюзи, полки

идр.).

аминоформальдегид, фенолформальдегид, полиметилметакрилат.

2. Галантерейные товары – это :

1)туалетные принадлежности (футляры для щеток, бритвенные станки);

2)гребённые (гребёнки, расчёски);

3) одёжная фурнитура (пуговицы, молнии, замки, крючки);

4)украшения, бижутерия (заколки, браслеты, брелки);

5)предметы для рукоделия (спицы, булавки, крючки).

Ассортимент обширный, не подлежит обязательной сертификации. Пластмассы – полиметилметакрилат, полистирол, поликарбонат.

Декорированием легко имитируют дорогостоящие материалы ( под малахит, золото, коралл, жемчуг, янтарь, перламутр, слоновую кость).

3)Культурно-бытовые товары − это:

1)канцелярские (папки, обложки, скрепки);

2)фотопринадлежности (кюветы, бачки,фотобумага);

3)игрушки (не допускается целлулоид);

4)художественные изделия ( рамы, сувениры, эстампы, скульптура,

барельефы).

Условные обозначения пластмасс на упаковке Международный знак, указывающий на возможную утилизацию (Recycling, c

анг. − повторное использование) имеет вид треугольника, составленного из 3 стрелок. В треугольнике ( до 2002 г.) и под ним имеется ряд символов (цифры, буквы), которые свидетельствуют о применении пластмасс в упаковке.

24

01 или просто 1 – полиэтилентерефталат (РЕТ, РЕТЕ или ПЭТФ);

02 или 2 – полиэтилен, РЕ-НД (полиэтилен высокого давления) или РЕ-NД (полиэтилен низкого давления);

03 или 3 – поливинилхлорид, PVC или ПВХ (выделяется газ диоксин при температуре ниже температуры размягчения пластика, ниже 100°С);

04 или 4 – поликарбонат, РС (оптически прозрачный и биологически безвредный);

05 или 5 – полипропилен, РР (биологически инертен);

06 или 6 − полистирол, РS (биологически инертен, по способности к глубокой вытяжке не имеет равных);

07 или 7 − любой термопластичный полимер. Подобному изделию нельзя контактировать с пищевыми продуктами и его нежелательно использовать в быту.

С целью закрепления материала на примере 5 − 7 образцов сгруппируйте ассортимент изделий из пластмасс по классификационным признакам и покажите пригодность пластмасс целевому назначению изделий. Обоснуйте ответ. Работу представьте по следующей форме:

Сделайте выводы.

Вопросы и задания для контроля

1.Что понимают под полимерами и пластмассами?

2.Назовите состав пластмасс.

3.В чем отличия термопластов от реактопластов?

4.Какие химические реакции лежат в основе получения полимеров (смол)?

5.Что понимают под оргстеклом и каков его состав?

6.Назовите основные методы переработки пластмасс в готовые изделия.

7.Чем определяется пригодность пластмасс для изделий определенного целевого назначения?

8.Приведите ассортимент посудохозяйственных изделий разного назначения.

25