Cum sunt fabricate materialele termoplastice: un instantaneu al metodelor de producție

Termoplastele sunt unul dintre cele mai utilizate tipuri de materiale plastice astăzi datorită versatilității și rentabilității lor. Ele pot fi ușor remodelate și remodelate de mai multe ori prin încălzire și răcire. Acest lucru le face ideale pentru o varietate de aplicații de producție.

Există mai multe procese cheie utilizate pentru fabricarea materialelor termoplastice la scară industrială. Principalele sunt extrudarea, turnarea prin injecție, suflarea și termoformarea. Procesul exact folosit depinde de tipul de rășină plastică și de forma și proprietățile dorite ale produsului final.

Acest articol va oferi o introducere generală asupra termoplasticelor și modului în care sunt fabricate.

Compoziția termoplasticelor

Când te gândești la termoplastice, te uiți la o lume în care moleculele simple formează structuri complexe. Aceste materiale sunt esențiale în orice, de la ambalare la piese auto.

Bazele polimerilor

Termoplastul începe cu monomeri, molecule mici care se leagă între ele ca un lanț. Când este încălzit într-un proces numit polimerizare, acești monomeri creează lanțuri polimerice. Imaginează-l ca pe un tren în care fiecare vagon este un monomer, iar întregul tren este polimer.

• Polietilenă (PE): Adesea folosit pentru pungi de plastic, este un fel de poster pentru materialele termoplastice.
• Clorura de polivinil (PVC): Țevile și ramele ferestrelor își obțin de obicei rezistența din PVC.
• Polistiren (PS): Gândiți-vă la ambalaje și cești de cafea de unică folosință, acesta este polistirenul dvs. la serviciu.
• Nailon (poliamida): Nu este doar pentru ciorapi - roțile dințate și legăturile de cablu au nevoie și de rezistența nailonului.
• Polipropilenă (PP): O alegere pentru containere și piese auto, PP este cunoscut pentru versatilitatea sa.
• Policarbonat (PC): Ochelarii tăi ar putea folosi computerul pentru acea calitate clară, dar dură.

Tipuri de termoplastice

Câteva exemple comune de materiale plastice termorigide includ:

• Rășină epoxidică – utilizată în acoperiri, adezivi, compozite
• Rășină poliesterică – utilizată în compozitele din fibră de sticlă
• Rășini fenolice – utilizate în adezivi, acoperiri, componente electrice
• Melamină formaldehidă – folosită în vesela, laminate, plăci de ștergere uscată
• Uree formaldehidă – utilizată în fitinguri electrice, adezivi
• Silicon – folosit pentru etanșări, garnituri, acoperiri

Aditivi și modificatori

Uneori, termoplastele au nevoie de un pic de impuls. Iată unde aditivi și modificatori intră în joc.

• Umpluturi: Ele pot întări forța fără a sparge banca.
• Stabilizatoare: Mobilierul dumneavoastră de exterior rămâne solid la soare datorită stabilizatorilor UV.
• Plastifianți: PVC-ul își obține flexibilitatea din acestea, făcându-l excelent pentru cabluri sau piele sintetică.

Gândiți-vă la aditivi ca la condimentele secrete pe care bucătarii le folosesc pentru a-și perfecționa preparatele; ele reglează fin proprietățile materialelor plastice.

Procese de fabricare a materialelor termoplastice

Când te uiți la modul în care termoplasticele prind viață, vei da peste câteva tehnici cheie. Toate încep cu material plastic brut, de obicei sub formă de rășini, care sunt apoi transformate într-o varietate de produse folosind căldură și presiune. Să trecem prin câteva dintre cele mai populare metode.

Turnare prin injecție

În turnare prin injecție, ai topit granulele de plastic și apoi injectate într-o matriță sub presiune înaltă. Este o soluție pentru producerea unei game uriașe de articole, de la piese auto până la containere. Adevărata afacere aici este matrița - super precisă, adesea complexă și puțin costisitoare. Dar odată ce ați investit în el, puteți pompa tone de piese cu o calitate constantă.

extrudare

extrudare este ca și cum ai stoarce pasta de dinți dintr-un tub, dar mult mai fierbinte și cu plastic. Împinge continuu plasticul topit printr-o matriță pentru a-l modela în tuburi lungi, tije sau foi. Extrudarea se referă mai mult la forme lungi și continue, așa că dacă de asta aveți nevoie, este de obicei mai rentabilă decât turnarea prin injecție.

Termoformare

Cu termoformare, încălziți o foaie de plastic până când devine flexibilă, apoi o plasați peste o matriță. Un aspirator aspiră aerul, făcând ca foaia să îmbrățișeze strâns matrița. Nu este la fel de orientat spre detalii precum turnarea prin injecție, dar este grozav pentru articole mai mari și mai subțiri, cum ar fi pahare sau tăvi de unică folosință.

printare 3d

Și să nu uităm printare 3d. Practic, așezi straturi de plastic topit conform unui model digital, creând forme complexe pe care alte metode nu le pot gestiona. Nu este la fel de rapid ca turnarea prin injecție sau extrudarea pentru fabricarea în vrac, dar pentru prototipuri sau piese la comandă, este o schimbare de joc.

Suflare

Tubul termoplastic este extrudat și apoi prins într-o matriță în timp ce este încă fierbinte și moale. Aerul comprimat este suflat în tub, umflandu-l pentru a lua forma matriței. Folosit pentru a face recipiente goale din plastic și piese precum sticle, rezervoare etc. 

Calandrare

Foile termoplastice sunt produse prin presarea plasticului topit între role mari pentru a forma foi uniforme. Folosit pentru a produce podele din PVC, folii de plastic etc. 

Proprietăți și performanță

Sunteți pe cale să vă familiarizați cu proprietățile care fac din termoplastic un material de bază în diverse industrii. Fie că este vorba de versatilitatea sau durabilitatea lor, aceste materiale sunt toate despre performanță de top.

Proprietăți fizice și mecanice

Materialele termoplastice se laudă cu o gamă largă de proprietăți fizice și mecanice care pot fi fie amorfe, fie cristaline ca structură, afectându-le performanțele. Termoplastele amorfe sunt cunoscute pentru că sunt mai flexibile și mai puțin casante, în timp ce tipurile cristaline oferă în mod obișnuit o rezistență mai mare și rezistență la căldură. Majoritatea sunt cunoscute pentru lor ușoară natura cuplată cu o robustețe mecanică semnificativă. The temperatura de tranziție sticloasă este un număr esențial la care trebuie să fiți atenți – vă spune când materialul se va înmuia la căldură, ceea ce spune multe despre scenariile sale de utilizare.

Rezistenta termica si chimica

Aceste materiale nu sunt doar dure; au o rezistență serioasă de oferit. Stabilitate termică este un semn distinctiv al materialelor termoplastice, ceea ce înseamnă că își pot menține proprietățile pe o gamă largă de temperaturi, de la temperaturile reci din cameră în sus. Cu toate acestea, intervalul exact depinde de polimerul specific. Al lor rezistență chimică le face un hit în medii în care sunt expuși la substanțe chimice care ar putea degrada alte materiale. Această rezistență, totuși, poate varia în funcție de structura polimerului - amorfă sau cristalină - așa că veți dori să alegeți cu înțelepciune în funcție de tipul de mediu cu care se va confrunta materialul dvs.

Rezistența la impact și la tracțiune

The rezistența la impact de termoplastice poate fi remarcabil de mare. În plus, lor rezistență la tracțiune— cât de multă forță pot suporta înainte de a se sparge — nu este nimic de bătut în joc cu valori precum 333 MPa în unele compozite termoplastice armate cu fibre.

Aplicații în diverse industrii

Materialele termoplastice și-au pătruns drum în aproape toate colțurile producției moderne. Sunt super versatile, așa că le veți găsi într-o mulțime de industrii diferite. Să aruncăm o privire la câteva sectoare specifice în care termoplastele își fac treaba.

Construcții și conducte

Aveți țevi de așezat, iar termoplasticul este alegerea dvs. PVC și ABS sunt vedete în acest joc — accesibile și ușor de instalat, ele formează curajul multor sisteme de instalații sanitare. Ele rezistă la apă, chimicale și coroziune precum campionii, motiv pentru care sunt peste tot în casă și birou.

Auto și aerospațial

În lumea automobilelor, totul este să faci lucrurile mai ușoare și mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil. Materialele termoplastice sunt eroii necunoscuți aici, ajutând la reducerea greutății fără a se zgâri cu performanța. Gândiți-vă la orice, de la bord până la conducta de combustibil. Chiar și în domeniul aerospațial, aceste materiale sunt foarte importante din motive similare - aeronavele mai ușoare înseamnă mai puțin combustibil și mai multă eficiență.

Echipament medical

Când vine vorba de echipament medical, vrei materiale curate și sigure. Materialele termoplastice vin din nou în ajutor, deoarece sunt folosite într-o mulțime de unică folosință – cum ar fi seringi și pungi de sânge. 

Soluții de ambalare

Verificați orice raft de supermarket și veți vedea de ce termoplastele sunt regii ambalajelor. În plus, le puteți modela în aproape orice formă sau dimensiune - la îndemână.

Sustenabilitate și reciclare

Când ai de-a face cu termoplastice, sustenabilitatea este o problemă importantă. Trebuie să luați în considerare Cum plasticele tale sunt făcute și ce li se întâmplă la sfârșitul ciclului lor de viață. Din fericire, majoritatea termoplasticelor sunt reciclabile. Aceasta înseamnă că pot fi retopite și remodelate, reducând nevoia de noi materiale și minimizând deșeurile.

• Reciclare: Este destul de simplu cu termoplastele. Încălzește-le și vor reveni să fie lichide, gata să fie transformate în ceva nou.

Reciclarea materialelor termoplastice este de obicei un câștig, reducând atât gunoiul, cât și cererea de resurse virgine. Dar luați în considerare acest lucru: dacă plasticele dvs. sunt contaminate sau nu sunt sortate corect, acest lucru poate afecta procesul de reciclare.

Iată scorul:

Deci, alegerile tale joacă un rol important aici. Cu cât vă concentrați mai mult pe energiile regenerabile și pe gestionarea adecvată a deșeurilor, cu atât mediul va fi mai bine.