Ako sa vyrábajú termoplasty: Snímka výrobných metód

Termoplasty sú dnes jedným z najpoužívanejších druhov plastov vďaka svojej všestrannosti a cenovej efektívnosti. Dajú sa ľahko pretvarovať a viacnásobne preformovať zahrievaním a chladením. Vďaka tomu sú ideálne pre rôzne výrobné aplikácie.

Na výrobu termoplastov v priemyselnom meradle sa používa niekoľko kľúčových procesov. Hlavnými sú extrúzia, vstrekovanie, vyfukovanie a tvarovanie za tepla. Presný použitý postup závisí od typu plastovej živice a požadovaného tvaru a vlastností konečného produktu.

Tento článok poskytne celkový úvod do termoplastov a ich výroby.

Zloženie termoplastov

Keď premýšľate o termoplastoch, pozeráte sa na svet, kde jednoduché molekuly tvoria zložité štruktúry. Tieto materiály sú nevyhnutné vo všetkom od obalov až po automobilové diely.

Základy polymérov

Termoplast začína s monoméry, malé molekuly, ktoré sa spájajú ako reťaz. Pri zahrievaní v procese tzv polymerizáciatieto monoméry vytvárajú polymérne reťazce. Predstavte si to ako vlak, kde každý vozeň je monomér a celý vlak je polymér.

• polyetylén (PE): Často sa používa na plastové vrecká, je to druh plagátového dieťaťa pre termoplasty.
• Polyvinylchlorid (PVC): Rúry a okenné rámy zvyčajne získavajú svoju pevnosť z PVC.
• Polystyrén (PS): Myslite na obaly a jednorazové šálky na kávu, to je váš polystyrén v práci.
• Nylon (polyamid): Nie je to len pre pančuchy – ozubené kolesá a sťahovacie pásky tiež potrebujú silu nylonu.
• Polypropylén (PP): PP, ktorý sa používa na výrobu kontajnerov a autodielov, je známy svojou všestrannosťou.
• Polykarbonát (PC): Vaše okuliare môžu používať počítač na dosiahnutie jasnej, ale tvrdej kvality.

Druhy termoplastov

Niektoré bežné príklady termosetových plastov zahŕňajú:

• Epoxidová živica – používa sa v náteroch, lepidlách, kompozitoch
• Polyesterová živica – používaná v kompozitoch zo sklenených vlákien
• Fenolové živice – používajú sa v lepidlách, náteroch, elektrických komponentoch
• Melamínformaldehyd – používa sa v riadoch, laminátoch, doskách stierateľných za sucha
• Močovinový formaldehyd – používa sa v elektrických armatúrach, lepidlách
• Silikón – používa sa na tesnenia, tesnenia, nátery

Aditíva a modifikátory

Niekedy potrebujú termoplasty trochu posilniť. Tu je kde aditíva a modifikátory vstúpiť do hry.

• Plnidlá: Dokážu posilniť silu bez toho, aby narušili banku.
• Stabilizátory: Váš vonkajší nábytok zostane na slnku pevný vďaka UV stabilizátorom.
• Plastifikátory: PVC vďaka nim získava svoju flexibilitu, vďaka čomu je skvelé pre káble alebo syntetickú kožu.

Myslite na prísady ako na tajné koreniny, ktoré kuchári používajú na zdokonaľovanie svojich jedál; dolaďujú vlastnosti vašich plastov.

Procesy výroby termoplastov

Keď sa pozriete na to, ako termoplasty ožívajú, narazíte na niekoľko kľúčových techník. Všetky začínajú surovým plastovým materiálom, zvyčajne vo forme živíc, ktoré sa potom pomocou tepla a tlaku transformujú na rôzne produkty. Pozrime sa na niektoré z najpopulárnejších metód.

Vstrekovanie

In vstrekovaním, máte plastové granule roztavené a potom vstrekované do formy pod vysokým tlakom. Je to go-to pre výrobu obrovského rozsahu položiek, od automobilových dielov až po kontajnery. Skutočným riešením je tu forma - super presná, často zložitá a trochu drahá. Ale keď už do toho investujete, môžete napumpovať tony dielov so stálou kvalitou.

Extrúzia

Extrúzia je to ako vytláčanie zubnej pasty z tuby, ale oveľa horúcejšie a s plastom. Je to neustále pretláčanie roztaveného plastu cez matricu, aby sa tvaroval do dlhých rúrok, tyčí alebo dosiek. Extrúzia je viac o dlhých, súvislých tvaroch, takže ak to potrebujete, je to zvyčajne cenovo výhodnejšie ako vstrekovanie.

Tvarovanie za tepla

s tvarovanie za tepla, ohrievate plastovú fóliu, kým nebude ohybná, a potom ju prevlečiete cez formu. Vákuum odsaje vzduch, vďaka čomu list tesne obopne formu. Nie je to také detailné ako vstrekovanie, ale je skvelé pre väčšie a tenšie predmety, ako sú jednorazové poháre alebo podnosy.

3D tlač

A aby sme nezabudli 3D tlač. V podstate ukladáte vrstvy roztaveného plastu podľa digitálneho modelu a vytvárate zložité tvary, s ktorými si iné metódy neporadia. Nie je to také rýchle ako vstrekovanie alebo extrúzia pre hromadnú výrobu, ale pre prototypy alebo zákazkové kusy to mení hru.

Vyfukovanie

Termoplastická hadica je vytlačená a potom upnutá do formy, kým je ešte horúca a mäkká. Stlačený vzduch je vháňaný do trubice, ktorá ju nafúkne, aby získala tvar formy. Používa sa na výrobu dutých plastových nádob a častí, ako sú fľaše, nádrže atď. 

Kalandrovanie

Termoplastické dosky sa vyrábajú stláčaním roztaveného plastu medzi veľké valce, aby sa vytvorili rovnomerné dosky. Používa sa na výrobu PVC podláh, plastových fólií atď. 

Vlastnosti a výkon

Chystáte sa priblížiť vlastnostiam, ktoré robia termoplasty obľúbeným materiálom v rôznych priemyselných odvetviach. Či už ide o ich všestrannosť alebo odolnosť, tieto materiály sú o špičkovom výkone.

Fyzikálne a mechanické vlastnosti

Termoplasty sa môžu pochváliť širokou škálou fyzikálne a mechanické vlastnosti ktoré môžu mať amorfnú alebo kryštalickú štruktúru, čo ovplyvňuje ich výkon. O amorfných termoplastoch je známe, že sú pružnejšie a menej krehké, zatiaľ čo kryštalické typy typicky ponúkajú vyššiu pevnosť a odolnosť voči teplu. Väčšina je známa svojimi ľahký prírody v spojení s výraznou mechanickou robustnosťou. The teplota skleného prechodu je rozhodujúce číslo, na ktoré si musíte dávať pozor – hovorí vám, kedy materiál pôsobením tepla zmäkne, čo hovorí veľa o jeho scenároch použitia.

Tepelná a chemická odolnosť

Tieto materiály nie sú len tvrdé; musia ponúknuť vážny odpor. Tepelná stabilita je charakteristickým znakom termoplastov, čo znamená, že si dokážu zachovať svoje vlastnosti v širokom rozsahu teplôt, od chladných izbových teplôt vyššie. Presný rozsah však závisí od konkrétneho polyméru. ich chemická odolnosť robí z nich hit v prostrediach, kde sú vystavené chemikáliám, ktoré by mohli degradovať iné materiály. Tento odpor sa však môže líšiť v závislosti od štruktúry polyméru – amorfnej alebo kryštalickej – takže si budete chcieť vybrať múdro v závislosti od prostredia, ktorému bude váš materiál čeliť.

Nárazová pevnosť a pevnosť v ťahu

The odolnosť proti nárazu termoplastov môže byť pozoruhodne vysoká. Navyše ich pevnosť v ťahu— koľko sily dokážu zvládnuť, kým sa zlomia — nie je nič, čo by sa dalo posmievať pri hodnotách ako 333 MPa v niektorých termoplastických kompozitoch vystužených vláknami.

Aplikácie v rôznych odvetviach

Termoplasty si našli cestu takmer do každého zákutia modernej výroby. Sú super všestranné, takže ich nájdete v mnohých rôznych odvetviach. Poďme sa pozrieť na niektoré konkrétne sektory, kde termoplasty robia svoje.

Konštrukcia a potrubie

Musíte položiť potrubia a termoplasty sú vašou voľbou. PVC a ABS sú hviezdami v tejto hre – cenovo dostupné a ľahko sa inštalujú, tvoria črevá mnohých vodovodných systémov. Odolávajú vode, chemikáliám a korózii ako šampiňóny, a preto sú všade vo vašej domácnosti a kancelárii.

Automobilový a letecký priemysel

V automobilovom svete ide o to, aby boli veci ľahšie a úspornejšie. Termoplasty sú tu neospevovanými hrdinami, ktorí pomáhajú znižovať hmotnosť bez toho, aby sa šetrilo na výkone. Myslite na všetko od palubnej dosky až po palivové potrubie. Dokonca aj v kozmonautike sú tieto materiály veľkým problémom z podobných dôvodov – ľahšie lietadlá znamenajú menej paliva a vyššiu efektivitu.

Medicínske vybavenie

Pokiaľ ide o lekárske vybavenie, chcete materiály, ktoré sú čisté a bezpečné. Termoplasty opäť prichádzajú na pomoc, pretože sa používajú v tonách jednorazových výrobkov – ako sú injekčné striekačky a krvné vrecká. 

Baliace riešenia

Pozrite sa na ktorýkoľvek regál supermarketu a uvidíte, prečo sú termoplasty kráľmi obalov. Navyše ich môžete vytvarovať do takmer akéhokoľvek tvaru alebo veľkosti – praktické.

Udržateľnosť a recyklovateľnosť

Keď máte čo do činenia s termoplastmi, udržateľnosť je veľký problém. Musíte zvážiť ako vaše plasty sú vyrobené a čo sa im stane na konci ich životného cyklu. Našťastie väčšina termoplastov je recyklovateľné. To znamená, že sa dajú pretaviť a pretvarovať, čím sa zníži potreba nových materiálov a minimalizuje sa odpad.

• Recyklácia: S termoplastmi je to celkom jednoduché. Zahrejte ich a vrátia sa späť do tekutého stavu, pripravené na sformovanie do niečoho nového.

Recyklácia termoplastov je zvyčajne výhra, pretože znižuje odpad aj dopyt po pôvodných zdrojoch. Ale zvážte toto: ak sú vaše plasty kontaminované alebo nesprávne triedené, môže to narušiť proces recyklácie.

Tu je skóre:

Faktor	Vplyv na udržateľnosť
Recyklácia	Pozitívny účinok
Kontaminácia	Negatívny účinok
Kompostovanie (ak je realizovateľné)	Pozitívny účinok

Vaše voľby tu teda zohrávajú veľkú úlohu. Čím viac sa zameriate na obnoviteľné zdroje a správne nakladanie s odpadom, tým lepšie bude životné prostredie.