Что такое пластик

Значение этого изобретения

Предсказание Бакеланда о важности своего открытия оказалось точным. До него ученые уже искали способ синтетически воссоздать то, что создано природой. Промышленная революция усиливала необходимость в новых, более эффективных материалах, которые могли бы удовлетворить растущий спрос на товары и компоненты. Ученые стремились улучшить свойства растительного и животного сырья, стекла, металла и керамики, либо найти им альтернативу. Нивелировать их недостатки — деформацию, хрупкость, коррозию и т.п. Сам автор бакелита, например, пытался заменить шеллак — смолу, которую использовали для изоляции в ранних электроприборах. Пока не понял, что возможности практически безграничны.

Реклама Bakelite Corporation так и заявляла "пластик — это материал с тысячью применений". Что, собственно, не противоречило действительности.

Дело тут, конечно, в составе пластика и его свойствах. Бакелит был получен путём химической реакции между фенолом и формальдегидом. Эта реакция создавала длинные молекулы, которые соединялись в прочную трёхмерную сеть. Благодаря этому бакелит стал твёрдым, жёстким и устойчивым к высоким температурам. Его можно было:

• Формовать;
• Обрабатывать: резать, сверлить и шлифовать;
• Использовать в качестве изоляции;
• Склеивать с другими материалами;
• Окрашивать.

Его использовали в электронике для производства телефонов, радио, в оружейном деле, в легкой промышленности. А еще в разработке первого ядерного оружия.

Успех бакелита подтолкнул научное сообщество к созданию новых видов пластиков. Открытие поливинилхлорида (ПВХ) и полистирола вслед за бакелитом привело к промышленной революции, позволив создавать легкие, дешевые изделия. Это сделало возможным массовое производство доступных товаров и улучшить качество жизни миллиардов людей по всему миру. О главных плюсах пластика и тех возможностях, которые он подарил миру, можно подробно почитать в нашем блоге.

А пока поговорим о современном производстве этой группы материалов.

Из чего делается пластик

Прежде всего — из продуктов переработки нефти и газа.

Интересный факт: на производство пластмассы тратят 8% всей добытой нефти. Половина идет на подготовку сырья, другая — на энергию для его обработки.

Из-за экологических проблем в научном мире активно ведется работа по поиску альтернатив. Разработаны различные биоразлагаемые материалы из биосырья, где помимо нефтепродуктов содержится крахмал, целлюлоза и масла, получаемые из сельскохозяйственных культур.

Кроме основного сырья, в производстве пластика также используют различные добавки, улучшающие его свойства:

• Катализаторы помогают ускорить реакцию, необходимую для создания пластической массы;
• Красители придают изделиям цвет;
• Наполнители позволяют сократить количество сырья, не ухудшая качество материала.
• Пластификаторы делают пластик более гибким
• Стабилизаторы помогают повысить стойкость к воздействию окружающей среды, например, к УФ-излучению.

Пример — листовой черный АБС пластик. В его составе часто используются ударопрочные добавки, такие как каучук, которые значительно увеличивают прочность и стойкость к ударам. Также применяют стабилизаторы, защищающие от УФ-излучения и термического старения, что помогает сохранить его цвет и физические свойства на протяжении длительного времени. Кроме того, используются наполнители, такие как стекловолокно, которые усиливают жесткость и уменьшают усадку при формовании.

Благодаря таким добавкам, куски АБС пластика разных размеров используют, в частности, в производстве корпусов для электроники. Потому его и окрашивают в черный. Цвет обладает способностью поглощать тепло, уменьшает блики и отражения.

Как происходит процесс производства?

Производство пластиков — это многоступенчатый процесс, который можно условно разделить на несколько этапов:

1. Закупка сырья: начинается с получения сырой нефти и/или природного газа.
2. Очистка и фракционная перегонка: сырье очищают от примесей и разделяют на фракции, в результате чего получают мономеры для дальнейшего использования.
3. Полимеризация: мономеры проходят реакцию полимеризации, превращаясь в полимеры. Это может быть конденсационная (выделяется побочный продукт) или аддитивная реакция (без выделения побочных продуктов).
4. Финальная обработка: полимеры смешивают с добавками и формуют в гранулы.

Как делаются заготовки и готовые изделия?

После этого начинаются этапы производства пластиковых изделий и заготовок. Примеры вы видите в нашем каталоге — листовой ABS пластик 3 мм, стержневой полипропилен, фторопластовые трубки и многое другое.

Для их изготовления используются разные технологии:

• Инжекционное литье: расплавленный материал под давлением впрыскивается в пресс-форму, где застывает.
• Прессование: гранулы помещают в пресс-форму, нагревают и под давлением формируют изделие.
• Экструзия: расплавленный пластик выдавливается через формующую головку для создания изделий неограниченной длины (например, пленок).
• Каландрование: лист пластика формируется между валками, которые придают ему нужную толщину.
• 3D-печать: материал загружается в 3D-принтер, который формирует изделие по заданной модели. Эта технология подходит для небольших тиражей и прототипирования.

Доступные методы обработки указаны в описании материалов. Например, тот же АБС пластик — это пластмасса, которую можно сверлить, шлифовать, фрезеровать, лить под давлением, обтачивать красить и т.д. А вот ПЭТ (полиэтилентерефталат) может быть трудно обрабатывать на стандартных станках. Его высокая кристалличность требует специализированных методов переработки, таких как экструзия при высоких температурах.