Що таке пластик

Значення цього винаходу

Пророцтво Бакеланда про важливість свого відкриття виявилося точним. До нього вчені вже шукали спосіб синтетично відтворити те, що створено природою. Промислова революція посилювала потребу в нових, ефективніших матеріалах, які могли б задовольнити попит на товари та компоненти. Науковці прагнули поліпшити властивості рослинної та тваринної сировини, скла, металу та кераміки, або знайти їм альтернативу. Нівелювати їхні недоліки — деформацію, крихкість, корозію тощо. Сам автор бакеліту, наприклад, намагався замінити шелак — смолу, яку використовували для ізоляції в ранніх електроприладах. Поки не зрозумів, що можливості практично безмежні.

Реклама Bakelite Corporation так і заявляла "пластик — це матеріал із тисячею застосувань". Що, власне, не суперечило дійсності.

Справа тут, звісно, у складі пластику і його властивостях. Бакеліт був отриманий шляхом хімічної реакції між фенолом і формальдегідом. Ця реакція створювала довгі молекули, які з'єднувалися в міцну тривимірну мережу. Завдяки цьому бакеліт став твердим, жорстким і стійким до високих температур. Його можна було:

• Формувати;
• Обробляти: різати, свердлити й шліфувати;
• Використовувати як ізоляцію;
• Склеювати з іншими матеріалами;
• Фарбувати.

Його використовували в електроніці для виробництва телефонів, радіо, у збройовій справі, у легкій промисловості. А ще в розробці першої ядерної зброї.

Успіх бакеліту підштовхнув наукову спільноту до створення нових видів пластиків. Відкриття полівінілхлориду (ПВХ) і полістиролу слідом за бакелітом призвело до промислової революції, дозволивши створювати легкі, дешеві вироби. Це уможливило масове виробництво доступних товарів і поліпшило якість життя мільярдів людей по всьому світу. Про головні плюси пластику і ті можливості, які він подарував світу, можна детально почитати в нашому блозі.

А поки поговоримо про сучасне виробництво цієї групи матеріалів.

З чого робиться пластик

Насамперед — з продуктів переробки нафти й газу.

Цікавий факт: на виробництво пластмаси витрачають 8% усієї видобутої нафти. Половина йде на підготовку сировини, інша — на енергію для її обробки.

Через екологічні проблеми в науковому світі активно ведеться робота з пошуку альтернатив. Розроблено різні біорозкладні матеріали з біосировини, де, крім нафтопродуктів, міститься крохмаль, целюлоза та олії, одержувані з сільськогосподарських культур.

Крім основної сировини, у виробництві пластику також використовують різні добавки, що поліпшують його властивості:

• Каталізатори допомагають прискорити реакцію, необхідну для створення пластичної маси;
• Барвники надають виробам колір;
• Наповнювачі дають змогу скоротити кількість сировини, не погіршуючи якості матеріалу.
• Пластифікатори роблять пластик більш гнучким
• Стабілізатори допомагають підвищити стійкість до впливу навколишнього середовища, наприклад, до УФ-випромінювання.

Приклад — листовий чорний АБС пластик. У його складі часто використовуються ударостійкі добавки, такі як каучук, які значно збільшують міцність і стійкість до ударів. Також застосовують стабілізатори, що захищають від УФ-випромінювання і термічного старіння, що допомагає зберегти його колір і фізичні властивості протягом тривалого часу. Крім того, використовуються наповнювачі, як-от скловолокно, які посилюють жорсткість і зменшують усадку під час формування.

Завдяки таким добавкам, шматки АБС пластику різних розмірів використовують, зокрема, у виробництві корпусів для електроніки. Тому його і забарвлюють у чорний. Колір має здатність поглинати тепло, зменшує відблиски й віддзеркалення.

Як відбувається процес виробництва?

Виробництво пластиків — це багатоступеневий процес, який можна умовно розділити на кілька етапів:

1. Закупівля сировини: починається з отримання сирої нафти та/або природного газу.
2. Очищення і фракційна перегонка: сировину очищають від домішок і розділяють на фракції, в результаті чого отримують мономери для подальшого використання.
3. Полімеризація: мономери проходять реакцію полімеризації, перетворюючись на полімери. Це може бути конденсаційна (виділяється побічний продукт) або адитивна реакція (без виділення побічних продуктів).
4. Фінальна обробка: полімери змішують з добавками й формують у гранули.

Як робляться заготовки та готові вироби?

Після цього починаються етапи виробництва пластикових виробів і заготовок. Приклади ви бачите в нашому каталозі — листовий ABS пластик 3 мм, стрижневий поліпропілен, фторопластові трубки та багато іншого.

Для їх виготовлення використовують різні технології:

• Інжекційне лиття: розплавлений матеріал під тиском впорскується в пресформу, де застигає.
• Пресування: гранули поміщають у пресформу, нагрівають і під тиском формують виріб.
• Екструзія: розплавлений пластик видавлюється через формувальну головку для створення виробів необмеженої довжини (наприклад, плівок).
• Каландрування: лист пластику формується між валками, які надають йому потрібної товщини.
• 3D-друк: матеріал завантажується в 3D-принтер, який формує виріб за заданою моделлю. Ця технологія підходить для невеликих тиражів і прототипування.

Доступні методи обробки вказані в описі матеріалів. Наприклад, той же АБС пластик — це пластмаса, яку можна свердлити, шліфувати, фрезерувати, лити під тиском, обточувати, фарбувати тощо. А ось ПЕТ (поліетилентерефталат) може бути важко обробляти на стандартних верстатах. Його висока кристалічність вимагає спеціалізованих методів переробки, таких як екструзія при високих температурах.