Заняття 2. способи виробництва виробів із пластмас та дефекти на виробах із пластичних мас

Лабораторне заняття

Навчальний час – 2 години

Мета заняття: Вивчити способи виробництва виробів із пластмас, класифікацію та види дефектів на виробах із пластичних мас, вміти розпізнавати дефекти на виробах.

Зміст завдання та методичні вказівки щодо його виконання:

1.1. Розглянути способи переробки пластичних мас і їх вплив на якість виробів.

1.2. Розглянути класифікацію дефектів, вивчити види дефектів, причини їх виникнення та способи усунення.

1.3. Представити в таблиці 3 опис зразків виробів із пластмас, які мають дефекти.

При виконанні завдання 1.1 необхідно знати наступне.

Залежно від стану полімеру під час формування методи переробки пластмас у вироби можна розділити на такі групи:

1. Переробка у в’язкотекучому стані – формування виробів із литтєвих і пресувальних композицій литтям під тиском, екструзією, каландруванням, гарячим пресуванням.

2. Переробка у високоеластичному стані – формування виробів із підігрітих листів та труб пневматичними методами (вакуум - формуванням, роздуванням і видуванням) і гарячим штампуванням.

3. Переробка у твердому стані – механічна обробка на верстатах (вирубне штампування, вирізання, виточування, висвердлювання тощо).

Докладно способи переробки пластмас у вироби описані в таблиці 1.

Таблиця 1

Способи переробки пластичних мас у вироби

Спосіб переробки пластмас у вироби	Опис процесу переробки	Відмітні ознаки виробів, виготовлених даним способом	Вид пластмаси, що перероблюється	Вироби, які отримують даним способом
Лиття під тиском	Матеріал у вигляді порошку гранул (зерен) через завантажувальний бункер надходить у нагрітий циліндр литтєвої машини, де переходить у в’язкотекучий стан, а потім за допомогою плунжера (поршня) під великим тиском через ливниковий канал впорскується в холодну форму, де охолоджується і твердіє у вигляді виробу	Вироби відрізняються дзеркальним блиском і наявністю (зазвичай на нелицьовій стороні) зачищеного літника	Полістирол, поліетилен та ін.	Горщики для квітів, миски, тарілки тощо
Екструзія	В’язка полімерна композиція за допомогою шнека (гвинта) безупинно видавлюється через сопло різного профілю	-	Термопласти	Стрижні, труби, плівки, нитки
Каландрування	Полімер з відповідними добавками пропускають через каландр, що складається з декількох пар валиків, які лежать один над іншим	-	Полівінілхлорид, сополімери вінілхлориду, удароміцний полістирол	Пластини, листи, плівкові матеріали

Продовження таблиці 1

Спосіб переробки пластмас у вироби	Опис процесу переробки	Відмітні ознаки виробів, виготовлених даним способом	Вид пластмаси, що перероблюється	Вироби, які отримують даним способом
Видування, вакуумне формування	Засновано на дії атмосферного або надлишкового тиску повітря або іншого газу на розм'якшені листи або трубки термопласту	На виробах зазвичай помітні сліди від місць з'єднання рознімних частин форми. Шов (зварений) є лише в нижній частині виробу	Листовий вініпласт, удароміцний полістирол, полімери стиролу, органічне скло та інші термопласти	Пляшки, флакони, каністри й інші порожні вироби; великі вироби та деталі (ванни, раковини, корпуса ящиків, валіз тощо); хлібниці, сухарниці й ін.
Штампування	Листи розм'якшеного термопласту притискають до матриці й опускають пуансон, який формує виріб	-	Листовий целулоїд та інші листові термопласти	Вироби нескладної форми і невисокі по висоті: галантерейні вироби (мильниці, портсигари, футляри для окулярів і зубних щіток тощо)
Гаряче пресування	Прес-порошок засипають у порожнину, що оформляє, матриці попередньо нагрітої прес-форми та вводять у неї пуансон. Розм'якшений прес-матеріал під тиском заповнює простір між матрицею і пуансоном	Поверхня виробів, як правило, без дзеркального блиску та з задирками (облоєм)	Фенопласти, амінопласти та інші реактопласти	Вироби нескладної форми, як правило, з розширенням угорі

Виконуючи завдання 1.2 варто знати, що приймання виробів із пластичних мас за якістю спрямоване на те, щоб, по-перше, не допустити проникнення дефектних виробів у торговельну мережу, а отже, і до споживача, і, по-друге, за допомогою уцінок, штрафів і повернень недоброякісних виробів активно впливати на промисловість, що виробляє вироби із пластмас, домагаючись підвищення їхньої якості.

Перевірка якості виробів із пластмас містить у собі оцінку зовнішнього вигляду виробу й конструкції, визначення механічних, фізичних і хімічних показників якості й встановлення сортності.

Сортність виробів із пластичних мас визначається за наявністю зовнішніх дефектів. Без назви дефектів, уміння правильно визначити їхній вид, причини виникнення й способи усунення неможливо зробити сортування. Тому, вивчаючи курс пластичних мас, необхідно зрозуміло та міцно засвоїти види дефектів, зрозуміти на яких стадіях виробництва вони виникають і яким чином впливають на споживні властивості пластмасових виробів.

У процесі переробки пластмас у виробах виникає більше 20 різновидів дефектів. Виникають вони в результаті порушення рецептури складу сировини, неправильного вибору та недотримання технологічного режиму переробки. Наприклад, при замалому вмісті наповнювача пластмаса в процесі формування дає більшу усадку, що викликає зниження її механічної міцності, а іноді й розтріскування виробів. Навпаки, при надлишку наповнювача смола не може повністю склеювати його частки, тому готові вироби виходять пухкими, з матовою поверхнею, більшим водопоглинанням.

Більшість дефектів виникає при недотриманні технологічних режимів переробки пластмас у вироби, наприклад, недостатньо високій температурі й тиску при формуванні, надлишковому вмісті летких речовин у формувальному матеріалі, неправильному дозуванні сировини тощо.

Дуже важливо дотримуватися режимів охолодження відформованого виробу й спеціальної термообробки його після формування. При неправильному проведенні цих процесів у виробах створюються великі внутрішні напруження, що викликають короблення та утворення тріщин. У таблиці 2 дано опис найбільш типових дефектів із пластичних мас. Там же зазначені основні причини їх виникнення, способи усунення, а також допуски відповідно до нормативно-технічної документації. Деякі із зазначених дефектів ведуть до браку виробів, інші залежно від розміру погіршують їхній зовнішній вигляд, знижуючи сортність. Такі дефекти як недопресовка, недолив, здуття, тріщини, розшарування не допускаються у виробах із пластмас. Вироби з такими дефектами в торгівлю надходять рідко. Найчастіше на виробах, що надходять у реалізацію, розводи, короблення, сріблястість, різнотонність, риски, подряпини та відхилення в розмірах виробів.

Більшість дефектів, наведених у таблиці 2, характерні для виробів, виготовлених всіма методами пластичної деформації. Деякі дефекти властиві виробам, отриманим тільки одним способом виробництва. Наприклад, недопресовка, поверхневі включення, товстий грат є типовими дефектами виробів, виготовлених способом пресування. Недолив, перелив, сріблястість - дефекти виробів, отриманих методом лиття під тиском.

Для засвоєння матеріалу щодо дефектів виробів з пластичних мас необхідно розглянути дефекти на контрольних зразках або малюнках, визначити причини їх виникнення. Для цього треба зовнішній вигляд дефектів, їх назву зіставити з таблицею 2 і таким чином встановити причини їх виникнення та допуски.

При виконанні завдання 1.3 за непаспортизованими зразками дефектів визначити назву дефекту, вказавши, які з них допускаються і які ні в сортних виробах. При цьому необхідно зовнішній вигляд дефектів порівняти з їх описом в таблиці 1 або зіставити з контрольними зразками. Користуючись стандартами на господарські вироби з пластмас, визначити, як враховуються дефекти та які обмеження за кожним з них встановлено.

Результати спостережень оформити у таблицю 3.

Таблиця 2

Типові дефекти виробів з пластмас

Вид дефекту	Опис дефекту	Причини виникнення	Способи усунення	Допускаються чи ні у сортних виробах
Поверхневі включення	Поверхневі, крапкові включення інших матеріалів. Особливо помітні включення на світлих виробах	Погане очищення пресформи. Забруднення сировини (неправильне зберігання й транспортування)	Поліпшити очищення пресформи. Перемінити сировину	Допускаються в обмеженій кількості
Недопресовка	Наявність на поверхні пухких, пористих місць (у місцях недопресовки фарбування виробу сіре, бліде; при легкому натиску пальцем краю виробу сколюються, ламаються). Недопресовка найчастіше на краях виробів. До неї відносять також вм'ятини й провали на поверхні виробу	Недостатнє дозування пресматеріалу (мале навішення преспорошків). Недостатній тиск. Низька текучість матеріалу. Перегрів пресформи (при цьому недопресовка проявляється у вигляді опіків на виступаючих гранях). Занадто повільне опускання пуансона (твердіння без тиску). Використання нестандартних пресів. Надмірне витікання матеріалу через великі зазори між пуансоном і матрицею або недостача матеріалу через викид його через зазори пресформи	Домогтися точного дозування. Перемінити сировину. Відрегулювати обігрів пресформи. Збільшити швидкість опускання пуансона. Перемінити пресформу. Відрегулювати перемикач високого тиску	Не допускається
Недолив	Не повністю оформлений виріб. Зустрічається також, як і недопресовка, на краях виробів і найчастіше в поліетиленових й поліпропіленових	Недостатність матеріалу в інжекторному циліндрі, що найчастіше виходить через розлад дозувального механізму. Засмічення ливникового каналу	Домогтися точного дозування. Очистити ливниковий канал	Не допускається
Перелив	Характеризується наявністю ґрата по місцю стику форми	Занадто велика доза матеріалу. Висока температура розплаву й форми	Відрегулювати дозування. Відрегулювати температуру нагрівального циліндра й форми	Допускається при гарному зачищенні ґрата

Продовження таблиці 2

Вид дефекту	Опис дефекту	Причини виникнення	Способи усунення	Допускаються чи ні у сортних виробах
Здуття	Односторінні або двосторонні опуклості виробу, дуже рідко супроводжуються тріщинами	Виникають внаслідок того, що газ, що залишився всередині виробу, після зняття тиску роздмухує зсередини ще не цілком затверділу поверхню. Підвищений вміст летких речовин (волога тощо). Висока температура матеріалу, що викликає його розкладання. Недостатній тиск при ранньому відводі поршня або пуансона	Перемінити або підсушити сировину	Не допускається
Розводи	Сірі плями або смуги, або розтікання матеріалу. Цей дефект типовий для реактопластів, які переробляють методом прямого гарячого пресування та прес-литтям. Можуть зустрічатися й на виробах з термопластів (поліетилену, поліпропілену, полістиролу та ін.), при виготовлені яких часто додаються відходи, тобто вже один раз перероблені пластики. У цьому випадку температура плавлення складеної суміші буде неоднаковою, у результаті чого матеріал переходить у плавкий стан	Не весь пресматеріал встигає повністю перейти в плавкий стан, залишаються окремі смуги, оточені розплавленою частиною пресматеріалу. Це добре помітно під час огляду виробу на просвіт. Зовні цей дефект проявляється в різновідтіночності у вигляді окремих плям і смуг на поверхні виробу. У плавкий стан переходить весь пресматеріал, але через швидке розтікання його окремими потоками на поверхні залишаються сліди	Знизити температуру пресування. Застосувати матеріал з меншою текучістю

Продовження таблиці 2

Вид дефекту	Опис дефекту	Причини виникнення	Способи усунення	Допускаються чи ні у сортних виробах
Короблення	Деформація виробу, перекручення його форми. Зустрічається як у пресованих, так й у литтєвих виробах	Нерівномірна усадка виробу під час охолодження або деформація його при витягу із пресформи (особливо характерно для порожніх і тонкостінних виробів)	Уникати при конструюванні виробів і пресформи різких переходів по товщині	Допускається в пресованих та литтєвих виробах площею до 0,5 %, а при видувних до 1 % від розміру виробу
Для виробів, виготовлених литтям під тиском: Витяг з форми недостатньо охолодженого виробу. Внутрішні напруження у виробі через нерівномірне остигання матеріалу у формі	Підсилити охолодження форми. Відрегулювати охолодження форми
Тріщини		Усадка й внутрішні напруження у виробі. Механічні пошкодження при витягу із пресформи	Поліпшити конструкцію пресформи та відрегулювати охолодження форми. Плавно та обережно витягати виріб	Не допускається
Товстий грат	Погано знятий грат - перевищує припустиму товщину 0,3 - 0,6 мм, сліди від пресформи, задирки від пресформи, які віддаляються в процесі шліфування	Завищене дозування (навішення) матеріалу. Слабка текучість матеріалу	Перемінити матеріал	Допускається в обмеженій кількості й розмірі, у добре заполірованому виді

Продовження таблиці 2

Вид дефекту	Опис дефекту	Причини виникнення	Способи усунення	Допускаються чи ні у сортних виробах
Розшарування	Місцеві, поверхневі розшаровування пластмаси (відшаровування поверхневих шарів пластмаси у вигляді "лусочок" своєрідної форми). Типовий і характерний дефект для виробів з термопластів, особливо полістиролу й рідше поліетилену. Розшарування часто супроводжується сріблястістю (посрібленням)	Неоднорідність матеріалу. Підвищена вологість. Забруднення поверхні форми	Перемінити матеріал. Змазати або замінити форму	Не допускається
Сріблястість (посріблення)	Дрібні візерункові блискітки. Типовий дефект виробів з полістиролу	Вологий і різнорідний матеріал	Перемінити або підсушити матеріал	Допускається з деякими обмеженнями
Різнотонність	Різнобарвність у фарбуванні	Нерівномірний розподіл барвника в розплаві. Розкладання барвника при високій температурі	Змінити технологію фарбування матеріалів. Перемінити барвник
Риски, подряпини, відколи на поверхні		Відбитки подряпин від поверхні форми. Механічні пошкодження	Домогтися витягу виробу. Перемінити форму	Допускаються в обмеженій кількості й розмірі в добре заполірованому виді
Відхилення в розмірах виробів		Надмірна усадка матеріалу	Відрегулювати або змінити охолодження форми. Відрегулювати тиск	Допускається (у межах установлених відхилень)
Відколи	Місцеві ушкодження (відколювання) бічних поверхонь, що зустрічаються у верхнього краю та дна виробів	Механічні пошкодження		Допускаються відколи малопомітні розміром 0,5 х 0,3 мм не більше 1 шт. на 10 см довжини крайки для дрібних виробів і на 150 мм для великих

Таблиця 3

Опис дефектів на виробах із пластмас

Назва виробу	Нормативний документ, за яким випускається	Вид пластмаси	Спосіб переробки пластмас	Вид дефектів та їх опис	Основні причини виникнення	Вплив дефектів на властивості виробу	Допускається чи ні у сортних виробах