Se numesc mase plastice materialele produse pe bază de polimeri, capabile de a căpata la incalzire forma ce li se dă si de a o pastra dupa răcire.
Materialele plastice nu există in natura. Ele sunt compusi creati artificial in laborator. Numele care li s-a dat aminteste de una dintre propietatile lor fundamentale, si anume plasticitatea, capacitatea de a se deforma sub actiunea unei forte exterioare si de a-si conserva apoi forma care le-a fost data. Exista numeroase procedee de fabricare a materialelor plastice. O galeată, o sticlă, o cască de motociclist sunt toate fabricate din diferite tipuri de plastic. Pentru fiecare obiect, trebuie ales materialul plastic care are calitatile cele mai potrivite: suplete, rigiditate, rezistenta la soc, elasticitate, transparentă, greutate mica.
Istoric
Cel mai vechi material plastic este celuloidul, fabricat in Statele Unite in 1870, pentru a inlocui fildesul bilelor de biliard. Cu acest produs, industria incepe sa produca pentru prima oara un tip de material care este folosit la fel de frecvent ca si o substantă naturală. Patruzeci de ani mai tarziu, in 1909, un chimist belgian, emigrat in Statele Unite, Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) descoperă bachelita , primul material sintetic .
Bachelita
Bachelita este o rasină sintetică, din familia fenoplastelor obținută în formă brută prin reactia de condensare dintre aldehida formica și fenoli într-un mediu alcalin.
În amestec cu diferite materiale, prin presare la cald, se obține o masa plastica insolubilă, termostabilă, electroizolantă, dură, rezistentă la șoc și la uzură.
A fost descoperită în 1907 de către Chimistul belgian Leo Baekeland (de unde îi provine și numele), care a prezentat-o doi ani mai târziu la o conferință a societății științifice American Chemical Society.
Se utilizează la fabricarea diferitelor materiale presate și laminate, la obținerea unor materiale și piese electroizolante, obiecte de uz industrial și casnic .
Structura bachelitei
Mase plastice
Cele termorigide se întăresc la căldură. Astfel, ele sunt mulate la rece pe formele dorite apoi sunt încălzite pentru a se întări. Sau pot fi lăsate să se întărească după ce li se adaugă un produs special. Plasticele termorigide se folosesc la fabricarea obiectelor prelucrate manual sau a celor care necesită o fabricație îngrijită. Așa se fabrică ambarcațiunile, piesele de caroserie, barele de protecție etc. În industrie se utilizează două procedee de tragere în formă a obiectelor din plastic.
Suflarea este folosită pentru fabricarea obiectelor care au interiorul gol, cum sunt mingile, flacoanele, sticlele, popicele. Materia plastică încălzită coboară în formă, în care se injectează apoi aer. Aceasta are ca efect întinderea materialului cald pe pereții interiori ai formei.
Mase plastice
Metoda cea mai utilizată este însă injectarea. Este folosită mai ales pentru fabricarea obiectelor cum sunt pieptenii, periuțele de dinți, ustensilele de bucătărie. Materia plastică intră sub forma de granule într-o mașină de injectare. Prin încălzire, ea este transformată într-o pastă mai mult sau mai putin groasă, care este apoi injectata în formă și racită printr-un circuit de apa. Masele plastice sunt folosite, cu mici excepții, în toate domeniile de activitate.
Mase plastice
Această performanță de pătrundere în mai toate sectoarele de activitate se datorează proprietăților lor de neegalat vis-a-vis de celelalte materiale: sunt anticorosive, electroizolante, au greutăți specifice mici, au proprietăți mecanice bune, cost scăzut, aspect exterior plăcut, se pot prelucra atât pe cale mecanică tradițională cât și prin procedee specifice cum ar fi injecția lor, se pot acoperi cu vopsea sau prin galvanizări, permițând în felul acesta să capete aspectul dorit de către proiectant. Există însă și unele proprietăți care fac dezavantajoasă utilizarea maselor plastice, cum ar fi micșorarea rezistenței mecanice cu creșterea temperaturii, coeficientul de dilatare mare, coeficientul de transmiterea căldurii mic, etc.
Clasificare
Materialele plastice utilizate în tehnică se împart în două grupe:
Termoplaste, care prin încălziri repetate trec în stare plastică (polistiren, polimetacrilat, celuloid, poliamidă, policlorura de vinil). Piesele din aceste materiale se obțin prin presare și turnare, având o mare productivitate.
Termoreactive, care prin încălziri repetate nu mai trec în stare plastică (polistireni nesaturați, rasini fenolfolmaldehidice, etc.). piesele în acest caz se prelucrează prin presare.
POLISTIRENUL
Polisterenul are o structura liniara, masa moleculara de la 50 000 pina la 300 000. Se obtine prin polimerizarea monomeruluiin prezenta de initiatori.
Spre deosebire de polimerii examinati mai inainte, polistirenul la incalzire se depolimerizeaza foarte usor, adica se dezintegreaza, formind monomerul initial:
-CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH - … nCH2=CH
C6H5 C6H5 C6H5 C6H5
Polistirenul
Un astfel de process poate fi realizat si in laboratorul scolii: la incalzirea polimerului in aparatul pentru distilarea lichidelor in receptor se va acumula monomerul format. Prezenta legaturii dublein stiren poate fi usor demonstrata pe cale experimentala.
Unul din dezavantajele polistirenului este rezistenta relativ mica la lovire, ceea ce-I reduce domeniile de utilizare. In present datorita cauciucului la sintetizarea polimerului se obtine polistiren rezistent la lovire. Acest polistiren este acum cel mai raspindit.
Polistirenul
O varietate de polimer este penopolistirenul. El se obtine, adaugind in timpul prepararii materialului a unei subtante de spumare. Ca rezultat polistirenul capata o structura asemanatoare cu o spuma solidificata cu porii inchisi. Acesta este un material foarte usor. Penopolistirenul se utilizeaza in calitate de material termo- si fonoizolator, la constructii, in tehnica frigorifica, industria mobilei.
Policlorura de vinil
Policlorura de vinil cu numele prescurtat PVC este o substanță din categoria materialelor termoplastice cu o structură amorfă. Sunt două forme de PVC, „forma dură” și „forma moale” la care s-au adăugat stabilizatori. Forma moale este mai răspândită fiind PVC-ul, adecvată prelucrărilor tehnice, este forma care care se aplică pe dușumea, sau în constructii la conductele din material plastic.
Policlorura de vinil ia naștere prin polimerizarea (legarea) monomerelor de clorură de vinil (CH2 = CHCl)
Polietilena
Polietilena de joasă densitate a fost obtinută în 1935 de englezii Fawett si Gobson iar fabricatia industrială a început în 1939. In 1953 germanul Karl Ziegler (premiul Nobel 1963) a obtinut polietilena de înaltă densitate, mult mai rigidă. Din 1985 DMS (Olanda) si Allied (SUA) folosesc o polietilenă de 30 ori mai rezistentă la tractiune decât otelurile de greutate egală cu ea.
Polipropilena
Polipropilena este un material plastic mai rezistent la caldura decat policlorura de vinil (PVC). Este folosit in industria materialelor plastice, mai ales la instalatiile de incalzire.
Cea mai mare parte din polipropilena comercială este izostatică și are un nivel indermediar de cristanilitate între cea a desității mici polietilenă (LDPE) și cea a densității ridicate polietilenă (HDPE). Polipropilena normală este dură și flexibilă,în special când este copolimerizată cu etilenă.Aceasta permite polipropilenei să fie utilizată ca un plastic pentru producția în industria de automobile concurând cu ABS.Polipropilena este ieftină și poate deveni translucidă când nu este colorată.
Avantaje
Aceste piese executate din mase plastice prezintă următoarele avantaje:
Nu necesită prelucrări ulterioare și pot avea o formă suficient de complicată.
Permit executarea de găuri și adâncituri în orice secțiune, precum și presarea de filete.
Pot fi metalizate (numai ABS-ul natur), metalizarea fiind o acoperire galvanică și poate fi efectuată în diferite variante de culori, în variantă mată sau lucioasă.
Aspectul piesei este plăcut, designerul reușind să-și impună cu ușurință punctul de vedere, întrucât se poate realiza orice cerință estetică: joc de umbră și lumină prin alternări de suprafețe mate și suprafețe lucioase, suprafețe în relief sau în adâncime, suprafețe striate sau cu rizuri, etc.
Piesele rezultate se pot obține într-o mare varietate de culori, ce pot fi: obișnuite și metalizate. Aceste culori fie că se realizează conform mostrarului de culori transmis de către fabricantul de masă plastică, fie că este creat un mostrar nou de către designer împreună cu tehnologul de masă plastică.
Avantaje
Piesele din mase plastice se pot vopsi (de regulă se preferă ca vopsirea să aibă loc în aceeași culoare ca masa plastică, astfel încât dacă piesa este zgâriată, sau prin frecare se îndepărtează stratul de vopsea, să nu fie vizibil acest defect de discontinuitate a stratului de vopsea).
Se pot efectua injecții de două sau trei mase plastice de diferite culori, în vederea obținerii de diverse efecte estetice sau având ca scop obținerea de piese cu rezistență la uzură mai mare (vezi cazul tastaturii de calculator), sau cu alte scopuri.
Un mare avantaj al maselor plastice constă în faptul că acestea pot fi înfoliate. Această operație constă în acoperirea la cald, prin presare, a suprafețelor în relief (în jurul acestor suprafețe nu trebuie să existe alte porțiuni de suprafețe care să fie la aceeași cotă sau la o cotă peste nivelul celei ce urmează a fi înfoliate, deoarece fie se obține înfolierea unor zone ce nu au fost indicate de către designer, fie se deformează zonele ce depășesc cota respectivă, fie înfolierea nu va fi de calitate). Aceste folii pot fi mate sau lucioase, pot fi albe, negre, imitație furnir, argintii, aurii, sau în diferite alte culori.
Avantaje
Inscripționarea pieselor din mase plastice se poate efectua fie direct din sculă, fie aplicându-se ornamente din metal (aluminiu, oțel laminat, etc.) sau din masă plastică. Inscripționarea din sculă se realizează fie prin efecte speciale (joc de umbră și lumină care se realizează prin porțiuni alternante de suprafețe mate și lucioase, sau prin alternări de suprafețe striate cu porțiuni mate, sau cașerate, etc.) Un alt procedeu de inscripționare este cel rezultat din sculă (deci direct din injecție), aceasta nemaifiind la același nivel, ci în relief sau în adâncime. Inscripționarea este rodul activității creatoare a designerului, el fiind cel care va hotărî caracterul, modul de inscripționare sau dacă aceasta urmează a fi înnobilată prin înfoliere sau nu.
Un alt procedeu de inscripționare a maselor plastice este acela prin serigrafie, după desenul ciocan executat de către designer, cu ajutorul sitelor serigrafice și în varianta de culori serigrafice indicată de designer.
Avantaje
Piesele din mase plastice se pot asambla mecanic cu ajutorul șuruburilor și piulițelor, cu ajutorul șuruburilor autofiletante ( se pot executa în masa plastică bosaje, ce sunt niște găuri normalizate în funcție de dimensiunea șurubului ), cu clicuri elastice, popici elastici, prin presare, prin bercluire, profile conjugate, prin lipire cu ajutorul adezivilor, etc.
Se pot utiliza și în cazul creării de produse din materiale mixte, permițând asamblarea cu: lemnul, sticla, cauciucul, metalul, etc.
Se pot utiliza în situații în care se dorește reducerea frecării, ele comportându-se bine chiar și în absența lubrifiantului. Astfel există situații în care se execută piese ce urmează a efectua mișcări de rotații sau de translații ( roți dințate, lagăre, etc.), fie ca elemente cinematice de interior fie ca elemente de antrenare, de comandă (manete, butoane, volane, pedale).
Acolo unde din motive de rezistență sau în vederea realizării unor contacte electrice se impune utilizarea de piese metalice, se pot executa piese mixte, prin injecție de masă plastică pe reperul din metal.
Defecte posibile
În urma procesului de injecție pot apărea o serie de defecte care se datorează fie unor greșeli de proiectare, fie nerespectării parametrilor regimului de injecție (presiune, temperatură). Aceste defecte pot fi: supturi, retasuri, flori de gheață, injecții incomplete, deformări, etc. Defectele care apar pot fi corectate fie printr-un regim de injecție corect stabilit și aplicat, fie cu ajutorul proiectantului, prin stabilirea unei forme care să previe apariția defectelor. Dacă aceste defecte nu mai pot fi prevenite, se poate interveni asupra respectivelor repere cu ajutorul designerului. Astfel acesta poate interveni cu finisaje suplimentare în funcție de defect (aceste măsuri se pot lua țI din faza de proiectare, având o experiență a comportării materialului): ornamente, vopsiri, inscripționări, cașerări, etc. În funcție de forma și gabaritul reperului, designerul împreună cu tehnologul vor hotărî asupra caracteristicilor sculei de injecție: locul și modul de injecție (centrală sau punctiformă), poziția planului de separare, dacă sunt necesare bacuri și pozițiile acestora, etc.
