Тема 2. Синтетические смолы, пластмассы и изделия из них

Методические указания для изучения темы

Целью изучения темы является формирование у студентов понятия товароведческих характеристик товаров из синтетических смол и пластмасс.

В результате изучения темы студент должен

знать:

- отличительные признаки товара из синтетических смол и пластмасс;

- виды и разновидности ассортимента товарных групп из синтетических смол и пластмасс;

- показатели качества товаров из синтетических смол и пластмасс;

уметь:

- классифицировать товары из синтетических смол и пластмасс;

- анализировать показатели ассортимента товаров из синтетических смол и пластмасс.

Ключевые понятия: связующее вещество, полимеры, реакция поликонденсации, мономерные звенья, термостабилизаторы,антиоксиданты, антирады.

План изложения и освоения материала

2.1 Классификация пластмасс

2.2 Особенности классификации изделий из пластмасс в ТН ВЭД и предъявляемые к ним требования

 

Классификация пластмасс

Пластмассами называют материалы, которые способны в процессе производства принимать заданную форму под влиянием внешнего воздействия (обычно температуры и давления, а при необходимости и с использованием растворителя или пластификатора) и сохранять ее после устранения внешнего воздействия.

В состав пластмасс входит несколько компонентов: связующее вещество, наполнители, пластификаторы, порообразователи, красители, стабилизаторы, отвердители.

Связующее вещество является основной, обязательной частью пластмассы, которая соединяет все остальные части в единое целое и придает пластмассе ее основные свойства. В качестве связующего вещества выступают природные модифицированные и синтетические полимеры.

Полимерами называют высокомолекулярные соединения, состоящие из длинных цепных молекул, образованных чередованием одинаковых групп атомов (мономерных звеньев).

К природным модифицированным полимерам относятся полимеры, полученные путем химической обработки природного полимера – целлюлозы (нитроцеллюлоза, ацетат целлюлозы, этилцеллюлоза).

Синтетические полимеры получают реакцией полимеризации или поликонденсации низкомолекулярных веществ (мономеров).

Реакция полимеризации – процесс, при котором полимер образуется путем соединения большого количества мономеров без выделения побочных продуктов реакции. Полимеры, полученные в результате реакции полимеризации, называются полимеризационными, также (т. е. полимеризационными) называют и пластмассы, полученные на основе полимеризационно-связующего вещества.

Реакция поликонденсации – процесс последовательного присоединения нескольких молекул мономера, сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, аммиака). Полимеры, полученные в результате реакции поликонденсации, называются поли- конденсационными.

Существует значительное число полимеров, содержащих в составе молекулы мономерные звенья различных видов. Такие полимеры называют сополимерами или сополиконденсатами в зависимости от реакции получения.

Полимеры могут быть химически модифицированы, например хлорированием полиэтилена или поливинилхлорида, хлорсульфированием полиэтилена, ацетилированием или нитрованием целлюлозы или при гидролизе поливинилацетата, при этом к макромолекуле полимера с помощью химических реакций присоединяются химические группы атомов (реакция привитой сополимеризации)

Пластмассы, состоящие только из одного связующего (полимера), называются простыми. К простым пластмассам относятся, например, полиэтилен, полипропилен.

Пластмассы, содержащие в своем составе кроме полимера и другие компоненты (наполнители, пластификаторы и т. д.) называются композиционными. К таким пластмассам относятся, например, аминопласты, поливинилхлорид, слоистые пластики, газонаполненные пластмассы.

Полимеры, макромолекулы которых содержат мономерные звенья разных типов, называются сополимерами. Для синтеза сополимеров применяют различные способы сополимеризации и сополиконденсации.

Наполнители, входящие в состав композиционных пластмасс, придают пластмассам механическую прочность и твердость, теплостойкость и огнестойкость, химическую стойкость, они снижают стоимость пластмасс. По происхождению наполнители могут быть органическими и неорганическими (минеральными). По своей структуре их подразделяют на порошкообразные (кварцевый песок, древесные опилки, окислы и соли металлов и др.), волокнистые (стеклянные, синтетические, асбестовые, хлопковые и другие волокна и очесы), листовые (бумага, ткань, стеклоткань и т. д.). Содержание наполнителей в пластмассах, как правило, не превышает 50 % (в расчете на высокомолекулярный компонент). Пластификаторы снижают жесткость и хрупкость пластмасс, придают им гибкость и эластичность, повышают морозостойкость изделий из пластмасс. Пластификаторы должны быть химически стабильными и безвредными для человека, не испаряться и мигрировать на поверхность в процессе эксплуатации и хранения изделий из пластмасс.

В качестве пластификаторов используют маслообразные жидкости с высокой температурой кипения. Наиболее широко распространенными пластификаторами являются эфиры фталевой кислоты и алифатических спиртов (фталаты), такие как дибутил- и диоктилфталат. Содержание пластификаторов в композициях может изменяться в широких пределах и достигать 40–50 % от массы полимера.

Порообразователи вводят в состав пластмасс для получения пластмасс с пористой структурой (поро- и пенопластов). Порообразователи представляют собой химические соединения, разлагающиеся в процессе формования изделий с выделением газообразных веществ (чаще всего углекислого газа).

Красители окрашивают пластмассы в различные цвета. В качестве красителей используют органические красители и минеральные пигменты. Красители должны быть стойкими к температурам, при которых формуются изделия, и быть безвредными для человека.

Стабилизаторы применяют для защиты полимерного связующего от процессов старения, протекающих при переработке пластмасс, а так-же при хранении и эксплуатации пластмасс и изделий на их основе. Основными видами стабилизаторов являются:

термостабилизаторы – системы, тормозящие процессы термодеструкции;

антиоксиданты, являющиеся ингибиторами окислительных процессов; антиозонанты – добавки, замедляющие процессы озонного старения; фотостабилизаторы – добавки, тормозящие процессы фотоокислительной деструкции;

антирады – системы, замедляющие протекание процессов, вызванных действием ионизирующих излучений.

В качестве стабилизаторов в полимерных композициях используются производные фенолов и ароматических аминов, сажа и другие вещества. Содержание стабилизаторов в пластических массах может колебаться от нескольких десятых долей процента до нескольких процентов.

Для образования на определенной стадии переработки пластмасс сетки поперечных связей между макромолекулами в пластмассовые композиции вводят сшивающие агенты – отвердители.

В качестве отвердителей могут применяться различные полифункциональные соединения (диамины, гликоли, аминоспирты, кислоты и т. д.), а также инициаторы, ускорители и активаторы полимеризации.

В пластмассы могут также вводиться антипирены, антисептики, антистатики.

Антипирены – добавки, снижающие горючесть полимерного материала, затрудняющие его воспламенение, замедляющие процесс распространения в нем пламени или приводящие к егосамозатуханию. В качестве антипиренов используют хлорсодержащие вещества, производные сурьмы, а также эфиры фосфорных кислот.

Антисептики – добавки, предотвращающие или замедляющие процесс развития микроорганизмов в пластмассах. В качестве антисептиков используют органические соединения олова, мышьяка, ртути, производные фенолов, салициловой кислоты и др.

Антистатики – различные поверхностно-активные вещества, препятствующие возникновению и накоплению статического электричества в изделиях из полимерных материалов.

Пластмассы классифицируют по составу, природе связующего вещества, способу получения, отношению к нагреванию, физическим свойствам (рис. 2.1).

По составу пластмассы подразделяются на однородные (ненаполненные) и композиционные (наполненные) пластмассы. Композиционные пластмассы по виду наполнителя подразделяются на пресспорошковые, волокнистые, слоистые. Пресспорошковые пластмассы представляют собой смеси полимера с порошкообразным наполнителем, волокнистые пластмассы являются смесями с волокнистым наполнителем, слоистые пластики – пропитанные смолой, спрессованные и отвержденные системы на основе хлопчатобумажной ткани (текстолиты), стеклоткани (стеклотекстолиты), бумаги (гетинаксы) и др.

Рис.2.1 Классификация пластмасс

 

По природе связующего вещества (полимерной основы) пластмассы подразделяются на пластмассы, полученные на основе природных модифицированных полимеров, и пластмассы на основе синтетических полимеров.

Пластмассы на основе синтетических смол по способу получения подразделяются на полимеризационные и поликонденсационные.

По отношению к нагреванию пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичными пластмассами или термопластами называют пластмассы, которые при повышении температуры способны размягчаться, а при охлаждении вновь возвращаться в твердое состояние. При таких переходах свойства материалов изменяются обратимо. Термопласты можно перерабатывать в изделия несколько раз. Термореактивными пластмассами, или реактопластами, называют пластмассы, которые под действием температуры приобретают сетчатую структуру и затвердевают. Их повторная переработка невозможна.

По физическим свойствам (жесткости) пластмассы делятся на жесткие (фено- и аминопласты, полистирол), полужесткие (полиэтилен, полипропилен) и мягкие (ПВХ пластикат, пенополиуретан).

 

2.2 Особенности классификации изделий из пластмасс в ТН ВЭД и предъявляемые к ним требования

В ТН ВЭД ТС большинство видов изделий из пластмасс, а также полуфабрикаты и первичные формы классифицируются в группах раздела VII, однако из-за широкого использования пластических масс в производстве изделий различного назначения изделия из пластмасс включены и в другие разделы.

Классификация пластмасс и изделий из них в разделе VII проводится в зависимости от степени переработки (первичные формы и отходы, полуфабрикаты, изделия), вида пластмассы (химического состава полимера), формы (для полуфабрикатов и готовых изделий), назначения.

По ТН ВЭД термин «сополимеры» применяется ко всем полимерам, в которых ни одно мономерное звено не составляет 95 мас. % или более от общего содержания полимера.

Сополимеры включают продукты сополимеризации или сополиконденсации, блок-сополимеры и привитые сополимеры.

Блок-сополимеры – это сополимеры, состоящие, по крайней мере, из двух связанных полимерных последовательностей, имеющих различные комбинации мономерных звеньев (например, сополимер этилена и пропилена, содержащий альтернативные сегменты полиэтилена и полипропилена).

Привитые сополимеры – это сополимеры, состоящие из основных полимерных цепей, которые имеют боковые полимерные цепи с различной комбинацией мономерныхзвеньев. Примерами являются сополимер стирола и бутадиена с привитым полистиролом (полистирол прививается к стиролбутадиеновому сополимеру) и полибутадиен с привитым сополимером стирола и акрилонитрила.

В Номенклатуре сополимеры и смеси полимеров включаются в ту же товарную позицию, что и полимеры сомономерного звена, преобладающего по массе над любым другим индивидуальным сомономерным звеном.

Сомономерные звенья, образующие полимеры, попадающие в одну товарную позицию, должны рассматриваться вместе (их количество суммируется).

Если не преобладает ни одно сомономерное звено, то сополимеры или полимерные смеси, в зависимости от конкретного случая, должны включаться в товарную позицию, последнюю в порядке возрастания кодов среди рассматриваемых равнозначных товарных позиций.

Химически модифицированные полимеры, в которых только боковые цепи главной полимерной цепи изменены химическим воздействием, включаются в товарную позицию, соответствующую немодифицированному полимеру. Это условие не относится к привитым сополимерам.

Таким образом, для классификации полимеров и изделий из них особое значение имеет химическое строение полимера.

Изготовление изделий из пластмасс и их декорирование. В зависимости от состояния полимера при формовании изделий методы переработки пластмасс можно разделить на три группы: переработка в вязкотекучем состоянии, переработка в высокоэластичном состоянии, переработка в твердом состоянии.

Переработка в вязкотекучем состоянии. К этой группе методов относятся литье под давлением, экструзия, каландрование, горячее прессование.

Литье под давлением. При литье расплавленная пластмасса продавливается в пресс-форму; после заполнения формы пластмасса охлаждается, затвердевает и приобретает очертания формы. Для изделий, изготовленных этим способом, характерен зеркальный блеск поверхности и наличие следов от летника. Получают изделия различных форм. Достоинствами этого метода являются его высокая производительность, возможность полной автоматизации процесса. Недостатками метода являются высокая стоимость формующего инструмента, а также сравнительно низкая производительность при изготовлении изделий сложной конфигурации.

Экструзия. При экструзии пластмасса выдавливается как из шприца через сопла, имеющие различные профили. Метод экструзии позволяет получать профильные изделия непрерывной длины в виде стержней, труб, ленты, листов, пленок. Разновидностью экструзии является экструзия с раздуванием. Этим способом изготавливают различные полые изделия – бутыли, флаконы, канистры, лейки. На изделиях заметны следы от соединения частей формы.

Каландрование. Каландрование – это процесс непрерывного формования полимерного материала путем пропускания его расплава через зазор между вращающимися валками каландра. Метод каландрования используют для получения пластин, листов и пленок из термопластов. Горячее прессование. При прессовании пластмассу в виде пресс-порошка засыпают в нагретую пресс-форму, под действием температуры и давления пуансона порошок плавится и заполняет форму, одновременно с этим происходят химические преобразования, придающие полимеру сетчатую пространственную структуру, препятствующую последующим плавлениям. Поверхность прессованных изделий не имеет зеркального блеска. Методом горячего прессования изготавливают изделия из термореактивных пластмасс – фенопластов, аминопластов. Переработка в высокоэластичном состоянии. К этой группе методов относятся пневматическое и вакуумное формование и горячее штампование. Этими способами получают изделия из термопластов.

Пневматическое и вакуумное формование. При формовании заготовка изделия в виде листа разогревается и прижимается к копируемой форме воздухом (пневматическое формование) или вакуумом (вакуумное формование). Изделия отличаются отсутствием швов, следов от литника. Этим способом получают как крупногабаритные, так и мелкие изделия. Достоинствами этого метода являются низкая стоимость формующего инструмента, возможность автоматизации процесса и организации его непрерывности, недостатками – большое количество отходов, разнотолщинность получаемых изделий, относительно невысокая производительность.

Горячее штампование. При штамповании лист пластмассы размягчается и пуансоном прижимается к форме. Штампованием изготавливают мелкие изделия (мыльницы, футляры для очков и зубных щеток, портсигары).

Переработка в твердом состоянии. К этой группе методов относится механическая обработка на станках. Механической обработкой, например, изготавливают плоские детали вырубным штампованием.

Изделия из пленок получают свариванием или склеиванием деталей. Декорирование изделий из пластмасс. Методы декорирования изделий из пластмасс делятся на две группы: декорирование в процессе изготовления и декорирование готовых изделий.

К методам декорирования в процессе изготовления относятся окрашивание в массе (в расплавленную массу добавляется краситель), двух- цветное литье, двухцветное прессование из различно окрашенных пластмасс, рисунки от пресс-формы, запрессовка ткани или бумаги (на заготовку изделия предварительно накладывают ткань или бумагу с декоративным рисунком и покрывают прозрачной пластмассой).

К методам декорирования готовых изделий относятся гравировка (узоры, нанесенные резцом), горячее тиснение (нанесение горячим штампом плоского или рельефного рисунка с переводной металлизированной или пигментированной фольги), металлизация (нанесение на изделие тонкого слоя металла), поверхностное окрашивание (погружение изделия в ванну с краской, распыление краски, нанесение ее кистью или валиком), деколь, печать рисунков.

Бытовые изделия из пластмасс классифицируют по назначению на изделия хозяйственного назначения, галантерейные изделия, изделия культурно-бытового назначения, изделия из пленок. Кроме этого, пластические массы широко применяют при изготовлении тары и упаковочных материалов, изделий медицинского и технического назначения. К изделиям хозяйственного назначения относятся посудохозяйственные изделия, изделия для ванной комнаты и туалета, бытовая мебельи предметы интерьера, изделия для сада и огорода.

Посудохозяйственные изделия подразделяются на посуду пищевого и непищевого назначения. К посуде пищевого назначения относятся стаканы, чашки, кружки, тарелки, миски, салатники, блюда, чайницы, сахарницы, масленки, вазы для конфет, кувшины, дуршлаги, терки, соковыжималки, банки хозяйственные, фляги м др. Изготавливают эту посуду из полиэтилена, полистирола, полиметилметакрилата, мелалита, поликарбоната. К посуде непищевого назначения относятся ведра, канистры, корзины, совки и др. К этой подгруппе также относятся решетки для раковин, полки для сушки посуды. Изготавливают эти изделия из полиэтилена, полистирола, аминопласта.

К изделиям для ванной комнаты и туалета относятся ванны, раковины, шкафчики и полки для ванной, плитки, коврики, шторы для ванны. Изготавливают эти изделия из полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, аминопласта.

К бытовой мебели и предметам интерьера относятся кухонная и садовая мебель (столы, стулья, табуретки), карнизы, скатерти, предметы интерьера: вазы, кашпо для цветов, статуэтки. Изготавливают эти изделия из полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, оргстекла, аминопласта, фенопласта.

К изделиям для сада и огорода относятся лейки, шланги, ящики для инструментов, сборные теплицы и парники, дуги для парников. Изготавливают эти изделия из полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, аминопласта.

К галантерейным изделиям относятся туалетные принадлежности, гребенные изделия, одежная фурнитура, принадлежности для курения, принадлежности для рукоделия, предметы украшения.

Туалетные принадлежности включают пудреницы, шкатулки, туалетные наборы, бигуди, пульверизаторы, футляры для зубных щеток, мыльницы. Для их изготовления используют полиэтилен, полистирол, аминопласт, фенопласт.

К гребенным изделиям относятся расчески, щетки, заколки для волос.

Для их изготовления используют полиэтилен, полистирол.

К одежной фурнитуре относятся пуговицы, пряжки, запонки, зажимы для галстука. Для их изготовления используют полистирол, оргстекло, аминопласт, фенопласт.

К принадлежностям для курения относятся мундштуки, пепельницы. Для их изготовления используют оргстекло, аминопласт, фенопласт.

К принадлежностям для рукоделия относятся пяльцы, вязальные спицы, крючки. Для их изготовления используют полистирол, аминопласт. К предметам украшения относятся кольца, браслеты, серьги, бусы, броши. Изготавливают предметы украшения из самых различных видов пластмасс.

К изделиям культурно-бытового назначения относятся канцелярские принадлежности, фотопринадлежности, игрушки, спортивные товары. К канцелярским принадлежностям относятся линейки, угольники, лекала, пеналы, подставки для карандашей и ручек, папки. Изготавливают их из полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, оргстекла, аминопласта.

К фотопринадлежностям относятся фотобачки, кюветы, пинцеты, зажимы для пленки. Изготавливают их из полистирола, оргстекла, фенопласта.

К игрушкам из пластмасс относятся: куклы, фигурки животных, кукольная мебель, посуда, модели автомобилей, музыкальные игрушки, игрушки-забавы, лейки, ведерки, лопатки, грабли, погремушки, кубики, разборные пирамидки, мячи, кегли, скакалки, игрушки для игр на воде. Изготавливают игрушки из полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, поликарбоната, аминопласта.

К спортивным товарам из пластмасс относятся ракетки, мячи, воланы, гимнастические обручи, гимнастические палки, скакалки, защитные принадлежности для игроков. Изготавливают их в основном из полиэтилена.

Товары из пластмасс должны соответствовать требованиям нормативной документации на конкретный вид продукции по внешнему виду (наличие и степень распространения дефектов состава, формования, декорирования) и эксплуатационным показателям: механическая прочность (прочность к удару при падении, при растяжении, к изгибу, истиранию), твердость, эластичность, водопоглощение, паро-и газо- проницаемость, стойкость к действию горячей воды, мыльных растворов, света, химическим реактивам, нагреванию.

Требования к безопасности товаров из пластмасс в зависимости от назначения изделий нормируются Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности продукции, предназначенной для детей и подростков», Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности игрушек», Едиными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) (Раздел 16. Требования к материалам и изделиям, изготовленным из полимерных и других материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами и средами).

В этих документах нормируются требования к показателям механической безопасности (масса погремушек, герметичность надувных игрушек), термической безопасности (температура частей пластмассовых изделий, соприкасающихся с рукой ребенка), химической безопасности (допустимый уровень миграции токсичных веществ из изделий, контактирующих с пищевыми продуктами (фенол, формальдегид, стирол, спирты и др.), стойкость защитно-декоративных покрытий к действию слюны, пота).

 

Вопросы для контроля усвоения учебного материала

1. Какие компоненты входят в состав пластмасс?

2. Как получают синтетические полимеры?

3. Как пластмассы подразделяются по термическим свойствам?

4. Дайте определение понятиям «пластмасса», «сополимер», «блок-сополимер».

5. Каковы правила определения кода по ТН ВЭД для сополимеров?

6. Какими документами нормируются требования к безопасности товаров из пластмасс?

 

 

Практические задания и ситуации

Задание 1.

Определить природу пластических масс по внешним признакам.

Задание 2.

Дать характеристику предложенным образцам изделий из пластических масс.

Задание 3.

Изучите показатели качества пластмассовой посуды по ГОСТР 50962-96. Посуда и изделия хозяйственного назначения из пластмасс.Общие технические требования. Выпишите: требования к различным методам производства, показатели качества пластмасс, ассортиментные группы, виды и характеристику дефектов, методы исследований пластических масс.

 

Тестовые задания

1. Реакция получения пластмассы без выделения побочных веществ:

а. полимеризация.

б. поликонденсация.

в. замещения.

г. карбонизации.

2. Основным связующим веществом пластмассы является:

а. смола.

б. древесина.

в. пластификатор.

г. антипирены.

3. Пластмассы, которые плавятся и горят, называют:

а. термопласты.

б. реактопласты.

в. мономеры.

г. полиолефины.

4. Неоднородный полимер, применяемый для звукоизоляции:

а. пенополистирол.

б. Полипропилен.

в. полиметилметакрилат.

г. полиуретан.

5. Оргстекло – это пластмасса:

а. полистирол.

б. поливинилхлорид.

в. полиэтилен.

г. фенопласт.

 

Задания для самостоятельной работы студентов

Задание 1.

Ознакомится с организацией контроля качества товаров из пластических масс.

Задание 2.

Ознакомится с методами оценки санитарно-гигиенических свойств изделий из пластмасс.

Задание 3.

Изучить полимеризационные полимеры и пластмассы на их основе: основные сведения о получении, свойствах, применении полимерных материалов на основе полиолефинов, поливинилхлорида иего сополимеров, полистирола и его сополимеров, полиакрилатов.