Многое из того, что окружает современного человека, сделано из пластмасс. Когда-то пластикам пророчили вытеснить все натуральные материалы, однако, к счастью, такого не случилось. Тем не менее пластик в том или ином виде присутствует сегодня в любом жилище. Иногда нам приходится сталкиваться с обработкой пластмасс, но как правильно иметь с ними дело знают немногие домашние мастера. В этой статье будут рассмотрены основные виды пластмасс и особенности их обработки.
Пластмассы (они же пластики) являются синтетическими материалами, обладающими достаточной прочностью, чтобы использовать их для изготовления различных предметов и конструкционных деталей. В композиции с различными наполнителями чистые пластмассы приобретают новые свойства. Например, для увеличения прочности пластмасс, их компонуют с различными армирующими основами, как-то: стекловолокно, ткани, металлические сетки. Соединяя определенные виды пластмасс, можно получить новые материалы с измененными свойствами.
На сегодняшний день известны более 30 тысяч видов пластмасс, которые используются в промышленности. Отдельно описать все эти виды не представляется возможным, да собственно это и не нужно – достаточно просто дать общую классификацию.
Все пластмассы при нагревании так или иначе изменяют свои физико-механические свойства, разделяясь при этом на два основных класса: термопластические (размягчающиеся при нагревании) и термореактивные (затвердевающие при нагревании).
Терпопластические пластмассы обладают так называемой термообратимостью. Они могут расплавляться, а после остывания вновь обретают свои первоначальные свойства. Большинство термопластов растворяются в органических растворителях.
Термореактивные пластмассы при нагревании плавятся, но в дальнейшем твердеют. Данное их свойство не позволяет перерабатывать их повторно. В органических растворителях они не растворяются. К термореактивным пластмассам относится бакелит (фенопласт) из которого делают ручки сковород и кастрюль, рукоятки инструментов, изоляторы и многое другое.
Термопластические пластмассы
Полиэтилен – нетоксичный прозрачный пластик, обладающий высокой химической стойкостью. Эластичен. Температура плавления – 105-110°С. Полиэтилен, благодаря совокупности своих свойств, получил широкое распространение в различных хозяйственных и технических сферах. Из него изготавливают пластиковую упаковку, небьющуюся посуду, водопроводные трубы, гидроизоляционную пленку и многое другое.
При всех преимуществах, полиэтилен обладает существенным недостатком – его нельзя эффективно обрабатывать методами снятия стружки. Кроме того, детали из полиэтилена трудно чем-то склеить, а можно соединить только методом сваривания, предварительно разогрев до 200°С. Иногда сделать это довольно просто, например, когда нужно «сшить» полиэтиленовую пленку. Для этого достаточно зажать соединяемые края пленки между двумя стеклами так, чтобы они немного выступали наружу. Затем, эти края нужно оплавить пламенем зажигалки или свечи. В результате получится прочный и герметичный шов.
Более массивные полиэтиленовые детали для соединения друг с другом, предварительно нагреваются струей горячего воздуха. Полиэтилен при нагревании становится очень липким и имеет высокую адгезию к большинству типов поверхностей.
Полипропилен имеет схожие свойства с полиэтиленом, но при этом превосходит его в прочности. Температура плавления 180°С. В расплавленном состоянии значительно гуще полиэтилена, поэтом его не удается просто наливать в формы. Полипропилен неядовит и обладает высокой химической стойкостью. Его не удается растворить при комнатной температуре. Как и полиэтилен, данный материал не поддается склеиванию обычным способом. Обрабатывать полипропилен методом снятия стружки затруднительно. Соединять детали из полипропилена следует методом сварки.
Огрстекло (плексиглас, полиметилметакрилат, акриловое стекло, акрил) – оптически прозрачный и прочный пластик. При окрашивании в массе является светофильтром. Размягчается при температуре 120°С, а при 140°С легко поддается формовке. Нетоксичный материал. По сравнению с полиэтиленом менее химически устойчив. Оргстекло хорошо растворяется в хлороформе. Этим растворителем можно его склеивать, получая прочное соединение.
Для формовки оргстекла чаще всего используют гипсовые формы. Один из методов формования – разогревание в духовом шкафу листа оргстекла, установленного на форму. Пластик в разогретом виде под собственным весом огибает форму, в точности повторяя ее рельеф.
Делать ровные сгибы можно при помощи специального приспособления, в котором линия будущего изгиба прогревается нагревательной нитью, на которую подается ток.
Для склейки массивных деталей из оргстекла используют клей на основе хлороформа и плексигласовой стружки. Сегодня также существуют готовые клеи, например, немецкого производства.
Оргстекло при значительной прочности на сжимание легко царапается абразивом или твердыми предметами. Со временем прозрачные поверхности матируются, однако их можно отполировать.
Поливинилхлорид (ПВХ) – широко распространенный пластик. Не растворяется в бензине, спирте и воде, а только в хлористых углеводородах и некоторых эфирах. Теплостойкость материала лежит в пределах 40-60°С. Сырье для пластмассы ПВХ выпускается в виде порошка. Прочность материала зависит от умягчающих добавок. Основные методы формования – прессование и экструзия.
ПВХ можно обрабатывать инструментами по металлу. Для соединения отдельных деталей или ремонта используют метод сварки посредством нагрева горячим воздухом (220°-320°) с использованием припоя из ПВХ с низкой степенью полимеризации. Для выполнения такой сварки используют специальный термовоздушный пистолет (см. иллюстр.).
Из мягкого ПВХ производят гидроизоляционные пленки (мембраны). Их можно склеивать специальным клеем для ПВХ либо сваривать высокочастотными токами.
Из порошка ПВХ можно в домашних условиях изготовить нужную пластмассовую деталь. Для этого порошок засыпается в предварительно нагретую до 200°С пресс-форму.
Полиамид – высокопрочная прозрачная пластмасса желтоватого цвета. Плавится при температуре 140°С. Имеет самую низкую из вышеперечисленных пластмасс химическую стойкость. Полиамид склеивается концентрированной уксусной или муравьиной кислотой.
Полиамидная пластмасса используется преимущественно для получения синтетических волокон (нейлон, капрон, силон, перлон). Свойства полиамида также позволяют изготавливать из него износостойкие пластмассовые детали – бесшумные шестерни, вкладыши подшипников и др. Материал хорошо поддается обработке со снятием стружки.
Полиамидную пленку можно использовать для парников, т.к. она пропускает около 90% ультрафиолетовых лучей.
Работа с пластмассами
Залогом успеха при работе с пластмассами является правильное их распознание. Если требуется отремонтировать сломанный пластик, нужно, прежде всего, знать к какому виду он относится, чтобы правильно выбрать способ соединения. Для специалиста не составляет труда определить вид пластика, просто взяв его в руки. Хорошо, если имеется кусочек материала для пробы, который можно погнуть, разрезать, нагреть или поджечь.
Так, полиэтилен при комнатной температуре сохраняет вязкость, не крошится, легко режется острым ножом, при обработке крупным напильником немного взлохмачивается его верхний слой. На вид напоминает воск. Горит слабым голубым пламенем, а после затухания дым имеет запах как от свечи.
Важно помнить, что любые пластмассы при горении выделяют токсины, иногда смертельно опасные, как в случае с полистиролом. Поэтому распознавать их методом поджига можно только в случае самой крайней необходимости. Делать это нужно на улице, стоя по ветру. В специальной литературе иногда дают советы, как распознать пластмассу по запаху ее дыма. Например, при нагревании ПВХ в пламени можно почувствовать характерный запах соляной кислоты, а дым от пенополистирола называют «сладковатым». Однако нюхать эту гадость нельзя, поскольку, к слову, дымом пенополистирола достаточно сделать три вдоха, чтобы получить смертельную дозу токсина.
ПВХ – упругий непрозрачный материал. Существует много модификаций этого вида пластика. Он может иметь различную степень мягкости. Неспециалисту легко спутать ПВХ с полистиролом ударопрочным, однако последний более хрупок и хорошо растворяется в бензоле и ацетоне. Из полистирола изготовлена внутренняя обшивка холодильника, а поливинилхлорид – это пластик оконных рам, корпуса большинства бытовых электроприборов, кромки корпусной мебели, плинтусы и прочее. ПВХ сам по себе не горит, но при воздействии открытым огнем окрашивает кайму языка пламени зеленым цветом.
Одна из самых распространенных операций с пластиком – это его резка. Для резки применяют те же инструменты, что и для резки металла. В ножовку можно вставлять и полотно с более крупными зубьями. Для резки полиэтиленовых или полипропиленовых труб применяют специальные ножницы. При резке пластиков ножовкой или электроинструментами нужно действовать осторожно, не давая материалу перегреваться от трения. В остальном, пластмасса обрабатывается способами аналогичными для обработки мягких металлов. Термореактивные пластмассы обрабатываются преимущественно стружечными способами (обтачивание, сверление, резка ножовкой).
При термической формовке пластмасс важно как можно быстрее охладить форму, иначе материал от перегрева может изменить свою структуру. Оптимальная температура нагрева для ПВХ – 130-140°С, а для оргстекла – 145-150°С.
Нагрев пластмасс производится различными способами: воздушная тепловая струя, горячий песок (гибка труб), пламя горелки, масляная ванна, разогрев в духовом шкафу, контактным способом.
Склеивание термопластических пластмасс производится их растворителями, а также клеями на основе их растворителей и растворенной стружки самих склеиваемых пластмасс.
Автор текста: М. Тамилин
