Monday 29 June 2015

Cronologia maselor plastice


Scurta prezentare a isoriei materialelor plastice:

1774 Francezul Charles Marie de la Condamine a participat între 1735 1744 la o expeditie stiintifică în Peru pentru măsurarea meridianului terestru. Coborând pe fluviul Amazon a descoperit arborele de cauciuc în inima pădurii tropicale si a notat remarcabilele calităti ale sucului care se scurgea din acestia.
Vulcanizarea. Americanul Charles Goodyear lucra într-o zi la un procedeu de trate a gumei indiene. Întâmplător au căzut câteva picături dintr-un amestec de gumă de cauciuc si sulf pe un disc cald. A obtinut primul brevet în 1844 dar a trebuit să ducă o luptă continuă cu un mare număr de contrafaceri si a obtinut câstig de cauză abia în 1852.
Cauciucul sintetic – 1860. Englezul Charles G. William a obtinut separarea izoprenei. Primele succese industriale au fost obtinute de G. Bouchardot – Franta  - în 1880 si Tilden – Anglia în 1884. Productia de cauciuc sintetic (elastomer) a început cu adevărat în timpul celui de-al doilea război mondial pentru înlocuirea cauciucului natural.
Celofanul – 1908. În 1908, J. E. Branderberger, regenerând celuloza pentru obtinerea fibrelor a obtinut un film transparent. L-au denumit celofan, iar marca pentru această denumire a fost depusă în 1912.
Bachelita – 1909. Prima materie plastică sintetică a fost brevetată de belgianul Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) naturaliza american. Baekeland a făcut studii de chimie la Universitatea din Grand, iar la 26 de ani s-a stabilit în SUA pentru a lucra într-o societate de materiale fotografice.
A inventat prima hârtie fotografică ’’operatională’’ Velox pe care a comercialiat-o prin propria sa firmă. Si-a vândut brevetul si societatea în 1899 inventatorului George Eastman. În 1905 a început cercetările care l-au condus la inventarea bachelitei.
PVC – 1913. În 1913 profesorul german Klatte brevetează polimerizarea unui gaz, clorura de vinil. Fabricarea industrială începe în 1931 iar în prezent obiectele din PVC cunosc o multitudine de aplicatii : tevi, marochinărie, izolatii electrice etc.
Plexiglasul – 1924. În 1924 chimistii Barker si Schinner au obtinut o sticlă organică comercializată din 1934 sub numele plexiglas.
Polistirenul – 1933. Pus la punct de germanul Wulff, este folosit pentru jucării, ambalaje alimentare, carcase de radio etc. În 1933 firma BASF inventează polistirenul expandat (zăpada artificială) utilizat ca izolant termic si element antisoc.
Nylon – 1935 . Numele este generic pentru poliamide. A fost brevetat în 1937 de americanul Walace H. Carothers, director al departamentului de cercetări fundamentale în fizico-chimie la firma lui Du Pont de Nemours, elev al lui Lavoisier. Nylon a fost folosit pentru confectionarea parasutelor utilizate la debarcarea din Normandia. La sfârsitul războiului, Nylon este simbol al modernismului si prosperitătii. În 1964 a fost inventată o familie de poliamide rezistente la temperaturi înalte : Kinel si Kapton.
Polietilena – 1935. 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.
Péba – 1981. Această  familie de materiale sintetice (intermediară între cauciuc si plastic) a fost creată în 1981 de Gérard eleens (Atochem). Se foloseste pentru fabricarea încăltămintei si echipamentelor sportive.

Defecte posibile la prelucrarea maselor plastice

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
 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 prevină 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 încă 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.

Recomandari la proiectare si prelucrare mase plastice

Din prezentarea avantajelor făcută se observă că aceste materiale permit desfășurarea imaginației creative a designerului fără prea mari restricții. Totuși aceste materiale presupun o cunoaștere și o stăpânire a posibilităților lor tehnologice. Se impune ca o necesitate, marcarea de către proiectant a suprafețelor cu rol estetic, sau care presupun finisaje suplimentare, sau care nu admit defecte de injecție sau alte tipuri de defecte ce pot afecta suprafața respectivă a produsului. Din punct de vedere al formei există recomandări vizând prelucrarea maselor plastice de care proiectantul trebuie să țină cont:
  • Piesa se va proiecta cu o grosime uniformă de perete, ceea ce contribuie atât la creșterea productivității cât și la eliminarea concentratorilor de material sau de temperatură, concentratori ce pot introduce defecte de execuție ale reperului respectiv. Grosimea minimă a pereților unui reper din masă plastică poate fi S=0,5÷2 mm.
  • Piesele se pot proiecta fie cu muchii vii, fie cu raze de racordare, ultima fiind de preferat din punct de vedere al execuției sculei. Ținând cont că sculele pentru reperele prevăzute cu raze de racordare se execută mai ușor, se va ține cont la proiectarea reperelor de o rază minimă de racordare necesară ρ=(0,3 ÷0,4)S (S=grosimea peretelui piesei; ρ=raza de racordare). Sculele pentru realizarea pieselor care nu au prevăzute raze de racordare, se vor executa din bacuri.
  • În vederea extracției piesei din sculă, aceasta va fi prevăzută cu o înclinație a pereților în funcție de grosimea acestora: pentru piesele cu o grosime mai mare de S≥10mm, înclinația va fi de la 2’ până la 20÷30; pentru piesele cu o grosime a pereților S <10mm , se pot admite și pereți fără înclinări (unghiuri de extracție).
  • Pentru evitarea defectelor ce pot apărea datorită răcirii necorespunzătoare a pieselor, acestea, după scoaterea din sculă (dacă scula nu este termostatată, caz în care scula nu injectează decât dacă a atins prin încălzire temperatura de injecție prescrisă în regimul de injecție, și nu permite extracția piesei injectate decât când aceasta a atins temperatura la care nu există riscul deformării piesei), se răcesc fie pe un calapod, fie sunt prevăzute prin construcție cu nervuri de rigidizare.
  • Se recomandă ca grosimea pereților interiori să fie egali cu S/2 (deci cu jumătate din grosimea peretelui de bază), pentru a nu introduce concentratori de tensiune și de temperatură. Este cazul nervurilor: de rigidizare, tehnologice,sau de construcție.
  • Se preferă ca piesele prevăzute cu filet, să aibă pasul mai mare sau egal cu1mm. De asemenea, dacă piesa este prevăzută cu găuri, filetate sau nefiletate, acestea nu vor fi prevăzute la extremitățile piesei sau în vecinătatea pereților piesei, pentru a nu introduce eventualele situații favorabile aparițiilor defectelor de injecție.
  • Se recomandă ca în vederea eliminării tensiunilor interne și evitării deformațiilor, piesa să fie supusă unui tratament de îmbătrânire la o temperatură de 80 ÷100 C, timp de câteva ore.

Despre mase plastice

Masele plastice sunt produse sintetice de natura organica anorganică sau mixtă, care se pot prelucra ușor în diferite forme, la cald sau la rece, cu sau fără presiune.
Primele materiale plastice au fost produse din transformarea materialelor naturale. În anul 1859 au apărut fibrele vulcanizate, în 1869 a aparut celuloidul și în 1897 galitul. Primul material sintetic apărut (1908) a fost rășina fenolformaldehidică numita bachelită. Exista numeroase procedee de fabricare a materialelor plastice. O galeată, o sticlă, o cască de motociclist, o planșă de windsurfing sunt toate fabricate din diferite tipuri de plastic. Pentru fiecare obiect, trebuie ales materialul plastic care are calitățile cele mai potrivite: suplețe, rigidate, rezistență la șoc, elasticitate, transparență, greutate mică. In general, produsul de la care se porneste in fabricarea materialelor plastice este naftul, un produs obtinut in rafinariile de petrol. Naftul este un amestec de diferite molecule de hidrocarburi. Acest amestec este adus la temperaturi inalte in prezenta vaporilor de apa, ceea ce provoaca ruperea moleculelor de hidrocarbura si obtinerea de molecule mai mici, molecule de etilena. Etilena este molecula pe care se bazeaza intreaga industrie a maselor plastice. Exista doua mari familii de materiale plastice: materiale termoplastice si cele termorigide. Prima categorie cuprinde plastice care se topesc daca sunt incalzite, unele chiar de la 70°C, altele inspre 120°C. Atunci cand sunt fierbinti si lichide, aceste materiale pot fi turnate in forme sau extrudate, adica trase in fire sau foi. Racindu-se, materialele termoplastice se solidifica si isi pastreaza noua forma. Aceste materiale plastice sunt folosite in special pentru fabricarea obiectelor in serie, cum ar fi sticle, galeti,etc. În schimb 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.
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. 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
Sursa - Wikipedia