JU SREDNJOKOLSKI CENTARFOAKOLSKA 2014/15. GODINA

MATURSKI RAD

TEMA: PROIZVODI OD PLASTINIH MASA I GUMA

Mentor: Kandidat: Rado Radovi Milan Grubai

FOA,maj 2015. godinaSADRAJ

Uvod

Plastine mase su proizvodi hemijske industrije, koji sve vie daju obiljeje vremenu u kojem ivimo. Za manje od jednog vijeka, nauka je stvorila mnogo novih materijala od kojih ovjek gradi predmete kojima se slui, vie nego ranije za hiljadu godina. Na naunom i tehnikom polju malo je podruja na kojima se takvom brzinom dolo do ogromnog uspjeha. Razvoj proizvodnje i potronje plastinih proizvoda prouzrokovan je, kako razvitkom tehnologije njihove proizvodnje i prerade, tako i pronalaenjem novih, sa ekonomskog gledita, povoljnijih sirovinskih izvora. Njihove osobine (mala specifina teina, otpornost prema mnogim hemikalijama i vodi, odline elektroizolacijske osobine, dobra mehanika svojstva, mogunost brze i jeftine serijske proizvodnje artikala i njihov lijep izled), omoguile su veoma brzo irenje podruja primjene plastinih proizvoda u gotovo svim oblastima privrede i svakodnevnog ivota.

Guma ili elastomer nastaje od prirodne ili sintetike makromolekulske supstance kauuka, koji se radi prelaska u gumu hemijskim reakcijama prevodi u umreenu strukturu.Guma jeizvanredno ilav materijal koji se u irokom temperaturskom podruju moe reverzibilno elastino deformisati.Za razliku od drugih krutih materijala, kao to su metali, kojima reverzibilna istegljivost iznosi samo 1%, tipina guma podnosi reverzibilnu istegljivost 5 do 10 puta od svoje prvobitne duine. Za istezanje eline ice od 1% potrebna je 105 puta vea sila od potrebne za isto istezanje gumenog uzorka. Danas se proizvodi vie od 60.000 vrsta gumiranih proizvoda, koji se mogu grupisati u nekoliko grupa:-pneumatika,-gumeno-tehnikih roba,-obua i-proizvodi specijalne namjene. Od gume se proizvode razni predmeti koji se koriste u svakodnevnom ivotu. Od ukupne koliine proizvedene gume nasvijetu, polovina se potroi za proizvodnju automobilskih guma icrijeva.

I Proizvodi od plastinih masa 1.Pojam plastinih masa

Plastine mase su organski hemijski proizvodi koji se dobijaju mijeanjem prirodnih i umjetnih visokomolekularnih spojeva sa raznim dodacima.Plastine mase imaju sposobnost da se u toku proizvodnje ovrsnu u vrsnu masu i prilikom upotrebe ne mijenjaju oblik. Polazne sirovine za proizvodnju plastika mogu biti mineralnog i organskog porekla. Mineralne sirovine su: nafta, ugalj i zemni gas, od kojih se najpre izrauju osnovna hemijska jedinjenja za dalju preradu. Ova se jedinjenja razliitim procesima prevode u poluproizvode koji mogu biti u obliku granula, tenosti, smola, tableta i td. Dalji procesi prerade ovih poluproizvoda u finalne utiu ne samo na promenu oblika i strukture, ve i na promenu hemijskih veza koje ine osnovu materije. Osnovne sirovine za dobijanje plastinih masa su vazduh, voda, kuhinjska so, drvo, ugalj, zemni gas. Glavni nedostatak plastinih materijala je njihova promjenljiva propustljivost za svjetlost, gasove i paru. Podjela plastinih masa:1. prema ponaanju na povienim temperaturama:-termoplastine mase (na odreenoj temperaturi omekavaju, a pri hlaenju ovrsnu. One se na povienoj temperaturi oblikuju i pri hlaenju zadre oblik);-termostabilne plastine mase (pri zagrijavanju ovrsnu u tvrdu masu koja grijanjem moe vie omekati i ponovo se uobliiti, jer su nastale hemijske promjene).2. prema mehanikim osobinama podjela plastinih masa vri se na:- elastomeri (na temperaturama bliskim nuli mogu podlei elastinom deformisanju koje moe da iznosi i do 1000%. Primjer je kauuk);- plastomeri (plastine materije koje podlijeu znatno manjem plastinom deformisanju, od 0,5% do 200%. Mehanike osobine plastomera su: istezanje, savijanje, otpornost na udar, tvrdoa. Fizike osobine: gorivost, skupljanje, apsorpcija vode, mutnoa, propusnost svjetla).

2. Tehnologija prerade plastinih masa

2.1. Sirovine za proizvodnju plastike Polazne sirovine za proizvodnju plastika mogu biti mineralnog i organskog porijekla. Mineralne sirovine su: nafta, ugalj i zemni gas, od kojih se najprije izrauju osnovna hemijska jedinjenja za dalju preradu. Ova se jedinjenja razliitim procesima prevode u poluproizvode koji mogu biti u obliku granula, tenosti, smola, tableta itd. Dalji procesi prerade ovih poluproizvoda u finalne utiu ne samo na promjenu oblika i strukture, ve i na promjenu hemijskih veza koje ine osnovu materije. Za proizvodnju plastinih masa koriste se:1. Osnovne sirovine2. Pomone sirovine U osnovne sirovine spadaju: benzen, fenol, amonijak, formaldehid, celuloza, acetilen, meteil alkohol, telulol i sl. Pomone sirovine: a) punila poveavaju otpornost plastinih masa na kidanje, lomljenje, poboljavaju izolaciona svojstva i pojeftinuju proces proizvodnje jer zamjenjuju jedan dio skupe plastine mase. Koristi se drvno brano, pamuk, grafit, kaolin, azbest i dr.b) plasifikatori dodaju se zbog razmekavanja same mase, naroito kod termoplastinih plastinih proizvodac) katalizatori ubrzavaju ili usporavaju hemijske reakcije. Koriste organske i anorganske kiseline, amonijak, anilin, kisik, metalni oksidi. Pod preradom plastinih masa podrazumijevaju se svi postupci kojima se od polimera (sirovine) dobijaju polufabrikati ili gotovi proizvodi. Postupak prerade zavisi od sastava, vrste i stanja polimera. Postupci prerade obino se dijele prema tehnologiji prerade, nezavisno od hemijskih i fizikih promijena koje se deavaju za vrijeme prerade.

2.2. Presovanje Plastine mase se oblikuju presovanjem na automatskim ili poluautomatskim presama sa kalupima koji se greju (slika 1).

Slika 1. Shema postupka presovanja plastinih masa1. dra oblikaa; 2. oblika; 3. matrica kalupa; 4. gnezdo kalupa5. materijal za presovanje i 6. predmet obrade

2.3. Ekstrudiranje

Ekstrudiranje ili istiskivanje, primjenjuje se za preradu plastinih masa na posebnim mainama ekstruderima (slika 2). Masa za preradu se sipa kroz levak u cilindar, zahvata puem i usljed toplote se stapa, odnosno ona se gura prema glavi koja u sebi sadre sita kroz koja se istiskuje plastina masa. Na ovaj nain izrauju se cevi, trake, profili.

Slika 2. ema postupka ekstrudiranja plastinih masa1. lijevak; 2. cilindar; 3. pu; 4. sito; 5. grija

2.4. Duvanje (ekstruziono duvanje)

Koristi se za izradu tankozidnih sudova od plastike (boca, plastinih kanti i sl.). Najpre se u zagrejani ekstruder (1) sipa granulat tako da se na izlazu formira meko crijevo (3). Ono se uvodi u otvoreni dvodelni kalup (2), kalup se potom zatvara i u crijevo dovodi zagrejani vazduh pod pritiskom kroz cjevicu (4). Tako se plasika potiskuje uz zidove kalupa poprimajui njegov untranji oblik.

Slika 3. Duvanje boca iz ekstrudiranog crijeva: 1 - glava ekstrudera, 2 - otvoren kalup,3 - ekstrudirano crevo, 4 - provodnik za dovoenje vazduha pod pritiskom,5 - zatvoreni kalup, 6 - gotova boca

2.5. Ubrizgavanje (livenje pod pritiskom)

Proces ubrizgavanja izvodi se na automatskim mainama za ubrizgavanje. ema ubrizgivanja data je na slici 4.

Slika 4. Shema postupka ubrizgavanja plastinih masa1 - lijevak, 2 - cilindar, 3 - klip, 4 - grija, 5 - kalup, 6 - hlaenje

Masa za preradu u obliku zrna, granula ili praka u odgovarajuem sastavu i koliini sipa se kroz lijevak u cilindar, gde se grije i stapa se, a zatim se klipom ta rastopljena masa gura prema kalupu koji ima niu temperaturu, usljed ega se plastina masa brzo hladi i ovrava. 2.6. Kalandrovanje

Kalandrovanje je proces valjanja plastinih masa i elastomera (slino kao valjanje metala) gdje se smea vie puta proputa izmeu zagrejanih valjaka, tako da se debljina stalno smanjuje. Debljina lima ili folija nastalih kalandrovanjem je 0,1 do 1 mm. U procesu kalandrovanja moe se naneti sloj plastine mase na pamunu traku ili na traku od papira. (Slika 5).

Slika 5. Shema postupka kalandrovanja

2.7. Natapanje (laminacija)

Proces natapanja se sastoji u natapanju listova hartije ili tekstila plastinom masom. Ovako natopljeni listovi slau se jedan na drugi, u broju zavisno od eljene debljine, a zatim se u paketu izlau visokoj temperaturi i visokom pritisku (oko 100 daN/cm2), ime dolazi do meusobnog spajanja listova.

Pored navedenih procesa dobijanja plastinih masa u praksi su u primjeni: Oblaganje kablova i ica; Ekstruzija folija i filmova; Oblaganje putem nanoenja prevlaka; Sinterovanje prahom - oblaganje prahom; Ekstruzija vlakana.

U toku analize kvaliteta plastinih masa mora se odrediti i ponaanje odgovarajue plastine mase u tehnolokom smislu, da bi se odabrao najoptimalniji postupak - proces prerade.

3. Plastini proizvodi u svakodnevnici

3.1. Ambalaa

Pod pojmom ambalaa podrazumjeva se sve ono u to je neki proizvod smjeten. Taj primarni proizvod uglavnom se smjeta u posebno dizajniran grafiki proizvod koji zovemo prodajna ili skupna ambalaa. Funkcija plastine ambalae je specifina. Ona omoguuje pouzdan transport osjetljive robe, titi proizvod od mehanikih, fiziko-hemijskih i biolokih oteenja. Najee upotrebljavane plastine ambalae su: boce, ae, kutije, posudice, baloni, burad,kontejneri, cisterne.

3.2. Stiropor

Stiropor se dobija preradom polistirola u mlijeno bijele kuglice prenika od 0.2 do 3mm. U naroitim mainama ove se kuglice pod uticajem temperature vodene pare, toplog vazduha ili tople vode, pretvaraju u ploe pjenastog i poroznog izleda. Masa u ovom pjenastom obliku ima specifinu teinu (oko 0.05 gr/cm3), pa je radi toga svrstana u grupu takozvanih penoplastika.

3.3. PVC

Polivinil hlorid (PVC) se proizvodi procesom polimerizacije monomera vinil hlorida. 57% njegove mase je hlor, to znai da PVC koristi manje nafte od ostalih polimera. PVC je na treem mestu po svjetskoj proizvodnji svih vrsta plastike. Godinja proizvodnja je oko 35 miliona tona.

3.4. Najlon

Najlon je opte ime za veliku grupu sintetikih polimera. Prvi najlon je napravljen 1938. i to je bilo prvo vetako vlakno na svetu. Danas, najlon je materijal koji se koristi za proizvodnju itavog niza proizvoda i jo uvijek spada meu najrasprostranjenija vetaka vlakna u svetu. 4. Plastini otpad i tetnost plastike

U plastini otpad spada sljedee: plastine vreice, plastine folije, plastine flae, plastini ukrasi, i svi drugi plastini proizvodi. U domainstvu se najee susreemo s PET I HDPE vrstama plastike poto se one koriste za izradu plastini ambalaa. Plastika se razgrauje polako, stotinama godina i raspada se na mikroskopske otrovnepetropolimere koji zagauju tlo i vodu i kroz njih ulaze u hranidbeni lanac. Plastine vreice koje dobijamo besplatno u prodavaonicama najvei su zagaiva okoline. Plastinih vreica ima svugdje u prirodi, plutaju morima,rijekama i jezerima, vjetar ih raznosi zrakom pa se mogu nai svuda po kopnu pa ak i namjestimakoje nazivamo netaknuta priroda. Posljedice ovog zagaenja za ivotinje u divljini su katastrofalne, mnoge ptice ugibaju zarobljene plastikom. Gotovo 200 ivotinjski vrsta, ukljuujui kitove, dupine, kornjae i tuljane, ugiba zbog plastinih vreica. Mislei da je vreica hrana, ivotinje ih jedu i umiru. Reciklaa plastinih vreica je preskupa u odnosu na cijenu sirovine od koje se prave. Mnoge zemlje zabranile su upotrebu besplatnih vreica. Irska je prva uvela dodatni porez na vreice i tako njihovu upotrebu smanjila za 90%.Kina, zabranom upotrebe besplatnih vreica godinje utedi 37 miliona barela nafte. U proteklih pedeset godina nain ivota se bitno promijenio i plastika je naprosto preplavila planetu. Kratkotrajno gledano, plastika je unaprijedila na ivotni standard i olakala nae ivote, ali dugotrajno gledano ona je velika prijetnja, kako za nae, tako i za zdravlje cijele planete.

5. Reciklaa plastinih proizvoda

Reciklaa plastike je proces koji obuhvata izdvajanje i razvrstavanje plastinih materijala iz otpada, radi dobijanja korisne sirovine koja se moe ponovo koristiti. Reciklaa otpada plastinih proizvoda principijelno se moe vriti mehanikim, hemijskim i termikim postupcima. Mehanikim postupcima dobija se regranulat ili mijeane komponente, koje se kao sekundarne sirovine koriste za proizvodnju novih proizvoda. Hemijskim i termikim postupcima dobivaju se osnovne komponente plastinih masa koje se koriste za dobivanje energije (slika 3).

Kod bioloke razgradnje otpada plastinih masa sadrana energija u njima se, djelovanjem bakterija, pretvara u ugljendioksid (CO2) i vodu (H2O), pri emu mineralne supstance ostaju kao ostatak. Za razliku od mehanikih, hemijskih i termikih postupaka reciklae otpada plastinih masa kod kojih se vri materijalno i energetsko iskoritavanje, kod bioloke 531 azgradnje otpada plastinih masa nema iskoritavanja. Bioloka razgradnja ovih obrada vri se radi njihovog konanog zbrinjavanja, naroito posebnih otpada plastinih masa na okolinski prihvatljiv nain. Pri mehanikim, hemijskim i termikim postupcima reciklae otpada plastinih masa, posebno pri reciklai mjeavine ovih otpada, dolazi do produkcije odreenih koliina otpada koji se moraju zbrinuti zajedno sa komunalnim otpadom, bilo odlaganjem u ureene deponije otpada ili u odgovarajuim postrojenjima za sagorijevanje otpada.

II Gumeni proizvodi

1. Pojam i porijeklo gume

Grube gumene lopte, stare vie od 900 godina pronaene su u ruevinama gradova Inka i Maja u Junoj i Severnoj Americi. Fosili biljaka od kojih se proizvodi guma mnogo su stariji ak 3 000 000 godina. Stanovnici jugoistone Azije su davno znali za gumu dobijenu od soka jednog drveta. Koristili su je za prevlaenje korpi i razliitih posuda, za izradu buktinja, a kasnije i za pravljenje obue, bojne titove i boce. Guma je naena u vie od 400 raznih puzavica, bunova i drveta. Meutim, koliina gume koja se nalazi u tim biljkama je veoma mala, pa se na primjer, vaenje gume iz maslaka i mleike sigurno ne isplati. Najbolja guma dobija se iz drveta koje je prvi put pronaeno u Brazilu heveja (Hevea brasiliensis). Na heveji se prave zarezi u kori, iz kojih curi mlijeni sok lateks. Ljepljivi, mlijeni sok se sakuplja, a njegovim zgruavanjem nastaje kauuk ili prirodna guma. Rije kauuk potie od rijei cahuchu to znai drvo koje plae. Kauuk je veoma ljepljiv. Procesom vulkanizacije spajaju se kauuk i sumpor, i dobija se guma. Guma za razliku od kauuka nije ljepljiva, a poveava se i njena vrstina. Guma se veoma iroko primjenjuje u tehnici, a posebno u mainstvu, i to zbog nekih svojih karakteristika koje drugi materijali nemaju. To su prije svega: velika elastinost, nepropustljivost za gasove i tenosti, elektrina otpornost, otpornost prema habanju, hemijska otpornost i dr. Jedan engleski naunik je tek u 18. veku primjetio da kauuk brie trag olovke, pa se zato i danas, u Engleskoj i Americi kauuk naziva rubber, to znai gumica za brisanje. Od gume se takoe izrauju pneumatici za motorna vozila, beskrajne trake za transport, gipke cevi, zatitnici od kiselina i drugih agresivnih hemikalija, od korozije i abrazije, izolacioni slojevi od elektrine struje i dr. Od gume se izrauju i razni rukohvati na mainama, ureajima i aparatima, zaptivni elementi u hidraulici i pneumatici kao i u vodovodnim i kanalizacionim instalacijama, gumirana platna, obua i odea. Tvrda guma slui za izradu raznih delova u elektrotehnici i elektronici. Pored toga, guma se javlja i u vidu sunera i u obliku paste za zaptivanje.

2. Proces proizvodnje gume

Polazna sirovina za dobijanje gume je kauuk, koji moe biti prirodni i vetaki (sintetiki). Prirodni kauuk se dobija od soka zvanog lateks. Vetaki kauuk se proizvodi procesom polimerizacije ugljovodonika. Meu mnotvom najrazliitijih proizvoda, mnogi se proizvode prema strogo specifinim postupcima. Meutim, za veinu proizvoda postupak je uglavnom isti. Kauuku se dodaju razliita punila i smesa se podvrgava termikoj obradi (tzv. vulkanizaciji). U itavom procesu proizvodnje gume iz kauuka razlikuju se sledee faze:-mastikacija,-priprema smese kauuka i dodataka,-oblikovanje poluproizvoda,-vulkanizacija.

2.1. Mastikacija

Prirodni se kauuk ne moe direktno mijeati sa posebnim dodacima, jer se oni ne mogu jednako raspodjeliti u sirovom, relativno tvrdom materijalu. Zato se kauuk mora podvrgnuti tzv. mastikaciji. To je operacija u kojoj se kauuku poveava plastinost, a time i mogunost postizanja vee homogenosti prilikom mijeanja razliitih dodataka i punila. Mastikacija se sastoji u intenzivnoj mehanikoj obradi, uz istovremeno zagrevanje. Pri tome se kauuk, kao polimer velike molekularne mase, razgrauje.

2.2 Kauukova smjea

Kvalitet gotovog proizvoda vrlo mnogo zavisi od dva inioca: sastava i homogenosti kauukove smjee prije vulkanizacije. Osnovni sastojak svake smjee koja se dalje prerauje u gumu, jeste naravno, kauuk. Smjea mora sadrati sredstvo za vulkanizaciju, najee sumpor, zatim ubrziva vulkanizacije i aktivator ubrzivaa. Pored tih glavnih sastojaka smjea sadri razliite dodatke. Njihov je zadatak da olakaju dalju preradu, da kao punila snize cijenu gotovog proizvoda i da omogue postizanje eljenih svojstava budueg proizvoda. Zbog toga je izbor vrste i koliine dodataka tj. sastava smjese za vulkanizaciju, vrlo bitan u itavoj proizvodnji. Postoji mnogo recepata za pravljenje razliitih vrsta guma i velikog mnotva razliitih gumenih proizvoda.

2.3. Oblikovanje poluproizvoda prije vulkanizacije Dobro izmjeana smjea kauuka i potrebnih dodataka mora se oblikovati, formirati u predmet ili materijal, iz kojeg e zatim nakon zavrene operacije vulkanizacije nastati konani gumeni proizvodi, npr.: automobilske gume, gumeni prostirai, tkanine impregnirane gumom, gumene cijevi itd. Glavni postupci kojima se oblikuju poluproizvodi prije vulkanizacije jesu ekstrudiranje, kalandiranje i oblikovanje u kalupima. Faze oblikovanja prije vulkanizacije:

Ekstrudiranje; Kalandiranje; Oblikovanje u kalupima; Konfekcionisanje.

2.4. Vulkanizacija

U velikim fabrikama gume i gumenih proizvoda vulkanizacija se izvodi na vie naina: Vulkanizacija u autoklavima; Kontinuarna vulkanizacija; Vulkanizacija presovanjem.

3. Proizvodi od gume