Plastiko rūšys, naudojamos vartojimo prekių gamyboje, ir kaip jie gaminami
Plastikas yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų šiuolaikiniame gyvenime. Jis pasirenkamas, nes yra lengvas, tvirtas, lankstus, atsparus vandeniui ir gana nebrangus masinei gamybai. Už įvairių plastikinių gaminių asortimento – nuo gėrimų butelių ir maisto pakuočių iki žaislų ir elektroninių komponentų – slypi įvairių tipų polimerai, turintys skirtingas savybes. Šiame straipsnyje aptariami dažniausiai vartojimo prekėse naudojami plastiko tipai ir aprašoma, kaip jie gaminami, tiek polimerų susidarymo, tiek galutinio produkto gamybos proceso požiūriu.
1. PET (polietileno tereftalatas)
Naudojimo pavyzdžiai: geriamojo vandens ir gazuotų gėrimų buteliai, maisto pakuotės, poliesterio pluoštas (drabužiai), padažų ar aliejaus indai.
Pagrindinės savybės: skaidrus, tvirtas, atsparus dujoms (gana gerai sulaiko CO₂), lengvas ir lengvai perdirbamas.
Kaip gaminamas polimeras: PET gaminamas kondensacinės polimerizacijos reakcijos tarp tereftalio rūgšties (arba dimetiltereftalato) ir etilenglikolio būdu. Šios reakcijos metu susidaro ilgos PET grandinės ir šalutiniai produktai (pvz., vanduo arba metanolis, priklausomai nuo žaliavos). Vėliau jis išgryninamas ir suformuojamas į granules (granules), kad būtų lengviau transportuoti ir perdirbti.
Produkto gamybos procesas: Butelių gamybai PET granulės yra lydomos ir tada, naudojant liejimo įpurškimu procesą, paverčiamos į ruošinius (mažą vamzdelio formos „butelio korpusą“). Tada ruošinys kaitinamas ir tempiamojo pūtimo būdu pučiamas į butelio formą, taip gaunant tvirtą ir ploną, tačiau patvarų butelį.
2. HDPE (didelio tankio polietilenas)
Naudojimo pavyzdžiai: kanistrai, šampūno / ploviklio buteliai, tam tikri galonų talpos ąsočiai, vamzdžiai, buitinių chemikalų talpyklos.
Pagrindinės savybės: standesnis nei LDPE, atsparus smūgiams, chemikalams, nelengvai trūkinėja.
Kaip gaminamas polimeras: HDPE gaunamas polimerizuojant etileną (C₂H₄) naudojant katalizatorių (pvz., Ziegler-Natta arba metaloceną), kuris sukuria linijiškesnę ir tankesnę polimero grandinės struktūrą, todėl gaunamas didelis tankis. Dėl šios tankios struktūros jis tampa stipresnis ir standesnis.
Kaip gaminami produktai: Daugelis HDPE gaminių (pvz., ploviklių buteliai) gaminami ekstruzinio pūtimo būdu, kai plastikas išlydomas ir išspaudžiamas į vamzdelį (parisoną), kuris vėliau pučiamas į formą. Vamzdžiai gaminami ekstruzijos būdu į ilgus profilius, o tada supjaustomi pagal dydį.
3. LDPE (mažo tankio polietilenas)
Naudojimo pavyzdžiai: plastikiniai maišeliai, plastikinė plėvelė, vidinis pakuočių sluoksnis, labai lankstūs buteliai, kabelių danga.
Pagrindinės savybės: labai lankstus, gana geras skaidrumas, atsparus vandeniui, bet ne toks standus kaip HDPE.
Kaip gaminamas polimeras: LDPE gaminamas iš etileno polimerizacijos būdu esant aukštam slėgiui, todėl susidaro šakota struktūra. Dėl šios šakotumo polimeras tampa purus, mažo tankio ir lankstesnis.
Produkto gamybos būdas: plastikiniai maišeliai ir plėvelės paprastai gaminamos plėvelės pūtimo būdu: LDPE išlydomas, išspaudžiamas per formavimo žiedą, tada pučiamas į ploną burbulą, kuris vėliau atvėsinamas ir susukamas į lakštą.
4. PP (polipropilenas)
Naudojimo pavyzdžiai: maisto indai (kai kurie tinkami naudoti mikrobangų krosnelėje), šiaudeliai, butelių kamšteliai, plastikiniai maišeliai, buitiniai prietaisai, lengvi automobilių komponentai.
Pagrindinės savybės: lengvas, gana atsparus karščiui, atsparus lankstymo nuovargiui (pvz., „gyvieji vyriai“ ant plastikinių dėžių), atsparus cheminėms medžiagoms.
Kaip gaminamas polimeras: PP gaminamas iš propileno monomero polimerizacijos būdu, naudojant specialų katalizatorių struktūrai (izotaksinei/sindiotaksinei) pakoreguoti. Izotaktinė struktūra paprastai suteikia geresnį stiprumą ir kristališkumą.
Produktų gamybos metodai: Maisto indeliai ir butelių kamšteliai dažnai gaminami liejimo būdu. Plonoms pakuotėms, tokioms kaip plastikiniai puodeliai ar margarino indeliai, dažnai naudojamas termoformavimas: PP lakštai kaitinami ir tada vakuume/slėgyje formuojami į formą.
5. PVC (polivinilchloridas)
Naudojimo pavyzdžiai: vamzdžiai ir jungiamosios detalės, vinilo grindys, sintetinė oda, elektros instaliacija, kortelės (pvz., tam tikros narystės kortelės).
Pagrindinės savybės: gali būti standūs arba lankstūs, atsparūs oro sąlygoms (priklausomai nuo formulės), atsparūs cheminėms medžiagoms, tačiau reikalingi stabilizatoriai ir plastifikatoriai.
Kaip gaminamas polimeras: PVC gaminamas iš vinilchlorido monomero adityvinės polimerizacijos būdu (dažniausiai suspensijos arba emulsijos pagrindu). Kadangi PVC yra jautrus karščiui, formulėse paprastai yra šilumos stabilizatoriaus, kad jis nesuirtų apdorojimo metu.
Produkto gamybos būdas: PVC vamzdžiai gaminami ekstruzijos būdu. Vinilo grindų dangoms arba sintetinei odai PVC dažnai perdirbamas į lakštus kalandruojant (valcuojant) arba dengiant pagrindą.
6. PS (polistirenas) ir EPS (išplėstas polistirenas)
PS panaudojimo pavyzdžiai: vienkartiniai stalo įrankiai, tam tikri indai, lengvi korpusai, CD dėklai (anksčiau).
EPS panaudojimo pavyzdžiai: putų polistirenas elektronikos prekių, maisto konteinerių, pastatų izoliacijos apsaugai.
Pagrindinės savybės: PS yra standus ir skaidrus, bet linkęs būti trapus. EPS yra labai lengvas, nes turi oru užpildytą putų struktūrą.
Kaip gaminamas polimeras: PS gaunamas polimerizuojant stireno monomerus. EPS atveju PS granulėse yra poroformės, kuri leidžia medžiagai išsiplėsti kaitinant.
Produktų gamybos metodai: PS gali būti apdorojamas liejant įpurškimu arba termoformuojant (pvz., puodeliai / indai). EPS gaminamas kaitinant karoliukus, kad jie išsiplėstų, o tada sukepinant išplėstus karoliukus formoje iki galutinės formos.
7. PC (polikarbonatas)
Naudojimo pavyzdžiai: tam tikri vandens galonai, akinių lęšiai, šalmai, elektroniniai komponentai, skaidrūs skydai.
Pagrindinės savybės: labai tvirtas, atsparus smūgiams, skaidrus, atsparesnis karščiui nei daugelis įprastų plastikų.
Kaip gaminamas polimeras: PC paprastai gaminamas polimerizacijos reakcijos būdu tarp bisfenolio A ir karbonato junginio (metodai gali skirtis priklausomai nuo gamybos technologijos). Rezultatas – polimeras, pasižymintis didelėmis mechaninėmis savybėmis ir geru skaidrumu.
Gaminių gamybos būdai: Daugelis kompiuterinių komponentų gaminami liejimo būdu dėl didelio tikslumo ir detalumo reikalavimų. PC lakštai taip pat gali būti ekstruduojami, o po to pjaustomi arba formuojami.
8. ABS (akrilnitrilo butadieno stirenas)
Naudojimo pavyzdžiai: žaislai (pvz., konstruktoriai), elektronikos korpusai, klaviatūros, transporto priemonių salono komponentai.
Pagrindinės savybės: tvirtas, gana atsparus smūgiams, geras paviršius apdailai, lengvai apdorojamas.
Kaip gaminamas polimeras: ABS yra kopolimeras, sudarytas iš trijų komponentų: akrilonitrilo (cheminis atsparumas), butadieno (tvirtumas / smūgiams atsparumas) ir stireno (standumas ir paviršiaus tvirtumas). Sudėtis gali būti koreguojama atsižvelgiant į produkto reikalavimus.
Produkto gamybos būdas: ABS dažniausiai apdorojamas liejimo būdu. Suformuotas ABS gali būti dažomas, dengiamas arba apdorojamas iki blizgesio.
Bendras plastikinių gaminių gamybos procesas
Nors polimerų tipai skiriasi, bendras srautas yra panašus:
1. Dervos / granulių gamyba: polimerai gaminami naftos chemijos gamyklose, o vėliau formuojami į granules.
2. Maišymas: granulės sumaišomos su priedais, tokiais kaip dažikliai, UV stabilizatoriai, antipirenai, plastifikatoriai arba užpildai, siekiant pakeisti savybes.
3. Formavimas: naudojant tokius metodus kaip:
– Liejimas įpurškimu: išlydytas plastikas įpurškiamas į formą (tinka sudėtingoms formoms).
– Ekstruzija: plastikas presuojamas per profilio formos formą (vamzdį, lakštą, kabelį).
– Pūtimo formavimas: tuščiaviduriams buteliams ir talpykloms.
– Termoformavimas: lakštas kaitinamas, o tada formuojamas vakuume/slėgyje.
– Rotacinis liejimas: didelėms tuščiavidurėms talpykloms (kai kuriems PE tipams).
4. Apdaila ir surinkimas: perteklinių dalių pjovimas, gręžimas, etikečių klijavimas ir pakavimas.
Uždarymas
Vartojimo produktuose naudojamų plastikų rūšys parenkamos atsižvelgiant į jų funkcinius poreikius: PET yra geresnis pasirinkimas gėrimų pakuotėms, HDPE ir PP yra tvirti konteineriams ir namų apyvokos reikmenims, PVC tinka vamzdžiams ir statybinėms medžiagoms, PS/EPS yra lengvas pakavimui, o PC ir ABS naudojami ten, kur reikalingas tvirtumas ir tikslumas. Jų savybių ir gamybos metodų supratimas padeda vartotojams ir gamintojams priimti labiau pagrįstus sprendimus – tiek produkto kokybės, saugos, tiek perdirbimo galimybių ir atsakingesnio plastiko atliekų tvarkymo požiūriu.
