Вторым направлением в деле решения проблемы пластмассовых отходов является повторное использование на самой начальной стадии переработки, как уже делается при методе литья под давлением, когда литники размалываются и поступают опять в питательный бункер. Это можно делать и при методе экструзии; до того как экструдер начнет выпускать качественную продукцию, он должен некоторое время разработаться, и во время этого подготовительного периода обычно возникает вопрос об удалении некачественной продукции, чтобы она не застопорила работу. Поэтому эта продукция поступает в отходы, после чего ее можно размягчить и повторно использовать на том же оборудовании.
Повторное использование было бы более распространенным мероприятием, если бы пластмассы были более дорогими и если прогнозы, предвещающие, что к 1985 г. мировые источники нефти значительно иссякнут, хотя бы приблизительно оправдаются, тогда повторное использование может оказаться жизнеспособным предложением.Глава 4. Технология изготовления
Проектировщикам важно не только понимать строение и свойства полимерных материалов, но и знать основные процессы производства.
На определенной стадии переработки полимерные материалы бывают пластичны и поддаются формованию.
Вообще, термопластичные материалы легче поддаются обработке, нежели термореактивные. Термопласты могут быть повторно размягчены, и поэтому цикл термообработки у них не такой «критический», как при однократной термореактивной реакции.
Экструдер, с помощью которого изготовляются профильные погонажные изделия, трубы и пленки, вероятно, наиболее широко применяемая в полимерной промышленности машина. Он состоит из нагреваемого цилиндра с вращающимся внутри него шнеком. Гранулированный материал подается из питательного бункера в цилиндр, там он нагревается не только за счет обогреваемых стенок цилиндра, а и под действием тепла, образующегося при вращении шнека.
По мере продвижения материала вдоль шнека он становится все более размягченным и, наконец, выталкивается из цилиндра через мундштук, который и определяет профиль экструзионных изделий. Например, из простого отверстия выходит пруток, из отверстия с торпедой (установленной так, чтобы полимер обтекал ее) выходит труба, из щелеобразного отверстия выходит материал в виде полосы, а из очень узкой щели — пленка.
По выходе из мундштука материал охлаждается, но может также подаваться с большой скоростью к идентичному, но меньшему по размеру мундштуку, и после уже охлаждаться. Это дает возможность получения одинаковых профилей различных размеров.
Скорость экструзии зависит, конечно, от мощности цилиндра и размера производимого изделия. Например, экструдер будет производить трубу малого диаметра намного быстрее, чем трубу большого диаметра. Рекордная скорость экструзии—35 м/ч была достигнута при нанесении изоляционного слоя на телефонные провода 1.
1 Современные экструдеры позволяют получать профильные строительные изделия с более высокой скоростью (до 1 м/мин) (прим. науч. ред.).
Экструдер — универсальная машина, так как мундштуки, довольно дешевые в сравнении с формами для литья под давлением, могут заменяться легко и быстро, поэтому при помощи одной основной машины можно производить широкий ассортимент изделий. Его многосторонность была расширена применением метода, известного под названием пневмоформования, применяемого при изготовлении пластмассовых бутылок. В общих чертах процесс идет так: из экструдера выходит вниз труба определенной длины. Эта труба захватывается пресс-формой, состоящей из двух частей и сжимающей верх и низ трубы, в которую затем вдувается воздух, отжимающий еще пластичную трубу к стенкам формы, которая затем раскрывается и выпускает готовую бутылку. Этим методом пользуются для производства пресс-изделий различных размеров, вплоть до мусорного бачка.
Похожий метод применяется при производстве тонкой пленки, в особенности полиэтиленовой. Экструдируемая труба мгновенно раздувается подобно шару. Затем она разрезается по длине, раскрывается и наматывается в рулоны. Этим методом можно получать пленку шириной около 10 м.
Этот процесс является более сложной операцией, нежели экструзия термопластичных материалов. Если бы термореактивный материал расплавился в цилиндре экструдера, то его дальнейшее употребление было бы невозможно. Поэтому разработана и применяется совершенно другая разновидность этой технологии, при которой смола в виде пресс-порошка в холодном состоянии подается к мундштуку, где она разогревается примерно до 180°С и отверждается только тогда, когда выходит из него. Таким образом, если что-либо нарушается, то страдает только мундштук, а не вся машина. Сейчас этим вполне надежным методом начинают пользоваться для изготовления оконных рам, архитравов1 и плинтусов.