ВВЕДЕНИЕ
Пластические массы (пластмассы) – искусственные материалы, основой которых (связующим) являются полимеры. В зависимости от типа связующего пластмассы, также как и полимеры, делятся на две группы: термопластичные и термореактивные [1].
Большинство полимеров – это прозрачные или в зависимости от степени кристалличности матово-белые бесцветные материалы. В ряде случаев вследствие особенностей химического строения и наличия добавок они окрашены в желтые, красные, коричневые, черные тона (полиимиды, ЭС, ФФС, ФС), реже – в зеленые (КС). Тем не менее способность окрашиваться в различные цвета является одним из важнейших качеств, которое обусловило широкое применение пластмасс, особенно в быту. Это делает окрашивание необходимой частью технологии переработки полимерных материалов.
Окрашивание пластмассовых изделий может проводиться либо предварительным введением красящих веществ (0,05-2% мас.) в полимер, либо окрашиванием поверхности сформированного изделия. К последнему варианту можно отнести различные виды декоративной обработки [2, c. 286-287].
Цель данной работы заключается в характеристике и выявлении особенностей окрашивания и декоративной обработки изделий из пластмасс.
1. Характеристика красящих веществ
Первоначальной технологической задачей при изготовлении окрашенных пластмассовых изделий является выбор красящего вещества. Помимо чисто эстетических соображений при этом необходимо учитывать следующие требования:
1) термостойкость красящих веществ не должна быть ниже, чем у окрашиваемого полимера;
2) химическая стойкость красящих веществ должна обеспечивать эксплуатацию изделий в требуемых условиях;
3) красящие вещества не должны ухудшать свои характеристики при взаимодействии с другими добавками (отвердителями, ускорителями отверждения и т.д.);
4) светостойкость красящих веществ не должна быть ниже, чем у окрашиваемого полимера;
5) они должны хорошо диспергироваться и равномерно распределяться в массе полимера;
6) они не должны мигрировать из массы на поверхность изделия, в том числе в средах органических и неорганических растворителей (этот процесс может привести к необратимому изменению или ослаблению окраски – выцветанию, а также к загрязнению соприкасающихся с такими материалами поверхностей как при эксплуатации, так и при переработке – плей-эффект);
7) красящие вещества должны быть нетоксичны и по возможности легкодоступны.
Красящие вещества подразделяют на красители и пигменты [2, c. 287].
Пигменты – это красящие вещества, нерастворимые в полимерах. Пигменты обладают минимальной миграционной способность.
Неорганические пигменты известны с древнейших времен. Как правило, это различные природные и синтетические оксиды и соли металлов. В эту группу входят наиболее термо-, свето-, химически стойкие красящие вещества. Однако при их использовании неорганических пигментов требуются усилия для их равномерного распределения в полимере. В общем объеме применяемых при производстве пластмасс красящих веществ доля пигментов составляет 80% (таблица 1) [2, c.388].
2. Методы окрашивания и декорирования
При выборе способа переработки полимеров следует принимать во внимание химическую природу и свойства материала, конструкцию изделия, условия его эксплуатации и, наконец, объемы производства.
Экономические факторы оказывают важное влияние на выбор технологии переработки материалов, поскольку на себестоимость продукции влияют стоимость сырья, затраты на амортизацию и обслуживание оборудования, проектирование, изготовление и амортизацию технологической оснастки, энергетическое обеспечение и другие факторы, связанные с объемом производства.
Только зная все эти характеристики, можно правильно выбрать способы производства, оборудование для его реализации и спроектировать технологическую оснастку, добившись при этом экономии средств и времени и получив изделия нужного качества по минимально возможной себестоимости.
Современные тенденции в развитии технологий переработки полимерных материалов заключаются в создании комплексных автоматизированных линий для крупносерийного производства с использованием программного обеспечения и управления процессами практически без участия человека [4, c. 237].
При введении малого количества добавки, которое иногда может составлять доли процента или несколько процентов (красители, стабилизаторы, отвердители и т. п.), чтобы добиться ее равномерного распределения, прибегают к предварительному получению концентратов.
Так, при необходимости ввести 0,1 % красителя в полимер отдельно готовят 10-30 %-й концентрат красителя (в том же полимере). Расчетное количество концентрата вводят в исходный полимер, получая его равномерное окрашивание [5, c. 92].
Принято называть составы, содержащие от 10 до 15 % пигментов, концентратами, а составы с 20-85 % красящих веществ – суперконцентратами (СК). Применение СК существенно упрощает операцию дозирования при окрашивании, улучшает санитарные условия процесса. Нередко в состав СК кроме красящих компонентов вводят стабилизаторы и различные целевые добавки.
Основной технологической операцией процесса приготовления СК красителей является смешивание (диспергирование) красителя и других возможных добавок (например, воска, выполняющего роль смазки) с термопластичным полимером, расплав которого является дисперсионной средой. Цель смешения заключается в достижении максимальной однородности композиционной среды [3, c. 406].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы была дана характеристика и выявлены особенности окрашивания и декоративной обработки изделий из пластмасс.
Первоначальной технологической задачей при изготовлении окрашенных пластмассовых изделий является выбор красящего вещества. Красящие вещества подразделяют на красители и пигменты. Пигменты – это красящие вещества, нерастворимые в полимерах. Пигменты обладают минимальной миграционной способность. Красители – это красящие вещества, растворимые в полимерах.
Применяют следующие способы введения красящих веществ в полимерный материал: окрашивание в процессе синтеза полимера; сухое окрашивание; окрашивание в расплаве; окрашивание изделия в растворе красящего вещества через поверхность изделия. При осуществлении этих способов используют оборудование, применяемое при переработке наполненных полимерных материалов/
Другое направление улучшения внешнего вида пластмассовых изделий связано с нанесением на их поверхность красочных покрытий. Среди способов осуществления этого процесса можно назвать следующие: окрашивание поверхности, печатание. Это процесс, основанный на поочерёдном перенесении элементов различного цвета красочного изображения (оттиска) на поверхность изделия с носителей краски (печатных форм), тиснение, аппликация, декалькомания.
Таким образом, существуют различные способы переработки полимерных материалов, зачастую позволяющие получать из одного и того же полимера изделия одинакового качества, но с разными затратами материальных, энергетических и других ресурсов. Перечень технологий, используемых для переработки полимеров, продолжает расширяться, так как появляются новые продукты, переработка которых традиционными для полимеров способами невозможна.
