Die Verarbeitung und Herstellung von Kunststoffen verstehen

Die Verarbeitung und Herstellung von Kunststoffen umfasst verschiedene Stufen. Kunststoffe sind heutzutage aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken, was dazu geführt hat, dass die Nachfrage nach Kunststoff drastisch angestiegen ist. Die Kunststoffindustrie würde es vorziehen, Kunststoffmaterialien zu recyceln und sie in etwas anderes umzuwandeln. Zum Beispiel die Verarbeitung von Kunststoffgranulaten zu Folien oder die Verarbeitung von Folien zu Lebensmittelbehältern. Recycelbare Kunststoffe waren der einfachste Weg, um die Kunststoffproduktion intakt und billig zu halten. Diese Kunststoffe sind als Thermoplaste bekannt, aber die Duroplaste können nicht wiedererwärmt oder umgeformt werden.

Lesen Sie mehr über Thermoplaste und Duroplaste!

Heute lernen Sie die verschiedenen Herstellungsverfahren von Kunststoffen und die verschiedenen Verfahren kennen, die während der Verarbeitung durchgeführt werden. Außerdem lernst du das Recycling und die Wertstoffrückgewinnung von Kunststoffen kennen. Kunststoffverarbeitung ist für thermoplastische und duroplastische Kunststoffarten.

Compoundierung

Das Compoundieren, der erste Schritt bei den meisten Kunststoffherstellungsverfahren, ist das Mischen verschiedener Rohstoffe in Anteilen gemäß einem bestimmten Rezept. Die Kunststoffharze werden dem Hersteller oft als Zylinderpellets (mehrere Millimeter Durchmesser und Länge) oder als Flocken und Pulver geliefert. Einige andere Formen umfassen viskose Flüssigkeiten, Lösungen und Suspensionen.

Flüssigkeiten können mit anderen Zutaten in einem Rührbehälter gemischt werden, aber einige bestimmte Vorgänge erfordern spezielle Maschinen. Trockenmischen ist ein Prozess, bei dem trockene Inhaltsstoffe zur weiteren Verwendung gemischt werden, wie z. B. in Mischungen von Pigmenten, Stabilisatoren oder Verstärkungen.

Polyvinylchlorid (PVC), das ein poröses Pulver ist, kann mit einem flüssigen Weichmacher in einem Rührtrog, der als Bandmischer bezeichnet wird, oder in einem Taumelbehälter gemischt werden. Dieser Prozess ist auch ein Mischprozess, da die Flüssigkeit in die Poren des Harzes eindringt und die endgültige Mischung bis zu 50 Prozent Weichmacher enthält. Es ist immer noch ein frei fließendes Pulver, das trocken zu sein scheint.

Bildung

Formen ist der Prozess, Kunststoff verschiedene Formen zu geben, diese Formen umfassen typischerweise die Schritte des Schmelzens, Formens und Erstarrens. Ein gutes Beispiel ist ein Polyethylen-Pellet, das über die Schmelztemperatur T_m erhitzt werden kann wird unter Druck in eine Form gegeben und auf unterhalb der Schmelztemperatur T_m abgekühlt um das Endprodukt formstabil zu machen. Obwohl Thermoplaste im Allgemeinen durch Abkühlen unter T_g verfestigt werden oder T_m . wohingegen Duroplaste durch Erhitzen verfestigt werden, um die für die Netzwerkbildung notwendigen chemischen Reaktionen durchzuführen.

Extrusion

Extrusion ist der Prozess, bei dem das geschmolzene Polymer durch eine Öffnung mit einem bestimmten Querschnitt (die Düse) gedrückt wird, wodurch eine kontinuierliche Form mit einem konstanten Querschnitt ähnlich dem der Öffnung entsteht. Es ist üblicher, Thermoplaste zu extrudieren und durch Abkühlen zu verfestigen, als Duroplaste, die durch Erhitzen des Extrudats extrudiert und vernetzt werden.

Produkte, die durch Extrusion hergestellt werden können, sind Folien, Platten, Schläuche, Rohre, Isolierungen, Hausverkleidungen usw. In jedem Fall wird ihr Profil durch die Düsengeometrie bestimmt und die Verfestigung erfolgt durch Abkühlung.

Diagramm eines Schneckenextruders für thermoplastische Polymere

Das folgende Diagramm zeigt den Schnitt eines Schneckenextruders für thermoplastische Polymere. Sie zeigt einen Längsschnitt eines Schneckenextruders für thermoplastische Polymere. Kunststoffpellets werden aus einem Trichter in den Zylinder des Extruders eingeführt, wo die Pellets allmählich durch mechanische Energie schmelzen, die von einer sich drehenden Schnecke erzeugt wird. Die Heizungen sind entlang des Zylinders angeordnet. Das geschmolzene Polymer wird durch eine Düse gepresst, die dann die Form des Endprodukts annimmt.

Diagramm Blasextruder

Im Gegensatz zum Schneckenextruder werden die meisten Einkaufstüten aus Kunststoff und andere ähnliche Artikel durch Blas-Extrusion hergestellt. Dies ist eine kontinuierliche Extrusion des Schlauchs. Dabei wird der Schlauch aufgeweitet und anschließend durch Umströmen einer massiven Luftblase gekühlt. Das Entweichen der Luft aus der Blase wird verhindert, indem die Folie auf der anderen Seite der Blase zusammenfällt.

Bei einigen Anwendungen können laminierte Strukturen hergestellt werden, indem mehr als ein Material gleichzeitig durch dieselbe Düse oder mit mehreren Düsen extrudiert wird. Bei diesem Verfahren sind Mehrschichtfolien nützlich, da die äußeren Schichten Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit beitragen können. Die innere Schicht kann die Sauerstoffdurchlässigkeit steuern, was ein wichtiger Faktor bei Lebensmittelverpackungen ist.

Das Blas-Extrusionsverfahren kann die geschichteten Folien bilden, oder Extrudate aus drei Maschinen können in einem Düsenblock zusammengepresst werden, um eine dreischichtige Flachfolie zu bilden, die anschließend durch Kontakt mit einer gekühlten Walze gekühlt wird. Siehe Diagramm unten:

In dem obigen Diagramm der Blasextrusion von thermoplastischen Polymeren wird das geschmolzene Extrudat gezwungen, durch einen Schlauchdorn zu passieren. Es wird durch einen Luftstrom zu einer Ballonform expandiert, von Rollen nach oben gezogen und zu einem zusammengedrückten Blatt zusammengedrückt, sodass es in eine Reihe von Produkten geschnitten werden kann.

Der Fluss durch eine Düse bei der Extrusion führt oft zu einer gewissen Orientierung der Polymermoleküle. Die Orientierung kann durch Ziehen erhöht werden, dh durch Ziehen am Extrudat in Richtung des Polymerflusses oder in einer anderen Richtung entweder vor oder nach der teilweisen Verfestigung.

In einem Blas-Extrusionsverfahren werden Polymermoleküle um den Umfang des Beutels und entlang seiner Länge orientiert. Dies führt zu einer biaxial orientierten Struktur, die gegenüber dem nicht orientierten Material oft überlegene mechanische Eigenschaften aufweist.

Formpressen

Beim Formpressen wird ein Presspulver, auch Pellets genannt, erhitzt und gleichzeitig in eine bestimmte Form gepresst. Es kann sowohl auf Thermoplasten als auch auf Duroplasten durchgeführt werden. Bei einem Duroplast muss das Aufschmelzen möglichst schnell erfolgen, da sich das Netzwerk sofort zu bilden beginnt. Es ist auch wichtig, dass die Schmelze die Form vollständig ausfüllt, bevor die Erstarrung bis zu dem Punkt fortschreitet, an dem das Fließen aufhört.

Das hochvernetzte Formteil kann ohne Abkühlen des Werkzeugs entnommen werden. Durch Zugabe der nächsten Charge in die Form lässt sich die exakt benötigte Menge an Kaltpresspulver ganz einfach zu einem vorgeformten „Keks“ verpressen. Dieser Keks kann auch durch Mikrowellenenergie auf nahezu Reaktionstemperatur vorgewärmt werden, bevor er in den Formhohlraum eingesetzt wird.

Eine Heizung, die wie ein Mikrowellenherd aussieht, kann bis zu 10 Kilovolt bei einer Frequenz von einem Megahertz anlegen. Kommerzielle Formmaschinen, die hohe Temperaturen und Drücke haben, werden verwendet, um die Zykluszeit für jedes Formteil zu verkürzen. Der geformte Gegenstand wird dann durch die Wirkung von ausgeworfenen Stiften, die automatisch arbeiten, wenn sich die Form öffnet, aus dem Hohlraum geschoben. In den meisten Fällen kann das Drücken des Harzes in die Form, bevor es sich verflüssigt hat, zu einer übermäßigen Belastung anderer Teile führen.

Vor dem Einbringen des Harzes in eine Form des Formpressens muss eine Schicht Verstärkungsmaterial aufgebracht werden. Die Temperatur und der Druck formen nicht nur die Masse in die gewünschte Form, sondern verbinden auch die Verstärkung und das Harz zu einer innig verbundenen Form. Wenn flache Platten als Form verwendet werden, können Platten aus unterschiedlichen Materialien zusammengeformt werden, um eine laminierte Platte zu bilden.

Sperrholz ist ein gutes Beispiel für ein duroplastisches gebundenes Laminat. Bei diesem Typ werden Holzschichten aneinander geklebt und mit einem Duroplast wie Harnstoff-Formaldehyd imprägniert. Dies bildet ein Wärmenetz.

Spritzguss

Weil es normalerweise langsam und ineffizient ist, Thermoplaste durch Formpressen zu formen. Und selbst wenn das thermoplastische Teil kühl ist, bevor es aus der Form entfernt wird, ist eine gekühlte Metallmasse erforderlich, aus der die Form besteht. Das Metall wird dann für jedes Teil erneut erhitzt.

Spritzgießen ist also ein Prozess zur Überwindung dieser Ineffizienz. Es sieht aus wie Spritzpressen, da die Verflüssigung des Harzes und die Regulierung seines Flusses in einem Teil der Vorrichtung durchgeführt werden, der heiß bleibt. Die Formgebung und Abkühlung erfolgt in einem kühl bleibenden Teil.

In einer Spritzgießmaschine mit hin- und hergehender Schnecke fließt das Material durch die Schwerkraft vom Trichter auf eine sich drehende Schnecke. Diese Schnecke liefert mechanische Energie, zusammen mit Hilfsheizungen, die das Harz in einen geschmolzenen Zustand überführen. Während dieser Zeit zieht sich die Schnecke in Richtung Trichterende zurück. Die Schnecke bewegt sich nach vorne und fungiert so als Stößel, wenn eine ausreichende Menge Harz geschmolzen ist. Dies zwingt das Polymer, durch einen Anschnitt in die kühle Form zu schmelzen. Der Kunststoff wird in der Form erstarrt, dann wird die Form entspannt und geöffnet. Der Artikel wird durch automatische Auswerferstifte aus der Form geschoben. Die Form wird dann geschlossen und geklemmt und die Schnecke dreht und zieht sich wieder zurück, so dass der gleiche Vorgang ablaufen kann.

Die obige Erklärung ist der Arbeitsvorgang eines Spritzgießens bei der Kunststoffherstellung. Siehe Diagramm unten!

Im obigen Diagramm wird der Arbeitsvorgang des Spritzgießens von thermoplastischen Polymeren beschrieben.

Reaktionsspritzguss

Reaktionsspritzguss ist eine Art Form- oder Netzwerkbildungs-Duroplast, Polyurethan. Es wird oft an Autoteilen wie Stoßstangen und Innenverkleidungen durchgeführt. Der Formprozess wird als RIM abgekürzt. Die beiden flüssigen Polyurethanvorläufer sind ein multifunktionelles Isocyanat und ein Prepolymer. Ein niedermolekularer Polyether oder Polyester mit einer Vielzahl von reaktiven und Endgruppen wie Hydroxyl, Amin oder Amid.

Die Anwesenheit eines Katalysators wie einer Zinnseife bewirkt, dass die zwei Reaktanten schnell ein Netzwerk bilden, das durch Urethangruppen verbunden ist. Diese Reaktion läuft so schnell ab, dass die beiden Vorstufen in einem speziellen Mischkopf zusammengeführt werden müssen und schnellstmöglich in die Form eingebracht werden.

Das Produkt benötigt jedoch sehr wenig Druck, um sich zu füllen und an die Form anzupassen, sobald es in die Form eintritt – meistens, wenn beim Einspritzvorgang eine geringe Menge Gas entwickelt wird. Das Polymervolumen wird erweitert und der Fließwiderstand verringert.

Aufgrund der niedrigen Formdrücke kann eine relativ leichte und kostengünstige Form verwendet werden. Auch wenn große Teile wie Stoßfänger oder Kühlschranktüren produziert werden sollen.

Blasformen

Blasformen wird für thermoplastische Behälter eingesetzt, die einen kleinen Teil ihrer Entwicklung erfordern. Bei dieser Technik wird ein thermoplastisches Hohlrohr, der Vorformling, durch Spritzgießen oder Extrudieren geformt. In erhitzter Form wird der Schlauch an einem Ende verschlossen und dann wie ein Ballon aufgeblasen. Die Expansion erfolgt dann in einer geteilten Form mit kalter Oberfläche; Wenn der Thermoplast auf die Oberfläche trifft, kühlt er ab und wird formstabil.

Der Vorformling selbst kann so programmiert werden, dass er entlang seiner Länge mit unterschiedlichen Wandstärken geformt wird, damit er in der Form expandiert werden kann. Dadurch kann die endgültige Wanddicke an Ecken und anderen kritischen Stellen kontrolliert werden. Bei dem Verfahren sowohl im Durchmesser als auch in der Länge, das als Streckblasformen bekannt ist, wird das Polymer biaxial orientiert, was die Festigkeit erhöht. Bei Polyethylenterephthalat (PET) wird die Kristallinität verstärkt.

Blasformen von Kunststoffbehältern

Das obige Diagramm erläutert das Blasformen von Kunststoffbehältern. Gegen den Uhrzeigersinn von oben wird ein geschmolzenes Polymer in einen hohlen, röhrenförmigen Vorformling extrudiert. Eine geteilte Form wird um den Vorformling herum geschlossen, der durch einen Luftstrom gegen die Seiten der Form expandiert wird. Sobald der Kunststoff erstarrt, öffnet sich die Form und die geformte Flasche wird freigegeben. Schauen Sie sich das Bild genau an, um mehr zu erfahren.

Herkömmlicherweise wird Blasformen verwendet, um Flaschen aus Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polycarbonat, PVC und PET für Haushaltsprodukte herzustellen. Das Formverfahren wird auch zur Herstellung von Kraftstofftanks für Automobile verwendet. in einer Situation, in der ein Tank aus hochdichtem Polyethylen erforderlich ist, kann der geblasene Artikel weiter mit Schwefeltrioxid behandelt werden, um die Beständigkeit gegen Quellen oder Permeation durch Benzin zu verbessern.

Gießen und Tauchen

Da alle Umformprozesse keine hohen Drücke erfordern. Das zu formende Material kann eine stabile Flüssigkeit haben, wenn dies der Fall ist, kann das einfache Gießen (Gießen) der Flüssigkeit in eine Form ausreichend sein. Das liegt daran, dass die Form nicht massiv sein muss, selbst das zyklische Erhitzen und Abkühlen für einen Thermoplast wird perfekt ausgeführt.

Ein gutes Beispiel für einen gegossenen Thermoplast ist eine Suspension aus feinteiligen PVC-Partikeln mit geringer Porosität in einem Weichmacher wie Dioctylphthalat (DOP). Die Suspension bildet eine rieselfähige Flüssigkeit (ein Plastisol), die über Monate stabil ist. Aber wenn die Suspension (d.h. 60 Teile PVC und 40 Teile Weichmacher) auf etwa 180 ⁰ erhitzt wird C (356 ⁰ F) für fünf Minuten. Dadurch bilden das PVC und der Weichmacher ein homogenes Gel, das sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur nicht in seine Bestandteile auftrennt.

Duroplastmaterial kann auch gegossen werden, beispielsweise kann eine Mischung aus Polymer und multifunktionellen Monomeren mit einem Initiator in eine erhitzte Form gegossen werden. Der Artikel kann dann nach Beendigung der Polymerisation entfernt werden. Außerdem kann auf diese Weise unter Verwendung eines Diallylglycolcarbonat-Monomers und eines Radikalstarters eine transparente Linse gebildet werden.

Wenn Sie versuchen, einen Artikel mit hohlen Teilen herzustellen, ist das Rotationsformen perfekt. Es wird erreicht, wenn eine geteilte Form teilweise mit Plastisol oder einem feinteiligen Polymerpulver gefüllt wird. Die Drehung der Form während des Erhitzens wandelt die Flüssigkeit um oder schmilzt das Pulver in einen kontinuierlichen Film auf der Innenfläche der Form. Das Hohlteil kann dann entfernt werden, wenn die Form abgekühlt und geöffnet ist. Spielzeuge wie Bälle, Puppen usw. sind Artikel, die mit diesem Formteil hergestellt werden können.

Thermoformen und Kaltformen

Eine Thermoplastfolie kann über ihre T_g erhitzt werden oder T_m so dass es eine freie, flexible Membran bilden kann, solange das Molekulargewicht hoch genug ist, um die Dehnung zu unterstützen. In diesem Erwärmungszustand wird ein Vakuum verwendet, um die Folie in Kontakt mit der kalten Oberfläche einer Form zu ziehen, wo sie unter T_g abgekühlt wird oder T_m. es wird dann formstabil in der Form der Form. Dieses Formverfahren wird häufig zur Herstellung von Kaltgetränkebechern in Form von Polystyrol oder PET eingesetzt.

Thermoplaste können ohne Erhitzen in neue Formen gebracht werden. Dies kann durch Anwendung von ausreichendem Druck erreicht werden; daher ist es als Kaltformen bekannt. Diese Technik wird zur Herstellung von Margarinebechern und anderen gekühlten Lebensmittelbehältern aus Platten des Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymers verwendet.

Schäumen

Schäumen bei der Verarbeitung und Konfektionierung von Kunststoffen wird auch als expandierter Kunststoff bezeichnet. Es hat inhärente Eigenschaften, die es für bestimmte Anwendungen geeignet machen. Beispielsweise ist die Wärmeleitfähigkeit von Schaum geringer als die des festen Polymers. Außerdem ist ein geschäumtes Polymer bei jedem gegebenen Gewicht des Materials steifer als das feste Polymer. Schließlich kollabieren Schäume durch Druckspannungen und nehmen dabei viel Energie auf, weshalb sie in Schutzverpackungen vorteilhaft sind. Diese Eigenschaften sind weithin erforderlich, um durch die Wahl des Polymers und durch die Art der Schaumbildung oder -herstellung für verschiedene Anwendungen geeignet zu sein. Hausisolierungen (Polystyrol, Polyurethan, Phenol, Formaldehyd) sind der größte Markt für geschäumte Kunststoffe. Außerdem umfasst die Verpackung verschiedene Einweg-Lebensmittel- und Getränkebehälter. Das folgende Diagramm zeigt eine Polystyrolverpackung.

Polystyrol

Verpackung aus Polystyrol.

Geschäumte Thermoplaste

Ein Isopentan kann bei Raumtemperatur und mäßigem Druck in Polystyrolpellets getaucht werden. Wenn diese Pellets erhitzt werden, können sie zusammengeschmolzen werden, während gleichzeitig das Isopentan verdampft. Dadurch wird das Styropor aufgeschäumt und gleichzeitig die Baugruppe gekühlt.

Pellets werden gewöhnlich bis zu einem gewissen Grad vorgeschäumt, bevor sie in eine Form gegeben werden, wenn ein Becher oder irgendeine Form von starrer Verpackung gebildet wird. Die mit Isopentan imprägnierten Pellets können auch unter Druck erhitzt und extrudiert werden, wobei wir eine kontinuierliche Platte aus geschäumtem Polystyrol erhalten. Dieses kann dann noch warm zu Verpackungen, Schalen oder Eierkartons geformt werden.

Wir können auch Strukturschäume herstellen, indem wir Stickstoff oder ein anderes Gas in einen geschmolzenen Thermoplast wie Polystyrol oder Polypropylen injizieren. Dies wird dann unter Druck in einem Extruder durchgeführt. Auf diese Weise hergestellte Schäume sind dichter als die oben erläuterten, sie haben jedoch eine ausgezeichnete Festigkeit und Steifheit, was sie für Möbel und andere architektonische Verwendungen geeignet macht.

Ein anderer Weg zur Herstellung von Schäumen aus einer Vielzahl von Thermoplasten besteht darin, ein Material zu verwenden, das sich zersetzt und Gas erzeugt, wenn es erhitzt wird. Um ein wirksameres Treibmittel herzustellen, sollte sich das Material etwa bei der Formgebungstemperatur des Kunststoffs zersetzen. Es sollte sich auch über einen engen Temperaturbereich zersetzen, ein großes Gasvolumen entwickeln und schließlich sicher in der Anwendung sein. Ein beliebtes Handelsmittel, das häufig verwendet wird, ist Azodicarbonamid. Es wird normalerweise mit einigen anderen Zutaten vermischt, um die Zersetzungstemperatur zu modifizieren und die Dispersion des Mittels im Harz zu unterstützen.

Azodicarbonamid von einem Mol (116 Gramm) erzeugt etwa 39.000 Kubikzentimeter Stickstoff und andere Gase bei 200 ⁰ C. Wenn also ein Gramm zu 100 Gramm Polyethylen hinzugefügt wird, entsteht ein Schaum mit einem Volumen von mehr als 800 Kubikzentimeter. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyamide und Weich-PVC sind Polymere, die mit Treibmitteln geschäumt werden können.

Geschäumte Duroplaste

Ebenso wie oben erläutert beim Reaktionsspritzguss die schnelle Reaktion von Isocyanaten mit hydroxylgruppenhaltigen Prepolymeren zu Polyurethanen. Diese Materialien können auch aufschäumen, indem sie eine flüchtige Flüssigkeit enthalten. Es ist in der Lage, unter Wärmeeinwirkung zu verdampfen und schäumt die Reaktionsmischung stark auf. Die ausgewählten Komponenten bestimmen die Steifigkeit des Netzwerks, insbesondere des Prepolymers.

Polyether mit endständigen Hydroxylgruppen werden zur Herstellung von Weichschäumen verwendet, die in Möbelpolstern verwendet werden. Andererseits wird ein Polyester mit endständigem Hydroxyl allgemein zur Herstellung von Hartschäumen verwendet, wie sie beispielsweise bei der kundenspezifischen Verpackung von Geräten verwendet werden. Aufgrund der hervorragenden Haftung von Polyurethanen auf metallischen Oberflächen. Es wird in einigen neuartigen Anwendungen wie dem Füllen und Herstellen bestimmter starrer Flugzeugkomponenten wie Ruder und Höhenruder verwendet.

Ein weiterer harter Duroplast, der aufschäumen kann, basiert auf Phenol-Formaldehyd-Harzen. Die Endstufe der Netzwerkbildung wird durch die Zugabe eines sauren Katalysators herbeigeführt, da eine flüchtige Flüssigkeit vorhanden ist.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über die Kunststoffverarbeitung zu erfahren:

Fertigstellung

Beitreten

Kunststoffe werden häufig wie Metalle durch Schweißen verbunden. Oberflächen werden verbunden, indem sie miteinander in Kontakt gebracht und durch Leitung oder durch dielektrische Erwärmung erhitzt werden. Ein gutes Beispiel sind Tanks und Leitungen aus PVC und Polyethylen. Das Heißsiegeln von Beuteln aus Schläuchen aus blasextrudierten Polyolefinen wie Polyethylen und Polypropylen erfordert häufig den Kontakt mit einem Heißsiegelstab.

PVC mit ausreichend hohem dielektrischem Verlust, dessen Wärme im gesamten Material erzeugt werden kann, wenn es einem hochfrequenten elektrischen Hochspannungsfeld ausgesetzt wird.

Bearbeitung

Thermoplaste und Duroplaste aus starren Teilen können durch herkömmliche Verfahren wie Bohren, Sägen, Schleifen, Drehen auf einer Drehmaschine usw. bearbeitet werden. Häufig werden glasfaserverstärkte Duroplaste zu Zahnrädern, Riemenscheiben und anderen Formen verarbeitet, insbesondere bei der Anzahl der Teile funktioniert nicht gut auf Formmetall. Platten aus Thermoplasten und Duroplasten können in verschiedene Formen gestanzt (gestanzt) werden. Ein gutes Beispiel ist ein Becher, der durch Vakuumformen hergestellt wird, das heißt, er wird mit einer scharfen Matrize aus dem Mutterblech geschnitten. Thermoplastische Kunststoffe wie Styropor, der Blechrest kann nachgeschliffen und umgeformt werden.

Beschichtung

Bei der Herstellung von Kunststoffen wird häufig Farbe in Form eines Pigments oder Farbstoffs dem gesamten Kunststoffartikel zugesetzt. Es gibt viele Anwendungen, bei denen eine Oberflächenbeschichtung zu Schutz- oder Dekorationszwecken dienen kann. Ein Autostoßfänger, der durch Reaktionsspritzgießen hergestellt wird, kann lackiert werden, um ihn mit dem Rest der Karosserie zu vereinen. Die Beschichtung kann nur auf Kunststoffe aufgetragen werden, die durch das verwendete Lösungsmittel nicht zum Aufquellen des darunter liegenden Substrats führen. Deshalb sind Latex-Dispersionsfarben hilfreich, obwohl eine Oberflächenbehandlung erforderlich ist, um eine gute Haftung mit diesen Materialien zu erzielen.

Faserverstärkung

Ein Polymer-Matrix-Komposit wird auf eine Reihe von Materialien auf Kunststoffbasis aufgebracht, in denen mehrere Phasen vorhanden sind. Es wird oft verwendet, um Systeme zu beschreiben, in denen eine kontinuierliche Phase (die Matrix) polymer ist und eine andere Phase (die Verstärkung) mindestens eine lange Dimension hat. Zu den Hauptklassen von Verbundwerkstoffen gehören solche, die aus diskreten Schichten (Sandwichlaminate) bestehen, und solche, die durch Fasermatten, gewebte Stoffe oder lange, kontinuierliche Filamente aus Glas oder anderen Materialien verstärkt sind.

Sandwichlaminate

Sperrholz in Form einer Sandwichkonstruktion aus natürlichen Holzfasern mit Kunststoffen. Die Schichten sind leicht zu unterscheiden und werden sowohl zusammengehalten als auch imprägniert mit einem duroplastischen Harz wie Harnstoff-Formaldehyd. Ein dekoratives Laminat kann aus einem halben Dutzend Lagen faserigen Kraftpapiers (ähnlich dem Papier, das für Einkaufstüten verwendet wird) zusammen mit einem Oberflächenpapier mit einem bedruckten Design bestehen. Die Vernetzungsreaktion von Sperrholz und Papierlaminat wird mit Blättern des Materials durchgeführt, die in großen Laminierpressen gepresst und erhitzt werden.

Fiberglas

Obwohl andere faserige Materialien wie Kohlenstoff, Bor, Metalle, Aramidpolymer als faserige Verstärkung verwendet werden können, ist Glasfaser die gebräuchlichste Art. Es wird als Matten aus zufällig orientierten Mikrofibrillen, als gewebter Stoff und als kontinuierliche oder diskontinuierliche Filamente geliefert.

Recycling und Ressourcenrückgewinnung von Kunststoff

Das Recycling und die Rückgewinnung von Kunststoffmaterial sind ein wichtiger Schritt, der niemals übersehen werden darf. Aus diesem Grund wird auf eine günstige Entsorgungs- und Wiederverwertungsmethode zurückgegriffen. Ebenso wie andere Materialien wie Papier, Glas und Aluminium werden Behälter seit einigen Jahren teilweise recycelt. Kunststoffrecycling ist ebenfalls üblich geworden, da es wiederverwendet werden kann und einige andere positive Vorteile hat.

Allerdings gibt es verschiedene technische und wirtschaftliche Probleme beim Recycling von Kunststoffen, die im Allgemeinen in zwei Kategorien eingeteilt werden;

1. Identifizierung, Trennung (oder Sortierung) und Sammlung in zentralen Stationen.
2. Die Ökonomie der Wertsteigerung.

Identifizierung, Trennung, Versammlung

Kunststoffe sind heute die übliche Form der Verpackung der meisten Waren. In letzter Zeit haben sich die meisten Recyclingbemühungen auf Behälter konzentriert. Nahezu alle Flaschen, Tabletts, Tassen und Schalen aus dem wichtigsten Rohstoff Kunststoff tragen eine in einem Dreieck eingeschlossene Identifikationsnummer zusammen mit einer Abkürzung.

An den meisten Orten werden die Verbraucher ermutigt, leere Getränkebehälter an der Verkaufsstelle zurückzugeben. Sie müssen zum Zeitpunkt des Kaufs eine Anzahlung für jede Einheit leisten. Das Verfahren hilft, zwei der Hauptprobleme zu lösen, die mit wirtschaftlichem Recycling verbunden sind. Die Methode funktioniert, weil die Verbraucher die Rückgabe des Pfands verlangen, das die Sortierung übernimmt und die Geschäfte die Kunststoffe an zentralen Orten sammeln. Dieses Ablagerungsgesetz hat die Kunststoffe im Straßenabfall drastisch verringert. Darüber hinaus hat das System dazu beigetragen, die Recyclingquote von Kunststoffflaschen, insbesondere solchen aus Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylen hoher Dichte (HDPE), zu erhöhen. Damit werden mehr als 10 % aller Kunststoffprodukte nach dem ersten Gebrauch recycelt.

Auf der anderen Seite werden die meisten Kunststoffe in langfristigen Anwendungen wie Haushaltsgeräten, Bau- und Heimtextilien verwendet. Dies hat das Recycling sehr erschwert.

Die wirtschaftliche Wertsteigerung

Das thermoplastische Material kann leichter recycelt werden als Duroplaste, auch wenn es einige Einschränkungen gibt. Erstens kann ein recycelbarer Kunststoff durch Nichtkunststoffe oder durch andere Polymere, aus denen das Originalprodukt besteht, verunreinigt sein. Auch innerhalb eines einzelnen Polymertyps gibt es Unterschiede im Molekulargewicht. Beispielsweise kann ein Lieferant von Polystyrol Material mit hohem Molekulargewicht für blattförmige Lebensmittelschalen herstellen, da sein Formgebungsprozess eine hohe Schmelzviskosität und Elastizität begünstigt.

Der Lieferant kann Polystyrol mit niedrigem Molekulargewicht für das Spritzgießen von Einweggeschirr anbieten. Denn das Spritzgießen funktioniert am besten mit einer Schmelze mit niedriger Viskosität und sehr geringer Elastizität. Wenn die Polymere der oben genannten Produkte in einem Recyclingverfahren gemischt werden, ist das gemischte Material für keine der ursprünglichen Anwendungen sehr geeignet.

Ein weiteres häufiges Problem beim Recycling von Kunststoffen ist das Mischen von Pigmenten oder Farbstoffen verschiedener Farben. Ein weiteres Problem ist die Qualitätskontrolle, da sich fast alle Kunststoffe aufgrund des Ergebnisses der Verwendung oder Erstherstellung entweder geringfügig oder stark verändern. Einige Kunststoffe unterliegen beispielsweise Änderungen des Molekulargewichts aufgrund der Vernetzung oder Kettenspaltung (Aufbrechen der chemischen Bindungen, die eine Polymerkette zusammenhalten). Andere können oxidieren, was eine weitere häufige Reaktion ist, die die Eigenschaften von Kunststoff verändern kann.

Schlussfolgerung

In diesem ausführlichen Artikel über die Verarbeitung und Herstellung von Kunststoffen haben wir die verschiedenen Verfahren gesehen. Wo wir das Compoundieren, Formen, Extrudieren und Formen erklärt haben. Wir erläutern die verschiedenen Arten des Kunststoffformens und ihre Funktionsweise, wobei wir Spritzgießen, Reaktionsspritzgießen, Blasformen sowie Gießen und Tauchen erklärt haben. Wir verstehen auch den Begriff Schäumen in der Kunststoffverarbeitung und schließlich lernen wir die Veredelungsoperationen kennen, die in der Kunststoffverarbeitung anwendbar sind.

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