Plastic

Termenul de plastic face referire la acele materiale (de obicei denumite materiale plastice sau mase plastice), produse sintetice de natură organică, anorganică sau mixtă, care se pot prelucra ușor în diferite forme, la cald sau la rece, cu sau fără presiune.
Plasticele sunt adesea materiale polimerice de natură organică, cu masă moleculară mare, care conțin de obicei alți aditivi. Majoritatea materialelor plastice sunt sintetice, derivate din produse petrochimice, însă există și alte tipuri de plastice realizate din materiale regenerabile.
Primul plastic de sinteză realizat a fost bachelita, inventat în New York în anul 1907 de către Leo Baekeland care de asemenea a și inventat termenul de plastice. Mulți chimiști au contribuit la dezvoltarea științei materialelor plastice, iar printre aceștia se numără și Hermann Staudinger, denumit „părintele chimiei polimerilor” și Herman Mark, denumit „părintele fizicii polimerilor”.
În 1908, chimistul Jacques Brandenberger descoperă celofanul, a cărui denumire o patentează în 1912. În 1909, belgianul Leo Baekeland inventează prima materie plastică sintetică, care avea să îi poarte numele, rășina fenolformaldehidică bachelită. Primele materiale plastice au fost produse din transformarea materialelor naturale. În anul 1859 au apărut fibrele vulcanizate, în 1869 a apărut celuloidul și în 1897 galitul.
Fritz Klatte brevetează, în 1913, polimerizarea unui gaz, clorura de vinil, și obține policlorura de vinil (PVC). Datorită proprietăților sale (rezistență chimică, greutate mică și preț redus) PVC-ul a avut un puternic impact în domeniul tehnologiei conductelor și instalațiilor.
Majoritatea plasticelor sunt polimeri organici, deci sunt alcătuite din unități repetitive numite monomeri (numărul acestora poate ajunge la câteva mii de unități pentru fiecare moleculă). În funcție de natura grupelor care s-au legat de catena principală a moleculei polimerice, compusul respectiv prezintă diverse proprietăți. Altfel spus, structura catenelor laterale influențează proprietățile plasticului.
Plasticele sunt clasificate pe baza structurii chimice a catenei principale a polimerului și a catenelor laterale. Câteva categorii de materiale plastice sunt: acrilice, poliesterice, poliuretanice și halogenate.
De asemenea, un alt criteriu de clasificare este procesul chimic folosit în sinteza plasticelor: reacțiile de condensare, poliadiție sau reticulare.
Plasticele prezintă următoarele proprietăți fizice: duritatea, densitatea, rezistența la rupere, rezistența la căldură. Din punctul de vedere al proprietăților chimice se poate menționa rezistența sau reacția cu diferiți produși chimici, precum solvenții organici sau agenții oxidanți, sau comportamentul în prezența radiațiilor ionizante. Majoritatea materialelor plastice se topesc încălzite la temperatură de câteva sute grade Celsius.
Materialele plastice utilizate în tehnică se împart în două grupe:
celuloid, poliamidă, policlorura de vinil). Piesele din aceste materiale se obțin prin presare și turnare, având o mare productivitate.
Exista numeroase procedee de fabricare a materialelor plastice. În general, produsul de la care se pornește in fabricarea materialelor plastice este naftul, un produs obținut in rafinăriile de petrol. Naftul este un amestec de diferite molecule de hidrocarburi. Acest amestec este adus la temperaturi înalte in prezenta vaporilor de apă, ceea ce provoacă ruperea moleculelor de hidrocarbură și obținerea de molecule mai mici, molecule de etilenă. Etilena este molecula pe care se bazează întreaga industrie a maselor plastice. Există două mari familii de materiale plastice: materiale termoplastice și cele termorigide. Prima categorie cuprinde plastice care se topesc daca sunt încălzite, unele chiar de la 70°C, altele înspre 120°C. Atunci când sunt fierbinți și lichide, aceste materiale pot fi turnate in forme sau extrudate, adică trase în fire sau foi. Răcindu-se, materialele termoplastice se solidifică și își păstrează noua formă. Aceste materiale plastice sunt folosite in special pentru fabricarea obiectelor in serie, cum ar fi sticle, găleți,etc. În schimb cele termorigide se întăresc la căldură. Astfel, ele sunt mulate la rece pe formele dorite apoi sunt încălzite pentru a se întări. Sau pot fi lăsate să se întărească după ce li se adaugă un produs special. Plasticele termorigide se folosesc la fabricarea obiectelor prelucrate manual sau a celor care necesită o fabricație îngrijită. Așa se fabrică ambarcațiunile, piesele de caroserie, barele de protecție etc. În industrie se utilizează două procedee de tragere în formă a obiectelor din plastic.
Suflarea este folosită pentru fabricarea obiectelor care au interiorul gol, cum sunt mingile, flacoanele, sticlele, popicele. Materia plastică încălzită coboară în formă, în care se injectează apoi aer. Aceasta are ca efect întinderea materialului cald pe pereții interiori ai formei.
Metoda cea mai utilizată este însă injectarea. Este folosită mai ales pentru fabricarea obiectelor cum sunt pieptenii, periuțele de dinți, ustensilele de bucătărie. Materia plastică intră sub forma de granule într-o mașină de injectare. Prin încălzire, ea este transformată într-o pastă mai mult sau mai puțin groasă, care este apoi injectata în formă și răcită printr-un circuit de apă. Masele plastice sunt folosite, cu mici excepții, în toate domeniile de activitate. Această performanță de pătrundere în mai toate sectoarele de activitate se datorează proprietăților lor de neegalat vis-a-vis de celelalte materiale: sunt anticorosive, electroizolante, au greutăți specifice mici, au proprietăți mecanice bune, cost scăzut, aspect exterior plăcut, se pot prelucra atât pe cale mecanică tradițională cât și prin procedee specifice cum ar fi injecția lor, se pot acoperi cu vopsea sau prin galvanizări, permițând în felul acesta să capete aspectul dorit de către proiectant. Există însă și unele proprietăți care fac dezavantajoasă utilizarea maselor plastice, cum ar fi micșorarea rezistenței mecanice cu creșterea temperaturii, coeficientul de dilatare mare, coeficientul de transmiterea căldurii mic, etc.
Aceste piese executate din mase plastice prezintă următoarele avantaje:
Din prezentarea avantajelor făcută se observă că aceste materiale permit desfășurarea imaginației creative a designerului fără prea mari restricții. Totuși aceste materiale presupun o cunoaștere și o stăpânire a posibilităților lor tehnologice. Se impune ca o necesitate, marcarea de către proiectant a suprafețelor cu rol estetic, sau care presupun finisaje suplimentare, sau care nu admit defecte de injecție sau alte tipuri de defecte ce pot afecta suprafața respectivă a produsului. Din punct de vedere al formei există recomandări vizând prelucrarea maselor plastice de care proiectantul trebuie să țină cont:
În urma procesului de injecție pot apărea o serie de defecte care se datorează fie unor greșeli de proiectare, fie nerespectării parametrilor regimului de injecție (presiune, temperatură). Aceste defecte pot fi: supturi, retasuri, flori de gheață, injecții incomplete, deformări, etc. Defectele care apar pot fi corectate fie printr-un regim de injecție corect stabilit și aplicat, fie cu ajutorul proiectantului, prin stabilirea unei forme care să prevină apariția defectelor. Dacă aceste defecte nu mai pot fi prevenite, se poate interveni asupra respectivelor repere cu ajutorul designerului. Astfel acesta poate interveni cu finisaje suplimentare în funcție de defect (aceste măsuri se pot lua încă din faza de proiectare, având o experiență a comportării materialului): ornamente, vopsiri, inscripționări, cașerări, etc. În funcție de forma și gabaritul reperului, designerul împreună cu tehnologul vor hotărî asupra caracteristicilor sculei de injecție: locul și modul de injecție (centrală sau punctiformă), poziția planului de separare, dacă sunt necesare bacuri și pozițiile acestora, etc.
Masele plastice se pot utiliza cu succes: în industria grea, industria constructoare de mașini, aeronautică, industria alimentară (ambalaje, vafe, cutii, etc.),industria ușoară (bunuri de larg consum, jucării, etc.), industria farmaceutică (seringi de unică folosință, capsule și ambalaje, etc.) și multe altele.
Descompunerea naturală a plasticului în mediul înconjurător necesită peste 500 de ani din cauza materialelor care îl alcătuiesc. Cu fiecare tonă de plastic reciclat se economisesc între 700 și 800 kg de petrol brut.