Промышленные газы в производстве пластмасс

В производстве разнообразных пластиков технические газы работают повсюду. Некоторые из них становятся сырьем для производства. Другие, выступая в качестве вспенивающего наполнителя, помогают создавать пенные и пористые разновидности пластических масс. Газы служат мощной и точной движущей силой, помогающей придать пластмассовым изделиям необходимую форму.

Широкое промышленное производство многочисленной и разнообразной группы материалов, носящих общее название «пластические массы», началось относительно недавно, в конце 19, начале 20 веков. Некоторые вещества, используемые в современном мире, такие как, например формальдегид, были синтезированы еще в середине 18 века. Люди, случайно получившие альдегид муравьиной кислоты, полистирол и поливинилхлорид не придавали значения свойствам и возможностям применения этих веществ. В 1843 году был получен первый патент на пластмассу, которая называлась «эбонит» или «вулканит». Исследования Ф.А. Кекуле и М.А. Бутлерова в области органической химии заложили мощную научную базу для развития производства пластмасс на базе углеводородного сырья. В начале двадцатого века начали применять воздух, углекислый газ и азот для литья пластмассовых изделий под давлением.

Как сейчас используют технические газы в производстве пластмасс?

Некоторые газы применяют в качестве сырья, другие используют как вспомогательные материалы. Например, метан, выделяемый из природного газа, служит сырьем для получения ацетилена. Он, в свою очередь, применяется как исходное сырье в процессе полимеризации, то есть образования длинных цепей высокомолекулярных соединений путем соединения мономеров. Мономерами в этом случае являются относительно небольшие молекулы ацетилена. Они служат как бы «кирпичиками» для построения крупной длинной молекулы полимерной пластической массы.

После обработки цианистым водородом ацетилена образуется акрилонитрил. Из него путем полимеризации получается полиакрилонитрил, который после формования в виде волокна и скручивания в нити разной толщины, представляет собой повсеместно распространенную акриловую пряжу. Ткани, полученные из тонких нитей полиакрилонитрила, не теряют прочности под воздействием солнечных лучей и воды. Поэтому их часто применяют в изготовлении флагов, парусов и купальных костюмов. На основе акрилонитрила, полученного из ацетилена, вырабатывается еще и заменитель каучука – пербунан.

В процессе придания определенных форм некоторым пластмассовым изделиям тоже достаточно активно участвуют технические газы. Чаще всего для литья с газом применяют азот и углекислый газ. Они достаточно инертны, чтобы не вступать в нежелательные химические реакции с расплавами формуемых полимеров. И в то же время относительно дешевы. Необходимое количество газа дозировано подают из баллонов в формы сразу же после впрыскивания в нее порции полимера. До окончания процесса литья, ставший ненужным, азот откачивают из сформованного изделия, чтобы использовать снова.

Для получения вспененных полимеров, таких как пенопласт или пенополиуретан, тоже необходимо присутствие технических газов. Газообразные азот и двуокись углерода служат в этом случае наполнителями. Специальные высокоточные дозаторы впрыскивают необходимую порцию азота или углекислого газа в расплав полимера. Давление в заготовке поддерживается на заданном, достаточно высоком уровне до тех пор, пока газ не растворится в расплавленной пластмассе. После этого изделие изымается из экструзионной камеры. Резко упавшее в ней давление вызывает гомогенизацию внутренней структуры вспененного полимера.

Перед началом этого процесса сжиженным диоксидом углерода охлаждают профили – формы, предназначенные для экструзии. Этот способ обеспечивает равномерное охлаждение форм. Это необходимо, чтобы предотвратить деформацию и коробленье изделий в момент формования. Особенно это важно при создании толстостенных деталей из пластических масс.

Плюсы использования газов в производстве пластмасс

Применение таких газов, как углекислый газ и азот, для прессовыдувного формования изделий не только значительно ускоряет этот процесс, но и позволяет сделать его более экономичным. При использовании этого метода улучшается внутренняя структура пластмассовых изделий, и, соответственно их прочность, долговечность и эстетические свойства.

Вспененные с помощью диоксида углерода или азота полимеры обладают отличными теплозащитными свойствами, что широко применяется в строительстве. Эти материалы используются для создания отличной упаковки для пищевых и хрупких промышленных товаров.

Полученный из ацетилена акрилонитрил, служит основой обладающим резко отличающимся по свойствам разновидностям пластических масс. Из него получаются не только отличные волокна, ткани и прекрасный искусственный мех. Это химическое соединение применяют и для создания прочных АБС – пластиков, представляющих собой сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола. Такой материал обладает достаточной ударопрочностью, легкость, стойкостью к коррозии, химической стойкостью к смазочным маслам, щелочам, кислотам и бензину. Все это позволяет применять его в автомобилестроении, заменяя им в некоторых случаях металл и стекло.

Интересные факты

Для избавления от ставших ненужными, выработавших свой ресурс пластмассовых изделий, в некоторых случаях тоже применяются технически газы. Дальнейшая переработка полиамидов, фторопластов и полиуретана в новые пластмассовые изделия, предусматривает их измельчение и равномерное смешивание с новым материалом. Чтобы эти полимерные вещества стали более хрупкими и размалывались тоньше, их охлаждают жидким азотом. При этом инертная среда азота еще и предохраняет материал от перегрева и окисления.

Сварка пластмассовых изделий часто осуществляется с помощью нагретого газа. Наиболее удобны для этого азот и углекислый газ. Они создают вокруг свариваемых поверхностей чистую, освобожденную от загрязняющих примесей инертную среду. Этот, не требующий сложного оборудования, метод часто используют в ремонтных работах. При этом легко свариваются изделия разных форм и габаритов.

Акрилонитрил, полученный из ацетилена, но не переработанный в акриловую пряжу, используют также как ядохимикат и «точечный инсектицид». С его помощью избавляются от вредителей при выращивании фруктов, табака и зерновых культур. Это же вещество избавляет муку, хранящуюся на мельницах и хлебопекарнях, от поедающих и загрязняющих ее вредных насекомых.

Ведущий поставщик промышленных газов в Украине, Компания «DP Air Gas» предлагает к реализации ацетилен, а также азот и углекислый газ в газообразном и сжиженном виде. Компания предоставляет услуги доставке приобретенных газов в любую точку Украины и обслуживанию газового оборудования, используемого для хранения и перевозки газов. В том числе освидетельствование и ремонт газовых баллонов. Кроме вышеперечисленных газов здесь можно приобрести другие технические газы и их смеси. Более подробный список наименований, предлагаемых к реализации газов и сопутствующих услуг можно найти здесь.