Materiały termoutwardzalne a tworzywa termoplastyczne
Porównanie materiałów termoutwardzalnych i termoplastycznych
Zgodnie z normą DIN 7724 tworzywa sztuczne (w tym tworzywa sztuczne) dzielą się na tworzywa termoplastyczne, duroplasty, elastomery i elastomery termoplastyczne na podstawie ich właściwości mechanicznych.
Tworzywa sztuczne są produkowane syntetycznie z surowców takich jak ropa naftowa. Ze względu na organiczne związki węgla lub krzemu nazywane są materiałami organicznymi.
Termoutwardzalne a termoplastyczne
Materiały termoutwardzalne i termoplastyczne to dwie różne rodziny tworzyw sztucznych, które różnią się zachowaniem pod wpływem ciepła. Główna różnica między nimi polega na tym, że materiał termoutwardzalny to materiał, który krzepnie po podgrzaniu, ale nie można go zmienić kształtu ani podgrzać po wstępnym ukształtowaniu, podczas gdy tworzywo termoplastyczne można ponownie podgrzać, zmienić kształt i ochłodzić w razie potrzeby bez faktycznego odkształcenia następuje przemiana.
Ze względu na te właściwości fizyczne i chemiczne materiały termoplastyczne mają niską temperaturę topnienia, podczas gdy produkty termoutwardzalne mogą wytrzymać wyższe temperatury bez utraty integralności strukturalnej.
Ten post zawiera przegląd zastosowań i zastosowań każdego z tych typów polimerów termoutwardzalnych, w tym podsumowanie względnych zalet i ograniczeń każdego typu.
Co to są materiały termoutwardzalne?
Tworzywa sztuczne są obecnie jednymi z najczęściej używanych materiałów w produkcji towarów, od myszy komputerowej, przez klawiaturę, którą piszesz, po Międzynarodową Stację Kosmiczną — tworzywa sztuczne są używane prawie we wszystkim.
Jak więc tworzywa sztuczne, z których można zrobić coś tak prostego jak długopis, mogą stworzyć coś tak złożonego, że jest w stanie wytrzymać rygorystyczne fizyczne i chemiczne wpływy, takie jak nadmierne ciepło i korozja? Odpowiedź brzmi: termoutwardzalny lub termoutwardzalny. Materiały termoutwardzalne są wyjątkowe i bardzo różnią się od tradycyjnych tworzyw sztucznych, takich jak tworzywa termoplastyczne.
Jaka jest więc różnica między tworzywami termoplastycznymi a duroplastami?
W przeciwieństwie do konwencjonalnych elementów termoplastycznych, które topią się i odkształcają, gdy ciepło jest zbyt wysokie, elementy duroplastyczne, jak sama nazwa wskazuje, zestalają się we właściwościach fizycznych i chemicznych po wstępnej obróbce cieplnej, a zatem nie mają na nie wpływu dalsza ekspozycja na ciepło.
Proces jest bardzo podobny do jajka na twardo. Gdy jajko jest ugotowane, dalsze ogrzewanie nie spowoduje jego wypaczania się – podobnie jak utwardzanie części termoutwardzalnej. Po wstępnym termoformowaniu, ich odporność na ciepło, korozję i pełzanie mechaniczne sprawia, że materiały termoutwardzalne doskonale nadają się do stosowania w elementach, które wymagają wąskich tolerancji oraz doskonałych właściwości wytrzymałościowych i wagowych, a jednocześnie są wystawione na działanie wysokich temperatur.
Stosowanie materiałów termoutwardzalnych
Tworzywa termoutwardzalne oferują ulepszoną, wysokowydajną kombinację stabilności termicznej, odporności chemicznej i integralności strukturalnej. Komponenty termoutwardzalne znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu – i są wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym, AGD, elektrycznym, oświetleniowym i energetycznym ze względu na doskonałą stabilność chemiczną i termiczną, a także doskonałą wytrzymałość, twardość i odkształcalność.
Kompozyty termoutwardzalne są w stanie spełnić specyfikacje szerokiej gamy materiałów produkcyjnych przy bardzo niskich kosztach. Ich zastosowanie umożliwia produkcję gamy małych i dużych części o dużych wolumenach produkcyjnych ze stałą powtarzalnością z partii na partię. Materiały termoutwardzalne oferują alternatywny proces, gdy skomplikowanych i geometrycznych kształtów nie można zrealizować poprzez obróbkę metalu lub użycie tworzyw termoplastycznych, ale można je wytworzyć w jednym narzędziu. Materiały termoutwardzalne zachowują swoją stabilność we wszystkich środowiskach i temperaturach.
Zalety duroplastów
Zastosowanie duroplastów ma szereg zalet. W przeciwieństwie do tworzyw termoplastycznych zachowują one swoją wytrzymałość i kształt nawet po podgrzaniu. To sprawia, że materiały termoutwardzalne są idealne do wytwarzania trwałych elementów i dużych, masywnych form. Ponadto elementy te mają doskonałe właściwości wytrzymałościowe (choć są kruche) i nie tracą znacznej wytrzymałości pod wpływem podwyższonych temperatur użytkowania.
Tworzywa termoutwardzalne stają się coraz bardziej popularne w przemyśle, ponieważ stanowią tańszy zamiennik elementów metalowych.
Wady materiałów termoutwardzalnych
Stosowanie duroplastów ma pewne wady, przy czym wady pod względem właściwości materiału nie są tak wyraźne jak w przypadku tworzyw termoplastycznych.
Niska lepkość początkowa materiałów prowadzi do powstawania zadziorów i konieczności poprawek. Ze względu na niską wytrzymałość na rozciąganie i ciągliwość części muszą być również grubościenne.
Związki stosowane w materiałach termoutwardzalnych to reaktywne układy, które mogą wpływać na trwałość surowców. W procesach wsadowych mogą wystąpić większe wahania i mniejsza spójność między partiami.
Wysoki poziom niektórych wypełniaczy w materiałach może powodować nadmierne zużycie narzędzi. Jakość produktu zależy od stopnia usieciowania osiągniętego podczas cyklu formowania.
Lista typów i materiałów termoutwardzalnych
Polimery termoutwardzalne składają się z różnych rodzajów materiałów, które mają ważne funkcje i zastosowania w przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych. Dwa procesy dla mas do formowania termoutwardzalnego to Reaction Injection Moulding (RIM) i Resin Transfer Molding (RTM).
Kompozyty termoutwardzalne składają się z matrycy i rozproszonej, włóknistej lub ciągłej drugiej fazy. Żywice odlewnicze zawierają katalizator lub utwardzacz. Termoutwardzalne żywice elektryczne i produkty elektroniczne są używane do zalewania lub zalewania, klejów przewodzących i uszczelniaczy dielektrycznych.
Wiązanie termiczne służy do utworzenia warstwy przewodzącej ciepło na podłożu, pomiędzy komponentami lub w gotowym produkcie elektronicznym. Mieszanki do płukania termoutwardzalnego są używane do czyszczenia wtryskarek między beczkami o różnych kolorach lub składach. Wypełniacze szczelin służą do wypełniania szczelin lub przestrzeni między dwiema powierzchniami, które mają być sklejone lub uszczelnione. 1
Specyficzne rodzaje materiałów termoutwardzalnych stosowanych w przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych obejmują:
Specyficzne rodzaje materiałów termoutwardzalnych stosowanych w przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych obejmują:
OBRĘCZ Duroplast (Duroplast):
Duroplasty RTM (wzmocnione włóknem szklanym):
- Żywica epoksydowa (EP) – dobre właściwości mechaniczne,
- Żywice poliestrowe nienasycone (UP) – łatwe w obsłudze, niedrogie,
- Żywica winyloestrowa (VE) – stabilność w wysokich temperaturach i
- Żywice fenolowe (PF) - izolujące elektrycznie.
- Żywice poliimidowe (PI) - odporność na wysokie temperatury
Inne typy materiałów termoutwardzalnych i żywic obejmują bismaleimid (BMI), fluoropolimery, politetrafluoroetylen (PTFE), polifluorek winylidenu (PVDF), melaminę, silikon i mocznik-formaldehyd.
Metody przetwarzania duroplastów
Materiały termoutwardzalne przetwarzane są w następujących procesach:
- formowanie wtryskowe
naciskać - kompresja wtrysku
- Formowanie transferowe (formowanie transferowe)
Termoutwardzalne można podzielić na trzy różne klasy
- Materiały termoutwardzalne płynne
- BMC (masa do formowania luzem)
- SMC (Związek do formowania arkuszy)
Materiały termoutwardzalne płynne
Materiały termoutwardzalne płynne, takie jak bakelit, żywice fenolowe (PF), żywice melaminowe (MF), DAP, żywice epoksydowe (EP), żywice mocznikowe (UF), nienasycony poliester (UP). Płynne materiały termoutwardzalne są ziarniste lub sproszkowane. Często są one tabletkowane do procesu prasowania i są również idealne do przetwarzania w formowaniu wtryskowym, gdzie surowiec może być transportowany automatycznie w konwencjonalny sposób. Na przykład przetwarzane są bakelit, żywice fenolowe (PF), żywice melaminowe (MF), DAP, żywice epoksydowe (EP), żywice mocznikowe (UF) i nienasycone poliestry (UP).
BMC (masa do formowania luzem)
BMC to wzmocnione włóknem szklanym tworzywo sztuczne wykonane z żywicy winylowej lub poliestru, które osiąga bardzo dobre właściwości mechaniczne, wyjątkowo wysoką ognioodporność bezhalogenową i najlepsze właściwości elektryczne (odporność na śledzenie). W zależności od receptury materiały BMC spełniają również normę kolejową DIN EN 45545-2.
Komponenty o bardzo małych zniekształceniach można wytwarzać poprzez dodanie zerowego skurczu.
SMC (Związek do formowania arkuszy)
Maty SMC to masy do formowania przypominające ciasto, wykonane z żywic termoutwardzalnych i włókien szklanych, głównie poliestrowych lub winylowych.
Czym są tworzywa termoplastyczne?
Jak już wspomniano, tworzywa sztuczne są dobrze znane jako rzeczywiste zastosowania w chemii. Od plastikowych pojemników, butelek i ratujących życie urządzeń medycznych po komponenty lotnicze, plastik jest materiałem, którego używamy wszędzie.
Polimery termoplastyczne są jednym z takich rodzajów tworzyw sztucznych znanych ze swojej wszechstronności i możliwości recyklingu. Polimery termoplastyczne powstają, gdy powtarzające się jednostki zwane monomerami łączą się, tworząc łańcuchy lub rozgałęzienia.
Granulki termoplastyczne miękną po podgrzaniu i stają się bardziej płynne po zastosowaniu większej ilości ciepła. Proces utwardzania jest w 100% odwracalny, ponieważ nie ma wiązania chemicznego. Ta właściwość umożliwia przekształcanie i recykling tworzyw termoplastycznych bez wpływu na fizyczne właściwości materiału.
Istnieje wiele żywic termoplastycznych, które oferują różne korzyści w zakresie wydajności, ale większość najpopularniejszych materiałów oferuje wysoką wytrzymałość, odporność na kurczliwość i niewielką elastyczność. W zależności od żywicy tworzywa termoplastyczne mogą być używane do zastosowań o niskim naprężeniu, takich jak: B. worki foliowe lub na mocno obciążone części mechaniczne.
Przykładami polimerów termoplastycznych są polietylen, PVC i nylon.
Zastosowania termoplastów
W zanieczyszczonym, kwaśnym środowisku, takim jak te występujące we współczesnych miastach, stalowe systemy rurowe są często podatne na rdzę lub korozję i dlatego wymagają specjalnych środków ostrożności, aby zapobiec korozji. Koszt ochrony stalowych instalacji rurowych narażonych na te trudne warunki może być bardzo wysoki. Tworzywa termoplastyczne są uważane za tani substytut minimalizujący te koszty. Niektóre właściwości tworzyw termoplastycznych, które czynią je odpowiednim materiałem zastępczym, to:
– Ich zdolność do wytrzymania materiałów korozyjnych i środowisk korozyjnych.
– Twoja zdolność do noszenia materiałów o ekstremalnych temperaturach (gorące lub zimne).
– Ich zdolność do obsługi praktycznie każdego rodzaju aplikacji do transportu płynów.
Typowymi materiałami do produkcji tych rur są PVC lub CPVC. Inne materiały to polipropylen, PVDF, ABS, nylon i polietylen. Zbiorniki polietylenowe na gaz służą do transportu gazu ziemnego w zastosowaniach mieszkaniowych i komercyjnych.
Inne powszechne zastosowania tworzyw termoplastycznych to polietylen o dużej gęstości do hermetyzacji sztywnych przedmiotów, takich jak sprzęt elektryczny. Polietylen o małej gęstości jest bardzo elastyczny i idealnie nadaje się do izolacji kabli elektrycznych. Poliamid najczęściej kojarzy się z produkcją lin i taśm.
Zalety i wady termoplastów
Główną zaletą tworzyw termoplastycznych jest ich szerokie zastosowanie. Tworzywa termoplastyczne są bardzo wytrzymałymi, lekkimi materiałami i charakteryzują się stosunkowo niskimi kosztami przetwarzania. Ponadto elementy termoplastyczne można stosunkowo łatwo wytwarzać w dużych ilościach i z dużą precyzją.
Główną wadą stosowania tworzyw termoplastycznych zamiast materiałów takich jak metal jest ich stosunkowo niska temperatura topnienia. Niektóre rodzaje niskogatunkowych tworzyw termoplastycznych mogą się topić pod wpływem słońca przez dłuższy czas. Ponadto tworzywa termoplastyczne mogą mieć słabą odporność na rozpuszczalniki organiczne, węglowodory i bardzo polarne rozpuszczalniki.
Tworzywa termoplastyczne są podatne na pełzanie, co oznacza, że materiał rozszerza się i osłabia pod wpływem długotrwałego naprężenia. Podatność na pełzanie zwiększa niższa temperatura topnienia materiału. Inne rodzaje tworzyw termoplastycznych, takie jak B. Kompozyty mogą pękać zamiast odkształcać się pod wpływem dużego naprężenia.
Rodzaje materiałów termoplastycznych
Rodzaje tworzyw termoplastycznych powszechnie stosowanych w produkcji obejmują polietylen (PE), polichlorek winylu (PVC) i polistyren (PS), który jest powszechnie używany do pakowania. Inne grupy termoplastów to akrylany, fluoropolimery, poliestry, poliimidy i nylony. Wszystkie te typy można wielokrotnie przetapiać i przekształcać w różne kształty. Na przykład kubek z pianki jest materiałem termoplastycznym, który można ponownie stopić i przekształcić w miskę.
Niektóre z najczęściej stosowanych materiałów termoplastycznych to
– poliwęglan PC
- polioksymetylen POM
– szkło akrylowe PMMA
– poliamid PA (nylon)
– polietylen PE
– PP polipropylen
– polistyren PS
– polichlorek winylu PVC
– Teflon PTFE
Materiały termoutwardzalne a termoplastyczne — podsumowanie
Materiały termoutwardzalne i termoplastyczne są dostępne w różnych opcjach materiałowych i mogą być używane do różnych zastosowań, o ile ograniczenia materiału nie spowodują awarii produktu w zamierzonych warunkach użytkowania. Podstawowe właściwości tych materiałów pozostają takie same: duża wszechstronność i możliwość recyklingu. Jeśli chodzi o użyteczne zastosowania w świecie rzeczywistym, trudno znaleźć lepszy przykład niż produkcja tworzyw sztucznych w tych dwóch procesach.
