يتم استخدام المواد البلاستيكية في كل الأسواق تقريبًا بسبب سهولة تصنيعها، ورخص ثمنها، وتنوع المباني. علاوة على المواد البلاستيكية التقليدية، توجد فئة متطورة من المواد المقاومة للحرارةالبلاستيكالتي يمكن أن تصمد أمام مستويات درجة الحرارة التي لا تستطيع ذلك. يتم استخدام هذه المواد البلاستيكية في التطبيقات المتطورة حيث يكون مزيج من المقاومة الدافئة والقوة الميكانيكية والمقاومة القاسية أمرًا ضروريًا. ستوضح هذه المقالة ما هي المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة ولماذا هي مفيدة جدًا.
ما هو البلاستيك المقاوم للحرارة؟
البلاستيك المقاوم للحرارة هو عادةً أي نوع من البلاستيك يحتوي على مستوى درجة حرارة للاستخدام المستمر يزيد عن 150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت) أو مقاومة تعرض مؤقتة مباشرة تبلغ 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت) أو أكثر. بمعنى آخر، يمكن للمنتج الحفاظ على الإجراءات عند درجة حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية ويمكنه تحمل فترات قصيرة عند درجة حرارة 250 درجة مئوية أو أكثر. إلى جانب مقاومتها للحرارة، تتمتع هذه المواد البلاستيكية عادةً ببيوت ميكانيكية رائعة يمكن أن تتطابق أيضًا مع تلك المصنوعة من المعادن. يمكن أن تتخذ المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة شكل اللدائن الحرارية أو المتصلدة بالحرارة أو البوليمرات الضوئية.
يتكون البلاستيك من سلاسل جزيئية طويلة. عند تسخينها، تتلف الروابط بين هذه السلاسل، مما يؤدي إلى ذوبان المنتج. تتكون المواد البلاستيكية ذات درجات حرارة الانصهار المنخفضة عادةً من حلقات أليفاتية، بينما تتكون المواد البلاستيكية ذات درجة الحرارة المرتفعة من حلقات عطرية. في حالة الحلقات العطرية، يلزم إتلاف رابطتين كيميائيتين (مقارنة بالرابطة المنفردة للحلقات الأليفاتية) قبل أن ينهار الإطار. وبالتالي، فمن الصعب إذابة هذه المنتجات.
بالإضافة إلى الكيمياء الأساسية، يمكن تعزيز مقاومة البلاستيك للحرارة باستخدام المكونات. من بين الإضافات الأكثر شيوعًا لتعزيز مقاومة مستوى درجة الحرارة هي الألياف الزجاجية. تتمتع الألياف أيضًا بميزة إضافية تتمثل في زيادة الضيق الكلي والقدرة على التحمل المادي.
هناك تقنيات مختلفة لتحديد مقاومة البلاستيك للحرارة. أهمها مذكورة هنا:
- مستوى درجة حرارة انحراف الحرارة (HDT) - هذه هي درجة الحرارة التي سيتعرض فيها البلاستيك للخلل تحت كميات محددة مسبقًا. لا يأخذ هذا الإجراء في الاعتبار التأثيرات طويلة المدى المحتملة على المنتج إذا تم الاحتفاظ بدرجة الحرارة هذه لفترات زمنية طويلة.
- درجة حرارة تغير الزجاج (Tg) - في حالة البلاستيك غير المتبلور، تصف Tg درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة إلى مادة مطاطية أو لزجة.
- درجة حرارة الاستخدام المستمر (CUT) - تحدد درجة الحرارة المثلى التي يمكن عندها استخدام البلاستيك بشكل مستمر دون إتلاف كبير لبيوته الميكانيكية طوال فترة عمر تصميم الجزء.
لماذا نستخدم البلاستيك المقاوم للحرارة؟
وتستخدم المواد البلاستيكية على نطاق واسع. ومع ذلك، لماذا يستخدم الشخص البلاستيك في التطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة بينما يمكن للفولاذ في كثير من الأحيان تنفيذ نفس الميزات على نطاقات درجات حرارة أوسع بكثير؟ إليك بعض الأسباب التي:
- وزن أقل - البلاستيك أخف من المعادن. وبالتالي فهي ممتازة للتطبيقات في أسواق المركبات والفضاء التي تعتمد على عناصر خفيفة الوزن لتعزيز الفعالية العامة.
- مقاومة الصدأ – تتمتع بعض المواد البلاستيكية بمقاومة أفضل للصدأ من الفولاذ عندما تتعرض لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية. يمكن أن يكون هذا ضروريًا للتطبيقات التي تتضمن درجات الحرارة والأجواء القاسية مثل تلك الموجودة في الصناعة الكيميائية.
- مرونة التصنيع - يمكن تصنيع المكونات البلاستيكية باستخدام تقنيات الإنتاج كبيرة الحجم مثل القولبة بالحقن. وينتج عن ذلك أجزاء أقل تكلفة لكل وحدة من نظيراتها المعدنية المطحونة باستخدام الحاسب الآلي. يمكن أيضًا تصنيع الأجزاء البلاستيكية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تتيح تخطيطات معقدة ومرونة تصميمية أفضل مما يمكن تحقيقه باستخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
- عازل - يمكن أن يعمل البلاستيك كعوازل حرارية وكهربائية. وهذا يجعلها مثالية حيث قد يؤدي التوصيل الكهربائي إلى إتلاف الأجهزة الإلكترونية الحساسة أو حيث يمكن أن تؤثر درجات الحرارة سلبًا على إجراءات المكونات.
أنواع البلاستيك المقاوم لدرجات الحرارة العالية
هناك فريقان رئيسيان من اللدائن الحرارية - وهما اللدائن غير المتبلورة واللدائن شبه البلورية. يمكن اكتشاف المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة في كل مجموعة من هذه المجموعات كما هو موضح في الرقم 1 المدرج أدناه. والفرق الأساسي بين هذين هو إجراءات ذوبانهم. لا يحتوي المنتج غير المتبلور على نقطة انصهار محددة ولكنه يلين ببطء مع ارتفاع مستوى درجة الحرارة. وبالمقارنة، فإن المواد شبه البلورية لها نقطة انصهار حادة للغاية.
المدرجة أدناه هي بعض المنتجات المعروضة مندي تي جي. اتصل بوكيل DTG إذا كنت بحاجة إلى منتج تفاصيل غير مذكور هنا.
بولي إيثيريميد (PEI).
تُفهم هذه المادة عادةً باسمها التجاري Ultem وهي عبارة عن بلاستيك غير متبلور ذو مباني حرارية وميكانيكية استثنائية. كما أنه مقاوم للهب حتى بدون أي مكونات. ومع ذلك، يجب فحص مقاومة اللهب بشكل خاص في ورقة بيانات المنتج. توفر DTG نوعين من بلاستيك Ultem للطباعة ثلاثية الأبعاد.
مادة البولي أميد (PA).
تتمتع مادة البولي أميد، والمعروفة أيضًا بالاسم التجاري نايلون، بخصائص مقاومة للحرارة بشكل رائع، خاصة عند دمجها مع المكونات ومواد الحشو. بالإضافة إلى ذلك، فإن النايلون مقاوم للغاية للتآكل. توفر DTG مجموعة متنوعة من النايلون المقاوم للحرارة مع العديد من مواد الحشو المختلفة كما هو موضح أدناه.
فوتوبوليمرات.
البوليمرات الضوئية عبارة عن مواد بلاستيكية متميزة لا تتم بلمرتها إلا تحت تأثير مصدر طاقة خارجي مثل الأشعة فوق البنفسجية أو آلية بصرية معينة. يمكن استخدام هذه المواد لإنتاج أجزاء منشورة عالية الجودة ذات أشكال هندسية معقدة لا يمكن تحقيقها مع العديد من ابتكارات التصنيع الأخرى. ضمن فئة البوليمرات الضوئية، تقدم DTG نوعين من البلاستيك المقاوم للحرارة.
وقت النشر: 28 أغسطس 2024
