Co jsou tepelně odolné plasty?

Plasty se používají prakticky na každém trhu kvůli jejich pohodlí při výrobě, levné a široké škále budov. Kromě typických komoditních plastů existuje třída sofistikovaných tepelně odolnýchplastykteré mohou odolat teplotním úrovním, které nemohou. Tyto plasty se používají v sofistikovaných aplikacích, kde je nezbytná kombinace tepelné odolnosti, mechanické pevnosti a drsné odolnosti. Tento příspěvek objasní, co jsou to tepelně odolné plasty a proč jsou tak výhodné.

Co je to tepelně odolný plast?

Tepelně odolný plast je obvykle jakýkoli typ plastu, který má teplotu při nepřetržitém používání vyšší než 150 °C (302 °F) nebo dočasnou odolnost vůči přímému vystavení 250 °C (482 °F) nebo vyšší. Jinými slovy, výrobek může vydržet procedury při teplotě nad 150 °C a vydrží krátké doby při teplotě nebo nad 250 °C. Kromě odolnosti vůči teplu mají tyto plasty obvykle fenomenální mechanické vlastnosti, které se často vyrovnají kovovým. Tepelně odolné plasty mohou mít formu termoplastů, termosetů nebo fotopolymerů.

Plasty se skládají z dlouhých molekulárních řetězců. Při zahřátí se poškodí vazby mezi těmito řetězci a produkt rozmrzne. Plasty se sníženou teplotou tání se obvykle skládají z alifatických prstenců, zatímco vysokoteplotní plasty jsou tvořeny vonnými prstenci. V případě vonných prstenců je třeba, aby byly poškozeny dvě chemické vazby (ve srovnání s osamělou vazbou alifatických prstenců), než se kostra rozpadne. Proto je těžší tyto produkty roztavit.

Kromě základní chemie lze tepelnou odolnost plastů zvýšit použitím přísad. Mezi nejběžnější přísady pro zvýšení teplotní odolnosti patří skleněné vlákno. Vlákna mají také ve skutečnosti další výhodu ve zvýšení celkové těsnosti a odolnosti materiálu.

Existují různé techniky identifikace tepelné odolnosti plastu. Ty nejpodstatnější jsou uvedeny zde:

• Teplotní úroveň tepelné deformace (HDT) – Jedná se o teplotu, při které dojde k poškození plastu v rámci předem definovaných šarží. Toto opatření nebere v úvahu potenciální dlouhodobé účinky na produkt, pokud je tato teplota udržována po delší dobu.
• Teplota při výměně skla (Tg) – V případě amorfního plastu Tg popisuje teplotu, při které se materiál přemění na pryžový nebo viskózní.
• Teplota při nepřetržitém používání (CUT) – Určuje optimální teplotu, při které lze plast neustále používat, aniž by došlo k podstatnému zničení jeho mechanických částí během projektované životnosti součásti.

Proč používat tepelně odolné plasty?

Plasty jsou široce používány. Proč by však člověk používal plasty pro vysokoteplotní aplikace, když oceli mohou často vykonávat stejné vlastnosti v mnohem širších teplotních variantách? Zde je několik důvodů:

1. Nižší hmotnost – Plasty jsou lehčí než kovy. Jsou proto vynikající pro aplikace na trhu vozidel a letectví, které se spoléhají na lehké prvky pro zvýšení obecné účinnosti.
2. Odolnost proti korozi – Některé plasty mají mnohem lepší odolnost proti korozi než oceli, když jsou vystaveny široké škále chemikálií. To může být nezbytné pro aplikace, které zahrnují jak teplo, tak drsnou atmosféru, jako jsou aplikace v chemickém průmyslu.
3. Flexibilita výroby – Plastové komponenty lze vyrábět s využitím technologií velkoobjemové výroby, jako je vstřikování. Výsledkem jsou díly, které jsou méně nákladné na jednotku než jejich CNC frézované kovové protějšky. Plastové díly lze také vyrábět pomocí 3D tisku, který umožňuje složité rozvržení a lepší flexibilitu designu, než by bylo možné dosáhnout pomocí CNC obrábění.
4. Izolátor – Plasty mohou fungovat jako tepelné i elektrické izolátory. Díky tomu jsou ideální tam, kde by elektrická vodivost mohla poškodit citlivá elektronická zařízení nebo tam, kde může teplo negativně ovlivnit postup součástí.

Druhy plastů odolných vysokým teplotám

Existují 2 hlavní týmy termoplastů – amorfní a semikrystalické plasty. Žáruvzdorné plasty lze nalézt v každé z těchto skupin, jak je uvedeno níže v čísle 1. Primární rozdíl mezi těmito 2 je jejich tavicí působení. Amorfní produkt nemá přesnou teplotu tání, ale spíše pomalu měkne, jak se teplota zvyšuje. Pro srovnání, semikrystalický materiál má extrémně ostrý bod tání.

Níže jsou uvedeny některé produkty z nabídkyDTG. Pokud potřebujete podrobnosti o produktu, který zde není uveden, zavolejte agentovi DTG.

Polyetherimid (PEI).

Tento materiál je běžně chápán pod obchodním názvem Ultem a jedná se o amorfní plast s výjimečnými tepelnými a mechanickými stavbami. Je také nehořlavý i bez jakýchkoli přísad. Konkrétní odolnost proti ohni je však třeba zkontrolovat v technickém listu produktu. DTG dodává dvě kvality plastů Ultem pro 3D tisk.

Polyamid (PA).

Polyamid, který je navíc uznáván pod obchodním názvem Nylon, má vynikající tepelně odolné domy, zvláště když je integrován s přísadami a výplňovými materiály. Kromě toho je Nylon extrémně odolný proti oděru. DTG poskytuje řadu teplotně odolných nylonů s mnoha různými výplňovými materiály, jak je uvedeno níže.

Fotopolymery.

Fotopolymery jsou odlišné plasty, které se polymerují pouze pod vlivem vnějšího zdroje energie, jako je UV světlo nebo zvláštní optický mechanismus. Tyto materiály lze využít k výrobě publikovaných dílů špičkové kvality se složitými geometriemi, které nejsou možné s různými jinými výrobními inovacemi. V rámci kategorie fotopolymerů nabízí DTG 2 žáruvzdorné plasty.