Čo sú to tepelne odolné plasty?

Plasty sa používajú prakticky na každom trhu kvôli pohodlnosti výroby, lacnosti a širokej škále budov. Okrem typických komoditných plastov existuje trieda sofistikovaných tepelne odolnýchplastyktoré môžu odolávať teplotným úrovniam, ktoré nemôžu. Tieto plasty sa používajú v sofistikovaných aplikáciách, kde je nevyhnutná kombinácia odolnosti voči teplu, mechanickej pevnosti a drsnej odolnosti. Tento príspevok objasní, čo sú to tepelne odolné plasty a prečo sú také výhodné.

Čo je to tepelne odolný plast?

Tepelne odolný plast je zvyčajne akýkoľvek typ plastu, ktorý má úroveň teploty pri nepretržitom používaní vyššiu ako 150 °C (302 °F) alebo dočasnú odolnosť voči priamemu vystaveniu 250 °C (482 °F) alebo vyššiu. Inými slovami, výrobok dokáže vydržať procedúry pri teplote vyššej ako 150 °C a môže vydržať krátke prestoje pri teplote alebo vyššej ako 250 °C. Okrem odolnosti voči teplu majú tieto plasty zvyčajne fenomenálne mechanické vlastnosti, ktoré sa často vyrovnajú aj kovovým. Tepelne odolné plasty môžu mať formu termoplastov, termosetov alebo fotopolymérov.

Plasty sa skladajú z dlhých molekulárnych reťazcov. Pri zahriatí sa poškodia väzby medzi týmito reťazcami, čím sa produkt roztopí. Plasty so zníženou teplotou topenia sa zvyčajne skladajú z alifatických krúžkov, zatiaľ čo plasty s vysokou teplotou sú tvorené vonnými krúžkami. V prípade vonných prstencov je potrebné, aby sa dve chemické väzby poškodili (v porovnaní s osamotenou väzbou alifatických prstencov) predtým, ako sa kostra rozpadne. Preto je ťažšie roztaviť tieto produkty.

Okrem základnej chémie možno tepelnú odolnosť plastov zvýšiť použitím prísad. Medzi najbežnejšie prísady na zvýšenie teplotnej odolnosti patrí sklenené vlákno. Vlákna majú tiež v skutočnosti ďalšiu výhodu zvýšenia celkovej tesnosti a odolnosti materiálu.

Existujú rôzne techniky identifikácie tepelnej odolnosti plastu. Najpodstatnejšie sú uvedené tu:

• Úroveň teploty vychýlenia tepla (HDT) – Ide o teplotu, pri ktorej sa plast pokazí v rámci vopred definovaných sérií. Toto opatrenie nezohľadňuje potenciálne dlhodobé účinky na produkt, ak sa táto teplota udržiava dlhší čas.
• Teplota výmeny skla (Tg) – V prípade amorfného plastu, Tg opisuje teplotu, pri ktorej sa materiál mení na gumu alebo viskózny materiál.
• Teplota nepretržitého používania (CUT) – určuje optimálnu teplotu, pri ktorej môže byť plast neustále používaný bez podstatného zničenia jeho mechanických častí počas konštrukčnej životnosti dielu.

Prečo používať tepelne odolné plasty?

Plasty sú široko používané. Prečo by však človek používal plasty na vysokoteplotné aplikácie, keď ocele často dosahujú rovnaké vlastnosti v oveľa širších teplotných variantoch? Tu je niekoľko dôvodov:

1. Nižšia hmotnosť – plasty sú ľahšie ako kovy. Sú preto vynikajúce pre aplikácie na trhu vozidiel a letectva, ktoré sa spoliehajú na ľahké prvky na zvýšenie všeobecnej účinnosti.
2. Odolnosť proti hrdzi – Niektoré plasty majú oveľa lepšiu odolnosť proti hrdzi ako ocele, keď sú vystavené širokej škále chemikálií. To môže byť nevyhnutné pre aplikácie, ktoré zahŕňajú horúčavy a drsné atmosféry, ako sú tie, ktoré sa nachádzajú v chemickom priemysle.
3. Flexibilita výroby – Plastové komponenty môžu byť vyrobené s využitím veľkoobjemových výrobných technológií, ako je vstrekovanie. Výsledkom sú diely, ktoré sú lacnejšie na jednotku ako ich CNC frézované kovové náprotivky. Plastové diely je možné vyrobiť aj pomocou 3D tlače, ktorá umožňuje komplexné rozloženie a lepšiu flexibilitu dizajnu, než by sa dalo dosiahnuť pomocou CNC obrábania.
4. Izolátor – Plasty môžu pôsobiť ako tepelné aj elektrické izolátory. Vďaka tomu sú ideálne tam, kde by elektrická vodivosť mohla poškodiť citlivé elektronické zariadenia alebo kde teplo môže negatívne ovplyvniť postup komponentov.

Druhy plastov odolných voči vysokým teplotám

Existujú 2 hlavné tímy termoplastov – amorfné a semikryštalické plasty. Tepelne odolné plasty možno nájsť v každej z týchto skupín, ako je uvedené v bode 1 nižšie. Primárny rozdiel medzi týmito 2 je ich taviaci účinok. Amorfný produkt nemá presnú teplotu topenia, ale pomerne pomaly mäkne, keď sa teplota zvyšuje. Na porovnanie, semikryštalický materiál má extrémne ostrý bod topenia.

Nižšie sú uvedené niektoré produkty z ponukyDTG. Zavolajte agentovi DTG, ak potrebujete podrobnosti o produkte, ktorý tu nie je uvedený.

Polyéterimid (PEI).

Tento materiál sa bežne chápe pod obchodným názvom Ultem a je to amorfný plast s výnimočnými tepelnými a mechanickými budovami. Je tiež odolný voči ohňu aj bez akýchkoľvek prísad. Je však potrebné skontrolovať konkrétnu odolnosť voči ohňu v produktovom liste. DTG dodáva dve kvality plastov Ultem pre 3D tlač.

Polyamid (PA).

Polyamid, ktorý je navyše známy aj pod obchodným názvom Nylon, má vynikajúcu odolnosť voči teplu, najmä ak je integrovaný s prísadami a výplňovými materiálmi. Okrem toho je Nylon extrémne odolný voči oderu. DTG poskytuje rôzne teplotne odolné nylony s mnohými rôznymi výplňovými materiálmi, ako je uvedené nižšie.

Fotopolyméry.

Fotopolyméry sú odlišné plasty, ktoré sa polymerizujú iba pod vplyvom vonkajšieho zdroja energie, ako je UV svetlo alebo konkrétny optický mechanizmus. Tieto materiály možno použiť na výrobu publikovaných dielov najvyššej kvality so zložitými geometriami, ktoré nie sú možné pri rôznych iných výrobných inováciách. V rámci kategórie fotopolymérov ponúka DTG 2 žiaruvzdorné plasty.