พลาสติกทนความร้อนคืออะไร?

พลาสติกถูกนำมาใช้งานในแทบทุกตลาดเนื่องจากผลิตได้ง่าย ราคาไม่แพง และมีการใช้งานในหลากหลายประเภท นอกเหนือจากพลาสติกทั่วไปแล้ว ยังมีพลาสติกทนความร้อนอีกประเภทหนึ่งพลาสติกที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่ไม่อาจทนได้ พลาสติกเหล่านี้ถูกนำไปใช้งานในแอพพลิเคชั่นที่ซับซ้อนซึ่งต้องอาศัยทั้งความทนทานต่อความร้อน ความแข็งแรงเชิงกล และความทนทานต่อแรงกดทับ โพสต์นี้จะอธิบายว่าพลาสติกทนความร้อนคืออะไรและทำไมจึงมีข้อดีมากมาย

พลาสติกทนความร้อนคืออะไร?

พลาสติกทนความร้อนโดยทั่วไปจะเป็นพลาสติกประเภทใดก็ได้ที่มีระดับอุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องสูงกว่า 150 ° C (302 ° F) หรือความต้านทานการสัมผัสโดยตรงชั่วคราวที่ 250 ° C (482 ° F) หรือมากกว่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลิตภัณฑ์สามารถทนต่อกระบวนการที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 ° C และสามารถทนต่อช่วงระยะเวลาสั้นๆ ที่ 250 ° C ขึ้นไป นอกจากจะทนความร้อนได้แล้ว พลาสติกเหล่านี้ยังมีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมซึ่งมักจะเทียบเท่ากับโลหะได้ด้วย พลาสติกทนความร้อนอาจมีรูปแบบเป็นเทอร์โมพลาสติก เทอร์โมเซ็ต หรือโฟโตโพลิเมอร์

พลาสติกประกอบด้วยโซ่โมเลกุลยาว เมื่อถูกความร้อน พันธะระหว่างโซ่เหล่านี้จะเสียหาย ทำให้ผลิตภัณฑ์ละลาย พลาสติกที่มีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำมักประกอบด้วยวงแหวนอลิฟาติก ในขณะที่พลาสติกที่ทนอุณหภูมิสูงประกอบด้วยวงแหวนที่มีกลิ่นหอม ในกรณีของวงแหวนที่มีกลิ่นหอม พันธะเคมีสองพันธะจะต้องได้รับความเสียหาย (เมื่อเทียบกับพันธะเดี่ยวของวงแหวนอลิฟาติก) ก่อนที่โครงสร้างจะพังทลาย ดังนั้น การหลอมผลิตภัณฑ์เหล่านี้จึงยากกว่า

นอกจากเคมีพื้นฐานแล้ว ยังสามารถเสริมความทนทานต่อความร้อนของพลาสติกได้โดยใช้ส่วนผสมต่างๆ สารเติมแต่งที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิคือใยแก้ว นอกจากนี้ ใยแก้วยังมีข้อดีเพิ่มเติมคือเพิ่มความหนาแน่นโดยรวมและความทนทานของวัสดุอีกด้วย

มีเทคนิคต่างๆ มากมายในการระบุความต้านทานความร้อนของพลาสติก เทคนิคที่สำคัญที่สุดมีดังต่อไปนี้:

• ระดับอุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อน (HDT) – นี่คืออุณหภูมิที่พลาสติกจะเกิดข้อบกพร่องภายใต้ล็อตที่กำหนดไว้ล่วงหน้า การวัดนี้ไม่ได้คำนึงถึงผลกระทบในระยะยาวที่อาจเกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์หากอุณหภูมิคงที่เป็นระยะเวลานาน
• อุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว (Tg) – ในกรณีของพลาสติกอะมอร์ฟัส Tg อธิบายถึงอุณหภูมิที่วัสดุจะเปลี่ยนเป็นยางหรือมีความหนืด
• อุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่อง (CUT) – กำหนดอุณหภูมิที่เหมาะสมที่พลาสติกจะสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ทำลายโครงสร้างทางกลไกของพลาสติกมากนักตลอดอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้ของชิ้นส่วน

เหตุใดจึงต้องใช้พลาสติกทนความร้อน?

พลาสติกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม เหตุใดผู้คนจึงใช้พลาสติกสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ในขณะที่เหล็กมักจะทำหน้าที่เดียวกันได้ในอุณหภูมิที่หลากหลายกว่ามาก ต่อไปนี้คือเหตุผลบางประการ:

1. น้ำหนักเบากว่า – พลาสติกมีน้ำหนักเบากว่าโลหะ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในตลาดยานยนต์และการบินอวกาศที่ต้องอาศัยองค์ประกอบน้ำหนักเบาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม
2. ความต้านทานสนิม – พลาสติกบางชนิดมีความต้านทานสนิมได้ดีกว่าเหล็กมากเมื่อสัมผัสกับสารเคมีหลายชนิด ซึ่งอาจมีความจำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับความร้อนและบรรยากาศที่รุนแรง เช่น ในอุตสาหกรรมเคมี
3. ความยืดหยุ่นในการผลิต – สามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกได้โดยใช้เทคโนโลยีการผลิตปริมาณมาก เช่น การฉีดขึ้นรูป ส่งผลให้ชิ้นส่วนมีต้นทุนต่อหน่วยต่ำกว่าชิ้นส่วนโลหะที่กลึงด้วยเครื่อง CNC นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกได้โดยใช้การพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งช่วยให้สามารถจัดวางรูปแบบที่ซับซ้อนและมีความยืดหยุ่นในการออกแบบที่ดีกว่าการใช้เครื่องจักร CNC
4. ฉนวน – พลาสติกสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งฉนวนความร้อนและฉนวนไฟฟ้า จึงเหมาะอย่างยิ่งในกรณีที่การนำไฟฟ้าอาจทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่บอบบาง หรือในกรณีที่ความร้อนอาจส่งผลเสียต่อการทำงานของส่วนประกอบ

ประเภทของพลาสติกทนอุณหภูมิสูง

พลาสติกเทอร์โมพลาสติกแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มหลัก ได้แก่ พลาสติกอะมอร์ฟัสและพลาสติกกึ่งผลึก พลาสติกทนความร้อนสามารถพบได้ในแต่ละกลุ่มดังแสดงในหมายเลข 1 ด้านล่าง ความแตกต่างหลักระหว่างพลาสติกทั้ง 2 กลุ่มนี้คือปฏิกิริยาการหลอมละลาย ผลิตภัณฑ์อะมอร์ฟัสไม่มีจุดหลอมเหลวที่แน่นอน แต่จะอ่อนตัวลงอย่างช้าๆ เมื่อระดับอุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุกึ่งผลึกมีจุดหลอมเหลวที่แหลมคมมากเมื่อเปรียบเทียบกัน

ด้านล่างนี้เป็นรายการผลิตภัณฑ์บางส่วนที่มีจำหน่ายจากดีทีจี. โทรหาตัวแทน DTG หากคุณต้องการรายละเอียดผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้ระบุไว้ที่นี่

โพลีเอเธอร์อิไมด์ (PEI)

วัสดุนี้เรียกกันทั่วไปว่า Ultem และเป็นพลาสติกอะมอร์ฟัสที่มีคุณสมบัติทางความร้อนและกลไกที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้ยังทนไฟได้แม้จะไม่มีส่วนผสมใดๆ ก็ตาม อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องตรวจสอบคุณสมบัติการทนไฟโดยเฉพาะในเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ DTG จัดหาพลาสติก Ultem ที่มีคุณภาพสองประการสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

โพลีเอไมด์ (PA)

โพลีเอไมด์ซึ่งรู้จักกันในนามไนลอนมีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดีเยี่ยม โดยเฉพาะเมื่อผสมกับส่วนผสมและวัสดุตัวเติม นอกจากนี้ ไนลอนยังทนทานต่อการสึกกร่อนเป็นอย่างยิ่ง DTG มีไนลอนที่ทนต่ออุณหภูมิหลากหลายชนิดพร้อมวัสดุตัวเติมที่แตกต่างกันมากมายดังแสดงด้านล่าง

โฟโตโพลิเมอร์

โฟโตโพลิเมอร์เป็นพลาสติกชนิดพิเศษที่พอลิเมอร์ไรเซชันได้ก็ต่อเมื่อได้รับพลังงานจากแหล่งภายนอก เช่น แสงยูวี หรือกลไกออปติกบางชนิดเท่านั้น วัสดุเหล่านี้สามารถนำมาใช้ผลิตชิ้นส่วนพิมพ์คุณภาพสูงที่มีรูปทรงซับซ้อนซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยนวัตกรรมการผลิตอื่นๆ ในหมวดหมู่โฟโตโพลิเมอร์ DTG มีพลาสติกทนความร้อน 2 ชนิด