Co jsou to tepluvzdorné plasty?

Plasty se používají prakticky na každém trhu díky snadné výrobě, nízké ceně a široké škále použití. Kromě běžných komoditních plastů existuje také třída sofistikovaných tepelně odolných plastů.plastykteré odolávají teplotním úrovním, které to nedokážou. Tyto plasty se používají v sofistikovaných aplikacích, kde je nezbytná kombinace odolnosti proti teplu, mechanické pevnosti a odolnosti proti drsným podmínkám. Tento příspěvek objasní, co jsou tepelně odolné plasty a proč jsou tak výhodné.

Co je tepelně odolný plast?

Tepelně odolný plast je obvykle jakýkoli typ plastu, který má trvalou teplotu nad 150 °C (302 °F) nebo krátkodobou odolnost proti přímému vystavení 250 °C (482 °F) nebo více. Jinými slovy, materiál vydrží procesy při teplotě nad 150 °C a krátkodobé vystavení teplotě 250 °C nebo vyšší. Kromě tepelné odolnosti mají tyto plasty obvykle vynikající mechanické vlastnosti, které se často srovnávají i s vlastnostmi kovů. Tepelně odolné plasty mohou mít formu termoplastů, termosetů nebo fotopolymerů.

Plasty se skládají z dlouhých molekulárních řetězců. Při zahřívání se vazby mezi těmito řetězci poškozují, což vede k rozmrazování produktu. Plasty s nižšími teplotami tání se obvykle skládají z alifatických kruhů, zatímco vysokoteplotní plasty se skládají z vonných kruhů. V případě vonných kruhů je nutné poškodit dvě chemické vazby (ve srovnání s jednou vazbou u alifatických kruhů), než se struktura rozpadne. Proto je obtížnější tyto produkty roztavit.

Kromě základního chemického složení lze tepelnou odolnost plastů zvýšit pomocí přísad. Mezi nejběžnější přísady pro zvýšení teplotní odolnosti patří skleněná vlákna. Vlákna mají také další výhodu v podobě zvýšení celkové těsnosti a pevnosti materiálu.

Existují různé techniky pro určení tepelné odolnosti plastu. Zde jsou uvedeny ty nejvýznamnější:

• Teplotní hladina tepelné deformace (HDT) – Jedná se o teplotu, při které dojde k deformaci plastu v předem definovaných šaržích. Toto měření nezohledňuje potenciální dlouhodobé účinky na produkt, pokud je tato teplota udržována po delší dobu.
• Teplota skelování (Tg) – V případě amorfního plastu popisuje Tg teplotu, při které se materiál mění v gumovité nebo viskózní konzistenci.
• Teplota pro nepřetržité používání (CUT) – Určuje optimální teplotu, při které lze plast neustále používat bez podstatného poškození jeho mechanických vlastností po celou dobu životnosti součásti.

Proč používat tepelně odolné plasty?

Plasty se hojně používají. Proč by ale člověk používal plasty pro aplikace s vysokými teplotami, když oceli mohou mít stejné vlastnosti v mnohem širším teplotním rozsahu? Zde je několik důvodů, proč:

1. Nižší hmotnost – Plasty jsou lehčí než kovy. Jsou proto vynikající pro aplikace v automobilovém a leteckém průmyslu, které se spoléhají na lehké prvky pro zvýšení celkové účinnosti.
2. Odolnost proti korozi – Některé plasty mají mnohem lepší odolnost proti korozi než oceli, pokud jsou vystaveny široké škále chemikálií. To může být zásadní pro aplikace, které zahrnují jak teplo, tak i drsné prostředí, jako jsou ty v chemickém průmyslu.
3. Flexibilita výroby – Plastové komponenty lze vyrábět pomocí technologií velkoobjemové výroby, jako je vstřikování plastů. Výsledkem jsou díly, které jsou na jednotku levnější než jejich kovové protějšky obráběné CNC. Plastové díly lze také vyrábět pomocí 3D tisku, který umožňuje složité rozvržení a větší flexibilitu designu, než jaké by bylo možné dosáhnout pomocí CNC obrábění.
4. Izolant – Plasty mohou fungovat jako tepelné i elektrické izolanty. Díky tomu jsou ideální tam, kde by elektrická vodivost mohla poškodit citlivá elektronická zařízení nebo kde by teplo mohlo negativně ovlivnit funkci součástí.

Druhy plastů odolných vůči vysokým teplotám

Existují 2 hlavní skupiny termoplastů – a to amorfní a semikrystalické plasty. V každé z těchto skupin lze nalézt žáruvzdorné plasty, jak je uvedeno v bodě 1 níže. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma spočívá v jejich tavicích vlastnostech. Amorfní materiál nemá přesný bod tání, ale s rostoucí teplotou poměrně pomalu měkne. Semikrystalický materiál má naproti tomu velmi ostrý bod tání.

Níže jsou uvedeny některé produkty v nabídce odDTGPokud potřebujete produkt s podrobnostmi, které zde nejsou uvedeny, zavolejte zástupci DTG.

Polyetherimid (PEI).

Tento materiál, běžně známý pod obchodním názvem Ultem, je amorfní plast s výjimečnými tepelnými a mechanickými vlastnostmi. Je také nehořlavý i bez jakýchkoli přísad. Konkrétní nehořlavost je však třeba ověřit v datovém listu produktu. Společnost DTG dodává dva druhy plastů Ultem pro 3D tisk.

Polyamid (PA).

Polyamid, známý také pod obchodním názvem Nylon, má vynikající tepelně odolné vlastnosti, zejména v kombinaci s přísadami a plnivy. Kromě toho je nylon extrémně odolný vůči oděru. DTG nabízí řadu teplotně odolných nylonů s mnoha různými plnivy, jak je uvedeno níže.

Fotopolymery.

Fotopolymery jsou specifické plasty, které polymerují pouze pod vlivem vnějšího zdroje energie, jako je UV záření nebo specifický optický mechanismus. Tyto materiály lze použít k výrobě vysoce kvalitních lisovaných dílů se složitými geometriemi, které nejsou možné s jinými výrobními technologiemi. V kategorii fotopolymerů nabízí DTG dva tepelně odolné plasty.