Udostępnij artykuł:

Specjalistyczne tworzywa sztuczne dla praktyków – właściwości, odporność i przykłady zastosowań

Specjalistyczne tworzywa sztuczne są stosowane, gdy aplikacje stawiają wysokie wymagania dotyczące materiału lub wymagane są specjalne właściwości. Często mają właściwości izolacyjne, a ich wysoka odporność na wodę i chemikalia sprawia, że są niezawodnym materiałem o niskiej konserwacji. Nic więc dziwnego, że specjalistyczne tworzywa sztuczne są stosowane w wielu dziedzinach technicznych, a także w mocowaniach, takich jak śruby i nakrętki. Poniższy artykuł zawiera przegląd różnych specjalistycznych tworzyw sztucznych i ich zastosowań.

Czym są specjalistyczne tworzywa sztuczne?

Specjalistyczne tworzywa sztuczne są projektowane tak, aby spełniały wymagania, których zwykłe tworzywa sztuczne nie mogą spełnić. Szczególne właściwości uzyskuje się na przykład poprzez modyfikację składu chemicznego lub przez specjalne procesy produkcyjne. Specjalistyczne tworzywa sztuczne lub wysokowydajne tworzywa sztuczne często specjalizują się w jednej właściwości.

Proces produkcji specjalistycznych tworzyw sztucznych

Podczas produkcji specjalistycznych tworzyw sztucznych, skład materiałowy jest ważny dla osiągnięcia pożądanych właściwości. Poniższy przykład opisuje produkcję PTFE:

Przykładem jest proces produkcji z wykorzystaniem PTFE

Politetrafluoroetylen lub PTFE jest wykonany z chlorowanego węglowodoru. Może być wytwarzany za pomocą dwóch metod, które różnią się w zależności od pożądanego produktu wyjściowego (proszek lub dyspersja). Fluorki są częściowo dodawane do chlorowanego węglowodoru, co początkowo generuje gazy chlor, difluorometan i tetrafluoroetylen. Tetrafluoroetylen jest następnie rozpuszczany w fazie wodnej, z wyłączeniem tlenu i wywierania wysokiego ciśnienia, a następnie polimeryzowany do PTFE przez dodanie wodnego roztworu inicjującego. Ponieważ PTFE nie jest rozpuszczalny w wodzie, wytrąca się w fazie wodnej. PTFE uzyskuje się następnie w postaci proszku poprzez filtrację i suszenie. Jeśli dyspersja ma być uzyskana jako produkt wyjściowy, dyspergator jest dodawany do roztworu wodnego przed dodaniem inicjatora.

Rodzaje specjalistycznych tworzyw sztucznych

Istnieje wiele tworzyw sztucznych, które nadają się do produkcji komponentów do specjalistycznych zastosowań, takich jak śruby plastikowe. W MISUMI oferujemy szeroką gamę komponentów wykonanych z następujących tworzyw sztucznych:

Przegląd różnych specjalistycznych tworzyw sztucznych
Skrócona nazwa Nazwa Mikrostruktura Klasyfikacja Opis
ABS Akrylonitryl butadien styren amorficzny Standardowe tworzywa sztuczne Wysoka odporność na naprężenia mechaniczne, bardzo twarde
Bakelit Fenoplasty na bazie fenolu i formaldehydu Duroplasty Tworzywa sztuczne inżynieryjne Płyty bakelitowe firmy MISUMI sprawdzają się jako płyty izolacyjne do paneli elektrycznych, jednostek sterujących i wyłączników. Wersja papierowa jest dostępna w kolorze naturalnym i czarnym; oferowany jest również mocniejszy wariant z materiału. Kolor bakelitu (barwa naturalna) może się różnić w zależności od partii produkcyjnej. Nie ma to jednak wpływu na jakość.
ETFE Kopolimer etylenu i tetrafluoroetylenu Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Fluorowany kopolimer wykonany z tetrafluoroetylenu i etylenu. Ma bardzo dobre właściwości ochronne przeciw zużyciu mechanicznemu, izoluje elektrycznie, jest bardzo odporny chemicznie i nadaje się do stosowania w wysokich temperaturach.
FEP Fluoroetylen propylen Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Polimer, znany również jako TEFLON (grupa fluoropolimerów), o doskonałej odporności chemicznej na korozję i doskonałej odporności na temperaturę, jest często stosowany jako materiał uszczelniający i wypełniający. FEP ma większy współczynnik tarcia i niższą ciągłą temperaturę pracy niż PTFE.
Nylon MC Nazwa grupy długołańcuchowych polimerów amidowych (PA) / nylonowych Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne Odlewanie monomeru. Dzięki lepszej odporności na ścieranie niż w przypadku POM, jest on zazwyczaj stosowany do liniowych płytek prowadzących. MISUMI wytwarza produkty w trzech różnych kategoriach poślizgu: Kategoria poślizgu o znacznie ulepszonej wydajności ślizgowej, kategoria o wysokiej wytrzymałości oraz kategoria przewodnościowa do stosowania wokół komponentów elektrycznych wymagających ochrony elektrostatycznej. Dostępna jest również kategoria o dobrej odporności na warunki atmosferyczne, która chroni przed ciężkim zużyciem. Właściwości ogólne: ciągliwość, wytrzymałość, odporność na ścieranie i zmęczenie, niski współczynnik tarcia.
PA 12 Poliamid 12 / nylon 12 Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne Typowe właściwości nylonu: wysoka ciągliwość, odporność na wysokie temperatury, wysoka absorpcja wody (zmiękczacz), dobra odporność na zużycie, odporność na wiele olejów, smarów i paliw, dobre właściwości poślizgowe i cierne, wysoka odporność na uderzenia, stosowane w pojazdach silnikowych i samolotach w układach paliwowych, przewodach hydraulicznych itp.
PA6 Poliamid 6 / nylon 6 Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne Typowe właściwości nylonu: wysoka ciągliwość, wysoka odporność na temperaturę, wysoka absorpcja wody (zmiękczanie), dobra odporność na zużycie, odporność na rozpuszczalniki organiczne, dobre właściwości poślizgu i tarcia, wysoka odporność na uderzenia, wysokie właściwości tłumienia mechanicznego
PBT Politereftalan butylenu Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne Wysoka odporność na ścieranie, wysoka odporność na uderzenia, wytrzymałość i sztywność nieco niższe niż w przypadku PET, bardzo dobre właściwości w zakresie poślizgu i zużycia, dobra izolacja elektryczna, odporność chemiczna porównywalna z PET, stosowane do łożysk poślizgowych i rolkowych, śrub, plastrów złączy, komponentów urządzeń domowych
PC Poliwęglan amorficzny Tworzywa sztuczne inżynieryjne Najwyższa odporność na uderzenia wśród przezroczystych tworzyw sztucznych (około 30 razy wyższa niż w przypadku PMMA), doskonała odporność na temperaturę i szeroki zakres zastosowań.
PE Polietylen Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne Dobry izolator elektryczny, wysoka ciągliwość, dobre właściwości poślizgowe, niska twardość i wytrzymałość, niskie zużycie, dobra odporność na wiele kwasów, zasad, smarów i olejów. Gęstość jako cecha wyróżniająca. W przypadku PE-LD i PE-HD o nieco innych właściwościach (LD jest bardziej miękkie, elastyczne i bardziej odporne na pęknięcia, ale mniej odporne na ścieranie niż HD) – zastosowania: Artykuły gospodarstwa domowego, pojemniki do przechowywania, pudełka transportowe, zbiorniki pojazdów itp.
PEEK Polieteroeteroketon Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności PEEK to bardzo dobry, wysokowydajny plastik półkrystaliczny. Charakteryzuje się najwyższą odpornością chemiczną spośród technicznych tworzyw sztucznych. PEEK można rozpuszczać wyłącznie w stężonym kwasie siarkowym. Charakteryzuje się doskonałą odpornością na ciepło, ścieranie, ogień i hydrolizę.
PET Poli(tereftalan etylenu) Amorficzny lub półkrystaliczny Tworzywa sztuczne inżynieryjne ok. 4 razy większa odporność na uderzenia niż PMMA, przyjazny dla środowiska materiał, który nie uwalnia toksycznych gazów podczas spalania i jest ekonomiczny.
PE-UHMW
(także: UHMW-PE)
Polietylen UHMW Półkrystaliczne Standardowe tworzywa sztuczne Polietylen UHMW o bardzo wysokiej masie cząsteczkowej. Bardzo dobra odporność na ścieranie i zużycie, wysoka odporność chemiczna na chemikalia, dobre właściwości poślizgowe, samosmarowanie i wysoka odporność na wstrząsy.
PFA Perfluoroalkoksyl Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Polimer znany również jako TEFLON (grupa fluoropolimerów). Łączy właściwości chemiczne PTFE z właściwościami mechanicznymi i technicznymi FEP. PFA jest odporny na substancje chemiczne, działanie temperatury, promieniowania UV oraz stanowi doskonały izolator elektryczny, niezwykle odporny na warunki atmosferyczne.
PI Poliimid amorficzny Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Nietopliwy, doskonała odporność na temperaturę, wysoka wytrzymałość mechaniczna, wysoka stabilność kształtu, bardzo dobre właściwości w zakresie tarcia i zużycia.
PMMA Metakrylan polimetylu amorficzny Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Znany również jako szkło akrylowe lub pod nazwą marki Plexiglas. Charakteryzuje się doskonałą przezroczystością, odpornością na warunki atmosferyczne i podatnością na obróbkę, średnią wytrzymałością, wysoką sztywnością oraz stosunkową kruchością; ma dobre właściwości w zakresie izolacji elektrycznej i polerowania oraz jest odporny na kwasy i roztwory zasadowe w średnich stężeniach.
POM Poliacetal Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne Doskonała wytrzymałość mechaniczna; w wielu przypadkach stosowany jako materiał na koła, wałki oraz koła zębate.
PP Polipropylen Półkrystaliczne Standardowe tworzywa sztuczne Wysoka wytrzymałość i twardość, dobra odporność chemiczna na wiele kwasów, zasad i rozpuszczalników; dobry izolator, stosowany w przemyśle spożywczym, ale także w meblach, samochodach oraz przemyśle chemicznym i farmaceutycznym.
PPS Siarczek polifenylenu Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności PPS to doskonały plastik krystaliczny. Charakteryzuje się on doskonałą odpornością na ciepło, a jego właściwości fizyczne nie ulegają pogorszeniu nawet podczas długotrwałego użytkowania w wysokich temperaturach. Ma również doskonałą odporność chemiczną, właściwości mechaniczne i elektryczne oraz jest wymiarowo stabilny.
PPS / HPV PPS Typ siarczku polifenylenu wzmocnionego włóknem   Tworzywa sztuczne inżynieryjne Techtron® HPVPPS jest produktem opartym na niezwykle odpornym na wysoką temperaturę i chemikalia PPS oraz posiada znacznie lepsze właściwości poślizgowe. Stosowany w komponentach ślizgowych w warunkach wysokiej temperatury i przy wysokich wartościach PV.
PTFE i PTFE (F4) Politetrafluoroetylen Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Polimer znany również jako TEFLON (grupa fluoropolimerów). Ma doskonałą odporność na korozję chemiczną oraz wysoką temperaturę; jest często stosowany jako materiał uszczelniający i wypełniający. PTFE ma niższy współczynnik tarcia (obecnie uważany jest za najbardziej gładki dostępny materiał) oraz wyższą temperaturę pracy ciągłej niż FEP.
PCW Polichlorek winylu Półkrystaliczne Standardowe tworzywa sztuczne Odporny na kwasy, roztwory zasadowe, alkohol, olej i benzynę, ognioodporny, o niskiej przewodności cieplnej, bardzo dobry izolator elektryczny, świetlny i dźwiękowy.
PVDF Polifluorek winylidenu Półkrystaliczne Tworzywa sztuczne o wysokiej wydajności Odporność na różne substancje chemiczne, wysoka wytrzymałość mechaniczna, duża odporność na promieniowanie UV, warunki atmosferyczne oraz wysokie temperatury; zastosowania: Budowa aparatury, opakowania, przemysł spożywczy i farmaceutyczny, wszelkiego rodzaju urządzenia elektryczne, tuby, prowadnice, śruby itp.
RENY Poliamid wzmocniony włóknem szklanym MXD6 nylon krystaliczne Tworzywa sztuczne inżynieryjne RENY jest oparty na poliamidzie MXD6 i tworzywach sztucznych inżynierii krystalicznej wzmocnionych w 50% włóknami szklanymi. Charakteryzuje się najwyższą wytrzymałością i elastycznością pośród tworzyw sztucznych, a także bardzo dobrą stabilnością względem olejów i ciepła. Dlatego może być stosowany jako alternatywa dla metalu.
Wysoka wydajność Techniczne Standardowy PPS, PEK, PEEK, ETFE, FEP, PVDF PI, PMMA PCM, PA6, PA 66, Nylon MC PA 11/12, PBT, PE, PET PC, PMMA PP, PE-HD, PE-LD, PE-LLD, PVC ABS, PS, PS-HI Półkrystaliczne g isolation="isolate"> amorficzne Cena i wydajność Wielkość produkcji

Zalety i wady tworzyw

Plastikowe elementy łączące mają następujące zalety:

  • Zwykle mają efekt izolacyjny, zarówno termiczny, jak i elektryczny.
  • Często rozszerzają się podobnie do naturalnych materiałów.
  • Często są odporne na wodę i wiele substancji chemicznych.

W porównaniu z metalowymi łącznikami, ich wadą jest to, że często mają niższą odporność na siły rozciągające i ściskające, a także niższą maksymalną temperaturę aplikacji. Należy to wziąć pod uwagę, na przykład przy wyborze plastikowych podkładek.

Odporność chemiczna wybranych tworzyw sztucznych

Poniższa tabela zawiera przegląd odporności chemicznej wybranych tworzyw sztucznych:

Odporność chemiczna wybranych tworzyw sztucznych
  PC PPS RENY PEEK PCW PP PTFE PFA PVDF Ceramika POM PA6 PA66 PA12
  Kwasy                          
Kwas solny 10% o o x o o o o o o o x x x x
Kwas siarkowy 10% o o x o o o o o o o x x x ^
Kwas siarkowy 50% ^ x x x x - o o o ^ x x x x
Kwas azotowy 10% o o x o o o o o o ^ x x x x
Kwas azotowy 50% ^ x x x x - o o o ^ x x x x
Kwas fluorowodorowy 10% o ^ x - - o o o o x x x x -
Kwas fluorowodorowy 50% ^ x x x - ^ o o ^ x x x x -
Kwas fosforowy o ^ x o o o o o o x x x x ^
Kwas mrówkowy o o x ^ ^ o o o o - x x x x
Kwas octowy o o x o ^ o o o o - ^ x x ^
Kwas cytrynowy o o ^ o o o o o o - ^ ^ ^ ^
Kwas chromowy o ^ x o o o o ^ o ^ - ^ - ^
Kwas borowy o o ^ o o o o ^ o ^ - ^ - o
  Alkohole                          
Metanol ^ o - o o - o o o o o - - ^
Butanol - - - o - - - - o - o - - -
Glikol o o - o - - o o - o o - - o
  Aldehydy i ketony                          
Aldehyd octowy x - o o - o o o o o o - - ^
Aceton x o - o - - - - - - - - - -
Formalina - - - o - - - - - - - - - -
Keton metylowo-etylowy - - - o - - - - - - - - - -
  Zasadowe                          
Amoniak x o o o o o o o o - x o o o
Wodorotlenek sodu 10% - o o o o o o o o - ^ o o o
Wodorotlenek potasu 10% x ^ o o o o o o o - ^ o o o
Wodorotlenek wapnia o ^ x o o o o o o - o x x o
  Halogenowane substancje organiczne                          
Węgiel tetrachlorku - - - o - - - - o - - - - -
Perchloroetylen - - - o - - - - o - - - - -
Freon 12 - - - o - - - - - - - - - -
  Węglowodory                          
Benzeny x - - o - - - - o - - - - -
Toluen x o - o - - - - o - - - - -
Xylol - - - o - - - - - - - - - -
Cykloheksan - - - o - - - - ^ - - - - -
Naftalen - - - o - - - - - - - - - -
  Chemikalia nieorganiczne                          
Woda o o o o o o o o o o o ^ ^ o
Siarkowodór o o o o - o o o o - ^ o o o
Dwutlenek siarki - ^ o o - o o o - - o o o -
Chlorek sodu o - o o - o o - o - o o o -
Saletra amonowa x o o o - o o o o - ^ o o -
Azotan sodu - o o o - o o o o - ^ o o o
Octan sodu x - o o - o o - o - o o o -
Węglan wapnia o o o o - o o o o - o o o -
Chlorek wapnia o o o o - o o o o - o o o o
Chlorek magnezu o o o o o o o o o - o o o -
Siarczan magnezu o o o o o o o o o - o o o -
Siarczan cynku o o o o - o o o o - ^ o o o
Nadtlenek wodoru o ^ ^ o o o o o o - x ^ ^ ^
  Środki chemiczne                          
Mocznik o - - o - o - - - - ^ - - -
Detergent o - o o - o - - - - o o o -
o = można użyć
^ = można stosować w określonych okolicznościach
x = nie można użyć
- = brak danych

Przykład zastosowania: Plastikowe tuleje i plastikowe podkładki

Tuleje dystansowe są używane w wielu projektach, aby stworzyć odległość między dwoma komponentami. Są one cylindryczne i mogą na przykład składać się z gumy, metalu lub plastiku. Celem może być izolacja, zmniejszenie tarcia lub kontrola ruchu. Plastikowe tuleje dystansowe oferują kilka zalet w porównaniu z metalowymi tulejami dystansowymi: Są izolacyjne (termicznie lub elektrycznie w zależności od materiału) i mają podobne właściwości do materiałów naturalnych. Plastikowe tuleje rozszerzają się na przykład w podobnym stopniu jak drewno i inne miękkie materiały.

Właściwości izolacyjne sprawiają, że plastikowe tuleje są idealnym komponentem w elektrotechnice, np. do mocowania elementów elektronicznych na płytce drukowanej lub do prawidłowego wyrównania i utrzymywania bezpiecznych odległości między komponentami. Tuleje dystansowe są również często używane w inżynierii mechanicznej do dokładnego utrzymywania komponentów w pozycji lub tłumienia drgań i hałasów. Inną opcją byłaby tuleja łożyskowa lub pomoc montażowa dla lekkich komponentów.

  • 1 - Plastikowa tuleja z prowadnicą
  • 2 - Wał obrotowy
  • 3 - Koło pasowe rozrządu
  • 4 - Łożysko kulkowe
  • 5 - Obudowa łożyska z łożyskiem
  • 6 - Koło napędowe

Jeśli mają być używane plastikowe dyski, które muszą być przewodzące, MISUMI oferuje wersje przewodzące i antystatyczne wykonane z nylonu MC oprócz wersji znormalizowanych.

Różne tworzywa sztuczne są również stosowane w myjkach. Również tutaj izolacja termiczna i elektryczna jest kluczowym kryterium ich stosowania. Na przykład MISUMI oferuje również plastikowe dyski o właściwościach poślizgowych. Tarcze i tuleje wykonane z fluoroplastiku zmniejszają na przykład odporność na tarcie w konstrukcjach zawiasów. Ze względu na doskonałe właściwości termoizolacyjne (temperatura topnienia wynosi do 300°C, w zależności od wytrzymałości i składu), dyski z polieteroeteroketonu (PEEK) mogą być z kolei stosowane w liniach grzewczych i chłodzących.