Nauka o tworzywach sztucznych
Przystępne cenowo, wytrzymałe i odporne na korozję alternatywy
Tworzywa sztuczne to materiały organiczne wykonane syntetycznie. Są produkowane z głównych surowców: ropy naftowej lub gazu ziemnego oraz innych materiałów wyjściowych w drodze przekształcenia chemicznego. Tworzywa sztuczne stają się coraz ważniejszym materiałem w technologii. Choć w przeszłości były wykorzystywane jako materiał zastępczy, obecnie zastąpiły stare materiały w wielu obszarach zastosowań. Ich wszechstronność opiera się na specjalnych właściwościach tworzyw sztucznych i możliwości produkcji tworzyw sztucznych o bardzo różnych właściwościach.
Więcej informacji na temat tworzyw sztucznych
- Niska gęstość: 0,9 do 2,2 kg/dm³
- Izolacja elektryczna i cieplna
- Odporność na korozję w przypadku wielu chemikaliów i agresywnych czynników środowiskowych
- Od twardych i stałych do miękkich i elastycznych. Tworzywa sztuczne są łatwe w formowaniu, obróbce i odlewaniu.
Definicja tworzyw sztucznych
Tworzywa sztuczne, znane również jako plastiki, to ciała stałe, których podstawowymi składnikami są syntetycznie lub półsyntetycznie wytwarzane polimery z grupami organicznymi. Przedmiot obrabiany z tworzywa sztucznego składa się z milionów bardzo długich, splecionych ze sobą łańcuchów molekularnych (polimerów), które mają postać powtarzających się jednostek podstawowych (monomerów).
Szczególną cechą tworzyw sztucznych jest to, że ich właściwości techniczne, takie jak podatność na formowanie, twardość, elastyczność, wytrzymałość na zerwanie, odporność na temperaturę i ciepło oraz odporność chemiczna, mogą być w dużym stopniu zmieniane poprzez wybór materiału wyjściowego, procesu produkcyjnego i domieszek.
Dla przetwórców najważniejszą właściwością tworzyw sztucznych jest ich wytrzymałość, zwłaszcza po podgrzaniu. Tworzywa sztuczne są zatem podzielone na następujące trzy grupy zgodnie z normą DIN 7724 w oparciu o ich wytrzymałość: tworzywa termoplastyczne, duroplasty i elastomery. Wytrzymałość jest zasadniczo określana przez wewnętrzną strukturę tworzyw sztucznych.
Właściwości tworzyw sztucznych
- przystępne cenowo
- odporność na korozję
- odporność na wiele substancji chemicznych
- niska przewodność cieplna
- przewodnictwo
- doskonały efekt izolacji elektrycznej
- ekonomiczność
- trwałość
- minimalna konieczność konserwacji
Uwaga: w porównaniu z innymi materiałami, tworzywa sztuczne mają wiele zalet i wad, które występują w różnym stopniu w zależności od rodzaju.
Przystępna cena - kiedy tworzywo sztuczne jest alternatywą dla stali
Tworzywo sztuczne jest bardzo tanie w produkcji i zakupie, więc często stanowi pierwszy wybór. Materiał ten jest również bardzo wszechstronny, co oznacza, że może być wykorzystywany do produkcji najróżniejszych produktów.
W zależności od wymagań tworzywo sztuczne może być alternatywą dla wersji stalowej. Na przykład dźwignia zaciskowa z plastikową rękojeścią ma podobne warunki mechaniczne jak dźwignia zaciskowa wykonana ze stali. Wersja plastikowa oferuje również znacznie większy wybór kolorów.
Efekt izolacji elektrycznej - dlaczego tworzywo sztuczne jest izolowane elektrycznie
- Elektryczna oporność czynna skrośna „R” tworzywa sztucznego mieści się w zakresie od 10¹⁰ do 10¹⁸, a zatem jest ponad 15 razy silniejsza niż rezystancja najsłabiej przewodzącego metalu, konstantanu. W związku z tym tworzywa sztuczne, takie jak PVC, PET i ABS, są wykorzystywane do produkcji izolatorów kabli elektrycznych.
- Poważną wadą izolatorów elektrycznych jest to, że mogą zostać naładowane statycznie w wyniku tarcia. Może to prowadzić do niekontrolowanych wyładowań elektrostatycznych, powodujących uszkodzenia produktów lub innych komponentów.
- Środkiem zaradczym są tworzywa sztuczne (ESD = electrostatic discharge / wyładowanie elektrostatyczne). Tworzywa sztuczne ESD charakteryzują się obniżoną rezystancją elektryczną i są materiałami rozpraszającymi statycznie.
Odpowiednie produkty z obszaru ESD można znaleźć tutaj
Podział techniczny
Zakresy zastosowania
Tworzywa sztuczne są wykorzystywane w niemal wszystkich dziedzinach życia. Tworzywa sztuczne znajdują się na przykład w towarach konsumpcyjnych, takich jak materiały opakowaniowe, wykładziny podłogowe, odzież, rury lub lakiery i kleje. Tworzywa sztuczne znajdują się również w zabawkach i urządzeniach elektronicznych, takich jak laptopy, telefony komórkowe i ekrany.
Duża część tworzyw sztucznych jest również wykorzystywana w przemyśle motoryzacyjnym. Coraz więcej tworzyw sztucznych wykorzystuje się w samochodach, ponieważ są one często tańsze w produkcji i łatwiejsze w przetwarzaniu.
Tworzywo sztuczne odporne chemicznie
Środki chemiczne są stosowane w wielu maszynach, urządzeniach i procesach. Dlatego tworzywa sztuczne odporne na chemikalia odgrywają bardzo ważną rolkę w planowaniu i opracowywaniu urządzeń i maszyn. Jednak nie każde tworzywo sztuczne nadaje się do kontaktu z każdym czynnikiem chemicznym. Szczegółowe informacje na temat odporności chemicznej tworzyw sztucznych można często znaleźć w tabelach przeglądowych. Jednak wyniki zwykle uwzględniają tylko poszczególne kryteria. Kombinację różnych czynników wpływających można zwykle przetestować tylko w praktyce i indywidualnie dla każdego zastosowania. Dlatego przy wyborze odpowiednich materiałów odpornych chemicznie należy zawsze brać pod uwagę specyficzne czynniki wpływające na zastosowanie.
Na przykład NBR to kauczuk na bazie akrylonitrylu i butadienu. Tworzywo to posiada dobre właściwości mechaniczne i lepszą odporność na ścieranie niż większość innych elastomerów. Dzięki bardzo dobrej odporności na oleje mineralne, emulsje woda/olej i°wiele paliw NBR stał się standardowym tworzywem stosowanym do o-ringów i uszczelnień dynamicznych.
Tworzywo sztuczne w życiu codziennym
Na co dzień używamy terminu tworzywo sztuczne do opisania materiału, z którego wykonana jest szeroka gama przedmiotów codziennego użytku, takich jak folia opakowaniowa, plastikowe torby, zabawki czy plastikowe pojemniki na żywność. Każdego dnia spotykamy się z dużą liczbą tworzyw sztucznych. W automatach kaucyjnych, w sklepie papierniczym lub w specjalistycznym markecie elektrycznym.
PF31 jest duroplastem na bazie fenolu i°formaldehydu, łączonym przeważnie z°organicznymi wypełniaczami (mączka drzewna, włókna tekstylne). Najważniejsze właściwości PF31 to duża odporność na ciepło, bardzo dobra izolacja termiczna i bardzo dobra izolacja elektryczna. Ten duroplast jest zwykle stosowany w termoizolacyjnych elementach uchwytów części maszyn i urządzeń gospodarstwa domowego lub jako obudowa przełączników światła i gniazdek. Odpowiednim produktem z zakresu P31 są przyciski grzybkowe.
Tworzywo sztuczne w branży motoryzacyjnej
Jednym z powodów, dla których części z tworzyw sztucznych są coraz częściej wykorzystywane w budowie nowoczesnych samochodów, jest dynamiczny rozwój technologii przetwarzania. Tworzywa sztuczne stosowane w samochodach są w stanie zyskiwać nowe właściwości i dlatego idealnie nadają się do szybko zmieniających się wymagań przemysłu motoryzacyjnego.
ABS jest amorficznym termoplastem wykonanym z trzech podstawowych materiałów: akrylonitrylu, butadienu i styrenu. To tworzywo sztuczne charakteryzuje się w szczególności wysoką odpornością na ciepło, dobrą odpornością na uderzenia i twardą, odporną na zarysowania powierzchnią. ABS doskonale nadaje się również do spawania i klejenia, a poza tym jest łatwy w obróbce. Ponadto umożliwia bardzo dobre powlekanie z metalami. Umożliwia to na przykład uzyskanie chromowanej powierzchni na części z tworzywa sztucznego. Ponad 50% łącznej produkcji przerabianej jest w przemyśle samochodowym oraz na obudowy urządzeń elektrycznych. W sektorze ABS do pasujących produktów zaliczają się wyciory cylindryczne termoplastyczne.