Korkean lämpötilan muovimateriaali

Polymeerikemian ja materiaalitieteen tutkimus ja kehitys oli merkittävää 1900-luvun puolivälissä. Muovit ja polymeerit syntyivät tämän tutkimuksen ja kehityksen tuloksena. Nämä materiaalit pystyivät kestämään korkeampia lämpötiloja. Alun perin luotiin polyfenyleenisulfidia ja polytetrafluorieteeniä, jotka osoittautuivat perinteisiin muoveihin verrattuna kestämään korkeampia lämpötiloja. Ilmailu- ja avaruusteollisuus lisäsi 1970-luvulla korkean lämpötilan polymeerien tai muovien kysyntää ja vaatimuksia.Kevyiden, mekaanisilta ja lämpöominaisuuksiltaan erinomaisia materiaaleja vaativien ponnistelujen seurauksena luotiin polymeerejä, kuten lukuisia polyamideja ja polyeetterieetteriketonia.

Viime kädessä lentokoneiden moottoreiden ja niiden rakenneosien metalliosat korvattiin näillä kevyillä ja korkean lämpötilan kestävillä muoveilla. Tavanomaisilla muoveilla on taipumus pehmentyä korkeissa lämpötiloissa ja alkaa sitten hajota näissä korkeissa lämpötiloissa. Toisaalta korkean lämpötilan kestävät muovit säilyttävät ominaisuutensa myös korkeissa lämpötiloissa, ja niitä pidetään sopivina käytettäväksi teollisuudessa, jossa vallitsevat äärimmäiset käyttöolosuhteet. Näihin ominaisuuksiin kuuluvat kemiallinen kestävyys, mittapysyvyys ja mekaaniset ominaisuudet, jotka ovat elintärkeitä korkean lämpötilan muovien suorituskyvyn kannalta. Näitä korkean lämpötilan muoveja, jotka on suunniteltu kestämään korkeita lämpötiloja ääriolosuhteissa, kutsutaan myös teknisiksi kestomuoveiksi tai korkean suorituskyvyn kestomuoveiksi.

Korkean lämpötilan muovimateriaalin määrittely

Korkean lämpötilan muovi matreial on materiaali, joka on erityisesti suunniteltu toimimaan korkeissa lämpötiloissa ja kestämään näitä korkeita lämpötiloja. Tärkeä perusominaisuus on, että korkean lämpötilan muovit säilyttävät rakenteellisen eheytensä ja mekaaniset ominaisuutensa korkeissa lämpötiloissa. Nämä korkean suorituskyvyn tekniset muovit säilyttävät alkuperäisen muotonsa eivätkä muodonmuutokset muutu, kun niitä käytetään korkeissa lämpötiloissa.

Riippuen muovien luokasta, ne säilyttävät ominaisuutensa lämpötila-alueilla 150 °C:sta yli 300 °C:een.Näitä korkean lämpötilan muoveja käytetään korkean lämpötilan sovelluksissa, joissa tavalliset muovit hajoaisivat ja epämuodostuisivat eivätkä kestäisi niin korkeita lämpötiloja. On aiheellista mainita, että metallit painavat paljon ja ovat myös alttiita korroosiolle. Tämän huomioon ottaen korkean lämpötilan muovit korvaavat ateriat tällaisissa sovelluksissa, koska ne ovat kevyitä ja korroosionkestäviä.

Korkean lämpötilan polymeerit ja korkean lämpötilan muovit (erottelu)

Koostumuksen ja rakenteen vaihtelu erottaa muovit ja polymeerit toisistaan. Korkean lämpötilan polymeerit muodostavat laajan luokan, kun taas korkean lämpötilan muovit ovat tämän laajemman luokan osajoukko. Korkean lämpötilan polymeereihin kuuluvat sekä kestomuovit että kestomuovit. Näiden polymeerien syntetisointiin käytetään kehittyneitä polymerointimenetelmiä. Useimmiten käytetään erityisiä lujitteita tai lisäaineita, joilla parannetaan niiden suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa.

Korkean lämpötilan muovit koostuvat kuitenkin vain kestomuoveista. Nämä muovit on suunniteltu kestämään korkeita lämpötiloja ilman muodonmuutoksia. Nämä muovit hajoavat hyvin vähän tai eivät lainkaan korkeissa lämpötiloissa. Nämä muovit on erityisesti suunniteltu säilyttämään kemiallinen kestävyytensä, mekaaniset ominaisuutensa ja mittapysyvyytensä korkeissa lämpötiloissa.

Mitkä ovat korkean lämpötilan muovien materiaalit (ominaisuudet ja sovellukset)?

Seuraavat materiaalit kuuluvat korkean lämpötilan muovien luokkaan.

1. Polytetrafluorieteeni (PTFE)

Tämä materiaali, jota kutsutaan myös nimellä PTFE, on erinomainen sähköeriste, ja sitä käytetään laajalti sovelluksissa, joissa tarvitaan sähköeristystä. Tätä materiaalia käytetään myös tarttumattomuuspinnoitteena erityisesti keittoastioissa sekä tiivisteissä ja laakereissa. Tämä käyttö perustuu seuraaviin materiaalin merkittäviin ominaisuuksiin.

• Korkean lämpötilan vakaus
• Alhainen kitkakerroin
• Hyvä kemiallinen kestävyys

2. Polyfenyleenisulfidi (PPS)

Tämä PPS-materiaali on kestomuovi, jolla on puolikiteinen rakenne ja seuraavat tärkeät ominaisuudet.

• Palonesto (luontainen)
• Korkean lämpötilan kestävyys
• Kemiallinen kestävyys
• Mittavakavuus

Näiden ominaisuuksien ansiosta tämä materiaali soveltuu käytettäväksi teollisissa sovelluksissa. Tätä materiaalia käytetään myös sähkö- ja elektroniikka-alalla koteloiden ja liittimien valmistuksessa. Lisäksi autoteollisuudessa tätä materiaalia käytetään konepellin alla olevien komponenttien valmistukseen. Siirry osoitteeseen PPS ruiskuvalu lisätietoja tästä materiaalista.

3. Nestekidepolymeeri (LCP)

Tätä materiaalia, johon viitataan myös nimellä LCP, käytetään seuraavilla aloilla.

• Televiestintäala
• Elektroniikkateollisuus (kytkimien ja liittimien valmistus)
• Autoteollisuus (konepellin alla olevien komponenttien valmistus)

Materiaalilla on seuraavat merkittävät ominaisuudet, joiden ansiosta sitä voidaan käyttää edellä mainituissa sovelluksissa.

• Erinomainen kemiallinen kestävyys
• Korkea mekaaninen lujuus
• Hyvä mittapysyvyys
• Erinomainen jäykkyys

4. Polyeetteriketoni (PEEK)

Tämä materiaali on myös kestomuovia, jolla on puolikiteinen rakenne, ja sitä kutsutaan myös PEEK:ksi. Tällä materiaalilla on seuraavat ominaisuudet.

• Korkea lujuus-painosuhde
• Hyvät mekaaniset ominaisuudet
• Erinomainen kemiallinen kestävyys
• Pysyvyys korkeissa lämpötiloissa 250 °C:seen asti.

Kun otetaan huomioon edellä mainitut PEEK:n ominaisuudet, sitä käytetään laajalti seuraavissa sovelluksissa sellaisten komponenttien valmistukseen, jotka vaativat kestävyyttä äärimmäisissä ympäristöolosuhteissa ja hyvää mekaanista lujuutta. Siirry osoitteeseen peek muovin ruiskuvalu tietää lisää.

• Puolijohdeteollisuus
• Autoteollisuus
• Ilmailu- ja avaruusteollisuus
• Lääkintäala

5. Polyeetterimidi (PEI)

Tämä materiaali, jota kutsutaan myös PEI:ksi, tarjoaa seuraavat tärkeät ominaisuudet.

• Palonkestävyys
• Hyvä mekaaninen lujuus
• Korkea lämmönkestävyys
• Erinomainen mittapysyvyys
• Hyvät sähköiset ominaisuudet

Tämän materiaalin tärkeimmät sovellukset kattavat seuraavat alat.

• Lääkintäala (steriloitavien kirurgisten instrumenttien valmistus)
• Autoteollisuus
• Elektroniikkateollisuus
• Ilmailu- ja avaruusteollisuus

6. Polyimidit (PI)

Ployimidimateriaalilla, jota kutsutaan myös nimellä PI, on seuraavat ominaisuudet.

• Hyvät mekaaniset ominaisuudet
• Erinomainen lämmönkestävyys 400 °C:seen asti
• Hyvä kemiallinen kestävyys
• Alhainen lämpölaajeneminen

Tätä materiaalia käytetään laajasti elektroniikkateollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä autoteollisuudessa seuraavissa sovelluksissa.

• Sähköinen eristys
• Lämpösuojat
• Moottorin osat ja varaosat
• Piirilevyt

7.  Fluoripolymeerit (FPE)

Tähän laajempaan luokkaan kuuluvat seuraavat korkean lämpötilan muovit.

• Fluorattu etyleenipropeeni
• Polytetrafluorieteeni
• Perfluoroalkoksi

Näillä polymeereillä on taipumus osoittaa tiettyjä ominaisuuksia, joita kuvataan seuraavasti.

• Korkean lämpötilan stabiilisuus
• Erinomainen kemiallinen kestävyys (happoja, emäksiä ja monia liuottimia vastaan).
• Alhainen kitkakerroin

Näitä materiaaleja käytetään pääasiassa seuraavissa sovelluksissa.

• Lankapinnoitteet
• Puolijohteiden käsittely
• Putket
• Tiivisteet
• Vuoraukset
• Kemialliset käsittelylaitteet

  8.Polyfenyylisulfoni (PPSU)

PPSU on lämpömuovautuva, korkealämpötilamuovi, joka löydettiin 1960-luvulla. Niiden tiheys on 1,24 g/cm2, veden imeytyminen on 0,22%, kutistumisnopeus on 1,007 (0,7%), sulamislämpötila on 190 °C, lämpövääristymislämpötila on 1,82 MPa 174 °C:ssa ja pitkäaikaiskäyttölämpötila vaihtelee -100 °C:sta +150 °C:een. Tämä on yksi korkealaatuisimmista muovimateriaaleista.

Yksinkertainen muovausprosessi PPSU-muoville

Esikuivaus: PPSU on esikuivattava ennen käsittelyä, jotta materiaalin kosteus saadaan poistettua ja hydrolyysireaktiot estettyä korkeissa lämpötiloissa. Kuivauslämpötila on 90 ℃-110 ℃, kuivausaika vähintään 3-4 tuntia.

Esilämmitys: PPSU on esilämmitettävä ennen ruiskuvalua materiaalin juoksevuuden parantamiseksi. Esilämmityslämpötila on yleensä 80-120 °C.

Ruiskutus: PPSU:n ruiskuttaminen muottiin. Ruiskutuspaine ja -nopeus on määritettävä tyypin ja ruiskuvaluseinän paksuuden mukaan.

Jäähdytys: PPSU tarvitsee kuitenkin korkeamman muottilämpötilan kuin ABS- tai PC-materiaali, joten jäähdytysaika on yleensä hieman pidempi, mutta tämä riippuu valettavan osan seinämän paksuudesta.

Heitto: Kun PPSU ruiskuvalu osat ovat jäähtyneet täysin muottipesässä, muotti aukeaa, ja heitinjärjestelmä heittää muottiin valetun osan ulos muotista.

Jälkikäsittely: Jotkin osat saattavat tarvita jonkin verran jälkikäsittelyä, kuten koneistusta, CNC-sorvausta, puhdistusta jne. asiakkaan vaatimusten mukaan.

PPUS-muovausosien käyttö,

PPUS on erittäin kallista, ja sitä käytetään tavallisesti sähkölaitteissa, elektroniikassa, lääketeollisuudessa, tuttipulloissa, instrumenteissa ja ilmailu- ja avaruusalalla lämmönkestäviin, korroosionkestäviin, lujatekoisiin osiin ja eristysosiin, teollisuuskalvoihin jne.

Alla olevassa taulukossa on joitain korkean lämpötilan materiaaleja viitteeksi, jos tarvitset korkean lämpötilan muovivaluosien osia, olet tervetullut ottamaan yhteyttä meihin.

Mitkä ovat korkean lämpötilan muovien käsittelymenetelmät?

Korkean lämpötilan muovien käsittelyssä käytetään erityisiä tekniikoita. Lisäksi käsittelyn aikana varmistetaan, että korkean lämpötilan muovien ominaisuudet, kuten mekaaninen lujuus ja lämmönkestävyys, säilyvät koskemattomina koko valmistusprosessin ajan.

Yleisimmät ja laajimmin käytetyt korkean lämpötilan muovien käsittelymenetelmät ovat seuraavat.

1. Puristusmuovaus

Tässä prosessissa valmistetaan avoin muotti ontelo. Tämän jälkeen muottipesä kuumennetaan ja sen sisään asetetaan laskettu määrä muovia. Tämän jälkeen muotti suljetaan ja materiaaliin kohdistetaan riittävä paine. Paine puristaa materiaalia ja materiaali muuttuu haluttuun muotoon. Suurikokoiset ja muodoltaan monimutkaiset osat valetaan tällä menetelmällä. Näitä osia on vaikea muovata muilla muovausmenetelmillä. Puristusvalumenetelmällä käsiteltäviä materiaaleja ovat esimerkiksi polyeetterieetteriketoni, polyimidit ja lämpökovettuvat korkean lämpötilan muovit. Seuraavia parametreja on valvottava yhtenäisen ja virheettömän lopputuotteen tuottamiseksi.

• Lämpötila
• Paine
• Muovausaika

2. Ruiskuvalu

Tässä käsittelymenetelmässä valmistetaan ensin halutun muotoinen muottipesä. Sen jälkeen sulassa muodossa oleva muovimateriaali ruiskutetaan kyseiseen muottipesään. Ruiskutus tapahtuu korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa. Korkean lämpötilan muoveja käsitellään tavallisimmin ruiskupuristamalla. Tämä käsittelymenetelmä soveltuu suurille volyymimäärille ja monimutkaisille muodoille. Ruiskupuristamalla käsiteltäviä materiaaleja ovat fluoripolymeerit, polyfenyleenisulfidi, polyeetteriketoni ja polyeetterimidi. Seuraavassa esitetään parametrit, joita on valvottava, jotta vältytään vääntymiseltä ja saavutetaan mittapysyvyys:

• Jäähdytysnopeudet
• Lämpötila
• Muotin materiaalin kestävyys syövyttävää ympäristöä vastaan
• Muotin materiaalin kestävyys korkeissa lämpötiloissa

3. Puristaminen

Tässä menetelmässä hyödynnetään suulakepuristusprosessia halutun tuotteen tai esineen tuottamiseksi. Tässä käsittelytekniikassa käytetään halutun muotoista pysyvää muotoa. Sulassa muodossa oleva muovimateriaali pakotetaan muottiin puristusvoiman avulla. Tämän seurauksena tuotetaan tuote, jonka poikkileikkaus on tasainen ja jossa on jatkuva profiili. Termisen hajoamisen välttämiseksi ekstruusiolämpötilan hallinta on ratkaisevan tärkeää.

Korkean lämpötilan muovien ekstruusiokäsittelyssä ekstrudoidun tuotteen laatu ja materiaalin tasainen virtaus vaihtelevat materiaalista toiseen. Niinpä suuttimen geometriaa ja ruuvien suunnittelua säädetään halutun laadun saavuttamiseksi. Yleisimpiä korkean lämpötilan muoveja, joita käsitellään yleisesti suulakepuristusmenetelmällä, ovat kestomuoviset komposiitit, fluoripolymeerit, polyfenyleenisulfidi ja polyeetterieetteriketoni. Seuraavia tuotteita valmistetaan yleisesti tällä käsittelymenetelmällä.

• Putket
• Levyt
• Tangot
• Korkean lämpötilan muovien profiilit

4.  Koneistus

Tässä käsittelytekniikassa käytetään erilaisia koneita ja työkaluja korkean lämpötilan muovien muokkaamiseen. Tässä menetelmässä yleisimmin käytettyjä koneita ovat CNC-koneet, jyrsinkoneet ja sorvit. Tällaista käsittelyä sovelletaan tuotteisiin tai esineisiin, joiden geometria on monimutkainen ja joiden volyymi on pieni. Menetelmä vaatii erikoistyökaluja ja erikoistuneita tekniikoita materiaalin kestävyyden ja sitkeyden vuoksi. Tarkista PEEK CNC-työstö tietää lisää.

Silti kaikenlaisia korkean lämpötilan muoveja voidaan työstää tällä tekniikalla. Korkean lämpötilan muovien työstöprosessin aikana syntyy huomattava määrä lämpöä. Tämä lämpö on ratkaiseva tekijä, joka horjuttaa kappaleen mittatarkkuutta ja edistää myös materiaalin hajoamista. Lämmön haittavaikutusten poistamiseksi koneistusprosessin aikana suoritetaan voitelu.

5. Additiivinen valmistus

Tämä käsittelymenetelmä on hyvin ainutlaatuinen verrattuna muihin käsittelymenetelmiin. Tässä tekniikassa käytetään korkean lämpötilan muoveja filamenttien tai jauheiden muodossa. Tätä jauhetta käytetään osien valmistamiseen kerros kerrokselta. Tämä tapahtuu käyttämällä additiivisia valmistustekniikoita. Pääasiassa on olemassa kaksi additiivista valmistustekniikkaa, jotka ovat seuraavat.

• Sulatettu laskeumamallinnus
• Valikoiva lasersintraus

Prosessi soveltuu prototyyppien valmistukseen. Sillä voidaan kuitenkin valmistaa myös osia, joiden geometria on monimutkainen. Tässä käsittelymenetelmässä materiaalin hukka on minimaalinen. On olemassa lukuisia korkean lämpötilan muoveja, jotka ovat yhteensopivia additiivisen valmistusmenetelmän kanssa. Tällaisia materiaaleja ovat esimerkiksi polyeetterieteriketoni ja polyeetterimidi. Menetelmä edellyttää prosessiparametrien erittäin tarkkaa hallintaa, jotta saavutetaan vaadittu mittatarkkuus ja mekaaniset ominaisuudet. Lisäksi tätä käsittelymenetelmää varten tarvitaan erikoislaitteita, joilla voidaan käsitellä korkean lämpötilan muovimateriaaleja.

Päätelmä

Materiaalitiede on siirtymässä uusiin ulottuvuuksiin ja kehittymässä korkean lämpötilan muovien ansiosta. Näillä materiaaleilla on hyvin ainutlaatuisia ja erityisiä ominaisuuksia, kuten mekaaninen lujuus, korkeiden lämpötilojen kestävyys ja kemikaalien, kuten happojen, perusaineiden ja liuottimien, kestävyys. Korkean lämpötilan muovimateriaalit ovat mahdollistaneet huippuluokan varaosien ja tuotteiden valmistuksen, jotka ovat vahvoja, kevyempiä ja kestävämpiä. Tämän jälkeen kaikki merkittävät alat ja teollisuudenalat ovat kokeneet vallankumouksen, kuten elektroniikka, autoteollisuus, lääketiede ja ilmailu- ja avaruusala.

Perinteiset muovimateriaalit eivät kestä korkeita lämpötiloja ja hajoavat. Korkean lämpötilan muovit soveltuvat kuitenkin hyvin näihin sovelluksiin, koska niillä on erinomainen ominaisuus kestää korkeita lämpötiloja. Lisäksi korkean lämpötilan muovit kestävät korroosiota ja mekaanisia rasituksia. Nämä materiaalit pidentävät tuotteiden ja varaosien käyttöikää niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien, kuten väsymiskestävyyden, mittasuhteiden vakauden ja sähköisen eristyksen ansiosta äärimmäisissä käyttöolosuhteissa.

Korkea lämpötila muovit ovat päivä päivältä tärkeämpiä, koska teollisuus vaatii komponenteilta ja varaosilta korkeaa suorituskykyä. Edistyksellinen tutkimus ja kehitys materiaalitieteen ja käsittelymenetelmien alalla osoittaa, että näitä materiaaleja voidaan hyödyntää korkeampiin vaatimuksiin. Tämä johtaa tehokkuuden, kestävyyden ja turvallisuuden lisääntymiseen lukuisilla aloilla.Top of Form