Forskningen og utviklingen innen polymerkjemi og materialvitenskap var betydelig på midten av 1900-tallet. Plast og polymerer ble skapt som et resultat av denne forskningen og utviklingen. Disse materialene hadde evnen til å tåle høyere temperaturer. Polyfenylensulfid og polytetrafluoretylen ble først utviklet, og de viste seg å tåle høyere temperaturer enn tradisjonell plast. På 1970-tallet økte romfartsindustrien etterspørselen etter høytemperaturpolymerer eller -plast, og innsatsen som ble lagt ned på grunn av behovet for lette materialer med fremragende mekaniske og termiske egenskaper, resulterte i utviklingen av polymerer som mange typer polyamider og polyetereterketon.

Etter hvert ble metalldeler i flymotorer og strukturelle komponenter erstattet av disse lette og høytemperaturbestandige plastmaterialene. Konvensjonell plast har en tendens til å bli mykere ved høye temperaturer og begynner deretter å brytes ned ved disse høye temperaturene. Høytemperaturplaster beholder derimot egenskapene sine intakte ved høye temperaturer og anses å være egnet for bruk i industrier der ekstreme driftsforhold råder. Disse egenskapene omfatter kjemisk resistens, dimensjonsstabilitet og mekaniske egenskaper som er avgjørende for ytelsen til høytemperaturplast. Disse høytemperaturplastene, som er konstruert for å tåle høye temperaturer i ekstreme miljøer, kalles også tekniske termoplaster eller høyytelsestermoplaster.

Definisjon av høytemperaturplastmateriale

Plastmateriale for høy temperatur er et materiale som er spesialdesignet for å kunne brukes ved høye temperaturer og tåle disse høye temperaturene. Den grunnleggende egenskapen som er viktig, er at høytemperaturplast opprettholder sin strukturelle integritet og sine mekaniske egenskaper ved høye temperaturer. Disse høyytelsesplastene beholder sin opprinnelige form og deformeres ikke under drift ved høye temperaturer.

Avhengig av plastkategorien opprettholder de sine egenskaper i temperaturområder fra 150 °C til over 300 °C. Disse høytemperaturplastene brukes i bruksområder med høye temperaturer der vanlig plast vil brytes ned og deformeres og ikke tåler så høye temperaturer. Det er relevant å nevne at metaller har høy vekt og at metaller også er utsatt for korrosjon. Med dette i tankene erstatter høytemperaturplastmaterialer måltider i slike applikasjoner, da de er lette og korrosjonsbestandige.

Høytemperaturpolymerer og høytemperaturplast (Differensiering)

Variasjonen i sammensetning og struktur skiller plast og polymerer fra hverandre. Høytemperaturpolymerer er en omfattende kategori, mens høytemperaturplast er en undergruppe av denne bredere kategorien. Høytemperaturpolymerer består av både herdeplast og termoplast. Avanserte polymeriseringsmetoder brukes for å syntetisere disse polymerene. Som oftest brukes spesifikke forsterkninger eller tilsetningsstoffer for å øke ytelsen mot høye temperaturer.

Høytemperaturplast består imidlertid bare av termoplast. Disse plastene er konstruert for å tåle høye temperaturer uten å deformeres. Disse plastmaterialene har svært liten eller ingen nedbrytning ved høye temperaturer. Disse plastmaterialene er spesielt konstruert for å beholde sin kjemiske motstand, mekaniske egenskaper og dimensjonsstabilitet ved høye temperaturer.

Hva er materialene i høytemperaturplast (egenskaper og bruksområder)?

Følgende materialer faller inn under kategorien høytemperaturplast.

1. Polytetrafluoretylen (PTFE)

Dette materialet, som også kalles PTFE, er en utmerket elektrisk isolator og brukes i stor utstrekning i applikasjoner der elektrisk isolasjon er nødvendig. Dette materialet brukes også til non-stick belegg, spesielt i kokekar og i tetninger og lagre. Denne bruken er basert på noen fremtredende egenskaper ved dette materialet som følger.

• Høy temperaturstabilitet
• Lav friksjonskoeffisient
• God kjemisk resistens

2. Polyfenylensulfid (PPS)

Dette PPS-materialet er en termoplast med semikrystallinsk struktur som har følgende viktige egenskaper

• Flammehemmende egenskaper (iboende)
• Høy temperaturbestandighet
• Kjemisk resistens
• Dimensjonell stabilitet

Disse egenskapene gjør at materialet egner seg godt til bruk i industrielle applikasjoner. Materialet brukes også i elektro- og elektronikksektoren til produksjon av hus og kontakter. I bilindustrien brukes dette materialet dessuten til å produsere komponenter under panseret. Gå til Sprøytestøping av PPS for å få vite mer om dette materialet.

3. Flytende krystallpolymer (LCP)

Dette materialet, som også kalles LCP, kan brukes på følgende områder

• Telekommunikasjonssektoren
• Elektronikkindustrien (produksjon av brytere og kontakter)
• Bilindustrien (produksjon av komponenter under panseret)

Dette materialet har følgende viktige egenskaper som gjør det mulig å bruke det i de ovennevnte bruksområdene.

• Utmerket kjemisk resistens
• Høy mekanisk styrke
• God dimensjonsstabilitet
• Utmerket stivhet

4. Polyeteretereterketon (PEEK)

Dette materialet er også termoplastisk med semikrystallinsk struktur og kalles også PEEK. Dette materialet har følgende egenskaper.

• Høyt forhold mellom styrke og vekt
• Gode mekaniske egenskaper
• Utmerket kjemisk resistens
• Stabilitet ved høye temperaturer opp til 250 °C

Med tanke på de ovennevnte egenskapene til PEEK, brukes det i stor utstrekning i følgende applikasjoner for produksjon av komponenter som krever motstand mot ekstreme miljøforhold og god mekanisk styrke. Gå til sprøytestøping av plast for å få vite mer.

• Halvlederindustrien
• Bilindustrien
• Luft- og romfartsindustrien
• Medisinsk sektor

5. Polyeterimid (PEI)

Dette materialet, som også kalles PEI, har følgende viktige egenskaper.

• Flammebestandighet
• God mekanisk styrke
• Høy termisk motstand
• Utmerket dimensjonsstabilitet
• Gode elektriske egenskaper

De viktigste bruksområdene for dette materialet dekker følgende sektorer.

• Medisinsk sektor (produksjon av steriliserbare kirurgiske instrumenter)
• Bilindustrien
• Elektronikkbransjen
• Luft- og romfartssektoren

6. Polyimider (PI)

Ployimider, som også kalles PI, har følgende egenskaper

• Gode mekaniske egenskaper
• Utmerket termisk stabilitet opp til 400 °C
• God kjemisk resistens
• Lav termisk ekspansjon

Dette materialet brukes i stor utstrekning i elektronikkindustrien, romfartssektoren og bilindustrien til følgende bruksområder.

• Elektrisk isolasjon
• Termisk skjerming
• Motordeler og reservedeler
• Kretskort

7.  Fluorpolymerer (FPE)

De høytemperaturplastmaterialene som faller inn under denne bredere kategorien, er som følger.

• Fluorert detylenpropylen
• Polytetrafluoretylen
• Perfluoralkoksy

Disse polymerene har en tendens til å vise visse egenskaper som beskrives som følger.

• Stabilitet ved høye temperaturer
• Utmerket kjemisk bestandighet (mot syrer, baser og mange løsemidler)
• Lav friksjonskoeffisient

Disse materialene brukes hovedsakelig i følgende bruksområder.

• Wirebelegg
• Halvlederprosessering
• Slanger
• Tetninger
• Foringer
• Kjemisk prosessutstyr

  8. polyfenylsulfon (PPSU)

PPSU er en termoplastisk, høytemperaturteknisk plastdel som ble oppdaget på 1960-tallet. Tettheten er 1,24 g/cm2, vannabsorpsjonen er 0,22%, krympningshastigheten er 1,007 (0,7%), smeltetemperaturen er 190 °C, varmeforvrengningstemperaturen er 1,82 MPa ved 174 °C, og den langsiktige brukstemperaturen varierer fra -100 °C til +150 °C. Dette er et av plastmaterialene av høyeste kvalitet blant dem.

Enkel støpeprosess for PPSU-plastmateriale

Fortørking: PPSU må fortørkes før bearbeiding for å fjerne fuktighet i materialet og forhindre hydrolysereaksjoner ved høye temperaturer. Tørketemperaturen er 90 ℃ - 110 ℃, minst 3-4 timers tørketid.

Forvarming: PPSU må forvarmes før sprøytestøping for å forbedre materialets flyteevne. Forvarmingstemperaturen ligger vanligvis mellom 80 og 120 °C.

Injeksjon: injisering av PPSU i formen. Injeksjonstrykk og hastighet må bestemmes i henhold til type og tykkelse på sprøytestøpeveggen.

Avkjøling: Dette er stort sett det samme som andre sprøytestøpedeler, men PPSU trenger en høyere formtemperatur enn ABS- eller PC-materiale, så normalt vil avkjølingstiden være litt lengre, men dette avhenger av veggtykkelsen på støpestykket.

Utkast: Så snart Sprøytestøping av PPSU delene er helt avkjølt i formhulen, åpnes formen, og ejektorsystemet skyver den støpte delen ut av formen.

Etterbehandling: Noen deler kan trenge etterbehandling, for eksempel maskinering, CNC-dreining, rengjøring osv., avhengig av kundens krav.

Anvendelse av PPUS-støpedeler,

PPUS er svært kostbart og brukes vanligvis i elektriske apparater, elektronikk, medisinsk industri, tåteflasker, instrumenter og romfartsavdelinger for varmebestandige, korrosjonsbestandige, høyfaste deler og isolasjonsdeler, industrifilmer osv.

Tabellen nedenfor er noen av høytemperaturmaterialer for din referanse, hvis du trenger høytemperatur plaststøpedeler, er du velkommen til å kontakte oss.

Hva er behandlingsmetodene for høytemperaturplast?

Det brukes spesielle teknikker for bearbeiding av høytemperaturplast. Under bearbeidingen sørger man dessuten for at høytemperaturplastens egenskaper, inkludert mekanisk styrke og varmebestandighet, forblir intakte under hele produksjonsprosessen.

De vanligste og mest brukte behandlingsmetodene for høytemperaturplast er som følger.

1. Kompresjonsstøping

I denne prosessen forberedes et åpent formhulrom. Formhulen varmes deretter opp, og en beregnet mengde plast plasseres inni den. Deretter lukkes formen, og det påføres et tilstrekkelig trykk på materialet. Trykket gjør at materialet komprimeres og får den ønskede formen. Deler som er store og har komplekse geometrier, støpes ved hjelp av denne metoden. Disse delene er vanskelige å støpe ved hjelp av andre støpeprosesser. Materialene som behandles med kompresjonsstøpemetoden inkluderer polyetereterketon, polyimider og herdeplast med høy temperatur. Følgende parametere må kontrolleres for å produsere et ensartet og feilfritt sluttprodukt.

• Temperatur
• Trykk
• Støpetid

2. Sprøytestøping

I denne behandlingsmetoden klargjøres først et formhulrom med ønsket form. Deretter sprøytes plastmaterialet i smeltet form inn i formhulen. Denne injeksjonen utføres under høy temperatur og høyt trykk. Høytemperaturplast bearbeides oftest gjennom sprøytestøping. Denne behandlingsmetoden er egnet for store volumer og intrikate former. Materialene som bearbeides gjennom sprøytestøping, består av fluorpolymerer, polyfenylensulfid, polyeteretereterketon og polyeterimid. Parametrene som må kontrolleres for å unngå vridning og oppnå dimensjonsstabilitet, er som følger:

• Nedkjølingshastigheter
• Temperatur
• Støpematerialets motstandsdyktighet mot korrosive miljøer
• Støpematerialets motstand mot høye temperaturer

3. Ekstrudering

Denne metoden benytter ekstruderingsprosessen for å produsere ønsket produkt eller gjenstand. I denne prosesseringsteknikken brukes en permanent dyse med ønsket form. Plastmaterialet i smeltet form presses inn i matrisen ved hjelp av trykkraft. Som et resultat av dette produseres et produkt med jevnt tverrsnitt og kontinuerlig profil. For å unngå termisk nedbrytning er kontrollen av ekstruderingstemperaturen kritisk.

Ved ekstrudering av høytemperaturplast varierer kvaliteten på det ekstruderte produktet og materialets jevne flyt fra materiale til materiale. Derfor justeres formgeometrien og utformingen av skruene for å oppnå ønsket kvalitet. De vanligste høytemperaturplastene som vanligvis bearbeides ved hjelp av ekstruderingsmetoden, er termoplastiske kompositter, fluorpolymerer, polyfenylensulfid og polyetereterketon. Følgende produkter produseres ofte ved hjelp av denne behandlingsmetoden.

• Rør
• Ark
• Stenger
• Profiler av høytemperaturplast

4.  Maskinering

Denne bearbeidingsteknikken innebærer bruk av ulike maskiner og verktøy for å forme høytemperaturplasten. De mest brukte maskinene i denne metoden er CNC-maskiner, fresemaskiner og dreiebenkmaskiner. Denne typen bearbeiding brukes på produkter eller gjenstander som har kompliserte geometrier og er av lavt volum. Denne metoden krever spesialverktøy og spesialiserte teknikker på grunn av materialets motstandskraft og seighet. Sjekk CNC-maskinering av PEEK for å få vite mer.

Men likevel kan alle typer høytemperaturplast bearbeides ved hjelp av denne teknikken. Under bearbeidingsprosessen av høytemperaturplast genereres det en betydelig mengde varme. Denne varmen er avgjørende for å destabilisere dimensjonsnøyaktigheten til emnet og også forplante nedbrytningen av materialet. For å eliminere de negative effektene av denne varmen, utføres smøring under maskineringsprosessen.

5. Additiv produksjon

Denne prosesseringsmetoden er svært unik sammenlignet med andre prosesseringsmetoder. I denne teknikken brukes høytemperaturplast i form av filamenter eller pulver. Dette pulveret brukes til å produsere delene lag for lag. Dette gjøres ved hjelp av additive produksjonsteknikker. Det finnes hovedsakelig to additive produksjonsteknikker, som er som følger.

• Modellering med smeltet avsetning
• Selektiv lasersintring

Denne prosessen kan brukes til å produsere prototyper. Men det er også mulig å produsere deler med komplekse geometrier. Denne prosesseringsmetoden gir minimalt materialsvinn. Det finnes en rekke høytemperaturplaster som er kompatible med additiv produksjon. Blant disse materialene er polyeteretereterketon og polyeterimid. Denne metoden krever svært nøyaktig kontroll av prosessparametrene for å oppnå ønsket dimensjonsnøyaktighet og mekaniske egenskaper. I tillegg kreves det spesialutstyr som kan håndtere høytemperaturplastmaterialer.

Konklusjon

Materialvitenskapen er i ferd med å nå en ny horisont og viser fremskritt på grunn av høytemperaturplaster. Disse materialene har helt unike og spesielle egenskaper, blant annet mekanisk styrke, stabilitet ved høye temperaturer og motstandsdyktighet mot kjemikalier som syrer, baser og løsemidler. Høytemperaturplastmaterialer har gjort det mulig å produsere førsteklasses reservedeler og produkter som er sterke, lettere og mer holdbare. Dette har ført til en revolusjon i alle fremtredende sektorer og bransjer, inkludert elektronikk, bilindustri, medisin og romfart.

Konvensjonelle plastmaterialer tåler ikke høye temperaturer og brytes ned. Høytemperaturplast egner seg imidlertid svært godt til slike bruksområder, fordi de har den fremtredende egenskapen at de tåler høye temperaturer. Dessuten er høytemperaturplast motstandsdyktig mot korrosjon og mekaniske påkjenninger. Disse materialene forlenger levetiden til produkter og reservedeler på grunn av deres unike egenskaper, som motstand mot utmattelse, dimensjonsstabilitet og elektrisk isolasjon under ekstreme driftsforhold.

Høy temperatur plast blir stadig viktigere fordi industrisektoren krever komponenter og reservedeler med høy ytelse. Avansert forskning og utvikling innen materialvitenskap og prosesseringsmetoder viser at disse materialene kan brukes til å oppfylle høyere krav. Dette vil resultere i økt effektivitet, bærekraft og sikkerhet i en rekke sektorer.