Het onderzoek en de ontwikkeling op het gebied van polymeerchemie en materiaalkunde waren halverwege de twintigste eeuw van groot belang. De kunststoffen en polymeren ontstonden als resultaat van dit onderzoek en deze ontwikkeling. Deze materialen waren bestand tegen hogere temperaturen. In eerste instantie werden polyfenyleensulfide en polytetrafluorethyleen gemaakt, die bestand bleken tegen hogere temperaturen dan traditionele kunststoffen. De lucht- en ruimtevaartindustrie stelde in de jaren zeventig een aanzienlijke vraag naar polymeren of kunststoffen voor hoge temperaturen. De inspanningen die werden geleverd vanwege de behoefte aan lichtgewicht materialen met uitstekende mechanische en thermische eigenschappen resulteerden vervolgens in de creatie van polymeren zoals talloze soorten polyamiden en polyetheretherketone.

Uiteindelijk werden metalen onderdelen van vliegtuigmotoren en structurele componenten vervangen door deze lichtgewicht kunststoffen die bestand zijn tegen hoge temperaturen. De conventionele kunststoffen hebben de neiging om zacht te worden bij hoge temperaturen en beginnen dan af te breken bij deze verhoogde temperaturen. Aan de andere kant houden kunststoffen met een hoge temperatuur hun eigenschappen intact bij hoge temperaturen en worden ze geschikt geacht voor gebruik in industrieën waar extreme bedrijfsomstandigheden heersen. Deze eigenschappen omvatten chemische weerstand, maatvastheid en mechanische eigenschappen die van vitaal belang zijn voor de prestaties van kunststoffen voor hoge temperaturen. Deze kunststoffen voor hoge temperaturen, die gemaakt zijn om hoge temperaturen in extreme omgevingen te weerstaan, worden ook wel technische thermoplasten of hoogwaardige thermoplasten genoemd.

 

Het kunststofmateriaal op hoge temperatuur definiëren

Kunststof op hoge temperatuur is het materiaal dat speciaal is ontworpen om te worden gebruikt bij hoge temperaturen en deze verhoogde temperaturen te weerstaan. De basis eigenschap die van belang is, is dat hoge temperatuur kunststoffen hun structurele integriteit en hun mechanische eigenschappen behouden bij hoge temperaturen. Deze hoogwaardige technische kunststoffen behouden hun oorspronkelijke vorm en vervormen niet bij gebruik bij hoge temperaturen.

Afhankelijk van de categorie van de kunststoffen behouden ze hun eigenschappen tussen de temperatuurbereiken van 150 °C tot meer dan 300 °C. Deze kunststoffen voor hoge temperaturen worden gebruikt in toepassingen met hoge temperaturen waar normale kunststoffen zouden degraderen en vervormen en die hoge temperatuur niet aankunnen. Het is relevant om te vermelden dat metalen een hoog gewicht hebben en ook gevoelig zijn voor corrosie. Met dat in het achterhoofd vervangen kunststoffen voor hoge temperaturen maaltijden in dergelijke toepassingen omdat ze licht van gewicht en corrosiebestendig zijn.

Hoge temperatuur polymeren en hoge temperatuur kunststoffen (Differentiatie)

De variatie in samenstelling en structuur onderscheidt kunststoffen en polymeren. Hoge temperatuur polymeren vormen een grote categorie, terwijl hoge temperatuur kunststoffen een subset zijn van deze bredere categorie. Hoge temperatuur polymeren bestaan uit zowel thermoharders als thermoplasten. Er worden geavanceerde polymerisatiemethoden toegepast om deze polymeren te synthetiseren. Meestal worden specifieke versterkingen of additieven gebruikt om hun prestaties bij hoge temperaturen te verbeteren.

Kunststoffen voor hoge temperaturen bestaan echter alleen uit thermoplasten. Deze kunststoffen zijn ontworpen om hoge temperaturen aan te kunnen zonder te vervormen. Deze kunststoffen degraderen niet of nauwelijks bij hoge temperaturen. Deze kunststoffen zijn speciaal ontworpen om hun chemische weerstand, mechanische eigenschappen en maatvastheid bij hoge temperaturen te behouden.

Wat zijn de materialen van kunststoffen op hoge temperatuur (eigenschappen en toepassingen)?

Hieronder volgen de materialen die in de categorie kunststoffen voor hoge temperaturen vallen.

1. Polytetrafluorethyleen (PTFE)

Dit materiaal, ook wel PTFE genoemd, is een uitstekende elektrische isolator en wordt veel gebruikt in toepassingen waar elektrische isolatie nodig is. Dit materiaal wordt ook gebruikt voor antikleeflagen, vooral in kookgerei en in afdichtingen en lagers. Dit gebruik is gebaseerd op enkele prominente eigenschappen van dit materiaal.

• Stabiliteit bij hoge temperaturen
• Lage wrijvingscoëfficiënt
• Goede chemische bestendigheid

2. Polyfenyleensulfide (PPS)

Dit PPS-materiaal is een thermoplast die een semikristallijne structuur heeft en de volgende belangrijke kenmerken vertoont.

• Vlamvertragend (inherent)
• Bestand tegen hoge temperaturen
• Chemische weerstand
• Dimensionale stabiliteit

Deze eigenschappen maken dit materiaal geschikt voor industriële toepassingen. Dit materiaal wordt ook gebruikt in de elektrische en elektronische sector voor de productie van behuizingen en connectoren. Bovendien wordt dit materiaal in de auto-industrie gebruikt voor de productie van onderdelen onder de motorkap. Ga naar PPS-spuitgieten om meer te weten te komen over dit materiaal.

3. Vloeibaar kristal polymeer (LCP)

Dit materiaal, dat ook wel LCP wordt genoemd, vindt zijn toepassingen in de volgende gebieden.

• Telecommunicatiesector
• Elektronica-industrie (productie van schakelaars en connectoren)
• Auto-industrie (productie van onderdelen onder de motorkap)

Dit materiaal heeft de volgende belangrijke eigenschappen waardoor deze materialen kunnen worden gebruikt in bovengenoemde toepassingen.

• Uitstekende chemische weerstand
• Hoge mechanische sterkte
• Goede dimensionale stabiliteit
• Uitstekende stijfheid

4. Polyetheretherketon (PEEK)

Dit materiaal is ook thermoplastisch met een semikristallijne structuur en wordt ook wel PEEK genoemd. Dit materiaal heeft de volgende eigenschappen.

• Hoge verhouding sterkte/gewicht
• Goede mechanische eigenschappen
• Uitstekende chemische weerstand
• Stabiliteit bij verhoogde temperaturen tot 250°C

Rekening houdend met bovengenoemde eigenschappen van PEEK, wordt het uitgebreid gebruikt in de volgende toepassingen voor de productie van de componenten die weerstand tegen extreme omgevingsfactoren en goede mechanische sterkte eisen. Ga naar peek plastic spuitgieten om meer te weten.

• Halfgeleiderindustrie
• Automobielsector
• Ruimtevaartindustrie
• Medische sector

5. Polyetherimide (PEI)

Dit materiaal dat ook wel PEI wordt genoemd, heeft de volgende belangrijke eigenschappen.

• Weerstand tegen vlammen
• Goede mechanische sterkte
• Hoge thermische weerstand
• Uitstekende dimensionale stabiliteit
• Goede elektrische eigenschappen

Belangrijke toepassingen van dit materiaal zijn de volgende sectoren.

• Medische sector (productie van steriliseerbare chirurgische instrumenten)
• Auto-industrie
• Elektronica-industrie
• Ruimtevaart

6. Polyimiden (PI)

Ployimidemateriaal dat ook wel PI wordt genoemd, heeft de volgende eigenschappen.

• Goede mechanische eigenschappen
• Uitstekende thermische stabiliteit tot 400°C
• Goede chemische bestendigheid
• Lage thermische uitzetting

Dit materiaal wordt veel gebruikt in de elektronische industrie, de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie voor de volgende toepassingen.

• Elektrische isolatie
• Thermische schilden
• Motoronderdelen en reserveonderdelen
• Printplaten

7.  Fluorpolymeren (FPE)

De kunststofmaterialen voor hoge temperaturen die in deze bredere categorie vallen, zijn de volgende.

• Gefluoreerd ethyleenpropyleen
• Polytetrafluorethyleen
• Perfluoralkoxy

Deze polymeren hebben de neiging om bepaalde eigenschappen te vertonen die als volgt worden beschreven.

• Stabiliteit bij hoge temperaturen
• Uitstekende chemische weerstand (tegen zuren, basen en veel oplosmiddelen)
• Lage wrijvingscoëfficiënt

Deze materialen vinden hun toepassingen voornamelijk in de volgende toepassingen.

• Draadcoatings
• Verwerking van halfgeleiders
• Buizen
• Afdichtingen
• Voeringen
• Apparatuur voor chemische verwerking

  8.Polyfenylsulfon (PPSU)

PPSU is een thermoplastisch, op hoge temperatuur werkend kunststofdeel dat in de jaren 1960 werd ontdekt. De dichtheid is 1,24 g/cm2, de waterabsorptie is 0,22%, de krimpsnelheid is 1,007 (0,7%), de smelttemperatuur is 190 °C, de hittevervormingstemperatuur is 1,82 MPa bij 174 °C en de gebruikstemperatuur op lange termijn varieert van -100 °C tot +150 °C. Dit is een van de kunststofmaterialen met de hoogste kwaliteit.

Eenvoudig spuitgietproces voor PPSU-kunststof

Voordrogen: PPSU moet voor de verwerking worden voorgedroogd om vocht uit het materiaal te verwijderen en hydrolysereacties bij hoge temperaturen te voorkomen. De droogtemperatuur is 90℃-110℃, minimaal 3-4 uur droogtijd.

Voorverwarmen: PPSU moet voorverwarmd worden voor het spuitgieten om de vloeibaarheid van het materiaal te verbeteren. De voorverwarmingstemperatuur ligt meestal tussen 80 en 120 °C.

Injectie: PPSU injecteren in de matrijs. De injectiedruk en -snelheid moeten worden bepaald op basis van het type en de dikte van de spuitgietwand.

Koelen: Dit is vrijwel hetzelfde als bij andere spuitgietonderdelen, maar PPSU heeft een hogere matrijstemperatuur nodig dan ABS- of PC-materiaal, dus normaal gesproken zal de koeltijd iets langer zijn, maar dit hangt af van de wanddikte van het spuitgietonderdeel.

Uitwerpen: Zodra de PPSU-spuitgieten onderdelen volledig zijn afgekoeld in de matrijsholte, gaat de matrijs open en werpt het uitwerpsysteem het gevormde onderdeel uit de matrijs.

Nabewerking: sommige onderdelen kunnen nabewerking nodig hebben, zoals machinale bewerking, CNC-draaien, reiniging, enzovoort, afhankelijk van de vereisten van de klant.

Toepassing van PPUS spuitgietdelen,

PPUS is erg duur en wordt normaal gebruikt in elektrische apparaten, elektronica, de medische industrie, babyflesjes, instrumenten en ruimtevaartafdelingen voor hittebestendige, corrosiebestendige, onderdelen met hoge sterkte en isolatieonderdelen, industriële folies enz.

Onder de tabel zijn enkele materialen op hoge temperatuur voor uw referentie, als plastic het vormen delen op hoge temperatuur nodig hebt, bent u welkom om ons te contacteren.

Karakteristiek	ASTM-tests	PTFE	PFA	FEP	ETFE	PCTFE	PVDF	KIJKJE	PPSU	PPS
Smeltpunt	(Tem:C bij benadering)	327	308	270	260	211	175	343	250	278
Maximale continue gebruikstemperatuur	(20000 uur, theoretische waarde: ℃	260	260	200	150	120	150	260	180	240
Thermische geleidbaarheid	C177(( W/cm-k).℃/cm)	0.25	0.25	0.25	0.24	0.21	0.13	0.66	0.45	0.5
Hardheid (shore)	Shore D hardheidsmeter	D50-D65	D60	D55	D70-D75	D80	D75-D85	D85	D85-95	D87-95
Treksterkte (Mpa)	D638	25-40	28-35	20-25	40-50	32-40	40-58	98 – 100	94-100	>150
Druksterkte (Mpa)	D695/1% Vervorming，25°C	5-6	5-6	5-6	11	9-12	13-14	25-35	95	27-134
Rek (%)	D638	250-450	300-400	270-330	400-450	90-250	300-450	40-50	60-120	200
Slagvastheid (J/m)	D256	160-170	geen breuk	geen breuk	geen breuk	135-145	1105	40-50	690	800
Verhouding	D792	2.13-2.22	2.12-2.27	2.12-2.27	1.70-1.86	2.10-2.14	1.76-1.78	1.26 – 1.32	1.32-1.5	1.32-1.5
Krimppercentage	(Theoretische waarde)	2%-5%	4%	3%-6%	3%-4%	1.5%-2%	1.40%	0.50%	0.50%	0.50%
Diëlektrische constante	D150/106HZ	2.1	2.1	2.1	2.6	2.4	6.43	3.2	3.94	3.5
Elektrische doorslagsterkte (MV/V)	D149/shot tijd，3.2mm	19	20	20-24	16	20-24	10	25	6.3	17
Weerbestendigheid		uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend
Weerstand tegen chemicaliën		uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend	uitstekend
Vlamvertraging, vlamvertraging (%)	Grenswaarde zuurstofindexconcentratie	>95	>95	>95	>31	>95	>43	>95	>95	>95

Wat zijn de verwerkingsmethoden van kunststoffen op hoge temperatuur?

Er worden speciale technieken gebruikt voor het verwerken van kunststoffen met een hoge temperatuur. Bovendien wordt er tijdens de verwerking voor gezorgd dat de eigenschappen van hogetemperatuurkunststoffen, zoals mechanische sterkte en hittebestendigheid, intact blijven tijdens het hele productieproces.

De meest voorkomende en meest gebruikte verwerkingsmethoden voor kunststoffen bij hoge temperaturen zijn de volgende.

1. Compressievormen

In dit proces wordt een open vormholte gemaakt. Deze vormholte wordt vervolgens verwarmd en er wordt een berekende hoeveelheid kunststof in geplaatst. Daarna wordt de mal gesloten en wordt er voldoende druk op het materiaal uitgeoefend. Door deze druk wordt het materiaal samengedrukt en krijgt het de gewenste vorm. Onderdelen met grote afmetingen en complexe geometrieën worden met deze methode gegoten. Deze onderdelen zijn moeilijk te gieten met andere gietprocessen. De materialen die verwerkt worden door compressievormen zijn onder andere polyetheretherketone, polyimiden en thermohardende hoge temperatuur kunststoffen. De volgende parameters moeten worden gecontroleerd voor het produceren van een uniform en defectvrij eindproduct.

• Temperatuur
• Druk
• Vormtijd

2. Spuitgieten

Bij deze verwerkingsmethode wordt eerst een vormholte met de gewenste vorm gemaakt. Daarna wordt het kunststofmateriaal in gesmolten vorm in die vormholte geïnjecteerd. Dit injecteren gebeurt onder hoge temperatuur en druk. Kunststoffen op hoge temperatuur worden meestal verwerkt door spuitgieten. Deze verwerkingsmethode is geschikt voor grote volumes en ingewikkelde vormen. De materialen die verwerkt worden door spuitgieten bestaan uit fluorpolymeren, polyfenyleensulfide, polyetheretherketon en polyetherimide. De parameters die gecontroleerd moeten worden om kromtrekken te voorkomen en dimensionale stabiliteit te bereiken, zijn de volgende:

• Koeling
• Temperatuur
• Bestandheid van het schimmelmateriaal tegen corrosieve omgevingen
• Bestandheid van het schimmelmateriaal tegen hoge temperaturen

3. Extrusie

Deze methode maakt gebruik van een extrusieproces om het gewenste product of voorwerp te maken. Bij deze verwerkingstechniek wordt een permanente matrijs met de gewenste vorm gebruikt. Het plastic materiaal in gesmolten vorm wordt in de matrijs geperst met behulp van drukkracht. Hierdoor ontstaat een product met een uniforme doorsnede en een doorlopend profiel. Om thermische degradatie te voorkomen, is het belangrijk om de extrusietemperatuur onder controle te houden.

Bij de extrusie van kunststoffen met een hoge temperatuur varieert de kwaliteit van het geëxtrudeerde product en de soepele doorstroming van het materiaal van materiaal tot materiaal. Daarom worden de geometrie van de matrijs en het ontwerp van de schroeven aangepast om de gewenste kwaliteit te bereiken. De meest voorkomende hogetemperatuurkunststoffen die vaak via extrusie worden verwerkt, zijn thermoplastische composieten, fluorpolymeren, polyfenyleensulfide en polyetheretherketon. De volgende producten worden vaak geproduceerd via deze verwerkingsmethode.

• Buizen
• Vellen
• Staven
• Profielen van kunststoffen voor hoge temperaturen

4.  Bewerking

Bij deze verwerkingstechniek worden verschillende machines en gereedschappen gebruikt om de kunststoffen bij hoge temperaturen vorm te geven. De meest gebruikte machines bij deze methode zijn CNC-machines, freesmachines en draaibanken. Deze manier van bewerken wordt toegepast op producten of voorwerpen met een ingewikkelde geometrie en een laag volume. Deze methode vereist speciaal gereedschap en gespecialiseerde technieken vanwege de weerstand en taaiheid van het materiaal. Kijk op PEEK CNC-bewerking om meer te weten.

Toch kunnen alle soorten hoge temperatuur kunststoffen met deze techniek bewerkt worden. Tijdens het machinaal bewerken van kunststoffen met hoge temperaturen wordt een aanzienlijke hoeveelheid warmte gegenereerd. Deze warmte is cruciaal voor het destabiliseren van de maatnauwkeurigheid van het voorwerp en verspreidt ook de degradatie van het materiaal. Om de nadelige effecten van deze hitte te elimineren, wordt er tijdens het bewerkingsproces gesmeerd.

5. Additieve Productie

Deze verwerkingsmethode is zeer uniek in vergelijking met andere verwerkingsmethoden. Bij deze techniek worden kunststoffen op hoge temperatuur gebruikt in de vorm van filamenten of poeders. Dit poeder wordt gebruikt om de onderdelen laag voor laag te produceren. Dit wordt gedaan door additieve productietechnieken toe te passen. Er zijn voornamelijk twee additieve productietechnieken.

• Gesmolten afzetting modelleren
• Selectief lasersinteren

Dit proces is geschikt voor het produceren van prototypes. Er worden echter ook onderdelen met complexe geometrieën geproduceerd. Deze verwerkingsmethode biedt een minimale verspilling van het materiaal. Er zijn veel kunststoffen met een hoge temperatuur die compatibel zijn met de additieve productiemethode. Deze materialen zijn onder andere polyetheretherketon en polyetherimide. Deze methode vereist een zeer nauwkeurige controle van de procesparameters om de vereiste maatnauwkeurigheid en mechanische eigenschappen te bereiken. Bovendien is voor deze verwerkingsmethode speciale apparatuur nodig die kunststof materialen met een hoge temperatuur kan verwerken.

Conclusie

De materiaalwetenschap bereikt een nieuwe horizon en boekt vooruitgang dankzij kunststoffen voor hoge temperaturen. Deze materialen hebben zeer unieke en speciale eigenschappen, waaronder mechanische sterkte, stabiliteit bij hoge temperaturen en bestendigheid tegen chemicaliën zoals zuren, basen en oplosmiddelen. Kunststoffen voor hoge temperaturen hebben de productie mogelijk gemaakt van hoogwaardige onderdelen en producten die sterk, lichter en duurzaam zijn. Vervolgens hebben alle prominente sectoren en industrieën een revolutie doorgemaakt, waaronder elektronica, de auto-industrie, de medische sector en de lucht- en ruimtevaart.

De conventionele kunststoffen zijn niet bestand tegen hoge temperaturen en hebben last van degradatie. Kunststoffen voor hoge temperaturen zijn echter zeer geschikt voor deze toepassingen omdat ze de prominente eigenschap hebben om hoge temperaturen aan te kunnen. Bovendien zijn hogetemperatuurkunststoffen bestand tegen corrosie en mechanische spanningen. Deze materialen bieden een langere levensduur aan producten en reserveonderdelen vanwege hun unieke eigenschappen zoals weerstand tegen vermoeiing, maatvastheid en elektrische isolatie onder extreme bedrijfsomstandigheden.

Hoge temperatuur kunststoffen worden met de dag belangrijker omdat de industriële sector hoge prestaties van onderdelen en reserveonderdelen eist. Vooruitgang in onderzoek en ontwikkeling op het gebied van materiaalwetenschap en verwerkingsmethoden laat zien dat deze materialen kunnen worden gebruikt voor hogere eisen. Dit zal resulteren in een verhoogde efficiëntie, duurzaamheid en veiligheid in tal van sectoren.Top van Formulier