Yirminci yüzyılın ortalarında polimer kimyası ve malzeme bilimi alanlarındaki araştırma ve geliştirme önemli bir yer tutuyordu. Plastikler ve polimerler bu araştırma ve geliştirmenin bir sonucu olarak ortaya çıkmıştır. Bu malzemeler daha yüksek sıcaklıklara dayanma kabiliyetine sahipti. Polifenilen sülfit ve Politetrafloroetilen ilk olarak geleneksel plastiklere kıyasla daha yüksek sıcaklıklarla yüzleştiği ve bunlara dayanabildiği kanıtlanan malzemeler olarak ortaya çıkmıştır. Havacılık ve uzay endüstrisi, 1970'lerde yüksek sıcaklık polimerlerine veya plastiklerine yönelik önemli talep ve gereksinimi artırmıştır. Hafif malzemelere duyulan gereksinim nedeniyle sarf edilen çabalar, olağanüstü mekanik ve termal özellikler taşıyan çok sayıda poliamid ve polietereterketon gibi polimerlerin yaratılmasıyla sonuçlanmıştır.
Nihayetinde hava aracı motorlarının ve yapısal bileşenlerinin metal parçaları, bu hafif ve yüksek sıcaklığa dayanıklı plastiklerle değiştirildi. Geleneksel plastikler yüksek sıcaklıklarda yumuşama eğilimi gösterir ve daha sonra bu yüksek sıcaklıklarda bozulmaya başlar. Öte yandan, yüksek sıcaklık plastikleri yüksek sıcaklıklarda özelliklerini korurlar ve aşırı çalışma koşullarının mevcut olduğu endüstrilerde kullanılmaya uygun kabul edilirler. Bu özellikler arasında kimyasal direnç, boyutsal kararlılık ve yüksek sıcaklık plastiklerinin performansı için hayati önem taşıyan mekanik özellikler yer alır. Aşırı ortamlarda yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanan bu yüksek sıcaklık plastiklerine mühendislik termoplastikleri veya yüksek performanslı termoplastikler de denir.
Yüksek Sıcaklık Plastik Malzemesinin Tanımlanması
Yüksek sıcaklık plastik malzemesi yüksek sıcaklıklarda çalıştırılmak ve bu yüksek sıcaklıklara dayanmak üzere özel olarak tasarlanmış malzemedir. Önemli olan temel özellik, yüksek sıcaklık plastiklerinin yüksek sıcaklıklarda yapısal bütünlüklerini ve mekanik özelliklerini korumalarıdır. Bu yüksek performanslı mühendislik plastikleri orijinal şekillerini korur ve yüksek sıcaklıklarda çalışırken deforme olmazlar.
Plastiklerin kategorisine bağlı olarak, 150°C ila 300°C'nin üzerindeki sıcaklık aralıklarında özelliklerini korurlar. Bu yüksek sıcaklık plastikleri, normal plastiklerin bozulacağı ve deforme olacağı ve bu yüksek sıcaklığa dayanamayacağı yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanım alanı bulur. Metallerin yüksek ağırlık taşıdığını ve metallerin de korozyona karşı hassas olduğunu belirtmek yerinde olacaktır. Bunu göz önünde bulundurarak, yüksek sıcaklık plastik malzemeleri hafif ve korozyona dayanıklı olmaları nedeniyle bu tür uygulamalarda yemeklerin yerini almaktadır.
Yüksek sıcaklık polimerleri ve yüksek sıcaklık plastikleri (Farklılaştırma)
Bileşim ve yapıdaki farklılıklar plastik ve polimerleri birbirinden ayırır. Yüksek sıcaklık polimerleri geniş bir kategori iken, yüksek sıcaklık plastikleri bu geniş kategorinin alt kümesidir. Yüksek sıcaklık polimerleri hem termoset hem de termoplastiklerden oluşur. Bu polimerleri sentezlemek için gelişmiş polimerizasyon yöntemleri uygulanır. Çoğu zaman yüksek sıcaklıklara karşı performanslarını artırmak için özel takviyeler veya katkı maddeleri kullanılır.
Ancak, yüksek sıcaklık plastikleri sadece termoplastiklerden oluşur. Bu plastikler, deforme olmadan yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu plastikler yüksek sıcaklıklarda çok az bozulma gösterir veya hiç bozulmaz. Bu plastikler, kimyasal dirençlerini, mekanik özelliklerini ve boyutsal kararlılıklarını yüksek sıcaklık ortamında korumak için özel olarak tasarlanmıştır.
Yüksek Sıcaklık Plastiklerinin Malzemeleri (özellikleri ve Uygulamaları) Nelerdir?
Aşağıda yüksek sıcaklık plastikleri kategorisine giren malzemeler yer almaktadır.
- Politetrafloroetilen (PTFE)
PTFE olarak da adlandırılan bu malzeme mükemmel bir elektrik yalıtkanıdır ve elektrik yalıtımının gerekli olduğu uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Bu malzeme aynı zamanda özellikle pişirme kaplarında ve conta ve yataklarda yapışmaz kaplama için kullanılır. Bu kullanım, bu malzemenin aşağıdaki gibi bazı önemli özelliklerine dayanmaktadır.
- Yüksek sıcaklık kararlılığı
- Düşük sürtünme katsayısı
- İyi kimyasal direnç
- Polifenilen Sülfür (PPS)
Bu PPS malzeme yarı kristal yapıya sahip bir termoplastiktir ve aşağıdaki önemli özellikleri sergiler.
- Alev geciktirici (doğal)
- Yüksek sıcaklık dayanımı
- Kimyasal direnç
- Boyutsal kararlılık
Bu özellikler, bu malzemeyi endüstriyel uygulamalarda kullanılmaya uygun hale getirmiştir. Bu malzeme aynı zamanda elektrik ve elektronik sektöründe gövde ve konektör üretiminde de kullanılmaktadır. Ayrıca otomotiv endüstrisinde bu malzeme kaput altı bileşenleri üretmek için kullanılır. Gitmek için PPS enjeksiyon kalıplama bu malzeme hakkında daha fazla bilgi edinmek için.
- Sıvı kristal polimer (LCP)
LCP olarak da adlandırılan bu malzeme aşağıdaki alanlarda uygulama alanı bulmaktadır.
- Telekomünikasyon sektörü
- Elektronik endüstrisi (anahtar ve konektör üretimi)
- Otomotiv endüstrisi (kaput altı bileşenlerin üretimi)
Bu malzeme, bu malzemelerin yukarıda belirtilen uygulamalarda kullanılmasını sağlayan aşağıdaki önemli özellikleri taşımaktadır.
- Mükemmel kimyasal direnç
- Yüksek mekanik dayanım
- İyi boyutsal kararlılık
- Mükemmel sertlik
- Polietereterketon (PEEK)
Bu malzeme aynı zamanda yarı kristal yapıya sahip termoplastiktir ve PEEK olarak da adlandırılır. Bu malzeme aşağıdaki özellikleri sergiler.
- Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
- İyi mekanik özellikler
- Mükemmel kimyasal direnç
- 250°C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda kararlılık
PEEK'in yukarıda belirtilen özellikleri göz önünde bulundurularak, aşırı çevresel koşullara direnç ve iyi mekanik mukavemet gerektiren bileşenlerin üretimi için aşağıdaki uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Şuraya git peek plastik enjeksiyon kalıplama Daha fazlasını öğrenmek için.
- Yarı iletken endüstrisi
- Otomotiv sektörü
- Havacılık ve uzay endüstrisi
- Tıbbi sektör
- Polieterimid (PEI)
PEI olarak da adlandırılan bu malzeme aşağıdaki önemli özellikleri sağlar.
- Alev direnci
- İyi mekanik dayanım
- Yüksek termal direnç
- Mükemmel boyutsal kararlılık
- İyi elektriksel özellikler
Bu malzemenin başlıca uygulamaları aşağıdaki sektörleri kapsamaktadır.
- Medikal sektörü (sterilize edilebilir cerrahi alet üretimi)
- Otomotiv endüstrisi
- Elektronik endüstrisi
- Havacılık ve uzay sektörü
- Poliimidler (PI)
PI olarak da adlandırılan ployimid malzeme aşağıdaki özellikleri sunar.
- İyi mekanik özellikler
- 400°C'ye kadar mükemmel termal kararlılık
- İyi kimyasal direnç
- Düşük termal genleşme
Bu malzeme elektronik endüstrisinde, havacılık sektöründe ve otomotiv endüstrisinde aşağıdaki uygulamalar için yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Elektrik yalıtımı
- Termal kalkanlar
- Motor parçaları ve yedekleri
- Devre kartları
- Floropolimerler (FPE)
Bu daha geniş kategoriye giren yüksek sıcaklık plastik malzemeleri aşağıdaki gibidir.
- Florlu etilenepropilen
- Politetrafloroetilen
- Perfloroalkoksi
Bu polimerler aşağıdaki gibi tanımlanan belirli nitelikleri gösterme eğilimindedir.
- Yüksek sıcaklık kararlılığı
- Mükemmel kimyasal direnç (asitlere, bazlara ve birçok solvente karşı)
- Düşük sürtünme katsayısı
Bu malzemeler başlıca aşağıdaki uygulamalarda kullanım alanı bulmaktadır.
- Tel kaplamalar
- Yarı iletken işleme
- Boru
- Mühürler
- Astarlar
- Kimyasal işleme ekipmanları
8. Polifenilsülfon (PPSU)
PPSU, 1960'larda keşfedilen termoplastik, yüksek sıcaklık mühendislik plastik parçasıdır. Yoğunluğu 1,24 g/cm2, su emilimi 0,22%, büzülme oranı 1,007 (0,7%), erime sıcaklığı 190 °C, ısı bozulma sıcaklığı 174 °C'de 1,82 MPa ve uzun süreli kullanım sıcaklığı -100 °C ila +150 °C arasındadır. Bu, aralarındaki en yüksek kaliteli plastik malzemelerden biridir.
PPSU plastik malzeme için basit kalıplama işlemi
Ön kurutma: Malzemedeki nemi gidermek ve yüksek sıcaklıklarda hidroliz reaksiyonlarını önlemek için PPSU'nun işlenmeden önce önceden kurutulması gerekir. Kurutma sıcaklığı 90℃-110℃, en az 3-4 saat kurutma süresidir.
Ön ısıtma: Malzemenin akışkanlığını artırmak için enjeksiyon kalıplamadan önce PPSU'nun ön ısıtmaya tabi tutulması gerekir. Ön ısıtma sıcaklığı genellikle 80 ila 120 °C arasındadır.
Enjeksiyon: PPSU'nun kalıp içine enjekte edilmesi. Enjeksiyon basıncı ve hızı, tipe ve enjeksiyon kalıplama duvar kalınlığına göre belirlenmelidir.
Soğutma: Bu, diğer enjeksiyon kalıplama parçalarıyla hemen hemen aynıdır, ancak PPSU, ABS veya PC malzemesinden daha yüksek bir kalıp sıcaklığına ihtiyaç duyar, bu nedenle normalde soğutma süresi biraz daha uzun olacaktır, ancak bu, kalıplama parçasının duvar kalınlığına bağlıdır.
Fırlatma: Bir kez PPSU enjeksiyon kalıplama parçalar kalıp boşluğunda tamamen soğuduktan sonra kalıp açılır ve ejektör sistemi kalıplanmış parçayı kalıptan dışarı çıkarır.
İşlem sonrası: bazı parçalar, müşterinin gereksinimlerine bağlı olarak işleme, CNC tornalama, temizleme vb. gibi bazı üretim sonrası işlemlere ihtiyaç duyabilir.
PPUS kalıplama parçalarının uygulanması,
PPUS çok pahalıdır ve normalde elektrikli aletler, elektronik, tıbbi endüstriler, biberonlar, aletler ve havacılık bölümlerinde ısıya dayanıklı, korozyona dayanıklı, yüksek mukavemetli parçalar ve yalıtım parçaları, endüstriyel filmler vb. için kullanılır.
Aşağıdaki tablo referansınız için bazı yüksek sıcaklık malzemeleridir, yüksek sıcaklık plastik kalıplama parçalarına ihtiyacınız varsa, bizimle iletişime geçebilirsiniz.
| Özellik | ASTM Testleri | PTFE | PFA | FEP | ETFE | PCTFE | PVDF | GÖZ ATMAK | PPSU | Not: Lütfen |
| Erime Noktası | (Yaklaşık Tem:C) | 327 | 308 | 270 | 260 | 211 | 175 | 343 | 250 | 278 |
| Maksimum sürekli kullanım sıcaklığı | (20000 saat ， Teorik değer: ℃ | 260 | 260 | 200 | 150 | 120 | 150 | 260 | 180 | 240 |
| Termal iletkenlik | C177(( W/cm-k).℃/cm) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.24 | 0.21 | 0.13 | 0.66 | 0.45 | 0.5 |
| Sertlik (shore) | Shore D sertlik test cihazı | D50-D65 | D60 | D55 | D70-D75 | D80 | D75-D85 | D85 | D85-95 | D87-95 |
| Çekme Dayanımı (Mpa) | D638 | 25-40 | 28-35 | 20-25 | 40-50 | 32-40 | 40-58 | 98 - 100 | 94-100 | >150 |
| Basınç dayanımı (Mpa) | D695/1% Distorsiyon ， 25°C | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 11 | 9-12 | 13-14 | 25-35 | 95 | 27-134 |
| Uzama (%) | D638 | 250-450 | 300-400 | 270-330 | 400-450 | 90-250 | 300-450 | 40-50 | 60-120 | 200 |
| Darbe dayanımı (J/m) | D256 | 160-170 | kırılma yok | kırılma yok | kırılma yok | 135-145 | 1105 | 40-50 | 690 | 800 |
| Oran | 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 |
| Büzülme Oranı | (Teorik değer) | 2%-5% | 4% | 3%-6% | 3%-4% | 1.5%-2% | 1.40% | 0.50% | 0.50% | 0.50% |
| Dielektrik sabiti | D150/106HZ | 2.1 | 2.1 | 2.1 | 2.6 | 2.4 | 6.43 | 3.2 | 3.94 | 3.5 |
| Elektriksel kırılma gücü (MV/V) | D149/atış süresi，3,2 mm | 19 | 20 | 20-24 | 16 | 20-24 | 10 | 25 | 6.3 | 17 |
| Hava koşullarına dayanıklılık | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | |
| Kimyasallara karşı direnç | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | Mükemmel | |
| Alev geciktirici, alev geciktirici (%) | Sınırlayıcı oksijen indeksi konsantrasyonu | >95 | >95 | >95 | >31 | >95 | >43 | >95 | >95 | >95 |
Yüksek Sıcaklık Plastiklerinin İşleme Yöntemleri Nelerdir?
Yüksek sıcaklık plastiklerinin işlenmesi için özel teknikler kullanılır. Ayrıca, işleme sırasında yüksek sıcaklık plastiklerinin mekanik mukavemet ve ısı direnci gibi özelliklerinin tüm üretim operasyonu boyunca bozulmadan kaldığından emin olunur.
Yüksek sıcaklık plastikleri için en yaygın ve yaygın olarak kullanılan işleme yöntemleri aşağıdaki gibidir.
- Sıkıştırma Kalıplama
Bu işlemde açık bir kalıp boşluğu hazırlanır. Daha sonra bu kalıp boşluğu ısıtılır ve içine hesaplanan miktarda plastik yerleştirilir. Daha sonra bu kalıp kapatılır ve malzeme üzerine yeterli bir basınç uygulanır. Bu basıncın uygulanması malzemeyi sıkıştırır ve malzeme istenilen şekle dönüştürülür. Büyük boyutlu ve karmaşık geometrilere sahip parçalar bu yöntemle kalıplanır. Bu parçaların diğer kalıplama prosesleri ile kalıplanması zordur. Sıkıştırmalı kalıplama yöntemi ile işlenen malzemeler arasında polietereterketon, poliimidler ve termoset yüksek sıcaklık plastikleri bulunmaktadır. Üniform ve hatasız nihai ürün üretmek için aşağıdaki parametrelerin kontrol edilmesi gerekir.
- Sıcaklık
- Basınç
- Kalıplama süresi
- Enjeksiyon Kalıplama
Bu işleme yönteminde önce istenen şekle sahip bir kalıp boşluğu hazırlanır. Daha sonra erimiş haldeki plastik malzeme bu kalıp boşluğuna enjekte edilir. Bu enjeksiyon yüksek sıcaklık ve basınç altında gerçekleştirilir. Yüksek sıcaklıktaki plastikler en yaygın olarak enjeksiyon kalıplama yoluyla işlenir. Bu işleme yöntemi, yüksek hacimli ürünler ve karmaşık şekiller için uygundur. Enjeksiyon kalıplama yoluyla işlenen malzemeler floropolimerler, polifenilen sülfür, polietereterketon ve polieterimidden oluşur. Çarpılmayı önlemek ve boyutsal kararlılığı sağlamak için kontrol edilmesi gereken parametreler aşağıdaki gibidir:
- Soğutma oranları
- Sıcaklık
- Korozif ortama karşı kalıp malzemesi direnci
- Yüksek sıcaklığa karşı kalıp malzemesi direnci
- Ekstrüzyon
Bu yöntem, istenen ürünü veya öğeyi üretmek için ekstrüzyon işlemini kullanır. Bu işleme tekniğinde istenen şekle sahip kalıcı bir kalıp kullanılır. Erimiş haldeki plastik malzeme, sıkıştırma kuvveti kullanılarak kalıbın içine itilir. Bunun sonucunda sürekli profil taşıyan düzgün kesitli ürün üretilir. Termal bozulmayı önlemek için ekstrüzyon sıcaklığının kontrolü kritik öneme sahiptir.
Yüksek sıcaklıktaki plastiklerin ekstrüzyon işleminde, ekstrüde edilen ürünün kalitesi ve malzemenin düzgün akışı malzemeden malzemeye değişir. Bu nedenle, kalıp geometrisi ve vidaların tasarımı istenen kaliteyi elde etmek için ayarlanır. Ekstrüzyon yöntemiyle en yaygın olarak işlenen yüksek sıcaklık plastikleri arasında termoplastik kompozitler, floropolimerler, polifenilen sülfit ve polietereterketon bulunur. Bu işleme yöntemiyle yaygın olarak aşağıdaki ürünler üretilmektedir.
- Tüpler
- Çarşaflar
- Çubuklar
- Yüksek sıcaklık plastiklerinin profilleri
- Talaşlı İmalat
Bu işleme tekniği, yüksek sıcaklıktaki plastikleri şekillendirmek için çeşitli makinelerin ve aletlerin kullanılmasını içerir. Bu yöntemde en yaygın kullanılan makineler CNC makineleri, freze makineleri ve torna makineleridir. Bu tür bir işleme, karmaşık geometrilere sahip ve düşük hacimli ürünlere veya parçalara uygulanır. Bu yöntem, malzemenin direnci ve tokluğu nedeniyle özel takımlar ve özel teknikler gerektirir. Kontrol PEEK CNC işleme Daha fazlasını öğrenmek için.
Ancak yine de her türlü yüksek sıcaklık plastiği bu teknik kullanılarak işlenebilir. Yüksek sıcaklıktaki plastiklerin işlenmesi sırasında önemli miktarda ısı üretilir. Bu ısı, ürünün boyutsal doğruluğunu bozmak ve ayrıca malzemenin bozulmasını yaymak için çok önemlidir. Bu ısının olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak için işleme prosesi sırasında yağlama yapılır.
- Katmanlı Üretim
Bu işleme yöntemi, diğer işleme yöntemlerine kıyasla çok benzersizdir. Bu teknikte yüksek sıcaklıktaki plastikler filamentler veya tozlar şeklinde kullanılır. Bu toz, parçaları katman katman üretmek için kullanılır. Bu, eklemeli üretim teknikleri benimsenerek gerçekleştirilir. Temel olarak aşağıdaki gibi iki eklemeli üretim tekniği vardır.
- Kaynaşmış biriktirme modelleme
- Seçici lazer sinterleme
Bu süreç prototip üretimi için uygundur. Bununla birlikte, karmaşık geometrilere sahip parçalar da üretilmektedir. Bu işleme yöntemi minimum malzeme israfı sağlar. Eklemeli üretim yöntemiyle uyumlu çok sayıda yüksek sıcaklık plastiği vardır. Bu malzemeler arasında polietereterketon ve polieterimid bulunmaktadır. Bu yöntem, talep edilen boyutsal doğruluğu ve mekanik özellikleri elde etmek için proses parametrelerinin çok hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir. Ayrıca, bu işleme yöntemi için yüksek sıcaklıktaki plastik malzemeleri işleyebilen özel ekipmanlar gereklidir.
Çözüm
Malzeme bilimi, yüksek sıcaklık plastikleri sayesinde yeni bir ufka dokunuyor ve ilerleme gösteriyor. Bu malzemeler mekanik mukavemet, yüksek sıcaklık kararlılığı ve asitler, bazlar ve çözücüler gibi kimyasallara karşı direnç gibi çok benzersiz ve özel özellikler sağlamaktadır. Yüksek sıcaklık plastik malzemeleri, güçlü, hafif ve dayanıklı olan birinci sınıf performans gösteren yedek parçaların ve ürünlerin üretilmesini sağlamıştır. Bunun sonucunda elektronik, otomotiv, medikal ve havacılık dahil olmak üzere önde gelen tüm sektörler ve endüstriler devrim yaşamıştır.
Geleneksel plastik malzemeler yüksek sıcaklıklara dayanamaz ve bozulmaya uğrar. Ancak, yüksek sıcaklık plastikleri bu uygulamalar için çok uygundur, çünkü yüksek sıcaklıklara dayanma konusunda öne çıkan bir özelliğe sahiptirler. Ayrıca, yüksek sıcaklık plastikleri korozyona ve mekanik gerilimlere karşı direnç gösterir. Bu malzemeler, yorulmaya karşı direnç, boyutsal kararlılığı koruma ve aşırı çalışma koşullarında elektrik yalıtımı gibi benzersiz özellikleri nedeniyle ürünlere ve yedek parçalara daha uzun kullanım ömrü sağlar.
Yüksek sıcaklık plastikler gün geçtikçe daha önemli hale gelmektedir çünkü sanayi sektörü yüksek performanslı bileşenler ve yedek parçalar talep etmektedir. Malzeme bilimi ve işleme yöntemleri alanlarındaki ileri araştırma ve geliştirme, bu malzemelerin daha yüksek gereksinimler için kullanılabileceğini göstermektedir. Bu da birçok sektörde verimliliğin, sürdürülebilirliğin ve güvenliğin artmasını sağlayacaktır.Top of Form