Najnowsze artykuły
- 26 kwietnia 2025
W zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności producenci zazwyczaj wykorzystują metale takie jak nikiel i stal nierdzewna ze względu na ich wysoką odporność na ciepło. Na przykład, stopy na bazie niklu zachowują swoją wytrzymałość w środowisku o wysokiej temperaturze, cyklicznym działaniu ciepła i wysokiej zawartości węgla. Chociaż metale są bardziej odporne na ciepło niż tworzywa sztuczne, w wielu przypadkach inżynierowie mogą odnieść korzyści ze stosowania tworzyw sztucznych odpornych na ciepło w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności.
Tworzywa żaroodporne to materiały polimerowe, które mogą wytrzymać ciągłą pracę w temperaturach do 300° F lub powyżej tej wartości bez negatywnego wpływu na ich właściwości mechaniczne.
Tworzywa żaroodporne dzieli się na dwie kategorie - tworzywa termoutwardzalne i termoplasty. Tworzywa termoutwardzalne to tworzywa, które twardnieją po podgrzaniu i po utwardzeniu nie można ich ponownie formować. Wysokowydajne tworzywa termoplastyczne to tworzywa, które topią się po podgrzaniu, po ochłodzeniu stają się stałe, a po ochłodzeniu można je przetopić. Na integralność strukturalną tworzyw termoplastycznych mają wpływ takie czynniki, jak temperatura zeszklenia (Tg) i temperatura topnienia różnych materiałów. Dostępne są wysokowydajne tworzywa termoplastyczne, które zachowują swoje właściwości strukturalne w temperaturach powyżej 150°C i krótkotrwale powyżej 250°C.
Oprócz odporności cieplnej, tworzywa te mogą wykazywać odporność chemiczną, odporność na korozję, niski ciężar materiału, odporność elektryczną i termiczną oraz inne korzystne właściwości, w zależności od składu. Te różne właściwości sprawiają, że nadają się one do szerokiej gamy zastosowań przemysłowych.
Poniżej przedstawiamy kilka najlepszych tworzyw żaroodpornych i ich właściwości, aby pomóc czytelnikom określić, które z nich jest odpowiednie dla ich potrzeb. Ponadto przedstawiamy kilka typowych zastosowań, w których wykorzystywane są tworzywa żaroodporne.
Dostępnych jest wiele rodzajów tworzyw żaroodpornych, a każdy z nich ma unikalne zalety i wady, dzięki czemu nadaje się do różnych zastosowań. Poniżej znajduje się lista 4 tworzyw żaroodpornych, które zostały dokładnie zbadane:
Politetrafluoroetylen - znany pod nazwą handlową Teflon™ - ma niski współczynnik tarcia i wysoką odporność chemiczną. Wykazuje również doskonałą wytrzymałość na zginanie, odporność elektryczną, odporność na warunki atmosferyczne i stabilność termiczną. Uszczelki teflonowe są odpowiednie do stosowania w zakresie temperatur od -328° F do 500°F.
Charakteryzuje się dobrą wytrzymałością, wystarczającą odpornością na warunki atmosferyczne i dobrą izolacją elektryczną w gorącym i wilgotnym środowisku.
Politetrafluoroetylen dobrze sprawdza się w bardzo wysokich i niskich temperaturach, ale jego właściwości mechaniczne zwykle nie są takie jak tworzyw sztucznych w temperaturze pokojowej. Jest on wrażliwy na pełzanie, ścieranie i promieniowanie, a jego dym może być toksyczny. Ponadto warto zauważyć, że koszt przetwarzania PTFE jest dość wysoki.
PEEK jest wysokowydajnym termoplastem inżynierskim o strukturze półkrystalicznej. Charakteryzuje się odpornością chemiczną, odpornością na ścieranie, odpornością zmęczeniową, odpornością na pełzanie i odpornością cieplną. Materiał ten jest bardzo wytrzymały i może wytrzymać trudne warunki środowiskowe, dlatego producenci używają go jako zamiennika metalu w wielu zastosowaniach, ponieważ pozwalają one na zachowanie wytrzymałości i zdolności adaptacyjnych materiału w trudnych warunkach środowiskowych. PEEK może przez krótki czas wytrzymać temperaturę do 310°C, a jego temperatura topnienia wynosi ponad 371°C. Co ważniejsze, ma on najwyższą wytrzymałość na rozciąganie i zginanie spośród wszystkich polimerów o wysokich parametrach.
Niektóre z wad PEEK to podatność na działanie kwasu siarkowego, kwasu azotowego, kwasu chlorowego, chlorowców i sodu oraz niska odporność na promieniowanie ultrafioletowe. Jest on również drogi, dlatego może być stosowany tylko w wymagających aplikacjach.
PEI (zwykle tylko Ultem® jako nazwa handlowa) jest jednym z niewielu amorficznych tworzyw termoplastycznych dostępnych na rynku. Jest mocny, odporny chemicznie, trudnopalny i ma najwyższą wytrzymałość dielektryczną spośród wszystkich wysokowydajnych tworzyw termoplastycznych. Materiał ten charakteryzuje się bardzo wysoką temperaturą topnienia 219°C i maksymalną temperaturą pracy ciągłej 170°C.
ULTEM jest jedną z niewielu żywic stosowanych w komercyjnym przemyśle lotniczym - przewyższa inne tworzywa termoplastyczne pod względem odporności na pełzanie i dobrze zachowuje się w obecności różnych paliw i chłodziw. Ma jednak tendencję do pękania w obecności polarnych rozpuszczalników chlorowanych.
PAI to kolejne wysokowydajne tworzywo termoplastyczne o wysokiej odporności na temperaturę, dużej stabilności termicznej, dobrej odporności chemicznej i odporności na zużycie w wysokiej temperaturze do 275°C. PAI charakteryzuje się również wysoką wytrzymałością na rozciąganie i ściskanie. Poliamidoimid może być przetwarzany metodą wtrysku i prasowania. PAI charakteryzuje się również doskonałą stabilnością wymiarową ze względu na wysoką odporność na ściskanie, uderzenia i pełzanie.
Tworzywa żaroodporne występują w wielu postaciach, a te różne formy materiałowe są wykorzystywane do produkcji części i produktów stosowanych w wielu gałęziach przemysłu. Na przykład:
Tworzywa żaroodporne odgrywają istotną rolę w wielu gałęziach przemysłu. Ich stabilność termiczna w połączeniu z innymi korzystnymi właściwościami czyni je odpowiednimi zamiennikami metali w niezliczonych zastosowaniach. Ponadto, w zależności od składu, mogą one być lepszym wyborem materiałowym. Na przykład, w niektórych przypadkach zastąpienie części metalowych częściami z tworzyw sztucznych może zmniejszyć wagę komponentów, wydłużyć ich żywotność i poprawić osiągi.
