Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Industriële technologie

Top 5 hittebestendige kunststoffen

Fabrikanten hebben de neiging om metalen zoals nikkel en roestvrij staal te gebruiken voor hoogwaardige toepassingen omdat ze zeer hittebestendig zijn. Legeringen op nikkelbasis behouden bijvoorbeeld hun sterkte in omgevingen met hoge temperaturen, cyclische thermische blootstelling en hoge niveaus van koolstof. Hoewel metaal doorgaans hittebestendiger is dan plastic, zijn er veel gevallen waarin ingenieurs baat zouden hebben bij het gebruik van hittebestendige kunststoffen voor hun hoogwaardige toepassingen.

Hittebestendige kunststoffen vallen in twee brede categorieën:thermoharders en thermoplasten. Thermoharders zijn kunststoffen die uitharden bij blootstelling aan hitte en na uitharding niet kunnen worden vervormd. Hoogwaardige thermoplasten zijn kunststoffen die smelten bij verhitting, vast worden bij afkoeling en na afkoeling weer kunnen worden gesmolten. De structurele integriteit van thermoplasten wordt beïnvloed door factoren zoals de glasovergangstemperatuur (Tg) en het smeltpunt dat inherent is aan elk materiaal. Er zijn keuzes van hoogwaardige thermoplasten die hun structurele capaciteiten behouden boven 150°C en op korte termijn boven 250°C.

Deze materialen zijn niet alleen hittebestendig, maar ook chemisch bestendig, corrosiebestendig en uitstekende elektrische en thermische isolatoren. Veelvoorkomende hoogwaardige toepassingen zijn onder meer zuigercomponenten in de auto-industrie, kabelkanalen in de lucht- en ruimtevaartindustrie, onderzeese connectoren in de halfgeleiderindustrie en meer. Bij het ontwerpen van onderdelen die in contact komen met extreem hoge temperaturen, moeten productteams overwegen om te vervaardigen met deze top vijf hittebestendige kunststoffen.

Top 5 hittebestendige kunststoffen

Thermoplasten krijgen hun hittebestendigheid door hun moleculaire structuur. Wanneer stijve aromatische ringen aan de hars worden toegevoegd in plaats van alifatische groepen, wordt de ruggengraat van de moleculaire keten zodanig beperkt en versterkt dat twee chemische schakels moeten worden verbroken om de keten te verbreken. Met deze nieuwe structuur kan de chemische en hittebestendigheid van een thermoplast gelijk of beter zijn dan die van een thermoharder.

Hier zijn vijf kunststoffen die tegen de hitte kunnen.

1. Polyetherimide (PEI)

ULTEM®, de merknaam voor polyetherimide (PEI), is een van de weinige commercieel verkrijgbare amorfe thermoplasten die momenteel op de markt zijn. Het is sterk, chemisch en vlambestendig en is al meer dan 35 jaar een nietje in de maakindustrie. ULTEM onderscheidt zich omdat het de hoogste diëlektrische sterkte heeft van alle hoogwaardige thermoplasten.

Dit materiaal heeft een extreem hoog smeltpunt van 219°C en een maximale continue gebruikstemperatuur van 170°C, waardoor het ideaal is voor printplaten, voedselsterilisatieapparatuur en vooral vliegtuigonderdelen. ULTEM is een van de weinige harsen voor gebruik in de commerciële lucht- en ruimtevaartindustrie - het verslaat andere thermoplasten in kruipweerstand en houdt goed stand in de aanwezigheid van verschillende brandstoffen en koelvloeistoffen. Het heeft echter de neiging te barsten in aanwezigheid van polaire gechloreerde oplosmiddelen. Dit materiaal is te vinden in brandblokkers en vliegtuigstoelhoezen.

ULTEM is vrij duur zoals veel van de andere kunststoffen op deze lijst. Het heeft ook een lagere slagvastheid en bruikbare temperatuur dan PEEK.

Voordelen van ULTEM:

  • Betere kruipweerstand dan thermoplasten
  • Houdt stand tegen brandstoffen en koelvloeistoffen

Nadelen van ULTEM:

  • Heeft de neiging te barsten in de aanwezigheid van polaire gechloreerde oplosmiddelen
  • Redelijk duur

2. Polyetheretherketon (PEEK)

PEEK, een afkorting voor polyetheretherketon, is een semi-kristallijne, hoogwaardige technische thermoplast die bestand is tegen chemicaliën, slijtage, vermoeidheid, kruip en hitte. Dit materiaal is zo sterk en aanpasbaar aan ruwe omgevingen dat fabrikanten het in veel toepassingen gebruiken als vervanging voor metaal, ongeacht de temperatuur. PEEK is bestand tegen temperaturen tot 310°C gedurende korte perioden en heeft een smeltpunt van meer dan 371°C. Bovendien heeft het de hoogste trek- en buigsterkte van alle hoogwaardige polymeren.

Vanwege de metaalachtige duurzaamheid wordt PEEK veel gebruikt voor een verscheidenheid aan medische apparaten, actieve componenten in autotransmissies en onderdelen voor het exterieur van vliegtuigen. Het heeft als bijkomend voordeel dat het gemakkelijk te bewerken is via spuitgieten of extrusie, en solide PEEK is compatibel met CNC-bewerking.

Deze populaire thermoplast heeft wel een paar kleine nadelen, waaronder de gevoeligheid voor UV-licht en bepaalde zuren. PEEK is echter nog steeds een zeer veelzijdige thermoplast die alle ingenieurs in hun repertoire zouden moeten hebben.

Voordelen van PEEK:

  • Sterk en aanpasbaar aan ruwe omgevingen
  • Hoogste trek- en buigsterkte
  • Eenvoudige bewerkingsmogelijkheden voor spuitgieten
  • Compatibel met cnc-bewerking

Nadelen van PEEK:

  • Gevoeligheid voor UV-licht en bepaalde zuren

3. Polytetrafluorethyleen (PTFE)

PTFE, algemeen bekend als Teflon, is een zacht, hittebestendig, wrijvingsarm plastic met een uitzonderlijke chemische weerstand. Het heeft een hoge buigsterkte, voldoende weersbestendigheid en een goed elektrisch isolerend vermogen in zowel warme als natte omgevingen.

PTFE is uniek omdat het bijna volledig chemisch inert is en zeer onoplosbaar in de meeste oplosmiddelen, waardoor het ideaal is voor toepassingen bij hoge temperaturen. PTFE heeft een van de hoogste smeltpunten van alle thermoplasten bij 327°C en een zeer groot bedrijfstemperatuurbereik. Het is thermisch stabiel genoeg om overal tussen -200°C en +260°C te worden gebruikt.

PTFE is het meest bekend om zijn commerciële toepassingen. Het wordt ook gebruikt om leidingen te beschermen tegen corrosieve materialen, om warmtewisselaars te coaten en om elektrische componenten te isoleren.

PTFE blinkt uit bij extreem hoge en lage temperaturen, maar de mechanische eigenschappen zijn doorgaans inferieur aan vergelijkbare kunststoffen bij kamertemperatuur. Het is gevoelig voor kruipen, schuren en straling, en de dampen kunnen giftig zijn. Het is ook vermeldenswaard dat PTFE vrij duur is om te verwerken.

Voordelen van PTFE:

  • Hoge buigsterkte
  • Adequate weersbestendigheid
  • Goed elektrisch isolerend vermogen in zowel warme als natte omgevingen

Nadelen van PTFE:

  • Inferieur aan vergelijkbare kunststoffen bij kamertemperatuur
  • Gevoelig voor kruipen, schuren en straling
  • Fes kan giftig zijn
  • Redelijk duur om te verwerken

4. Polybenzimidazool (PBI)

Polybenzimidazol (PBI) heeft de hoogste hitte- en slijtvastheid, sterkte en stabiliteit van mechanische eigenschappen van alle technische thermoplasten die momenteel op de markt zijn. PBI-vezels hebben geen bekend smeltpunt, branden niet en plakken niet aan andere kunststoffen. Dit materiaal heeft een maximale continue gebruikstemperatuur van 398°C in inerte omgevingen, 343°C in lucht, en een kortdurende blootstellingspotentieel tot een zinderende 537°C.

Ondanks al zijn sterke punten is PBI ongelooflijk duur en moeilijk te produceren. Ingenieurs moeten vaak diamantgereedschap gebruiken om dit materiaal te bewerken, wat de kosten nog meer opdrijft. Vanuit een ontwerpstandpunt is een groot nadeel van PBI de kerfgevoeligheid. Productontwerpers moeten voorzichtig zijn om alle scherpe randen of hoeken te vermijden en alle oppervlakteafwerkingen glad te maken.

Voordelen van PBI:

  • Hoge stabiliteit
  • Extreme hittebestendigheid – hoogste van alle thermoplasten die momenteel op de markt zijn
  • Vezels hebben geen smeltpunt - ze branden niet en plakken niet aan andere kunststoffen

Nadelen van PBI:

  • Duur en moeilijk te vervaardigen
  • Hoge gevoeligheid

5. Polydicyclopentadieen (pDCPD)

Polydicyclopentadieen (pDCPD) is een speciaal ontwikkeld thermohardend polymeer dat is ontworpen om een ​​uitstekende combinatie te bieden van chemische, corrosie- en hittebestendigheid, plus stijfheid en slagvastheid. Dit materiaal combineert de vormflexibiliteit van een thermoharder met de hoogwaardige eigenschappen van hoogwaardige technische thermoplasten. Het heeft een warmteafbuigingstemperatuur tot 120 °C.

pDCPD is uniek omdat het vrijwel geen beperkingen heeft op het gebied van onderdeelgrootte of gewicht - onderdelen met variabele wanddiktes, gegoten verstevigingsribben en meer zullen de productie niet vertragen. pDCPD is een relatief nieuw materiaal en de toepassingen ervan zijn tot nu toe beperkt, maar het is veelbelovend gebleken in corrosiebestendige chemische procesapparatuur, septic tanks en waterbehandelingsapparatuur.

Voordelen van pDCPD:

  • Combineert chemische, corrosie- en hittebestendigheid
  • Geen onderdeelgrootte of gewichtsbeperking - zal de productie niet vertragen
  • Vermengt vormflexibiliteit met hoge prestaties

Nadelen van pDCPD:

  • Nieuw materiaal:toepassingen zijn beperkt

Kunnen fabrikanten de hittebestendigheid verbeteren?

Ingenieurs en fabrikanten kunnen het vuur hoger zetten en de prestaties van de meeste soorten kunststoffen verbeteren door additieven en/of warmtestabilisatoren te gebruiken. De drie meest voorkomende soorten additieven zijn antioxidanten, vlamvertragers en technische hulpstoffen. Elk additief biedt een ander kenmerk en draagt ​​bij aan de duurzaamheid van een polymeer.

Hittestabilisatoren beschermen een polymeer tegen hitteschade tijdens de productie of tijdens het normale gebruik van het laatste onderdeel, en ze worden tegenwoordig aan de meeste polymeren toegevoegd. Hittestabilisatoren kunnen ook het uiterlijk, de sterkte en de elasticiteit van het polymeer behouden.

Kies een deskundige fabrikant om te helpen bij de materiaalkeuze

Voor toepassingen bij hoge temperaturen kan elk van deze hoogwaardige kunststoffen de hitte aan. Niet zomaar elk materiaal is echter voldoende. Ingenieurs moeten hun onderzoek doen om ervoor te zorgen dat ze het hittebestendige plastic kiezen dat het beste bij hun specifieke toepassing past. Als technici het verkeerde materiaal kiezen, lopen ze het risico de functionaliteit van hun onderdeel in gevaar te brengen en opnieuw te beginnen.

Een ervaren productiepartner als Fast Radius kan het materiaalkeuzeproces stressvrij maken dankzij onze deskundige technische adviesdiensten. We kunnen elk productteam helpen bij het kiezen van het juiste materiaal voor hun onderdeel en unieke vereisten.

Naast materiaalkeuze, is ons team van ervaren ingenieurs en ontwerpers bereid om het productontwikkelingsproces te stroomlijnen en onderdelen van superieure kwaliteit te leveren tegen betaalbare prijzen en razendsnelle tijdlijnen - zodat elke klant er zeker van kan zijn dat ze het beste product voor de beste deal krijgen . Neem vandaag nog contact met ons op voor een offerte.

Ga voor meer materiaalgidsen en informatie over het vervaardigen met kunststoffen naar het Fast Radius-bronnencentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte

Industriële technologie

  1. Top 5 materialen voor kunststof lagers gebruikt op metalen oppervlakken
  2. Top 4 chemisch bestendige kunststoffen
  3. Top 8 ozonveilige kunststoffen
  4. Top 10 moderne trends in hoogwaardige kunststoffen
  5. Toptalent werven
  6. Hoogwaardige composieten in Israël
  7. Top 50 blogs over sitebetrouwbaarheid
  8. Belangrijkste CMMS-softwareresoluties
  9. Top 8 blogs over industriële productie
  10. Toptoepassingen voor kunststofmachines
  11. Wat is een bovenplaat?