Kennis over hittebestendige kunststoffen

Fabrikanten hebben de neiging om metalen zoals nikkel en roestvrij staal te gebruiken voor hoogwaardige toepassingen vanwege hun hoge hittebestendigheid. Legeringen op nikkelbasis behouden bijvoorbeeld hun sterkte in een omgeving met hoge temperaturen, blootstelling aan cyclische hitte en een hoog koolstofgehalte. Hoewel metalen doorgaans hittebestendiger zijn dan kunststoffen, kunnen ingenieurs in veel gevallen profiteren van het gebruik van hittebestendige kunststoffen voor hun hoogwaardige toepassingen.

Hittebestendige kunststoffen zijn polymere materialen die bestand zijn tegen continue bedrijfstemperaturen tot en boven 300 ° F zonder enige negatieve invloed op hun mechanische eigenschappen.

Hittebestendige kunststoffen zijn onderverdeeld in twee categorieën:thermohardende kunststoffen en thermoplasten. Thermohardende kunststoffen zijn kunststoffen die bij verhitting harden en na uitharding niet meer 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 inherente glasovergangstemperatuur (Tg) en het smeltpunt van verschillende materialen. Er zijn opties voor hoogwaardige thermoplasten die hun structurele capaciteiten boven 150°C en op korte termijn boven 250°C behouden.

Naast hittebestendigheid kunnen ze, afhankelijk van hun samenstelling, ook chemische weerstand, corrosieweerstand, laag materiaalgewicht, elektrische en thermische weerstand en andere gunstige eigenschappen vertonen. Deze verschillende kwaliteiten maken ze geschikt voor een breed scala aan industriële toepassingen.

Hieronder richten we ons op enkele van de beste hittebestendige kunststoffen en hun kenmerken om lezers te helpen bepalen welke geschikt is voor hun behoeften. Daarnaast schetsen we ook enkele typische toepassingen waarbij hittebestendige kunststoffen worden gebruikt.

Er zijn veel soorten hittebestendige kunststoffen beschikbaar, elk met unieke voor- en nadelen, waardoor het geschikt is voor verschillende toepassingen. Hieronder vindt u een lijst van 4 hittebestendige kunststoffen die grondig zijn onderzocht:

• PTFE (Polytetrafluorethyleen)
• PEEK (polyetheretherketon)
• PEI (polyetherimide)
• PAI (polyamide-imide)

PTFE (Polytetrafluorethyleen).

Polytetrafluorethyleen, meestal bekend onder de merknaam Teflon™, heeft een lage wrijvingscoëfficiënt en een hoge chemische bestendigheid. Het vertoont ook uitstekende buigsterkte, elektrische weerstand, weersbestendigheid en thermische stabiliteit. Teflon-pakkingen zijn geschikt voor het temperatuurbereik van -328 ° F tot 500 ° F.

Het heeft een goede sterkte, voldoende weersbestendigheid en goede elektrische isolatie in warme en vochtige omgevingen.

Polytetrafluorethyleen presteert goed bij extreem hoge en lage temperaturen, maar de mechanische eigenschappen zijn meestal niet zoals kunststoffen bij kamertemperatuur. Het is gevoelig voor kruipen, schuren en straling, en de rook kan giftig zijn. Bovendien is het vermeldenswaard dat de verwerkingskosten van PTFE vrij hoog zijn.

KIJKEN ( P olyetheretherketon)

PEEK is een hoogwaardige technische thermoplast met een semi-kristallijne structuur. Het heeft de kenmerken van chemische weerstand, slijtvastheid, weerstand tegen vermoeidheid, kruip en hittebestendigheid. Dit materiaal is erg sterk en bestand tegen ruwe omgevingen, dus fabrikanten gebruiken het in veel toepassingen als metaalvervanger, omdat het materiaal sterk en aanpasbaar blijft onder zware omgevingsomstandigheden. PEEK is gedurende korte tijd bestand tegen temperaturen tot 310°C, met een smeltpunt van meer dan 371°C. Wat nog belangrijker is, het heeft de hoogste trek- en buigsterkte van alle hoogwaardige polymeren.

Enkele van de nadelen van PEEK zijn gevoeligheid voor zwavelzuur, salpeterzuur, chloorzuur, halogenen en natrium, en een lage weerstand tegen ultraviolet licht. Het is ook duur, dus het kan alleen worden gebruikt in veeleisende toepassingen.

PEI (polyetherimide)

PEI (meestal alleen Ultem® als merknaam) is een van de weinige amorfe thermoplasten op de markt. Het is sterk, chemisch bestendig, vlamvertragend en heeft de hoogste diëlektrische sterkte van alle hoogwaardige thermoplasten. Dit materiaal heeft een extreem hoog smeltpunt van 219°C en een maximale continue bedrijfstemperatuur van 170°C.

ULTEM is een van de weinige harsen die in de commerciële lucht- en ruimtevaartindustrie wordt gebruikt - het verslaat andere thermoplasten in termen van kruipweerstand en het blijft goed in de aanwezigheid van verschillende brandstoffen en koelvloeistoffen. Het heeft echter de neiging te barsten in aanwezigheid van polaire gechloreerde oplosmiddelen.

PAI (polyamide-imide)

PAI is een andere hoogwaardige thermoplast met hoge temperatuurbestendigheid, hoge thermische stabiliteit, goede chemische bestendigheid en slijtvastheid bij hoge temperaturen tot 275 °C. PAI vertoont ook een hoge trek- en druksterkte. Polyamide-imide kan worden verwerkt door middel van spuitgiet- en persgiettechnieken. PAI heeft ook een uitstekende maatvastheid vanwege de hoge weerstand tegen compressie, impact en kruip.

Hittebestendige kunststof toepassingen

Hittebestendige kunststoffen zijn er in vele vormen en deze verschillende materiaalvormen worden gebruikt om onderdelen en producten te vervaardigen die in een groot aantal industrieën worden gebruikt. Bijvoorbeeld:

• Gebruikt in hittebestendige en schokbestendige onderdelen in de ruimtevaart-, auto- en glasindustrie.
• Gebruikt voor hittebestendige, stralingsbestendige, sterk isolerende of specifiek geleidende componenten in de elektrische en halfgeleiderindustrie.
• Gebruikt voor sterilisatie- en antihydrolysecomponenten in de industrie voor medische hulpmiddelen.
• Stralingsbescherming en anti-stralingscomponenten die worden gebruikt in kernenergie- en röntgentechnologie-industrieën.
• Gebruikt in verschillende componenten in de chemische industrie.

Hittebestendige kunststoffen spelen in veel industrieën een cruciale rol. Hun thermische stabiliteit in combinatie met andere voordelige eigenschappen maken ze tot geschikte vervangers voor metalen in talloze toepassingen. Bovendien kunnen ze, afhankelijk van hun samenstelling, een betere materiaalkeuze zijn. In sommige gevallen kan het vervangen van metalen onderdelen door plastic onderdelen bijvoorbeeld het gewicht van onderdelen verminderen, de levensduur van onderdelen verlengen en de prestaties van onderdelen verbeteren.