Sobre les propietats dels plàstics

Els materials termoplàstics es poden dividir en dues categories principals: amorfa i semi-cristal·lina. Els polímers amorfs són materials que són inherentment transparents i són qualificacions predominantment no reforçades. Els polímers semi-cristal·lins són opacs i se solen barrejar amb certs additius com ara fibres de vidre, minerals i modificadors d’impacte. Els polímers d’alt rendiment ofereixen algunes de les propietats del material més elevades del camp i poden ser amorfes o semi-cristal·lines. Sovint es defineixen pel seu rendiment global superior.

Propietats típiques

Quan seleccioneu un plàstic d’alt rendiment, és important comprendre la naturalesa del plàstic, les seves propietats i els mètodes de prova corresponents. Només amb aquest coneixement podreu avaluar els punts forts i les limitacions d’una resina determinada per determinar si compleix els requisits de l’aplicació. La següent discussió ajudarà a dissenyar als enginyers que no coneguin els plàstics per comprendre i apreciar la importància d’aquest coneixement en el procés de selecció de materials. No està pensat per ser exhaustiu i només es pretén com a referència preliminar.

Propietats tèrmiques

El rendiment fiable d’un material a temperatures elevades és sovint una consideració clau per als dissenyadors. Les propietats tèrmiques proporcionen un punt de referència per a dos aspectes importants del rendiment d’un material en un entorn d’alta temperatura. El primer aspecte és l’efecte suavitzant immediat que la calor aporta als plàstics. Aquest efecte limita la temperatura ambient a la qual s’exposa el plàstic, fins i tot només per un curt període de temps. El segon aspecte és l’estabilitat tèrmica a llarg termini del material. Atès que l'exposició prolongada a temperatures elevades dóna lloc a una degradació de les propietats del material, és fonamental comprendre els efectes dels ambients tèrmics a llarg termini sobre les propietats del material que són crítiques a la vostra aplicació.

La temperatura de desviació de calor (HDT) és una mesura relativa de la capacitat d’un plàstic de treballar amb càrregues d’alta temperatura. A aquesta temperatura i una càrrega d’1,8 MPa, la mostra produeix una deformació específica. Generalment s’accepta que la temperatura màxima de treball ha d’estar de 5-10 graus per sota de la temperatura de desviació de calor.

L’índex tèrmic relatiu (RTI) és una mesura relativa de la capacitat d’un plàstic per continuar treballant a temperatures elevades. L’índex es defineix com una temperatura en què un material conserva el 50% de les seves propietats especificades després de 100.000 hores d’exposició a l’aire. Els valors de l’índex tèrmic relatiu donat en aquest manual es basen en la retenció de resistència a la tracció. L’índex tèrmic relatiu (RTI) es pot utilitzar com a base conservadora quan es considera les temperatures màximes d’ús continu. Per a les aplicacions que requereixen menys temps, hi ha disponibles fulls de dades amb valors RTI durant 5.000 i 10.000 hores.

La temperatura de transició del vidre (TG) és la temperatura a la qual es produeix un canvi significatiu en les propietats del polímer i el polímer es transforma d’un estat de vidre a un fregador. Per als polímers amorfs, aquesta temperatura és generalment aproximadament 10∶ superior a la temperatura de desviació de calor (HDT) i se sol utilitzar com a límit de temperatura superior per a l’ús a curt termini del material. Els polímers semi-cristal·lins perden part de la seva rigidesa quan arriben a aquesta temperatura, però conserven les seves propietats útils per sota del punt de fusió del material.

El punt de fusió (TM) és la temperatura a la qual es suavitzen les regions cristal·lines dins d’un polímer semi-cristal·lí. El punt de fusió normalment representa la temperatura superior absoluta a la qual es manté un polímer semi-cristal·lí de forma sòlida.

Propietats mecàniques

Com que la majoria de les aplicacions estaran sota un cert grau de càrrega mecànica, és important comprendre els canvis que es produeixen en materials sota la influència de la càrrega. Els enginyers de disseny sovint canvien la capacitat de càrrega o la deformació d’un component sota càrrega variant el gruix de la secció. La resistència a la tracció es pot mesurar mitjançant el procés de fixació d’un extrem d’un exemplar i carregar -lo a un ritme específic a l’altre extrem fins que l’exemplar es produeixi o es trenqui.

L’allargament és una mesura de la quantitat que es pot estirar un exemplar abans que es produeixi o es trenqui. Una allargament elevada indica que el material és dur i dúctil. Una baixa allargament sol indicar un material rígid i trencadís. Els materials reforçats per la fibra de vidre presenten generalment una baixa allargament a causa de l’addició de fibres de vidre, per la qual cosa els valors d’allargament baixos no sempre indiquen la britivitat. El mòdul de flexió es pot mesurar carregant el centre d’un exemplar suportat per dos punts. Aquest mòdul es defineix com el pendent de la corba de tensió/tensió i és un indicador útil de la rigidesa o la duresa.

A l’hora de fer comparacions de material, com més gran sigui la resistència a la tracció d’un material, més petit és el gruix de secció requerit si es compleixen els mateixos requisits de capacitat de càrrega. De la mateixa manera, com més gran sigui el mòdul de flexió d’un material, més baix és el gruix de secció requerit per a la mateixa deformació. Per a algunes aplicacions, la secció transversal pot ser ja el gruix més petit possible, atès que les pràctiques del procés de modelat per injecció i la força relativa pot no ser una consideració. La resistència a l’impacte es pot definir àmpliament com la capacitat d’un material per resistir -se a la ruptura quan un objecte és colpejat o caigut sobre una superfície dura. L’impacte IZOD és el mètode de prova més comú per avaluar aquesta propietat d’un material i es pot realitzar mitjançant tires nòdiques o sense connexió.

Els resultats de la prova d’impacte IZOD sense connectar donen una bona indicació de la resistència d’impacte real del material. El resultat de NB indica que la mostra no es va trencar sota les condicions experimentals. El test d’impacte IZOD de l’interior s’utilitza per detectar la tendència d’un material a esquerdar -se quan la superfície es ratlla o s’adreça. Un material amb un valor IZOD elevat i un valor IZOD baix i un baix valor IZOD indica un material dur amb una alta sensibilitat. Si es considera l’ús d’aquest tipus de material, és important permetre el radi més gran possible a tots els racons.

Propietats elèctriques

La majoria dels plàstics són bons aïllants elèctrics. Les propietats elèctriques enumerades aquí (força dielèctrica, resistivitat del volum i resistivitat superficial) proporcionen informació bàsica sobre la capacitat d’un material d’actuar com a aïllant elèctric. Les qualificacions de material que contenen grans quantitats de fibra de carboni o pols de carboni generalment no són adequades per a aquest tipus d’aplicació. Quan es dissenya una part de plàstic la funció primària de la qual és l’aïllament elèctric, s’han de tenir en compte diverses propietats elèctriques abans que finalment es seleccioni un material.

Propietats generals

La reducció de pes és el principal motor de moltes aplicacions on s’utilitzen plàstics en lloc de metalls. La gravetat específica, la densitat de la resina dividida per la densitat de l’aigua, es pot utilitzar per estimar el pes d’una part. El material amb la gravetat específica més baixa produirà la part més lleugera. La gravetat específica també afecta el cost material d’una part. De forma unitària, es poden construir més parts a partir d’un material amb una gravetat específica inferior a un material amb una gravetat específica més alta.

L’absorció d’aigua es pot mesurar pesant una part abans i després de 24 hores d’exposició a l’aigua. L’absorció d’aigua pot provocar canvis en les dimensions i les propietats d’un material, i diferents materials es veuen afectats de diferents maneres. Si bé l’absorció d’aigua baixa és generalment desitjable, s’ha de prestar una atenció especial a l’efecte de l’absorció d’aigua sobre les propietats del material, en lloc de només considerar la quantitat absoluta d’aigua extreta.

Compatibilitat química

L’exposició a entorns químics afecta el rendiment de treball dels materials i, per a cada aplicació específica, es prova la compatibilitat del material amb els productes químics en l’entorn de l’aplicació a la qual pertany. Les notes de compatibilitat química es mostren en aquest manual amb l’esperança d’establir una idea de quins tipus de productes químics són compatibles amb quins tipus de materials i amb quins tipus de materials poden ser incompatibles. Aquests graus s’assignen basant -se en una exposició prolongada i alguns materials definits com a qualificacions inferiors poden ser adequats per a aplicacions amb temps d’exposició més curts. Algunes combinacions químiques/materials que es classifiquen com a superiors tampoc poden ser adequades per a un reactiu determinat, la temperatura, el nivell de tensió i la combinació de materials.

Processament i fabricació

Les propietats que figuren aquí il·lustren el rang de temperatures de processament necessàries per a cada tipus de material. Les dades de temperatura de fondament i motlles poden ajudar a la selecció d’equips de processament. Els valors de contracció de modelat enumerats es van obtenir per

Mètodes de prova estàndard i pot no ser rellevant per a algunes parts específiques. Tot i això, aquest valor és valuós en comparacions de materials per ajudar a determinar si es pot utilitzar un motlle per motlle d’un material per modelar un altre material i fer part de la mateixa mida.

Els cabals de fusió s’utilitzen per caracteritzar els nostres plàstics amorfs i aquests valors reflecteixen la facilitat del material. Quan es comparen els cabals de fusió de plàstics amorfs que ofereixen altres fabricants, és important determinar si les temperatures i les càrregues utilitzades en les seves proves són coherents amb les que utilitzen. Hem enumerat el processament típic de cada tipus de producte dins de cada línia de producte. La majoria dels nostres productes es processen mitjançant modelat per injecció, però alguns graus de full, perfils i altres formes es poden processar per extrusió. Les làmines extruïdes es poden termoformar. La producció de recobriments i pel·lícules es pot fer mitjançant mètodes de processament de solucions.