Жаростойкие пластики: Жаростойкие материалы — Элмика

Обзор высокотемпературных FDM-пластиков для промышленной 3D-печати

Сфера применений аддитивных технологий широка: на одном полюсе — настольные принтеры «только PLA», для декоративного применения, на другом — установки для прямой печати металлами, между ними — оборудование и материалы в ассортименте. Чтобы понять, какие материалы необходимы для получения прочной и легкой детали, двигаемся от персональной печати к промышленной. PLA, ABS, SBS — расходники, которые знакомы всем печатникам. PETG, нейлон, поликарбонат — скорее экзотика. Но это далеко не самые серьезные материалы.

Где нужны суперпластики?

Пластики с выдающимися свойствами очень полезны в космосе. Нет, распечатать из пластика ракетный двигатель пока не получится, термостойкость даже близко не та, но для различных деталей вокруг он подойдет идеально. Пример — Stratasys и «климат-контроль» ракет Atlas V. 16 печатных деталей вместо 140 металлических — быстрее, легче, дешевле. И это не теоретический проект, это уже летало в космос.

Другой пример — авиация. Высота полета ниже, но применение более массовое. Здесь тоже есть резон снижать массу деталей, переходить на пластик там, где это возможно. Применяется в авиастроении и прямая печать металлами, когда речь идет уже о компонентах двигателей или деталях каркаса фюзеляжа, но менее нагруженные конструктивные элементы, такие как вентиляция салона и элементы интерьера, лучше делать из пластика. Это направление развивает, например, компания Airbus.

Спускаемся с небес на землю: здесь масса уже не так критична, интересны другие свойства инженерных пластиков. Стойкость к агрессивной химии и повышенной температуре, возможность создания недоступных для классических методов структур. При этом — более низкая цена, в сравнении с металлической печатью. Напечатанные изделия используются в медицине, нефтегазовой отрасли, химической промышленности. Как пример — выполненный для иллюстрации в разрезе смешивающий блок со сложной канальной структурой.

Отличие от привычных пластиков

Почему не запускать в космос PLA и не делать вентиляционные решетки салона самолета из ABS? К инженерным пластикам применяется ряд требований связанных с устойчивостью к высоким и низким температурам, огнестойкостью, механической прочностью. Как правило, все сразу. Так что, «плывущий» при взаимодействии с окружающей средой PLA или отлично горящий ABS в небо запускать нежелательно. Теперь — к тому, какие, собственно, пластики используются в промышленной печати по технологии FDM/FFF.

Филаменты с поликарбонатом

Поликарбонат — распространенный в промышленности пластик с высокой ударопрочностью и прозрачностью, производится в том числе и для нужд FDM-печати. Материал лучше держит температуру, чем ABS, устойчив к кислотам, но чувствителен к УФ-излучению и разрушается под воздействием нефтепродуктов.

Чистый поликарбонат, PC

Предельная рабочая температура для изделий из поликарбоната — 130 °C. Поликарбонат биологически инертен, изделия из него выдерживают стерилизацию, это позволяет печатать упаковку и вспомогательное оборудование для медицины.

• Stratasys PC, PC-ISO для принтеров Fortus. Первый — общего назначения, второй — сертифицированный на биосовместимость, для медицинского применения.
• Intamsys PC;
• Esun ePC;
• SEM PC;
• PrintProduct PC;

ABS/PC

Сплав поликарбоната и ABS сочетает возможность шлифовки и окраски, свойственную ABS, с более высокой ударопрочностью и рабочей температурой. Сохраняет прочность при низких температурах — до -50 °C. В отличие от чистого PC, лучше применим в тех случаях, когда необходимо ликвидировать слоистую структуру детали шлифовкой или пескоструйной обработкой. Применение: производство корпусов и элементов органов управления для штучного и мелкосерийного выпуска, замена серийных пластиковых деталей в оборудовании, детали к которому перестали выпускать.

• Stratasys PC/ABS;
• Roboze PC-ABS;
• SEM ABS/PC;
• BestFilament ABS/PC.

Филаменты на основе полиамида

Полиамиды используются в производстве синтетического волокна, это популярный материал для печати методом выборочного лазерного спекания (SLS). Для печати по технологии FDM/FFF в основном используются полиамид-6 (капрон), полиамид-66 (нейлон) и полиамид-12. К общим чертам филаментов на основе полиамида относятся химическая инертность и антифрикционные свойства. Полиамид-12 более гибок и упруг, по сравнению с PA6 и PA66. Рабочая температура — около 100 °C, отдельные модификации — до 120.

Прежде всего, из полиамида печатают шестерни. Лучший материал для этой цели, с которым можно работать на обычном 3D-принтере с закрытой камерой. Стойкость к истиранию позволяет делать тяги, кулачки, втулки скольжения. В линейке многих производителей присутствуют композитные филаменты на основе полиамида, с еще большей механической прочностью.

• Stratasys Nylon 6, Nylon 12, Nylon 12CF. Последний — с наполнителем в виде углеволокна.
• Intamsys Nylon, PA6.
• Taulman Nylon 618, Nylon 645 — на основе PA66 и PA6 соответственно. Nylon 680 — разрешенный к применению в пищевой промышленности. Alloy 910 — сплав на основе полиамида, с пониженной усадкой.
• PrintProduct Nylon, Nylon Mod, Nylon Strong;
• REC Friction;
• BestFilament BFNylon.

Переходим к самому интересному

Работать с поликарбонатом или полиамидом можно на обычном 3D-принтере. С описанными далее филаментами сложнее, они требуют других экструдеров и поддержания температурного режима в рабочей камере, то есть, нужно специальное оборудование для печати высокотемпературными пластиками. Исключения бывают — например, в NASA, ради эксперимента, модернизировали популярный в США Lulzbot TAZ для работы с высокотемпературными филаментами.

Полиэфирэфиркетон, PEEK

Рабочая температура изделий из PEEK достигает 250 °C, возможен кратковременный нагрев до 300 — показатели для армированных филаментов. Недостатков у PEEK два: высокая цена и умеренная ударопрочность. Остальное — плюсы. Пластик самозатухающий, термостойкий, химически инертный. Из PEEK производится медицинское оборудование и импланты, стойкость к истиранию позволяет печатать из него детали механизмов.

• Intamsys PEEK;
• Apium PEEK;
• Roboze PEEK, Carbon PEEK. Второй — армированный углеволокном.

Полиэфиримид, PEI

Он же — Ultem. Семейство пластиков, разработанных компанией SABIC. Характеристики PEI скромнее показателей PEEK, но стоимость заметно ниже. Ultem 1010 и 9085 — основные материалы Stratasys для печати функциональных деталей. PEI востребован в аэрокосмической отрасли — масса значительно меньше, в сравнении с алюминиевыми сплавами. Рабочие температуры изделий, в зависимости от модификации материала, достигают 217 °C по информации производителя и 213 — по результатам испытаний Stratasys.

Преимущества у PEI те же, что и у PEEK — химическая и температурная стойкость, механическая прочность. Именно этот материал Stratasys продвигает как частичную замену металлу в аэрокосмической отрасли, для беспилотников, изготовления оснастки для формовки, быстрой печати функциональных деталей в опытном производстве.

Компоненты системы охлаждения ракеты Atlas V и пластиковые детали для лайнеров Airbus, приведенные в качестве примера в начале обзора, выполнены из Ultem 9085.

• Stratasys Ultem 1010 и 9085, для принтеров Fortus 450mc и 900mc.
• Intamsys Ultem 1010 и 9085;
• Roboze Ultem AM9085F;
• Apium PEI 9085.

Полифенилсульфон, PPSF/PPSU

Еще один материал, который сочетает в своих свойствах температурную стойкость, механическую прочность и устойчивость к химическим воздействиям. PPSF от Stratasys сертифицирован для аэрокосмического и медицинского применения. Позиционируется как сырье для производства вспомогательных медицинских приспособлений, может быть стерилизован в паровых автоклавах. Применяется в производстве деталей для лабораторных установок в химической промышленности.

• Stratasys PPSF;
• 3DXTech Firewire PPSU.

Полисульфон, PSU

Менее распространен по сравнению с PPSU, обладает схожими физическими характеристиками, химически инертный, самозатухающий. Рабочая температура — 175 °C, до 33% дешевле по сравнению с PPSU.

• 3DXTech Firewire PSU

Сравнение характеристик филаментов

* прокаливание в течение 2 часов при 140 °C.

** Apium PEEK 450 natural, результаты испытаний ударной вязкости аналогичными методами отсутствуют. Термостойкость указана для ненаполненного PEEK.

Данные приведены для филаментов Stratasys, за исключением PEEK. Если указан диапазон значений, значит испытания проводились вдоль и поперек слоев детали.

О композитных филаментах

Большинство материалов для FDM-печати имеют композитные версии. Если говорить о PLA, то в него добавляют порошки металлов или дерева, для изменения эстетических свойств. Инженерные филаменты армируются углеволокном, для увеличения жесткости детали. Влияние таких добавок на свойства пластика зависит не только от их количества, но и от размера волокон. Если мелкодисперсный порошок можно считать декоративной присадкой, то волокна уже значительно изменяют характеристики пластика. Само по себе слово Carbon в названии материала еще не означает выдающихся свойств, нужно смотреть результаты испытаний. Для примера: Stratasys Nylon12CF обладает почти вдвое большей прочностью на разрыв, при испытании вдоль слоев, чем Nylon12.

Экзотический вариант — реализация непрерывного армирования от Markforged. Компания предлагает армирующий филамент для совместной FDM-печати с другими пластиками.

Другие специфические свойства

Инженерные пластики — это не только стойкость к высоким температурам и механическая прочность. Для корпусов или боксов для хранения электронных устройств, а также в условиях работы с легковоспламеняющимися летучими жидкостями необходимы материалы с антистатическими свойствами. В линейке Stratasys это, например, ABS-ESD7.

• Stratasys ABS-ESD7;
• Roboze ABS-ESD.

Обычный ABS не обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению, что ограничивает его использование без защитного покрытия на открытом воздухе. В качестве альтернативы предлагается ASA, характеристики которого близки к ABS, за исключением наличия УФ-стойкости.

• REC Eternal;
• SEM ASA;
• BestFilament ASA.

Оригинальная альтернатива

Пластик может заменить металл во многих областях, так как превосходит его в легкости, тепло- и электроизоляции, стойкости к реагентам. Но до физических показателей металлических изделий распечатки из лучших FDM-филаментов не дотягивают.

Химический гигант BASF предлагает FDM-филамент Ultrafuse 316LX, с массовой долей нержавеющей стали в 80%. Деталь печатается на FDM-принтере, а затем помещается в печь, где связующий пластик выжигается, а металл спекается. Получаемая таким образом деталь выходит значительно дешевле изготовленной методом прямой печати металлом. При наличии FDM-принтера и подходящей печи, нового оборудования вообще не понадобится.

Отметим, что похожее решение предлагает компания Virtual Foundry — ее Filamet, с порошком бронзы или меди, запекается аналогичным образом. Выбор металла намекает скорее на декоративное, чем на инженерное применение.

У AIM3D своя реализация подобного принципа — принтер ExAM 255 работает не с филаментом, а с гранулами. Это позволяет использовать для FDM-печати сырье, которое обычно применяется в установках MIM, Metal Injection Molding. Для спекания детали компания предлагает печь ExSO 90. Можно печатать и пластиковыми гранулами, что обычно дешевле, чем использование традиционного филамента.

Специальная техника для инженерных пластиков

Подытожим. Если совсем в двух словах: рассмотренные расходники отличаются от привычных материалов высокой температурой печати, что требует применения специального оборудования, и серьезной термостойкостью и механической прочностью изготовленных деталей. Для работы с такими филаментами нужны 3D-принтеры с рабочей температурой экструдера от 350 °C и термостабилизированной рабочей камерой. Специалисты Top 3D Shop помогут вам с подбором промышленного 3D-принтера и пластиков для решения самых интересных задач.

Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?

Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

Facebook

Vk

Instagram

Youtube

Top 3D Shop — Ваш эксперт на рынке 3D-техники

Краски для металла, дисков и пластика — Для автомобиля

Что вы ищете?

• Предотвращение коррозии
• Грунтовка
• Краска
• Лак
• Автомобильные цвета CarColor
• Жаростойкие краски
• Защитные средства
• Шпаклевка / Герметик
• Смазка
• Спец. продукция
• Очистка и уход

Категории

• Жаростойкие краски
• Предотвращение коррозии
• Шпаклевка
• Грунтовка
• Автомобильные цвета CarColor 12 ml
• Автомобильные цвета CarColor 400ml
• Краски для металла, дисков и пластика
• Краски для тракторов
• Защитные средства
• Обслуживание и очистка
• Автохимия
• Предохранение
• Очистка
• Смазка

Ограничить выбор

• Структурная краска 400ml

  Структурная краска Maston создает глубокую и интенсивную текстуру и идеально подходит для декоративной отделки практически любой металлической поверхности. Производится на основе натурального акрила с добавлением высококачественных цветных паст. Чрезвычайно высокая кроющая способность. Покрытие очень твердое и дает отличную защиту. Стойкость к выцветанию, смазке, стойкость к обезжиривающему составу, ржавчине, износостойкость. Термостойкость до 120 °С. Примеры применения: крышка клапанного механизма, металлические приборная доска, стартер, панели двери, рычаг переключения передач, генератор переменного тока, теплоизоляционная перегородка. Пластиковые поверхности необходимо предварительно загрунтовать грунтовкой Maston plastic primer Инструкция по применению: чем больше дистанция напыления, тем выраженный структурный эффект. Начните распыление с расстояния 40 см от объекта и при необходимости переместите ближе. Наносите тонкими слоями и давайте высохнуть в течение примерно 5 минут, прежде чем распылять новый слой. Слишком толстые и влажные слои краски создают слабо выраженный структурный эффект.

  Подробнее

• Auto ACRYL Белый матовый 500ml

  Maston AUTO ACRYL – высококачественная акриловая краска для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Белый 500ml

  Maston AUTO ACRYL – высококачественная акриловая краска для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Глянцевый лак 500ml

  Лак Maston AUTO ACRYL — высококачественный акриловый лак для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Грунтовка Серая 500ml

  Грунтовка Maston AUTO ACRYL — высококачественная акриловая грунтовка для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность, отличная адгезия, нанесение краски без дополнительной шлифовки. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Грунтовка красная 500ml

  Грунтовка Maston AUTO ACRYL — высококачественная акриловая грунтовка для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность, отличная адгезия, нанесение краски без дополнительной шлифовки. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Красный 500ml

  Maston AUTO ACRYL – высококачественная акриловая краска для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Черный глянцевый 500ml

  Maston AUTO ACRYL – высококачественная акриловая краска для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Черный матовый 500ml

  Maston AUTO ACRYL – высококачественная акриловая краска для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

• Auto ACRYL Черный полуматовый 500ml

  Maston AUTO ACRYL – высококачественная акриловая краска для металлических деталей, твердых пластмассовых деталей и колесных дисков. Отличная укрывистость, быстрое время сушки, гладкая поверхность и устойчивый блеск. Инструкция: отполировать поверхность. При необходимости нанести на металлические поверхности грунтовку, на пластиковые поверхности нанести грунтовку для пластиковых поверхностей. Поверхность должна быть чистой, сухой и очищенной от жира, воска или силикона. Встряхните баллон 2-3 минуты и периодически во время работы. Сделайте пробную покраску на небольшом незаметном участке. Начните распыление вне объекта. Распыляйте с расстояния около 25 см от поверхности, постепенно смещаясь в сторону объекта. Нанесите первый тонкий слой для лучшей адгезии. Дайте высохнуть между слоями в течение 3-5 минут. После нанесения 2-3 тонких перекрестных слоев дайте поверхности высохнуть. Повторите при необходимости. Время высыхания: сухая на ощупь через 10-20 мин. Полностью сухой через 24 часа. Очистите сопло, поверните баллон вверх дном и распылять до выхода чистого газа.

  Подробнее

< Назад Вперёд >

• 1
• 2

Лучшие термостойкие пластмассы | Различия и классификации

Время прочтения: 6 мин.

Пластмассы широко используются в различных областях благодаря их низкой стоимости, малому весу, простоте обработки и большому разнообразию свойств материала. Однако большинство товарных и инженерных пластиков не очень хорошо справляются с высокими температурами. Тем не менее, существует группа пластиков, которые обладают не только отличной термостойкостью, но и отличными механическими свойствами, что делает их идеальными для широкого спектра современных применений.

В этой статье объясняется, как классифицируются термостойкие пластики, чем отличаются аморфные и полукристаллические пластики, а также некоторые распространенные термостойкие пластики.

Аморфные и полукристаллические пластмассы

Термопласты обычно подпадают под две категории, которые определяют, как они реагируют при нагревании. Вот различия между аморфными и полукристаллическими пластиками:

1. Полукристаллические: Полукристаллические пластики имеют полуупорядоченную молекулярную структуру с упорядоченными кристаллическими областями, расположенными между неупорядоченными аморфными областями (случайно упорядоченная молекулярная структура). Эти пластики имеют резкий переход от твердого состояния к жидкому. Таким образом, полукристаллические пластики имеют определенную температуру плавления. Полукристаллические пластмассы являются наиболее широко используемыми пластмассами для производства волокон, пленок, смесей и композитов. Примеры включают PE, PET, PTFE и PP.
2. Аморфный: Аморфный пластик имеет неупорядоченную молекулярную структуру и не имеет кристаллических областей. Эти пластмассы постепенно размягчаются при воздействии высоких температур. Таким образом, аморфные пластмассы не имеют определенной температуры плавления, как полукристаллические термопласты. Примеры включают PS, PC, PSU и PVC.

Термические свойства термостойких пластиков

Определение применимых свойств термостойких пластиков является сложной темой из-за множества различных способов классификации термостойкости пластика. Вот некоторые общие параметры, используемые для описания термостойкости пластмасс:

1. Точка плавления: Точка плавления определяется как точка, при которой пластический переход от упорядоченной молекулярной структуры к неупорядоченной. Полукристаллические пластмассы имеют точную точку, в которой происходит это изменение, тогда как аморфные пластмассы постепенно размягчаются при нагревании.

2. Температура теплового прогиба: Температура теплового прогиба определяется испытанием, во время которого к образцу прикладывается определенная нагрузка при определенной температуре. Температура теплового прогиба является мерой того, насколько хорошо материал сохраняет свою жесткость под приложенной нагрузкой, и также известна как температура теплового прогиба под нагрузкой (HDTUL).

3. Непрерывная рабочая температура: Относится к максимальной безопасной рабочей температуре пластика при длительном использовании (но не навсегда – она ограничивается моментом, при котором материал изнашивается). Это значение обычно измеряется, когда пластик подвергается воздействию воздуха, и обратите внимание, что вода и химические растворы могут значительно снизить максимальную непрерывную рабочую температуру пластика.

4. Температура стеклования: Температура стеклования (Tg) относится к точке, при которой материал переходит из пластичного в хрупкий материал. Для некоторых пластиков это значение значительно ниже нуля градусов Цельсия. Таким образом, это не всегда полезная мера термостойкости. Это также известно как температура, при которой аморфный пластиковый полимер переходит из твердого материала (иногда называемого стекловидным состоянием) в мягкое (резиноподобное состояние). При дальнейшем нагревании пластик превращается в вязкую жидкость.

5. Огнестойкость: Сопротивление пластмассы горению измеряется в соответствии с UL 94 (Испытания на воспламеняемость пластмасс для деталей устройств и приборов). Этот стандарт используется для определения устойчивости пластика к воспламенению — независимо от того, образует ли он легковоспламеняющиеся пластиковые капли — и того, как он ведет себя при постоянном воздействии повышенных температур. Воспламеняемость пластика оценивается по шкале, и пластики с рейтингами V-0, V-1 и V-2 допускаются для использования в потребительских товарах.

Термостойкие пластики

Некоторые из наиболее популярных термостойких пластиков: PEI, PEEK, PTFE, PAI и PPS. Все это термопласты, а это значит, что они плавятся или размягчаются при нагревании, но вновь затвердевают и восстанавливают свои свойства, если их не нагревать до точки возгорания. Термореактивные пластмассы, с другой стороны, представляют собой тип пластика, который химически разрушается при нагревании выше максимальной рабочей температуры и не восстанавливает свои свойства после охлаждения.

Полиэфиримид – PEI – ULTEM®

Полиэфиримид (PEI) – это высокоэффективный аморфный термопласт с высокой прочностью на растяжение и хорошей химической и температурной стойкостью. Он также обладает высокой диэлектрической прочностью, что означает, что он ведет себя как электрический изолятор. Этот материал часто называют его торговой маркой Ultem®.

Типичные области применения включают электрические печатные платы, стерилизуемое медицинское оборудование, оборудование для пищевой промышленности и компоненты самолетов. Однако Ultem® является очень дорогим материалом. В таблице ниже перечислены некоторые ключевые свойства Ultem 1000, распространенного сорта этого пластика:

Таблица 1: Свойства Ultem® 1000

Полиэфирэфиркетон – PEEK

Полиэфирэфиркетон представляет собой высокоэффективный полукристаллический термопласт с превосходной термической и химической стойкостью. PEEK также обладает отличной стойкостью к гидролизу и пару, но имеет плохую стойкость к ультрафиолетовому излучению и является дорогостоящим материалом.

Типичные области применения включают детали для нефтегазовой отрасли, подшипники скольжения, кабельную изоляцию и катетеры. В таблице ниже перечислены некоторые ключевые свойства незаполненных, Virgin Peek:

Таблица 2: Свойства PEEK

Политетрафторэтилен – ПТФЭ – Тефлон®

ПТФЭ представляет собой полукристаллический термопласт с высокими эксплуатационными характеристиками, который химически инертен, то есть не подвержен влиянию большинства химических веществ. ПТФЭ, часто называемый торговым названием Teflon®, также обладает очень низким коэффициентом трения и износостойкостью. ПТФЭ широко используется в качестве антипригарного покрытия для сковородок и кухонной посуды, а также для контейнеров для хранения химикатов. Это относительно низкая стоимость по сравнению с другими высокотемпературными конструкционными пластиками, но при этом он очень неэластичен. Кроме того, большинство клеев не работают с ПТФЭ. В приведенной ниже таблице перечислены некоторые ключевые свойства ненаполненного первичного ПТФЭ:

сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах в течение длительного времени. PAI, иногда называемый Torlon®, считается термопластом с самыми высокими эксплуатационными характеристиками, обладающим превосходной механической прочностью, радиационной стойкостью и коррозионной стойкостью. Однако Torlon® является дорогостоящим материалом.

Типичные области применения включают зажимные гайки в аэрокосмической промышленности и в качестве замены металла в высокотемпературных зонах в автомобильной промышленности. The table below lists some key properties of PAI:

Таблица 4: Свойства PAI

Полифениленсульфид – ПФС

ПФС представляет собой полукристаллический термопласт, обладающий хорошим балансом механических и термических свойств. PPS по своей природе огнестойкий и обладает хорошей химической стойкостью, но имеет плохую диэлектрическую прочность. ПФС не является чрезмерно дорогим материалом и поэтому идеально подходит для менее сложных применений, таких как ручки сковородок, компоненты центробежных насосов и направляющие стержней. В таблице ниже перечислены некоторые ключевые свойства PPS: 

9007 7007

3333333333333333333.

Несмотря на базовые характеристики перечисленных материалов, существуют способы дальнейшего улучшения тепловых характеристик пластика. Двумя распространенными методами являются использование добавок и наполнителей:

1. Добавки: Термостабилизаторы с антиоксидантами используются для улучшения тепловых характеристик пластика. Огнезащитные добавки также используются для повышения огнестойкости материалов.

2. Наполнители: Наполнители можно добавлять в пластик, чтобы значительно улучшить его термостойкость. Типичные наполнители включают измельченные нити стекловолокна или керамический порошок. Обратите внимание, что термическое сопротивление часто увеличивается за счет механической прочности при добавлении наполнителей.

Какой термостойкий материал является лучшим

При выборе высокотемпературного пластика важно учитывать не только его температуру плавления. Также необходимо учитывать окружающую среду, случай нагрузки и экономические факторы. Если требуется термостойкость и высокая коррозионная стойкость, правильным выбором может быть ПТФЭ. Однако, если требуется длительное воздействие высоких температур в критически важных аэрокосмических приложениях, то может подойти специальный полимер, такой как Torlon®. Короче говоря, лучший термостойкий пластик полностью зависит от области применения.

Упрощенный поиск — начните свой следующий проект с Fictiv

Если вы хотите узнать больше о том, какой высокотемпературный пластик идеально подходит для вашего конкретного применения, мы здесь, чтобы помочь! Fictiv — это ваша операционная система для индивидуального производства, которая может помочь вам со всеми вашими потребностями в выборе материалов для литья под давлением, производстве деталей и чистовой обработке. Мы являемся экспертами в производстве нестандартных механических деталей из различных материалов и упрощаем поиск нестандартных деталей с помощью интеллектуальных, оптимизированных, автоматизированных рабочих процессов.

Наша платформа предназначена для того, чтобы сделать закупку деталей для литья под давлением быстрее, проще и эффективнее.

Создайте учетную запись и загрузите свою деталь, чтобы узнать, что может сделать для вас наш процесс мгновенного расчета стоимости, дизайн с обратной связью по технологичности и интеллектуальная платформа. Наша служба литья под давлением поставляет образцы деталей T1 всего за 2 недели!

Топ 5 термостойких пластиков | Быстрый радиус

Производители, как правило, используют такие металлы, как никель и нержавеющая сталь, для высокопроизводительных приложений, поскольку они обладают высокой термостойкостью. Сплавы на основе никеля, например, сохраняют свою прочность в условиях высоких температур, циклического термического воздействия и высокого уровня углерода. Несмотря на то, что металл имеет тенденцию быть более термостойким, чем пластик, во многих случаях инженерам было бы выгодно использовать термостойкие пластики вместо этого для своих высокопроизводительных приложений.

Термостойкие пластики делятся на две большие категории — термореактивные и термопласты. Термореактивные пластмассы — это пластмассы, которые затвердевают под воздействием тепла и не могут быть изменены после отверждения. Термопласты с высокими эксплуатационными характеристиками — это пластмассы, которые при нагревании плавятся, при охлаждении затвердевают и могут быть переплавлены после охлаждения. На структурную целостность термопластов влияют такие факторы, как температура стеклования (Tg) и температура плавления, присущая каждому материалу. Существуют варианты высокоэффективных термопластов, которые сохраняют свои структурные свойства при температурах выше 150°C и кратковременно при температурах выше 250°C.

Помимо термостойкости, эти материалы обладают химической стойкостью, коррозионной стойкостью и превосходными электрическими и тепловыми изоляторами. Общие высокопроизводительные применения включают поршневые компоненты в автомобильной промышленности, кабельные каналы в аэрокосмической промышленности, подводные соединители в полупроводниковой промышленности и многое другое. При разработке деталей, которые будут контактировать с чрезвычайно высокими температурами, командам разработчиков следует рассмотреть возможность производства с использованием этих пяти лучших термостойких пластиков.

Топ-5 термостойких пластиков

Термопласты обладают термостойкостью благодаря своей молекулярной структуре. Когда к смоле добавляются жесткие ароматические кольца вместо алифатических групп, основная цепь молекулярной цепи ограничивается и укрепляется таким образом, что для разрыва цепи необходимо разорвать два химических звена. С этой новой структурой химическая и термостойкость термопласта может быть такой же или лучше, чем у термореактивного материала.

Вот пять пластиков, которые могут выдерживать высокую температуру.

1. Полиэфиримид (ПЭИ)

ULTEM®, торговая марка полиэфиримида (PEI), является одним из немногих коммерчески доступных аморфных термопластов на современном рынке. Он прочный, химически стойкий и огнестойкий и уже более 35 лет является основным продуктом в обрабатывающей промышленности. ULTEM выделяется тем, что обладает самой высокой диэлектрической прочностью среди всех термопластов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Этот материал имеет чрезвычайно высокую температуру плавления 219°C и максимальную температуру непрерывной эксплуатации 170°C, что делает его идеальным для изготовления печатных плат, оборудования для стерилизации пищевых продуктов и особенно деталей самолетов. ULTEM — одна из немногих смол для использования в коммерческой аэрокосмической промышленности — она превосходит другие термопласты по сопротивлению ползучести и хорошо выдерживает воздействие различных видов топлива и охлаждающих жидкостей. Однако он имеет тенденцию к растрескиванию в присутствии полярных хлорированных растворителей. Этот материал можно найти в противопожарных материалах и чехлах для сидений самолетов.

Пример детали, изготовленной с помощью ULTEM, которая несовместима с настольными принтерами.

ULTEM довольно дорог, как и многие другие пластмассы в этом списке. Кроме того, он имеет более низкую ударную вязкость и температуру использования, чем PEEK.

Преимущества ULTEM:

• Лучшее сопротивление ползучести, чем у термопластов
• Выдерживает воздействие топлива и охлаждающих жидкостей

Недостатки ULTEM:

• Склонен к растрескиванию в присутствии полярных хлорированных растворителей
• Довольно дорого

2. Полиэфиркетон (PEEK)

PEEK, сокращение от полиэфирэфиркетон, представляет собой полукристаллический высокоэффективный конструкционный термопластик, устойчивый к химическим веществам, износу, усталости, ползучести и нагреву. Этот материал настолько прочен и адаптируется к суровым условиям, что производители используют его в качестве замены металла во многих приложениях, независимо от температуры. PEEK может выдерживать кратковременные температуры до 310°C и имеет температуру плавления более 371°C. Более того, он обладает самой высокой прочностью на растяжение и изгиб среди всех высокоэффективных полимеров.

Благодаря своей металлической прочности PEEK широко используется для различных медицинских устройств, активных компонентов автомобильных трансмиссий и внешних деталей самолетов. Его дополнительное преимущество заключается в том, что его легко обрабатывать с помощью литья под давлением или экструзии, а твердый PEEK совместим с обработкой на станках с ЧПУ.

У этого популярного термопластика есть несколько небольших недостатков, в том числе его восприимчивость к ультрафиолетовому излучению и некоторым кислотам. Тем не менее, PEEK по-прежнему является очень универсальным термопластом, который должен быть в арсенале всех инженеров.

Преимущества PEEK:

• Прочный и адаптируемый к суровым условиям окружающей среды
• Высочайшая прочность на растяжение и изгиб
• Простота обработки при литье под давлением
• Совместимость с ЧПУ

Недостатки PEEK:

• Восприимчивость к ультрафиолетовому излучению и некоторым кислотам

3.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

ПТФЭ, широко известный как тефлон, представляет собой мягкий, термостойкий пластик с низким коэффициентом трения и исключительной химической стойкостью. Он обладает высокой прочностью на изгиб, адекватной устойчивостью к атмосферным воздействиям и хорошими электроизоляционными свойствами как в жарких, так и во влажных условиях.

PTFE уникален тем, что он почти полностью химически инертен и плохо растворяется в большинстве растворителей, что делает его идеальным для применения при высоких температурах. ПТФЭ имеет одну из самых высоких температур плавления среди всех термопластов (327°C) и очень широкий диапазон рабочих температур. Он достаточно термически стабилен, чтобы его можно было использовать при температуре от -200°C до +260°C.

Кастрюли и сковороды с антипригарным покрытием часто покрывают ПТФЭ из-за его низкого трения и сильных антиадгезионных свойств.

ПТФЭ широко известен благодаря своему коммерческому применению. Он также используется для защиты труб от коррозионно-активных материалов, покрытия теплообменников и изоляции электрических компонентов.

ПТФЭ превосходен при экстремально высоких и низких температурах, но его механические свойства обычно уступают сопоставимым пластикам при комнатной температуре. Он чувствителен к ползучести, истиранию и излучению, а его пары могут быть токсичными. Кроме того, стоит отметить, что обработка ПТФЭ довольно дорога.

Преимущества ПТФЭ:

• Высокая прочность на изгиб
• Достаточная устойчивость к атмосферным воздействиям
• Хорошая электроизоляционная способность как в жарких, так и во влажных средах

Недостатки ПТФЭ:

• Уступает сопоставимым пластикам при комнатной температуре
• Чувствителен к ползучести, истиранию и излучению
• Fes может быть токсичным
• Довольно дорого перерабатывать

4. Полибензимидазол (ПБИ)

Полибензимидазол

(PBI) обладает самой высокой термостойкостью и износостойкостью, прочностью и стабильностью механических свойств среди всех конструкционных термопластов, представленных сегодня на рынке. Волокна PBI не имеют известной температуры плавления, не горят и не прилипают к другим пластикам. Этот материал имеет максимальную температуру непрерывной эксплуатации 398°C в инертной среде, 343°C на воздухе и возможность кратковременного воздействия до 537°C.

Из-за своей высокой стабильности и чрезвычайной термостойкости PBI используется только для самых важных приложений, таких как скафандры космонавтов, защитная одежда пожарных и костюмы гонщиков.

При всех своих достоинствах PBI невероятно дорог и сложен в производстве. Инженерам часто приходится использовать алмазные инструменты для обработки этого материала, что еще больше увеличивает затраты. С точки зрения дизайна, одним из основных недостатков PBI является его чувствительность к вырезу. Разработчики продукта должны быть осторожны, чтобы избежать любых острых краев или углов и сгладить все поверхности.

Преимущества PBI:

• Высокая стабильность
• Чрезвычайная термостойкость – самая высокая из всех термопластов, представленных сегодня на рынке
• Волокна не имеют точки плавления – они не горят и не прилипают к другим пластикам

Недостатки PBI:

• Дорогой и сложный в производстве
• Высокая чувствительность надреза

5.

Полидициклопентадиен (pDCPD)

Полидициклопентадиен

(pDCPD) представляет собой специально разработанный термореактивный полимер, разработанный для обеспечения превосходного сочетания химической, коррозионной и термостойкости, а также жесткости и ударной прочности. Этот материал сочетает в себе пластичность термореактивных материалов при формовании с высокими эксплуатационными характеристиками лучших инженерных термопластов. Он имеет температуру теплового изгиба до 120°C.

pDCPD уникален тем, что практически не имеет ограничений по размеру или весу деталей — детали с переменной толщиной стенок, формованными ребрами жесткости и т. д. не замедляют производство. pDCPD является относительно новым материалом, и его применение пока ограничено, но он показал себя многообещающим в коррозионно-стойком химическом технологическом оборудовании, септиктенках и оборудовании для очистки воды.

Преимущества pDCPD:

• Сочетает в себе химическую, коррозионную и термостойкость
• Нет ограничений по размеру или весу детали – не замедляет производство
• Гибкость формования сочетается с высокой производительностью

Недостатки pDCPD:

• Новый материал: применение ограничено

Могут ли производители улучшить термостойкость?

Инженеры и производители могут нагревать и улучшать характеристики большинства видов пластмасс с помощью добавок и/или термостабилизаторов. Тремя наиболее распространенными типами добавок являются антиоксиданты, антипирены и технологические добавки. Каждая добавка обеспечивает различные характеристики и способствует долговечности полимера.

Термостабилизаторы

защищают полимер от теплового повреждения во время производства или во время нормального использования готовой детали, и сегодня они добавляются в большинство полимеров. Термостабилизаторы также могут сохранить внешний вид, прочность и эластичность полимера.

Выберите опытного производителя, который поможет с выбором материала

Для высокотемпературных применений любой из этих высокоэффективных пластиков действительно может выдерживать тепло. Однако подойдет не любой материал. Инженеры должны провести исследование, чтобы убедиться, что они выбирают термостойкий пластик, который лучше всего подходит для их конкретного применения. Если инженеры выбирают неправильный материал, они рискуют поставить под угрозу функциональность своей детали, и им придется начинать с нуля.