Porównanie polimerów amorficznych i krystalicznych
Jaka jest różnica między polimerami krystalicznymi i amorficznymi? Oba są wykonane z materiałów odpornych na działanie wysokiej temperatury. Różnica między nimi leży w ich strukturze molekularnej. Przed podjęciem decyzji, której należy użyć, należy zrozumieć charakterystykę każdej z nich, ponieważ zależy to od procesu formowania wtryskowego. W tym przewodniku omówimy:
- Czym jest polimer amorficzny?
- Czym jest polimer krystaliczny?
- Przykłady polimerów amorficznych
- Przykłady polimerów półkrystalicznych
- Amorficzne tworzywa termoplastyczne
- Zalety amorficznych tworzyw termoplastycznych
- Wady amorficznych tworzyw termoplastycznych
- Tworzywa termoplastyczne półkrystaliczne
- Zalety półkrystalicznych tworzyw termoplastycznych
- Wady półkrystalicznych tworzyw termoplastycznych
- Proces formowania wtryskowego materiałów amorficznych i półkrystalicznych
- Materiały amorficzne
- Materiały półkrystaliczne
- Proces utrwalania
- Polimery półkrystaliczne a polimery amorficzne
Czym jest polimer amorficzny?
Najpierw zdefiniujmy wyrażenie amorficzne, oznacza to brak wyraźnego kształtu lub formy. Opisując amorficzne, najczęściej stosowane jest porównanie gotowanego spaghetti. Na talerzu nie ma ustalonego porządku spaghetti, dokładnie tak zachowuje się amorficzny polimer.
Polimery amorficzne mają losowo uporządkowaną strukturę molekularną, która nie ma ostrej temperatury topnienia. W rezultacie materiały amorficzne stopniowo rozkładają się wraz ze wzrostem temperatury. Polimery amorficzne to tworzywa termoplastyczne, gdyż można je topić i natychmiast przetworzyć.
Ich brak uporządkowanej struktury umożliwia ich elastyczność i łatwiejsze wygięcie niż w przypadku polimerów krystalicznych, sa one także bardziej przejrzyste. Ze względu na brak uporządkowanej struktury polimery amorficzne zazwyczaj charakteryzują się niższą wytrzymałością mechaniczną i sztywnością w porównaniu z polimerami krystalicznymi.
Czym jest polimer krystaliczny?
Zdefiniujmy teraz strukturę krystaliczną. Atomy, cząsteczki i jony składające się na strukturę polimeru półkrystalicznego rozmieszczone są w uporządkowany sposób. Ale amorficzny a krystaliczny to nie tylko kwestia losowych lub uporządkowanych cząsteczek. Polimery krystaliczne, które mają duże amorficzne powierzchnie, dlatego nazywamy je polimerami półkrystalicznymi.
Półkryształy mają również nagłe punkty topnienia. Podczas gdy materiały amorficzne stopniowo się rozkładają, gdy temperatura wzrasta, plastiki półkrystaliczne odwrotnie. Pozostają stałe do chwili pochłaniania określonej ilości ciepła. Następnie materiały szybko zmieniają się w ciecz o niskiej lepkości. Ta temperatura topnienia jest na ogół wyższa od górnej gamy amorficznych tworzyw termoplastycznych. Podobnie jak cząstki stałe amorficzne, materiały półkrystaliczne to również tworzywa termoplastyczne.
Przykłady polimerów amorficznych
Ponieważ molekularne łańcuchy polimerów amorficznych są losowe, światło jest w stanie przez nie przechodzić. Są to zatem głównie tworzywa sztuczne półprzezroczyste. Przykłady amorficznych polimerów obejmują:
- Polimetakrylan metylu (PMMA/akryl)
- POLISTYREN (PS)
- POLIWĘGLAN (PC)
- Polisulfon (PSU)
- POLICHLOREK WINYLU (PVC)
- AKRYLONITRYL–BUTADIEN–STYREN (ABS)
- Polietymid (PEI)
Oto przykłady użycia niektórych polimerów amorficznych:
Okrągłe nieobrabiane tuleje dystansowe
Dystanse z polistyrenu stanowią ekonomiczną alternatywę dla metalowych tulejek dystansowych. Tłumią wstrząsy i drgania oraz zapewniają dobrą izolację termiczną i elektryczną.
Materiał klasy UL94 HB.
Pionowe rurki świetlne z poliwęglanu umożliwiają przenoszenie światła do pożądanego obszaru. Rury świetlne zapewniają również ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD), izolując płytkę PCB od potencjalnego kontaktu.
Ognioodporność: UL94 V0
Wysoce wydajne polimery amorficzne obejmują polisulfon. Ten nit zatrzaskowy PSU szybko się instaluje. Specjalnie zaprojektowane nóżki rozszerzają się i mocno blokują komponenty w miejscu. Posiadają prosty wciskany łeb, co zapewnia gładkie wykończenie. Idealnie nadają się do mocowania paneli i do szaf serwerowych. Zapewniają solidne połączenie i zaślepienie.
Przykłady polimerów półkrystalicznych
Półkryształki o szybkim tempie krystalizacji zazwyczaj oznaczają, że wymiary kryształów są większe niż długość fali światła widzialnego. Prowadzi to z kolei do rozproszenia dużej ilości światła. Oznacza to, że kryształy w strukturze półkrystalicznej blokują światło, nadając nieprzezroczysty wygląd.
Typowe tworzywa sztuczne półkrystaliczne obejmują:
- POLIETYLEN (PE)
- Polipropylen (PP)
- Politereftalan butylenu (PBT)
- Politereftalan etylenu (PET)
- Polieteroeteroketon (PEEK)
Oto przykłady wykorzystania, niektórych polimerów półkrystalicznych:
Wciskane osłony kołnierzy powierzchni czołowych
Osłona polietylenowa jest wyposażona w elastyczne żeberka, które dokładnie pasują do otworu bez konieczności stosowania elementów złącznych. Ochrona kołnierzy rur podczas wykańczania, przechowywania i transportu.
Szeroki kołnierz tych stożkowych zaślepek z LDPE zapewnia lepszą ochronę i łatwiejszy demontaż. Zaprojektowane do stosowania zarówno jako nasadki, jak i zaślepki, chronią przed uszkodzeniami, zanieczyszczeniami, wilgocią i korozją podczas przechowywania i transportu.
Lekkie śruby imbusowe PEEK są odporne na korozję, oleje, ścieranie i większość środków chemicznych. Powszechnie stosowane w częściach maszyn, elementach mocujących i zaciskach. Gniazdo umożliwia wkręcanie w warunkach, w których nie ma miejsca na użycie kluczy płaskich.
Amorficzne tworzywa termoplastyczne
Podobnie jak w przypadku wszystkiego, stosowanie amorficznych polimerów wiąże się z wadami i zaletami.
Zalety amorficznych tworzyw termoplastycznych
Na początek łatwo jest je termoformować. Ponieważ przepływ tych materiałów jest izotropowy, charakteryzują się lepszą stabilnością wymiarową niż plastiki półkrystaliczne i są mniej podatne na osmozę. Amorficzne tworzywa termoplastyczne oferują również znakomitą wytrzymałość na uderzenia i najlepiej nadają się do zastosowań strukturalnych.
Materiały dobrze się wiążą przy pomocy klejów. Charakteryzują się one również znakomitą odpornością na działanie gorącej wody i pary, dobrą odpornością chemiczną oraz dobrą sztywnością i wytrzymałością. PSU i PEI są szczególnie dobrymi przykładami amorficznych tworzyw termoplastycznych oferujących te właściwości.
Wady amorficznych tworzyw termoplastycznych
Obecność węglowodorów sprawia, że są one bardziej wrażliwe na pękanie naprężeniowe. Kiepsko pracują w formie łożysk i charakteryzują się niską odpornością na zmęczenie. Amorficzne tworzywa termoplastyczne charakteryzują się niższą odpornością na działanie środków chemicznych i wyższym tarciem niż materiały półkrystaliczne.
Tworzywa termoplastyczne półkrystaliczne
Półkrystaliczny materiał termoplastyczny ma również swoje wady i zalety.
Zalety półkrystalicznych tworzyw termoplastycznych
Polimery półkrystaliczne tworzą wytrzymałe tworzywa sztuczne ze względu na swoje silne połączenia molekularne. Znakomicie spisują się w zastosowaniach związanych ze zużyciem, jako łożyska i obciążeniami konstrukcyjnymi. Charakteryzują się one również znakomitą odpornością na działanie środków chemicznych, w których nie występują materiały amorficzne.
Można oczekiwać bardzo dobrej sztywności i wytrzymałości, dobrej wytrzymałości i bardzo niskiego współczynnika tarcia.
Wady półkrystalicznych tworzyw termoplastycznych
Ostre temperatury topnienia polimerów półkrystalicznych utrudniają formowanie termiczne. Materiały te są anizotropowe w przepływie, dzięki czemu kurczą się bardziej w kierunku poprzecznym do przepływu, niż w kierunku przepływu. Prowadzi to do niestabilności wymiarowej w porównaniu z polimerami amorficznymi. Ponadto, odporność na uderzenia materiałów półkrystalicznych jest w najlepszym przypadku średnia, w porównaniu z tworzyw sztucznych amorficznych.
Są hydrofobowe, obojętne pod względem chemicznym i charakteryzują się niską energią powierzchniową, co sprawia, że są trudne do pracy, pomimo tych cech charakteryzujących się wysoką wydajnością.
Proces formowania wtryskowego materiałów amorficznych i półkrystalicznych
Jak można się spodziewać, proces formowania należy traktować inaczej w przypadku żywic półkrystalicznych i amorficznych. Bez względu na to, co wybierzesz, jednorodność stopu ma kluczowe znaczenie. Jednorodność stopu oznacza nie tylko temperaturę topnienia, ale również konsystencję topnienia, dzięki czemu nie ma wirów, smug ani pół stopionego granulatu. Nie można uzyskać spójnych wymiarów i wydajności bez jednorodności topnienia.
Materiały amorficzne topią się łatwiej niż polimery półkrystaliczne, które mogą być trudne do jednorodnego stopienia. Aby ułatwić proces formowania wtryskowego, należy postępować zgodnie z następującymi wskazówkami:
Materiały amorficzne
Podczas formowania materiałów amorficznych należy uważać na przeładowanie formy. Należy pilnować, aby materiał ściśle przylegał do formy. Części mogą również pękać podczas wyciskania.
Aby zapewnić optymalne warunki formowania:
- Wstrzyknąć materiał pod wysokim ciśnieniem
- Stopniowe zmniejszać ciśnienie prasy
- Zmniejszenie obciążenia wewnętrznego, dzięki wysokiej temperaturze formy
Materiały półkrystaliczne
Nieopowiedni docisk prasy potrafi stanowić problem, który może powodować pęknięcia i luki oraz niską wagę części. Kolejną ważną kwestią jest niekompletna krystalizacja. Może to prowadzić do wypaczania i kurczenia się.
Aby zapewnić optymalne warunki formowania:
- Wtryskiwać z umiarkowanym ciśnieniem
- Pack with consistent pressure
- Stosowanie wysokiej temperatury formy, aby ułatwić krystalizację
Proces utrwalania
Na koniec, oto co należy wiedzieć o procesie utrwalania:
| Ciśnienie docisku | Przepływ przez podajnik | |
|---|---|---|
| Amorficzny | Zmniejszać stopniowo | Przerywany |
| Półkrystaliczny | Utrzymać stałe | W sposób ciągły do końca krystalizacji |
Polimery półkrystaliczne a polimery amorficzne
Rzut oka na różnice między tymi polimerami, a ich dodatkowymi atrybutami.
| Półkrystaliczny | Amorficzny |
|---|---|
| Zorganizowana struktura molekularna | Brak zamówionego wzoru molekularnego |
| Polimery są wykonane z łańcuchów z polimerów atycznych | Polimery są wykonane z łańcuchów z polimerów syndiotycznych i izotaktycznych |
| Słabe przyciąganie łańcuchów polimerowych | Duże przyciąganie pomiędzy łańcuchami polimerowymi |
| Polimery o niskiej gęstości | Polimery o wysokiej gęstości |
| Wysoka odporność na substancje chemiczne | Niska odporność na substancje chemiczne |
| Półprzezroczysty | Przezroczyste |
Przed zakupem pobierz darmowe pliki CAD i skorzystaj z naszych próbek
Możliwość pobrania bezpłatnych plików CAD z rysunkami większości produktów. Można również zamówić bezpłatne próbki, aby upewnić się, czy wybrane rozwiązania sprawdzają się w praktyce. Jeśli nie masz pewności, który produkt sprawdzi się najlepiej do danego zastosowania, nasi eksperci zawsze chętnie służą radą.
Niezależnie od wymagań możesz liczyć na szybką wysyłkę. Zamów bezpłatne próbki lub pobierz bezpłatne pliki CAD.
Masz Pytania?
Napisz na adres info@essentracomponents.pl lub porozmawiaj z jednym z naszych ekspertów, aby dowiedzieć się więcej o rozwiązaniu idealnie dostosowanym do Twoich potrzeb pod numerem +48 42 639 52 64.