kestomuovit ja lämpökovettuvat polymeerit ovat muovityyppejä, jotka käyvät läpi erilaisia tuotantoprosesseja ja tuottavat erilaisia ominaisuuksia riippuen valmistusmateriaaleista ja tuotantomenetelmästä. Termit termoplastinen ja termosetti tarkoittavat sitä, miten materiaali on tai voidaan käsitellä muuttuneessa lämpötilassa .

suurin fyysinen ero on siinä, miten ne reagoivat korkeisiin lämpötiloihin. Kuumennettaessa sulamispisteeseensä termoplastit pehmenevät nestemäiseen muotoon. Siksi kovettumisprosessi on palautuva,mikä tarkoittaa, että ne voidaan sulatella uudelleen ja kierrättää. Toisaalta termosettipolymeerit muodostavat kovettumisen aikana ristikkäisen rakenteen, joka estää niiden sulamisen ja uudelleensulamisen.

analogiana ajatelkaa termosetteja kuten betonia, kun ne ovat asettuneet, ne eivät voi koskaan palata nestemäiseen muotoon (peruuttamaton prosessi). Vaikka termoplastit ovat kuin vettä, se voi siirtyä jään ja veden välillä lämmön levittämisen tai poistamisen (palautuva prosessi).

täältä saat tietoa:

• mitä termoplastiset ja termosetit ovat
• mitä ristikytkentä on ja miten se erottaa termoplastiset aineet termoseteista
• kestomuovien ja termosettien ominaisuudet
• kestomuovien ja termosettien käsittely
• materiaalit ja asiaankuuluvat teknologiset Sovellukset

Mitä ovat termoplastiset aineet?

termoplastinen on hartsi, joka on huoneenlämpötilassa kiinteää, mutta muuttuu kuumennettaessa muoviseksi ja pehmeäksi ja virtaa Kiteen sulamisen tai lasittumislämpötilan (Tg) ylittämisen vuoksi. Käsiteltäessä, yleensä ruiskuvalun tai puhallusmuovauksen kaltaisissa prosesseissa, kestomuovit ottavat muotin muodon, jossa ne kaadetaan sulana, ja jäähtyvät jähmettymään haluttuun muotoon. Termoplastisten aineiden merkittävä piirre on niiden palautuvuus, kyky uudelleen lämmittämiseen, sulamiseen ja muodon muuttamiseen. Tämä mahdollistaa saman materiaalin lisäkäsittelyn myös sen jälkeen, kun se on valmistettu kiinteäksi. Prosessit, kuten suulakepuristus, lämpömuovaus ja ruiskuvalu, perustuvat tällaiseen hartsikäyttäytymiseen. Joitakin yleisiä termoplastisia materiaaleja ovat polyeteeni (PE), polykarbonaatti (PC), ja polyvinyylikloridi (PVC).

kuitenkin, kuten millä tahansa muulla materiaalilla, termoplasteilla on rajoituksensa. Jos altistetaan erittäin korkeissa lämpötiloissa, materiaali voi tietämättään pehmentää, muuttaa muotoaan ja menettää joitakin fysikaalisia ominaisuuksiaan .

mitä termosetit ovat?

lämpökovettuva hartsi eli lämpökovettuva polymeeri on yleensä huoneenlämpötilassa nestemäistä ainetta, joka kovettuu peruuttamattomasti Kuumennettaessa tai lisättäessä kemiallisesti. Kun se asetetaan muottiin ja kuumennetaan, lämpökerros jähmettyy määrättyyn muotoon, mutta tähän kiinteytymisprosessiin kuuluu tiettyjen sidosten muodostuminen, joita kutsutaan ristisilloiksi, jotka pitävät molekyylit paikoillaan ja muuttavat materiaalin perusluonnetta estäen sitä sulamasta. Tämän seurauksena termosetti, toisin kuin termoplastinen, ei voi palata alkuvaiheeseensa, jolloin prosessi on peruuttamaton. Lämpökaapit, kuumennettaessa, asetetaan, vahvistetaan tietyssä muodossa. Ylikuumenemisen aikana termosetit pyrkivät hajoamaan joutumatta nestefaasiin. Prosessit, kuten puristusmuovaus, hartsinsiirtomuovaus, pultruusio, käsin lay-up ja hehkulangan käämitys, riippuvat lämpökovettuvan polymeerin käyttäytymisestä. Joitakin yleisiä termosetteja ovat epoksi, polyimidi ja fenoli, joista monet ovat merkittäviä komposiiteissa .

mitä ristikytkentä (kovettuminen) on?

Termosetit ja termoplastit eroavat toisistaan monin tavoin käyttäytymisensä suhteen, mutta kaikki nämä poikkeavat ominaisuudet johtuvat niiden kemiallisen rakenteen taustalla olevasta perustavasta erosta. Tämä taustalla oleva ero voidaan havaita siinä, miten termosettihartseilla on polymeeriketjunsa koko pituudelta erityisiä kohtia, jotka voidaan kemiallisesti aktivoida osallistumaan kemiallisiin sidosreaktioihin viereisten polymeerimolekyylien kanssa. Koska kaikissa lämpökohteissa on tällaisia kemiallisesti reaktiivisia kohtia, on usein niin, että kaikenlaisilla lämpökokeilla on taipumus kytkeytyä toisiinsa. Tällaista prosessia, jossa muodostuu kemiallisia yhteyksiä eri lämpökovettuvien molekyylien välille, kutsutaan ristisilloitukseksi (tai kovettumiseksi). Kovettuessaan muodostuneet ristisillat eivät ainoastaan estä polymeerimolekyylejä liikkumasta, vaan myös näiden molekyylien sisällä olevat atomit estävät niitä suuremmassa määrin kuin molekyylien väliset houkutukset.

toinen tapa havainnoida termosettien ja termoplastien käyttäytymistieteellistä eroa on niiden molekyylipainon kautta. Kun vertaamme molempia polymeerityyppejä, termosetit erottuvat siinä, miten niiden molekyylipaino kasvaa rajusti kovettuessaan. Termoplasteilla tiedetään olevan suuremmat molekyylipainoarvot kuin kovettumattomilla termoseteilla. Kuitenkin, kun kahden termosetin välillä tapahtuu ristisitoutumista, muodostuu polymeeriverkko, jonka molekyylipaino on lähes kaksinkertainen verrattuna painoon, kun nämä kaksi olivat erillään. Linkitettyjen molekyylien määrän kasvaessa molekyylipaino jatkaa nousuaan, ylittäen termoplastisten molekyylien painon. Tämä molekyylipainon raju kasvu aiheuttaa suuria muutoksia materiaalin ominaisuuksissa, kuten kohonneen sulamispisteen. Kun molekyylipaino kasvaa jatkuvasti ristisilloituksesta johtuen, sulamispiste voi nousta ja saavuttaa pisteen, joka ylittää hajoamispisteen. Tällöin termosettipolymeerillä olisi hyvin suuri molekyylipaino, että se hajoaisi ennen kuin se ehtisi sulaa, mikä määrittelee miksi termosettikäsittely on peruuttamatonta .

kestomuovien ominaisuudet

kestomuovien ominaisuudet ovat yleensä erittäin lujia, joustavia ja kestävät kutistumista riippuen hartsityypistä (polymeeri sulaneessa nestemäisessä muodossa). Ne ovat monipuolisia materiaaleja, joita voidaan käyttää mihin tahansa muovisista kantokasseista korkearasituslaakereihin ja tarkkuusmekaanisiin osiin.

Termosetit tuottavat yleensä korkeamman kemiallisen ja lämmönkestävyyden sekä vahvemman rakenteen, joka ei muotoutu helposti.

tässä on luettelo, joka osoittaa termoplastien ja termosettien eron ominaisuuksien ja ominaisuuksien suhteen. Huomaa ristisiteen vaikutus taustatekijänä, joka erottaa nämä materiaalit toisistaan.

Taulukko 1: Termoplastiikka vs termosetit

Ominaisuus/Ominaisuus

Termosetit

Termosetit

sulamispiste korkeampi kuin Hajoamislämpötila

kierrätettävyys ja uudelleenkäytettävyys lämmön ja/tai paineen avulla

kierrätettävyys

kemikaali kestävyys

erittäin kemikaalinkestävä

halkeamat voidaan korjata helposti

prosessin lämpöaspekti

kestomuovien sulaminen on endotermistä

termoplastisten aineiden käsittely vs termosetit

termoplastisten aineiden käsittely

kestomuovia voidaan käsitellä useilla eri menetelmillä, kuten suulakepuristuksella, ruiskuvalulla, lämpömuovauksella ja tyhjömuovauksella.

rakeista ainetta syötetään muottiin yleensä pallomaisina rakeina, joiden halkaisija on noin 3 mm. Nämä rakeet kuumennetaan sitten sulamispisteeseen, mikä vaatii erittäin korkeita lämpötiloja.

koska termoplastit ovat erittäin tehokkaita lämpöeristeitä, jäähdytys kovettumisprosessin aikana kestää kauemmin kuin muut muovit. Siksi nopea jäähdytys pyritään saavuttamaan suuri teho, yleensä ruiskuttamalla kylmällä vedellä tai syöksymällä vesihauteeseen. Termoplastisten muovikalvojen jäähdyttämiseksi pinnalle puhalletaan kylmää ilmaa. Muovi kutistuu jäähtyessään, vaihtellen 0,6-4%: n kutistumisnopeuden välillä materiaalista riippuen. Jäähtymisnopeudella ja kutistumisnopeudella on selvä vaikutus materiaalin ja sisäisen rakenteen kiteytymiseen, minkä vuoksi kestomuoveille on aina määritelty kutistumisnopeus.

lämpökovettuva polymeerikäsittely

lämpökovettuva hartsi käsitellään nestemäisessä muodossa kuumuudessa. Kovettumisprosessissa hartsiin lisätään kovetusaineita, inhibiittoreita, kovetusaineita tai pehmittimiä sekä vahvisteita tai täyteaineita vaadittavasta lopputuloksesta riippuen.

yleisimmin käytettyjä lämpökovettuvia hartseja ovat:

• epoksi
• Polyesteri
• Silikoni
• polyuretaani
• Polyamidi

lämpökovettuva polymeerikomposiittien käsittely

lämpökovettuva polymeerikomposiitti valmistetaan laminoimalla, joka sitoo yhteen hartseja, kuten epoksia, silikonia, melamiinia jne. lujitemateriaaleilla, kuten lasilla, pellavalla ja grafiitilla.

ennen kovettumista vahvikesubstraatti kastetaan hartsisideaineeseen nesteytetyssä muodossaan. Kun levyt on sidottu, ne johdetaan uunin läpi niiden osittaiseksi kovettamiseksi. Sen jälkeen kasataan useita levyjä vaadittuun paksuuteen, kuumennetaan ja puristetaan yhteen laminaatiksi. Vaihtoehtoisesti lakanat voidaan kääriä yhteen ja lämmittää sauvoiksi.

termoplastiset ja lämpökovettuvat materiaalit ja niiden sovellukset

termoplastisten aineiden tyypit ja niiden sovellukset

ominaisuudet ja käyttökohteet

kova ja kestävä materiaali, jota käytetään yleisesti putkissa, lattioissa, kaapeissa, leluissa ja yleisissä talous-ja teollisuusvarusteissa

erittäin vahva ja joustava materiaali, jota käytetään tarttumattomissa keittovälineissä, koneen osissa, vaihteissa ja tiivisteissä

Types of thermosetting polymers and their applications

kova, jäykkä ja hauras, kun sitä ei ole laminoitu. Käytetään kapselointiin, liimaamiseen ja valamiseen

polyuretaani