Välja en värmebeständig plast

Vissa plaster hanterar inte höga temperaturer

Om du någonsin har lämnat en matbehållare i mikrovågsugnen lite för länge, är du medveten om att vissa plaster inte hanterar höga temperaturer för bra. Beroende på årgång och typ av behållare kan du lagra gårdagens middag i polypropen (PP), polykarbonat (PC) eller polyeten (PE), varav ingen är värmebeständiga superhjältar. Polypropylen, till exempel, börjar förlora styrka vid 82 ° C (180 ° F) . Polyeten gör ett bättre jobb vid 130 ° C (266 ° F), men även så kallat "högvärme" polykarbonat är bara klassat till 140 ° C (284 ° F).

Definiera hot: Vad är en värmebeständig plast?
Som framgår av den lilla mikrovågsugnssymbolen på baksidan av dessa behållare är var och en av de polymerer som just listats klart upp till uppgiften att värma rester. För högtemperaturapplikationer behövs dock något mer robust. Men vad betyder det egentligen? Med andra ord, hur varmt är varmt? Det exakta svaret beror på applikationskraven, men för detta designtips, låt oss definiera det som större än 175 ° C (350 ° F).

Låt oss också klargöra att vi för det mesta talar om arbetstemperaturer snarare än de som behövs för att smälta eller kristallisera polymeren. Det ämnet behandlas någon annanstans på vår webbplats. Vi diskuterar inte heller en polymers flamskyddsmedel. Som du kommer att se har detta viktiga attribut lite att göra med en polymers värmebeständighet.

Tänk på akrylnitrilbutadienstyren, en vanlig plast som du kanske känner till som ABS. ABS är en favorit bland rörmokare och leksakstillverkare överallt och har en Vicat-mjukningstemperatur - temperaturen vid vilken materialet förlorar sin "stabilitetsform" - på ungefär 219 ° F (104 ° C) och en värmeavböjningstemperatur på bara 201 ° F (94 ° C). Genom att tillsätta en organisk halogenerad förening eller annan flamskyddsförening sjunker dessa värden avsevärt, även om materialet är mycket mindre sannolikt att ta eld.

Teflon® gör saker bättre
Så, vad är några av dessa högtemperaturpolymerer? Låt oss börja med polytetrafluoretylen (PTFE), bättre känd under sitt handelsnamn, Teflon®. PTFE upptäcktes av misstag vid DuPont 1938 och börjar försämras efter att temperaturen når cirka 260 ° C (500 ° F). Och trots vad som just nu sagts om flamskydd har PTFE också ett beundransvärt V-0-betyg. Även om den är kemiskt stabil och giftfri vid lägre temperaturer, bör röksäkerhet övervägas om temperaturen kan överstiga 350 °C. Den är hydrofob (stöter bort vatten), har en av de lägsta friktionskoefficienterna för någon plast (gör den extremt hal). Dessutom är den mycket resistent mot de flesta syror, lösningsmedel och andra frätande kemikalier.

PTFE används ofta som beläggning för mattor och kläder, men på grund av sin låga friktionskoefficient är det också ett utmärkt val för komponenter som lagerblock och höljen. PTFE är relativt mjuk, så lätt att bearbeta men har lägre dimensionsstabilitet på grund av sin termiska expansion. Eftersom det inte flyter när det värms upp över smältpunkten 620 ° F (327 ° C), kan det dock inte formas av plast, och det är inte heller 3D-utskrivbart.

PEEK-prestanda
En värmebeständig termoplast som är både bearbetbar och formsprutningsbar är polyetereterketon, eller PEEK. Med en smältpunkt nära PTFE behåller PEEK sina mekaniska egenskaper - som är ganska utmärkta - vid temperaturer på 250 ° C (482 ° F) eller högre (upp till 300 ° C under korta perioder). Det är också motståndskraftigt mot strålning, kemisk attack och hydrolys. Den sista egenskapen innebär att PEEK kan steriliseras i en autoklav, vilket gör den till en favorit inom den medicinska industrin för användning i ryggradsimplantat och fixeringsanordningar. Samma egenskaper gör den lämplig som en polymer av livsmedelskvalitet.

PEEK har god dielektrisk styrka, så det används ofta som en elektrisk isolator i halvledarapplikationer. Den är inte riktigt lika "hal" som PTFE men har ändå en låg sameffektiv friktion är mycket slitstark. Det ser omfattande service inom biltätningar, slitringar och lagerytor. Och tack vare sitt höga förhållande mellan hållfasthet och vikt och andra fysiska attribut står PEEK ofta som en ersättning för metalllegeringar i olika flygplanskomponenter (med en densitet på 1,32 är det 1/5 av stålets vikt (8) och mindre än hälften av vikten av de flesta aluminiumlegeringar (3). Precis som PTFE är PEEK verkligen ett underbart material ...

Resten av högtempen
Så är polyfenylensulfid (PPS). Även om det inte är i nivå med PEEK och PTFE när det gäller termiska funktioner, erbjuder det fortfarande en respektabel arbetstemperatur på 428 ° F (220 ° C). Känd för fordons- och elingenjörer som Ryton®, ger denna termoplast en bra kombination av korrosionsbeständighet, mekanisk hållfasthet och dielektriska egenskaper. Det flyter också ganska bra i formsprutning av plast och uppvisar minimal krympning, vilket båda gör det till en bra kandidat för precisionselektriska kontakter och liknande komponenter.

PPS är inte en kandidat för bearbetade delar, men PPSU är det. Polyfenylsulfon (aka Radel®) har en arbetstemperatur ganska nära PPS, har liknande mekaniska och elektriska egenskaper, kan steriliseras och är ganska bearbetbar. Det används i flygplansfönsterramar, kirurgiska instrumenthandtag, varmvattenbeslag, och eftersom det är FDA-kompatibelt (som de andra polymererna som hittills listats), är det lämpligt för direktkontakt med mat.
På samma sätt finns det polyeterimid (PEI), känd som Ultem. PEI är både bearbetbar och formsprutningsbar och finns i en rad olika glasfyllningsnivåer (GF). Med en maximal kontinuerlig driftstemperatur på 340 ° F (171 ° C) är Ultem inte riktigt kexbakningskompatibel, men det är en utmärkt, allsidig polymer för applikationer som kräver styrka, styvhet, lösningsmedels- och flambeständighet och dielektriska egenskaper.

Vad sägs om värmebeständiga 3D-utskriftsmaterial?
Andra anmärkningsvärda högtemperaturpolymerer inkluderar Vectra, en typ av formsprutningsbar flytande kristallin polymer (LCP) som vanligtvis används i SMT-industrin (ytmonteringsteknik). Den erbjuder utmärkta flödesegenskaper, kan producera delar med mycket tunna väggar och har ett arbetsområde på upp till 240 ° C (464 ° F). Det finns också PC / PBT, en blandning av polykarbonat och polybutylentereftalat som tål temperaturer upp till 130 ° C (266 ° F) - ingenstans nära sina motsvarigheter som hittills beskrivits, men ändå erbjuder en fin balans mellan seghet och väderbeständighet, särskilt där kalla temperaturer är ett problem (som i -40 ° F, vilket också är -40 ° C).

Du kanske tänker, "Men hur är det med 3D-tryckta delar? Vilka är alternativen för högtemperaturmaterial här?" Du har tur. Främst bland dessa är ett keramiskt liknande avancerat högtemperatur (PerFORM) stereolitografiharts, som kan hantera temperaturer upp till 268 ° C (514 ° F) efter en valfri efterhärdningsprocess. Detta ger konstruktörer möjlighet att prototypa starka, styva delar för användning i applikationer som vindtunneltestning, snabba verktyg, elektroniska höljen och mer. På samma sätt är PC-liknande avancerad högtemperatur (Accura 5530) ett genomskinligt material som kombinerar optisk klarhet med god värmebeständighet. Och precis som polykarbonaterna som används för bearbetade och plastformsprutade komponenter tål Accura 5530 vatten, kemikalier, brand och elektriska effekter.

Överväganden för tillverkning
Eftersom var och en av de polymerer av teknisk kvalitet som diskuteras här är både starka och stabila, finns det lite att oroa sig för när det gäller design för tillverkningsbarhet. Vissa är mer slipande än andra och kräver att maskinisten använder hårdmetallborrar och pinnfräsar, medan de med mycket höga smälttemperaturer kan kräva vissa justeringar av plastformsprutningsprocessen. Eftersom alla är listade som standard Protolabs-material, kommer feedback att ges under online-offertprocessen.

Vi uppmuntrar dig att kontrollera den omfattande listan över materialdatablad som finns på vår webbplats för ytterligare information. Med mer än 140 polymerer och 30 typer av elastomer eller flytande silikongummi (LSR) tillgängliga - varav några tål ganska höga temperaturer - finns det säkert det perfekta materialet för ditt nästa projekt. Om du har några frågor, släpp oss en rad. Våra applikationsingenjörer är alltid tillgängliga för att hjälpa till på +44 (0) 1952 683047 eller customerservice@protolabs.se.

2022-05-03 - Industritorget

Kontaktinformation

Protolabs

08408 391 86

Se hemsida

Skicka e-post

Kontakter

Länkar

Filmer

Karta

Skriv ut
Tipsa

Postadress
Halesfield 8
TF74QN Telford

Besöksadress
Sickla Industriväg 3
13154 Nacka

Region
Storbritannien

Organisationsnummer:
5366160

Grundat: Ej angivet
Anställda: Ej angivet

Kontakter

Länkar

Filmer

Karta

Välkommen till Protolabs!

Företaget grundades 1999 av Larry Lukis, en framgångsrik entreprenör och datanörd. Han ville radikalt minska tidsåtgången för att ta fram formsprutade prototypsdelar.

Hans lösning var att automatisera den traditionella produktionsprocessen genom att utveckla en komplex mjukvara som kommunicerade med ett nätverk av fräsar och pressar. Till följd av detta kunde plast- och metalldelar produceras på en bråkdel av den tid det tidigare hade tagit.

Hur vi kan hjälpa
Snabbare produktutveckling, minskade kostnader och optimerad leveranskedja med 3D-utskrifter, CNC-bearbetning och formsprutning som tekniken möjliggör.

Välkommen att kontakta oss!

Skicka förfrågan