Műanyagok - előnyök hátrányok, műanyag típusok
A DIN 7724 szerint Műanyagok (műanyagokat is) hőre lágyuló műanyagokra, hőre keményedő, elasztomerekre és hőre lágyuló elasztomerekre osztva mechanikai viselkedésük miatt.
A műanyagokat szintetikusan állítják elő nyersanyagokból, például kőolajból. A szerves szén- vagy szilíciumvegyületek miatt ezeket ún szerves anyagok kijelölt.
A műanyag előnyei és hátrányai
előnyöket
A jellemzők A műanyagok gyártási folyamata befolyásolhatja. Általában a következő jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek (előnyöket):
- kis sűrűségű
- jó és olcsó alakítás lehetséges
- kemény, hajlékony vagy rugalmas - a műanyag típusától függően
- elektromosan szigetelő (de vannak vezetőképes műanyagok is)
- hőszigetelő
- hangszigetelés
- nagyon jó időjárási és vegyszerállóság
hátrány
A műanyagok használatakor néhány tulajdonság (hátrány) azonban a következőket kell figyelembe venni:
- alacsony szilárdságú
- alacsony hőállóság
- részben alacsony lobbanáspont - könnyen éghető
- nem minden műanyag újrahasznosítható
- Az oldószerek bizonyos típusú műanyagokat megtámadhatnak
Mint mindig, az előnyök is felhasználhatók (hátrányos helyzetben), valamint hátrányok is.
Műanyag típusok
Hőre lágyuló műanyagok
Hőre lágyuló műanyagok (Görög „thermo” = melegség) szálszerű makromolekulákból állnak, térhálósodás nélkül.
Melegen alakíthatók és hegeszthetők. Szobahőmérsékleten kemények. Ha a hőre lágyuló műanyagokat felmelegítik, rugalmasabbá válnak, míg a folyamatos melegedés során plasztikusan puhák és végül folyékonyak lesznek. Ha a hőmérséklet egy határhőmérséklet fölé emelkedik (bomlási hőmérséklet), akkor bomlanak.
A hőre lágyuló műanyagokat olcsón gyártják fröccsöntéssel, fröccsöntéssel vagy extrudálással. Forró alakítással vagy hegesztéssel tovább feldolgozhatók. Termikus tulajdonságaik miatt az anyagokat főleg 3D nyomtatásban használják.
Könnyű újrahasznosítani.
Gyakori hőre lágyuló műanyagok
- Polietilén (PE)
- Polipropilén (PP)
- Polivinil-klorid (PVC)
- Polisztirol (PS)
- Polikarbonát (PC)
- Poliamidok (PA)
- Polimetil-metakrilát (PMMA)
- Politetrafluor-etilén (PTFE)
- Polioximetilén (POM)
- Polibutilén-tereftalát (PBT)
Hőre keményedő műanyagok
Hőre keményedő műanyagok (Latinul "durus" = kemény) sok térhálósító ponttal rendelkező makromolekulákból áll.
Nem alakíthatók és nem hegeszthetők. A keménység és szilárdság melegítéskor csak kis mértékben változik. Ha azonban a hőre keményedő anyagokat a bomlási hőmérséklet fölé melegítik, akkor azok bomlanak le anélkül, hogy lágyak lennének. A hőre keményedő folyékony prekurzor gyantás megjelenésű, ezért gyantának is nevezik őket.
Hőre keményedő előregyártott alkatrészek gyártásakor a folyékony gyantát keményítővel összekeverjük, és nyomás és hő hatására végleges alakjába hozzuk. Ennek eredményeként a közeli hálós makromolekulák hálózatba kötődnek és megkeményednek. A fotopolimereket az additív 3D nyomtatási folyamat sztereolitográfiájában használják. A kikeményedés itt történik UV lézer segítségével. Keményedés után a hőre keményedőket már nem lehet átalakítani vagy hegeszteni átalakítással.
A duroplasztok nem újrahasznosíthatók, de töltőanyagként használhatók.
Gyakori hőre keményedő
- Epoxigyanta (EP)
- Telítetlen poliészter gyanták (UP)
- Poliuretán gyanták (PUR)
Elasztomerek
Elasztomerek rendezetlen makromolekulákból áll, kevés térhálósodási ponttal.
Gumirugalmasak, nem hőformálhatók és nem hegeszthetők. Bemelegítéskor rugalmasak maradnak, és kissé lágyabbá válnak. Ha a bomlási hőmérsékletet túllépik, bomlanak anélkül, hogy műanyaggá válnának. A makromolekulák belső felépítése miatt az elasztomerek több száz százalékkal rugalmasan deformálódhatnak. Ez azt jelenti, hogy az erő eltávolítása után visszatérnek eredeti állapotukba.
Az elasztomerek nem újrahasznosíthatók.
Közös elasztomerek
- Természetes kaucsuk (NR)
- Sztirol-butadién-kaucsuk (SBR)
- Szilikon gumi (SIR)
Hőre lágyuló elasztomerek
Hőre lágyuló elasztomerek ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az elasztomerek. Hőre lágyuló tulajdonságaik miatt azonban fröccsöntéssel vagy extrudálhatók. Ezeket a folyamatokat tömeggyártásban alkalmazzák, ami a műanyagokat nagyon gazdaságossá teszi.