Tworzywa sztuczne to materiały powszechnie stosowane w produkcji części do budowy maszyn i urządzeń przemysłowych, a także dóbr konsumpcyjnych, takich jak artykuły gospodarstwa domowego lub urządzenia elektroniczne. Mnogość rodzajów tworzyw sztucznych o szerokim zakresie właściwości mechanicznych, możliwości przetwarzania, odporności na temperaturę i środowisko oraz możliwości modyfikacji materiału pozwalają na stosowanie tworzyw sztucznych we wszystkich gałęziach przemysłu.

ALE CZYM WŁAŚCIWIE SĄ TWORZYWA SZTUCZNE?

Tworzywa sztuczne to grupa materiałów syntetycznych lub półsyntetycznych, które są wytwarzane z polimerów. Polimery to duże cząsteczki, które składają się z powtarzających się jednostek strukturalnych, znanych jako monomery. Istnieje wiele różnych typów polimerów i można je klasyfikować na podstawie ich właściwości technologicznych.

Jednym ze sposobów klasyfikacji polimerów jest oparcie ich na reakcji na ciepło i ciśnienie. Termoplasty to rodzaj polimeru, który można topić i przekształcać wielokrotnie bez utraty pierwotnych właściwości. Przykłady termoplastyków obejmują polietylen, polipropylen i polistyren.

Z drugiej strony, tworzywa termoutwardzalne to rodzaj polimeru, którego nie można stopić po utwardzeniu. Są one usieciowane, co oznacza, że łańcuchy monomerów są ze sobą chemicznie związane, tworząc trójwymiarową sieć. Po utworzeniu tej sieci nie można jej rozerwać, materiału nie można zmienić kształtu. Przykłady tworzyw termoutwardzalnych obejmują poliuretan i epoksyd.

Tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne mają różne właściwości i są wykorzystywane w różnych zastosowaniach. Tworzywa termoplastyczne są często preferowane ze względu na ich wszechstronność, ponieważ można je formować i kształtować w różne produkty. Są również łatwiejsze do recyklingu w porównaniu do tworzyw termoutwardzalnych. Z drugiej strony tworzywa termoutwardzalne są znane ze swojej wysokiej wytrzymałości i trwałości, co czyni je idealnymi do zastosowań konstrukcyjnych i nośnych.

JAKIE TWORZYWA SZTUCZNE SĄ NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE?

Polietylen (PE): Jest to lekki plastik, który jest wysoce odporny na wodę i chemikalia. Jest często stosowany w materiałach opakowaniowych, takich jak plastikowe torby i folie.
Polipropylen (PP): Ten plastik jest podobny do polietylenu, ale ma wyższą temperaturę topnienia i jest bardziej sztywny. Jest często stosowany w produkcji części samochodowych, materiałów opakowaniowych i tekstyliów.
Poliamid (PA), znany również jako nylon, to rodzaj plastiku, który jest znany ze swojej wysokiej wytrzymałości, elastyczności i odporności na zużycie i ścieranie. Jest często stosowany w produkcji części samochodowych, takich jak paski i przekładnie silnikowe, a także w produkcji tekstyliów, lin i sznurów. PA jest również stosowany w produkcji filamentów do druku 3D ze względu na swoją wysoką wytrzymałość i zdolność do wytwarzania drobnych detali.
Polistyren (PS): To lekkie tworzywo sztuczne powszechnie stosowane do produkcji jednorazowych kubków i sztućców, a także materiałów izolacyjnych i opakowaniowych.
Polichlorek winylu (PCW): Ten plastik jest znany ze swojej wytrzymałości i trwałości, a także odporności na działanie wody i uszkodzenia chemiczne. Jest często stosowany w przemyśle budowlanym do rur, ram okiennych i elewacji.
Poliwęglan (PC): Ten plastik jest znany ze swojej wysokiej odporności na uderzenia i przejrzystości. Jest często używany w produkcji urządzeń elektronicznych, takich jak smartfony i laptopy, a także w konstrukcji okularów ochronnych i płyt CD.
Polioksymetylen (POM): Ten plastik jest znany ze swojej wysokiej wytrzymałości i sztywności, a także niskiego tarcia. Jest często stosowany w produkcji części mechanicznych, takich jak koła zębate i łożyska.
Polimetakrylan metylu (PMMA): Ten rodzaj tworzywa sztucznego znany jest ze swojej przejrzystości i jest często stosowany do produkcji okien, świetlików i innych przezroczystych produktów.
Politereftalan etylenu (PET): Ten plastik jest znany ze swojej wytrzymałości i trwałości, a także odporności na wodę i chemikalia. Jest często stosowany w produkcji butelek na napoje i materiałów opakowaniowych.
Polieteroeteroketon (PEEK): Ten plastik znany jest z wysokiej wytrzymałości i odporności na temperaturę, dzięki czemu idealnie nadaje się do stosowania w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Politetrafluoroetylen (PTFE): Ten plastik jest znany ze swojej wysokiej odporności na temperaturę i chemikalia, a także niskiego tarcia. Jest często stosowany w produkcji uszczelek, pierścieni uszczelniających i łożysk.

Źródło: https://www.cheminst.ca/magazine/article/green-chemistry-brings-its-virtues-to-the-classroom/

KOPOLIMERY I POLIMERY KOMPOZYTOWE

Dynamiczny rozwój przemysłu materiałowego pozwolił nam uzyskać materiały, które łączą cechy i pożądane właściwości danych materiałów. Kopolimery to polimery, które składają się z dwóch lub więcej różnych typów monomerów, które zostały ze sobą chemicznie połączone. Monomery te mogą być ułożone na wiele sposobów, na przykład w sposób losowy, naprzemienny lub blokowy. Właściwości kopolimerów zależą od rodzaju i ułożenia monomerów, a także od stosunku, w jakim występują.

Jednym z przykładów kopolimeru jest akrylonitryl-butadien-styren (ABS). ABS jest terpolimerem, który powstaje z trzech monomerów: akrylonitrylu, butadienu i styrenu. Jest znany ze swojej wytrzymałości, odporności na uderzenia i zdolności do wytrzymywania wysokich temperatur. ABS jest często stosowany w produkcji części samochodowych, zabawek i obudów elektronicznych.

Innym przykładem kopolimeru jest styren-akrylonitryl (SAN). SAN jest kopolimerem styrenu i akrylonitrylu, znanym ze swojej przejrzystości, sztywności i odporności na ciepło i chemikalia. Jest często stosowany w produkcji opakowań żywności, części samochodowych i urządzeń gospodarstwa domowego.

Innym przykładem kopolimeru jest poliuretan termoplastyczny (TPU). Jest on wytwarzany z połączenia polieteru i poliestru i jest znany ze swojej doskonałej elastyczności, wytrzymałości i odporności na zużycie i ścieranie. TPU jest często stosowany w produkcji obuwia, części samochodowych i węży przemysłowych.

Z drugiej strony polimery kompozytowe to polimery, które są wzmacniane innymi materiałami w celu poprawy ich właściwości mechanicznych. Materiały te występują zazwyczaj w postaci włókien, cząstek lub arkuszy i są włączane do matrycy polimerowej w celu zwiększenia wytrzymałości, sztywności lub wytrzymałości kompozytu. Właściwości polimerów kompozytowych zależą od rodzaju i orientacji materiału wzmacniającego, a także od właściwości matrycy polimerowej.

Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (FRP): Ten materiał kompozytowy składa się z matrycy polimerowej (zwykle żywicy termoutwardzalnej) wzmocnionej włóknami szklanymi. Jest często stosowany w budowie łodzi, części samochodowych i innych elementów konstrukcyjnych.
Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem węglowym (CFRP): Ten materiał kompozytowy składa się z matrycy polimerowej wzmocnionej włóknami węglowymi. Jest znany ze swojej wysokiej wytrzymałości i sztywności i jest często stosowany w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Tworzywo sztuczne wzmocnione Kevlarem: Ten materiał kompozytowy składa się z matrycy polimerowej wzmocnionej włóknami Kevlaru. Jest znany ze swojej wysokiej wytrzymałości i twardości, i jest często używany do produkcji kamizelek kuloodpornych i innego sprzętu ochronnego.
Kompozyt drewna i plastiku (WPC): Ten materiał kompozytowy składa się z matrycy polimerowej wzmocnionej włóknami drzewnymi. Jest często stosowany w produkcji tarasów, ogrodzeń i innych materiałów budowlanych do użytku na zewnątrz.

WNIOSEK

Tworzywa sztuczne to niezwykle wszechstronny materiał, który jest używany w szerokim zakresie zastosowań ze względu na swoje unikalne właściwości. Wiedza z zakresu materiałoznawstwa jest kluczowa dla projektanta, aby wybrać i zastosować materiał, który spełnia wymagania projektu, a także jest zrównoważonym i opłacalnym rozwiązaniem. Chociaż tworzywa sztuczne mają wiele zalet, ważne jest, aby używać ich odpowiedzialnie i poddawać recyklingowi, gdy jest to możliwe, aby zminimalizować ich wpływ na środowisko.

Niezależnie od tego, czy potrzebujesz wytrzymałego, elastycznego materiału do konstrukcji obudowy produktu, przezroczystego, odpornego na uderzenia plastiku do osłony ekranu lub jakichkolwiek innych zastosowań tworzyw sztucznych w swoim projekcie, zespół inżynierów Mindsailors pomoże Ci wybrać materiały, które spełnią Twoje wymagania w procesie rozwoju produktu.