Interesuje Cię, jakie są tworzywa sztuczne i w jaki sposób dokonuje się ich podziału? Tworzywa sztuczne to materiały, których głównym składnikiem są polimery. Odgrywają ogromną rolę, znajdując szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia. W artykule przedstawimy podział i zastosowanie tworzyw sztucznych.

Rodzaje tworzywa sztucznego – podstawowe informacje

Tworzywa sztuczne można klasyfikować w różny sposób, w zależności od przyjętego kryterium podziału. Polimery można podzielić według budowy molekularnej, a tym samym wynikających z niej właściwości. Ich podziału dokonać można również ze względu na zachowanie pod wpływem temperatury, wyróżniając:

termoplasty
duroplasty
elastomery

W poniższym artykule chcielibyśmy się skupić na termoplastycznych tworzywach sztucznych.

Termoplasty to tworzywa sztuczne o liniowej lub rozgałęzionej konfiguracji makrocząstek, bez poprzecznego sieciowania, łatwo ulegające odwracalnej termicznej przemianie w stan plastyczny.

Po podgrzaniu do wystarczająco wysokiej temperatury miękną aż do stanu plastycznego płynięcia i twardnieją po ochłodzeniu. Proces ten można powtarzać dowolną liczbę razy pod warunkiem, że nie zostanie przekroczona granica destrukcji cieplnej.

Tworzywa sztuczne i ich właściwości

Tworzywa sztuczne możemy podzielić na podstawowe tworzywa konstrukcyjne oraz zaawansowane tworzywa konstrukcyjne.

Do podstawowych tworzyw sztucznych możemy zaliczyć: PA6, PA66, PA46, PC, POM, PET, PE500, PE1000.

Z kolei do zaawansowanych tworzyw sztucznych konstrukcyjnych należą między innymi: PEEK, PPS, PBI, PAI, PI, PPSU, PSU lub PEI.

W odniesieniu do podstawowych tworzyw sztucznych, zaawansowane tworzywa konstrukcyjne wyróżniają się między innymi:

wyższą temperaturą pracy ciągłej (> 150°C ),
większą sztywnością i odpornością na pełzanie w szerszym zakresie temperatur,
większą stabilnością wymiarową,
większą odpornością chemiczną,
większą odpornością na hydrolizę.

Tworzywa sztuczne używane są coraz powszechniej, bardzo często zastępując inne materiały, takie jak brąz, stal nierdzewną, aluminium i ceramikę. Tworzywa sztuczne stosowane są z następujących powodów:

mają dłuższy okres eksploatacji,
nie wymagają smarowania,
powodują mniejsze zużycie części współpracujących,
mają niższa gęstość, a tym samym mniejszą bezwładność,
wykazują lepsze wygłuszenie elementów mechanicznych (mniejszy hałas),
pozwalają na szybszą pracę urządzeń (większe prędkości liniowe),
zmniejszają zapotrzebowanie na energie pracującego urządzenia,
mają wysoką odporność na działanie substancji chemicznych i na korozję,

Rodzaje i zastosowanie tworzyw sztucznych

Jeśli chodzi o tworzywa sztuczne i zastosowanie ich w konkretnych dziedzinach, największe znaczenie ma rodzaj materiału. Do popularnych tworzyw należą między innymi:

polietylen (PE). Wyróżniamy dwa główne rodzaje polietylenu: LDPE low density polyethylene – charakteryzujący się niską gęstością oraz HDPE high density polyethylene – charakteryzujący się wysoką gęstością. Właściwości polietylenu o niskiej gęstości sprawiają, że znalazł on zastosowanie przy produkcji worków foliowych, folii stretch, butelek na kosmetyki i opakowań jednorazowych. Polietylen o wysokiej gęstości (PE1000, PE500) charakteryzuje się między innymi dobrymi właściwościami ślizgowymi, wysoką odpornością na ścieranie, bardzo dobrą odpornością chemiczną. PE100 dzięki swoim właściwościom stosowany jest do produkcji elementów ślizgowych np. pod łańcuchy, natomiast PE500 znalazł zastosowanie w przemyśle masarskim jako materiał na stoły,
poliamid (PA). Wśród poliamidów, powszechnie nazywanych „nylonami”, rozróżnia się wiele odmian. Najważniejsze z nich to PA 6, PA 6.6, PA 11 oraz PA 12. Różnice ich właściwości wynikają z różnych typów struktury chemicznej oraz różnych typów budowy łańcuchów cząsteczkowych. Półkrystaliczne gatunki poliamidu mają bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną oraz sztywność, wysoką twardość, niskie tarcie oraz bardzo dobrą odporność na zużycie. Dzięki tym właściwościom mogą one z powodzeniem zastępować różnorodne materiały – począwszy od metalu, a skończywszy na gumie (kauczuku). Poliamidy znajdują wiele różnych zastosowań. Między innymi są wykorzystywane do produkcji tulei, rolek transportowych, skrobaków, kół zębatych, podkładek sprężystych, kół łańcuchowych, czy pierścieni uszczelniających,
politereftalan etylenu (PET). PET charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną, sztywnością oraz twardością. Ma wyższą niż poliamidy odporność na ścieranie. Dzięki dobrej stabilności wymiarowej polecany jest do stosowania w przypadku produkcji bardziej precyzyjnych elementów. Jest stosunkowo kruchym materiałem, dlatego nie jest polecany do produkcji kół zębatych. PET ma dobre właściwości elektroizolacyjne. Przykładowe zastosowania to mocno obciążone łożyska, tuleje, prowadnice, podkładki oporowe, elementy elektroizolacyjne w elektrotechnice,
poliacetal (POM). Możemy wyróżnić homopolimer poliacetalu POM H oraz kopolimer poliacetalu POM C. POM charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną, sztywnością oraz twardością. Posiada wysoką odporność na pełzanie, wysoką stabilność wymiarową (niska chłonność wody). POM jest materiałem obojętnym fizjologicznie, wyroby z poliacetalu mogą mieć kontakt z żywnością, dzięki czemu POM znalazł zastosowanie w przemyśle spożywczym. Przykłady zastosowań: koła zębate o małym module, krzywki, silnie obciążone łożyska, rolki,
PBI, PI, PAI. Są przeznaczone do zastosowań wymagających najwyższych właściwości tworzyw sztucznych, szczególnie tam, gdzie występuje tracie i duże zużycie. Charakteryzują się odpornością na wysokie temperatury (do 310°C w przypadku PBI). Materiały te są skutecznie tam, gdzie inne tworzywa zawodzą,
PEEK, PPS. Łączą w sobie doskonałe właściwości chemiczne, mechaniczne oraz są odporne na podwyższone temperatury. Materiały te mogą być używane jako elementy konstrukcji oraz łożyskujące (niski współczynnik tarcia i niska ścieralność),
tworzywa PPSU, PSU i PEI. Charakteryzują się doskonałymi właściwościami mechanicznymi, których nie tracą aż do temperatury zeszklenia, a także doskonałymi właściwościami elektrycznymi. Ponadto ich odporność na hydrolizę (mogą być sterylizowane w autoklawach) pozwala na ich stosowanie w przemysłach: medycznym, farmaceutycznym i mleczarskim.

Podsumowanie

Tworzywa sztuczne są nieodzowną częścią naszego życia, a ich zastosowanie jest bardzo szerokie. Należą do najmłodszych materiałów konstrukcyjnych, jednak od lat 60-tych można zaobserwować zwiększenie ich produkcji oraz zastosowania w przemyśle.

Jest to spowodowane między innymi doskonałymi i różnorodnymi właściwościami, jakie posiadają tworzywa konstrukcyjne (np. wysoka odporność na korozję i działanie chemikaliów), a także ich niskim ciężarem właściwym. W wielu przypadkach i gałęziach przemysłu tworzywa sztuczne z powodzeniem mogą zastępować metal.

Jako dostawca tworzyw sztucznych z dużym doświadczeniem i szeroką wiedzą inżynierską w Vink Engineering Plastics oferuje najlepsze rozwiązania idące w parze z doskonałą jakością materiałów i nowoczesną, dostosowaną do zróżnicowanych potrzeb technologią. Zachęcamy do zapoznania się z naszą ofertą.