Termoplast
Termoplast består normalt av en polymer och tillsatser. Polymeren är uppbyggd av långa molekylkedjor och det är molekylernas sammansättning och kedjornas längd som till stor del avgör plastens egenskaper. Långa molekylkedjor (hög molekylvikt) ger bra slag- och nötningstålighet men ger samtidigt hög smältviskositet vilket gör det svårt att formspruta materialet. Om molekylkedjorna består av samma typ av molekyler så kallas polymeren för homopolymer och om molekylkedjorna består av olika typer av molekyler så kallas polymeren för sampolymer eller copolymer. Tillsatser är vanligt för att förändra/förbättra egenskaperna och vanliga tillsatser är t.ex. smörjmedel, färgpigment, UV-stabilisatorer, brandskyddsmedel, fyllmedel och armeringsmaterial.
Termoplaster har antigen amorf eller delkristallin uppbyggnad. De amorfa termoplasterna har slumpmässigt ordnade molekylkedjor och kännetecknas av bra formstabilitet, liten temperaturberoende styvhetsändring, bra krypresistens, samt låg kemikalietålighet. Den mest kännetecknande egenskapen är dock att de är genomskinliga (transparanta). Amorfa termoplaster uppvisar ingen smälttemperatur utan de mjuknar kraftigt när de når glasomvandlingstemperaturen (Tg) och de används därför alltid under Tg vilket förklarar deras höga krypresistens men dåliga kemikalietålighet. Vanliga amorfa termoplaster är t.ex. polystyren (PS), polymetylmetakrylat (PMMA), akrylnitrilbutadienstyren (ABS) och polykarbonat (PC). De delkristallina termoplasterna består av kristallameller med ordnade molekylkedjor. Det finns dock alltid en viss mängd molekylkedjor i amorft tillstånd och därmed benämningen delkristallina termoplaster. Kännetecknande egenskaper för delkristallina termoplaster är t.ex. bra utmattningshållfasthet, bra kemikalieresistens, temperaturberoende styvhet, samt hög formkrympning. Delkristallina termoplaster uppvisar både glasomvandlingstemperatur (Tg) och smälttemperatur (Tm) och kan användas både över och under Tg. Viktigt att komma ihåg är dock att under Tg ligger molekylkedjorna låsta och både utmattningshållfasthet och slagseghet försämras därmed. Vanliga delkristallina termoplaster är t.ex. polyeten (PE), polypropen (PP), polyamid (PA) och acetalplast (POM).
Termoplasterna delas in i tre grupper; volymplaster, konstruktionsplaster och specialplaster. I gruppen volymplaster återfinns polyeten (PE), polypropen (PP), polyvinylklorid (PVC), polystyren (PS), akrylnitrilbutadienstyren (ABS) och polymetylmetakrylat (PMMA). Som hörs på namnet så står volymsplasterna för den största andelen plast som används. Kilopriset är ca 10-20 SEK och volymplasterna används för tillverkning av allt från plastpåsar och leksaker till proteser och fordonskomponenter. I vissa fall krävs dock bättre egenskaper än vad volymplasterna kan uppvisa och då används normalt en konstruktionsplast. Vanliga konstruktionsplaster är polyamid (PA), acetalplast (POM), polyetentereftalat (PET), polybutentereftalat (PBT) och polykarbonat (PC). Kilopriset för dessa plaster är ca 20-40 SEK och användningsområden är t.ex. kugghjul, lager, snäpplås, elektriska komponenter, hjälmar, skyddsglas och glasögonlinser. För riktigt tuffa användningsområden som kräver komponenter med hög hållfasthet, hög användningstemperatur, låg friktion, bra brandbeständighet, o.dyl. krävs ofta användning av specialplaster och i denna grupp hittar man t.ex. polyftalamid (PPA), polyetersulfon (PES), polyfenylensulfid (PPS) och polyetereterketon (PEEK). Kilopriset för dessa plaster är ofta i intervallet 200-300 SEK men kan för vissa varianter överstiga 1000 SEK/kg. Användningsområde för specialplasterna är t.ex. motorrumsdetaljer, tätningar, lager, filter, katetrar, elektriska komponenter, mm.
Temperaturbeständigheten är relativt låg för de flesta termoplaster och vid önskemål om kontinuerlig användningstemperatur över 200°C krävs användning av någon av specialplasterna. Den termiska expansionen är hög vilket kan förorsaka höga inre spänningar i materialet vid övergjutning av metallkomponenter. Det är därför viktigt att metallkomponenter som skall övergjutas inte har några skarpa hörn som kan skapa spänningskoncentrationer och leda till sprickbildning i plasten.
Vid konstruktion av komponenter är det viktigt att beakta att de mekaniska egenskaperna är beroende av belastningens karaktär (statiskt, dynamiskt eller slag) och varaktighet (kortvarig eller långvarig belastning). Långvarig belastning innebär risk för kryp (ökad töjning med tiden) eller relaxation (minskad spänning med tiden) och krypkurvor och/eller isokrona spännings-töjningskurvor måste användas vid konstruktion och dimensionering. Temperaturen har även stor påverkan på de mekaniska egenskaperna. Hög temperatur sänker materialens styvhet och flytspänning men ökar brottöjningen. Samma effekt erhålls av fukt i hygroskopiska plastmaterial som polyamid (PA). För många plastkomponenter är hög slagseghet viktigt. Slagsegheten bestämds dock inte enbart av plastmaterialets slagseghet utan viktiga parametrar är även deformationshastighet och rörelseenergi hos den kropp som orsakar slaget, produktens geometri, temperatur, restspänningar och miljö.
Det finns en mängd olika bearbetningsmetoder för termoplaster. Den till volym största bearbetningsmetoden är extrudering eftersom denna typ av process inte enbart används för extrudering av profiler, slang och plattor utan även för tillverkning av film och formblåsta komponenter. Om man ser till tillverkning av plastkomponenter så är dock formsprutning den vanligaste bearbetningsmetoden. För en beskrivning av formsprutningsprocessen se här. Plastkomponenter tillverkas alltså vanligtvis med hjälp av formsprutning, medan profiler, slang och plattor tillverkas med hjälp av extrudering. Konsoler, paneler och muggar tillverkas med hjälp av varmformning, medan tankar, kärl och flaskor tillverkas med hjälp av formblåsning. Slutligen, så tillverkas plastfilm och plastfolie med hjälp av antingen filmblåsning, kalandrering eller extrudering.
För mer information om termoplaster så anmäl dig gärna till någon av våra kurser!