Одной из наименее хорошо понимаемых и чаще всех неправильно характеризуемых областей проектирования является проектирование из высокотемпературных пластмасс. Это словосочетание широко используется, но ему трудно дать определение. Какие пластмассы можно действительно назвать «высокотемпературными?» Какая температура считается высокой? Ответы могут очень сильно отличаться друг от друга в зависимости от применения и пластмассы. Вот определение по минимуму: это пластмассы, обладающие пригодными к использованию механическими свойствами при повышенной температуре.

Информация в таблицах технических данных отличный источник для прогнозирования того, как испытываемые образцы будут реагировать при комнатной температуре на определенные условия. Ну, а в реальной жизни? Судите сами.

Ирония заключается в том, что очень немногие из поставщиков высокотемпературных пластмасс публикуют такую информацию в своих технических спецификациях. Вместо этого там указываются механические свойства на основе испытаний ASTM или ISO, которые проводились при комнатной температуре. "Если Вы проектируете деталь, несущую нагрузку, для высокотемпературного применения, Вы должны понимать, как эксплуатационная температура повлияет на критические свойства применения", - говорит Грег Варковски, менеджер-технолог компании Solvay Advanced Polymers, Альфаретта, Джорджия. "Хотя в спецификациях нет такой специальной информации, Вы всегда можете получить все, что нужно, от поставщика смолы".

Но это всего лишь верхушка айсберга рабочих параметров для ничего не подозревающего инженера-конструктора. Следующие проблемы могут также стать препятствием при выборе материала и процесса проектирования:

• Плохое понимание методов испытания и значения результатов;

• Отказ от учета фактора химической среды и воздействия влаги;

• Излишняя опора на одноточечные данные вместо проведения механического анализа для целого диапазона температур, и несколько раз, если потребуется;

• Плохое понимание того, как изменения температуры влияют на пластмассы с различным химическим составом;

• Отказ от учета напряжений и прочих проблем, вызванных обработкой или конструкцией (продукта и пресс-формы).

"Когда Вы проводите испытание по ISO или ASTM, Вы получаете результаты, которые непосредственно связаны с условиями испытания", - говорит Джеймс Борежар, президент Plastics Technology Laboratories Inc. из Питтсфилда, Массачусетс "Но когда Ваша конструкция попадает в полевые условия, появляется еще множество факторов, которые следует учесть".

Основное правило:

В целом приемлемо использовать 9-18 градусов по Фаренгейту ниже HDT в качестве максимальной кратковременной температуры эксплуатации

ОСНОВЫ ХИМИИ

Начните выбор материала с обзорного изучения основных полимерных явлений, которые могут влиять на срок эксплуатации продукта. Полимеры могут иметь два вида молекулярных структур: aморфную (со случайным упорядочением) и кристаллическую (высокоупорядоченную). Для всех практических целей, термопласты являются либо аморфными, либо полукристаллическими полимерами, которые имеют как аморфные, так и кристаллические области.

Одним из основных различий между этими двумя типами является то, как они реагируют на изменения температуры. Аморфные полимеры, такие как поликарбонаты и полисульфоны, не имеют точных температур плавления, а скорее диапазоны температур, при которых они размягчаются. Это называется температура перехода в стеклообразное состояние (Tg).

У полукристаллических полимеров, таких как найлоны, есть температура перехода в стеклообразное состояние (Tg), а также точная точка плавления (Tm). «Это следует учитывать при выборе материала, поскольку полукристаллические полимеры теряют существенную долю своих механических свойств при нагревании выше Tg, особенно, если они не армированы", - говорит Варковски из Solvay Ad¬vanced Polymers. Вот пример: AMODEL® полифталамид – это полукристаллическая конструкционная пластмасса, у которой температура допустимой деформации примерно 250F без наполнителя и примерно 530F с наполнителем. Поскольку Tg это фундаментальное свойство основного полимера, оно обычно не включается в таблицу технических данных. Вместо этого Вы видите температуру допустимой деформации готовой смолы (HDT).

HDT используется для определения кратковременной теплостойкости и выделяет материалы, способные выдерживать нагрузку при повышенной температуре. При данной температуре образец для испытаний показывает указанную деформацию при нагрузке 264 фунтов на кв. дюйм. Общепринято использовать температуру 9-18F ниже HDT в качестве максимальной температуры эксплуатации. Специальная информация о стандартном методе испытаний D648-04 для температуры допустимой деформации пластмасс при изгибающей нагрузке в положении на боку имеется на www.astm.org. Соответствующее испытание от Международной организации по стандартизации (ISO) это ISO 75-1:2004, оно также имеется на www.iso.org.

HDT (также называемая DTUL) является запечатлением тепловых свойств в конкретной температурной точке. Для применений с постоянной тепловой нагрузкой сохранение свойств на протяжении определенных периодов времени является решающим моментом. Химическая среда, такая как масло или бензин, может значительно изменить механические свойства, особенно, при повышенных температурах. Это лишь некоторые аспекты, которые инженеры-конструкторы должны учитывать при определении пластмасс для применений, несущих нагрузку, при высоких температурах.

Newchemistry.ru