Τεχνικά πλαστικά: τύποι, επιλογή και επεξεργασία

Όταν σκεφτόμαστε τα πλαστικά, πρώτα έρχεται στο μυαλό η συσκευασία· ωστόσο τα πλαστικά που δουλεύουν κάτω από το καπό ενός αυτοκινήτου, μέσα σε έναν ηλεκτρικό πίνακα ή σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων ανήκουν σε εντελώς διαφορετική κατηγορία. Αυτό το άρθρο συγκεντρώνει σε ένα σημείο τι είναι τα τεχνικά πλαστικά, ποιο επιλέγεται για ποιο εξάρτημα και τι πρέπει να προσέξετε κατά την επεξεργασία τους.

Τι είναι ένα τεχνικό πλαστικό;

Τα πλαστικά σχηματίζουν σε γενικές γραμμές μια πυραμίδα τριών βαθμίδων. Στη βάση βρίσκονται τα πλαστικά ευρείας χρήσης (commodity), μεγάλου όγκου, φθηνά και εύκολα στην επεξεργασία· στη μέση τα τεχνικά πλαστικά (engineering plastics), που φέρουν μηχανικά φορτία και αντέχουν θερμοκρασία και χημικά· και στην κορυφή τα πλαστικά υψηλών επιδόσεων, που μπορούν να αντικαταστήσουν μέταλλα και χρησιμοποιούνται σε εξαρτήματα αεροσκαφών και εμφυτευμάτων.

Όσο ανεβαίνετε βαθμίδα, η τιμή ανά κιλό αυξάνεται απότομα — αλλά αν γίνει η σωστή επιλογή, το εξάρτημα μικραίνει, η ζωή του μακραίνει και το κόστος κατεργασίας μετάλλου εξαφανίζεται. Μια επιλογή προς τη λάθος κατεύθυνση καίει χρήματα με δύο τρόπους: αγορά υλικού ακριβότερου από όσο χρειάζεται ή φθηνό υλικό που σπάει νωρίς στο πεδίο.

Ποιο τεχνικό πλαστικό για ποιο εξάρτημα;

Το πολυαμίδιο (PA6 / PA66) είναι το «άλογο εργασίας» των τεχνικών πλαστικών: γρανάζια, κλιπ, δεματικά καλωδίων, δοχεία ψυγείων αυτοκινήτου, καλύμματα γύρω από τον κινητήρα. Η δυσθραυστότητα και η αντοχή του στη φθορά είναι υψηλές. Το πιο γνωστό χαρακτηριστικό του είναι η απορρόφηση υγρασίας — καθώς απορροφά νερό, η δυσθραυστότητά του αυξάνεται αλλά η ακαμψία του μειώνεται· γι' αυτό τα εξαρτήματα PA που είναι ευαίσθητα στις διαστάσεις παραδίδονται κλιματισμένα. Το PA66 αντέχει θερμότερα περιβάλλοντα από το PA6.

Το POM (ακετάλη), με τον χαμηλό συντελεστή τριβής και την ελαστική δομή του, είναι το υλικό των μηχανισμών ακριβείας: οδοντωτοί τροχοί, κουμπωτές ασφάλειες, μεντεσέδες, εξαρτήματα συστήματος καυσίμου. Χάρη στην ολισθηρή επιφάνειά του, στις περισσότερες εφαρμογές δεν χρειάζεται λίπανση. Η ευαισθησία του στην πλευρά της επεξεργασίας είναι διαφορετική: αν μείνει πολύ χρόνο στον κύλινδρο, αποικοδομείται γρήγορα, γι' αυτό στην επιλογή μηχανής δίνεται προσοχή στον λόγο βολής προς κύλινδρο.

Το πολυανθρακικό (PC) είναι η μόνη λύση για εξαρτήματα που απαιτούν ταυτόχρονα διαφάνεια και αντοχή σε κρούση: προβολείς αυτοκινήτων, προστατευτικές προσωπίδες, καλύμματα φωτιστικών. Μοιάζει με γυαλί και αντέχει κρούσεις πολλαπλάσιες από το γυαλί. Το τίμημα είναι η πειθαρχία στην επεξεργασία — όταν το PC επεξεργάζεται υγρό, όχι μόνο εμφανίζει οπτικά ελαττώματα αλλά χάνει και αθόρυβα την αντοχή του σε κρούση. Η επαφή της επιφάνειας με διαλύτες μπορεί να προκαλέσει ρωγμές από τάσεις.

Τα PBT και PET είναι τα υλικά του κόσμου των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών: συνδετήρες, σώματα πηνίων, ασφαλειοθήκες. Η ηλεκτρική μόνωση και η διαστασιακή σταθερότητά τους είναι υψηλές· χρησιμοποιούνται σχεδόν πάντα ενισχυμένα με ίνες γυαλιού.

Τα ABS και PC/ABS είναι η κατηγορία των εμφανών εξαρτημάτων: περιβλήματα συσκευών, εσωτερικές επενδύσεις αυτοκινήτων, σώματα για επιμετάλλωση. Το ABS επεξεργάζεται εύκολα και βάφεται· το μείγμα PC/ABS προσθέτει στην ίδια ευκολία περιθώριο αντοχής σε κρούση και θερμοκρασία.

Το PMMA (ακρυλικό) προσφέρει την υψηλότερη οπτική διαύγεια — φακοί, πίσω φανάρια, οδηγοί φωτός. Δεν είναι τόσο δύσθραυστο όσο το PC· όπου υπάρχει κίνδυνος κρούσης επιλέγεται το PC, όπου προτεραιότητα έχει η οπτική ποιότητα, το PMMA.

Στη βαθμίδα υψηλών επιδόσεων, το PPS αντέχει συνεχώς 200 °C και επιθετικά χημικά· αντικαθιστά το χυτό μέταλλο σε εξαρτήματα γύρω από αντλίες και κινητήρες. Το PEEK βρίσκεται στην κορυφή της πυραμίδας με συνεχή λειτουργία πάνω από 250 °C, αντοχή στην αποστείρωση και έγκριση για εμφυτεύματα. Το PEI (Ultem) είναι διαφανές και επιβραδυντικό φλόγας· το LCP είναι το μόνο υλικό που μπορεί να γεμίσει τα λεπτά τοιχώματα των μικροηλεκτρονικών συνδετήρων.

Γρήγορη επιλογή από την ανάγκη στο υλικό

Η πραγματικότητα της ίνας γυαλιού

Τα περισσότερα τεχνικά πλαστικά χρησιμοποιούνται στο πεδίο ενισχυμένα: το PA66 με 30% ίνες γυαλιού είναι πολλαπλάσια πιο άκαμπτο από τον μη ενισχυμένο τύπο και διατηρεί πολύ καλύτερα το σχήμα του υπό θερμοκρασία. Όμως η ενίσχυση έχει τρία κόστη: το τεμάχιο συρρικνώνεται ανισότροπα (λίγο κατά τη διεύθυνση των ινών, πολύ κάθετα σε αυτήν — κίνδυνος στρέβλωσης), η επιφάνεια γίνεται ματ, και επειδή το ιξώδες αυξάνεται, χρειάζονται μεγαλύτερη πίεση έγχυσης και επομένως μεγαλύτερη κλειστική δύναμη. Την επίδραση του ποσοστού ίνας γυαλιού στο τονάζ μπορείτε να τη δείτε δίνοντας τον τύπο και το ποσοστό πρόσθετου στον υπολογισμό μας· για την επίδραση της λειαντικής ίνας στη διάρκεια ζωής κοχλία και κυλίνδρου, δείτε τον οδηγό φθοράς μας.

Απαιτήσεις επεξεργασίας: τα τεχνικά πλαστικά θέλουν πειθαρχία

Τα πλαστικά ευρείας χρήσης συγχωρούν, τα τεχνικά πλαστικά όχι. Τρία σημεία είναι καθοριστικά:

1. Η ξήρανση δεν είναι διαπραγματεύσιμη. Τα PA, PC, PBT, PET και PEI είναι υγροσκοπικά — αν επεξεργαστούν υγρά, η υδρόλυση σπάει τις αλυσίδες· το τεμάχιο φαίνεται άρτιο, αλλά η αντοχή του σε κρούση έχει πέσει. Το οπτικό σύμπτωμα μπορεί να είναι οι ραβδώσεις υγρασίας, όμως ο πραγματικός κίνδυνος είναι η αόρατη απώλεια αντοχής. Για λεπτομέρειες, δείτε τον οδηγό ξήρανσης μας και τη σελίδα αφυγραντικοί ξηραντήρες.

2. Η θερμοκρασία καλουπιού ανεβαίνει. Ενώ τα πλαστικά ευρείας χρήσης δουλεύουν με καλούπι 30–50 °C, τα τεχνικά πλαστικά απαιτούν 80–140 °C και το PEEK 180 °C. Σε ένα κρυσταλλικό υλικό το κρύο καλούπι αφήνει την κρυστάλλωση ημιτελή: το τεμάχιο βγαίνει μια χαρά από το καλούπι, αλλά συρρικνώνεται αργότερα και στρεβλώνει. Πάνω από 90 °C σημαίνει κύκλωμα νερού, πάνω από 150 °C κύκλωμα λαδιού — εδώ μπαίνει η επιλογή ρυθμιστή θερμοκρασίας καλουπιού.

3. Οι θερμοκρασίες και η ανοχή στον χρόνο παραμονής στενεύουν. Τυπικές τιμές:

Οι πλήρεις τιμές επεξεργασίας για 48 υλικά βρίσκονται στον πίνακα δεδομένων επεξεργασίας μας· ο υπολογισμός χρόνου παραμονής μας υπολογίζει τον ασφαλή χρόνο παραμονής στον κύλινδρο με ζώνες ανά υλικό.

Η πλευρά του εξοπλισμού: τι απαιτεί η επεξεργασία τεχνικών πλαστικών;

Για μια μονάδα που περνά στα τεχνικά πλαστικά, ο περιφερειακός εξοπλισμός δοκιμάζεται όσο και η μηχανή: ο αφυγραντικός ξηραντήρας δεν είναι πλέον επιλογή αλλά αναγκαιότητα, η θερμοκρασία καλουπιού δεν μπορεί να συγκρατηθεί χωρίς ρυθμιστή θερμοκρασίας, και στις συνταγές με ίνες γυαλιού η επένδυση σε διμεταλλικό κοχλία και κύλινδρο αποσβένεται μέσω της διάρκειας ζωής. Στην παραγωγή ιατρικού βαθμού έρχεται στο προσκήνιο η επαναληψιμότητα — προτιμώνται μηχανές σχεδιασμένες για αυτή τη δουλειά, όπως η DKM σειρά MX.

Αν θέλετε να προσδιορίσετε τη σωστή μηχανή και το τονάζ για το τεμάχιό σας, οι υπολογισμοί μας προτείνουν μοντέλα λαμβάνοντας υπόψη το υλικό και την αναλογία πρόσθετων· για αξιολόγηση ειδικά για την εφαρμογή σας, μπορείτε να επικοινωνήσετε με την τεχνική μας ομάδα.