Materialkategorier

Material som är avsedda för konstruktion kan primärt delas in i fem huvudklasser enligt denna bild. Med undantag för hybridmaterial har material inom samma klass ofta likartade egenskaper såsom mekaniska, termiska, elektriska, brottmekaniska etc. Detta medför att även tillverkningsmetoder och ofta också tillämpningar är starkt knutna till huvudklassen.

För hybridmaterial är såväl egenskaper som tillämpning och tillverkningsmetoder mycket varierande och den enda egentliga gemenskapen inom klassen är att de består av två eller flera material från de övriga klasserna.

Varje materialklass delas i sin tur in i underklasser. Definitionerna av dessa ges närmare under rubriken för respektive klass.

Klicka för att få en klickbar förstoring!

Översikt över konstruktionsmaterialens huvudklasser.

Metaller

Klassindelningen av metalliska material följer till stor del den som återfinns i SS-EN- standarden. Denna baseras i princip enbart på materialets kemiska sammansättning men grupperingar av legeringar med vissa gemensamma egenskaper förekommer för t ex lättmetaller och mjukmetaller.

Stål

Stål, som är den största underklassen till metaller, indelas ofta efter legeringsinnehåll. För val av material är emellertid en indelning baserad på användningsområde mera lämplig. Denna indelning återfinns också i SS-EN- standarder. Material utvecklas vanligtvis för att erhålla egenskaper som passar specifika tillämpningar och genom denna indelning får därför materialen i samma klass många egenskaper som är gemensamma. Stål indelas således så här.

Klicka för att få en klickbar förstoring!

Klassindelning av stål.

Konstruktionsstål används främst i bärande konstruktioner och maskindelar. Beroende på användningsområde prioriteras olika egenskaper och ståltyperna klassificeras därefter.

För byggnadskonstruktioner och tryckkärl används de s k allmänna konstruktionsstålen. Dessa levereras som plåt, stång, rör och profil och används normalt i sin ursprungliga form. Många sorter kan varm- och kallformas och även användas för gjutning. Svetsbarhet prioriteras. Vidare grupperas stålen efter de mekaniska egenskaperna, främst sträckgräns.

Stål som används i maskinkonstruktioner ges vanligtvis den slutliga formen genom skärande bearbetning. Utgångsämnen är varmvalsad stång, smides- eller gjutgods. Maskinbearbetbarhet prioriteras. Stålen erhåller speciella mekaniska egenskaper genom kemiska tillsatser samt genom olika härdprocesser (seghärdning, sätthärdning, nitrering m m) antingen före eller efter den skärande bearbetningen.

Automatstål har extremt bra skärbarhet. Detta innebär att man kan tillåta höga skärhastigheter med korta spån och man erhåller en bra ytbeskaffenhet. Automatstål levereras som kalldragen eller varmvalsad stång och lämpar sig inte för varmsmidning. Stål med låg kolhalt kan sätthärdas.

I fjäderstål prioriteras hög sträckgräns. Till fjädrar som utsätts för utmattningslast är därtill kravet på felfri yta hög. Fjäderstål kan seghärdas, anlöpas och kallbearbetas. För grövre dimensioner krävs ett legerat stål för att erhålla genomhärdning. Det finns även rostfria fjäderstål.

Till kategorin övriga konstruktionsstål kan nämnas rosttröga och isotropa stål. Ett rosttrögt stål rostar långsammare än ett vanligt kolstål. I isotropa stål, s k Z-stål, är hållfastheten i tjockleksriktningen efter varmvalsning likvärdig med hållfastheten i de övriga riktningarna.

Verktygsstål har utvecklats för att primärt användas i verktyg där man har krav på hårdhet, seghet, slitstyrka och eggskärpa. Stålen levereras vanligen i glödgat tillstånd som stång, tråd eller smide. Beroende på legeringsämnen och härdprocess kan produktens egenskaper varieras inom ett brett spektrum inklusive varmhållfasthet och rostfrihet. Verktygsstål grupperas efter användningsområde i kallarbetsstål, varmarbetsstål och snabbstål.

Elektriskt ledande och magnetiska stål. Stål har generellt god elektrisk ledningsförmåga (konduktivitet). Denna ökar med minskade halter av främmande ämnen, men inga stålsorter utvecklas i egentlig mening för denna egenskap. Däremot kan de magnetiska egenskaper anpassas för olika tillämpningar med hjälp av legeringar och genom olika tillverknings- och värmebehandlingsprocesser.

Rostfria stål bildar en egen klass i enlighet med SS-EN-standarden, men ingår egentligen i gruppen för legerade konstruktionsstål. Inom klassen för rostfria stål finner man stål som är rostfria, syrahärdiga, eldhärdiga och varmhållfasta. De delas emellertid in efter mikrostruktur och kemisk sammansättning.

  • Ferritiska och ferrit-martensitiska stål är formbara, men inte härdbara och har förhållandevis god svetsbarhet
  • Martensitiska stål kan seghärdas för ökad hållfasthet, men måste anlöpas före användning för att undvika sprödhet
  • Värmebehandling av utskiljningshärdande stål ger högre hållfasthet med bibehållen god korrosionshärdighet
  • Austenitiska stål kan inte härdas genom värmebehandling. Hållfastheten kan höjas genom legeringar och kallformning. Svetsbarheten är god. Seghetsegenskaperna är goda även vid låga temperaturer och säkerheten mot sprödbrott är hög.

De flesta rostfria stål levereras som plåt, band, stång, tråd, rör, smide eller gjutgods. På bekostnad av korrosionshärdigheten kan ferritiska, martensitiska och austenitiska stål erhålla förhöjd skärbarhet och levereras som automatstål.

Gjutjärn

Gjutjärn borde egentligen ingå i gruppen legerade kolstål, men järnlegeringar med hög kolhalt (> 2 %) erhåller mycket bra gjutegenskaper och kallas därför för gjutjärn. Produkter i gjutjärn kan tillverkas antingen direkt till sin slutliga form i gjutprocessen eller vanligare som halvfabrikat som erhåller sin slutliga form genom skärande bearbetning. Gjutjärn delas in i följande materialgrupperna:

  • Gråjärn
  • Kompaktgrafitjärn
  • Segjärn
  • Vitjärn

Gråjärn Kompaktgrafitjärn Segjärn Aducerjärn Vitjärn

Denna indelning är främst bunden till processen och materialets kemiska sammansättning, men material inom samma grupp erhåller även många egenskaper som är gemensamma. Dessa är sammanfattade i denna tabell.

Gråjärns mekaniska egenskaper kan förbättras genom olika legeringsämnen och genom ympning. Det finns gråjärnssorter som har god korrosionshärdighet och värmebeständighet. Värmebehandling är ovanlig.

Kompaktgrafitjärn ligger egenskapsmässigt mellan gråjärn och segjärn när det gäller hållfasthet, seghet och hårdhet.

Segjärnets olika hållfasthetsklasser uppnås direkt i gjuttillståndet genom styrning av den kemiska sammansättningen. Genom olika värmebehandlingsprocesser kan kombinationer av hög hårdhet, seghet, utmattningshållfasthet och slitstyrka erhållas.

Aducerjärn framställs genom värmebehandling av en viss sort vitjärn. Därmed erhålls ett gjutgods med relativt bra seghet. Genom styrning av värmebehandlingsprocessen kan materialets hållfasthet och hårdhet varieras.

Högkromhaltiga vitjärn har god värmebeständighet.

Krav på hög svalningshastighet begränsar i viss mån godstjocklek och storlek på produkter i vitjärn och aducerjärn.

Gjutjärns egenskaper.
Materialgrupp

Egenskaper

Gråjärn Utmärkta gjutegenskaper. God skärbarhet. Goda glidegenskaper. Mycket god tryck- och relativt god draghållfasthet. Låg seghet.
Kompaktgrafitjärn God skärbarhet. God värmeledningsförmåga.
Segjärn Goda gjutegenskaper. God skärbarhet. Hög hållfasthet och seghet. Goda glidegenskaper.
Aducerjärn Goda gjutegenskaper. God skärbarhet. Hög hållfasthet och seghet. Goda utmattningsegenskaper och god slagseghet vid låga temperaturer. Goda glidegenskaper.
Vitjärn Hög hårdhet. Mycket svårbearbetbart. Mycket god nötningsbeständighet.

Lättmetaller

Konstruktionsmaterial som innefattas i klassen lättmetaller framgår av denna bild.

Klicka för att få en klickbar bild!

Översikt över lättmetaller.

Aluminium karaktäriseras av låg densitet, stor korrosionshärdighet, god bearbetbarhet och hög ledningsförmåga för elektricitet och värme. Aluminium visar ingen sprödhet vid låg temperatur men har begränsad varmhållfasthet.

Renaluminium är lätt att bearbeta, men på grund av låg hållfasthet används det sällan som konstruktionsmaterial.

Ej härdbara legeringar. Hållfastheten ökas i olika grad genom tillsats av legeringsämnen och genom kallbearbetning.

Renaluminium och de icke härdbara legeringarna får en markant sänkning av brottförlängningen vid kallbearbetning. Materialen kan mjukglödgas och anlöpas för att sänka hårdheten respektive förbättra segheten.

Härdbara legeringar erhåller sin slutliga hållfasthet genom en kall- eller varmåldringsprocess.

Standardiserade sorter levereras i form av varm- och kallvalsad plåt och band. Profil, stång och rör tillverkas genom strängpressning. God formbarhet gör att aluminium med fördel kallformas, men även varmsmidning är vanlig.

Beroende på gjutmetod och användningsområde finns olika sorters gjutlegeringar.

Skärbarheten hos aluminiumlegeringar är i allmänhet god. Härdade legeringar har bättre skärbarhet än icke härdade. Kallbearbetning ökar skärbarheten. Så kallade svarvlegeringar har förbättrad skärbarhet.

Aluminiumlegeringar kan mjuk- och hårdlödas och flertalet legeringar kan svetsas. Vissa sorter kan vara benägna för sprickbildning.

Titan är ett relativt dyrt material, har förhållandevis låg densitet och är redan som olegerat rentitan synnerligen korrosionshärdigt med goda hållfasthetsegenskaper vid såväl låga som relativt höga temperaturer. Med legeringar förbättras korrosionshärdighet och hållfasthet.

Titan och titanlegeringar är kommersiellt tillgängliga i form av kall- och varmbearbetad plåt, band, stång, rör och tråd. Gjutgods förekommer, men är ovanligt. Rentitan är lättare att smida än titanlegeringar. Detta gäller även skärbarhet och svetsbarhet som båda är förhållandevis goda.

Bearbetning vid förhöjd temperatur måste göras i kontrollerad atmosfär för att undvika försprödning av materialet.

Hållfasthetslegeringarna kan värmebehandlas för förbättrad hållfasthet.

Magnesium har den lägsta densiteten av konstruktionsmetallerna. Renmagnesium är mjukt, har låg hållfasthet och är inte lämpligt som konstruktionsmaterial. Med legeringar kan hållfasthet och korrosionshärdighet ökas.

Magnesiumlegeringar är tillgängliga i form av plåt, band, tråd, stång och rör eller som extruderade profiler. Skärbarheten är mycket god för de flesta legeringar medan kallbearbetbarheten är begränsad. Särskilda legeringar för smidning och gjutning finns. Svetsning kan utföras för ett flertal legeringar.

Vid processer med förhöjd temperatur såsom gjutning och skärande bearbetning mm måste man iaktta viss försiktighet eftersom metallen i smält tillstånd brinner i luft.

Koppar och kopparlegeringar

Översikt över koppar med legeringar.

Trots ett relativt högt pris används koppar och kopparlegeringar i stor utsträckning som konstruktionsmaterial. Detta beror dels på att koppar, mässing och brons har mycket goda egenskaper ur tillverkningssynpunkt (bearbetbarhet, skärbarhet m m), dels på att man med dessa legeringar kan kombinera viktiga egenskaper såsom elektriskt ledande med fjädrande, formbarhet med nötningsbeständighet, korrosionshärdighet och termisk konduktivitet.

En översikt över koppar och kopparlegeringar ges här.

Koppar som är kommersiellt ren eller låglegerad finns tillgänglig som plåt, band, stång, tråd, rör och extruderad profil. Koppar går lätt att kallbearbeta och varmsmidas, men är inte lämplig för gjutning. Utan föregående kallbearbetning kan bearbetning med skärande verktyg vara svår.

Koppar kan lödas och svetsas utan svårighet.

Hållfasthetsegenskaper och hårdhet beror på kallbearbetningsgrad. Termisk och elektrisk konduktivitet är mycket hög och korrosionshärdigheten är hög.

Mässing är benämningen på koppar-zink-legeringar. Genom att variera kopparhalten kan man erhålla mässingssorter där olika egenskaper prioriteras. Det kan vara korrosionshärdighet, kall- och varmformbarhet, lödbarhet, skärbarhet och hållfasthet.

Många mässingssorter levereras som plåt, band, stång, tråd och rör. Vissa legeringar är lämpliga för strängpressning, gjutning eller smidning. Mässing kan inte härdas, men mjukglödgning efter kallbearbetning förekommer t ex för att öka beständigheten mot spänningskorrosion.

Bronser är den sammanfattande benämningen på kopparlegeringar som inte har zink som huvudlegeringsämne.

Tennbronser för plastisk bearbetning har hög korrosionshärdighet och hållfasthet. Hållfastheten är starkt beroende av graden av kallbearbetning. Även skärbarheten förbättras. Materialet finns som plåt, band, stång och tråd. Tennbronser för gjutning erhåller betydligt sämre hållfasthet, men karaktäriseras av hög slitstyrka.

Blytennbronser och blybronser är gjutlegeringar som utmärker sig för goda lageregenskaper och korrosionshärdighet.

Rödmetaller är gjutlegeringar med hög korrosionshärdighet, hög hållfasthet och hårdhet och förhållandevis bra lageregenskaper och slitstyrka.

Aluminiumbronser har goda hållfasthetsegenskaper, god slitstyrka, korrosionshärdighet och värmehärdighet. Aluminiumbronser har god kall- och varmbearbetbarhet och förhållandevis god gjutbarhet. Materialet kan inte lödas, men med fördel svetsas.

Nickelbronsers främsta egenskap är mycket god korrosionshärdighet. Det finns som standardiserat material i form av plåt och rör.

Mjukmetaller

Zink Tenn

Översikt över mjukmetaller.

Till materialklassen mjukmetaller hör zink, tenn och bly med legeringar enligt denna bild.

Zink används som konstruktionsmaterial endast efter legering med andra ämnen som förhöjer hållfastheten. Legeringarna är förhållandevis korrosionshärdiga, men är spröda vid temperaturer under 0 °C och har låg krypgräns. Zinklegeringar kan smidas, men lämpar sig bäst för gjutning. Pressgjuten zinklegering kan måttstabiliseras för att undvika åldringsförändringar.

Tenn är en mjukmetall som med tillsats av olika legeringsämnen brukar benämnas vitmetall. Detta konstruktionsmaterial har god korrosionshärdighet och mycket goda lageregenskaper. Bärigheten är dock begränsad.

Bly har ringa hårdhet, stor formbarhet, hög densitet, god korrosionshärdighet och låg hållfasthet. Blybaserad vitmetall har mycket goda lageregenskaper.

Diverse metaller med legeringar

I denna klass insorteras övriga metaller som har egenskaper som gör dem intressanta som konstruktionsmaterial.

Nickel är i många avseenden likt järn: hög hållfasthet, relativt segt och magnetiskt. Genom tillsatser av legeringsämnen kan man erhålla nickellegeringar med mycket specifika egenskaper såsom korrosionshärdighet i besvärliga miljöer, god kryphållfasthet vid höga temperaturer, hög resistivitet, speciella magnetiska egenskaper och god beständighet mot spänningskorrosion.

Nickellegeringar finns som plåt, band, stång, tråd, rör och smide. Dessa lämpar sig för kallbearbetning och skärande bearbetning liksom svetsning. För gjutning finns speciella legeringar. Vanliga kommersiella benämningar är Incoloy, Inconel, Monel etc.

Molybden är segt, hårt och korrosionshärdigt. Hållfastheten är speciellt god vid höga temperaturer. På grund av starkt deformationshårdnande måste plastisk formning ske vid förhöjd temperatur. Svetsning kräver kontrollerad atmosfär.

Kommersiella molybdenlegeringar finns som plåt, stång, rör och tacka.

Volfram är en metall med hög densitet, hårdhet, duktilitet och hållfasthet och mycket god korrosionshärdighet vid höga temperaturer. Metallen bearbetas vid höga temperaturer.

Volfram finns som plåt, stång, tråd och rör.

Koboltbaserade legeringar har mycket goda mekaniska egenskaper vid höga temperaturer inklusive hållfasthet, krypning, slitstyrka och korrosion. Legeringarna har utvecklats för speciellt krävande applikationer. De har benämningar som stellit, invar, alnico m m. Koboltlegeringar kan svetsas men är mycket svåra att bearbeta både genom formning och med skärande verktyg. Vanlig tillverkningsmetod är gjutning till mycket nära slutlig form.

Kommersiella sorter är plåt, stång, tråd, smide och gjutgods.

Ädelmetaller. Mycket hög korrosionhärdighet (t o m icke-korroderande) och hög termisk och elektrisk konduktivitet är viktiga egenskaper som gör att guld, silver och platina används i tekniska sammanhang trots ett högt pris.

Dessa ädelmetaller finns som plåt, stång, tråd, rör, folie och pulver.

Pulvermetaller

Genom pulvermetallurgisk teknik kan man tillverka produkter med egenskaper som bestäms av pulvrets sammansättning, men de styrs dessutom i mycket hög grad av parametrar i tillverkningsprocessen. Standardiserade sintermetallers mekaniska egenskaper anges därför vid ett par densiteter. För andra densiteter tillämpas vanligtvis linjär interpolation. Sintrade komponenter är ofta självsmörjande och kan tillverkas av ovanliga legeringar om så erfordras. Vanliga sintermetaller är:

  • järn
  • stål
  • koppar
  • brons
  • rostfritt stål
  • hårdmetall

Det finns stål med varierande krav på hållfasthet, seghet, hårdhet och slitstyrka. Olika sorter lämpar sig för värmebehandling och för svetsning.

Korrosionshärdigheten hos sintrat rostfritt stål är något sämre än hos motsvarande valsat material.

Hårdmetall tillverkas genom sintring av metallkarbider, där volframkarbid är den viktigaste beståndsdelen. Hårdmetaller har mycket hög hårdhet, slitstyrka, tryckhållfasthet och god härdighet mot korrosion. Styvheten är hög, medan längdutvidgningskoefficienten och segheten är låg.

Pulvermetallurgiska komponenter kan tillverkas direkt till slutlig form och kräver normalt ingen formändrande efterbearbetning. Sintrade ämnen kan också erhålla sin slutliga form genom efterföljande smidning.

Polymerer

Med en polymer menas i normala fall en organisk förening med kedjeformiga molekyler av osedvanligt stor längd. Med plast menas den tekniskt använda formen av en polymer, som då brukar innehålla stabilisatorer, fyllmedel, brandskyddande tillsatser, mjukgörare etc. S k syntetiska polymerer utgör den övervägande delen som används som konstruktionsmaterial. Andra grupper är natur- och halvsyntetiska polymerer. Elaster är polymermaterial med stor elastisk töjbarhet (minst 2, oftast 5 - 10 gånger ursprunglig längd).

Jämförelse mellan gummi och termoelaster.

Jämförelsen avser Gummi Termoelast
Bearbetning Bearbetas plastiskt Bearbetas plastiskt, oftast vid 150 - 250°C
Stabilisering av detaljen Tvärbinds (vulkas), oftast vid 150 - 200°C Stelnar genom avkylning från bearbetningstemperaturen
Uppträdande i värme Liten plastisk (krypning, etc) deformation som ökar med temperatur och belastningstid Stor plastisk deformation, som är större ju högre temperaturen är
Hårdhet Som regel bästa mekaniska och kemiska egenskaper vid normalhårdhet Både mekaniska och kemiska egenskaper förbättras när hårdheten går från normal gummihårdhet till hårdheten för vanliga termoplaster
Färg Som regel bäst egenskaper med kimrök (sot) som fyllmedel, vilket gör produkterna svarta Som regel obegränsad färgval
Vidhäftning till andra material Kan vulkas till textil, metaller, keramer och plaster med mycket god vidhäftning Svårare att fästa till andra material med tillfredsställande vidhäftning

 

Beroende på molekylkedjornas utseende och inbördes bindningar skiljer man på termoplaster och termoelaster respektive härdplaster och gummi. Den sistnämnda kategorin har en förnätad struktur som uppkommer vid härdningen eller vulkningen. Denna innebär att materialet inte kan smältas om vilket är fallet med termoplaster och termoelaster.

Polymerer kan vara amorfa eller kristallina (ej härdplaster) beroende på molekylkedjornas uppbyggnad i en slumpvis eller symmetrisk struktur. Uppbyggnaden återspeglas i viss mån även i egenskaperna. De amorfa plasterna har i allmänhet bättre formstabilitet, krypresistens och mindre temperaturberoende styvhet medan de kristallina har bättre utmattningshållfasthet och kemikalieresistens.

En översikt över polymera material ges i denna bild.

Klicka för att få en klickbar förstoring!

Översikt över polymera material.

Termoelaster

Med en termoelast (TPE) avses ett material som vid normal användningstemperatur uppvisar gummiegenskaper, men som vid förhöjd temperatur mjuknar och kan bearbetas som konventionella termoplaster. Materialet kräver inte någon vulkningsprocess.

Anledningen till termoelasternas egenskaper finns på molekylnivå. Man kan enkelt uttrycka det som att varje molekylkedja består av hårda block (exempelvis polystyren) blandade med mjuka block (exempelvis polybutadien). De hårda blocken attraherar varandra och fungerar som tvärbindningarna i ett gummimaterial (håller samman materialet), medan de mjuka blocken ger elastiska egenskaper. I en termoelast arbetar alltid de mjuka blocken över Tg (glastemperaturen), och vid hög temperatur kommer de hårda blocken att lösas upp och materialet smälter. Termoelasternas uppbyggnad gör dem mer temperaturkänsliga än gummimaterialen, vilket bl a innebär att de oftast inte är lämpliga att använda i dämpare. I en sådan applikation kommer en termoelast att värmas upp och mjukna. Ett gummi skulle också värmas men inte mjukna nämnvärt på grund av tvärbindningarna.

I rumstemperatur har en termoelast egenskaper som är mycket lika ett gummimaterials. Det är därför svårt, även för en expert, att med känsel och synintryck avgöra om en detalj är utförd i gummi eller termoelast.

De viktigaste skillnaderna mellan gummi och termoelast har sammanställts här.

Styrenbaserade TPE

Styrenbaserade termoelaster är blocksampolymerer av styren och en elastomer. Materialen har god flexibilitet i kyla och är mjuka (från 40 Shore A). Kemikaliebeständigheten och temperaturtåligheten är dålig varför materialet inte bör användas över 60 °C. På grund av butadiendelen som innehåller dubbelbindningar, har dessa material dålig ozon och väderbeständighet.

Materialen tillhör de billigaste av termoelasterna.

Olefinbaserade TPE (TPO)

Denna materialgrupp skiljer sig från övriga TPE, av den anledningen att materialen bäst hör hemma under rubriken Polymerlegeringar. De består av PE eller PP blandat med ett gummimaterial (oftast EPDM). Materialen har god mekanisk hållfasthet och tål utomhusanvändning. Anledningen är att EPDM är ett utmärkt gummimaterial för utomhusbruk. Hårdheten ligger högre (20-50 Shore A) än för styrenbaserad TPE.

TPO är ett material som är intressant för fordonsindustrin, och då främst för exteriördetaljer. Intressant i detta sammanhang är även att materialet är relativt lätt att lackera om det förbehandlas.

Vid sidan av fordonsindustrin är industrin för sport- och fritidsartiklar stora användare av TPO.

Uretanbaserade TPE (TPU)

TPU är material som är helt baserade på polyuretan. Denna materialgrupp hänförs både till termo och härdplaster. Två huvudtyper finns av TPU, ester eller etertyp. Esterbaserade TPU har den bästa kemikaliehydrolysbeständigheten. TPU är de material som har de bästa generella egenskaperna av TPEmaterialen, men de är också de dyraste.

Användningsområden är ofta förknippade med stora krav på låg nötning, hög stötupptagning, utomhusanvändning och beständighet mot bränsle och olja.

I samband med stötupptagning måste dock problemen med värmegenerering beaktas. Till skillnad från gummi mjuknar TPE, vilket kan leda till kollaps.

Esterbaserade TPE

Dessa material är sampolymeriserat mellan styv och mjuk polyester. Den styva komponenten, som är kristallin, ger dessa material hög beständighet (högre än TPU) mot bränslen och oljor. Hårdheten ligger mellan 40 och 70 Shore D.

Amidbaserade TPE

Amidbaserade TPE består av polyeter och polyamidblock. Genom att ändra blockens sammansättning erhålls elastomerer med ett brett hårdhetsintervall, 70 Shore A 65 Shore D. Egenskaperna är beroende av blockens sammansättning. Förhållandet polyeter/polyamid kan varieras från 80/20 (mjukt) till 20/80 (hårt). Egenskaperna är i övrigt beroende på vilken PA som används. Naturligtvis påverkar PAtypen egenskaperna i den utsträckning den förekommer i materialet. Dessa variabler (mängd och typ av PA) gör att variationsrikedomen är stor inom denna materialgrupp. De amidbaserade TPE har fått stor användning inom sport (skridskor, bollar, etc) och bilindustrin (olika typer av formgods).

Generella egenskaper hos olika termoelaster är sammanställda i denna tabell.

Generella egenskaper hos TPEmaterial.
Egenskap Styrenbaserad TPE Olefinbaserad TPE (TPO) Uretanbaserad TPE (TPU) Esterbaserad TPE Amidbaserad TPE
Hårdhet, Shore 35 - 95 A 70 A - 60 D 75 A - 80 D 40 D - 72 D 70 A - 63 D
Densitet, kg/dm³ 0,93 - 1,2 0,84 - 1,02 1,05 - 1,2 1,17 - 1,25 1,01 - 1,11
Draghållfasthet, MPa 5 - 30 6 - 40 20 - 65 25 - 40 30 - 50
Studselasticitet +20°C God Begränsad God God God
-20°C Begränsad Begränsad Begränsad God God
Utomhusbeständighet Begränsad Utmärkt Utmärkt Utmärkt God
Beständighet mot oljor, bensin Dålig Begränsad God God God
Beständighet mot syra, baser God God Begränsad/god Begränsad/god Begränsad/god
Lägsta användningstemperatur °C -40/65 (100) -40/100

-55/80 (eter)
-55/100 (ester)

-50/130 -40/80 (110)
Högsta
Övriga egenskaper Mest använda TPE-materialet Kan lackeras Låg nötning, dämpande Temperaturtålig Temperaturtålig
Prisindex (PE = 1, ca 8 kr/kg) 1,6 - 2,1 1,7 - 2,8 3,9 - 5,2 3 - 5 5,5 - 8

Gummi

Naturgummi

Till naturgummits främsta egenskaper hör hög draghållfasthet. Beroende på blandningens sammansättning kan den uppgå till 25 MPa. Naturgummi (NR) har också mycket god nötningsbeständighet, hög elasticitet, låg köldförstyvnad samt är lätt att binda till metall och väv. När det gäller motstånd mot dynamisk utmattning är naturgummi särklassigt bäst. Priset på naturgummi kan variera mycket men har under de senaste åren i stort anpassat sig till priset på SBRgummi, som varit dess största konkurrent bland de syntetiska materialen.

Normala användningstemperaturen är -60 ° C till +70 ° C. Naturgummits största nackdelar är dålig väder- och oljebeständighet. Då naturgummit kan variera mycket vad gäller innehåll, har det varit nödvändigt att ta fram en kravspecifikation. Föregångare i detta avseende har varit Malaysia, som infört Standard Malaysian Rubber (SMR). I dag förekommer en mängd olika rågummityper med angivna tekniska specifikationer.

Styrengummi

SBR, som det vanligen betecknas, har utvecklats som ersättning for naturgummi och är den volymmässigt största syntetgummitypen. Det största användningsområdet är bildäckstillverkningen.

Kemiskt sett är SBR en sampolymerisation av ca 25 % styren och 75 % butadien. Det har i stort sett samma egenskaper som naturgummi. Det har bättre väder och värmebeständighet än naturgummi, men är något sämre beträffande köldbeständighet och hållfasthet. SBR har högre dämpning än naturgummi, varför valet mellan dessa båda gummityper kan bero på de dämpningskrav man ställer vid framför allt konstruktion av motorupphängningar.

Butylgummi

Butylgummi är ett sampolymerisat av isobuten och 0,5 3 % isopren, därav den ofta förekommande förkortningen IIR. Till skillnad mot natur- och SBRgummi har butylgummi god väder och ozonbeständighet. Genomträngligheten för gaser är låg, vilket gör att butylgummi används i stor utsträckning till slangar i bil och cykeldäck. Vidare är beständigheten mot åldring, värme och kemikalier god. Resistensen mot oljor och bensin är dålig. Elasticiteten är låg men beroende av temperaturen. Över 70° C börjar butylen likna naturgummi med avseende på elasticiteten. Köldbeständigheten är god.

Nitrilgummi

Kemiskt sett är nitrilgummi (NBR) ett sampolymerisat av akrylnitril och butadien. Nitrilgummits förnämsta egenskap är oljebeständigheten. Denna oljebeständighet är dock beroende av akrylnitrilhalten. Ökas denna, ökar beständigheten mot oljor, bränslen, lösningsmedel och värme. Detta sker dock på bekostnad av köldhärdigheten och fjädringsförmågan. Det finns därför en mängd olika kvaliteter av nitrilgummi med en akrylnitrilhalt, som varierar från 18 - 45 %.

Nitrilgummit är emellertid icke resistent mot alla slags oljor och lösningsmedel. Mot alifatiska och aromatiska kolväten är beständigheten god, liksom mot mineraloljor och vissa syntetiska smörjoljor, men beständigheten är däremot dålig mot klorerade kolväten och ketoner. Beständigheten är dock god mot en mängd kemikalier och ett flertal syror med undantag för de kraftigt oxiderande.

Ozon och väderbeständigheten är dålig.

För att förbättra den dåliga väderbeständigheten framställs blandningar med polyvinylklorid (PVC). Vanligen används 70 delar nitrilgummi och 30 delar PVC. Vulkanisat av denna blandning har PVCs väder- och ozonbeständighet och nitrilgummits oljeresistens.

Genom att införa ytterligare en vätegrupp i molekylen kan nitrilgummits kemiska beständighet ökas. Detta s k hydrerade nitrilgummi, som är betydligt dyrare, används i speciellt påfrestande omgivningar, bl a i offshoreindustrin.

Kloroprengummi

Kloroprengummi (CR) är klorbutadien. Materialet har en serie goda egenskaper, speciellt beträffande väder och ozonresistens, men även med avseende på resistens mot oljor, kemikalier, mekaniska påkänningar och värme. Det har god flambeständighet och låg gasgenomtränglighet.

En nackdel är dess förmåga att kristallisera, varvid det styvnar avsevärt. Det finns kvaliteter med låg kristalliserbarhet, men dessa är dyrare. Grovt räknat kan man säga att kloroprengummi är dubbelt så dyrt som naturgummi, vilket är en faktor som ofta begränsar användningen av CRgummit.

Etenpropengummi

Det finns två typer av etenpropengummi, varav det egentliga EPgummit inte kan vulkas med svavel. Denna process sker i stället med peroxider, vilket kan ge produkter som luktar illa när de är nytillverkade.

Genom att "bygga in" en tredje molekyl, en diengrupp, erhålls ett med svavel vulkbart gummi, som vanligen betecknas EPDM.
Till EPDMgummits framträdande egenskaper hör god värmebeständighet, låg köldförstyvnad och en utomordentlig ozonresistens samt ett moderat pris. Detta har inneburit att EPDM snabbt har ökat i användning, i första hand inom naturgummits fält, när det gäller statisk applicering. Dess största områden är tätningslister, slangar, packningar och bälgar.

Uretangummi

Att definiera uretangummi (U) i enkla termer är svårt, eftersom det i begreppet uretangummi inryms en mängd material. Det är ett slitstarkt material med för gummimaterialen den högsta draghållfastheten, men den dynamiska utmattningshållfastheten är beroende av frekvensen. Ju högre frekvens, desto sämre hållfasthet. Det har god oljebeständighet och mycket god väder och ozonresistens.

Emellertid finns det även svagheter. Hydrolyskänsligheten är påfallande, och materialen angrips av syror och alkali vid rumstemperatur och vatten och ånga vid förhöjd temperatur.

Köldhärdigheten är dålig och materialet tål inte hög värme, vanligtvis inte över 80 °C. Dessutom är priset relativt högt.

Formningsmetoden är unik för de s k gjutkvaliteterna. Som beteckningen anger gjuts materialet. Det sker i öppna, värmda formar utan tryck, vilket innebär att blandningsmaskin och pressar inte behöver användas. Detta är dock inte enbart av godo, då frånvaron av tryck gör det svårt att få helt blåsfria detaljer med samma ytfinish som formpressade.

Fluorgummi

Till fluorgummi (FPM) kan man räkna alla gummipolymerer som kännetecknas av hög fluorhalt. Genom att använda fluoratomer i stället for väteatomer i polymermolekylen förbättras i allmänhet värme- samt olje- och kemikaliebeständigheten.

Vidare är väder och ozonbeständigheten utomordentlig, och detaljer i fluorgummi kan användas under kortare tid upp till +300 ° C. Kontinuerligt till + 200 °C.

Till nackdelarna hör ett mycket högt pris (ca 50 ggr priset for styrengummi) i kombination med hög specifik vikt (2,0), vilket gör att detaljerna blir mycket dyra.

Vidare finns det bearbetningssvårigheter, speciellt vid strängsprutning, frivulkning och vidhäftning till metall och textil.

Akrylgummi

Kemiskt sett kan man definiera akrylgummi (ACM) som ett sampolymerisat av etylakrylat och kloretylvinyleter.

Akrylgummi har sin största funktion att fylla i detaljer, som arbetar nedsänkta i olja vid temperaturer upp till 175° C och i hypoidoljor som innehåller svavel.

Dess allmänna mekaniska egenskaper är svaga och köldbeständigheten dålig. Vidare hydrolyseras det lätt av vatten och ånga vid förhöjd temperatur. Beständigheten mot ozon är god.

Silikongummi

Silikongummit (Q) intar en särställning bland gummipolymererna genom att det består av molekylkedjor av omväxlande kisel och syreatomer. Denna oorganiska struktur gör att materialet har en mycket hög beständighet mot höga och låga temperaturer och detsamma gäller resistensen mot ozon och åldring.

Kemikaliebeständigheten är överlag god med undantag för vissa oljor och petroleumkolväten. De elektriska egenskaperna är goda. Silikongummi har emellertid även nackdelar, bl a dålig svällningsbeständighet och hållfasthet i oljor. Det hydrolyseras av syror och alkali samt vattenånga vid hög temperatur.

Silikongummi används till detaljer, som är utsatta for extremt höga och låga temperaturer.

Polysulfidgummi

Polysulfidgummi (T) uppvisar en mycket hög resistens mot oljor, lösningsmedel och bensin. Det används därför i viss omfattning, trots de nackdelar som finns: obehaglig lukt, svårt att bearbeta, liten hållfasthet, dålig beständighet mot kvarstående formförändring och begränsad temperaturbeständighet. Köldegenskaperna är dåliga, och över +60 °C blir gummit termoplastiskt även om det vulkats.

Klorsulfonerad polyeten

Klorsulfonerad polyeten (CSM) är ett specialgummi

som tillverkas genom reaktion mellan polyeten, klor och svaveldioxid. Det kännetecknas av god värmehärdighet, köldbeständighet, väder- och ozonresistens samt mycket god kemikaliebeständighet. Vidare kan det färgas i ljusare kulörer. Det används därför till gummidetaljer i klara färger, t ex tätningslister.

Epiklorhydringummi

Epiklorhydringummi, betecknas ECO, kännetecknas av god värme-, köld och oljebeständighet. Resistensen mot syre och ozon är också hög. Gaspermeabiliteten är låg.

I litteraturen förekommer uppgifter om att materialet tål 150 °C men detta gäller endast för en kort tid (ca 150 timmar).

Epiklorhydringummi är ett alternativt material till kloroprengummi och nitrilgummi när bättre värme och oljebeständighet krävs.

Norbornengummi

Norbornengummi framställs genom s k ringöppningspolymerisation och syntes mellan eten och cyklopentadien.

Vad som särskiljer denna gummipolymer från andra gummipolymerer är att mycket mjuka material kan framställas, 20 30 ° Shore A. Detta är möjligt genom att materialet kan förses med stora mängder naftenska oljor. Mekanisk hållfasthet, värmebeständighet och ozonbeständighet är moderata och köldegenskaperna goda. Dämpningsförmågan gör materialet användbart till vibrationsdämpare och bussningar. Det är ett ersättningsmaterial till cellgummi genom sin mjukhet.

Propenoxidgummi

Propenoxidgummi, betecknas PO, kännetecknas av goda mekaniska egenskaper, både statiskt och dynamiskt, hög elasticitet, hög väder och ozonbeständighet och moderat oljeresistens. Slitstyrkan är generellt sett relativt låg med undantag för erosiv nötning. Köldegenskaperna är mycket goda. PO anges som lämpligt material till vibrationsdämpare, motorkuddar, bussningar och liknande detaljer, men är nära fyra gånger dyrare i materialpris än naturgummi.

Etenakrylgummi

Etenakrylgummi är en sampolymer av eten, metakrylat och en tredje monomer. Det har en anmärkningsvärd hög värmebeständighet med låg sättning vid förhöjd temperatur.

Hållfastheten är god och oljeresistensen moderat liksom köldförstyvnaden. Väder och ozonbeständigheten är mycket god. Det är ett intressant material vid krav på hög värmeresistens vid ringa oljepåkänning. Gummimaterialens generella egenskaper är sammanställda i denna tabell.

Gummimaterialens egenskaper.

Klicka för att få en klickbar förstoring!

Termoplaster

Polyeten PE (etenplast)

Etenplasterna är halvgenomskinligt vita beroende på kristalliniteten. De används ofta i ren form utan andra tillsatser än stabilisatorer och eventuella färgpigment. Till etenplasternas goda egenskaper hör den goda slagsegheten och kemikalieresistensen samt det låga priset. Till de sämre sidorna kan räknas den begränsade värmetåligheten samt risken för nedbrytning i UV-ljus. Den senare kan dock minskas genom pigmentering med kimrök (sot).

PELD (LD = low density)

Kristallinitet 50 - 60 %, grenad molekylstruktur. En av de vanligaste och billigaste termoplasterna.

Användningsområden: Rör, kabelisolering, behållare, flaskor, hushållsartiklar, leksaker, plastpåsar, bärkassar.

PEHD (HD = high density)

Kristallinitet 7090 %, väsentligt mindre grenad molekylstruktur. Materialet är dyrare än PELD, men avsevärt bättre mekaniska egenskaper.

Användningsområden: Rör, behållare, flaskor, film, fiber.

HDPEX

HDPEX är benämningen på tvärbunden PEHD. Denna är en autotvärbindande konstruktionsplast som kan formas genom formsprutning, strängsprutning eller formblåsning. Råmaterialet levereras som ett tvåkomponentsystem. Delarna blandas samman i produktionsögonblicket eller strax före. Tvärbindningsreaktionen startar när formningsoperationen är färdig och tar allt från några timmar till flera veckor beroende på luftfuktighet, temperatur och godstjocklek. Hög temperatur och hög luftfuktighet påskyndar reaktionen.

HDPEX har god slagseghet i kyla och kan användas ned till ca -100 °C. Det tål även hög drifttemperatur

(ca 100 °C) och är formbeständigt vid temperaturchocker. Materialet har god utmattningshållfastet och god nötnings- och kemikaliebeständighet men är svårt att limma och lackera. HDPEX har sk formminne som innebär att man kan tillföra en deformation till en färdigtillverkad detalj vid

200 °C. Vid avkylning bibehålls deformationen tills dess att produkten återigen upphettas. Användningsområde: Rör för distribution av hett vatten under tryck.

Ultrahögmolekylär PE (UHMWPE).

Ultrahögmolekylärt PE är ett material med extremt goda nötningsegenskaper.

Den höga nötningsbeständigheten tillsammans med låg friktionskoefficient och förmåga till självsmörjning gör att materialet framför allt används som ersättare för metall i sådana konstruktioner där friktion mellan ingående delar ger upphov till stor materialavnötning. Andra egenskaper som utnyttjas i användningen är den höga slagsegheten, den goda kemikaliebeständigheten och att materialet är elektriskt isolerande.

Användningsområden: Textil-, pappers- och gruvindustrin.

Polypropen PP (propenplast)

Polypropen är till sin kemiska sammansättning ganska lik polyeten. Egenskaperna är också tämligen jämförbara (närmast med PEHD).

Möjligheterna att framställa fibrer är större med PP än med PE, beroende på att PP lätt bildar en orienterad kristallinitet. Kallsträckning av materialet ger en kraftig ökning av kristalliniteten. Den spänningsinducerade kristallisationen blir också kraftigt orienterad i spänningsriktningen. Materialet får unika utmattningsegenskaper och kan motstå ett stort antal bockningar, vilket utnyttjas i produkter där man vill ha vikbarhet (gångjärn) längs en linje (t ex plastpärmar).

Till polypropenets nackdelar kan räknas UVkänsligheten som är större än hos PE. Vid lägre temperaturer (20 °C) förlorar materialet en del av sin slagseghet. Detta kan dock avhjälpas om PP sampolymeriseras med t ex polyeten, vilket dock sänker materialets styvhet.

Användningsområden : Hushållsartiklar, laboratorie- och sjukhusartiklar för engångsbruk, behållare, flaskor, rör, VVS-armatur, fläktpropellrar, förpackningsfilmer.

Polyvinylklorid PVC (vinylkloridplast)

PVC produceras i mycket stora mängder och utgör tillsammans med polyeten och polystyren de "tre stora" materialen inom plastindustrin (tillsammans ca 80 % av termoplastproduktionen). Man skiljer på ren PVC (styv PVC) och mjukgjord PVC.

Styv PVC

Har goda mekaniska egenskaper som konstruktionsmaterial och har dessutom god kemikaliebeständighet. Till nackdelarna hör dålig temperaturbeständighet, måttlig slagseghet och en hög smältviskositet som gör att materialet är svårbearbetat. Vid temperaturer över 200 °C börjar en påtaglig nedbrytning av polymeren att äga rum under avspaltning av HCl (saltsyra). På grund av detta kan inte bearbetningstemperaturen väljas så hög att man erhåller en mera passande smältviskositet. Till styv PVC måste alltid värmestabilisatorer tillsättas för att bearbetningsprocessen inte ska bryta ner materialet.

Användningsområden: Avloppsrör, tryckrör (kalla vätskor), strängsprutade profiler, lister, paneler, plattor, flaskor, förpackningar.

Mjukgjord PVC

Mjukningsmedel tillsätts ofta PVC. De vanligaste mjukningsmedlen är ftalsyraestrar. Materialet blir då mjukt och flexibelt (beroende på mjukgörarhalt) och lättarbetat. Ett problem med PVC är det som brukar kallas "fogging". Med fogging menas att mjukgöraren penetrerar ut på ytan och där till viss del förångas. Den förångade mjukgöraren avsätter sig sedan på kalla ytor. Problemen med fogging kommer för övrigt med alla plaster som innehåller förångningsbara tillsatser. PVC har under många år använts i olika former av förpackningar. Under senare år har detta användningsområde allt mer ifrågasatts. Problemen med förbränning av PVC är flera, bl a bildas saltsyra och dioxiner. I livsmedelsförpackningar kan även mjukgöraren vandra över i livsmedlet.

Användningsområden: folier, golvmattor, bestrykning på väv (galon) och papper (tapeter), kabelisolering, slangar etc.

Polystyren PS (styrenplast)

Polystyren är en av de äldsta och billigaste termoplasterna. I ren form är det ett glasklart (ljustransmission 87 - 92 %), färglöst amorft material som är mycket styvt men också mycket sprött, vilket i hög grad begränsar dess användning som konstruktionsmaterial. Vidare är temperaturbeständigheten och framför allt kemikaliebeständigheten dålig.

Användningsområden: Ren polystyren används mest till engångsartiklar, förpackningar. Skummad ren polystyren har stor användning som värmeisolering och förpackningsmaterial (Frigolit).

Slagtålig polystyren SB

Till produkter, som kräver material med lite bättre mekaniska egenskaper används olika modifieringar av PS. Mekanisk inblandning av styrenbutadiengummi (normalt 4 - 8 %) ger slagseg polystyren. Slagsegheten är alltså väsentligt förbättrad, däremot inte värmetåligheten och kemikaliebeständigheten.

Användningsområden: Slagseg polystyren används framför allt till engångsartiklar, hushållsartiklar, förpackningar, enklare kylskåpsinredning, TV-, data- och radiokåpor, bilinredningar.

Polystyrenakrilnitril SAN

SAN är ett amorft material som används som ett alternativ till PS, främst i applikationer där en högre kemikalie och temperaturtålighet krävs. Till skillnad från SB är SAN genomskinligt, transmission ca 85 %. Priset är högre än för PS. SAN har fått en stor användning i hushållsartiklar, beroende på att materialet är möjligt att diska i maskin. Ur dekorationssynpunkt är SAN lämpligt att prägla, trycka och metallisera.

Användningsområden: Hushållsartiklar, tandborstskaft, genomlysliga detaljer i hemelektronik, kylskåpsinredningar, instrumentrattar.

Polyakrylnitrilbutadienstyren ABS

ABSplast är den längst utvecklade produkten i "styrenfamiljen". Den innehåller tre monomerer som sampolymeriseras eller blandas. Vid blandning används sampolymererna styrenakrylnitril (plast) och akrylnitril-butadien (gummi). ABSplast har en gynnsam kombination av styvhet, formbeständighet upp till 100 °C, ythårdhet, slagseghet (även vid låg temperatur) och "hyfsad" kemikaliebeständighet. Liksom de övriga plasterna i styrenfamiljen är den mycket lättbearbetad i de flesta tillverkningsprocesser. Till nackdelarna hör att butadienenheterna, på grund av sin dubbelbindning, är känsliga för framför allt UV-ljus. UVkänsligheten är avhjälpt i en annan variant av terpolymer (sampolymerisat av tre monomerer), ASA, där butadienenheterna är ersatta av akrylat. Emellertid förlorar materialet en del av sin slagseghet genom detta utbyte. ABS är drygt dubbelt så dyrt som ren PS.

Användningsområden för ABS och ASA: Kåpor till maskiner och elektriska apparater, kylskåpsinredning, bilinredning, skyddshjälmar, leksaker, vakuumformade småbåtar.

Polymetylmeteakrylat PMMA (akrylplast)

PMMA är relativt styvt och har tämligen god slagseghet. Känsligheten mot lösningsmedel begränsar emellertid användningsområdena. Materialets optiska egenskaper är unika; helt glasklart med mycket låg ljusabsorption, 8 %. Akrylplast har mycket god åldringsbeständighet vid utomhusbruk. Den låga mjukningstemperaturen är dock en nackdel.

Användningsområden: Skyltar, belysningsarmatur, takfönsterkupoler, optik, bindemedelskomponent i lack och lim, fönsterglas, baklyktor till bilar, flygplanshuvar.

Polykarbonat PC (karbonatplast)

Polykarbonat är en amorf termoplast, som tål 120 -

140 °C i obelastat tillstånd. Materialet har vidare en extremt god slagseghet. PC är glasklart (ljustransmission 85 - 91 %) med en svagt gul egenfärg. De elektriska och mekaniska egenskaperna är goda, utmattningsegenskaperna är dock inte så bra. PC har god kemikalieresistens mot de flesta syror samt alkoholer (ej metanol). Alkalier och starka syror angriper materialet. Klorerade kolväten samt aromatiska kolväten (t ex i olja och bensin) kan förorsaka spänningssprickbildning. Materialet är även känsligt för varmt vatten över 60 °C.

Användningsområden: Pumphjul, propellrar, skyddshjälmar, krossäkra fönsterrutor, glas till utomhusarmaturer, lyktglas till bilar, filmkassetter, starkströmsarmaturer, kontaktlinser, reläer.

Polyamider PA (amidplaster)

Polyamiderna har allmänt goda mekaniska och kemiska egenskaper. Speciellt värdefulla är deras utomordentliga nötningshållfasthet och seghet. Polyamiderna har låg friktionskoefficient men för många ändamål måste man noga ta hänsyn till dimensionsförändringar, som kan uppstå vid variationer i luftfuktighet. De elektriska egenskaperna är dåliga på grund av den höga vattenupptagningen (upp till 4 %). Polyamider har i allmänhet god beständighet mot organiska och oorganiska kemikalier. Dock kan starka syror, halogener, oxidationsmedel och klorhaltiga blekmedel angripa materialet. Vid bearbetning (i formspruta) av polyamid är extra torkning av materialet nödvändig. För att ge slutprodukten optimala egenskaper (exempelvis slagseghet) vattenkonditioneras ofta formgods av polyamid.

Polyamid (PA) tar upp mycket fukt i förhållande till andra plaster. Vattnet tränger in mellan molekylkedjorna och kommer därmed att göra materialet mjukare. Detta är det helt vanliga förloppet för polyamid. Luften innehåller en viss mängd fukt och för en given temperatur och luftfuktighet kommer plasten att ta upp fukt till en viss jämviktsnivå. När PA ska formsprutas måste det därför torkas mkt noga. Viktigt att komma ihåg är att när detaljerna kommer ut ur formsprutan är de helt torra. Det gör att detaljerna är styvare och sprödare. Normala egenskaper får man efter en viss tid i vanlig atmosfär. Fuktupptagningen tar dock rätt lång tid och för att påskynda detta lägger man helt enkelt detaljer i vatten (ett par timmar upp till ett dygn). Förekommer även att om detaljerna läggs i plastförpackning för vidare transport och montering, sprutas lite vatten in i förpackningen. Polyamidens normala tillstånd är alltså med fukt och därmed lite mjukare och slagsegare. Det är framförallt slagsegheten man vill nyttja. Vill man ha ett styvare material används ofta glasfiberfylld PA. Då minskar även fuktupptagningen. När man tittar i datablad för PA finns de som regel i två versioner; DAM = Dry as moulded (dvs direkt från formsprutan) och COND = conditioned (konditionerad i 23°C - 50% RH).

Användningsområden: Fiber, hushållsmaskiner, kontorsmaskiner, kugghjul, verktygsskaft, dörrhandtag, block, taljor.

Polyetentereftalat PET (termoplastisk polyester)

PET finns i såväl amorf som delkristallin form. Det är ett utmärkt konstruktionsmaterial för mekaniskt påkända produkter då det har en relativt god styvhet förenad med god utmattningsbeständighet. Den kemiska resistensen är mycket god förutom att materialet är känsligt för alkalier.

PBT (polybutentereftalat) är nyare och ersätter mer och mer PET som konstruktionsplast.

Användningsområden: Textilfibrer, flaskor, folier (exempelvis bandspelarband), lager, bussningar, kugghjul, dörrhandtag, elektriska komponenter.

Polyoximetylen POM (acetalplast)

POM är en högkristallin plast (80 - 90 %). Materialet har goda mekaniska egenskaper och ganska god kemikalieresistens mot organiska lösningsmedel, drivmedel och mineraloljor. POM är inte resistent mot oxidationsmedel och angrips av syror med pH under 4. POM har även dålig beständighet mot UV-ljus och måste därför stabiliseras mot detta. Acetalplast används främst som konstruktionsplast där det ställs krav på ythårdhet, utmattningshållfasthet och hydrolysbeständighet. Den ersätter ofta metall i maskinelement, t ex kugghjul, pumpar och ventiler. Den låga friktionskoefficienten gör också att den kan användas till lagermaterial.

Låg vattenabsorption gör POM dimensionsstabil. Materialet är dock anvisningskänsligt.

Användningsområden: Pumphjul, pumphus, kugghjul, remskivor, glidlager, fläktpropellrar, bensinpumpar, skruv, vattenmätare och finmekaniska detaljer.

Polyfenylenoxid PPO

PPO är en amorf plast och är alltså genomskinlig. Styvheten förändras mycket lite upp till Tg, men på grund av att PPO oxideras lätt kan man bara använda den under 100 °C. Materialet är resistent mot utspädda syror, alkalier, alkoholer och tvättmedel, men påverkas av organiska lösningsmedel.

För att förbättra bearbetningsegenskaperna och oxidationsresistensen blandas PPO med polystyren eller butadienstyren sampolymer. Den erhållna sampolymeren kallas modifierad polyfenylenoxid och har god styvhet inom ett brett temperaturområde och relativt god resistens mot spänningssprickbildning, goda elektriska egenskaper, är självslocknande och lätta att svetsa. Vattenabsorptionen är låg vilket medför att materialet inte sväller i vatten. Väderbeständigheten är dock dålig.

Användningsområden: Varmvattenrör, rörkopplingar, ventiler, elektrisk och elektronisk utrustning, delar till kontorsmaskiner och bilar, kåpor till maskiner och TVapparater.

Polytetrafluoreten PTFE

PTFE är ett högkristallint material (90 %) med unika temperaturegenskaper (tål upp till 260 °C kontinuerligt, segt till 160 °C). Det har även utmärkt kemikalieresistens och goda elektriska egenskaper. Den mycket låga ytfriktionen ger även materialet en del speciella användningsområden. Till nackdelarna hör (förutom det höga priset) den låga styvheten, de dåliga krypegenskaperna, den låga nötningsbeständigheten samt att materialet är mycket svårbearbetat. Bearbetningen sker oftast med sintring och pressning.

Andra material inom "fluorfamiljen" är PVF, PVDF, PCTFE, ETFE, ECTFE, FEP, m fl. Alla dessa plaster har bättre mekaniska egenskaper än PTFE, de är också lättare att bearbeta. Ingen kommer dock upp till PTFEs klass när det gäller temperaturtålighet och kemikaliebeständighet.

Användningsområden : Glidlagerytor för tunga konstruktioner som byggnader, maskiner och pipelines. Självsmörjande lager, maskindelar, packningar, infodring i pumpar, rör och behållare för aggressiva kemikalier, gängtejp samt slangar.

Polysulfon PSU (sulfonplast)

Polysulfon är ett amorft material med mycket goda mekaniska egenskaper. Kemikalieresistensen mot syror och alkalier är god, medan resistensen mot klorerade och aromatiska kolväten samt polära organiska lösningsmedel (exempelvis aceton) är dålig. Dessa kan förorsaka spänningssprickbildning. Sulfonplast har utomordentliga elektriska egenskaper inom ett stort temperaturområde och används mellan 100 _ +170 °C kontinuerligt. Den används därför främst inom elektronikindustrin, men även i livsmedelsindustrin och i medicinska tillämpningar på grund av att det är ett inert material.

Användningsområden: Elektriska kontakter, spolstommar (el), delar till datamaskiner, rör för höga temperaturer, komponenter till mjölk och diskmaskiner, overheadapparater, delar i pacemaker.

Polyetersulfon PES

Polyetersulfon är en amorf termoplast med goda krypegenskaper i hög temperatur. Till nackdelarna hör känsligheten för spänningssprickbildning i kontakt med ketoner, estrar och aromatiska kolväten.

Slagsegheten i rumstemperatur är i klass med polykarbonat. Materialet är dock mycket "anvisningskänsligt", vilket ställer krav på utformningen (runda hörn, o dyl.).

PES är dimensionsstabilt och har goda elektriska egenskaper även vid hög temperatur.

Användningsområden: Spolstommar (el), varmvattensdistribution (pumpar, flödesmätare), delar i respiratorer, flygplansradomer.

Polyfenylensulfid PPS (fenylsulfidplast)

Polyfenylensulfid är en högkristallin termoplast vars naturfärg är brunaktig. PPS är den hårdaste av termoplasterna, den är mycket styv, har bra utmattningshållfasthet, god krypresistens och dimensionsstabilitet. Den tål kontinuerlig användning upp till 250 °C och angrips måttligt av kemikalier upp till 190 °C.

Slagsegheten är dålig men kan förbättras genom armering, vilket också ger förbättrade mekaniska egenskaper samt låg formkrympning (0,2 %). PPS kräver höga bearbetnings och formtemperaturer.

Användningsområden: Korrosionsresistenta pumpdetaljer, kranar, rör, packningar, elektriska kontakter, bränsleceller, ventildelar, lager m m.

Polyetereterketon PEEK

PEEK är en halvkristallin (max 48 %) termoplast. Materialet har mycket goda kryp (upp till 200 °C) och utmattningsegenskaper. Kemikalieresistensen mot t ex syror, alkalier, klorerade kolväten, alifatiska och aromatiska kolväten är mycket god (i klass med PTFE).

Monofilament (fibrer) med orienterad kristallstruktur kan tillverkas av PEEK. Egenskaperna är jämförbara med PET, med den skillnaden att PEEKfibrer kan användas upp till 250 °C.

Användningsområden: Rör för varm olja (270 °C), O-ringar, delar till centrifuger (ersätter rostfritt stål), fibrer, kabelisolering samt matris i kompositer m m.

Högtemperaturplaster

Utvecklingen av nya plastmaterial går fort, och det är i princip omöjligt för en konstruktör att följa denna utveckling. Generellt är att utvecklingen sker mot plaster med högre temperaturtålighet, men tyvärr följer ofta även problem med bearbetbarhet.

I handboken har vi tagit upp plaster som kan hänföras till gruppen högtemperaturplaster; PES, PPS och PEEK. Andra plaster som kommer är PAI (Polyamidimid), PAEK (Polyaryleterketon) och PEK (Polyeterketon). Denna bild visar vanliga termoplasters försprödningstemperatur, glastemperatur och max användningstemperatur.

Klicka för att få en klickbar förstoring!

Termoplasters försprödningstemperatur, glastemperatur och max användningstemperatur.

Härdplaster

Diallylftalat DAP

Har hög värmebeständighet och är god elektrisk isolator även i fuktig miljö men har låg slagseghet och låg hållfasthet jämfört med ester- och epoxiplaster. DAP kan formpressas till invecklade komponenter och ger porfria ytor och avger inga flyktiga biprodukter vid härdning. epoxy

Modifieringar: DAIP (Diallylisoftalate), glas- eller syntetfiberarmerad har markant bättre värmebeständighet och slagtålighet.

Användningsområden: Elektriska isolatorer, anslutningsdon, kopplingsboxar, laminat, radomer, kretskort, rör, spärrskikt för poröst metallgjutgods.

Epoxiplaster EP epoxy

Epoxiplaster kan fås med ett stort antal kemiska sammansättningar. Med anledning av detta finns epoxiprodukter med stora skillnader i egenskaper men de har generellt god kemikalie- och värmebeständighet (kontinuerligt ca 130 °C, epoxierad novolack upp till 220 °C). EP är god elektrisk isolator men är anvisningskänsligt vid slagpåkänningar.

Armeringsmaterial är fiber av glas, kol, aramid (Kevlar) och polyeten. Fyllmedel är kiseldioxid, glasmikroballonger (sänker densiteten), talk och krita. Vidhäftningen mot fyllmedel, armeringsfibrer och metaller är mycket god. EP ger porfria ytor, har liten härdkrymp (ca 1,5 %) och avger inga flyktiga biprodukter vid härdning men både harts och härdare är toxiska och kan ge hudallergi.

Användningsområden: Ingjutning av elektriska och elektroniska komponenter, lacker.

Fenolformaldehydplast PF (fenoplast)

Fenoplast är en av de äldsta plasterna, känd under handelsnamnet Bakelit. PF förekommer med flera fyllmedel och armeringar som ger varierande egenskaper. Generellt är materialet sprött och anvisningskänsligt men har hög hårdhet och liten krypning även vid förhöjd temperatur. Resistiviteten mot krypströmmar är dålig, kan infärgas endast med mörka färger och avger flyktiga biprodukter vid härdning.

Följande fyllmedel och armeringar förekommer:

Träpulver: Används mest och beskrivs därför som fleranvändningskvalitet. Materialet är billigt, men har mycket låg slagtålighet, hög vattenabsorption och minst krympning efter gjutning. Maximal användningstemperatur är 120 °C. Reducerad brandhämning.

Mineralpulver: Kiseldioxid, talk, glimmer, kalciumkarbonat. Låg slagtålighet, men med låg vattenabsorption, högre värmebeständighet och förbättrade brandhämmande egenskaper. Minst form och efterkrymp.

Glasfiber: Mycket goda mekaniska egenskaper, men är däremot inte lämpligt till nötande ytor på grund av dåliga nötningsegenskaper.

Bomullsfiber: Relativt hög vattenabsorption, relativt god slagtålighet.

Cellulosafiber: Samma som träpulver men högre vattenabsorption och något förbättrad slagtålighet.

Användningsområden: Handtag till köksredskap, strömbrytare, tändstiftshätta, bromskomponenter, högtryckspapperslaminat, bomullsväv, borrfixturer, jiggar, kärnor i spolar, kretskort, kugghjul, kammar, glidbanor, lager.

Melaminformaldehydplast MF (melaminplast)

Är hård, reptålig men med låg slagtålighet, har hög kryphållfasthet och god beständighet mot lösningsmedel men angrips av väteperoxid, syror och baser. MF kan användas kontinuerligt upp till 100 °C.

De vanligaste kvaliteterna är cellulosafiberförstärkta på grund av deras flytbarhet, goda ytegenskaper och färgkvalitet.

En markant ökning i slagtålighet fås med glasfiberförstärkning. Glasfiber ger också reducerad vattenabsorption och därmed förbättrade elektriska egenskaper.

Användningsområden: Matbestick, askkoppar, elektriska komponenter, golvmaterial (laminatgolv).

Ureaformaldehydplast UF (karbamidplast)

Har liknande egenskaper och användningsområden som MF och är billigare men har sämre kemikaliebeständighet och lägre användningstemperatur (ca 70 - 80 °C).

Användningsområde: Främst elektriska applikationer.

Esterplaster

Esterplaster är normalt billigare än andra typer av härdplaster men kemikaliebeständighet och hydrolysstabilitet är relativt dålig. Det finns ett flertal kemiska typer med klara skillnader. T ex har tereftaler högre värmebeständighet medan bisfenoler och vinylestrar har den bästa kemikaliebeständigheten. Esterplaster är mindre sprött än DAP, PF, MF och UF samt är god som elektrisk isolator.

Användningsområden: Rör och tryckkärl för temperaturer upp till 100 °C, båtskrov, bilkarosser, noskoner till flygplan, kåpor till elmaskiner, isolatorer, telefonstolpar, simbassänger.

Polyuretanplast PUR (uretanplast)

Kan fås med mycket varierande egenskaper. Utmärkande är god nötningsbeständighet, låg termisk ledningsförmåga (cellplast), hög dämpning, beständighet mot ozon men inte UV, begränsad värme- och hydrolysbeständighet.

Användningsområden : Flexibla skum, styva skum, elastomerer, i möbler, skyddsemballage, bullerdämpning, termisk isolering, distansmaterial i sandwichkonstruktioner, skoklackar, små hjul, rullar, stötdämpare, O-ringar.

Silikonplast och silikongummi SI (silikoner)

Silikonerna täcker ett brett skikt av hårdhet, varför en del kallas silikongummi (elastomerer) och andra silikonplast. SI har utmärkt värmebeständighet (kontinuerligt max

250 °C) och god flexibilitet (ner till 90 °C, gäller elastomerer), låg vattenabsorption och utmärkt UV-beständighet. Dock är hållfastheten låg och nötningsbeständigheten dålig.

Användningsområden: Elektrisk kapsling, packningar, O-ringar.

Polyimider PI (imidplast)

Imidplaster finns både som termo och härd, gemensamt är kontinuerlig användning i hög temperatur. Följande egenskaper avser PI som härdplast: formbeständig upp till 360 °C, kan användas kontinuerligt upp till 260 °C, har hög styvhet och hållfasthet, liten krypning, goda nötningsegenskaper, låg permeabilitet, liten vattenabsorption, god beständighet mot UV-ljus och lösningmedel men dålig mot hydrolys och alkalier.

Användningsområden: Laminat för flyg- och elektronikindustrin, lager med höga Ptal (självsmörjande vid höga tryck och hastigheter), broms och kopplingsbelägg, limharts för elmotorer, fibrer för brandbeständig väv.

Polymerlegeringar (blandningar)

Kostnaderna för att utveckla nya plaster är mycket höga och tiden är också lång innan en ny plast kan introduceras på marknaden. Detta har lett till att materialtillverkarna allt mer har börjat titta på möjligheterna att blanda redan existerande material. Genom att variera

halterna av de ingående komponenterna kan egenskaperna förskjutas åt det ena eller andra hållet och man kan få fram material med nya och förbättrade egenskaper jämfört med de ursprungliga materialen.

Keramer

Med keramer menas material som är oorganiska och icke-metalliska. Man brukar skilja på s k traditionella keramer och tekniska keramer.

Till de traditionella keramiska materialen hör t ex byggnadstegel och hushållsporslin. De är således inte primärt avsedda för tekniska tillämpningar och kommer därför inte att behandlas vidare här.

De för mekanikkonstruktören intressanta keramerna är konstruktionskeramerna. Dessa kan vara monolitiska eller kompositer. De monolitiska har samma uppbyggnad tvärs genom materialet medan kompositerna innehåller förstärkningslement som ligger fördelade i en kerammatris.

Konstruktionskeramers egenskaper karaktäriseras av att de har hög elasticitetsmodul, smältpunkt och hårdhet. Vidare har de liten brottöjning, är kemiskt stabila och korrosionshärdiga och har låg termisk utvidgning och konduktivitet. Keramer är spröda men fiberförstärkning ger förhöjd brottseghet och ett mindre sprött brottbeteende.

Så kallade funktionskeramer har elektriska, magnetiska och optiska egenskaper som utnyttjas i speciella tillämpningar. Andra keramiska materialgrupper som är avsedda för tekniska tillämpningar är fiberisolering, glaskeramer, glas och tekniskt porslin.

En översikt över de olika keramgrupperna ges i denna bild.

Klicka för att få en klickbar förstoring!

Översikt över keramer.

Här följer en översiktlig beskrivning av egenskaperna hos olika typer av keramer. Det är viktigt att komma ihåg att många keramiska material befinner sig under stark utveckling och därför förbättras prestanda med tiden. Detta gäller speciellt hållfasthetsegenskaperna [Keramguiden, 89, MMS, 95].

Kiselnitrid/Sialoner (Si3N4)

Kiselnitrid förekommer som bindefas för kiselkarbidbaserade eldfasta material och som konstruktionskeram i huvudsakligen tre former: reaktionsbunden, sintrad (hetpressad, hetisostatpressad (HIP)) och i form av keramiska legeringar, sialoner.

Reaktionsbunden kiselnitrid medger tillverkning av komponenter med krav på mättoleranser. Den är dock porös, vilket leder till något lägre hållfasthet, men relativt liten hållfasthetsspridning. Frånvaro av sekundära faser gör att hållfastheten ligger på samma nivå upp till ca 1 500 °C.

Sintrad kiselnitrid är normalt ett helt tätt material som kännetecknas av hög hållfasthet, brottseghet och termochockresistens. Även slitstyrka, hårdhet och korrosionsresistens ligger på hög nivå. Dessa egenskaper behålls normalt till ca 1 000 - 1 100 °C. Däröver minskar särskilt hållfastheten men även krypresistensen och hårdheten. Bättre högtemeraturegenskaper erhålls med hetpressad eller HIP-ade material, vilka innehåller lägre mängd sekundär korngränsglasfas.

Sialoner, som framställs genom inlegering av huvudsakligen aluminiumoxid i kiselnitrid, har likartade egenskaper som sintrad kiselnitrid. Vanligtvis har de något lägre brottseghet, men i gengäld bättre högtemperaturegenskaper. Detta tillsammans med deras något högre oxidationsegenresistens och lägre metallöslighet gör dem lämpligare för skärande bearbetning.

Kiseknitridbaserade material är korrosiosbeständiga både i sur och basisk vätskemiljö. De motstår även sura smältor, men angrips av basiska. Saltsmältor som kan reagera med det skyddande kiseldioxidskiktet kan också orsaka korrosionsangrepp. Resistensen mot smälta icke-järnmetaller är mycket god.

Användningsområden: deglar, rör , dysor, skär, tätningsringar, valsar, kullager och motordelar.

Kiselkarbid (SiC)

Kiselkarbid förekommer som huvudmaterial i flera typer av keramer. Det finns lerbunden kiselkarbid, rekristalliserad kiselkarbid, kiselinfiltrerad kiselkarbid och sintrad kiselkarbid.

Lerbunden kiselkarbid är ett material med låg hållfasthet och det används främst i eldfasta sammanhang som kapslar i ugnar, deglar, sättmaterial för ugnar m m.

Rekristalliserad kiselkarbid har samma användningsområden men på grund av sin något högre hållfasthet kan konstruktionerna göras smäckrare och även andra typer av användningar förekomma. Den är helt fri från främmande ämnen och har därför mycket goda högtemperaturegenskaper. Detta gör att den t ex används i maskiner för hållfasthetstestning vid höga temperaturer i luft.

Kiselinfiltrerad kiselkarbid har högre hållfasthet och används i mer krävande sammanhang. Eftersom den innehåller en del kisel begränsas högtemperaturtåligheten av kislets smältpunkt (ca 1 400 °C). Kiselinfiltrerad kiselkarbid har en förhållandevis hög elektrisk ledningsförmåga och är därför en av få keramer som kan gnistbearbetas.

Sintrad kiselkarbid är den konstruktionskeram som har den högsta hållfastheten i temperaturområdet 1 300 - 1 500 °C. Vid lägre temperaturer överträffas den av kiselnitrid och vid ännu lägre temperatur även av zirkoniumdioxid. Eftersom det färdiga materialet inte innehåller någon glasfas är krypresistensen vid höga temperaturer mycket god.

Kiselkarbid är beständig mot de flesta kemikalier inklusive koncentrerade syror och baser. Kiselkarbid korroderar kraftigt av klor vid temperaturer över 800 °C samt alkaliska saltsmältor.

Zirkoniumdioxid (ZrO2)

Zirkoniumdioxid förekommer i stabiliserad och partiellt stabiliserad form. Utmärkande egenskaper (vid rumstemperatur) för den partiellt stabiliserade ZrO2 (PSZ) är brottseghet, hållfasthet och nötningsmotstånd som är högre än vad som kan förväntas av oxidiska keramer. ZrO2 har dessutom god värmeisoleringsförmåga. Densiteten är hög jämfört med de flesta andra keramer och den termiska expansionen ligger närmare metallers än värdena för flertalet andra keramer.

Zirkoniumdioxid stabiliserad med yttrium är ett av de starkaste keramiska material som finns kommersiellt tillgängligt. Emellertid gäller de höga hållfasthetsvärdena endast för rumstemperatursbruk. Redan vid temperaturer över 300 °C börjar hållfastheten avta märkbart. Yttriumstabiliserad zirkoniumdioxid är dessutom mycket känslig för fukt vid temperaturer kring 250 °C. Den magnesiumstabiliserade zirkoniumdioxiden har lägre hållfasthet, men uppvisar ingen fukt- och temperaturkänslighet under 800 °C. Stabiliserad ZrO2 kan användas upp till 2300 °C.

Användningsområden: verktyg för metaller, saxar, komponenter till adiabatiska motorer m m.

Aluminiumoxid (Al2O3)

Aluminiumoxid är en god elektrisk isolator och har samtidigt acceptabel termisk ledningsförmåga. På grund av de elektriskt isolerande egenskaperna används materialet för tillverkning av substrat på vilka elektroniska komponenter monteras, isolering på tändstift och för isolering i högspänningssammanhang.

Aluminiumoxid används också som degelmaterial för smältning av glas och metaller.

Aluminium är kemiskt inert och stabil i många miljöer. En viss upplösning sker dock i starka syror och baser. Den har en hållfasthet och slitstyrka som är högre än för porslin, men lägre än för t ex kiselkarbid och kiselnitrid.

Det finns många olika typer av aluminiumoxidkeramik på marknaden och dessa är ofta utvecklade för speciella ändamål. Detta gör att aluminiumoxidkeramik utvecklad för att optimera elektriska egenskaper kan uppvisa relativt dåliga mekaniska egenskaper och vice versa. De egenskaper aluminiumoxiden får är beroende av renheten hos råvaran, övriga tillsatser av mineral, kornstorlek i mikrostrukturen och porositet. På grund av det stora utbudet finns det goda möjligheter att välja material med optimalt pris/prestandaförhållande för en viss tillämpning. Genom inblandning av zirkoniumdioxid kan brottsegheten ökas.

Borkarbid (B4C)

Borkarbid är ett mycket hårt och slitstarkt material. Hårdheten och slitstyrkan är större än för kiselkarbid. Borkarbid är känsligt för oxidation och används därför främst vid låga temperaturer.

Användningsområden: slitagetillämpningar, munstycken och lättviktspansar.

Titandiborid (TiB2)

Titandiborid är ett material med goda slitageegenskaper.

Användningsområden: slitagetillämpningar, lättviktspansar.

Bornitrid (BN)

Den kubiska formen av bornitrid har liknande egenskaper som diamant och tillverkas med liknande metoder. Den hexagonala formen har egenskaper som grafit och används bl a som högtemperatursmörjmedel.

Fiberförstärkta keramer

Fiberförstärkning av spröda material som keramer resulterar i en komposit med ickesprött brottbeteende, hög brottseghet och hög brottenergi. Detta medför en större tillförlitlighet med mindre känslighet mot defekter, slag och punktlaster. Ett antal keramkompositer med olika egenskaper har utvecklats.

SiC-fibrer (långa)/glaskerammatris-material är helt täta, uppvisar ickesprött brottbeteende, men begränsas som högtemperaturmaterial av att matrisen mjuknar och fibrerna förlorar hållfasthet (vid ca 1000 °C).

SiC-fibrer (långa)/SiC-kompositer har hög brottenergi, bra termochockresistens och bättre högtemperaturhållfasthet än glaskeramerkompositer. De är dock inte täta (porositet omkring 10 %) och tillverkningsmetoden är dyr.

C-fibrer (långa)/C-kompositer är det material som har i särklass högst högtemperaturhållfasthet som bibehålls upp till 2 000 °C i inert atmosfär. Kompositen är begränsad till icke oxiderande atmosfär, men oxidationsskyddande ytbeläggningar är under utveckling.

SiC-whisker/Al2O3 - matriskompositer är kommersiellt tillgängliga som skärverktyg och diverse slitdelar. SiC- whisker är mycket korta enkristallina "fibrer", som har mycket hög hållfasthet och styvhet. Whiskersförstärkta keramer är spröda. Brottsegheten kan dock i vissa fall fördubblas med whiskersförstärkning jämfört med ren matris.

Trä

Trä karakteriseras av att det är lätt, styvt, jämförelsevis starkt, miljövänligt och billigt vilket gör det intressant som konstruktionsmaterial i många tillämpningar. Men trä är också anisotropt, heterogent, varierande och hygroskopiskt. Detta är faktorer som måste beaktas i konstruktionssammanhang och begränsar ofta användbarheten. Anisotropin innebär att de mekaniska egenskaperna är starkt riktningsberoende: hållfasthet och styvhet är högst i fiberriktningen, betydligt lägre i tangentiell tvärriktningen och lägst i radiell tvärriktning. Heterogeniteten beror på att träet oftast inte är rätfibrigt, utan genom kvistar och växtfel (krokighet, stor avsmalning mm) uppvisar betydande skillnader i egenskaper. Ett annat förhållande är att egenskaperna för likartat material alltid är underkastade stor spridning, med en normal variationskoefficient av 15 - 20 %. Att trä är hygroskopiskt innebär dels att träet sväller och krymper beroende på fuktighet och dels att de mekaniska egenskaperna varierar med fuktigheten. Olika träslag uppvisar därvidlag olika känslighet.

Trä klassificeras efter träslag och träprodukter enligt denna bild. Några av de vanligast förekommande träslagen har angivits, men världshandeln omfattar ett hundratal olika träslag med vitt skilda egenskaper som utnyttjas i olika produkter och föremål. Ofta är bearbetbarhet, formbarhet, formbeständighet och inte minst utseende viktiga faktorer beroende på applikation.

Till gruppen träprodukter räknas träbaserade och standardiserade handelsprodukter, inklusive konstruktionsvirke, som är avsett som konstruktionsmaterial.

Klicka för att få en förstorad bild!

Översikt över trä och träprodukter.

Eftersom byggnadsindustrin använder träprodukter i stor utsträckning är dessa ofta hållfasthetsklassificerade enligt nationella och internationella byggnadsnormer.

Konstruktionsvirke och skivmaterial finns i standardiserade dimensioner och kvaliteter. En hel webblpats om trä hittar du hos Träguiden.

 
© Copyright © 2002 IVF Industriforskning och utveckling AB