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). En del särskilda anvisningar om hur man konstruerar för polymerdetaljer hittar du här.

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!
polymera material elaster termoelaster TPE styrenbaserad olefinbaserade uretanbaserade esterbaserade amidbaserade gummi naturgummi styrengummi butylgummi nitrilgummi kloroprengummi etengummi uretangummi fluorgummi akrylgummi silikongummi polysulfidgummi klorsulfonerad polyeten epiklorhydringummi norborengummi etenakrylgummi plaster termoplaster PE etenplast PP propenplast PVC vinylklorplast PS styrenplast SB slagtålig polystyren SAN polystyrenakrylnitril ABS polyakrylnitrilbutadienstyren PMMA akrylplast PC karbonatplast PA amidplast PET termoplastisk polyester POM acetalplast PRO polyfenoloxid PTFE polytetrafluoreten PSU sulfonplast PES polyetersulfon PPS fenylsulfidplast PEEK polyeterketon härdplaster DAP diallylftalat EP epoxiplast PF fenolplast MF melaminplast UF ureaformaldehydplast esterplaster PUR uretanplast SI silikoner PI imidplast epoxy

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 70-90 %, 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.

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.

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. epoxy

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.