Vier thermische Eigenschaften von Kunststoffen
Im Allgemeinen gibt es vier häufig verwendete thermische Eigenschaften von Kunststoffen:Wärmeformbeständigkeitstemperatur, Dauergebrauchstemperatur, Schmelzpunkt oder für einige Glasübergangstemperatur und Wärmeausdehnungskoeffizient.
Wärmeablenkungstemperatur (ASTM D648 )
Wärmeformbeständigkeitstemperatur oder Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) ist die Temperatur, bei der sich ein Polymer unter einer bestimmten Belastung zum Erwärmen oder Abkühlen verformt. ASTM steht für American Society for Testing and Materials, eine internationale Gesellschaft, die unter anderem freiwillige technische Standards für Materialien entwickelt und veröffentlicht. Das Standardtestverfahren für die Biegetemperatur von Kunststoffen unter Belastung ist ASTMD648.
Dauerbetriebstemperatur
Dies ist die maximale Temperatur, bei der ein Material in einer Langzeitanwendung zuverlässig funktionieren kann. Die kontinuierliche Betriebstemperatur gewährleistet die Stabilität und Integrität des Materials für die erwartete Lebensdauer des Teils in seiner vorgesehenen Anwendung. Dafür gibt es keinen ASTM D-Test.
Schmelzpunkt (ASTM D3418) oder Glasübergangstemperatur Tg (ASTM D3418)
Kristalline Polymere
Der Schmelzpunkt bezieht sich auf die Temperatur, bei der kristalline Polymere zu einer ungeordneten Flüssigkeit werden. Kristalline Polymere sind solche, deren molekulare Struktur ein regelmäßiges und definiertes Muster aufweist. Kristalline Harze umfassen PEEK, PEK, PPS und PFA. Obwohl sie eine Schmelztemperatur haben, haben sie keine Glasübergangstemperatur. Polymere mit regelmäßigen Kettenstrukturen bilden am wahrscheinlichsten kristalline Bereiche. Je kristalliner ein Polymer ist, desto stärker und weniger flexibel wird es. Diese Polymertypen lassen im Allgemeinen weniger Licht durch sie hindurch. Kristallinität schafft die Vorteile von Festigkeit, Steifigkeit, chemischer Beständigkeit und Stabilität.
Amorphe Kunststoffe
Amorphe Kunststoffe haben keinen Schmelzpunkt, sondern eine Glasübergangstemperatur. Anstatt zu schmelzen, erweichen diese Polymere über einen breiten Temperaturbereich. Amorphe Materialien bestehen aus Polymeren, deren Ketten nicht in geordneten Kristallen angeordnet sind, sondern zufällig verteilt sind, obwohl sie sich im festen Zustand befinden. Die Übergangstemperatur ist die Temperatur, unter der ein Polymer hart und spröde wird. Im Allgemeinen sind amorphe Polymere transparent und werden verwendet, um Dinge wie Plastikfolie, Kontaktlinsen und Plastikfenster herzustellen.
Halbkristalline Kunststoffe
Polymermoleküle sind oft teilkristallin (halbkristallin ), mit kristallinen Bereichen, die in amorphem Material dispergiert sind. Die kristallinen Moleküle haben eine Schmelztemperatur, während die amorphen Bereiche eine Glasübergangstemperatur haben.
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
(CLTE) ist die Beziehung zwischen der Dimensionsantwort eines Materials auf Erwärmung und Abkühlung. Lineare Wärmeausdehnung bedeutet, dass sich das Produkt in alle Richtungen ausdehnt, und dies muss bei den Konstruktionsberechnungen berücksichtigt werden. Die Berechnung lautet:(gegebener Faktor) x 10-6 x Länge x Temperaturänderung C°. (ASTM D E-831 TMA)
Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient wird oft als Faktor angegeben (10 -4 m/mK) in vielen Tabellen. Alle Materialien dehnen sich bei Temperaturänderungen aus. Thermoplaste dehnen sich deutlich stärker aus als Metalle, z.B. Kohlenstoffstahl 10,8 (10)-6 ist im Vergleich zu UHMW PE 200 (10)-6 ungefähr 18-mal mehr.
Tabelle der thermischen Eigenschaften gängiger Kunststoffe
Material HDT ContService Temp. Schmelzpunkt CLTE
Nylon,
Kristallin 200 °F 500 °F 5,5 x.10 -5
PPS,
Halbkristallin 250°F 425 °F 426°F 2,8 x 10 -5
PEI, amorph 410°F 340°F 410°F (Tg ) 3,1 x 10 -5
Sollten Kunststoffteile bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, wenden Sie sich an Craftech, um sich über geeignete Materialien für Ihre Anforderungen beraten zu lassen.
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