Termoplast vs. termoherdende harpiks

Forskjeller i de to harpiksene som brukes i FRP-kompositter

Fargede polymerforbindelser.

sturti/Getty Images

Bruk av termoplastpolymerharpiks er ekstremt utbredt og de fleste av oss kommer i kontakt med dem i en eller annen form stort sett hver dag. Eksempler på vanlige termoplastiske harpikser og produkter produsert med dem inkluderer:

• KJÆLEDYR (vann- og brusflasker)
• Polypropylen (emballasjebeholdere)
• Polykarbonat (sikkerhetsglass)
• PBT (barneleker)
• Vinyl (vindusrammer)
• Polyetylen (dagligvareposer)
• PVC (rørleggerrør)
• PEI (flyarmlener)
• Nylon (fottøy, klær)

Termohærdende vs. termoplastisk struktur

Termoplast i form av kompositter er oftest ikke forsterket, noe som betyr at harpiksen formes til former som utelukkende er avhengige av de korte, diskontinuerlige fibrene som de består av for å opprettholde sin struktur. På den annen side er mange produkter laget med herdeplastteknologi forbedret med andre strukturelle elementer - oftest glassfiber og karbonfiber - for forsterkning.

Fremskritt innen herdeplast og termoplastteknologi pågår, og det er definitivt plass for begge. Selv om hver av dem har sine egne fordeler og ulemper, er det som til syvende og sist avgjør hvilket materiale som er best egnet for en gitt applikasjon, ned til en rekke faktorer som kan inkludere noen eller alle av følgende: styrke, holdbarhet, fleksibilitet, brukervennlighet/kostnad for produksjon og resirkulerbarhet.

Fordeler med termoplastiske kompositter

Termoplastiske kompositter gir to store fordeler for noen produksjonsapplikasjoner: Den første er at mange termoplastiske kompositter har økt slagfasthet i forhold til sammenlignbare herdeplaster. (I noen tilfeller kan forskjellen være så mye som 10 ganger slagfastheten.)

Den andre store fordelen med termoplastiske kompositter er deres evne til å gjøres formbare. Rå termoplastisk harpiks er fast ved romtemperatur, men når varme og trykk impregnerer en forsterkende fiber,fysisk forandringoppstår (det er imidlertid ikke en kjemisk reaksjon som resulterer i en permanent, ikke-reversibel endring). Det er dette som gjør at termoplastiske kompositter kan omformes og omformes.

For eksempel kan du varme opp en pultrudert termoplastisk komposittstang og støpe den på nytt for å få en krumning. Når den er avkjølt, vil kurven forbli, noe som ikke er mulig med herdeplast. Denne egenskapen viser et enormt løfte for fremtiden for resirkulering av termoplastiske komposittprodukter når den opprinnelige bruken avsluttes.

Ulemper med termoplastiske kompositter

Selv om den kan gjøres formbar gjennom påføring av varme, fordi den naturlige tilstanden til termoplastisk harpiks er solid, er det vanskelig å impregnere den med forsterkende fiber. Harpiksen må varmes opp til smeltepunktet og trykk må påføres for å integrere fibre, og deretter må kompositten avkjøles, mens den fortsatt er under trykk.

Spesialverktøy, teknikk og utstyr må brukes, hvorav mange er dyre. Prosessen er mye mer kompleks og kostbar enn tradisjonell herdeplast komposittproduksjon.

Egenskaper og vanlig bruk av termoherdende harpikser

I en termohærdende harpiks krysses de rå uherdede harpiksmolekylene sammen gjennom en katalytisk kjemisk reaksjon. Gjennom denne kjemiske reaksjonen, oftest eksoterm, skaper harpiksmolekylene ekstremt sterke bindinger med hverandre, og harpiksen endrer tilstand fra en væske til et fast stoff.

Generelt refererer fiberforsterket polymer (FRP) til bruken av forsterkende fibre med en lengde på 1/4-tommers eller mer. Disse komponentene øker de mekaniske egenskapene, men selv om de teknisk sett anses som fiberforsterkede kompositter, er deres styrke ikke på langt nær sammenlignbar med den til kontinuerlige fiberforsterkede kompositter.

Tradisjonelle FRP-kompositter bruker en termoherdende harpiks som matrisen som holder strukturfiberen godt på plass. Vanlig herdeplast inkluderer:

• Polyesterharpiks
• Vinylesterharpiks
• Epoksy
• Fenolisk
• Urethan
• Den vanligste herdeplasten som brukes i dag er en polyester harpiks , etterfulgt av vinylester og epoksy. Termoherdende harpikser er populære fordi uherdet og ved romtemperatur , de er i flytende tilstand, noe som muliggjør praktisk impregnering av forsterkende fibre som f.eks glassfiber , karbonfiber eller Kevlar.

Fordeler med termohærdende harpikser

Romtemperatur flytende harpiks er ganske enkelt å jobbe med, selv om det krever tilstrekkelig ventilasjon for utendørs produksjonsapplikasjoner. Ved laminering (fremstilling av lukkede former) kan den flytende harpiksen formes raskt ved hjelp av en vakuum- eller overtrykkspumpe, noe som muliggjør masseproduksjon. Utover enkel produksjon, gir termoherdende harpiks mye valuta for pengene, og produserer ofte overlegne produkter til en lav råvarekostnad.

De fordelaktige egenskapene til herdeplaster inkluderer:

• Utmerket motstand mot løsemidler og etsende stoffer
• Motstand mot varme og høy temperatur
• Høy utmattelsesstyrke
• Skreddersydd elastisitet
• Utmerket vedheft
• Utmerkede etterbehandlingskvaliteter for polering og maling

Ulemper med termoset harpiks

En termoherdende harpiks, når den først er katalysert, kan ikke reverseres eller omformes, noe som betyr at når en termoherdende kompositt først er dannet, kan formen ikke endres. På grunn av dette er resirkulering av herdede kompositter ekstremt vanskelig. Termohærdende harpiks i seg selv er ikke resirkulerbar, men noen få nyere selskaper har vellykket fjernet harpikser fra kompositter gjennom en anaerob prosess kjent som pyrolyse og er i det minste i stand til å gjenvinne den forsterkende fiberen.