13.4.3 Speciální polymerní materiály
Ing. Miloš Sova, CSc.
Polyoxymethylén (POM)
Vyrábí se z trioxanu a malého množství komonomerů. Vyznačuje se lineární strukturou a vysokým stupněm krystalinity. Nabízí se řada typů, určených zejména pro vstřikování, vytlačování a vyfukování.
Charakteristické vlastnosti:
• vysoká tuhost,
• dobrá houževnatost,
• velmi dobrá tepelná stálost,
• velmi dobrá odolnost vůči stárnutí,
• odolnost vůči alkáliím a hydrolýze,
• odolnost vůči motorovým palivům,
Aplikace: zejména dávkovací systémy – např. inzulinová pera pro diabetiky nebo součásti inhalátorů pro astmatiky.
Polybutyléntereftalát (PBT)
Vyrábí se polykondenzací dimethylesteru kyseliny tereftalové a 1,4-butandiolu.
Charakteristické vlastnosti:
• vysoká pevnost a tuhost,
• tvarová stálost při zvýšených teplotách (zejména u sklem vyztužených typů,
• vysoká tvrdost,
• velká odolnost vůči oděru,
• vysoká rozměrová stálost,
• vhodné elektrické vlastnosti,
• nízká nasákavost,
• dobrá odolnost vůči atmosférickému stárnutí,
• žádná napěťová koroze,
• rychlá krystalizace a rychlé vstřikovací cykly,
Aplikace: součásti dávkovacích systémů (např. inhalátory) a kryty přístrojů,
Polyfenylénsulfid (PPS)
Vyznačuje se lineární, částečně krystalickou strukturou. Fenylénový kruh a atom síry udělují tomuto polymeru některé výjimečné vlastnosti.
Charakteristika:
• trvalé použití při teplotách kolem 240 °C, krátkodobé až 270 °C,
• snížená hořlavost (UL 94 V-0),
• vysoká tvrdost a tuhost,
• velmi nízká nasákavost,
• nízký kríp i při zvýšené teplotě,
Aplikace: Polyfenylénsulfid se používá hlavně pro výrobu funkčních součástí, kde je požadována extrémně vysoká rozměrová stálost.
Kapalné polymerní krystaly (LCP)
V poslední době se v medicinálních aplikacích rozšiřují také kapalné polymerní krystaly (LCP). Používají se např. při konstrukci chirurgických nástrojů, injekčních stříkaček ap. Jejich předností je zejména možnost dosažení velmi tenkých stěn výrobků, při současné dobré pevnosti a rozměrové stálosti. Jejich krystalický charakter poskytuje ve srovnání s amorfními a semikrystalickými plasty četné zpracovatelské výhody. Zdokonalená technologie umožnila snížení původně značně vysokých cen a zlepšila zpracovatelnost nových typů. Kapalné polymerní krystaly se objevily na trhu začátkem 80. let a vzhledem k příznivému poměru pevnosti a hmotnosti začaly brzy nahrazovat v různých náročných aplikacích kovové materiály. Jeden z výrobců bezjehlových injekčních stříkaček např. uvádí, že vstřikované součásti z LCP jsou o 75 % lehčí a o 50 % levnější než strojně obráběné kovové součásti.
Tyčovitý tvar makromolekul LCP zůstává zachován v pevném stavu i v tavenině. V tavenině se molekuly vrství jedna za druhou a umožňují tak vysoký tok materiálu. Viskozita se při zvyšování smykové rychlosti dramaticky snižuje. Zpracovatelé většinou dosahují snížení viskozity taveniny zvýšením vstřikovací rychlosti - ne zvýšením teploty jako u běžných plastů. Kromě toho také mohou používat nižší vstřikovací tlaky. Extrémně nízká viskozita taveniny LCP způsobuje dobrou zatékavost tohoto materiálu a umožňuje výrobu tenkostěnných tvarů a jemných detailů. Kromě toho se LCP při zpracování vyznačují velmi krátkými chladicími cykly ve vstřikovací formě.
Když tavenina vyplňuje formu, vznikají dvě povrchové vrstvy, každá z nich představuje 15 až 30 % tloušťky stěny. Tenčí části mají vyšší podíl vysoce orientované povrchové vrstvy, která jim poskytuje vyšší pevnost v ohybu, modul i pevnost v tahu, než mají silnější části. Orientace molekul LCP způsobuje, že vstřikované části vykazují větší anizotropii než běžné plasty vyztužené skleněnými vlákny. Pevnost a tuhost částí vystříknutých z LCP je zhruba o 60 % vyšší ve směru toku než napříč.
Smrštění ve formě je u LCP často řízeno orientací toku, méně modifikací zpracovatelských parametrů. Při vyztužení 30 % skleněných vláken je smrštění ve formě ve směru toku taveniny nižší než 0,1 % a smrštění kolmo ke směru toku se pohybuje kolem 0,5 %. Smrštění u hotových částí z kapalných polymerních krystalů je velmi malé a dá se předvídat.
Kapalné polymerní krystaly značky Vectra se dají vstřikovat na součástky o síle stěny 0,2 mm. LCP jsou odolné vůči rozpouštědlům a čisticím prostředkům a nabízejí se i typy se sníženou hořlavostí.
… 