Modifikované plasty

Materiály vyztužené vlákny a kompozitní materiály

Profil vlastností plastu lze selektivně upravovat přidáváním aditiv nebo plniv určených k dosažení specifických vlastností materiálu. Výsledné plastové compoundy vykazují modifikace (obvykle posílení) různých tepelných, mechanických, elektrických, optických nebo jiných vlastností až za rámec toho, co je obvyklé u neupraveného základního polymeru. Nejběžnějšími plnivy a aditivy, vedle pigmentů, jsou výztužná vlákna, stabilizátory a aditiva snižující tření.

Výztužná vlákna

U polymerů vyztužených vlákny použitá výztužná vlákna určují materiálové vlastnosti výsledného compoundu. V mnoha případech je pevnost vláken vyšší než pevnost pojiva – a často rovněž vyšší, než je síla v tahu kovových materiálů. Hustota většiny běžně používaných vláken je naopak obvykle nižší než hustota hliníku, čímž vzrůstá potenciál pro konstrukci nízkohmotnostních dílů. V plastech vyztužených vlákny se ve většině případů používají skleněná, uhlíková a aramidová vlákna. Z pohledu konstruktéra jsou zvlášť důležité mechanické vlastnosti materiálu.

Plasty s plnivem ze skleněných vláken

Skleněná vlákna představují nejčastěji používaná výztužná vlákna ve vyztužených polymerech. Ve srovnání se základním polymerem nabízejí materiály s plnivem ze skleněných vláken lepší mechanické vlastnosti, jako například vyšší tuhost nebo pevnost, a mohou mít také vyšší povrchovou tvrdost.

Plasty vyztužené uhlíkem

Polymery vyztužené uhlíkovými vlákny jsou extrémně pevné a lehké. 

Jejich výroba může být nákladná, ale používají se většinou v situacích, kde je vyžadován vysoký poměr mezi pevnostní a hmotností a současně tuhost materiálu. Tyto modifikace se často využívají v odvětvích, jako jsou letecký a kosmický nebo automobilový průmysl, a v mnohých dalších technických aplikacích.

Aramidová vlákna

Aramidová vlákna jsou skupina tepelně odolných a pevných vláken používaných v aplikacích, které kladou extrémní požadavky z hlediska pevnosti proti nárazu, tlumení materiálu a odolnosti vůči otěru a kde současně platí požadavek na nízkou hmotnost.

Ostatní plniva

Ostatní plniva obecně nenabízejí žádné, nebo pouze minimální technické výhody a slouží primárně k snížení nákladů či hmotnosti: Společnost Ensinger nabízí například křídu, mastek nebo duté skleněné kuličky.

Ensinger nabízí rovněž plasty s keramickými plnivy v rámci svého dalšího inovativního řešení compoundů, které mimo jiné zlepšuje fyzikální vlastnosti a schopnost obrábění materiálů.



Plniva snižující tření a otěr

Vedle dobře známého kluzného materiálu PTFE (Teflon®) se klasické materiály PA a POM se sníženým třením často používají ve stavu bez plniv vzhledem k jejich dobrým vlastnostem z hlediska kluzného tření. Je samozřejmě možné zlepšit vlastnosti všech materiálů včetně PA a POM ve smyslu jejich tření a odolnosti vůči opotřebení, a to přidáním různých aditiv, které lze přimísit do polymerového pojiva. Čtyři nejběžnější typy aditiv jsou následující:

Grafit

Grafit je čistý uhlík, který se při přidání v jemně namleté podobě projeví významným mazným účinkem. Jestliže se grafit rovnoměrně zapracuje do plastu, lze dramaticky snížit koeficient tření, a to zvláště ve vlhkých prostředích.

Polyetylen

Přidání polyetylenu má ve výsledku podobný účinek, jakého se dosáhne při použití PTFE. Kluzné vlastnosti se zlepší, ale nikoli až v takové míře jako pomocí PTFE. 

Sulfid molybdeničitý

Sulfid molybdeničitý se používá převážně jako činidlo tvořící jádra a jemnou krystalickou strukturu materiálu, dokonce i pokud se přidá v malém množství. V důsledku vyšší krystaličnosti plasty dosahují vyšší odolnosti vůči otěru a rovněž nižšího koeficientu tření. Společnost Ensinger může nabídnout rovněž compoundy se speciálním složením, které kombinují různá aditiva snižující tření. Jedním z těchto příkladů je skupina materiálů PVX společnosti Ensinger, které obsahují po 10 % PTFE, grafitu a uhlíkových vláken. Kombinace PTFE a grafitu propůjčuje materiálu vynikající vlastnosti z hlediska kluzného tření, zatímco příměs uhlíkových vláken zaručuje vyšší pevnost a odolnost vůči otěru. Tyto materiály současně nabízejí extrémně dobré vlastnosti při chodu na sucho a při nouzovém chodu v podmínkách vysokého zatížení.

Polytetrafluorethylen

PTFE je fluoroplast s vysokou teplotní odolností, jenž se chová také výrazně antiadhezivně. Pod tlakovým zatížením materiál uvolněný otěrem z plastu s plnivem PTFE vytvoří tenký polymerový film na stykových plochách. Výsledkem tohoto jevu je dosažení velmi nízkých koeficientů tření. Vhodnou modifikací je rovněž možné snížit, nebo dokonce zcela eliminovat jev nazývaný „stick slip“ neboli efekt zadírání vedoucí k trhavému pohybu.

Kompozitní materiál

V rámci své produktové řady TECATEC společnost Ensinger nabízí kompozitní materiál PEEK. TECATEC nabízí extrémní mechanickou pevnost a tepelnou rozměrovou stabilitu díky tkanině z uhlíkových vláken, která je pod tlakem svázaná se základním polymerem PEEK. Poskytuje rovněž vysokou odolnost vůči přehřáté páře a chemikáliím, přičemž tyto vlastnosti činí z materiálu TECATEC ideální volbu pro použití v aplikacích lékařských technologií. TECATEC je k dispozici s podílem vlákniny z uhlíkových vláken 50 nebo 60 %. Speciálním procesem jeho výroby se dosahuje vynikajícího propojení mezi vlákny a pojivem.