Termoplastický vs Termosetové živice (kompozity)

Použitie termoplastov polymér živice sú veľmi rozšírené a väčšina z nás s nimi prichádza do styku v tej či onej forme skoro každý deň. Medzi príklady bežných termoplastických živíc a výrobkov z nich vyrábaných patria:

• PET (fľaše na vodu a sódu)
• polypropylén (baliace nádoby)
• Polykarbonát (bezpečnostné sklá)
• PBT (detské hračky)
• Vinyl (okenné rámy)
• polyetylén (tašky na potraviny)
• PVC (vodovodné potrubie)
• PEI (lakťové opierky lietadla)
• nylon (obuv, odevy)

Termoplasty vo forme kompozitov sa najčastejšie nespevňujú, čo znamená, že sa živica formuje tvary, ktoré sa pri udržiavaní svojich vlákien spoliehajú výlučne na krátke, nespojité vlákna, z ktorých sú zložené štruktúra. Na druhej strane, mnoho výrobkov formovaných termosetovou technológiou je vylepšených o ďalšie štrukturálne prvky - najčastejšie laminát a uhlíkové vlákno— Na zosilnenie.

Pokroky v technológii termosetov a termoplastov pokračujú a je tu určite miesto pre obe strany. Aj keď každý má svoj vlastný súbor výhod a nevýhod, to, čo nakoniec určuje, ktorý materiál je pre danú aplikáciu najvhodnejší, je - počet faktorov, ktoré môžu zahŕňať ktorúkoľvek alebo všetky z nasledujúcich možností: pevnosť, trvanlivosť, flexibilita, ľahkosť / náklady na výrobu a - recyklovateľnosť.

Termoplastické kompozity ponúkajú dve hlavné výhody pre niektoré výrobné aplikácie: Prvá je, že mnoho termoplastických kompozitov má zvýšenú odolnosť proti nárazu oproti porovnateľným termosetom. (V niektorých prípadoch môže byť rozdiel až 10-násobok odolnosti proti nárazu.)

Ďalšou hlavnou výhodou termoplastických kompozitov je ich schopnosť dosiahnuť kujnosť. Surové termoplastické živice sú pri izbovej teplote tuhé, ale keď teplo a tlak impregnujú výstužné vlákno, a fyzická zmena vyskytuje sa (nejde však o chemickú reakciu, ktorá vedie k trvalej, nevratnej zmene). To umožňuje termoplastickým kompozitom opätovne sa tvarovať a tvarovať.

Napríklad by ste mohli zahriať termoplastickú kompozitnú tyčinku s pulzným prúdením a znovu ju tvarovať tak, aby mala zakrivenie. Po ochladení by krivka zostala, čo u termosetových živíc nie je možné. Táto vlastnosť ukazuje obrovský prísľub do budúcnosti recyklácie termoplastických kompozitných produktov po skončení ich pôvodného použitia.

Aj keď sa dá vyrobiť tvárnou pomocou tepla, pretože prirodzený stav termoplastickej živice je pevný, je ťažké ho impregnovať výstužnými vláknami. Živica sa musí zohriať na teplota topenia a musí sa vyvinúť tlak, aby sa integrovali vlákna, a potom sa musí kompozit ochladiť, zatiaľ čo je stále pod tlakom.

Musia sa používať špeciálne nástroje, technika a vybavenie, z ktorých mnohé sú drahé. Tento proces je omnoho zložitejší a nákladnejší ako tradičná výroba termosetových kompozitov.

V termosetovej živici sa surové nevytvrdené molekuly živice krížia cez katalytickú chemickú reakciu. Prostredníctvom tejto chemickej reakcie, najčastejšie exotermickej, molekuly živice vytvárajú navzájom veľmi silné väzby a živica mení stav z kvapaliny na pevnú látku.

Vo všeobecnosti sa polymér vystužený vláknami (FRP) týka použitia výstužných vlákien s dĺžkou 1/4 palca alebo väčšou. Tieto komponenty však zvyšujú mechanické vlastnosti, aj keď sú technicky posudzované vláknitých vystužených kompozitov, ich pevnosť nie je takmer porovnateľná s pevnosťou vystužených vláknami kompozity.

Tradičné kompozity FRP používajú ako matricu, ktorá drží štruktúrne vlákno pevne na svojom mieste, termosetovú živicu. Bežné termosetové živice zahŕňajú:

• Polyesterová živica
• Vinylesterová živica
• epoxidová
• fenolové
• uretán
• Najbežnejšou termosetovou živicou, ktorá sa dnes používa, je polyesterová živica, potom vinylester a epoxy. Termosetové živice sú populárne, pretože nevytvrdené a na izbová teplotasú v tekutom stave, čo umožňuje pohodlnú impregnáciu výstužných vlákien, ako sú napr laminát, uhlíkové vlákno alebo Kevlar.

Kvapalná živica pri izbovej teplote je pomerne jednoduchá na prácu, aj keď si to vyžaduje adekvátne vetranie pre aplikácie na výrobu vonku. Pri laminácii (výroba uzavretých foriem) sa tekutá živica môže rýchlo tvarovať pomocou vákuového alebo pretlakového čerpadla, čo umožňuje hromadnú výrobu. Okrem ľahkej výroby ponúkajú termosetové živice veľa tresku za babku, často vyrábajú vynikajúce výrobky za nízke ceny surovín.

Medzi prospešné vlastnosti termosetových živíc patria:

• Vynikajúca odolnosť voči rozpúšťadlám a žieravinám
• Odolnosť proti teplu a vysokej teplote
• Vysoká únavová pevnosť
• Prispôsobená elasticita
• Vynikajúca priľnavosť
• Vynikajúce dokončovacie vlastnosti pre leštenie a maľovanie

Po vytvrdení termosetovej živice nie je možné ju zmeniť alebo pretvarovať, čo znamená, že po vytvorení termosetového kompozitu nie je možné zmeniť jeho tvar. Z tohto dôvodu je recyklovanie termosetových kompozitov mimoriadne ťažké. Samotná termosetová živica nie je recyklovateľná, niekoľko novších spoločností však z živíc úspešne odstránilo živice kompozity anaeróbnym procesom známym ako pyrolýza a sú schopné aspoň regenerovať výstuž vlákno.