Rozdělení plastů

STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA JEDNOTLIVÝCH PLASTŮ

POLYETYLEN

Rozlišujeme následující typy PE:

• LDPE – nízké hustoty (0,915 – 0,935 g/cm³)

• LLDPE – lineární nízké hustoty

• mLLDPE – lineární nízké hustoty, vyráběný pomocí matallocenních katalyzátorů

• HDPE – lineární vysoké hustoty (0,442 – 0,465 g/cm³)

• HDHMWPE – vysokomolekulární PE

• HDUHMWPE – ultravysokomolekulární PE

Semikrystalický plast, měkký a flexibilní. Vlastnosti jsou závislé na způsobu polymerizace, ta ovlivňuje molekulární hustotu, strukturu a krystalinitu.

Všeobecně má PE nízkou nasákavost, velmi dobrou chemickou odolnost (odolává kyselinám, louhům, alkoholům, benzínu, do 60°C, odolává všem organickým rozpouštědlům).

Působením alifatických a aromatických uhlovodíků bobtná, povrchově aktivní látky však vyvolávají korozi za napětí. Dobrou odolnost proti korozi za napětí vykazuje LLDPE, u ostatních typů platí, že nízká hustota a nízký tavný index dává lepší odolnost proti korozi.

PE má nízkou odolnost proti UV záření, UV stabilizace pro účely vyšší životnosti je nutná.

Je dobře hořlavý, fyziologicky nezávadný, kopolymerizací lze vlastnosti upravovat.

Vliv struktury na vlastnosti PE udává následující tabulka:

N = nízká
V = vysoká

POLYETYLENY – KOPOLYMERY

a) EVA – etylen – vinylacetát (s obsahem 9 – 40%)
Jedná se o flexibilní polymer, flexibilita stoupá se vzrůstajícím obsahem VA, rovněž tak transparence a tažnost. Je vhodný jako náhrada PVC.

b) IM – ionomery
Nejsou krystalinické, mají dobrou tažnost a transparenci v oblasti používání (-40 až 40°C)
Chemická odolnost je nižší než u běžných typů PE (nejsou například odolné proti oxidujícím kyselinám, alkoholům, acetonům a chlorovaným uhlovodíkům). Povětrnostní odolnost je slabší, odolnost proti korozi za napětí je velmi dobrá.

POLYPROPYLEN – PP

Ve srovnání s PE je tvrdší, lesklejší, odolává vyšším teplotám, při nízkých teplotách pod 0°C je však křehčí. Tuhost a pevnost leží mezi hodnotami PE a některými konstrukčními plasty (PA, ABS). Propustnost pro plyny a páry je nízká, CO₂ a chlorované uhlovodíky však propouští. Chemicky je velmi dobře odolný, do 120°C odolává roztokům solí, silným alkoholům a kyselinám, silné oxidující kyseliny a chlorované uhlovodíky jej napadají. Kyslík PP odbourává.

Přestože odolnost proti povětrnostnímu stárnutí je lepší než u PE, UV stabilizace je nutná. Transparentnost PP lze zvýšit přídavkem nukleofilních činidel, které zvyšují krystalinický podíl.

Kopolymerizací s etylenem (PPC) se zvyšují některé fyzikálně mechanické vlastnosti, především rázová a vrubová houževnatost při nízkých teplotách.

PP-CR (s kontrolovanou reologií), vysoký index toku, použití na slabostěnné díly PP-R tzv. random kopolymery, vynikají dobrou transparencí, použití na obaly v potravinářství, kosmetice apod.

POLYSTYREN – PS

STANDARDNÍ PS

Amorfní plast, čirý, tvrdý, křehký, vysoký povrchový lesk. Tepelná odolnost je nízká, krátkodobě odolává max. 90°C. Má velmi dobré izolační vlastnosti vzhledem ke své nízké navlhavosti.

Chemická odolnost je nízká. Odolává louhům, neoxidujícím kyselinám, roztokům solí, neodolává esterům, aromatickým a chlorovaným uhlovodíkům. Benzin, chemické oleje a aromatické látky vyvolávají korozi za napětí.

PS není vhodný pro venkovní aplikace a nepoužívá se pro plnění plnivy a ztužujícími přísadami.

HOUŽEVNATÝ POLYSTYREN S/B (také HIPS)

Odstraňuje křehkost PS kopolymerizací s butadienem. Má vyšší rázovou houževnatost i za nižších teplot. Rovněž odolnost proti korozím za napětí je vyšší. Není transparentní, má sníženou odolnost proti povětrnostním vlivům.

KOPOLYMER STYREN – AKRYLONITRIL / SAN

Tvrdý, křehký (v porovnání s PS má vyšší rázovou houževnatost), transparentní, dobré optické vlastnosti, nasákavost je vyšší než u PS. Vzhledem k tomu, že neobsahuje butadien má vyšší odolnost proti UV záření než HIPS a ABS.

Náhradou α-metylstyrenu za styren lze získat typy s vyšší teplotou skelního přechodu (potom je vyšší tepelná odolnost a rázová houževnatost).

TERPOLYMER AKRYLONITRIL – BUTADIEN – STYREN / ABS

Na rozdíl od PS je houževnatý, tuhý, s vyšší chemickou odolností. Je zdravotně nezávadný, má nízkou nasákavost. Vzhledem k tomu, že existuje značné množství různých typů ABS, je i variabilita vlastností značná.

ABS je používán i pro blendy: PC/ABS, PBT/ABS, M/ABS, ABS/PA

AKRYLONITRIL – STYREN – AKRYLAT / ASA

Na rozdíl od materiálu ABS je v materiálu ASA nahrazena butadienová složka akrylátovým kaučukem, což zlepšuje povětrnostní odolnost, protože tato složka je méně citlivá na UV záření a kyslík při venkovních aplikacích. Materiál ASA je používán samostatně nebo jako blend – PC/ASA a PBT/ASA.

MABS – METYLMETAKRYLAT / STYREN – BUTADIEN / ABS

Tato kombinace umožňuje u tohoto materiálu dobrou transparentnost, vysokou rázovou houževnatost, vyšší tepelnou odolnost a také lepší povětrnostní odolnost než ABS

POLYMETYLMETAKRYLAT – PMMA

Je křehký, tuhý, má vysoký E-modul, výbornou povrchovou tvrdost, výborné optické vlastnosti (index lomu). Má dobrou odolnost proti stárnutí i bez UV stabilizace.

Odolává slabým kyselinám a alkalickým olejům, tukům a nepolárním rozpouštědlům. Silné kyseliny a louhy jej napadají, rovněž tak chlorované uhlovodíky. Není odolný proti korozi za napětí.

Kopolymery se používají především pro zvýšení tvarové stálosti za tepla, rázové houževnatosti a odolnosti proti korozi za napětí. (A/MMA) Pro zvýšení rázové houževnatosti při nízkých teplotách se používá kopolymer MBS (metylmetakrylat-butadien-styren).

POLYACETAT, POLYOXIMETYLEN – POM

Je částečně krystalický materiál, buď ve formě homopolymeru, nebo kopolymeru (ten vykazuje vyšší odolnost proti alkaliím a tepelnou odolnost). Kopolymer má vyšší tepelnou odolnost, lepší odolnost proti stárnutí, vyšší tepelnou stabilitu při zpracování.

Patří k plastům s nejvyššími hodnotami tuhosti a pevnosti, má dobrou stabilitu rozměrů. Má dobrou tepelnou odolnost, také odolnost proti nízkým teplotám (až -40°C). Vzhledem k výborné odolnosti proti otěru a vysoké povrchové tvrdosti se používá k výrobě kluzných součástí.

Silné kyseliny a oxidační činidla jej napadají, odolnost proti všem rozpouštědlům je výborná. Proti stárnutí není odolný, je nutná UV stabilizace.

Je možná různá modifikace např. pro snížení tření (modifikace grafitem, MoS₂, teflonem, silikonem).

POLYAMID – PA

Základní typy PA: PA 6, PA 66, PA 6/66, PA 610 (612), PA 46, PA 11, PA 12

PAT (transparentní), PPA (polyftalamid).

Vyznačuje se tvrdostí a křehkostí v suchém stavu, houževnatostí ve vlhkém stavu. Navlhavost a nasákavost je největší z běžně zpracovávaných plastů (maximální u PA 6 nasákavost je až 10%, minimální nasákavost u PA 11 je 2%). Navlhavost a nasákavost je dána strukturou PA, taktéž platí i pro fyzikálně-mechanické vlastnosti, u PA6 je 2,8%, u PA 66 je 2,5% vlhkosti při 50% relativní vlhkosti / 23C

PA se silným polárním charakterem (obsahující skupiny CONH např. PA 6.6) mají vyšší E-modul, tepelnou odolnost, tažnost. PA se zvyšujícím podílem skupin – CH₂ (např. PA6) vykazují vyšší navlhavost a E-modul.

Krystalinita PA je závislá na rychlosti chlazení výstřiku v nástroji a pohybuje se od 10% (rychlé chlazení  jemná struktura) do 60% (pomalé chlazení, větší sferolity, vyšší E-modul, vyšší pevnost, vysoká odolnost proti otěru). Je tedy teplota nástroje u PA velmi důležitým faktorem ovlivňujícím vlastnosti výstřiků.

PA nemá na rozdíl od ostatních plastů ostrý bod tání, nemá tedy zvyšováním teploty taveniny vliv na zatékání do nástroje.

PA dobře odolává většině chemických látek (chlorovaným uhlovodíkům, louhům, aromatickým uhlovodíkům, benzínu apod.), neodolává silným alkoholickým roztokům a silným kyselinám. Některé přírodní látky (čaj, káva, ovocné šťávy) PA zabarví. Při dlouhodobém působení vyšších teplot je nutná UV stabilizace.

PA 6.6

Ze speciálních typů PA a kopolymerů je nutné upozornit na:

PA 46 – má nejvyšší tepelnou odolnost z řady PA
PA 6-T- transparentní PA – má nízkou navlhavost v porovnání s PA 6 a PA 6.6. Mají malé dosmrštění, dobrá zpracovatelnost.
PAMXD6 – s obsahem 30-60% skla, má nejvyšší pevnost a tuhost z řady PA, má dobrou tepelnou odolnost.

Dále blendy:

– PA 66/PA6, PA 66/6 (kopolyamidy)
– PA 6 /PA 12
– PA 6 + polyolefiny (PP, PE)
– PA 66 + polyolefiny (PP, PE)
– PA / TPE
– PA / ABS
– PA / PPE

POLYBUTYLENTEREFTALAT – PBT

Částečně krystalický plast, neprůhledný termoplast. Má výbornou pevnost a tahost (ale o něco nižší než PETP), dobrou tažnost za nízkých teplot, výborné kluzné vlastnosti a odolnost proti oděru, vysokou tvarovou stálost za tepla (především u sklem vyztužených typů).

Má minimální nasákavost, je proto vhodný pro elektrotechniku. Chemická odolnost je dobrá, odolává slabým kyselinám a louhům, alkoholům, chlorovaným uhlovodíkům, benzinu, rozpouštědlům, neodolává silným kyselinám, louhům a ketonům. Má dobrou odolnost proti horké vodě.

Blendy: PBT/ASA, PBT/ABS, PBT/PC, PBT/PET

POLYETYLENTEREFTALAT – PET

Amorfní, transparentní termoplast. Největší využití v obalech, PET láhve, folie, vlákna

POLYFENYLENOXID (modifikovaný PS) – PPO (také polyfenyleneter) / PPE

Jedná se o směsný polymer, je houževnatý, tuhý, výborná rozměrová stálost, dobrá tepelná odolnost (krátkodobě až 130°C), výborné elektroizolační vlastnosti (ne ale proti plazivým proudům). Vzhledem k obsahu PS vykazuje náchylnost ke korozi za napětí. Chemická odolnost je dobrá, neodolává halogenovým uhlovodíkům, benzínu.

Blendy: PPE+PE, PPE+PA, PPE+SB

POLYKARBONAT – PC

Je čirý, tuhý, vysoce houževnatý (při teplotách 150°C až 135°C) s vysokým povrchovým leskem, dobrá odolnost proti povětrnostním vlivům, velmi dobré elektroizolační vlastnosti, které nejsou ovlivněny vlhkostí.

Chemická odolnost je nižší, neodolává silným kyselinám, benzinu a louhům, některé látky vyvolávají korozi za napětí (5% louh sodný, tetrachlor, n-propanol). PC se může sterilizovat, je samozhášivý.

Uvedené výborné vlastnosti PC jsou však podmíněny optimální zpracovatelskou technologií. Bezpodmínečně nutné je zpracovávat PC s vlhkostí max. 0,02%, nutné je dodržovat teploty taveniny, dotlak a především teplotu nástroje, protože PC je velmi náchylný ke korozi za napětí. Příměs 10-40% krátkých skleněných vláken odolnost proti korozi zvyšuje.

PC-HT – polykarbonát se zvýšenou teplotní odolností.

Blendy: PC/ABS, PC/ASA, PC/PBT, PC/PET, PC/PEI

TERMOPLASTICKÉ ELASTOMERY – TPE

a) TPE-O

Polyolefinový modifikovaný EPDM, rozsah tvrdosti 40 Sh A až 50 Sh D

b) TPE-S

SEBS (styren-ethylen-butylen-styren)
SBS (styren-butadien-styren)
Rozsah tvrdosti 42 Sh A až 94 Sh A. Nejsou hydroskopické.

c) TPE-U (termoplastický polyuretan)

Rozsah tvrdosti 80 Sh A až 98 Sh A, 30 Sh D až 95 Sh D.

d) TPE-E

Termoplastický elastomer na bázi polyeteresteru a polyesteru, vyniká zvýšenou tepelnou odolností.
Rozsah tvrdosti 40 Sh A až 74 Sh D

e) TPE-A

Polyeter blokový amid složený z tvrdých polyamidových segmentů a pružných segmentů polyeterů.
Rozsah tvrdosti 75 Sh A až 90 Sh A, 25 Sh D až 63 Sh D.

HIGH – TECH POLYMERY

POLYESTERKARBONAT – PEC

Jedná se o PC/aromatický tereftalát, který se vyznačuje vysokou tepelnou odolností v porovnání s polykarbonátem (dle VICAT 159°C až 182°C). Dále materiál má velmi dobrou rázovou odolnost a lze ho modifikovat retardéry hoření včetně plnění sklem. Nachází největší aplikační možnosti v automobilovém průmyslu, jako díly pro reflektory a další aplikace, kde se vyžaduje dobrá tepelná odolnost.

POLYETERIMD – PEI

Vyniká vysokou odolností za vysokých teplot a zatížení proti elektrickému průrazu, má dobré elektrické vlastnosti, výbornou odolnost proti hoření, chemickou odolnost. Pro zpracování je nutné použít vysokých vstřikovacích tlaků (až 2000 bar) a teplot (až 425°C).

POLYETERSULFON – PES

Amorfní, transparentní vysoce tepelně odolný termoplast. Je dostupný v neplněném stavu i jako plněný skelnými vlákny.

POLYSULFON – PSU

Amorfní, transparentní termoplast s velmi dobrou tepelnou odolností avšak nižší než PES. Dodává se i jako plněný skelnými vlákny, je třeba sušit pod 0,05%, odolnost proti UV záření je nedostatečná, musí být dodatečná stabilizace, zpracovací teploty taveniny cca 350 – 390°C, dobrá odolnost proti hydrolýze a horké páře, odolnost proti chemikáliím a gama záření, dobré elektrické a dielektrické vlastnosti. Využití na auto díly a taktéž v lékařství. Tyto vlastnosti pro PSU lze i využít v případě PES.

POLYFENYLENSULFID – PPS

Jedná se o částečně krystalický polymer, použitelný pro vstřikování a extruzi, je možné i plnění skelnými a uhlíkovými vlákny nebo minerály. Je vysoce krystalický, má výrobnou tepelnou odolnost (krátkodobě až 300°C). Má výbornou chemickou odolnost (při nízkých teplotách odolává v podstatě všem rozpouštědlům, pouze při zvýšených teplotách bobtná. Oxidační činidla a koncentrovaná kyselina dusičná a sírová jej napadá. Proti působení světla je nutné použít UV stabilizaci. Při plnění uhlíkovými vlákny lze dosáhnout povrchového odporu10² – 10³ Ώ, výborné elektroizolační vlastnosti i samozhášivost, před zpracováním nutno sušit, protože je navlhavý. Využití v osvětlovací technice a elektro- aplikacích a auto dílech.

POLYFENYLENSULFON – PPSU

Amorfní, transparentní termoplast, dříve byl označován jako polyarylsulfon. Má mimořádně dobrou rázovou a vrubovou houževnatost, vynikající odolnost proti hydrolýze, chemickou odolnost, trvale tepelné zatížení cca 207°C, před zpracováním je nutno sušit (při 150°C/3 hodiny), teplota taveniny cca 380°C, teplota formy cca 150°C, zpracování vstřikováním, extruzi a vakuovým tvarováním.

POLYIMID – PI

Má vynikající tepelnou odolnost, zpracování je však velmi obtížné, používá se lisování a sintrování. Jedná se o lineární aromatický polyimid. Výrobky se zhotovují obvykle obráběním z polotovarů nebo lisováním. Materiál má široké rozmezí tepelné odolnosti od -271°C až +290°C.

POLYAMIDIMID – PAI

Aromatický, amorfní termoplast vhodný na zpracování vstřikováním i extruzi. Má vynikající oxidační a chemickou odolnost, taktéž výborné elektrické vlastnosti, odolnost proti hoření bez použití retardéru, trvalá tepelná odolnost až 220°C. Je dostupný i s obsahem 30% GF nebo uhlíkových vláken včetně modifikace PTFE. Využití především v elektrotechnice a náročných automobilových aplikací.

POLYETERIMID – PEI

Aromatický, amorfní termoplast, transparentní – žlutohnědé barvy, lze zpracovat technologií vstřikování i extruzi. Materiál s vynikajícími fyzicko-mechanickými vlastnostmi (odolnost proti kripu pod zatížením při vysokých teplotách), nehořlavost (pouze fluoroplasty mají nehořlavost vyšší).

Chemická odolnost je velmi dobrá, je rozpustný pouze v metylenchloridu nebo trichloretylenu. Má nízkou korozi za napětí. Výborná odolnost proti hydrolýze. Navlhavost cca 1%, je nutno sušit na úroveň pod 0,05%. Materiály mohou být neplněné, ale i včetně plniv jako skelné vlákno, uhlíkové vlákno. Náročné zpracování, teplota taveniny okolo 400°C a teplota formy cca 140°C. Použití na aplikace částí reflektorů lamp a další aplikace vyžadující vynikající teplotní odolnost.

POLYETERKETON – PEK

Lineární aromatický termoplast, semikrystalický, vynikající mechanické vlastnosti, které si udrží až do 330°C, vysoká chemická odolnost, trvalá teplota použití až 260°C, je možný i se samozhášivou úpravou V0, teplota taveniny cca 400°C, teplota formy cca 190°C. Využití na aplikace v letectví a kosmonautice.

POLYETERETERKETON – PEEK

Semikrystalický termoplast, obsahující aromatický polyketon, pro své vlastnosti je vhodný modifikovat plnivy, jako skelné nebo uhlíkové vlákna, PTFE, grafitem, MoS₂, u modifikace uhlíkovými vlákny nebo skleněnými vlákny lze docílit vysokého modulu pružnosti a trvalé tepelné odolnosti nad 300°C, výborná chemická odolnost včetně velmi dobrých elektrických vlastností a mimořádné otěruvzdornosti, což je využitelné na aplikaci jako ložisková pouzdra nebo také na aplikace v lékařství. Je často dodávaný v modifikaci PTFE+MoS₂ nebo jako blend PEEK/PEI.

POLYARYLETERKETON – PEKEKK

Semikrystalický termoplast, je obvykle dodáván v modifikaci se skelnými i uhlíkovými vlákny, zejména na aplikace, kde je nebezpečí výbuchu (doly, plynárny), protože při plnění s uhlíkovými vlákny se docílí povrchový odpor v úrovni 10⁵ – 10³ Ώ. Teplota taveniny je nad 400°C a teplota formy cca 200°C. Lze materiál také použít na extruzi. Využití je na podobné aplikace jako je tomu u materiálu PEEK. Materiál je také možné dodávat v samozhášivé úpravě.

Problémem je zpracování, kdy teplota taveniny je 370-430°C, teplota nástroje až 150°C.

POLYBENZENIMIDAZOLY – PBI

Materiál s vynikající teplotní odolností, používaný především na vlákna, např. nehořlavé kombinézy, brzdící padáky, kabin kosmonautů.

ALIFATICKÝ POLYKETON – PK

Semikrystalický plast, který se svými vlastnostmi se řadí mezi PA a POM. Nízká navlhavost, je dodávaný i plněný skelnými vlákny (30%), dobrá chemická odolnost včetně odolnosti proti hydrolýze, u plněného GF 30% je HDT/A – 215°C, je citlivý na UV záření proto není vhodný na venkovní aplikace. Zpracovatelské teploty 240-270°C.

LC POLYMERY – LCP

Polymery se strukturou tekutých krystalů (Liquid – Cristal – Polymer), semikrystalický termoplast. V praxi se uplatní především kapalně-krystalické polymery na bázi aromatických polyesterů. LC polymery se vyznačují vysokou tekutostí, silně ovlivněnou teplotou taveniny. Dlouhodobá teplota použití je v rozpětí 210-240°C, krátkodobá okolo 300°C. Má vysokou tepelnou odolnost a používá se na aplikace v elektrotechnickém a auto průmyslu, jsou dodávány i jako plněné sklem nebo minerály. Při obsahu skelného vlákna 30% se docílí E-modul v úrovni cca až 20.000 MPa. Tvarová stálost HDT/A je 260-290°C podle charakteru plnění. Teplota taveniny cca 360°C, teplota formy cca 70-110°C, před zpracováním je nutno sušit na úroveň 0,01% vlhkosti. Vyskytují se i jako blend PC/LCP. Největší využití v elektrotechnice v auto průmyslu na díly reflektorů, zapalovací systémy, patice konektorů apod

BIOPLASTY

V současné době je důraz kladen zejména na biopolymery na bázi PLA – polyaktid nebo kyselina polymléčná získaná z cukrové třtiny, kukuřice, brambor a dalších rostlin.

Jedná se o cenově dostupný produkt, má vynikající jasnost, ale na druhé straně nízkou tepelnou odolnost a špatné bariérové vlastnosti.

Dále PHA – polyhydroxyalkanáty – lineární polyester.

Je vyroben pomocí zvoleného kmene bakterií a uložen jako „tuk“, který se použije pro výrobu polymerů.

PHA má omezenou dostupnost, je relativně drahý, ale nabízí lepší vlastnosti než PLA, je vhodný na vstřikování.

POLYMERY PLNĚNÉ DLOUHÝMI VLÁKNY / LVRT NEBO LFT

Jako termoplastická matrice nejčastěji se používá PP, PA, PC/ABS, PBT, POM, PPS, TPE-U.

Obsah plniva až 60% dlouhého skelného vlákna. Jako vláknité plnivo se používá – skelné, uhlíkové, aramidové vlákno.

Jedná se o materiál, který má nejrychlejší růst v nových aplikacích zejména v automobilovém průmyslu.

V porovnání s krátkými skelnými vlákny se docílí zvýšení mechanických vlastností, zvýšení vrubové houževnatosti a velmi dobré stálosti za vyšších teplot.

SMĚSY POLYMERŮ (blendy)

Jsou široce využívány, protože ovlivňují některé negativní vlastnosti jednotlivých plastů. Blendy nejsou pouhé aritmetické průměry vlastností použitých plastů, ale výrazně řadu vlastností zvyšují.

Z celé řady používaných blendů uvádíme tyto:

• PP + EPDM (výrazný vliv na rázovou houževnatost

• SAN + PSU

• ASA + PC (vyšší tepelná odolnost než ASA)

• ABS + PA

• ABS + TPU

• ABS + PVC

• ABS + PC (vyšší houževnatost a tuhost než ABS)

• M + ABS

• PMMA + ABS (lepší tuhost a odolnost proti povětrnostním podmínkám než ABS)

• PMMA+ ASA (lepší povětrnostní odolnost než PMMA/ABS)

• PA 6 a PA 6.6 (elektroizolační laky s dobrou přilnavostí ke kovu, sklu, dřevu)

• PC + ASA

• PC + PBT

• PC + PP

• PC + PMMA

• PPE + PA 6.6

• PBT/PET

• PBT/ASA

TABULKA VLASTNOSTÍ VYBRANÝCH PLASTŮ

Hodnoty jsou na kondiciovaných tělesech

TABULKA ZPRACOVATELSKÝCH VLASTNOSTÍ