Termoplastic vs. Rasini termoset (compozite)

Utilizarea termoplasticului polimer rășinile este extrem de răspândită și cei mai mulți dintre noi intrăm în contact cu ele într-o formă sau alta aproape în fiecare zi. Exemple de rășini termoplastice comune și produse fabricate cu acestea includ:

• ANIMAL DE COMPANIE (sticle cu apă și sodă)
• Polipropilenă (containere de ambalare)
• Policarbonat (lentile de sticlă de siguranță)
• PBT (jucării pentru copii)
• Vinil (rame ferestre)
• polietilenă (pungi de cumparaturi)
• PVC (conducta sanitara)
• PEI (cotiere pentru avion)
• Nailon (încălțăminte, îmbrăcăminte)

Termoplastica sub formă de compozite nu este cel mai frecvent întărită, adică rășina este formată în forme care se bazează exclusiv pe fibrele scurte, discontinue din care sunt alcătuite pentru a-și menține structura. Pe de altă parte, multe produse formate prin tehnologia termosetului sunt îmbunătățite cu alte elemente structurale - cel mai frecvent fibra de sticlă și fibra de carbon- pentru întărire.

Avansele tehnologiei termorezistente și termoplastice sunt în desfășurare și există cu siguranță un loc pentru ambele. În timp ce fiecare are propriul set de argumente pro și contra, ceea ce în cele din urmă determină ce material este cel mai potrivit pentru orice aplicație dată se reduce la numărul de factori care pot include oricare sau toate următoarele caracteristici: rezistența, durabilitatea, flexibilitatea, ușurința / cheltuiala de fabricație și reciclabilitate.

Compozițiile termoplastice oferă două avantaje majore pentru unele aplicații de fabricație: primul este că multe compozite termoplastice au o rezistență crescută la impact la termosete comparabile. (În unele cazuri, diferența poate fi de 10 ori mai mare decât rezistența la impact.)

Celălalt avantaj major al compozitelor termoplastice este capacitatea lor de a fi maleabile. Rășinile termoplastice brute sunt solide la temperatura camerei, dar când căldura și presiunea impregnează o fibră de armare, a schimbare fizica are loc (totuși, nu este o reacție chimică care are ca rezultat o schimbare permanentă, ireversibilă). Aceasta este ceea ce permite re-formarea și re-formarea compozitelor termoplastice.

De exemplu, puteți încălzi o tija din material compus termoplastic pultrus și să o modelați pentru a avea o curbură. Odată răcită, curba va rămâne, ceea ce nu este posibil cu rășinile termosetate. Această proprietate arată o promisiune imensă pentru viitorul reciclării produselor compozite termoplastice atunci când se termină utilizarea lor inițială.

Deși poate fi făcut maleabilă prin aplicarea căldurii, deoarece starea naturală a rășinii termoplastice este solidă, este dificil să o impregnăm cu fibre de întărire. Rășina trebuie încălzită punctul de topire și presiunea trebuie să fie aplicată pentru a integra fibrele, iar apoi, compozitul trebuie răcit, tot când este încă sub presiune.

Trebuie utilizate unelte, tehnică și echipamente speciale, multe dintre ele fiind scumpe. Procesul este mult mai complex și mai scump decât fabricația tradițională de compozite termoset.

Într-o rășină termosetă, moleculele de rășină crudă necurătoare sunt încrucișate legate printr-o reacție chimică catalitică. Prin această reacție chimică, cel mai adesea exotermică, moleculele de rășină creează legături extrem de puternice unele cu altele, iar rășina schimbă starea de la un lichid la un solid.

În termeni generali, polimerul armat cu fibre (FRP) se referă la utilizarea fibrelor de armare cu o lungime de 1/4-inch sau mai mare. Aceste componente măresc însă proprietățile mecanice, deși sunt luate în considerare tehnic compozite armate cu fibre, rezistența lor nu este aproape comparabilă cu cea continuă consolidată cu fibre compozite.

Compozițiile FRP tradiționale utilizează o rășină termoizolantă ca matrice care ține fibra structurală pe loc. Rășina termorezistentă comună include:

• Rasina de poliester
• Rasina de ester vinilic
• epoxidice
• fenolic
• uretan
• Cea mai obișnuită rășină termosimetrică folosită astăzi este a rasina de poliester, urmat de ester vinilic și epoxidic. Rășinile termoizolante sunt populare, deoarece nu sunt vindecate și la temperatura camerei, sunt într-o stare lichidă, ceea ce permite o impregnare convenabilă a fibrelor de armare, cum ar fi fibra de sticla, fibră de carbon sau Kevlar.

Rășina lichidă la temperatura camerei este destul de simplă pentru a lucra, deși necesită o ventilație adecvată pentru aplicațiile de producție în aer liber. În laminare (fabricarea de forme închise), rășina lichidă poate fi modelată rapid folosind o pompă de vid sau de presiune pozitivă, permițând producerea în masă. Dincolo de ușurința de fabricație, rășinile termoizolante oferă o mulțime de bang pentru buck, producând adesea produse superioare la un cost redus de materii prime.

Calitățile benefice ale rășinilor termoset includ:

• Rezistență excelentă la solvenți și corozivi
• Rezistență la căldură și temperatură ridicată
• Rezistență la oboseală ridicată
• Elasticitate croită
• O aderență excelentă
• Calități excelente de finisare pentru lustruire și vopsire

O rășină termoizolantă, odată catalizată, nu poate fi inversată sau reformată, adică, odată format un compozit termoset, forma sa nu poate fi modificată. Din această cauză, reciclarea compozitelor termosetate este extrem de dificilă. Rășina termosetă în sine nu este reciclabilă, cu toate acestea, câteva companii mai noi au eliminat cu succes rășinile compozitele printr-un proces anaerob cunoscut sub numele de piroliză și sunt cel puțin capabile să recupereze armarea fibră.