Tworzywa sztuczne to materiały użytkowe znajdujące coraz powszechniejsze zastosowanie. Wynika to z takich zalet tworzyw sztucznych, jak np. duża wytrzymałość właściwa (czyli iloraz wytrzymałości i ciężaru właściwego), dobre właściwości ślizgowe, duża odporność na ścieranie i nie zużywanie przeciw-elementu, odporność na zatarcie, tłumienie drgań, duża odporność chemiczna i stabilność wymiarowa. Materiały te wykorzystywane są m.in. na obudowy, pojemniki, zbiorniki, wanny, rury, uchwyty, tłumiki wibracji, membrany, miechy, uszczelki, paski klinowe, izolacje elektryczne, przewody elastyczne, płyty, koła zębate, łożyska, prowadnice, śruby, nakrętki, drążki, listwy, meble, folie, naczynia, okulary, szyby, kaski, opony, części elektroniczne i inne wyroby różnych gałęzi przemysłu, zwłaszcza motoryzacyjnego, lotniczego i chemicznego – nie sposób tu wszystkich wymienić.
Kazimierz Czechowski, Iwona Wronska
Głównym składnikiem tworzyw sztucznych są polimery tj. związki wielocząsteczkowe złożone z połączonych ze sobą powtarzających się makrocząstek o regularnym lub nieregularnym układzie powtarzających się w nich ugrupowań atomów jednego lub kilku rodzajów, zwanych monomerami. Polimery mogą być naturalne (np. kauczuk otrzymywany z mleczka drzew tropikalnych), modyfikowane (przez dodanie pomocniczych substancji chemicznych) lub syntetyczne (pochodzące z syntezy chemicznej).
Rys. 1 Przykład frezu trzpieniowego o średnicy roboczej φ12 mm z ostrzami z PCD
Tworzywa sztuczne ze względu na właściwości dzieli się ogólnie na: elastomery (wykazujące bardzo duże odkształcenia sprężyste; w tym termoplastyczne elastomery – plastyczne w podwyższonej temperaturze) i plastomery (przechodzące ze stanu plastycznego w stan utwardzony). Te ostatnie dzielą się na: duroplasty (przechodzące nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony pod wpływem temperatury lub czynników chemicznych) i termoplasty (przechodzące w procesie odwracalnym ze stanu plastycznego w temperaturze podwyższonej do stanu utwardzonego w temperaturze otoczenia). Wybrane popularne rodzaje tworzyw sztucznych, z ich podstawowym oznaczeniem i nazwami handlowymi oraz przykładami obszarów stosowania zostały przedstawione w tabeli 1 [1-6].
Nazwy tworzyw sztucznych i ich podstawowe właściwości są przedstawione w normie PN-EN ISO 1043-1:2004, która jest odpowiednikiem normy europejskiej.
Jeżeli do tworzywa sztucznego, jako materiału macierzystego, dodany zostanie komponent wzmacniający, np. składający się z włókien lub cząstek, to otrzymamy kompozyt wzmocniony włóknami lub cząstkami, który może posiadać zwiększoną np. wytrzymałość, sztywność i twardość oraz może mieć lepszą np. przewodność cieplną i elektryczną, odporność na ścieranie i na podwyższoną temperaturę. Wzmacniające działanie włókien zależeć będzie od ich wymiarów, budowy chemicznej, ilości i położenia. Jako materiał macierzysty mogą być stosowane m.in. termoplasty (np. polipropylen - PP, poliamid - PA, poliwęglan - PC, polistyren - PS i polietylen – PE) i duroplasty (np. żywice epoksydowe – EP i żywice poliestrowe - UP). Jako włókna stosuje się, poza włóknami szklanymi, przede wszystkim włókna węglowe [3]; włókno szklane może powodować równocześnie zwiększone zużycie elementu współpracującego, natomiast włókno węglowe nie powoduje niszczenia tego elementu. W kompozytach polimerowych, np. na bazie PTFE, jako komponenty wzmacniające mogą być stosowane zarówno opisane wyżej napełniacze włókniste (włókna szklane, węglowe itp.), jak i dyspersyjne (proszki brązu, grafitu, koksu, dwusiarczku molibdenu, tlenku glinu itp.) [7].
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 3 (78) marzec 2014
