Шесть химически стойких пластмасс для обработки на станках с ЧПУ

Химически стойкие пластмассы

Применение материалов, связанных с воздействием агрессивных химических веществ (кислот, щелочей и растворителей), требует использования химически стойких материалов; например, пластмасс. PPS ПТФЭ — один из доступных вариантов. Хотя не все пластмассы инертны к агрессивным средам, некоторые из них демонстрируют превосходную устойчивость и предотвращают коррозию и деградацию, сохраняя размерную стабильность механической системы, оборудования или изделия.  

В станках с ЧПУ наиболее распространены такие материалы, как ПТФЭ, ПЭК, ПВХ, ПНД, ППС и ПП. химически стойкие пластмассыиспользуется в качестве сырья для производства различных деталей и изделий. 

В следующих разделах будут подробно рассмотрены шесть типов химически стойких пластмасс и даны рекомендации по выбору подходящего варианта.

 

1. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) или тефлоновый пластик 

Тефлон Пластик

Вы наверняка знакомы с тефлоном, который используется в качестве антипригарного покрытия в посуде. Однако его применение гораздо шире: от обработки промышленных подшипников до приборов для химических лабораторий.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ, также известный как тефлон) содержит прочные ковалентные связи углерод-фтор (CF) и углерод-углерод (CC), что обеспечивает прочную структуру, низкое трение и превосходную химическую инертность. Вследствие этого тефлон сохраняет размерную и физическую стабильность до 200°C. 260 ° CПосле этого начинается разложение. 

Кислотостойкость тефлона считается универсальной, поскольку он устойчив практически ко всем сильным кислотам, а также к щелочам и растворителям.

Характеристики обработки: Тефлон легко поддается обработке благодаря низкому коэффициенту трения. Рекомендуются острые твердосплавные инструменты с низкими силами резания.

Когда использовать: Футеровка, уплотнения, клапаны, подшипники и детали для химической обработки.

 

2. Полиэфирэфиркетон (PEEK) пластик 

PEEK-пластиковые материалы

PEEK — это высокоэффективный и прочный пластик, обладающий термической стабильностью до 170°C, высокой усталостной прочностью, износостойкостью, жесткостью, низким коэффициентом трения и устойчивостью к агрессивным химическим веществам. 

Внутренняя структура Пластик ПЭЭК Содержит полукристаллическую линейную цепь, включающую бензольные кольца (-⌬-), эфирные связи (-O-) и кетоны (C=O). Проявляет нейтральность по отношению к широкому спектру химических веществ и не подвергается коррозии с течением времени. 

Следовательно, PEEK устойчив к кислотам средней концентрации, окисляющим кислотам, сильным щелочам, органическим растворителям и пару. В зависимости от потребностей вашего применения можно использовать ненаполненный, газонаполненный, соответствующий требованиям FDA и другие специальные формы PEEK. 

Характеристики обработки: Хорошая обрабатываемость; рекомендуется использовать жесткий инструмент с низкими скоростями и умеренными подачами.

Когда использовать: Когда требуется баланс химической стойкости, прочности конструкции и механических характеристик. Например, корпуса для электроники, медицинское оборудование, легкие детали для самолетов, жесткая упаковочная продукция.

 

3. Поливинилхлоридный (ПВХ) пластик 

ПВХ обработка пластика

ПВХ — ещё один химически стойкий и относительно экономичный пластик. Фактически, это третий по распространённости пластик в мире после полипропилена и полиэтилена. 

Он обладает высокой прочностью на разрыв, жесткостью, долговечностью, легко склеивается и соединяется, легко поддается механической обработке, устойчив к растрескиванию и истиранию, антибактериальными свойствами и другими полезными качествами. Вследствие этого, химическая стойкость ПВХ превосходна, за исключением некоторых жестких окислителей и растворителей.

Характеристики обработки: Для обработки с жесткими допусками рекомендуется использовать инструмент из быстрорежущей стали/твердого сплава с медленной подачей. 

Когда использовать: Когда требуется умеренная химическая стойкость и важна доступность по цене. Примеры применения: трубопроводы, компоненты для химической обработки, детали канализационных систем и шкафы на химических заводах. 

4. Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) 

Материалы из ПЭВП

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — это гибкий и прочный термопластик, обладающий высокой устойчивостью к разбавленным кислотам, щелочам и спиртам, но низкой термической стабильностью (~80–100 °C). К другим свойствам относятся минимальное влаго- и водопоглощение, малый вес и высокая жесткость. 

Высокая химическая стойкость полиэтилена высокой плотности (HDPE) обусловлена ​​наличием высокостабильных полимерных цепей, образующихся в результате полимеризации этилена в присутствии хрома или катализатора Циглера-Натта. 

Характеристики обработки: Поскольку полиэтилен высокой плотности (HDPE) — это мягкий пластик, рекомендуется использовать инструменты из быстрорежущей стали/твердого сплава с низкими силами резания. 

Когда использовать: Применение в условиях низких температур, когда важна ударопрочность, а также химическая нейтральность. Примеры применения включают химические футеровки, конвейеры для пищевой промышленности, компоненты систем очистки сточных вод и защитные кожухи промышленных машин. 

 

5. Полифениленсульфидный (PPS) пластик 

ППС пластик

Этот полукристаллический и плотный пластик нейтрален почти ко всем распространенным кислотам, щелочам, растворителям и топливу. 

Внутренняя структура PPS Включает ковалентные связи серных и бензольных колец, образуя длинную и стабильную полимерную цепь. В результате ППС может оставаться стабильным при высоких механических нагрузках, воздействии агрессивных химических веществ и повышенных температурах (до ~220 °C).

Часто его считают доступным по цене. PEEK Альтернатива для низкотемпературных применений, требующих высокой химической стойкости и превосходных механических свойств. 

Характеристики обработки: Обрабатываемость от средней до отличной, стабильность размеров, подходит для обработки с жесткими допусками. Используйте острые твердосплавные инструменты с умеренной скоростью резания и более низкой подачей. 

Когда использовать: Сохраняет стабильную химическую стойкость даже при колебаниях температуры. Среди наиболее известных областей применения — резервуары для химической обработки и связанные с ними компоненты, фланцы трубопроводов, заводы по производству удобрений, хранилища химических веществ и системы водоподготовки. 

 

6. Полипропиленовый (ПП) пластик 

ПП пластиковый материал

Полипропилен не вступает в реакцию с химическими веществами (кислотами, щелочами, спиртами, альдегидами, кетонами и т. д.) и сохраняет стабильность при температуре до 80-100 °C, при этом его температура плавления составляет приблизительно 170 °C. Кроме того, полипропиленовый пластик имеет минимальный коэффициент водопоглощения (<0.01%). 

Внутренняя структура полипропилена включает длинные цепи пропиленовых мономеров –(CH2​–CH(CH3​))n​–. Плотная структура углеводородов, плотно упакованные цепи и отсутствие полярных групп делают ПП очень устойчивым к химическим веществам. 

Характеристики обработки: Мягкий и поддающийся механической обработке, но более термочувствительный из-за низкой температуры плавления. Используйте стандартный твердосплавный инструмент. 

Когда использовать: Коллекторы, подверженные воздействию химических веществ, прецизионные трубки и фитинги, компоненты для нефтегазовой отрасли.  медицинские приборы, товары народного потребления и промышленные резервуары.

Факторы, влияющие на химическую стойкость пластмасс.

На химическую стойкость пластмассовых материалов влияют многочисленные факторы, такие как наличие добавок и наполнителей, время воздействия, температура и концентрация химических веществ, а также механическое напряжение.

Ниже приведён список общих факторов:

• Добавки в составе: Наличие пластификаторов, антипиренов и других наполнителей влияет на уровень стойкости, либо повышая, либо понижая его. 
• Рабочая температура: Использование пластика при обработке или хранении химических веществ при высоких температурах снижает его прочность. 
• Наличие стресса: Если пластиковая деталь подвергается сильным механическим нагрузкам и длительному воздействию химических веществ, это приводит к распространению микротрещин, что также снижает ее химическую стойкость.
• Время воздействия: Длительное воздействие высоких концентраций химических веществ снижает их химическую стойкость.
• Химическое поглощение: IЕсли пластик обладает более высоким коэффициентом химического поглощения, это снижает его сопротивление. 

 

Передовые методы поддержания химической стойкости

Мы обсудили факторы, влияющие на химическую стойкость пластмасс. Теперь давайте рассмотрим, как сохранить эту стойкость, как указано в списке ниже.

• Выберите подходящий тип пластика и нанесите покрытия, разработанные с учетом конкретных условий воздействия химических веществ.
• Поддерживайте температуру и давление в пределах установленных значений, чтобы обеспечить сохранение химической стойкости.
• Регулярно проводите осмотр и проверяйте уровень стойкости с помощью неразрушающего контроля.
• Для дальнейшего повышения химической стойкости пластика рекомендуется использовать краски, облицовочные материалы или средства для обработки поверхности. 

 

Как выбрать подходящий химически стойкий пластик для обработки на станках с ЧПУ?

Выбор подходящего химически стойкого материала для Обработка пластика с ЧПУ Это требует учета ряда ключевых факторов, включая требования к конечному использованию, эксплуатационную влажность и термические напряжения, стоимость материалов и стабильность размеров.

Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих аспектов. 

Требования Для Заявки

Прежде всего, определите конкретные химические вещества и соответствующие им концентрации, которым должен противостоять пластик для желаемого применения и характеристик. Если вам необходимо хранить сильные кислоты или растворители, используйте пластик с полукристаллической структурой. Затем вы можете обратиться к «Таблице химической стойкости пластика», чтобы убедиться в совместимости выбранного пластика с химическими веществами, которые будут контактировать с ним во время применения.

Влажность и температура

Учитывайте колебания влажности и температуры, которым должны подвергаться пластиковые детали в процессе эксплуатации. Хотя все перечисленные выше пластмассы устойчивы к химическим веществам, у них разные пределы термической стабильности. Например, полифениленсульфид (PPS) и тефлон сохраняют свои свойства до 200 °C, тогда как полипропилен теряет свои свойства при температуре ниже 100 °C.  Далее следует учитывать контакт с влагой и водой во время применения. Для влажных сред необходим пластик с минимальным коэффициентом водопоглощения. 

Требуемая механическая прочность

В некоторых областях применения может потребоваться способность выдерживать высокие механические нагрузки в сочетании с химической нейтральностью. В этом случае следует выбирать высокоэффективные варианты, такие как PEEK. 

Стоимость материала 

Главная цель выбора материала — найти экономически эффективное решение, обеспечивающее желаемую функциональность и производительность. Поэтому следует учитывать стоимость пластмасс, которые обеспечивают необходимый уровень химической инертности и другие свойства по доступной цене.

Стабильность размеров

В некоторых областях применения крайне важно обеспечить, чтобы обработанные пластиковые детали не разбухали и не деформировались во время эксплуатации. Поэтому необходимо определить требуемый уровень стабильности и проверить, какой пластик может его обеспечить. Например, PEEK сохраняет превосходную стабильность размеров при длительной химической обработке деталей.

Подведение итогов

Пластмассы, рассмотренные в статьях, известны своей высокой химической стойкостью и широко используются в химической промышленности, для хранения и транспортировки химических веществ. Однако необходимо обеспечить их инертность по отношению к конкретным химическим веществам, используемым в данной области. При обработке химически стойких пластмасс крайне важно использовать правильный тип инструмента и параметры обработки, чтобы предотвратить плавление и деформацию. 

Вы ищете детали и изделия, изготовленные на станках с ЧПУ? Химически стойкие пластиковые листы, блоки, стержни или полосы? В Boda мы предлагаем более 20 вариантов пластика на выбор, адаптированных к вашим конкретным потребностям. Услуги по обработке пластмасс с ЧПУ Включает в себя все, от выбора материалов и учета технологичности производства до изготовления и обработки поверхности. Загрузите свой дизайн и запросите расчет стоимости, чтобы начать проект. 

 

Часто задаваемые вопросы:

Какие виды пластмасс обладают химической стойкостью?

Хотя существует множество химически стойких пластмасс, тефлон, PEEK, ПВХ, HDPE и PP входят в число наиболее часто используемых в производстве.

Обладает ли ПВХ-пластик химической стойкостью?

Да, ПВХ-пластик химически устойчив к кислотам, щелочам, растворителям, спиртам и т. д. Это обусловлено наличием в ПВХ полимерных цепей, богатых хлором. 

Какой вид пластика не плавится под воздействием кислоты?

Тефлон (ПТФЭ) не плавится под воздействием кислот. Однако полипропилен (ПП), полиэтилен (ПЭ), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) и другие пластмассы также обладают отличной кислотостойкостью.