Thermoplastische versus thermohardende harsen

Het gebruik van thermoplastische polymeerharsen is zeer wijdverbreid en de meesten van ons komen er vrijwel elke dag mee in contact, in de een of andere vorm. Voorbeelden van gebruikelijke thermoplastische harsen en daarmee vervaardigde producten zijn onder meer:

• PET (flessen water en frisdrank)
• Polypropyleen (verpakkingscontainers)
• Polycarbonaat (lenzen van veiligheidsglas)
• PBT (kinderspeelgoed)
• Vinyl (kozijnen)
• Polyethyleen (boodschappentassen)
• PVC (afvoerbuis)
• PEI (vliegtuigarmsteunen)
• Nylon (schoeisel, kleding)

Thermohardende versus thermoplastische structuur

Thermoplasten in de vorm van composieten zijn meestal niet versterkt, wat betekent dat de hars wordt gevormd in vormen die alleen vertrouwen op de korte, discontinue vezels waaruit ze zijn samengesteld om hun structuur te behouden. Aan de andere kant zijn veel producten gevormd met thermohardende technologie verbeterd met andere structurele elementen - meestal glasvezel en koolstofvezel - voor versterking.

De vooruitgang in thermohardende en thermoplastische technologie is aan de gang en er is absoluut een plaats voor beide. Hoewel elk zijn eigen voor- en nadelen heeft, komt wat uiteindelijk bepaalt welk materiaal het meest geschikt is voor een bepaalde toepassing, neer op een aantal factoren die een of meer van de volgende kunnen omvatten: sterkte, duurzaamheid, flexibiliteit, gemak / kosten van fabricage en recyclebaarheid.

Voordelen van thermoplastische composieten

Thermoplastische composieten bieden twee belangrijke voordelen voor sommige productietoepassingen: De eerste is dat veel thermoplastische composieten een verhoogde slagvastheid hebben tegen vergelijkbare thermohardende materialen. (In sommige gevallen kan het verschil tot 10 keer de slagvastheid zijn.)

Het andere grote voordeel van thermoplastische composieten is hun vermogen om vervormbaar te worden gemaakt. Ruwe thermoplastische harsen zijn vast bij kamertemperatuur, maar wanneer warmte en druk een versterkende vezel impregneren, treedt een fysieke verandering op (het is echter geen chemische reactie die resulteert in een permanente, niet-omkeerbare verandering). Hierdoor kunnen thermoplastische composieten opnieuw worden gevormd en opnieuw worden gevormd.

U kunt bijvoorbeeld een gepultrudeerde thermoplastische composietstaaf verwarmen en opnieuw vormen om een ​​kromming te krijgen. Eenmaal afgekoeld, zou de curve blijven bestaan, wat niet mogelijk is met thermohardende harsen. Deze eigenschap toont een enorme belofte voor de toekomst van het recyclen van thermoplastische composietproducten wanneer hun oorspronkelijke gebruik eindigt.

Nadelen van thermoplastische composieten

Hoewel het vervormbaar kan worden gemaakt door de toepassing van warmte, omdat de natuurlijke staat van thermoplastische hars vast is, is het moeilijk om het te impregneren met versterkende vezels. De hars moet worden verwarmd tot het smeltpunt en er moet druk worden uitgeoefend om vezels te integreren, en vervolgens moet het composiet worden gekoeld, terwijl het nog steeds onder druk staat.

Speciaal gereedschap, techniek en apparatuur moeten worden gebruikt, waarvan vele duur zijn. Het proces is veel complexer en duurder dan de traditionele productie van thermohardende composieten.

Eigenschappen en algemeen gebruik van thermohardende harsen

In een thermohardende hars worden de ruwe niet-uitgeharde harsmoleculen gekruist verbonden via een katalytische chemische reactie. Door deze chemische reactie, meestal exotherm, creëren de harsmoleculen extreem sterke bindingen met elkaar en verandert de hars van vloeistof in een vaste stof.

In algemene termen verwijst vezelversterkt polymeer (FRP) naar het gebruik van versterkende vezels met een lengte van 1/4 inch of meer. Deze componenten verhogen de mechanische eigenschappen, hoewel ze technisch gezien als vezelversterkte composieten worden beschouwd, is hun sterkte lang niet vergelijkbaar met die van continue vezelversterkte composieten.

Traditionele FRP-composieten gebruiken een thermohardende hars als de matrix die de structurele vezel stevig op zijn plaats houdt. Gemeenschappelijke thermohardende hars omvat:

• Polyester hars
• Vinylesterhars
• epoxy
• Fenol
• urethane
• De meest voorkomende thermohardende hars die tegenwoordig wordt gebruikt, is een polyesterhars, gevolgd door vinylester en epoxy. Thermohardende harsen zijn populair omdat ze niet-uitgehard en bij kamertemperatuur vloeibaar zijn, waardoor versterkende vezels zoals glasvezel, koolstofvezel of Kevlar gemakkelijk kunnen worden geïmpregneerd.

Voordelen van thermohardende harsen

Vloeibare hars op kamertemperatuur is redelijk eenvoudig om mee te werken, hoewel het voldoende ventilatie vereist voor toepassingen in de openluchtproductie. Bij het lamineren (productie van gesloten matrijzen) kan de vloeibare hars snel worden gevormd met behulp van een vacuümpomp of positieve drukpomp, waardoor massaproductie mogelijk is. Naast het gemak van productie, bieden thermohardende harsen veel waar voor hun geld, en produceren vaak superieure producten tegen lage grondstofkosten.