vink passion for plastics PET Tekniset tiedot

Transkriptio

1 vink passion for plastics PET Tekniset tiedot

2 PET Tekniset tiedot PET - polyetyleenitereftalaatti - termoplastinen polyesteri - on kestomuovi. Se kuuluu lineaarisiin polyestereihin, joita kutsutaan polyalkyylitereftalaateiksi. Englantilainen ICI kehitti tämän materiaalin jo vuonna PET valmistetaan polykondensaatiolla, tärkeimmät raaka-aineet ovat tereftaalidihapon dimetyyliesteri sekä eteeniglykoli. Materiaali kehitettiin alun perin lankakuiduksi ja sitä markkinoitiin nimellä Teryleeni. Myöhemmin materiaalista alettiin valmistaa kalvoja ja 6-luvun puolivälissä hollantilainen Akzo aloitti puolivalmisteiden ja teknisten tuotteiden valmistuksen. 8-luvulla PET:n kehitystyön tavoitteena oli pakkausmateriaali, jolla voidaan korvata lasia, esim. parfyymi- ja juomapulloissa. Näin syntyi amorfinen kirkas A-PET, sekä lämpömuovattava PETG. Kiteistä laatua kutsutaan myös PETP:ksi Käyttöala Hyvien lämpö-, mekaanisten sekä sähköisten ominaisuuksiensa ansiosta osittain kiteisellä PET:llä on laaja käyttöala. PET:tä käytetään mekaanisissa rakenteissa, joilta vaaditaan kuormituskestävyyttä, hyvää mittapitävyyttä, pientä kitkaa sekä hyvää kulumiskestävyyttä. Tyypillisiä käyttökohteita ovat laakerit, hammaspyörät sekä erilaiset koneenosat. Mekaanisen lujuuden, hyvän lämpöstabiliteetin sekä hyvien sähköisten ominaisuuksiensa ansiosta PET soveltuu käytettäväksi sähköisiin ja elektronisiin laitteisiin. Ei suositella käytettäväksi jatkuvasti korkeissa lämpötiloissa (>65) stabiloimattomana ulkokäyttöön Ominaisuudet Osittain kiteinen PET on yksi jäykimmistä lujittamattomista muovilaaduista. Materiaalin kimmomoduuli ja kovuus muuttuvat vain vähän normaalilla käyttölämpötila-alalla (n.8 saakka): Viruminen on vähäistä, näin ollen PET kestää suhteellisen suuria staattisia kuormituksia. PET kestää hyvin myös dynaamista kuormitusta ja sen taivutuslujuus on suuri. Materiaalin iskunkestävyys on erinomainen, mutta lovi-iskulujuus on huono. PET:stä valmistetuissa osissa kannattaa suosia pyöristyksiä ja välttää teräviä sisäpuolisia kulmia sekä suuria kappaleen paksuuden vaihteluita. PET:n kitkakerroin on pieni ja säilyy eri olosuhteissa lähes muuttumattomana. Tämän vuoksi pieni liukunopeus ja sileä (vastin)pinta eivät aiheuta ongelmia (ei slip-stick ilmiötä). PBT on hauraampi laatu, mutta sen lovi-iskulujuus on parempi kuin PET:n. Amorfisten A-PET:n ja PET-G:n iskulujuus on hyvä, mutta näiden laatujen mekaaninen lujuus ja jäykkyys ovat pienempiä kuin kiteisen PET:n. Amorfista PET:iä ja PETG:tä käytetään kohteissa, joissa materiaalilta vaaditaan iskunkestävyyttä, läpinäkyvyyttä sekä mittapitävyyttä. PET:n tyypillisiä käyttökohteita ovat lämpömuovatut näytetelineet, elintarvikkeiden säilytysastiat, koneiden erilaiset suojalevyt sekä sterilointilaitteet ja lääketeollisuuden säilytysastiat. Ominaispiirteitä luja ja jäykkä materiaali viruminen vähäistä, pieni kylmävaluminen mittatarkkuus (kosteuden imeytyminen vähäistä, pieni lämpölaajenemiskerroin) kova pinta (voidaan hioa mittatarkaksi) alhainen kitkakerroin ja hyvä kulutuskestävyys pienin kitkakerroin suhteessa alumiiniin hyvä iskulujuus (kuitenkin jossain määrin loviherkkä) hyvät sähköiset ominaisuudet hyvä kemiallinen kestävyys PET: käytössä huomattavaa loviherkkyys ei kestä kuumaa vettä ja höyryä ei kestä vahvoja liuotinaineita, väkeviä happoja tai emäksiä Amorfisen PET:n ominaispiirteitä läpinäkyvä kova pinta hyvä iskulujuus ei taipumista jännityskorroosioon alhainen muovauslämpötila (nopeuttaa työstöä) Lämpöominaisuudet PET:n lineaarinen lämpölaajenemiskerroin on alhainen verrattuna moniin muihin materiaaleihin. Pienen lämpölaajenemiskertoimen ja vähäisen kosteuden imeytymisen ansiosta materiaalin mittapitävyys on vahvistamattomista muovilaaduista parhaimpia. Käyttölämpötila-alue on , lyhytaikaisesti materiaali kestää n. 16 :n lämpötilaa. Lasikuitulujitteisia laatuja voidaan käyttää jopa 25:een saakka (lähellä lasittumispistettä). Kirkkaan PET:n (A-PET ja PET-G) ylin käyttölämpötila on n. 65. Sähköiset ominaisuudet PET:n sähköiset ominaisuudet ovat hyvät, sekä ominaisvastus että läpilyöntilujuus ovat korkeat. Lämpötilan vaihtelut tai kosteus eivät vaikuta materiaalin sähköisiin ominaisuuksiin. Myös eristeominaisuudet ovat riittävät moniin käyttökohteisiin ja ne pysyvät muuttumattomina laajalla taajuusalueella. Optiset ominaisuudet Kirkaan PET:n (A-PET ja PETG) valonläpäisykyky on lähes sama kuin akryylin, n. 9%. Fysiologiset ominaisuudet PET laatuja voidaan käyttää elintarviketeollisuudessa. A-PET:a ja PETG:tä käytetään paljon elintarviketeollisuuden pakkausmateriaalina. Materiaalit täyttävät FDA:n (USA), BGA:n (Saksa) sekä EU direktiivien asettamat vaatimukset. PET voidaan steriloida etyleenioksidilla tai gammasäteilyllä, höyrysterilointiin PET ei sovellu.

3 Kemiallinen kestävyys PET kestää suolojen, happojen sekä emästen vesiliuoksia. Hiilivedyistä PET kestää alifaattisia ja aromaattisia liuotinaineita, öljyjä, rasvoja sekä bensiiniä. Veden imeytyminen on vähäistä, mutta yli 7:ssa materiaali ei kestä hydrolyysiä eikä sitä näin ollen voida steriloida höyryllä. PET ei kestä asetonia, kloroformia eikä väkeviä happoja ja emäksiä. PETG:n kemiallinen kestävyys on yleisesti muita PET laatuja huonompi. Jännityskorroosiota ei ilmene. Sään ja UV-säteilyn kestävyys PETG:n peruslaatu ei sovellu pitkäaikaiseen ulkokäyttöön, mutta saatavana on myös UV-suojattu laatu. Palaminen PET on vaikeasti syttyvä, sen happi-indeksi on 25. Syttymisen jälkeen materiaali kuitenkin jatkaa palamista. Liekki on kelta-oranssi ja nokeaa. Materiaali valuu palaessaan ja haju on makeahko. PET:n paloluokitus on UL 94 HB. 3 mm:n paksuisen A-PET ja PET-G levyn paloluokitus on UL 94 V-2, vähän parempi kuin akryylin. Hitsaus Amorfista PET:iä voidaan hitsata kuumakaasu- tai kuumaelementtimenetelmällä. Erityisen hyvin soveltuvat kitkahitsaus ja ultraäänihitsaus. Suurjaksotaajuusmenetelmä sen sijaan ei ole mahdollista. Pintakäsittely PET voidaan kiillottaa hiomatahnan ja kangaslaikan avulla. Tasainen paine ja nopeus pienentävät lämmön muodostumista. PET:iä voidaan myös painaa siihen soveltuvilla väreillä. Tarkempia tietoja saa värien valmistajilta. Puolivalmisteet PET:tä on saatavana suulakepuristettuina levyinä, tankoina ja ainesputkina. Kiteisen PET:n perusvärit ovat valkoinen ja musta. APET ja PETG ovat kirkkaita, suulakepuristettuja levyjä. PBT:stä voidaan valmistaa samoja mittoja kuin PET:stä. PET GLD12 on PTFE seosteinen alhaisen kitkakertoimen omaava laatu. Lastuava työstö PET on helposti työstettävissä tavanomaisin työvälinein. PET johtaa huonosti lämpöä, ja siksi kappale voi työstettäessä lämmetä liikaa. Lämmön muodostumista voidaan vähentää käyttämällä oikein teroitettuja työkaluja. Työstettäessä kappaleita, joissa on suuria paksuusvaihteluita, on suositeltavaa ennen karkeaa työstöä lämmittää aihio ºC lämpötilaan jännitysten pienentämiseksi. Lämmittämisessä voidaan käyttää kiertoilmauunia tai glyseriinikylpyä. Hienotyöstö suoritetaan normaalissa lämpötilassa, jolloin päästään tarkkoihin toleransseihin. Lämpömuovaus PETG-kalvot soveltuvat erinomaisesti tyhjömuovaukseen. Työstölämpötila on ºC. Osittain kiteinen PET vaatii 27ºC:n lämpötilan, eikä sitä tämän vuoksi yleisesti käytetä lämpömuovauksessa. 2 mm paksuista ja ohuempaa PETG:tä voidaan kantata kylmänä. Liitosmenetelmät Muovisia kappaleita kiinnitettäessä on otettava huomioon, että suuri staattinen, mekaaninen kuormitus aiheuttaa virumista. Niinpä useissa tapauksissa lukitsevat kiinnitykset ovat kitkakiinnitystä parempia. Samoin jousilukkokiinnitys voi olla ruuvikiinnitystä parempi. Liimaus Liimausta varten pinta on hyvä esikäsitellä karhentamalla tai kemiallisesti etsaamalla. Liimoiksi soveltuvat epoksi-, polyuretaani- tai syanoakrylaattiliimat. Liimauksessa on noudatettava liiman valmistajan ohjeita. PETG:tä voidaan liimata metyleenikloridia tai metyylietyyliketonia (MEK) sisältävillä liuotinliimoilla.

4 PET Fysikaaliset ominaisuudet PET-Fysikaaliset ominaisuudet Menetelmä YKS. PET PET GLD 13 Ominaispaino 1) Veden imeytyminen 1) Palavuus DIN EN ISO DIN EN ISO 62 UL94 (3mm / 6mm) g/cm 3 % 1,38,25 HB / HB 1,44,23 HB / HB Mekaaniset ominaisuudet Vetolujuus Murtovenymä Kimmomoduuli (veto) Lovi-iskulujuus (Charpy) Kovuus, kuulapaine Kovuus, Shore DIN EN ISO 527 DIN EN ISO 527 DIN EN ISO 527 DIN EN ISO 179 DIN EN ISO DIN EN ISO 868 % kj/m 2 D , , 16 - Lämpöominaisuudet Kidesulamislämpötila Lämmönjohtavuus Ominaislämpökapasiteetti Lin. lämpölaajenemiskerroin Lämmönkesto, jatkuva Lämmönkesto, lyhytaikainen Kylmänkesto, jatkuva Muodonmuutoslämpötila ISO DIN DIN DIN DIN EN ISO 75 (A) W/(m K) kj/(kg K) 1-6 K ,28 1, , Sähköiset ominaisuudet Dielektrisyysvakio Eristehäviökerroin Ominaisvastus Pintavastus CTI-arvo Läpilyöntilujuus IEC 625 IEC 625 IEC 693 IEC 693 IEC 6112 IEC 6243 Ω cm Ω kv/mm 3,4, ,4, Esitteessä annetut tekniset tiedot ovat ohjearvoja, eivätkä sido materiaalin toimittajaa.

5 PET Tekniset tiedot Veden imeytyminen % 1 Lämpölaajeneminen 1-6 K -1 2 Veden imeytyminen paino-%,8,6,4, Lämpölaajenemiskerroin päivää o C Aika Lämpötila PET:n veden imeytyminen ajan funtiona eri lämpötiloissa PET:n lämpölaajenemiskerroin lämpötilan funktiona Viruminen Dynaaminen virumismoduuli G Virumismoduuli o C 4 o C Virumismoduuli G Logaritminen vaimennus d 6 o C d o C tunti Kuormitusaika Lämpötila PET:n taivutus-virumismoduuli ajan suhteen eri lämpötiloissa (kuormitus 1 ) Virumismoduuli G vääntökuormituksessa sekä logaritminen vaimennus d lämpötilan funktiona Wöhler-käyrä 5 Iskulujuus kj/m Jännitys 4 3 Lovi-iskulujuus Kuormituskertojen lukumäärä o C Lämpötila Wöhler-käyrä, vaihtokuormitus lt. 23, kuormitustaajuus 1 Hz PET:n lovi-iskulujuus (charpy) lämpötilan funktiona

6 PET Tekniset tiedot Isochron-käyriä PET 23 o C h 1 2 h 1 3 h Kitkakerroin,5,45 Vetojännitys h h=tuntia Dynaaminen kitkakerroin,4,35,3,25,2,15 5,1,5,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1, % Venymä % PETP PET PETG PETG Dynaaminen Staattinen PETP:n kitkakerroin, vastinpintana teräs, pintapaine 3 lämpötila 23 PET 8 o C h 1 2 h 1 3 h 1 4 h Viruminen % 1 Vetojännitys h=tuntia Pituuden muutos 1 PA66 (~2,3% H 2 ) POM H PA66 (kuiva) PET,2,4,6,8 1, 1,2 1,4 1,6 1,8 2, % Venymä %, Tuntia PET 15 o C 2,5 1 1 h 1 2 h 1 3 h 1 4 h Eri muovimateriaalien viruminen ajan funktion kuormitus 25, lämpötila 23 2 Vetojännitys 1,5 1 h=tuntia,5,2,4,6,8 1, 1,2 1,4 1,6 1,8 2, % Venymä % Käyrät antavat materiaalivakioita staattisessa kuormituksessa. Lämpötilan ja kuormituksen lisäksi huomioidaan aika. Käyrästä näkyy sekä virumislujuus (vakiokuormitus) että relaksaatioalue (vakiovenymä).

7 PET Ominaisuusprofiili o C HDT kj/m Lovi-iskulujuus, Charpy o C Maksimi käyttölämpötila Kimmomoduuli 1-6 K Lineaarinen lämpölaajenemiskerroin Muotostabiliteetti 23 o C Vetolujuus 23 o C,8 1, 1,2 1,4 1,6 1,8 2, g/ccm Ominaispaino PETG PET Esitteessä annetut tiedot ovat keskimääräisiä ohjearvoja, eivätkä sido materiaalin toimittajaa.

8 9/212