Зашто неке пластике трају дуго, а друге брзо старе и пуцају, иако су све пластични материјали?(1)
Зашто неке пластике трају дуго, а друге брзо старе и пуцају, иако су све пластични материјали?
Пластика је вероватно један од материјала са којима свакодневно долазимо у контакт. Флаше за минералну воду, посуде за храну за понети, футроле за телефоне, кућишта утичница, омотачи каблова, унутрашњост аутомобила, кућишта кућних апарата, заптивке, цеви и фолије за паковање — пластика се може наћи готово свуда. Па ипак, многи људи немају баш повољан утисак о пластици.
Када је реч о пластици, уобичајена мишљења су следећа: јефтина, крхка, склона кртости током времена и подложна старењу под утицајем сунчеве светлости. Неке чак пожуте, постану лепљиве и испуштају чудне мирисе.
Ови феномени постоје. Међутим, било би превише поједностављивање закључити да „сва пластика нема издржљивост“. Пластика није један материјал, већ широка породица материјала. Разлике између различитих пластика су далеко веће него што многи људи схватају. Иако се све називају пластиком, неке су направљене за једнократну амбалажу, неке за аутомобилске компоненте, неке за зупчанике и лежајеве, неке за медицинске уређаје, а друге чак могу дугорочно да раде у окружењима са високим температурама, јаком корозијом и захтевима за електричну изолацију.
Стога, право питање није да ли је пластика издржљива, већ:
Која врста пластике се користи?
Да ли је модификовано адитивима?
Да ли је производни процес одговарајући?
Да ли радно окружење прелази границе перформанси материјала?
У овом чланку ћемо почети са овим питањем: Зашто су неке пластике веома издржљиве, док друге брзо старе и пуцају?
I. Пластика није један материјал, већ читава породица материјала.
У свакодневном животу, многе предмете обично називамо једноставно дддхххпластикаддххх. Међутим, у науци о материјалима, пластика покрива широк спектар различитих врста.
ПЕ (полиетилен): обично се користи за филмове, чепове за боце, цеви и материјале за паковање.
ПП (полипропилен): широко се примењује у контејнерима за храну, компонентама кућних апарата, аутомобилским деловима и свакодневним потрепштинама.
ПВЦ (поливинил хлорид): обично се користи за цеви, кабловске плаштове, подове и профиле.
ABS: користи се за кућишта кућних апарата, играчке и делове ентеријера аутомобила.
PC (поликарбонат): одликује се одличном транспарентношћу и високом отпорношћу на ударце, погодан је за провидне компоненте и заштитне делове.
ПА (полиамид, такође познат као најлон): поседује добру чврстоћу и отпорност на хабање, често се користи за зупчанике, лежајеве и механичке компоненте.
ПОМ (полиоксиметилен): нуди високу чврстоћу и отпорност на хабање, идеалан за прецизне делове за мењач.
ТПУ (термопластични полиуретански еластомер): флексибилан и отпоран на хабање, широко се користи за футроле за телефоне, материјале за обућу, каблове и флексибилна црева.
Сви ови материјали се у јавности обично називају дддхххпластикаааа, али њихова својства се драстично разликују. Неки су мекани, док су други крути. Неки подносе ниске температуре, а други толеришу високе температуре. Неки су провидни, а други непрозирни. Неки су отпорни на уље, док су други осетљиви на раствараче. Неки су погодни за употребу у затвореном простору, а други могу служити напољу дуже време.
Стога, када се процењује да ли је пластична компонента поуздана, први корак није проверити да ли је направљена од пластике, већ тачно утврдити о којој врсти пластике се ради и у ком сценарију примене ће се користити.
II. Зашто пластика стари?
Старење пластике се у суштини односи на промене које се дешавају у структури материјала током употребе. Ове промене могу бити изазване светлошћу, топлотом, кисеоником, влагом, хемикалијама, механичким напрезањем, а могу проистећи и из услова обраде и дизајна формулације. Након старења, пластика може показивати следеће појаве: кртост и пуцање, жутило, кредање, лепљивост, стврдњавање, омекшавање, губитак чврстоће, површинско тупљење и димензионална деформација. Основни узроци ових симптома нису идентични.
1. Сунчева светлост и УВ зрачење изазивају кртост пластике
Многи спољашњи пластични делови су осетљиви на продужено излагање сунчевој светлости. Ултраљубичасто зрачење на сунчевој светлости убрзава реакције фотооксидације у одређеним полимерним материјалима, изазивајући цепање молекуларних ланаца и структурне промене. Видљиве манифестације укључују блеђење, жућење, површинско кредање и смањену чврстоћу, што на крају доводи до кртости и пуцања.
Ово објашњава зашто пластичне канте, пластичне столице и спољни омотачи спољних каблова могу добро функционисати у затвореном простору годинама, али постају приметно крти након периода излагања спољашњем свету.
За спољашњу примену, генерално треба узети у обзир факторе као што су отпорност на временске услове, анти-УВ систем, угљенична чађ, стабилизатори светлости, антиоксиданси или површински премази. Нису све пластике саме по себи погодне за дуготрајну употребу на отвореном.
2. Високе температуре убрзавају оксидацију и деградацију перформанси
Пластика је осетљива на температуру. Неке пластике показују одличне перформансе на собној температури, али ће доћи до термооксидативног старења под продуженим условима високе температуре. На пример, подручја близу мотора, отвора за грејање, делова електричних уређаја који генеришу топлоту и унутрашњости аутомобила изложених директној сунчевој светлости могу достићи температуре далеко веће од типичних унутрашњих окружења.
Како температура расте, стопа старења материјала се убрзава, а димензионална стабилност, чврстоћа и жилавост могу се погоршати. Сходно томе, одрживост пластичне компоненте зависи не само од тога да ли може кратко да издржи такве температуре, већ и од тога да ли може да одржи своја својства под тим температурама током дужег рока. Овај детаљ многи почетници често превиђају.
3. Концентрација напрезања изазива прерано пуцање
Пуцање на неким пластичним деловима није у потпуности узроковано лошијим основним материјалом, већ скривеним ризицима који потичу од структурног дизајна и обраде. Примери укључују:
превише оштрих углова,
нагли прелази дебљине зида,
неправилно дизајнирани навоји за завртње,
затвара се под сталним оптерећењем,
висок заостали унутрашњи напон при бризгању,
присилна компресија током монтаже,
дуготрајно савијање или вибрације.
Концентрација напона се формира на овим местима. Можда неће бити видљивих дефеката одмах након производње, али ће пукотине настати и ширити се из ових слабих зона након периода употребе.
Стога, пуцање пластичних компоненти не може се увек једноставно приписати лошем квалитету материјалааааа. То може бити комбиновани резултат избора материјала, структуре, дизајна калупа, бризгања и процеса монтаже.
4. Излагање хемикалијама такође може изазвати пуцање
Многи људи претпостављају да је пластика отпорна на воду и корозију. То је само делимично тачно. Различите пластике се значајно разликују по својој хемијској отпорности. Неки материјали су подложни алкохолу, неки уљима, неки средствима за чишћење, неки растварачима, а други киселинама и базама. Одређене пластике су осетљиве када су истовремено изложене стресу и хемикалијама.
На пример, провидна пластична компонента може изгледати чврсто под нормалним условима. Међутим, продужени контакт са алкохолом, средствима за чишћење, машћу или одређеним растварачима, у комбинацији са унутрашњим напоном, може изазвати ситне пукотине. Ова појава је опште позната као пуцање услед напона околине. Карактерише је постепени развој пукотина у условима употребе без значајног спољашњег утицаја.
Стога, када процењујемо издржљивост пластике, не можемо само узети у обзир механичку чврстоћу; такође морамо узети у обзир и контактне медије.
5. Вода и влажна топлота такође могу утицати на одређене пластике
Неке пластике су осетљиве на воду и влажну топлоту. На пример, најлон лако апсорбује влагу, што може проузроковати промене у његовим димензијама, чврстоћи, крутости и електричним својствима. Материјали попут полиестера и поликарбоната такође су изложени ризику од хидролизе на високој температури и високој влажности или у неодговарајућим условима обраде.
То не значи да су ови материјали лошег квалитета; већ да имају своја ограничења употребе. Приликом избора материјала, важно је разјаснити да ли ће компонента доћи у контакт са водом, да ли ће се дугорочно користити у окружењима са високом влажношћу, да ли је потребна димензионална стабилност и да ли су у питању перформансе електричне изолације. За исту врсту материјала, резултат може бити потпуно другачији када се користи у сувим затвореним просторима у односу на топле и влажне спољашње услове.
