28
Lathund till Grundläggande plastteknologi ó Vad menas med en polymer ó Vilka förkortningar används i plastvärlden ó Skillnaden mellan sampolymerer och plastblandningar ó Krafter som verkar mellan molekylkedjorna i en polymer ó Skillnaden mellan amorfa och kristillina plaster

Lathund till Grundläggande plastteknologi - c-m.se · lathund till grundläggande plastteknologi 1. monomerer och polymerer Polymer betyder helt enkelt ”många merer”. Polymeren,

Embed Size (px)

Citation preview

Lathund till Grundläggande plastteknologi

ó Vad menas med en polymer

ó Vilka förkortningar används i plastvärlden

ó Skillnaden mellan sampolymerer och plastblandningar

ó Krafter som verkar mellan molekylkedjorna i en polymer

ó Skillnaden mellan amorfa och kristillina plaster

� lathund till grundläggande plastteknologi

PLAST- & KEMIFÖRETAGENBox 55915, 102 16 StockholmTel 08-783 86 00 Fax 08-663 63 23

Är du redo för REACH?Gör REACH-testet!

Om du besvarat alla frågor med ja har du en bra grund att stå på. Om du har ett eller flera nej, kontakta gärna oss.

Jag har några frågor angående REACH, kontakta mig!

www.plastkemiforetagen.se

Namn

Företag

Epost

Telefon

Fråga Ämne Ja Nej

1 Har du en kemikalieförteckning? (produkter och ingående ämnen)

2 Har du de säkerhetsdatablad (SDB) som är nödvändiga? (även för ej hälso-/miljöfarliga produkter men som innehåller ämnen med sådana egenskaper)

3 Har du en utredningsöversikt för samtliga kemikalier? (gäller endast tillverkare och importörer)

4 Vet du i vilka volymer du hanterar Dina kemikalier?

5 Har du full kontroll på vilka kemiska ämnen som ingår i de produkter som ditt företag köper från leverantörer utanför EU?

6 Har du identifierat din(a) roll(er)?

7 Har du identifierat dina nyckelkemikalier? (dvs kritiska kemikalier för Din verksamhet)

lathund till grundläggande plastteknologi �

Innehåll4 Monomerer och polymerer

8 Förkortningar

14 Sampolymerer

21 Plastblandningar

25 Amorfa och delkristallina plaster

Sammanställd av Lars-Erik EdshammarCopyright © 2007 Mentor Communications ABwww.mentoronline.se Box 601, 251 06 HelsingborgBesöksadress: Landskronavägen 1Produktion: Tobias Kvant och Agneta GullbergTryck: Westerås MediaProduktion AB, Västerås

� lathund till grundläggande plastteknologi

1. monomerer och polymerer

Polymer betyder helt enkelt ”många merer”. Polymeren, som är en jättemolekyl,

uppstår då ett stort antal monomerer, regerar med varandra. Processen då en

makromolekylen bildas av relativt små molekyler kallas polymerisation. Eftersom

makromolekylen kan vara mer eller mindre förgrenad anger man dess storlek som

molmassa (molekylmassa, molekylvikt) eller i polymerisationsgrad (degree of poly-

merisation), som är anger antalet repeterande enheter (merer) i makromolekylen

Vid framställning av polyeten utgår man från monomeren eten (C2H4). (Observera

att eten skrivs ethylene och polyeten skrivs polyethylene på engelska):

Polymerisationen sker genom att dubbelbindningarna upplöses i eten och övergår

i enkelbindningar i polyeten (varje streck i formeln är en kovalent bindning d v s

motsvarar två elektroner). Det första typen av polyeten (PE–LD) upptäcktes 1933 i

en tryckkammare. För att framställa polyeten behövs en katalysator, som är verk-

sam i små koncentrationer och utan att själv förbrukas.

Polymerisationen av vinylklorid sker på liknande sätt. Vid reaktionen mellan tre

molekyler vinylklorid fås en trimer, som är en lättflytande vätska. Då ett något

större antal vinylkloridmolekyler reagerar med varandra bildas oligomerer, som är

trögflytande vätskor.

� lathund till grundläggande plastteknologi

lathund till grundläggande plastteknologi �

Då polymerisationen löper vidare bildas en fast substans av polyvinylklorid = PVC.

Viskositeten ökar med polymerisationsgraden och slutligen fås en fast substans

av PVC. Observera att gruppen –CH2CH– kallas vinyl. ( Använd inte uttrycket poly-

vinylkloridplast, utan antingen vinylkloridplast eller polyvinylklorid).

I polyeten och PVC har vi en ryggrad av kolatomer –C–C–C–C–C–. I polyacetal

är ryggraden omväxlande syre och kolatomer –C–O–C–O–C–O–. Polyacetal (acetal-

plast) bildas då dubbelbindningen C=O i formaldehyd (CH2O) övergår i enkelbind-

ningar. Formaldehyd är således monomer.

I polyamid 6, nylon 6 eller PA6 har vi inslag kväve = N och formeln för PA6 är:

–[–NH–– ( CH2)5 –– CO–]n–

Meren omsluts av parentesen och talet sex i PA6 anger att det finns sex kolatomer

på rad i meren. I polymeren PA66 har vi också inslag av N men formeln för PA66 är

mer komplicerad:

–[–NH–– ( CH2)6 ––NH––CO––– ( CH2)4 –– CO–]n–

Här finner vi också sex och sex kolatomer på rad fast i olika arrangemang. Den

långa meren omsluts av parentesen. Gruppen – NH– CO– kallas imidgrupp och

finns i både PA6 och PA66.

� lathund till grundläggande plastteknologi

2. förkortningar

Tabell 1. Förkortningar för de vanligaste termoplasterna:

ABS Sampolymeren akrylnitril-butadien-styren

ASA Sampolymeren akrylnitril-styren-akrylester

EVAC Sampolymeren Eten-vinylacetat

PA Polyamid

PAEK Polyaryleterketon

PAN Polyakrylnitril

PBT Polybutentereftalat, polybutylenteraftalat

PC Polykarbonat

PE Polyeten

PEI Polyeterimid

PES Polyetersulfon

PMMA Polymetylmetakrylat

POM Polyoximetylen (polyformaldehyd, acetalplast)

PP Polypropen

PPE Polyfenyleneter (tidigare PPO = polyfenylenoxid)

PPS Polyfenylensulfid

PPSU Polyfenylensulfon

PTFE Polytetrafluoreten (Teflon)

PS Polystyren

PSU Polysulfon

PVC Polyvinylklorid

SAN Sampolymeren styren-akrylnitril

lathund till grundläggande plastteknologi �

foto: ge plastics

foto: borealis

10 lathund till grundläggande plastteknologi

Tabell �. Förkortningar för de vanligaste härdplasterna:

EP Epoxiplast (epoxid)

MF melamin-formaldehydplast (en av aminoplasterna)

PF fenol-formaldehydplast, fenoplast (bakelit)

UP Omättad polyester

Tabell �. Några förkortningar ang. tillsatser eller

utmärkande egenskaper hos baspolymeren:

A Amorf

B Segmentsampolymer (blockcopolymer)

BO Biaxiellt orienterad

C Kolfiber (carbon fiber)

E Expanderad

G Glasfiber

HC Högkristallin

HD Hög densitet

HI Hög slagseghet (high impact)

(M) Polymer framställd med metallocenkatalysator

P Placticerad plast eller gummi (plasticizing)

UHMW Ultrahög molekylvikt (massa)

X Förnätad produkt

Basmaterialet följs av materialtyp

PS–E för expanderad polystyren, helst inte EPS och absolut inte ”styrenskum”

PE–LD polyeten med låg densitet (Polyethylene–Low–Density)

PE–HD polyeten med hög densitet (Polyethylene–High–Density)

PE–LLD linjär polyeten med låg densitet (Linear–Low–Density)

Ger du metall, trä, Glas, pap-per och andra material en match? Då ska Du anmäla Dig till Plastovationer!

pl

ast

oVa

tioner 2007

en tävling för nytänkare. www.plastovationer.se

1� lathund till grundläggande plastteknologi

foto

: qu

adra

nt

cms

lathund till grundläggande plastteknologi 1�

Sampolymerer betecknas med ingående baspolymerer utan snedsträck. Den bas-

polymer som är dominerande placeras först. Exempel: PPEPDM (inte PP/EPDM, som

är en äldre beteckning)

Blandningar eller ”legeringar” anges med beståndsdelarna med den dominerande

basplasten först. Exempel PC+ABS och PPE+PA66. Parentes förekom i äldre beteck-

ningar och kan möjligen användas om tillsatser anges. Exempel: (ABS+PC)–20GF =

blandningen ABS+PC förstärkt med 20 viktsprocent glasfiber

Tillsatser (fyllnads- eller förstärkningsmedel) anges vid behov efter baspolymeren

enligt Tabell 3. Exempel: PPS-GF30 = polyfenylensulfid förstärkt med 30 viktspro-

cent glasfiber, UP–GF30 = omättad polyester förstärkt med 30 viktsprocent glas-

fiber, PP– (GB+K) betyder polypropen fylld med glaskulor och krita och PA6–HI =

slagseghetsmodifierad PA6.

3. klassificering av polymera material

ó Elaster kan töjas två gånger sin längd men återgår till sin ursprungliga form vid

avlastning. Plaster däremot har en begränsad förlängning.

1� lathund till grundläggande plastteknologi

ó Härdplaster och gummin är tvärbunda och osmältbara.

ó Termoplaster och termoelaster är smältbara.

ó Temoelast kallas ofta TPE (thermoplastic elastomer). Undvik uttrycket termo-

plastiska elstomerer

ó Härdplasten är tätt tvärbunden medan gummit är glest tvärbundet

4. sampolymerer

Om två eller flera monomerer av olika typer polymeriseras samtidigt uppstår i

vissa fall sampolymerer. Exempel är PPPE (sampolymeren propeneten) samt SAN

styrenakrylnitrilplast ( polyakrylnitril förekommer endast som syntetfiber – ”akryl-

fiber”).

Homopolymeren av PP har låg slagseghet och kan spricka om den används under

0ºC och materialet är oduglig vid denna temperatur. Införs PE segment i PP-mole-

kylen sjunker sprödpunkten rejält. Segmentsampolymerer med 10% eten är slag-

sega ned till temperaturer mellan 30ºC och 40ºC. Slagsegheter ned till – 40ºC fås

även genom en mekanisk inblandning av 10% EPDM i polypropen (en blandning av

detta slag kallas polymerlegering, som behandlas nedan).

lathund till grundläggande plastteknologi 15

IMCDPlastic & Rubber Division • ABS, std & transparent • POM• PA6 & PA6.6• SB• PS• PP• PET • PETG• TPEE• TPU• CA, CAB & CAP• Biodegradable polymers • Regranulates, ABS & PS• PVC compounds• Chloroprene rubber • Epoxy resins & curing agents• Vinyl ester• Silicone masterbatch• Flame retarded compounds• Additives & fillers

+46 40 16 75 00

+45 49 25 05 80

+47 66 81 60 20

+358 9 251 51 60

+370 52 36 36 60

+370 52 36 36 60

+370 52 36 36 60

+7 812 438 16 80

Kurs: Plastic Additives25 – 26 oktober 2007

K2007, Düsseldorf

www.polymer-support.com

Tel: 070-512 09 95

Box 3, 614 21 Söderköping • Tel 0121-145 25 • Fax 0121-141 82

FORMSPRUTNINGinklusive

DUBBELGJUTNING• Tekniskt formgods i komplexa plastmaterial •

• Specialitét: PSU, PES, PEEK •• En total produktionsresurs •• Från idé till färdig produkt •

• Montering till kompletta enheter• Prototyper framtages •

1� lathund till grundläggande plastteknologi

Butadien bildar sampolymer med styren:

Om butadienhalten är låg i sampolymeren erhålls en slagtålig styrenplast SB. Om

däremot styrenhalten är (18–30%) är materialet ett styrenbutadiengummi, SBR

(det vanligaste syntetgummit). Då akrylnitril bildar sampolymer med butadien

erhålls nitril-butadiengummi (NBR). SBR är likt naturgummi. NBR är känt för sin

resistens mot olja.

Ett vanligt plastmaterial är sampolymeren akrylnitril-butadien-styrenplast = ABS

Tillverkningen av ABS erbjuder stora variationsmöjligheter och det finns många

olika typer. ABS används i kåpor och inredningsdetaljer. Materialet förenar egen-

skaperna hos SB och SAN. Sampolymerer uppbyggda av tre monomerslag be-

nämns ofta terpolymerer.

Terpolymeren SBS är en s k styrenbaserad termoelast. Styrenändarna skyr butadie-

net och bildar knutpunkter i termoelasten, som fungerar som fysikaliska tvärbind-

ningar. Dessa upplöses vid högre temperatur i motsats till kemiska tvärbindningar

i gummi. SBS går därför att smältprocessa som en termoplast.

lathund till grundläggande plastteknologi 1�

1� lathund till grundläggande plastteknologi

PTFE kallas vanligen teflon. Polyhexafluorpropan är en fluorplast släkt med teflon.

PTFE mjuknar först vid 325ºC och går inte att formspruta utan måste sintras till

detaljer. Genom sampolymerisering av TFE och 50-90% hexafluorpropen fås ett

material, som kallas FEP-Teflon. Denna sampolymer kan formsprutas och smält-

processas i likhet med de flesta termoplaster. FEPs slagseghet är något högre men

användningstemperaturen något lägre än den för PTFE.

Sampolymerer indelas i fyra typer: (a) segmentsampolymerer (blockcopolymers)

(b) alternerande sampolymerer (c) statistiska sampolymerer med slumpvis förde-

lade merer och (d) ymppolymerer (graft copolymers):

lathund till grundläggande plastteknologi 1�

foto

: ge

plas

tics

�0 lathund till grundläggande plastteknologi

IFP RESEARCH är ett kunskapsföretag med upp-gift att stärka företagens innovations-kraft inom material-områdena fiber, textil, plast och gummi. Vi har kunskap inom fibrösa och polymera materials kemi, fysik och mekanik samt teknologi för deras framställning, användning och återvinning.

IFP Research AB, Box 104, 431 22 Mölndal, Tel: 031-706 63 00, www.ifp.se

VÅRA TJÄNSTER- Konstruktionsgranskning- Materialutveckling- Produktutveckling- Provning & Analys- Kvalitetskontroll- Haverianalys- Materialval

FYLLMEDLET OMYALENE HAR

DUBBELVERKANDE EFFEKT.

DET KAN GE DIG BÅDE HÖGRE KAPACITET

OCH LÄGRE KOSTNADER.

Kalendegatan 18, SE-211 35 Malmö, Telefon +46 40 20 67 00, Fax +46 40 23 65 19, [email protected], www.omya.se

Omyalene ger dig möjlighet att sänka kostnaderna och samtidigt öka produktionshastigheten. Utan att ge avkall på kvaliteten.

lathund till grundläggande plastteknologi �1

5. plastblandningar – plastlegeringar

Olika polymerer låter sig inte blandas hur som helst. Försöker man lösa två likarta-

de polymerer som PE-HD och PE-LD i ett gemensamt lösningsmedel så uppträder

de båda som separata faser. PE-HD och PE-LD är nämligen inte förenliga, eller som

man uttrycker det, inte kompatibla.

Slagtålig polystyren, SB, framställdes som vi sett genom sampolymerisation. Slag-

tålig polystyren kan också åstadkommas genom att blanda polystyren med buta-

diengummi men slagtåligheten blir något sämre. Blandningen betecknas S+B och

de båda komponenterna är kompatibla. Nedan ges exempel på några kommersiel-

la blandningar. Blandningar görs bl a för att sänka kostnaderna, för att underlätta

bearbetningen och för att höja kemikalieresistensen

PPE+PS var den första ”legeringen”. Polyfenylenetern är mycket svår att bearbeta.

Inför man två –CH3 grupper ökar bearbetbarheten men blandad med PS erhålls

den vanliga lättbearbetade typen av PPE.

PPE+PA. Genom att blanda amorf PPE med delkristallin PA6 eller PA66 erhålls en

legering ar med hög kemikalieresistens.

PC+ABS. I blandningen ger PC hög seghet och värmeresistens. ABS bidrar till bear-

betbarheten. Priset för blandningen är fördelaktigt eftersom PC är dubbelt så dyr

som ABS.

PC+PBT och PC+PET. PBT och PET står för kemisk resistens.

PVC+ABS. PVC bidrar med styrka, lågt pris och flamsäkerhet. ABS bidrar med

processbarhet.

�� lathund till grundläggande plastteknologi

6. intermolekylära krafter

Strecken i de kemiska formlerna representerar kovalenta bindningar (elektron-

parbindningar) och kallas även primära bindningar. Dessa är betydligt starkare än

de sekundära bindningar, som råder mellan polymerens molekyler – molekylära

krafter.

Det enklaste slaget av intermolekylära krafter råder i polyeten och de blir starkare

ju längre molekylerna är. De kallas dispersionskrafter eller van der Waals krafter:

foto

: dis

tru

pol

foto

: bo

real

is

lathund till grundläggande plastteknologi ��

De starkaste intermolekylära krafterna finner vi i PVC med sina polära grupper:

Ett liknande fenomen råder i polyamider med sina vätebindningar. Vätebindning-

arna ger PA66 hög styrka men störs av inträngande vatten mellan molekylkedjor-

na:

�� lathund till grundläggande plastteknologi

Ionomer

Engineering Polymers

Ethylene Copolymers

Commodity Polymers

Masterbatch

Cleansing Compound

Ionomer Surlyn® Dupont

ABS Magnum® DowPC Calibre® DowTPU Isoplast® Dow

Pellethane® DowPS Styron-A-Tech® DowSAN Tyril® DowPOM Sniatal® RhodiaPA6 Akulon® DSMPA6 Technyl® RhodiaPA66 Akulon® DSMPA66 Technyl® RhodiaPA66 Vydyne® SolutiaPA4.6 Stanyl® DSMPBT Arnite® DSMPET Arnite® DSMTPE-E Arnitel® DSMPC Xantar® DSM

EBA Elvaloy® DupontEEA Elvaloy® DupontEMA Elvaloy® DupontEVA Elvax® Dupont

PE BorealisPE Finathene® Total PetrochemicalPE Lacqtene® Total PetrochemicalPP BorealisPP Total PetrochemicalPS Styron® Dow

Siloxane Masterbatch Dow CorningMineral filled polyolefin Multibase

PMMA Rozylit® Romatin AG

TPU DowTPE Multi-Flex® MultibasePolyolefinscompounds Multi-Pro® MultibasePA Comp Nylatron® DSMPC/ABS Xantar® DSMPC/ABS Pulse® DowPolyolefins compounds Borealis

Compounds & alloys

ASHLAND SWEDEN ABPlastic Division

Västanvindsgatan 8 • 444 30 StenungsundTel: 0303-72 95 00 • Fax: 0303-815 20

www.ashland.com

Labotek, din kompLetta Leverantör

KylanläggningarTemperering

Labotek A/S, SverigekontoretN. Industrigatan 1, 274 30 SkurupTel. 0411-40155, www.labotek.com

Kvarnar

Transportband

Infärgning

Tork / TransportLagring

Gravimetriskblandning

lathund till grundläggande plastteknologi �5

7. amorfa och delkristallina plaster

I amorfa plaster är molekylerna oordnade i både smälta och fast tillstånd. En del-

kristallin plast är amorf i smälta men bildar kristalliter i fast tillstånd. Eftersom det

alltid uppstår amorfa områden, som binder ihop kristalliterna kallas materialet för

delkristallint. Polymerer som har kristallin struktur i smältan är en unik plastgrupp

kallad LCP (liquid crystal polymers). LCP stelnar i en starkt orienterad och mycket

stark och styv plast.

Det amorfa materialet kan betraktas som en trögflytande vätska i fast fas och

ger ett glasartat och mussligt brott. Det amorfa materialet är användbart under

sin glasomvandlingstemperatur (glastemperatur) Tg, som infaller i mitten av ett

relativt brett intervall (20–30ºC). Styrkan minskar över Tg där de intermolekylära

krafterna blir svaga och tänjbarheten ökar så att materialet kan betraktas som

termoelastiskt inom ett mindre temperaturområde. Plasten börjar flyta vid Tf och

sönderdelas vid Td.

�� lathund till grundläggande plastteknologi

Kristallina områden i delkristallina plaster innehåller tätt packade molekyler med

starka intermolekylära krafter. I amorfa områden är de intermolekylära krafterna

svagare. Delkristallina plaster har också ett Tg, som vanligen infaller vid en låg tem-

peratur där plasten blir spröd och oanvändbar. Delkristallina plaster har i motsats

till de amorfa en exakt smältpunkt Tm. Plasten är användbar mellan Tg och Tm .

Karaktäristiska egenskaper hos amorfa och delkristallina plaster:

Amorfa plaster

Ex. Polystyren,

polykarbonat och PMMA

Hög seghet (varierar)

Hög duktilitet (varierar)

Låg densitet

Låg kemikalieresistens

Känslig för spänningssprickbildning

Glasklara

Liten krympning vid formsprutning

Snäva toleranser vid formsprutning

Hög smältviskositet (varierar)

Brett smältintervall

Delkristallina plaster

Ex. Polyeten, polypropen,

polyamid och polyacetal

Hög seghet

Hög styvhet

Hög densitet

Resistens mot lösningsmedel

Opak (undantag finns)

Utmattningshållfasta

Stor krympning vid formsprutning

Lättflytande smälta

Snävt smältintervall

Högt smältvärme

lathund till grundläggande plastteknologi ��

Metallcenter Sverige ABVästergatan 13335 30 GnosjöTel 0370-33 32 90Fax 0370-33 32 91www.metallcenter.seMalmö: tel 040-28 55 70, fax 040-28 55 74Stockholm: tel 08-531 998 50, fax 08-531 998 55Göteborg: tel 031-742 18 50, fax 031-742 18 53

Metallcenter Sverige ABVästergatan 13335 30 GnosjöTel 0370-33 32 90

Malmö: tel 040-28 55 70, fax 040-28 55 74Stockholm: tel 08-531 998 50, fax 08-531 998 55Göteborg: tel 031-742 18 50, fax 031-742 18 53

Fråga oss om Polymerer!

Tel: +46 (0)8-44 55 300 • www.pppolymer.se

Vi står för en hållbar utveckling sedan 1985. Och har Skandinaviens mest kompletta

polymerlaboratorium där du kan få hjälp med alla typer av polymera analyser.

Är ditt material amorft eller delkristallint?

Vi kan bestämma det åt dig!

Sedan januari 2007 kan vi ta fram speciella polymerblandningar

i mindre skala, kompound eller masterbatch och hjälpa dig att

designa ditt eget material.

pps ptfe pa stänger polycarbonat fluorflon noryl pei petp folier acetal fep efte polyetermid polygur pom pfa kel-f slang pvdf polyamid plexi polyeten plattor ctfe pmma polysulfon pc peek rör psu ppo/sb pehd pps ptfe pa stänger polycarbonat pei petp fluorflon noryl folier acetal fep efte polyetermid polygur pom pfa kel-f slang pvdf polyamid plexi polyeten plattor pps ptfe pa stänger polycarbonat fluorflon noryl pei petp folier acetal fep efte polyetermid polygur pom pfa kel-f slang pvdf w

ww

.fluo

rcar

bon.

se

Totalpartner inom konstruktionsplastApplikationskunnande och rådgivningKomponenter och halvfabrikat

www.c-m.se

122x43.indd 1 07-07-05 15.06.48

PCS23-SWE-A5.fh11 03.05.2007 11:13 Uhr Seite 1

Probedruck

C M Y CM MY CY CMY K