Průvodce plastovými materiály – vlastnosti, rozdělení a použití

Společnost PLEXIPLAST s.r.o. připravila tohoto průvodce jako přehled základních skupin plastových materiálů, jejich vlastností a praktického využití. Pomůže vám zorientovat se v jednotlivých typech polymerů a zvolit vhodný materiál pro konkrétní aplikaci.

Plasty jsou materiály na bázi polymerů – makromolekul tvořených dlouhými molekulárními řetězci. Jejich vlastnosti závisí na chemickém složení, molekulární struktuře, způsobu výroby i použitých přísadách.

Z hlediska chování při zahřívání a vnitřní struktury rozlišujeme tři základní skupiny:

Termoplasty

Při zahřívání postupně měknou a mohou být za vhodných podmínek opakovaně tvarovány. Patří sem většina materiálů používaných při výrobě plastových desek, tyčí, trubek a technických dílů – například PMMA, PC, PET-G, PE, PP, PVC, PA nebo POM.

Reaktoplasty (termosety)

Při vytvrzování vytvářejí prostorově zesíťovanou strukturu. Po vytvrzení je již nelze opětovně roztavit a tvarovat jako běžné termoplasty. Používají se například v lepidlech, zalévacích hmotách a kompozitních materiálech.

Elastomery

Vyznačují se vysokou pružností a schopností vracet se po deformaci do původního tvaru. Typickým příkladem jsou pryžové materiály, těsnění a pružné technické součásti.

V následujících kapitolách se zaměříme především na termoplasty, jejichž prodej a zpracování patří mezi hlavní činnosti společnosti PLEXIPLAST a divize PRAGOPLAST.

2. Pyramida plastových materiálů

Jedním ze základních způsobů klasifikace termoplastů je jejich rozdělení podle úrovně technických vlastností, teplotní odolnosti a náročnosti použití.

Pro lepší orientaci slouží pyramida plastových materiálů, která přehledně znázorňuje tři hlavní skupiny – standardní, konstrukční a vysoce výkonné termoplasty.

Standardní (komoditní) plasty

Základ pyramidy tvoří materiály s širokým využitím a zpravidla příznivým poměrem ceny a užitných vlastností.

Mezi jejich typické zástupce patří:

• PE – polyetylen: chemicky odolný, lehký a houževnatý materiál.
• PP – polypropylen: tuhý, chemicky odolný a dobře svařitelný plast.
• PVC – polyvinylchlorid: univerzální materiál s dobrou chemickou odolností.
• PMMA – polymethylmethakrylát: opticky čirý plast známý jako plexisklo.
• PS – polystyren: materiál využívaný v obalových, reklamních a dalších aplikacích.

Tyto materiály se používají pro desky, kryty, zásobníky, potrubí, nádoby, reklamní prvky i nejrůznější spotřební a průmyslové výrobky.

Konstrukční a technické plasty

Střed pyramidy představují materiály určené pro aplikace s vyššími požadavky na mechanické vlastnosti, přesnost, rozměrovou stabilitu nebo odolnost proti opotřebení.

Mezi jejich typické zástupce patří:

• PC – polykarbonát: vysoká rázová houževnatost a optická čirost.
• PA – polyamid: pevnost, houževnatost a odolnost proti opotřebení.
• POM – polyoxymethylen: nízké tření a velmi dobrá rozměrová stabilita.
• PET – technický polyester: pevnost, tuhost a dobré kluzné vlastnosti.
• PBT – polybutylentereftalát: rozměrová stabilita a dobré elektroizolační vlastnosti.

Konstrukční plasty nacházejí uplatnění ve strojírenství, automatizaci, dopravních systémech i při výrobě přesných technických součástí.

Vysoce výkonné plasty

Vrchol pyramidy tvoří speciální polymery určené pro náročné provozní podmínky, například zvýšené teploty, agresivní chemické prostředí nebo vysoké mechanické zatížení.

Patří mezi ně například PEEK, PPS, PEI, PSU, PPSU a PTFE.

Tyto materiály se využívají v chemickém průmyslu, elektrotechnice, zdravotnických technologiích, energetice i dalších specializovaných průmyslových aplikacích.

Jejich vyšší pořizovací cena je často vyvážena vlastnostmi, které běžné konstrukční plasty nemohou nabídnout.

Důležité: Pyramida představuje orientační klasifikaci polymerů, nikoliv přesné pořadí jejich kvality. Výše umístěný materiál nemusí být nejlepší volbou pro každé použití. O vhodnosti vždy rozhodují konkrétní požadavky aplikace.

3. Amorfní a semikrystalické plasty

Důležitým kritériem při výběru termoplastu je uspořádání jeho molekulární struktury. Podle ní rozlišujeme amorfní a semikrystalické materiály.

Amorfní plasty

Amorfní polymery mají převážně neuspořádanou molekulární strukturu. Často se vyznačují dobrou optickou čirostí, rozměrovou stabilitou a možností výroby transparentních dílů.

Typickými amorfními plasty jsou PMMA, PC, PVC-U, PET-G a A-PET.

Amorfní materiály nemají jednoznačnou teplotu tání krystalické fáze. Při zahřívání postupně mění své mechanické vlastnosti, přičemž významnou roli hraje teplota skelného přechodu (Tg).

Díky svým vlastnostem se často používají pro transparentní kryty, vitríny, optické prvky, reklamní produkty a pohledové díly.

Semikrystalické plasty

Semikrystalické polymery obsahují vedle neuspořádaných oblastí také oblasti s pravidelně uspořádanými molekulárními řetězci.

Mezi typické zástupce patří PE, PP, PA, POM a semikrystalické typy PET.

Tyto materiály mohou vynikat chemickou odolností, houževnatostí, kluznými vlastnostmi nebo odolností proti opotřebení. Jejich konkrétní chování závisí na druhu polymeru a stupni krystalinity.

Semikrystalické plasty mají vedle teploty skelného přechodu také teplotu tání krystalického podílu (Tm).

Zajímavost: Stejná chemická skupina může zahrnovat materiály s odlišnou strukturou. Například transparentní A-PET je amorfní, zatímco technický PET používaný pro obráběné díly může být semikrystalický.

4. Přehled nejpoužívanějších plastových materiálů