Tworzywa krystaliczne i amorficzne – różnice i właściwości

Poznanie i znajomość właściwości materiału jest podstawą zrozumienia problemów jakie mogą pojawić się podczas przetwarzania niezależnie czy są to metale, polimery, szkło czy drewno.

W przypadku tworzyw sztucznych wyróżnia się dwa rodzaje materiałów:

• Polimery amorficzne (nazywane często bezpostaciowymi) – ponieważ nie tworzą żadnej struktury nadcząsteczkowej. Oznacza to że długie makrocząstki, które je tworzą nie są w stanie uformować żadnych struktur wyższego rzędu. Zarówno w stanie stałym jak i podczas przetwórstwa pozostają amorficznymi materiałami.
• Polimery częściowo krystaliczne – czyli takie, które w pewnych określonych warunkach mają możliwość do tworzenia struktur krystalicznych.

Dlaczego informacja o tym jakie tworzywo chcemy przetwarzać jest taka ważna? Ponieważ oprócz wielu różnic wynikających z zjawisk jakie zachodzą w tych materiałach podczas ich przetwórstwa, ale i użytkowania, mamy do czynienia z znacząco różnym skurczem tych materiałów.

Dlatego podczas zamawiania w narzędziowni formy wtryskowej pierwszą informacją o jaką nas poproszą (poza typowymi technicznymi, wydajnością, wielkością wtryskarki itp.) będzie docelowe tworzywo wypraski i ewentualnie czy i czym będzie ono wypełnione. Pośród całej różnorodności tworzyw jakie mamy do dyspozycji każde posiada pewne określone cechy fizyczne i przetwórcze oraz cenę, która jest równie ważnym czynnikiem wyboru.

Jak widać wskazane w tabeli różnice dotyczą zarówno właściwości fizycznych czy termicznych ale również wpływają na stosowane parametry procesu wtryskiwania i konstrukcji formy wtryskowej. Te znaczne różnice chociażby w skurczu objętościowym powodują fakt, że niż ma możliwości skonstruowania formy uniwersalnej nadającej się do wszystkich tworzyw, chyba że nie zależy nam na wymiarach formowanej wypraski, co raczej rzadko występuje w przetwórstwie.                                                                   

Jednak każde z tych materiałów ma swoje unikalne cechy, które powodują, że w pewnych aplikacjach są niezastąpione. Do zdecydowanych zalet tworzyw częściowo- krystalicznych należy zaliczyć:

• odporność na rozpuszczalniki,
• odporność zmęczeniową (na dynamicznie zmienne obciążenie)
• odporność na pełzanie (działanie obciążenia w długim czasie)
• posiadają duży (korzystny) wpływ dodatków modyfikujących właściwości jak włókno szklane, węglowe, talk, kreda i inne
• krótsze czasy przetwórstwa ze względu na występowanie proces krystalizacji po którym zyskują na sztywności.

Natomiast tworzywa amorficzne z pewnością wykorzystamy tak gdzie zależny nam na innych cechach:

• przejrzystość – ze względu na brak fazy krystalicznej,
• mniejsze paczenie (deformacje) – mniejszy skurcz objętościowy,
• możliwość stosowania plastyfikatorów,
• możliwość termoformowania – ze względu na szeroki zakres przetwórstwa oraz brak ostrej temperatury topnienia (powyżej temperatury zeszklenia maleje ich lepkość w sposób płynny),

Ze względu na powyższe różnice należy podczas przetwórstwa zawsze mieć na uwadze jakie tworzywo przetwarzamy, ponieważ pewne problemy pojawiające się podczas przetwórstwa mogą wynikać ze specyficznych cech tych materiałów i braku dostosowania parametrów procesów przetwórstwa do ich unikalnych cech.