Radiation s�ov�n� - a recipe for improving the tribological properties of injection molding parts polymern�ch

Co lze od materiálu o�ekávat?

Po�adavky na plastové díly s jejich rozší�ením stoupají. Jednou z nejv�tších výzev je maximální p�ípustná provozní teplota. Plastové p�evody mají spolehliv� a bez údr�by b�et i za extrémních teplot. V kancelá�ských strojích, jako jsou nap�íklad laserové tiskárny, musí zvládat lokální teplotní špi�ky 150 °C a vyšší. Nap�íklad ozubená kola z polyamidu nebo polyacetalu zde u� však dosahují svých hranic. Materiál za�íná m�knout a není ji� schopen p�enášet stejné síly jako p�i pokojové teplot�.
P�i výb�ru vhodného materiálu je d�le�ité, co od n�j o�ekávame. Vybraný materiál musí nap�íklad spl�ovat po�adavky ohledn� koeficientu t�ení, pevnosti v tlaku, teploty pou�ití, p�ípadného rázového namáhání a pot�ebné tvarové stálosti atd.. Kv�li obzvlášt� nízkým koeficient�m t�ení v��i jiným látkám (nap�íklad oceli) je polytetrafluoretylén (PTFE) s oblibou pou�íván jako materiál na lo�iska. Jsou-li po�adavky na díly pohon� náro�né, výrobci �asto volí „High performance“ polymery jako nap�íklad polyetherethererketon (PEEK), polyfenylensulfid (PPS) nebo vhodné reaktoplasty. Tyto materiály jsou ovšem nejen o mnoho dra�ší ne� technické termoplasty, ale také kladou zvýšené po�adavky na jejich zpracování.

Relativní pohyby strojních prvk� z plast� neustále vedou ke t�ení a opot�ebení, co� se projevuje na jejich �ivotnosti. Dochází k poškození p�i zab�hávání, erozi a abrazi materiálu a ke spékání. To zvyšuje opot�ebení a sni�uje �ivotnost výrobku v d�sledku vysokých teplot nebo zatí�ení. Ni�ší výrobní náklady bývají �asto vykoupeny vyššími náklady na opravu.

Tento p�evod z plastových ozubených kol lze vyrobit levn�. Radia�ní ozá�ení zajistí, �e bude po celou dobu �ivotnosti fungovat bez údr�by.

Jiná cesta

K vysoce jakostním - High performance - polymer�m ji� dlouho existuje ekonomicky zajímavá alternativa – radia�ní sí�ování. Touto metodou jsou modifikovány masové a technické termoplasty, jim� lze dát vlastnosti, jaké jinak nalézáme jen u „High performance“ polymer�, a to velmi jednoduše a levn�. Energie ze zá�ení je materiálem absorbována, vznikají radikály, které spolu reagují a p�i následné chemické reakci dochází ke vzniku nekone�né trojrozm�rné struktury, prostorové sít�, gelu. Radia�ní sí�ování probíha p�i pokojové teplot� a bez dodate�ného namáhání oza�ovaných výrobk�. Vniklá trvalá sí� dává materiálu tí�ené zlepšené vlastnosti.

Radia�ní zesít�ní umo��uje nejen vyšší provozní teploty, ale i ni�ší creep, zvýšenou tvarovou stálost za tepla, zlepšené tribologické vlastnosti a lepší tvarovou pam�, jako� i vyšší odolnost proti trhlinám zp�sobených pnutím. Ozá�ením se sni�uje i koeficient tepelné rozta�nosti.

K cílenému zesí�ování plast� se dnes pou�ívá hlavn� elektronové beta-zá�ení (urychlenými elektrony). P�íle�itostn� se pro objemn�jší výrobky pou�ívá i gama-zá�ení kv�li jeho vyšší hloubce pr�niku. Sí�ovací reakce zp�sobené beta zá�ením postihují u semikrystalických termoplast� v makromolekulární rovin� hlavn� oblasti amorfní pop�ípad� oblasti mén� krystalické, p�itom se sni�uje pohyblivost molekul závislá na teplot� a rostoucí stupe� zesí��ní vede ke zvýšení teploty skelného p�echodu.
 Tyto reakce vedou k podstatnému zlepšení pou�itelnosti výrobk� z polyamid�, zejména jejich pevnosti, tvarové stálosti za tepla a jejich dlouhodobé teplotní odolnosti.
U mikrodíl� a ozubených kol bývá v d�sledku geometrie pom�r povrchu dílu k jeho objemu nep�íznivý pro tvorbu morfologie a krystalinity. Proto práv� tribologicky siln� namáhané okrajové oblasti vykazují amorfní struktury. Zvlášt� u t�chto typ� sou�ástí se výrazn� projevují výhody radia�ního zesít�ní tím, �e se zna�n� sní�í ot�r a opot�ebení.

Jak radia�ní sí�ování zlepšuje tribologické vlastnosti termoplast�
Zdroj: LKT Erlangen, Dr. Zaneta Brocka

Formulá� White paper - Radia�ní sítování: Od plastu k vysoce odolnému materiálu