Mianem tworzyw konstrukcyjnych określa się grupę materiałów charakteryzujących się wysokimi parametrami mechanicznymi, stabilnością wymiarową, odpornością na większość substancji chemicznych oraz na zużycie. Nowoczesne tworzywa konstrukcyjne posiadają cechy, które przewyższają właściwości tradycyjnych materiałów polimerowych. Popularne tworzywa konstrukcyjne to termoplasty techniczne, które można z powodzeniem wykorzystać jako alternatywę m.in. dla metalu czy ceramiki.
Na tle takich tworzyw jak PE, PP czy PVC, stosowanych często np. w branży opakowań, konstrukcyjne tworzywa sztuczne wybierane są w przypadku wyższych wymagań w zakresie wytrzymałości mechanicznej lub oporu cieplnego, lecz nie są tak zaawansowane i kosztowne jak tworzywa wysokotemperaturowe.
Do zalet tworzyw konstrukcyjnych zalicza się również trwałość, wytrzymałość oraz doskonałą skrawalność. Mieszanki i odmiany tych materiałów pozwalają na optymalizację charakterystyki produktów w celu dostosowania ich do różnorodnych zastosowań. Jak widać, zapewniają cały szereg korzyści, a ponadto stanowią często jedyną alternatywę w przypadku nietypowych zastosowań technicznych.
Przykłady tworzyw konstrukcyjnych
Do grona najpopularniejszych tworzyw konstrukcyjnych zalicza się przede wszystkim poliamid (PA). Poliamidy to semikrystaliczne tworzywa termoplastyczne o małej gęstości i dużej stabilności cieplnej. Należą one do najważniejszych i najbardziej użytecznych technicznych tworzyw konstrukcyjnych, przede wszystkim z uwagi na wyjątkową odporność na zużycie, dobry współczynnik tarcia oraz znakomite właściwości w zakresie odporności na skrajne temperatury i uderzenia. Poliamidy alifatyczne wykazują ponadto bardzo dobrą odporność chemiczną i są tworzywami wyjątkowo olejoodpornymi. Ta doskonała równowaga właściwości sprawia, że PA jest materiałem, który idealnie zastępuje metale w elementach takich jak części motoryzacyjne, zawory przemysłowe czy izolatory cięgien kolejowych oraz w innych aplikacjach przemysłowych, których wymogi konstrukcyjne obejmują dużą wytrzymałość, odporność na obciążenia dynamiczne i redukcję masy.
Tworzywa nylonowe wykazują skłonność do absorpcji wilgoci, w związku z czym mają gorszą stabilność wymiarową niż inne tworzywa konstrukcyjne. Właściwości poliamidu wahają się od twardego i odpornego na obciążenia dynamiczne PA 66, po miękki i elastyczny PA 12.
Poza poliamidem na uwagę zasługuje także polioksymetylen, znany również w handlu jako poliacetal lub poliformaldehyd. Wyróżnia się on wysoką sztywnością, wytrzymałością i niską absorpcją wilgoci. Do zalet POM zalicza się m.in. optymalna odporność na uderzenia, dynamiczne obciążenia, zużycie czy hydrolizę. Tworzywo to charakteryzuje się też świetnymi właściwościami ślizgowymi oraz wysoką stabilnością wymiarową. POM sprawdzi się przede wszystkim w zastosowaniu ślizgowym. Materiał ten jest zwykle polecany do elektrycznych elementów izolacyjnych czy części, które naraża się na częsty kontakt z wodą. Równie świetnie sprawdzi się tam, gdzie wymaga się użycia tworzyw odpornych na zadrapania. POM to także doskonała opcja dla wałów, tulei łożyskowych czy szyn. Dostępny jest w formie bez wypełniaczy, jak i z różnego rodzaju dodatkami. Celem wspomnianych dodatków jest poprawienie lub uzyskanie konkretnych parametrów.
Politereftalan butylenu (PBT) to półkrystaliczne, termoplastyczne tworzywo o wyjątkowych właściwościach. Do jego zalet zalicza się świetną odporność na kwasy, uderzenia, ścieranie i zużycie. Na tle innych wyróżnia się odpowiednią stabilnością wymiarową, niską tendencją do pełzania i doskonałą charakterystyką elektryczną. Jest to materiał, który wykazuje także doskonałą odporność na chlor i substancje żrące. Sprawdza się przede wszystkim w elementach zaworów, korpusach pomp czy w obudowach izolacyjnych.
Przeglądając portfolio tworzyw konstrukcyjnych, napotkamy z pewnością polieteroketony aromatyczne (PEK, PAEK, PEEKK, PEKK). To wspólne oznaczenie polimerów, w których pierścienie fenylenowe są wzajemnie powiązane mostkami tlenowymi (etery) lub karbonylowymi (ketony). W szerokim zakresie temperatury należą do sztywnych i wytrzymałych tworzyw sztucznych. Jako częściowo krystaliczne termoplasty cechują się dużą stabilnością termiczną, dobrą wytrzymałością na zmęczenie i udarnością, jednak występuje efekt karbu - zwłaszcza dla odmian niewzmacnianych. Ponadto wyróżniają się bardzo dobrą ognioodpornością i małą emisją dymu podczas spalania. Ze względu na małą odporność na UV, niezbędne jest użycie odpowiednich pigmentów lub lakierowanie gotowych wyrobów przy stałej ekspozycji zewnętrznej. W celu zwiększenia sztywności i wytrzymałości, zwłaszcza w podwyższonych temperaturach, wprowadza się włókna szklane i węglowe. PAEK miesza się z polieteroimidem (PEI), a mieszanki takie mają zwiększoną udarność w porównaniu z ich składnikami. Poliaryloeteroketony są coraz częściej stosowane w wielu gałęziach przemysłu: lotniczym, motoryzacyjnym i elektrotechnicznym, do wyrobu elementów aparatury nuklearnej i kosmicznej, wysokociśnieniowych zaworów pary wodnej, wykładzin aparatury chemicznej, do izolacji kabli elektrycznych, laminatów wzmacnianych włóknem szklanym i węglowym oraz do produkcji chemoodpornych włókien do wyrobu tkanin filtracyjnych (do gorących mediów agresywnych).
