ProprietÃ nel breve periodo - Solvay Plastics

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Temperatura d’inflessione sotto carico Dei tre polisulfoni, il polietersulfone RADEL A presenta il modulo iniziale più elevato e anche il modulo maggiore a temperature elevate. L’effetto dell’aggiunta di fibra di vetro alla resina RADEL A sulla ritenzione del modulo a flessione è riportato in figura 37. Effetto della temperatura sulla resistenza a trazione Con l’aumento della temperatura ambiente, un materiale perde non solo rigidità, ma anche resistenza. In figura 38 viene riportato l’effetto della temperatura sulla resistenza a trazione dei polisulfoni puri ed in figura 39 le stesse informazioni relative al tipo caricato con fibra di vetro di RADEL A. Temperatura d’inflessione sotto carico Una misura delle prestazioni termiche nel breve periodo è la temperatura d’inflessione sotto carico descritta nella norma ASTM D 648. In questo test, una barretta di lunghezza pari a 127 mm viene posizionata su supporti distanti 102 mm. La barretta viene caricata ad una sollecitazione sulla fibra esterna di 0,45 MPa o di 1,8 MPa. La freccia viene monitorata all’aumentare della temperatura ad una velocità definita. Quando la freccia raggiunge il valore specificato di 0,25 mm, viene registrata la temperatura come Temperatura d’inflessione (nota anche come temperatura d’inflessione sotto carico). Questo test misura la temperatura alla quale il modulo a flessione del materiale sottoposto a test è approssimativamente di 240 MPa quando lo sforzo è pari a 0,45 MPa o di 965 MPa quando la sforzo è pari a 1,8 MPa. Variabili di prova Il progettista deve prendere in considerazione gli effetti di alcuni parametri che possono influenzare in modo rilevante i risultati del test. Questi parametri sono lo spessore e la storia termica del provino. I provini per trazione utilizzati per questo test sono barrette stampate ad iniezione con sezione trasversale rettangolare di spessore pari a 3,2 mm o 6,4 mm. Il test può essere eseguito dopo stampaggio oppure dopo trattamento termico o ricottura. Le condizioni di ricottura sono un’ora a 170 °C per il polisulfone UDEL o 190 °C per le resine RADEL A o RADEL R. Le condizioni di stampaggio possono influenzare i livelli di tensione interna residua e di conseguenza la temperatura d’inflessione apparente delle barrette, così come stampate. La ricottura riduce le tensioni interne e generalmente causa un aumento della temperatura d’inflessione misurata. La differenza di temperatura d’inflessione tra i provini tal quali e ricotti è funzione delle tensioni interne, generalmente superiore per barrette più sottili. Poiché la temperatura d’inflessione varia con la tensione interna, la ricottura viene spesso impiegata per ottenere valori maggiormente riproducibili. Il valore dopo ricottura indica in modo più accurato le prestazioni termiche di una resina rispetto al valore dopo stampaggio. Gli effetti di ricottura e di spessore del provino sono più marcati per le resine pure. I risultati ottenuti con le resine rinforzate con fibra di vetro sono influenzati in maniera meno rilevante da queste variabili. Confronto delle temperature d’inflessione Il polietersulfone RADEL A ed il polifenilsulfone RADEL R presentano prestazioni termiche superiori rispetto al polisulfone UDEL. La tabella 16 presenta i dati di temperatura d’inflessione per le resine pure RADEL A e R e ACUDEL e per i gradi rinforzati con fibra di vetro di RADEL A a due livelli di sforzo per una barretta dopo ricottura di spessore pari a 3,2 mm. In figura 40 vengono messi a confronto i valori di temperatura d’inflessione delle resine pure di polisulfone UDEL, polietersulfone RADEL A, polifenilsulfone RADEL R e dei blend polifenilsulfonici ACUDEL. Entrambe le resine RADEL presentano una temperatura d’inflessione di circa 30 °C superiore a quella del polisulfone. La temperatura d’inflessione del polifenilsulfone RADEL R è di circa 3 °C superiore a quella del polietersulfone RADEL A. Tabella 16 Temperature d’inflessione delle resine e dei blend RADEL Grado RADEL °F °C °F °C A-100, A-200A, A-300A 417 214 399 204 AG-320, AG-220 424 218 417 214 AG-330, AG-230 428 220 420 216 AG-340 405 207 AG-360 415 213 R-5000 417 214 405 207 RG-5030 410 210 Grado ACUDEL °F °C °F °C 22000 387 197 25000, 35000 405 207 Figura 40 Temperatura d’inflessione delle resine pure Temperatura d'inflessione, °F a 1,8 MPa Sforzo, MPa 0,45 1,82 Temperatura d'inflessione, °C Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 20 –
Proprietà termiche Coefficiente di dilatazione termica Con l’aumentare della temperatura, la maggior parte dei materiali aumenta di dimensione. La variazione dimensionale viene descritta dalla seguente equazione: L L 0 T in cui L0 è la lunghezza originale e L e T sono le variazioni rispettivamente della lunghezza e della temperatura. Il coefficiente di dilatazione termica lineare () è stato misurato in base alla norma ASTM D 696. I coefficienti di dilatazione termica lineare misurati per il polietersulfone RADEL A, il polifenilsulfone RADEL R e alcuni metalli di uso comune sono riportati in tabella 17. Stress termici saranno indotti negli assemblaggi in cui sono uniti materiali con diversi coefficienti di dilatazione. I valori riportati in tabella 17 consentono ai progettisti di calcolare l’intensità degli sforzi termici generati dalla dilatazione termica. Tabella 17 Coefficiente di dilatazione termica lineare * Materiale pollici/ pollici °F m/m °C RADEL A 27 49 RADEL AG-210/310 20 36 RADEL AG-220/320 17 31 RADEL AG-230/330 17 31 RADEL AG-340 23 41 RADEL AG-360 11 20 RADEL R 31 56 RADEL RG-5030 10 18 ACUDEL 22000 35 63 ACUDEL 25000 33 59 ACUDEL 35000 33 59 Lega di zinco pressofuso 15 27 Lega di alluminio pressofuso 14 25 Acciaio inossidabile 10 18 Acciaio al carbonio 8 14 * Misurato nella direzione di flusso Conducibilità termica I polimeri, in generale, non sono buoni conduttori di calore. In numerose applicazioni questa caratteristica è auspicabile, poiché il polimero funge da isolante termico. La tabella 18 riporta le conducibilità termiche relative, misurate in base alla norma ASTM E 1530, dei tecnopolimeri RADEL e UDEL come pure di altri materiali di uso comune. Tabella 18 Conducibilità termica Coefficiente di dilatazione termica Conducibilità termica Btu-pollici/ Materiale ora-piedi 2 F (W/mK) UDEL 1,80 0,26 RADEL A 1,66 0,24 RADEL AG-230/330 2,08 0,30 RADEL R 2,08 0,30 ACUDEL 22000 1,66 0,24 ACUDEL 25000/35000 1,66 0,24 Acciaio inossidabile 140 - 250 20 - 36 Carbone 36 - 60 5 - 9 Legno (asse in materiale granulare) 12 1,7 Gomma 1,00 0,14 Calore specifico Il calore specifico è definito come la quantità di calore necessaria per variare di un grado la temperatura di un’unità di massa. Questa proprietà è stata misurata utilizzando la norma ASTM E-1269. La figura 41 evidenzia che il calore specifico delle resine RADEL A e RADEL R è funzione della temperatura e varia in modo significativo alla temperatura di transizione vetrosa. Anche nel caso dei blend polifenilsulfonici ACUDEL il calore specifico è funzione della temperatura; tuttavia, in quanto blend, la variazione in questi materiali è più graduale. Figura 41 Calore specifico Calore specifico, cal/g-°C , , , , , , , Temperatura, o F Temperatura, o C Proprietà relative alla combustione* UL 94 Le resine pure RADEL A sono classificate 94 V-0 ad uno spessore di 1,6 mm. I gradi rinforzati con fibra di vetro sono classificati 94 V-0 ad uno spessore di 0,8 mm. I gradi RADEL R R-5000, R-5100 e R-5500 sono tutti classificati 94 V-0 ad uno spessore di provino di 0,8 mm. Calore specifico, J/kg-K – 21 – Guida alla progettazione delle resine RADEL
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