ProprietÃ di creep nel lungo periodo - Solvay Plastics

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Proprietà ottiche Allo stato naturale, il polisulfone UDEL è un materiale trasparente con una sfumatura giallognola. Il materiale offre una trasmittanza della luce relativamente elevata e bassa opacità. Le tipiche curve di trasmittanza della luce per tre diversi spessori sono evidenziate in figura 46. La trasparenza del polisulfone UDEL, associata alle elevate caratteristiche tecniche della resina, sono vantaggiose in molte applicazioni. Alcuni esempi includono: caraffe per caffè, lenti di protezione per apparecchiature di lavorazione e le visiere dei caschi delle tute spaziali degli astronauti. Alcune proprietà ottiche del polisulfone UDEL sono riportate in tabella 36. Oltre alle buone caratteristiche di trasparenza, il polisulfone presenta un alto indice di rifrazione, che è una caratteristica auspicabile per molte applicazioni di lenti, in quanto consente di ottenere lenti più sottili e/o più potenti di quelle realizzabili con altri polimeri commercialmente disponibili, come il policarbonato e gli acrilici. Il valore di dispersione e il valore di Abbe del polimero offrono una misura quantitativa della dipendenza dell’indice di rifrazione del materiale dalla lunghezza d’onda della luce incidente. Questa proprietà è generalmente ottenuta misurando l’indice di rifrazione del materiale plastico a tre lunghezze d’onda caratteristiche dello spettro visibile, indicate come linea F, linea D e linea C. Queste linee hanno una lunghezza d’onda rispettivamente pari a 486,1, 589,3 e 656,3 nm. Per generare i dati riportati in tabella 37, è stato misurato l’indice di rifrazione (n) a queste lunghezze d’onda con un rifrattometro di Abbe, utilizzando il metodo di riflessione interna totale. Da questi tre valori dell’indice di rifrazione sono stati calcolati la dispersione, il valore di Abbe (noto anche come numero di Abbe V) e la pendenza della retta indice di rifrazione-lunghezza d’onda. Figura 46 Trasmittanza della luce di UDEL P-1700 NT11 a varie lunghezze d’onda e vari spessori % Trasmittanza Figura 47 Lunghezza d’onda, nm Variazione dell’indice di rifrazione in funzione della lunghezza d’onda per UDEL P-1700 NT11 , , , , , , , Tabella 36 Proprietà ottiche del polisulfone UDEL P-1700 NT11 Indice di rifrazione , , Spessore, mm (pollici) Proprietà Norma ASTM 1,78 (0,070) 2,62 (0,103) 3,33 (0,131) Trasmittanza della luce D 1003 86 85 84 , Lunghezza d’onda, nm Opacità (%) D 1003 1,5 2,0 2,5 Indice d’ingiallimento D 1925 7,0 10 13 Tabella 37 Proprietà dipendenti dalla lunghezza d’onda per UDEL P-1700 NT11 Proprietà Formula Valore Dispersione n n 0,027 F C Valore di Abbe Pendenza n D 1 n n F nC n C F C F 23,3 -0,160 Guida alla progettazione del polisulfone UDEL ® – 47 – Proprietà fisiche
Informazioni sulla progettazione Le norme per la progettazione di componenti che debbano essere prodotti utilizzando polisulfone sono simili a quelle che si applicano ad altri materiali termoplastici. Un buon progetto non solo porterà ad un prodotto migliore ma semplificherà anche il processo di fabbricazione, riducendone i costi. Il progetto di un componente in materiale plastico si pone di soddisfare i requisiti di resistenza e di deformazione utilizzando il minimo volume di materiale, considerando gli effetti degli sforzi causati dall’assemblaggio, dalle variazioni di temperatura, dalla lavorazione e dai fattori ambientali. Progettazione meccanica Le classiche equazioni di sforzo e di deformazione forniscono il punto di partenza per la progettazione di un componente. I calcoli di progetto per le resine UDEL sono simili a quelli utilizzati per qualsiasi tecnopolimero, eccetto che per le costanti fisiche utilizzate, che devono riflettere la natura viscoelastica del polimero. Le proprietà dei materiali variano in funzione della velocità di deformazione, della temperatura e dell’ambiente chimico. Pertanto, le costanti fisiche, come il modulo elastico, devono essere appropriate per le condizioni d’uso previste. Per esempio, se la condizione d’uso richiede di sopportare un carico per un lungo periodo di tempo, il modulo di scorrimento o apparente deve essere utilizzato in sostituzione del modulo elastico nel breve periodo. Oppure, se il carico è ciclico ed è applicato per lunghi periodi, il fattore limitante è rappresentato dalla resistenza alla fatica per la vita prevista. Valori di tensione I passi iniziali del progetto consistono nel determinare i carichi a cui il componente sarà soggetto e calcolarne la tensione e la deformazione risultanti. Il carico può essere applicato esternamente oppure risultare dal fatto che il componente è sottoposto a deformazione causata da variazioni di temperatura o assemblaggio. Un esempio di carico applicato esternamente è rappresentato dal peso di apparecchiature medicali su un vassoio di sterilizzazione. I carichi dovuti a deformazione possono insorgere quando una scatola portainterruttore viene imbullonata ad una base, oppure quando la temperatura aumenta e le dimensioni del componente in materiale plastico variano di più di quelle della parte metallica a cui è imbullonato. Sforzo di flessione Numerosi componenti possono essere analizzati usando un modello di trave inflessa. La tabella 38 riporta le equazioni di sforzo e deformazione massimi per alcuni tipi di trave. Lo sforzo massimo si verifica alla superficie della trave il più lontano dalla superficie neutra ed è dato da: dove: Mc I M Z M momento flettente, Kgm c distanza dall’ asse neutro, mm 4 I momento d’ inerzia, mm 1 Z modulo resistente, mm 3 c La tabella 39 riporta l’area della sezione A, il momento d’inerzia I, la distanza dall’asse neutro c e il modulo resistente Z per alcune sezioni comuni. Sforzo di trazione Nella regione elastica della curva sforzi-deformazioni, la deformazione può essere correlata allo sforzo applicato mediante la legge di Hooke. La legge di Hooke può essere espressa come: E dove sforzodi trazione E modulo elastico allugamento o deformazione Lo sforzo di trazione è definito come: F A dove: F forza totale A area della sezione Calcolo dei valori sforzi-deformazioni Per utilizzare le classiche equazioni, è necessario tener conto delle seguenti assunzioni semplificative: 1. il componente può essere analizzato come una o più strutture semplici; 2. il materiale può essere considerato linearmente elastico e isotropico; 3. il carico è di tipo statico, concentrato o distribuito, applicato gradualmente per un breve periodo; e 4. il componente non presenta tensioni interne residue o dovute allo stampaggio. Progettazione meccanica – 48 – Solvay Advanced Polymers
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