ProprietÃ di creep nel lungo periodo - Solvay Plastics

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Elenco delle figure Tipica curva sforzi-deformazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Curva sforzi-deformazioni (modulo tangente e modulo secante) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 La fibra di vetro aumenta la resistenza alla trazione . . . . . . . . . . 13 La fibra di vetro aumenta la rigidità del polisulfone UDEL . . . . . . 13 Curva sforzi-deformazioni a trazione per le resine UDEL . . . . . . . 14 La fibra di vetro aumenta la resistenza alla flessione. . . . . . . . . . 14 La fibra di vetro aumenta il modulo a flessione . . . . . . . . . . . . . . 14 Apparecchiatura di test di proprietà flessionali . . . . . . . . . . . . . . 14 Resistenza alla compressione delle resine UDEL . . . . . . . . . . . . . 15 Modulo di compressione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Strumento per il test di resistenza all’urto Izod . . . . . . . . . . . . . . 16 Resistenza all’urto Izod del polisulfone UDEL. . . . . . . . . . . . . . . . 16 Resistenza all’urto Izod del polisulfone UDEL P-1700 a vari raggi d’intaglio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Prova di resilienza Charpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Resilienza Charpy del polisulfone UDEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Impatto a trazione del polisulfone UDEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Dettaglio di impatto Gardner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Scorrimento a trazione di UDEL PSU in aria a 99 °C . . . . . . . . . . 20 Scorrimento a trazione di UDEL PSU in aria a 149 °C . . . . . . . . . 20 Scorrimento a trazione di UDEL PSU in acqua a 23 °C. . . . . . . . . 21 Scorrimento a trazione di UDEL PSU in acqua a 60 °C. . . . . . . . . 21 Modulo di scorrimento per polisulfone UDEL non caricato . . . . . . 21 Variazione tipica del modulo in funzione della temperatura . . . . . 22 Resistenza alla trazione in funzione della temperatura. . . . . . . . . 23 Modulo a trazione in funzione della temperatura . . . . . . . . . . . . . 23 Resistenza alla flessione in funzione della temperatura . . . . . . . . 23 Modulo a flessione in funzione della temperatura . . . . . . . . . . . . 23 Temperatura d’inflessione sotto carico delle resine UDEL . . . . . . 24 CLTE in funzione della temperatura per UDEL P-1700 . . . . . . . . . 25 CLTE in funzione della temperatura per UDEL GF-110 . . . . . . . . . 25 CLTE in funzione della temperatura per UDEL GF-120 . . . . . . . . . 25 CLTE in funzione della temperatura per UDEL GF-130 . . . . . . . . . 25 Calore specifico del polisulfone UDEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Volume specifico del polisulfone UDEL in funzione della temperatura e della pressione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Analisi termogravimetrica in azoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Analisi termogravimetrica in aria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Resistenza alla trazione di UDEL P-1700 in seguito ad invecchiamento termico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Resistenza alla trazione di UDEL GF-130 in seguito ad invecchiamento termico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Resistenza alla trazione in seguito ad esposizione ad acqua a 90 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Allungamento a trazione in seguito ad esposizione ad acqua a 90 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Resistenza delle linee di saldatura in seguito ad esposizione ad acqua a 90°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Modulo a trazione in seguito ad esposizione ad acqua a 90 °C . . 36 Resistenza all’urto Izod con intaglio in seguito ad esposizione ad acqua a 90 °C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Assorbimento d’acqua del polisulfone UDEL . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Durezza Rockwell, scala M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Trasmittanza della luce di UDEL P-1700 NT11 a varie lunghezze d’onda e vari spessori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Variazione dell’indice di rifrazione in funzione della lunghezza d’onda per UDEL P-1700 NT11 . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Aggiunta di nervature per ottenere rigidità. . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Esempio di trave utilizzata per un carico prolungato . . . . . . . . . . 52 Fattore di concentrazione di sforzi per spigoli interni . . . . . . . . . . 54 Progettazione degli spigoli per minimizzare le tensioni . . . . . . . . 54 Progettazione corretta di una filettatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Esempio di accoppiamento per pressione . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Distanza di flusso in funzione dello spessore per UDEL P-1700 PSU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Transizione dello spessore di parete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Impiego di spoglia per facilitare il distacco dallo stampo . . . . . . . 56 Geometria raccomandata per le nervature. . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Linee guida generali per la progettazione di aggetti. . . . . . . . . . . 57 Progettazione di fissaggi a scatto utilizzando una trave diritta . . . 58 Progettazione di fissaggi a scatto utilizzando una trave rastremata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Costante di proporzionalità (K) per una trave rastremata . . . . . . . 58 Essiccazione del polisulfone UDEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Reologia della resina UDEL P-3500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Reologia della resina UDEL P-1700 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Geometria della vite per lo stampaggio ad iniezione . . . . . . . . . . 61 Geometria del concentratore d’energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Progettazioni del giunto per l’incollaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Progettazione dei dispositivi di fissaggio meccanici. . . . . . . . . . . 75 Progettazione di aggetti per viti autofilettanti. . . . . . . . . . . . . . . . 75 Progettazione di aggetti per inserti ultrasonici . . . . . . . . . . . . . . . 76 – 5 – Guida alla progettazione del polisulfone UDEL ®
Proprietà chimiche Struttura chimica – Relazione tra le proprietà Il polisulfone UDEL è un materiale termoplastico amorfo ad elevate prestazioni, rigido e resistente, che può essere stampato, estruso e termoformato in un’ampia tipologia di forme. Il polisulfone UDEL ha la seguente struttura ripetitiva, o unità di base: CH 3 O O S O CH 3 Questa unità strutturale è composta da unità fenilene legate da tre diversi gruppi chimici, isopropilidene, etere e sulfone, ciascuno dei quali apporta specifiche proprietà al polimero. La complessa struttura ripetitiva conferisce al polimero intrinseche proprietà che, tradizionalmente, vengono ottenute soltanto tramite l’aggiunta di stabilizzanti o di altri modificatori. La caratteristica più significativa della catena principale è la presenza del gruppo difenilen sulfone: O N=50-80 Per sfruttare al meglio i contributi potenziali della struttura del difenilen sulfone in una resina termoplastica, queste unità devono essere legate ad altri gruppi, termicamente ed idroliticamente stabili, che conferiranno le desiderate proprietà per la lavorazione e per l’utilizzo finale. Un certo grado di flessibilità nella catena principale del polimero risulta necessario per conferire tenacità. Tale caratteristica è fornita mediante il legame etere e moderatamente aumentata dal legame isopropilidenico. I legami etere contribuiscono inoltre alla stabilità termica. In modo analogo, sia il legame etere sia il legame isopropilidenico apportano una certa flessibilità alla catena, rendendo il materiale più facilmente lavorabile a basse temperature. La struttura chimica del polisulfone è quindi direttamente responsabile dell’eccellente combinazione di proprietà intrinseche alla resina, anche senza l’aggiunta di modificatori. Il polisulfone è rigido, resistente e tenace. Nella sua forma naturale è trasparente e mantiene le proprietà fisiche ed elettriche in un ampio intervallo di temperature. La stabilità allo stato fuso ne consente la produzione mediante i processi di lavorazione dei materiali termoplastici e le tecniche di fabbricazione convenzionali. È resistente all’ossidazione e stabile termicamente, pertanto può tollerare alte temperature d’utilizzo per lunghi periodi. O S O difenilen sulfone L’influenza di questo gruppo sulle proprietà delle resine è stata oggetto di approfondite ricerche a partire dai primi anni ’60. I contributi di questo gruppo sono risultati evidenti in seguito all’analisi delle sue caratteristiche elettroniche. L’atomo di zolfo (in ogni gruppo) si trova nello stato d’ossidazione più elevato. Inoltre, il gruppo sulfone tende ad attirare gli elettroni degli anelli benzenici adiacenti, impoverendoli di elettroni. La struttura ad elevata risonanza del gruppo difenilen sulfone conferisce anche stabilità termica, conferendo una notevole forza ai legami chimici. Le sostanze stabili all’ossidazione resistono vigorosamente alla tendenza a donare elettroni ad un ossidante. Ne consegue, quindi, che l’intero gruppo difenilen sulfone è intrinsecamente resistente all’ossidazione. Pertanto, una notevole quantità d’energia incidente sotto forma di calore o radiazione ionizzante può essere dissipata senza provocare scissione di catena o reticolazione. I polimeri con catena principale non aromatica non dispongono di analoghe caratteristiche di risonanza, non sono in grado di assorbire energia mediante questo meccanismo e risultano di conseguenza meno stabili. Il gruppo difenilen sulfone conferisce dunque all’intera molecola polimerica alcune caratteristiche intrinseche, quali stabilità termica, resistenza all’ossidazione e rigidità, anche a temperature elevate. Proprietà chimiche – 6 – Solvay Advanced Polymers
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