Co to jest tworzywo termoplastyczne?

Tworzywo termoplastyczne (czasami określane jako termoplastyczne) to rodzaj tworzywa sztucznego wykonanego z żywic polimerowych, który staje się homogenizowaną cieczą po podgrzaniu i twardą po schłodzeniu. Jednak po zamrożeniu tworzywo termoplastyczne staje się szkliste i ulega pękaniu. Te cechy, które nadają materiałowi jego nazwę, są odwracalne. Oznacza to, że można go wielokrotnie podgrzewać, przekształcać i zamrażać. Ta jakość sprawia również, że tworzywa termoplastyczne nadają się do recyklingu.

Istnieją dziesiątki rodzajów tworzyw termoplastycznych, z których każdy różni się organizacją i gęstością krystaliczną. Niektóre typy, które są dziś powszechnie produkowane, to poliuretan, polipropylen, poliwęglan i akryl. Celuloid, który jest uważany za pierwszy materiał termoplastyczny, pojawił się w połowie 1800 roku i panował w branży przez około 100 lat. Podczas szczytowej produkcji był używany jako substytut kości słoniowej. Dziś służy do wybierania gitar.

Czasami tworzywa termoplastyczne mylone są z tworzywami termoutwardzalnymi. Chociaż mogą brzmieć tak samo, w rzeczywistości mają bardzo różne właściwości. Podczas gdy tworzywa termoplastyczne można stopić do cieczy i schłodzić do ciała stałego, tworzywa termoutwardzalne ulegają chemicznemu pogorszeniu pod wpływem ciepła. Jednak jak na ironię, termoutwardzalne tworzywa sztuczne wydają się być bardziej trwałe, gdy pozwolą im się ochłodzić, niż wiele tworzyw termoplastycznych.

Tworzywa termoplastyczne również różnią się od elastomerów, chociaż niektóre są uważane za oba. Podczas gdy wiele tworzyw termoplastycznych można rozciągnąć do pewnego stopnia, zazwyczaj mają one tendencję zarówno do wytrzymywania, jak i utrzymywania kształtu, do którego są rozciągane. Elastomery, jak sama nazwa wskazuje, odbijają się. Jednak dodanie plastyfikatorów do stopu może uczynić bardziej giętkim materiałem termoplastycznym. W rzeczywistości ma to zwykle miejsce, gdy do formowania wtryskowego lub wytłaczania tworzywa sztucznego stosuje się termoplast.

Specyficznym działaniem plastyfikatora jest obniżenie temperatury zeszklenia materiału (Tg), czyli punktu, w którym staje się on kruchy po schłodzeniu i miękki po podgrzaniu. Tg zmienia się w zależności od rodzaju tworzywa termoplastycznego i podyktowana jest jego strukturą krystalizacyjną. Jednak Tg można również regulować przez wprowadzenie termoplastu do kopolimeru, takiego jak polistyren. Do czasu zastosowania plastyfikatorów niektóre formowane elementy termoplastyczne były podatne na pękanie w chłodne dni.

Tworzywa termoplastyczne istnieją już od dawna, ale stanowią dziś ogromny element codziennego życia. Na przykład akrylonitryl-butadien-styren (ABS) jest rodzajem tworzywa termoplastycznego stosowanego do produkcji sprzętu sportowego, zabawek (np. Klocków LEGO®) i różnych części samochodowych. Poliwęglan służy między innymi do produkcji płyt kompaktowych (CD), butelek do picia, pojemników do przechowywania żywności i soczewek okularowych. Polietylen jest prawdopodobnie najczęściej spotykanym materiałem termoplastycznym i służy do produkcji butelek szamponów, plastikowych toreb spożywczych, a nawet kamizelek kuloodpornych.