PET

Polyetylentereftalát je polyesterový termoplast, který může mít amorfní nebo semikrystalickou strukturu. Pro výrobu technických dílů obráběním se používá především semikrystalický PET. Ten nabízí podstatně vyšší pevnost, tvrdost, rozměrovou stabilitu, odolnost proti opotřebení a lepší kluzné vlastnosti než transparentní amorfní varianty.

Technický PET má vysokou mechanickou pevnost a tuhost, dobře odolává dlouhodobému statickému zatížení a vykazuje nízký sklon k deformaci. Nízký koeficient tepelné roztažnosti a minimální absorpce vlhkosti umožňují vyrábět součásti s přesnými tolerancemi a kvalitním povrchem.

Ve srovnání s PA6 je PET výrazně méně citlivý na vzdušnou vlhkost. Oproti POM může v některých aplikacích nabídnout vyšší tuhost, lepší odolnost proti tečení a velmi dobré zachování mechanických vlastností při zvýšené teplotě. Standardní semikrystalický PET si podle konkrétního typu zachovává vysokou část své původní pevnosti přibližně do 85 °C.

Semikrystalický technický PET

Semikrystalický PET je základní variantou používanou pro CNC obrábění strojních součástí. Dodává se nejčastěji ve formě desek, kruhových tyčí a dutých tyčí.

Mezi jeho hlavní vlastnosti patří:

• vysoká pevnost a tuhost,
• vysoká povrchová tvrdost,
• nízká absorpce vlhkosti,
• velmi dobrá rozměrová stabilita,
• nízký koeficient tepelné roztažnosti,
• dobrá odolnost proti tečení,
• dobré kluzné vlastnosti,
• vysoká odolnost proti opotřebení,
• kvalitní obrobený povrch,
• dobré elektrické izolační vlastnosti.

Materiál je vhodný pro přesné součásti, které jsou dlouhodobě mechanicky zatížené a současně musí zachovat stabilní rozměry. Výrobci technických polotovarů jej doporučují například pro ložiskové, kluzné a konstrukční aplikace.

Amorfní PET a PET-G

Amorfní PET je zpravidla transparentní a používá se především pro obaly, průhledné kryty, fólie nebo tvarované výrobky. Ve srovnání se semikrystalickým technickým PET má nižší mechanickou pevnost, horší kluzné vlastnosti a nižší odolnost proti opotřebení.

PET-G je amorfní kopolyester modifikovaný glykolem. Je houževnatý, průhledný a dobře se tepelně tvaruje. Používá se například pro ochranné kryty, průhledné konstrukce, zásobníky, displeje a výrobky zhotovené vakuovým tvarováním.

PET-G však není přímou náhradou semikrystalického PET používaného pro přesné kluzné nebo silně zatížené strojní díly. Při objednávání materiálu je proto důležité rozlišovat mezi technickým PET pro obrábění a transparentním PET-G.

Rozměrová stabilita PET

Velkou výhodou technického PET je velmi dobrá rozměrová stabilita. Materiál absorbuje pouze malé množství vody a jeho vlastnosti nejsou běžnou vzdušnou vlhkostí ovlivňovány v takové míře jako u polyamidů.

Díky tomu se PET používá pro výrobu:

• přesných ozubených kol,
• dávkovacích pístů,
• vodicích kamenů,
• měřicích přípravků,
• ložiskových pouzder,
• ventilových součástí,
• přesných dorazů,
• těles a držáků,
• součástí s malými montážními vůlemi.

Nízká tepelná roztažnost ve srovnání s řadou jiných technických plastů dále pomáhá omezit rozměrové změny při kolísání provozní teploty. PET má přesto vyšší tepelnou roztažnost než kovové materiály, což je nutné zohlednit při návrhu tolerancí a uložení.

Odolnost proti tečení

PET dobře odolává tečení, tedy postupné deformaci při dlouhodobém zatížení. Tato vlastnost je důležitá zejména u konstrukčních dílů, ložiskových segmentů, opěrných prvků a součástí, které musí dlouhodobě přenášet tlak nebo mechanické zatížení.

Díky kombinaci vysoké tuhosti a odolnosti proti tečení si díly z PET udržují stabilní tvar lépe než některé měkčí nebo více hygroskopické plasty. Vhodnost pro konkrétní zatížení je však vždy nutné posoudit podle teploty, délky zatížení a geometrie dílu.

Kluzné vlastnosti a odolnost proti opotřebení

Technický PET má dobré kluzné vlastnosti, nízký součinitel tření a vysokou odolnost proti opotřebení. Lze jej proto používat pro součásti vykonávající rotační, přímočarý nebo kývavý pohyb.

Typické aplikace zahrnují:

• kluzná pouzdra,
• ložiskové segmenty,
• ozubená kola,
• válečky a kladky,
• vodicí lišty,
• řetězová vedení,
• vačky,
• přesuvné mechanismy,
• opěrné a kluzné desky.

Pro náročnější kluzné aplikace jsou dostupné varianty modifikované PTFE nebo jinými pevnými mazivy. Tyto materiály mohou mít nižší a stabilnější součinitel tření a vyšší odolnost proti opotřebení než standardní neplněný PET.

PET s PTFE a pevnými mazivy

Přidáním PTFE nebo jiných pevných maziv lze zlepšit kluzné a tribologické vlastnosti technického PET. Modifikace je vhodná především pro díly, které pracují bez pravidelného mazání nebo při kombinaci vyššího zatížení a rychlosti pohybu.

PET s PTFE se používá například pro:

• kluzná pouzdra,
• ložiska,
• vodicí prvky,
• vačky,
• ozubená kola,
• řetězová vedení,
• přesuvné mechanismy,
• součásti balicích a plnicích strojů.

PTFE působí jako pevné mazivo a pomáhá snižovat tření a rychlost opotřebení. Některé modifikované druhy jsou dostupné také v provedení vhodném pro přímý kontakt s potravinami.

Chemická odolnost PET

PET dobře odolává minerálním olejům, mazivům, palivům, alkoholům, zředěným kyselinám a řadě běžných organických látek. Ve srovnání s POM může dosahovat lepší odolnosti vůči některým kyselým médiím.

Chemická odolnost vždy závisí na:

• druhu chemické látky,
• její koncentraci,
• provozní teplotě,
• délce expozice,
• mechanickém zatížení,
• přítomnosti vnitřního nebo vnějšího pnutí.

Materiál není obecně vhodný pro silné zásady, některé agresivní chemikálie a dlouhodobý kontakt s horkou vodou nebo párou. U chemicky náročných aplikací je proto nutné ověřit kompatibilitu podle technického listu konkrétního výrobce.

Odolnost proti horké vodě a páře

Přestože má PET velmi nízkou nasákavost, jeho odolnost proti dlouhodobému působení horké vody a páry je omezená. Při zvýšené teplotě může docházet k hydrolýze a postupnému zhoršování mechanických vlastností.

Některé technické varianty PET nejsou doporučovány pro dlouhodobý kontakt s horkou vodou nad přibližně 60 °C. Pro zařízení pravidelně sterilizovaná horkou vodou nebo párou mohou být vhodnější materiály s vyšší odolností proti hydrolýze.

Teplotní odolnost PET

Standardní semikrystalický PET lze podle konkrétního typu a provozních podmínek dlouhodobě používat přibližně do 100 °C. Při mechanickém zatížení je často rozhodující oblast do přibližně 80 až 85 °C, ve které si materiál zachovává vysokou část své původní pevnosti.

Skutečný teplotní limit ovlivňuje:

• velikost mechanického zatížení,
• doba expozice,
• kontakt s vodou nebo chemickým médiem,
• tvar a rozměry součásti,
• typ modifikace,
• požadovaná životnost.

Krátkodobá teplotní odolnost může být vyšší než doporučená teplota pro trvalý provoz. Rozhodující jsou vždy údaje v technickém listu konkrétního materiálu.

PET pro potravinářství

Vybrané druhy semikrystalického PET jsou dostupné v provedení vhodném pro přímý kontakt s potravinami. Používají se zejména pro přesné, rozměrově stabilní a otěruvzdorné součásti potravinářských, farmaceutických, balicích a plnicích zařízení.

Typické výrobky zahrnují:

• ozubená kola,
• dávkovací písty,
• hvězdice plnicích linek,
• vodicí prvky,
• kluzná pouzdra,
• válečky,
• stěrky,
• ventilové díly,
• přesné přípravky,
• součásti balicích strojů.

Potravinářské typy mohou splňovat požadavky evropského nařízení EU 10/2011 a amerických předpisů FDA. Certifikace se však vždy vztahuje ke konkrétnímu typu, barvě a výrobnímu provedení materiálu.

PET pro vstřikování

Kromě obráběných polotovarů se PET používá také ve formě granulátu pro vstřikování. Vstřikovací typy bývají často vyztuženy skelnými vlákny, minerálními plnivy nebo upraveny přísadami zvyšujícími houževnatost, tepelnou odolnost či odolnost proti hoření.

Tyto materiály se používají například pro:

• elektrické konektory,
• kryty motorů,
• automobilové součásti,
• držáky,
• cívková tělesa,
• součásti domácích spotřebičů,
• konstrukční a izolační prvky.

Vstřikovací PET se skelnými vlákny může dosahovat velmi vysoké tuhosti a tepelné odolnosti. Jeho vlastnosti a způsob zpracování se však podstatně liší od neplněného PET dodávaného ve formě desek a tyčí pro CNC obrábění.

Recyklovaný technický PET

Na trhu jsou dostupné také semikrystalické technické materiály PET s podílem recyklované suroviny. Mohou si zachovávat vysokou pevnost, dobrou odolnost proti opotřebení, nízký součinitel tření a rozměrovou stabilitu standardního PET.

Recyklovaný PET je vhodný především pro aplikace, u kterých je důležité omezit použití primárních surovin a současně zachovat požadované technické vlastnosti. Certifikace pro kontakt s potravinami nebo jiné regulované použití však není automatická a musí být ověřena pro konkrétní materiál.

Výhody technického plastu PET

Mezi hlavní výhody PET patří:

• vysoká pevnost a tuhost,
• vysoká povrchová tvrdost,
• velmi dobrá rozměrová stabilita,
• nízký koeficient tepelné roztažnosti,
• minimální absorpce vlhkosti,
• vysoká odolnost proti opotřebení,
• dobré kluzné vlastnosti,
• vysoká odolnost proti tečení,
• dobrá odolnost proti únavě,
• kvalitní povrch po obrábění,
• dobrá chemická odolnost,
• elektrické izolační vlastnosti,
• možnost výroby přesných součástí,
• dostupnost potravinářských a kluzně modifikovaných variant.

Omezení technického plastu PET

Při návrhu součástí je nutné zohlednit také některá omezení:

• omezenou odolnost proti dlouhodobému působení horké vody,
• nevhodnost pro pravidelnou parní sterilizaci,
• nižší rázovou houževnatost než u PA6 nebo PE,
• citlivost na silné zásady,
• obtížné lepení bez vhodné přípravy povrchu,
• omezenou vhodnost pro velmi nízké teploty,
• vyšší tepelnou roztažnost než u kovových materiálů,
• postupný pokles pevnosti při zvýšené teplotě,
• možnost odštípnutí tenkých nebo ostře zakončených částí při nárazu.

PET proto nemusí být vhodný pro díly vystavené silným rázům, dlouhodobému působení páry nebo vysoce alkalickému prostředí. V těchto případech může být vhodnější PA6, POM, PE, PVDF, PPS, PEEK nebo jiný technický plast.

CNC obrábění PET

Semikrystalický PET patří mezi dobře obrobitelné technické plasty. Umožňuje dosahovat přesných rozměrů, ostrých hran a velmi kvalitního povrchu. Výrobci jej doporučují pro složité obráběné díly s vysokými požadavky na rozměrovou přesnost a kvalitu opracování.

Používají se zejména tyto technologie:

• CNC frézování,
• CNC soustružení,
• vrtání,
• vystružování,
• řezání,
• závitování,
• gravírování.

Při obrábění je důležité používat ostré nástroje a vhodné řezné podmínky. Materiál je poměrně tvrdý a při nevhodném obrábění může docházet k lokálnímu zahřívání, odštípnutí hran nebo vzniku vnitřního napětí.

U tenkostěnných a rozměrných dílů je nutné zajistit šetrné upnutí. Příliš vysoký upínací tlak může způsobit deformaci, která se projeví až po uvolnění hotové součásti.

Při větším úběru materiálu může být vhodné rozdělit výrobu na hrubovací a dokončovací operace. Mezi jednotlivými kroky lze nechat polotovar stabilizovat a následně provést finální obrábění přesných ploch.

Z desek, tyčí a dutých tyčí lze pomocí CNC technologie vyrábět jednotlivé kusy, prototypy, náhradní díly i malé a střední série bez nutnosti investovat do vstřikovací formy.

Typické výrobky z PET

Z technického plastu PET lze vyrábět například:

• ozubená a řetězová kola,
• kluzná pouzdra,
• ložiskové segmenty,
• vodicí lišty a kameny,
• válečky a kladky,
• vačky,
• dávkovací písty,
• ventilové součásti,
• tělesa armatur,
• hvězdice plnicích linek,
• stěrky,
• příruby,
• podložky a distanční kroužky,
• přesné držáky,
• měřicí přípravky,
• elektrické izolační prvky,
• náhradní díly pro stroje,
• atypické součásti podle výkresu nebo vzorku.