常见耐冲击塑料

寻找热塑性塑料,可以承受坚实的打击而不破裂?这里有五种抗冲击的聚合物,可以为你的下一个项目考虑。


艰难。Fracture-proof。能够承受撞击时的刺穿和裂缝。这就是一些人对耐冲击塑料的描述。然而,正如您将看到的,这个术语是模糊的。仅仅因为一块口香糖在被锤子敲打时不会裂成两半,并不意味着它是抗冲击的。对于这一点,把那块口香糖放在冰箱里一段时间,然后敲一下。弹片。

同样的“遇冷易碎”现象也发生在许多高分子材料上——在隆冬时节,扔掉你的聚丙烯(PP)回收箱,你可能需要一个新的。其他塑料如聚醚醚酮(PEEK)几乎可以在任何温度下滥用,而一些(实际上是相当多的)在暴露在紫外线下时会逐渐变脆。一个例子是原本坚韧的聚氧亚甲基(POM),也被称为缩醛,如果在阳光下放置太长时间就会变软,就像所有聚合物中最耐冲击的聚碳酸酯(PC)一样。

工人将物料倒入机器料斗中
塑料颗粒被放置在料斗中熔化,形成注射成型部件。

识别耐冲击塑料

由于这些变量,在开始任何项目之前评估材料选项并从那些将在产品预期环境中表现良好的材料中进行选择是至关重要的。一种开始的方法是审查塑料制造商的数据表。在那里,你会看到像“锯齿状伊佐德撞击”和“加德纳撞击”和“仪器飞镖撞击”这样的术语。这些都是根据各种ASTM和ISO标准定义的(例如,ISO 179夏比冲击测试或ASTM D3763多轴冲击),每个标准都试图定义材料在受到冲击时的反应。

每个实验背后的基本前提是使用受控条件,对给定材料进行取样,并观察它如何承受冲击。有缺口的IZOD测试使用一个向下旋转的摆锤,冲击一个撞击塑料的安装支架。加德纳测试使用重物直接落在材料顶部的圆形飞镖状物体上。造成伤害所需的重量和高度提供了抗冲击性。最终,破碎塑料所需的冲击越大,其抗冲击性就越高。

考虑到许多标准,您的工程部门应该决定在产品设计过程中使用哪些标准,这样您就可以进行苹果与苹果的比较。不幸的是,各种标准可能会令人困惑,每个标准都指的是不同的测试方法和制备测试样品的方法。数据表中提供了不同的统计数据,烦人的公制单位和英制单位的问题一直在出现。有些数据表不提供任何冲击测试值,但提供了拉伸模量强度、弯曲强度、屈服伸长率和硬度值,所有这些至少都提供了材料强度的线索。但是要注意,强度和韧性通常是矛盾的——强度越大,脆性越高,这与抗冲击性正好相反。

聚合物的强度或韧性很大程度上取决于它的玻璃化转变温度(Tg)以及塑料是无定形还是半结晶。这里没地方放这些东西了,但我们还有一个设计提示解释这个重要的话题。如果你需要更深入的了解,请查看它。

此外,几乎所有材料的性能都因制造商的不同而有所不同,以及它们是否用于CNC加工、塑料注塑成型或3D打印。beplay体育下载ios例如,比较RTP 605丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS),我们提供的成型部件与“ABS类”RPU 70树脂在我们的碳3D打印机中使用。这两种材料都被认为是“坚韧的”,并分别享受类似的Unnotched Izod冲击值5.0和6.0英尺-磅/英寸,但碳材料只有0.3英尺-磅/英寸,是RTP 605的四分之一。这是不是意味着它不属于强硬俱乐部?一点也不,只是在某些条件下会有不同的表现。

见分晓

那么,答案是什么?实际上有好几个。如果你的公司投资了有限元分析软件,恭喜你。一个好的工具可以让你上传不同的材料及其属性,选择温度和载荷等变量,然后用虚拟锤子敲打虚拟零件,看看它们的反应如何。但即使没有高端工程软件,SOLIDWORKS融合360年,以及其他流行的CAD软件包以合理的成本提供固有的FEA功能或FEA附加组件。

最后,如果您让我们知道您的产品应用,我们可以尝试不同的材料混合或添加剂,如玻璃和纤维,以帮助改善特定的特性。我们每天都这样做。

5常见抗冲击材料

这里是本设计技巧开头所承诺的“五种抗冲击材料”。这绝不是一个全面的清单,正如所讨论的,韧性取决于许多因素,其中最重要的是零件的几何形状。在最后有更多的内容。

碳ABS部件
碳DLS制造具有机械各向同性性能和光滑表面的聚氨酯最终用途部件。
1.腹肌

与大多数无定形聚合物不同,丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)是不透明的。即使在低温下,它也非常坚韧和耐冲击。你的汽车仪表盘可能是由ABS制成的,就像你过去三个周末一直在制作的罗马斗兽场模型中的9036块乐高积木一样。ABS既坚硬又刚性,具有电绝缘性,极具模塑性,可以反复回收。然而,它在面对溶剂或长时间在阳光下停留,或需要高抗疲劳的应用程序时表现不佳。与下一个材料,我们机器,3D打印,和注塑模具ABS和ABS类材料。

PC塑料堆在一起
耐用、轻质的聚碳酸酯热塑性塑料颗粒可以成型成高度抗冲击和断裂的部件。
2.个人电脑

防弹玻璃的材料,聚碳酸酯(PC)岩石抗冲击。把它想象成亚克力坚硬、耐刮的阳的阴。PC可以承受反复的蒸汽消毒,因此在医疗应用中得到广泛应用。如果处理得当,它还能抵抗高温、火焰和紫外线,使其成为从温室到安全玻璃,从大灯边框到防暴盾牌的首选。注意,PC是一种较昂贵的工程聚合物,如果考虑到光学透明度,应该涂覆以防止划伤。

3.HDPE

一些制造商声称高密度聚乙烯(HDPE)不仅是所有塑料中用途最广泛的,而且用途最广泛。他们可能是对的。HDPE有刚性和柔性两种形式,重量轻但强度大。汽车制造商用它来做油箱,乳制品供应商用它来做牛奶容器,户外家具制造商用它来做户外家具。这些应用都需要良好的抗冲击性,就像它暴露在阳光和化学物质下一样,HDPE可以提供。

红色PET材料堆
一堆PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)小球用于注塑成型。beplay体育下载ios
4.宠物

PETG也被称为聚对苯二甲酸乙二醇,其光学性能和抗冲击性与PC不相上下,但价格要便宜得多。它是食品级的,具有生物相容性,因此适用于一次性饮料瓶和剩余容器,可以消毒用于医疗包装,仪器托盘,甚至植入物,并具有优异的耐化学性。也易于注塑成型,具有良好的热性能和尺寸稳定性。

5.聚四氟乙烯

最后一个可能会让你大吃一惊。PTFE,又名聚四氟乙烯,又名特氟龙,是柔软和黏糊糊的,但非常坚韧。其抗冲击性优于PEEK,大多数聚碳酸酯,与HDPE相当。它还拥有非常低的摩擦系数,仅次于类金刚石(DLC)和超硬陶瓷铝镁硼化物。如果你正在寻找注塑成型或3d打印的聚四氟乙烯部件,继续前进——由于其熔点非常高,达到327°C(621°F),聚四氟乙烯是可加工的,但仅此而已。但是要注意,它在压力下容易蠕变,因此在使用垫圈、轴承和其他承重应用时应该受到机械上的限制。

还有其他如聚苯砜(PPSU), PEEK, TPE或热塑性弹性体,甚至一些尼龙和缩醛。在这里,抗冲击性通常取决于应用温度,并受到抗拉强度、抗紫外线和其他因素的影响。在决定使用哪种材料之前,不要犹豫,先做一些零件样品并进行比较。

在我们结束之前,还有最后一点,也许是最重要的一点:产品设计在抗冲击方面的作用。例如:

  • 缺口和尖角往往会增加零件在外力作用下断裂的几率,而圆角往往会使零件更耐用。
  • 当使用加劲肋时,应将其放置在受压缩力而不是受拉伸力的区域,正如焊缝理想情况下应位于潜在冲击力最小的地方一样。
  • 尽管对工程师来说这听起来有悖于直觉,但要尽量避免刚性的、非常刚性的产品设计——在压力下可以稍微松动的部件不太可能发生故障。

最后,请务必在报价阶段与我们分享任何担忧。我们拥有数十年的制造经验,并在这里帮助您找到正确的材料和设计,将带来成功。