Επιλογή πλαστικού υλικού

Στην ταχέως εξελισσόμενη βιομηχανική τοπιογραφία του σήμερα, τα πλαστικά υλικά έχουν γίνει ένα απαραίτητο συστατικό λόγω της ανώτερης απόδοσής τους και του ευρέος φάσματος εφαρμογών τους. Δεν είναι μόνο πανταχού παρόντα στην καθημερινή ζωή, αλλά παίζουν επίσης ζωτικό ρόλο σε πολυάριθμους τομείς όπως οι βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας, ο ιατρικός εξοπλισμός, η κατασκευή αυτοκινήτων, η αεροδιαστημική και πέρα από αυτά. Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης των υλικών, η ποικιλία και η απόδοση των πλαστικών υλικών αυξάνονται συνεχώς, παρουσιάζοντας στους μηχανικούς και τους σχεδιαστές περισσότερες επιλογές και προκλήσεις. Το πώς να επιλέξετε το καταλληλότερο πλαστικό υλικό από τη μυριάδα επιλογών για μια συγκεκριμένη εφαρμογή έχει γίνει ένα σύνθετο αλλά κρίσιμο ζήτημα. Αυτό το άρθρο στοχεύει να παρέχει έναν ολοκληρωμένο οδηγό για να βοηθήσει τους αναγνώστες να κατανοήσουν τις βασικές ιδιότητες των πλαστικών υλικών, τις τεχνικές επεξεργασίας, τις απαιτήσεις απόδοσης και πώς επηρεάζουν την απόδοση και το κόστος του τελικού προϊόντος. Θα συζητήσουμε τα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά διαφόρων πλαστικών υλικών, θα αναλύσουμε την απόδοσή τους υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές και εφαρμογές και θα προσφέρουμε πρακτικές συμβουλές επιλογής. Εμβαθύνοντας στη διαδικασία επιλογής πλαστικών υλικών, ελπίζουμε να βοηθήσουμε τους αναγνώστες να λάβουν τεκμηριωμένες αποφάσεις κατά τη φάση σχεδιασμού και ανάπτυξης του προϊόντος, διασφαλίζοντας την αξιοπιστία, την ανθεκτικότητα και την οικονομική αποδοτικότητα των προϊόντων. Ακολουθώντας αυτόν τον πρόλογο, θα ξεκινήσουμε ένα ταξίδι στον κόσμο των πλαστικών υλικών, εξερευνώντας τα μυστικά τους και μαθαίνοντας πώς να εφαρμόσουμε αυτή τη γνώση στον πρακτικό σχεδιασμό προϊόντων. Είτε είστε έμπειρος μηχανικός είτε νεοεισερχόμενος στον τομέα της επιστήμης των υλικών, ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο θα σας παρέχει πολύτιμες πληροφορίες και έμπνευση. Ας ξεκινήσουμε αυτό το ταξίδι μαζί για να αποκαλύψουμε τα μυστήρια της επιλογής πλαστικών υλικών.

Μέχρι σήμερα, έχουν αναφερθεί πάνω από δέκα χιλιάδες τύποι ρητινών, με χιλιάδες από αυτούς να παράγονται βιομηχανικά. Η επιλογή πλαστικών υλικών περιλαμβάνει την επιλογή μιας κατάλληλης ποικιλίας από την τεράστια σειρά τύπων ρητίνης. Με την πρώτη ματιά, η πληθώρα των διαθέσιμων πλαστικών ποικιλιών μπορεί να είναι συντριπτική. Ωστόσο, δεν έχουν εφαρμοστεί ευρέως όλοι οι τύποι ρητίνης. Η επιλογή πλαστικών υλικών που αναφερόμαστε δεν είναι αυθαίρετη, αλλά φιλτράρεται εντός των συνήθως χρησιμοποιούμενων τύπων ρητίνης.

• Συγκριτική απόδοση διαφόρων υλικών;
• Συνθήκες μη κατάλληλες για επιλογή πλαστικού;
• Συνθήκες κατάλληλες για επιλογή πλαστικού.

1. Μηχανική καταπόνηση στα πλαστικά προϊόντα;
2. Ηλεκτρικές ιδιότητες των πλαστικών προϊόντων;
3. Απαιτήσεις διαστασιακής ακρίβειας των πλαστικών προϊόντων;
4. Απαιτήσεις διαπερατότητας των πλαστικών προϊόντων;
5. Απαιτήσεις διαφάνειας των πλαστικών προϊόντων;
6. Απαιτήσεις εμφάνισης των πλαστικών προϊόντων.

1. Θερμοκρασία περιβάλλοντος;
2. Υγρασία περιβάλλοντος;
3. Μέσα επαφής;
4. Φως, οξυγόνο και ακτινοβολία στο περιβάλλον.

• Δυνατότητα επεξεργασίας των πλαστικών;
• Κόστος επεξεργασίας των πλαστικών;
• Απόβλητα που δημιουργούνται κατά την επεξεργασία πλαστικών.

• Τιμή των πλαστικών πρώτων υλών;
• Διάρκεια ζωής των πλαστικών προϊόντων;
• Κόστος συντήρησης των πλαστικών προϊόντων.

Στην πραγματική διαδικασία επιλογής, ορισμένες ρητίνες έχουν πολύ παρόμοιες ιδιότητες, καθιστώντας δύσκολη την επιλογή. Ποιο να επιλέξετε είναι πιο κατάλληλο απαιτεί πολύπλευρη εξέταση και επανειλημμένη στάθμιση πριν ληφθεί μια απόφαση. Επομένως, η επιλογή πλαστικών υλικών είναι μια πολύπλοκη εργασία και δεν υπάρχουν προφανείς κανόνες που πρέπει να ακολουθηθούν. Ένα πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι τα δεδομένα απόδοσης των πλαστικών υλικών που αναφέρονται από διάφορα βιβλία και δημοσιεύσεις μετρώνται υπό συγκεκριμένες συνθήκες, οι οποίες μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από τις πραγματικές συνθήκες εργασίας.

Όταν αντιμετωπίζετε τα σχέδια σχεδιασμού ενός προϊόντος που πρόκειται να αναπτυχθεί, η επιλογή υλικού θα πρέπει να ακολουθεί αυτά τα βήματα:

• Πρώτον, καθορίστε εάν το προϊόν μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας πλαστικά υλικά;
• Δεύτερον, εάν καθοριστεί ότι τα πλαστικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή, τότε ποιο πλαστικό υλικό θα επιλέξετε γίνεται ο επόμενος παράγοντας που πρέπει να λάβετε υπόψη.

Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι δείκτες είναι η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας, η θερμοκρασία αντοχής στη θερμότητα Martin και το σημείο μαλάκυνσης Vicat, με τη θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας να είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη.

• Λάβετε υπόψη το επίπεδο αντοχής στη θερμότητα:
  1. Ικανοποιήστε τις απαιτήσεις αντοχής στη θερμότητα χωρίς να επιλέξετε πολύ υψηλή, καθώς μπορεί να αυξήσει το κόστος;
  2. Κατά προτίμηση χρησιμοποιήστε τροποποιημένα γενικά πλαστικά. Τα πλαστικά ανθεκτικά στη θερμότητα ανήκουν κυρίως σε ειδικά πλαστικά, τα οποία είναι ακριβά. τα γενικά πλαστικά είναι σχετικά φθηνότερα;
  3. Κατά προτίμηση χρησιμοποιήστε γενικά πλαστικά με μεγάλο περιθώριο τροποποίησης αντοχής στη θερμότητα.
• Λάβετε υπόψη τους περιβαλλοντικούς παράγοντες αντοχής στη θερμότητα:
  1. Στιγμιαία και μακροχρόνια αντοχή στη θερμότητα;
  2. Αντοχή στη θερμότητα σε ξηρό και υγρό περιβάλλον;
  3. Αντοχή στη διάβρωση από μέσα;
  4. Αντοχή σε οξυγόνο και οξυγόνο;
  5. Αντοχή στη θερμότητα με και χωρίς φορτίο.

Τα περισσότερα ανόργανα ορυκτά πληρωτικά, εκτός από τα οργανικά υλικά, μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη θερμοκρασία αντοχής στη θερμότητα των πλαστικών. Τα κοινά πληρωτικά ανθεκτικά στη θερμότητα περιλαμβάνουν: ανθρακικό ασβέστιο, τάλκη, πυρίτιο, μαρμαρυγία, ασβεστοποιημένο πηλό, αλουμίνα και αμίαντο. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων του πληρωτικού, τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα τροποποίησης.

• Νανοπληρωτικά:
  • PA6 γεμάτο με 5% νανομοντμοριλονίτη, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 70°C σε 150°C;
  • PA6 γεμάτο με 10% νανομερσάουμ, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 70°C σε 160°C;
  • PA6 γεμάτο με 5% συνθετική μαρμαρυγία, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 70°C σε 145°C.
• Συμβατικά πληρωτικά:
  • PBT γεμάτο με 30% τάλκη, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 55°C σε 150°C;
  • PBT γεμάτο με 30% μαρμαρυγία, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 55°C σε 162°C.

Η ενίσχυση της αντοχής στη θερμότητα των πλαστικών μέσω τροποποίησης ενίσχυσης είναι ακόμη πιο αποτελεσματική από το γέμισμα. Οι κοινές ίνες ανθεκτικές στη θερμότητα περιλαμβάνουν κυρίως: ίνες αμιάντου, ίνες γυαλιού, ίνες άνθρακα, γένια και πολυ.

• Κρυσταλλική ρητίνη ενισχυμένη με 30% ίνες γυαλιού για τροποποίηση αντοχής στη θερμότητα:
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PBT αυξάνεται από 66°C σε 210°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PET αυξάνεται από 98°C σε 238°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PP αυξάνεται από 102°C σε 149°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του HDPE αυξάνεται από 49°C σε 127°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PA6 αυξάνεται από 70°C σε 215°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PA66 αυξάνεται από 71°C σε 255°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του POM αυξάνεται από 110°C σε 163°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PEEK αυξάνεται από 230°C σε 310°C.
• Άμορφη ρητίνη ενισχυμένη με 30% ίνες γυαλιού για τροποποίηση αντοχής στη θερμότητα:
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PS αυξάνεται από 93°C σε 104°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PC αυξάνεται από 132°C σε 143°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του AS αυξάνεται από 90°C σε 105°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του ABS αυξάνεται από 83°C σε 110°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του PSF αυξάνεται από 174°C σε 182°C;
  • Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας του MPPO αυξάνεται από 130°C σε 155°C.

Η ανάμειξη πλαστικών για την ενίσχυση της αντοχής στη θερμότητα περιλαμβάνει την ενσωμάτωση ρητινών υψηλής αντοχής στη θερμότητα σε ρητίνες χαμηλής αντοχής στη θερμότητα, αυξάνοντας έτσι την αντοχή τους στη θερμότητα. Αν και η βελτίωση της αντοχής στη θερμότητα δεν είναι τόσο σημαντική όσο αυτή που επιτυγχάνεται με την προσθήκη τροποποιητών αντοχής στη θερμότητα, το πλεονέκτημα είναι ότι δεν επηρεάζει σημαντικά τις αρχικές ιδιότητες του υλικού, ενώ παράλληλα ενισχύει την αντοχή στη θερμότητα.

• ABS/PC: Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 93°C σε 125°C;
• ABS/PSF (20%): Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να φτάσει τους 115°C;
• HDPE/PC (20%): Το σημείο μαλάκυνσης Vicat μπορεί να αυξηθεί από 124°C σε 146°C;
• PP/CaCo3/EP: Η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από 102°C σε 150°C.

Η διασταύρωση πλαστικών για τη βελτίωση της αντοχής στη θερμότητα χρησιμοποιείται συνήθως σε σωλήνες και καλώδια ανθεκτικά στη θερμότητα.

• HDPE: Μετά από επεξεργασία διασταύρωσης σιλανίου, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από την αρχική τιμή των 70°C σε 90-110°C;
• PVC: Μετά τη διασταύρωση, η θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας μπορεί να αυξηθεί από την αρχική τιμή των 65°C σε 105°C.

• Διαφανής μεμβράνη: Η συσκευασία χρησιμοποιεί PE, PP, PS, PVC και PET, κ.λπ., οι γεωργικές χρήσεις PE, PVC και PET, κ.λπ.;
• Διαφανή φύλλα και πάνελ: Χρησιμοποιήστε PP, PVC, PET, PMMA και PC, κ.λπ.;
• Διαφανείς σωλήνες: Χρησιμοποιήστε PVC, PA, κ.λπ.;
• Διαφανή μπουκάλια: Χρησιμοποιήστε PVC, PET, PP, PS και PC, κ.λπ.

Χρησιμοποιούνται κυρίως ως αμπαζούρ, συνήθως χρησιμοποιούνται PS, τροποποιημένο PS, AS, PMMA και PC.

• Σώματα σκληρών φακών: Χρησιμοποιούν κυρίως CR-39 και J.D;
• Φακοί επαφής: Χρησιμοποιούν συνήθως HEMA.

• Γυαλί αυτοκινήτων: Χρησιμοποιούν συνήθως PMMA και PC;
• Αρχιτεκτονικό γυαλί: Χρησιμοποιούν συνήθως PVF και PET.

Χρησιμοποιούνται συνήθως PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF και SI, κ.λπ.

Το στρώμα πυρήνα χρησιμοποιεί PMMA ή PC και το στρώμα επένδυσης είναι ένα πολυμερές φθοριο-ολεφίνης, τύπου φθοριωμένου μεθακρυλικού μεθυλίου.

Χρησιμοποιούνται συνήθως PC και PMMA.

Επιφανειακά σκληρυμένο PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB, κ.λπ.

• Περιβλήματα τηλεόρασης:
  • Μικρό μέγεθος: Τροποποιημένο PP;
  • Μεσαίο μέγεθος: Τροποποιημένο PP, HIPS, ABS και κράματα PVC/ABS;
  • Μεγάλο μέγεθος: ABS.
• Επενδύσεις θυρών και εσωτερικές επενδύσεις ψυγείων:
  • Χρησιμοποιούν συνήθως σανίδες HIPS, σανίδες ABS και σύνθετες σανίδες HIPS/ABS;
  • Επί του παρόντος, το ABS είναι το κύριο υλικό, μόνο τα ψυγεία Haier χρησιμοποιούν τροποποιημένο HIPS.
• Πλυντήρια:
  • Οι εσωτερικοί κάδοι και τα καλύμματα χρησιμοποιούν κυρίως PP, μια μικρή ποσότητα χρησιμοποιεί κράματα PVC/ABS.
• Κλιματιστικά:
  • Χρησιμοποιήστε ενισχυμένο ABS, AS, PP.
• Ηλεκτρικοί ανεμιστήρες:
  • Χρησιμοποιήστε ABS, AS, GPPS.
• Ηλεκτρικές σκούπες:
  • Χρησιμοποιήστε ABS, HIPS, τροποποιημένο PP.
• Σίδερο:
  • Μη ανθεκτικό στη θερμότητα: Τροποποιημένο PP;
  • Ανθεκτικό στη θερμότητα: ABS, PC, PA, PBT, κ.λπ.
• Φούρνοι μικροκυμάτων και κουζίνες ρυζιού:
  • Μη ανθεκτικό στη θερμότητα: Τροποποιημένο PP και ABS;
  • Ανθεκτικό στη θερμότητα: PES, PEEK, PPS, LCP, κ.λπ.
• Ραδιόφωνα, κασετόφωνα, βιντεοεγγραφείς:
  • Χρησιμοποιήστε ABS, HIPS, κ.λπ.
• Τηλέφωνα:
  • Χρησιμοποιήστε ABS, HIPS, τροποποιημένο PP, PVC/ABS, κ.λπ.