Plast med gode mekaniske egenskaber

Inden for anvendelsesområder, hvor plastkomponenter er designet til at modstå belastning spiller polymere stoffers mekaniske egenskaber en særlig vigtig rolle. De grundlæggende mekaniske materialeegenskaber omfatter:
  • Styrke: viser materialets modstandsdygtighed over for udefra kommende påvirkning
  • Stivhed: viser materialets modstandsdygtighed over for deformation
  • Hårdhed: viser materialets modstandsdygtighed over for materialedeformation under koncentreret trykbelastning
  • Ubøjelighed: viser materialets energiabsorptionsevne under slag/stød

Sådanne egenskaber kan undersøges og sammenlignes for forskellige produkter ved hjælp af standard testmetoder. F.eks. kan plastmaterialers trækstyrkeegenskaber måles iht. DIN EN ISO 527 ved kort at påføre belastning i én retning med en træktest. De eventuelle resultater og typiske værdier, der konstateres under testen, afhængigt af materialegenskaber, er sammenfattet i grafen:

Ensinger tester de mekaniske egenskaber ved alle vores halvfabrikata. Resultaterne af tests fremgår af vores standard tekniske produktdatablade. Oplysningerne giver brugerne mulighed for sikker og direkte sammenligning af de fysiske egenskaber ved forskellige tekniske materialer.

Det skal bemærkes, at når man sammenligner Ensingers værdier med dem fra andre kilder, kan der forekomme forskellige resultater. Dette skyldes sandsynligvis, at forskellige testmetoder, forskellige testhastigheder og forskellige testprøver bliver anvendt. Forskelligheden kan skyldes, at de fleste offentliggjorte data, der findes om termoplastmaterialer er baseret på resultater fra sprøjtestøbte emner, mens data på Ensingers materialer er indhentet fra prøver fremstillet af ekstruderede prøver. Krystallinsk niveau og fiberretning adskiller sig for ekstruderede og sprøjtestøbte materialer, hvilket medfører væsentlige forskelle i værdier.

Styrke - Spænding og bøjning (mekanisk modstand)

Bøjnings- og trækstyrke for plast er to af de mest almindeligt brugte værdier til at sammenligne materialer. Ensingers plastmaterialer med høj trækstyrke:

Tilsætning af kul- og glasfiber i ekstruderede materialer forbedrer generelt træk- og bøjningsstyrken, men effekten er mere begrænset end i sprøjtestøbte emner.

Stivhed - Elasticitetsmodul inden for spænding og udvidelse

Materialers stivhed er udtrykt ved et spændingsmodul. Ensingers produkter med de bedste stivhedsværdier er TECASINT 4111 (PI), TECAPEEK (PEEK), TECAST (PA 6 C), TECAFORM AD (POM-H) og TECAPET (PET).


For at opnå maksimale E-modul værdier fås materialer fyldt med kulffibre og glasfibre, som f.eks.:

Trykstyrke

Trykstyrke [MPa]

Trykstyrke giver en god indikation af plastens kortsigtede belastningsegenskaber. Trykstyrke måles ved stigende trykpåvirkning af cylindriske eller kubiske prøver, som holdes mellem to plader, mens man måler både tryk og forlængelse. 
 
Ved termoplast er egenskaben for trykstyrke ved brud ikke altid relevant som måling, fordi ved mange strækbare materialer deformerer prøven uden at den knækker. Kraftig deformation under belastning vil ikke være en god indikation på succes i reelle industrielle applikationer. Derfor opgives trykstyrke ikke ved brud, men i stedet gives et defineret deformationspunkt (normalt 1 %, 2 % eller 10%). Det er meget vigtigt at kontrollere testforholdene inden trykværdier fra forskellige kilder sammenlignes!
 
Det skal også bemærkes, at tilsætning af kul- eller glasfibre generelt forbedrer trykstyrken på polymeren, men den makroskopiske effekt er mere synlig på lang sigt end på kort sigt i forhold til belastningsevne som følge af forbedring af krympeegenskaber.


Fiberforstærkede komposit produkter:

Sejhed - Slagstyrke

Styrke / Påvirkning [MPa]
 
Slagstyrken for termoplast måles enten ved Charpy eller Izod slagtest. Et lille rektangulært rør rammes af et pendul ved høj hastighed og energien, der optages mens prøven brydes, måles. Jo større slagstyrke, des bedre slagmodstand. Ved slagfaste plastmaterialer, hvor prøverne ikke brydes, og værdien dermed ikke kan bruges, gentages testen med en kærv på prøven for at indhente oplysninger under disse mere udfordrende forhold.


Hårdhed

Kugletrykshårdhed [MPa]

Mens overfladehårdhed kan måles på mange forskellige måder, er en af de mest almindelige metoder, der anvendes til at teste termoplast, kaldet “kugletrykshårdhed”. En metals sfære med standardmål trykkes ind i materialet med en særlig kraft og i et bestemt stykke tid, og det efterfølgende mærke, det sætter i materialet, kaldes hårdhedsværdi. En anden almindelig metode til måling af hårdhed kaldes Rockwell Hardness prøvning.

En metal sfære med standardmål trykkes ind i materialet med en særlig kraft og i et bestemt stykke tid, og det efterfølgende mærke det sætter i materialet, kaldes hårdhedsværdi. En anden almindelig metode til måling af hårdhed kaldes Rockwell Hardness prøvning.
 
Glasfiber og kulfiberfyldte materialer har den højeste overfladehårdhed, men de bedste ufyldte materialer, hvad angår overfladehårdhed er: