Jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező műanyagok

Azokban az alkalmazásokban, ahol a műanyag alkatrészeket úgy tervezték, hogy ellenálljanak a terhelésnek, a polimerek mechanikai tulajdonságai különösen fontos szerepet játszanak. Az alapvető mechanikai anyagjellemzők közé tartoznak:

  • Szilárdság: az anyag külső igénybevételnek való ellenállásának mérőszáma
  • Merevség: az anyag alakváltozással szembeni ellenállásának mértéke
  • Keménység: az anyag deformációval szembeni ellenállásának mértéke koncentrált nyomóterhelés hatására
  • Szívósság: az anyag energiaelnyelő képességének mérőszáma ütések során

Az ilyen tulajdonságok szabványosított vizsgálati módszerekkel vizsgálhatók és összehasonlíthatók a különböző termékek között. A műanyagok szakító tulajdonságai (pl. szakítószilárdság és merevség) például a DIN EN ISO 527 szerint határozhatók meg. Ebből a célból a szakítóvizsgálat során rövid ideig tartó, egyirányú terhelést alkalmaznak. Az ilyen vizsgálat során az anyag viselkedésétől függően meghatározható lehetséges eredményeket és tipikus értékeket a következő ábra foglalja össze:

Az Ensinger minden félkész termékünk mechanikai tulajdonságait teszteli. Ezeket az információkat a szabványos műszaki termékadatlapjainkon találja meg. Ezek az információk lehetővé teszik a felhasználók számára a különböző műszaki anyagok fizikai tulajdonságainak közvetlen és megbízható összehasonlítását.

A felhasználóknak figyelembe kell venniük, hogy amikor Ensinger értékeit más forrásokból származó értékekkel hasonlítják össze, látszólag eltérő eredmények jelenhetnek meg. Ez valószínűleg az eltérő vizsgálati módszereknek, sebességeknek és próbatesteknek tudható be. A különbség abból adódhat, hogy a hőre lágyuló anyagokról rendelkezésre álló publikált szakirodalom nagy része fröccsöntött mintákat vesz alapul, míg az Ensinger adatlapjain szereplő adatok extrudált mintákból megmunkált próbatesteknek mért értékek. A kristályossági szint és a szálak orientációja különbözik az extrudált és a fröccsöntött anyagok között, ami jelentős eltéréseket eredményez az értékekben.

Szakító- és hajlítószilárdság (mechanikai ellenállás)

A műanyag hajlítószilárdsága és szakítószilárdsága a két leggyakrabban használt érték az anyagok összehasonlítására. Az Ensinger nagy szakítószilárdságú műanyag termékei közé tartoznak:

Az extrudált anyagokhoz adott szénszál- és üvegszál-erősítés általában javítja a szakító- és hajlítószilárdságot, de a hatás korlátozottabb, mint a fröccsöntött mintáknál.

Szilárdság / Feszültség [MPa]
 

merevség - rugalmassági modulus húzó- és hajlítófeszültségben

A töltetlen anyagok merevségét a húzó modulus fejezi ki. A legjobb merevségi értékekkel rendelkező Ensinger termékek közé tartozik a TECASINT 4111 (PI), a TECAPEEK (PEEK), a TECAST (PA 6 C), a TECAFORM AD (POM-H) és a TECAPET (PET).

A lehető legmagasabb rugalmassági modulus a többek között szénszállal és üvegszállal erősített anyagokban érhető el:


nyomószilárdság

Nyomószilárdság [MPa]

A nyomószilárdság jól mutatja a különböző műanyagok rövid távú terhelhetőségét. Ezt úgy mérik, hogy két nyomólap közé helyeztet hengeres vagy kocka alakú próbadarabokra növekvő erőt gyakorolnak, miközben mérik a nyomóerőt és a hosszváltozást is.

A hőre lágyuló műanyagok esetében a nyomószilárdság nem mindig a megfelelő mérés, mivel sok képlékeny anyag esetében a próbatest egyértelmű törés nélkül deformálódik. Így a terhelés alatti túlzott deformáció nem lenne jó mutatója a sikeres tesztnek semmilyen valós ipari alkalmazásban. Ezen okok miatt a nyomóterhelést általában nem töréskor, hanem egy meghatározott deformációs ponton (általában 1%, 2% vagy 10%) adják meg. Nagyon fontos, hogy a különböző forrásokból származó nyomóértékek összehasonlítása előtt ellenőrizzük a vizsgálati feltételeket!

Azt is meg kell jegyezni, hogy a szénszál- vagy üvegszál-erősítés hozzáadása általában javítja a polimer nyomószilárdságát, de a makroszkopikus hatás a kúszási tulajdonságok javulása miatt inkább hosszú távon, mint a rövid távú terhelhetőségben látható.

Szálerősített kompozit termékek:


szívósság - ütésállóság

A hőre lágyuló műanyagok ütésállóságát Charpy vagy Izod ütésvizsgálattal mérik. Egy kis téglalap alakú rúdra nagy sebességgel ráütnek egy ingával, és mérik a minta törése közben elnyelt energiát. Minél nagyobb az érték, annál jobb az ütésállóság. A nagy ütésállóságú műanyagok esetében, ahol az ilyen minták nem törnek el, és így nem kapunk használható értéket, a vizsgálatot megismétlik a mintán kialakított bevágással, hogy információt kapjunk e súlyosabb körülmények között.

 

keménység

Golyóbenyomódásos keménység [MPa]

Bár a felületi keménység sokféleképpen mérhető, a hőre lágyuló műanyagok vizsgálatára használt egyik legelterjedtebb módszer az úgynevezett " Golyóbenyomódásos keménység". Egy szabványos méretű fémgömböt meghatározott erővel és meghatározott ideig nyomnak az anyagba, az anyagban visszamaradó nyom határozza meg a keménység értékét. A keménységvizsgálat másik elterjedt módszerét Rockwell-keménységvizsgálatnak nevezik.

Az üvegszállal és szénszállal töltött anyagoknak a legnagyobb a felületi keménysége, míg a következő töltetlen anyagok a legjobbak e tulajdonság szempontjából: