Kunststoffen met goede mechanische eigenschappen |

In toepassingen waar kunststof componenten ontworpen zijn om spanning te weerstaan, spelen de mechanische eigenschappen van polymeren een belangrijke rol. De fundamentele mechanische eigenschappen van het materiaal omvatten:
  • Sterkte: maat voor de bestendigheid van een materiaal tegen externe spanning
  • Stijfheid: maat voor de bestendigheid van een materiaal tegen vervorming
  • Hardheid: maat van de bestendigheid van een materiaal tegen vervorming onder puntbelasting
  • Robuustheid: maat van de energieabsorptiecapaciteit van een materiaal tijdens stoten

Dergelijke eigenschappen kunnen worden onderzocht en vergeleken tussen verschillende producten met gebruik van gestandaardiseerde testmethoden. Zo kunnen bijvoorbeeld de treksterkte eigenschappen van kunststoffen zoals de treksterkte en stijfheid volgens DIN EN ISO 527 bepaald worden door kortstondig belasting in één richting aan te brengen met een trekproef. De mogelijke resultaten en typische waarden die tijdens een dergelijke test zijn waargenomen, afhankelijk van het materiaalgedrag, worden samengevat in de volgende grafiek:

Ensinger test de mechanische eigenschappen van al onze halffabrikaten. Deze informatie wordt verstrekt in onze standaard technische productinformatiebladen. Deze informatie stelt gebruikers in staat om de fysische eigenschappen van verschillende technische materialen rechtstreeks en betrouwbaar te vergelijken.

Gebruikers dienen erop te letten dat bij het vergelijken van de waarden van Ensinger met die uit andere bronnen, schijnbaar verschillende resultaten kunnen worden getoond. Dit is waarschijnlijk te wijten aan verschillende testmethoden, verschillende testsnelheden en verschillende testmonsters. Het verschil zou kunnen voortvloeien uit het feit dat de meeste gepubliceerde literatuur beschikbaar over thermoplastic materialen gebaseerd is op resultaten van spuitgietmonsters, terwijl de gegevens op databladen van Ensinger worden verkregen uit monsters die uit geëxtrudeerde monsters zijn bewerkt. Het niveau van kristalliniteit en vezeloriëntatie verschilt tussen geëxtrudeerde en gegoten materialen, wat leidt tot belangrijke verschillen in waarden.

Sterkte - Treksterkte en buigzaamheid (mechanische bestendigheid)

De buigsterkte en treksterkte van kunststof zijn twee van de meest gebruikte waarden om materialen te vergelijken. Kunststof producten met een hoge treksterkte van Ensinger omvatten:

De toevoeging van koolstofvezel en glasvezelversterking in geëxtrudeerde materialen verbetert in het algemeen de trek- en buigsterkte, maar het effect is beperkter dan in spuitgietmonsters.

Stijfheid - Modulus van elasticiteit in spankracht en verbuiging

De stijfheid van ongevulde materialen wordt uitgedrukt door de treksterkte modulus. Ensinger producten met de beste stijfheidswaarden omvatten TECASINT 4111 (PI), TECAPEEK (PEEK), TECAST (PA 6 C), TECAFORM AD (POM-H), en TECAPET (PET).

Voor maximum E-modulus waarden zijn koolstofvezel en glasvezel gevulde materialen beschikbaar, bijvoorbeeld.:

Druksterkte

Druksterkte [MPa]

Druksterkte geeft een goede indicatie van de belastbaarheid op korte termijn van verschillende kunststoffen materialen. Het wordt gemeten door een toenemende kracht uit te oefenen op cilindrische of kubusvormige monsters die tussen twee platen worden gehouden, terwijl zowel de druk als de rek wordt gemeten. 
 
Bij thermoplastics is de eigenschap van druksterkte bij breuk niet altijd de relevante meting, omdat voor veel buigzame materialen het monster vervormt zonder duidelijke breuk. Overmatige vervorming onder belasting zou dus geen goede indicatie zijn voor welslagen in een willekeurig echte industriële toepassing. Om deze redenen wordt de drukbelasting normaal gesproken niet gegeven bij breuk, maar wordt deze gegeven op een bepaald vervormingspunt (doorgaans 1%, 2% of 10%). Het is zeer belangrijk om de testomstandigheden te controleren voordat u de drukwaarden van verschillende bronnen met elkaar vergelijkt!
 
Ook moet worden opgemerkt dat de toevoeging van koolstofvezel of glasvezelversterking over het algemeen de druksterkte van het polymeer verbetert, maar dat het macroscopische effect meer zichtbaar is bij langdurige belasting dan bij kortdurende door de verbetering van de kruip-eigenschappen.


Composiet vezel-versterkte producten:

Robuustheid - Slagvastheid

Sterkte / Spanning [MPa]
 
De slagvastheid van thermoplastics wordt gemeten door middel van Charpy of Izod botsproeven. Een kleine rechthoekige staf wordt met hoge snelheid door een slinger geraakt en de geabsorbeerde energie tijdens het breken van het monster wordt gemeten; hoe hoger de waarde, hoe beter de schokbestendigheid. In het geval van schokbestendige kunststoffen, waar dergelijke monsters niet breken, met als gevolg dat er geen bruikbare waarde ontstaat, wordt de test herhaald met een inkeping gemaakt op het monster om informatie te verkrijgen onder deze strengere voorwaarde.


Typische kunststoffen met hoge slagvastheid zijn:
 

Hardheid

Hardheid van de balafdruk [MPa]

Terwijl de oppervlaktehardheid op veel verschillende manieren kan worden gemeten, wordt een van de meest gebruikelijke methoden voor het testen van thermoplastics "kogelinkepingenhardheid" genoemd. Een metalen bal van standaardafmeting wordt met een bepaalde kracht en voor een bepaalde tijd in het materiaal geperst, de restmarkering in het materiaal bepaalt de hardheidswaarde. Een andere gangbare methode van hardheidsmeting wordt Rockwell Hardheidsmeting genoemd.
 
Met glasvezel en koolstofvezel gevulde materialen hebben de hoogste oppervlaktehardheid, terwijl de beste ongevulde materialen met betrekking tot deze eigenschap dat zijn: