İyi mekanik özelliklere sahip plastikler

Plastik bileşenlerin mekanik yüke dayanıklı olacak şekilde tasarlandığı uygulamalarda polimerlerin mekanik özellikleri özellikle önemli rol oynar. Temel mekanik malzeme özellikleri içinde şunlar bulunur:
  • Mukavement: Bir malzemenin dış streslere direncinin ölçüsü
  • Rijitlik: Bir malzemenin deformasyona direncinin ölçüsü
  • Sertlik: Bir malzemenin yoğunlaştırılmış sıkışma yükü altında deformasyona direncinin ölçüsü
  • Tokluk: Bir malzemenin darbeler sırasında enerji sönümleme kapasitesinin ölçüsü

Bu tür özellikler, standartlaştırılmış test yöntemleri kullanılarak farklı ürünler arasında karşılaştırılabilir ve araştırılabilir. Örneğin plastik çekme dayanımı ve modülü gibi plastik çekme özellikleri DIN EN ISO 527 uyarınca, yükü kısa süreliğine bir yönde uygulamak suretiyle bir çekme testi üzerinden belirlenebilir. Böylesi bir test sırasında malzeme davranışına bağlı olarak ortaya çıkan muhtemel sonuçlar ve gözlenen tipik değerler aşağıdaki grafik içinde özetlenmiştir:

Ensinger, tüm yarı mamul ürünlerinin mekanik özelliklerini test eder. Bu bilgiler, standart teknik bilgi formları sayfalarımızda sağlanmaktadır. Bu bilgiler kullanıcıların farklı mühendislik malzemelerinin fiziksel özelliklerini doğrudan ve güvenilir biçimde karşılaştırabilmelerini sağlar.

Kullanıcılar, Ensinger değerlerini başka kaynaklardaki değerlerle karşılaştırırken açıkça benzer olmayan sonuçların gösteriliyor olabileceğini unutmamalıdır. Bunun muhtemel sebebi farklı test yöntemleri, farklı test hızları ve farklı test numuneleridir. Farklılık, termoplastik malzemeler konusunda yayımlanmış literatürün çoğunun enjeksiyon kalıplı numunelere dayalı olması, ancak Ensinger veri sayfalarındaki bilgilerin ekstrude edilmiş yarı mamul ürünlerin işlenmesi ile elde edilen numunelerden elde edilmiş olmasından kaynaklanıyor olabilir.  Ekstruzyon ile üretilmiş ve enjeksiyon kalıplama ile üretilen malzemeler arasında kristallenme seviyesi ve elyaf oryantasyonu farklılaşır, bu da değerlerde önemli farklar yaratır.

Dayanım - Çekme ve eğilme (mekanik dayanım)

Plastiğin eğilme ve çekme dayanımları, malzemeleri karşılaştırmak için en yaygın biçimde kullanılan değerlerden iki tanesini oluşturur. Ensinger'in yüksek çekme dayanımlı plastik ürünleri şunları içerir:

Haddeden çekilmiş malzemelerin içine karbon elyaf ve cam elyaf takviyesi genel olarak çekme ve bükülme dayanımını arttırır, ancak bu etki enjeksiyon kalıplı numunelerde olduğundan daha sınırlıdır.

Katılık(rijitlik) - Gerilim ve esnemede elastisite modülü

Dolgusuz malzemelerin rijitliği, çekme modülü ifade edilir. En iyi katılık değerlerine sahip Ensinger ürünleri içinde TECASINT 4111 (PI), TECAPEEK (PEEK), TECAST (PA 6 C), TECAFORM AD (POM-H) ve TECAPET (PET) bulunur.

Maksimum E-modül değerleri için karbon elyaf ve cam elyaf dolgulu malzemeler mevcuttur, örn.:

baskı dayanımı

Sıkıştırma dayanımı [MPa]

Baskı dayanımı, farklı plastik malzemelerin kısa vadeli yük kapasiteleri konusunda iyi bir göstergedir. İki levha arasında tutulan silindirik veya kübik numunelere giderek artan oranda kuvvet uygulamak ve bu sırada hem basıncı hem de uzamayı ölçmek suretiyle ölçülür. 
 
Termoplastiklerde kırılmada baskı dayanımı özeliği her zaman önemli bir ölçüm değildir, çünkü çoğu yumuşak malzemede numune kesin bir kırılma olmadan deformasyona uğrar. Yük altında aşırı deformasyon bu sebeple herhangi bir endüstriyel uygulamada başarıya iyi bir işaret olmayacaktır. Bu sebeplerle sıkıştırma yükü normalde kırılmada verilmez, bunun yerine tanımlanmış bir deformasyon noktasında verilir (genelde %1, %2 veya ). Farklı kaynaklardan baskı dayanımı değerlerini kıyaslamadan önce test koşullarını kontrol etmek son derece önemlidir!
 
Aynı zamanda karbon elyaf veya cam elyaf takviyesinin genel olarak polimerin baskı dayanımını iyileştirdiği de unutulmamalıdır, ancak kayma özelliklerinin iyileşmesi sebebiyle makroskopik etki, kısa vadeli yük performansından ziyade uzun dönemde daha fazla görünür olur.


Kompozit elyaf takviyeli ürünler:

toklu - Darbe dayanımı

Dayanım / Gerilim [MPa]
 
Termoplastiklerin darbe dayanımı Charpy veya Izod darbe testleriyle ölçülür. Küçük dikdörtgen bir çubuğa yüksek hızdaki bir sarkaçla vurulur ve numunenin kırılmasıyla sönümlenen enerji ölçülür; değer ne kadar yüksekse darbe direnci o kadar iyidir. Yüksek darbe direncine sahip ve numuneleri kırılmayan plastiklerde herhangi bir kullanılabilir değer ortaya koymayan test, daha ağır seviyedeki koşullar altında bilgi edinmek için numunenin üzerine bir çentik atılarak tekrar edilir.


Tipik yüksek darbe dayanımına sahip plastikler şunlardır:
 

Sertlik

Bilya baskı sertliği [MPa]

Yüzey sertliği çok çeşitli yollarla ölçülebiliyor olsa da termoplastikleri test etmek için kullanılan en yaygın yöntemlerden biri "bilya baskıyöntemi"dir. Standart boyutlarda metal bir küre malzemenin içine doğru tanımlanmış bir kuvvetle ve tanımlanmış bir süre boyunca bastırılır, malzeme üzerinde kalan iz sertlik değerini belirtir. Sertlik testinde yaygın olarak kullanılan bir başka yöntem de Rockwell Sertlik testi olarak anılır.
 
Cam elyaf ve karbon elyaf dolgulu malzemeler en yüksek yüzey sertliğini sergilerken bu özellik açısından en iyi olan dolgusuz malzemeler şunlardır: