良好機械特性之塑料

若操作時須使用塑膠組件承受應力,則聚合物的機械特性將非常重要。基本之機械材料特性包括:
  • 強度: 材料抵抗外來應力之能力
  • 剛度: 材料抵抗變形之能力
  • 硬度: 材料承受集中壓縮力時,抵抗變形之能力
  • 堅固性: 承受撞擊時,材料對於能量吸收之能力

可利用標準化測試方法,在不同產品量測及比較上述之特性。例如:可於抗拉測試期間根據DIN EN ISO 527的方法,在其中一個方向短暫施用壓力,就可判斷塑料的抗拉特性(例如,塑料的抗拉強度及剛性)。於上述測試期間,根據材料特性所觀察到的可能結果及標準數值於下圖中概略說明:

本公司所有半成品均通過恩欣格機械特性測試。有關本項資料,請參閱本公司的標準技術產物性表。利用本項資料,使用者就能以直接及可靠的方式比較不同工程性材料的物理特性。

使用者須注意,利用恩欣格之數值和其他來源的資料相比時,可能會產生明顯的差異。其原因可能是不同測試方法、不同測試速度以及不同測試樣本所造成。此項差異可能是大部分所發行與熱塑材料相關的參考資料,係根據射出成型樣本之結果而製作;相反的,恩欣格所提供的資料,則是根據擠出成型所製成的樣本。由於擠出與射出所製成的型材之間的結晶性程度與纖維方向不同 ,因此造成數值方面的明顯差異。

強度 – 抗拉及彎曲(機械抗性)

進行材料比較時,塑料的彎曲強度與抗拉強度是兩種普遍使用的數值。恩欣格所供應的高抗拉強度塑料產品包括下列:

於擠出成型材料內添加碳纖及玻璃纖維後,通常會強化抗拉及彎曲強度,但和射出成型樣本相比,其效果比較有限。

強度 – 拉力及彎曲力之彈性模數

純材料的剛性以抗拉模數表示。恩欣格具備良好強度數值的產品包括下列:TECASINT 4111 (PI)、TECAPEEK (PEEK)、 TECAST (PA 6 C)、 TECAFORM AD (POM-H)及TECAPET (PET).


若要求最高E-模數數值,也可選擇碳纖及玻璃纖維強化之材料,例如:

抗壓強度

抗壓強度 [MPa]

抗壓強度為不同塑膠材料短期負荷能力的有效指標。量測時,於兩個固定板之間的圓筒形或立體形樣本逐漸施用壓力,一方面量測壓力及伸長度。 
 
若使用熱塑材料,斷裂時的壓縮強度特性,並非相同的相關量測結果,因為大部分的延展性材料樣本不須經過明顯斷裂也會變形。若承受壓力時產生過度變形,也並不代表能有效應用於實際之工業用途。因此通常並非將壓縮壓力設定於斷裂狀態,而是在指定的變形位置點(一般為1%、2%或10%),在比較不同材料的抗壓數值之前,必須先行檢查測試條件。
 
同時也須注意添加碳纖或玻璃纖維強化成分後,雖然可以增進聚合物的抗壓強度,但由於蠕變特性也經過改良,因此長期的宏觀效應比短期承壓性能更為明顯。


複合式纖維強化產品包括下列:

堅固性 – 耐衝擊強度

強度/應力 [MPa]  
 
熱塑材料之耐衝擊強度將根據Charpy或Izod衝擊測試而量測。利用鐘擺以高速撞擊小型矩形棒材,並於樣本斷裂時,量測所吸收的能量;數值越高,耐衝擊性越好。若使用高耐衝擊塑料,樣本不會斷裂,而導致無可用數值時,就須於樣本製作一個切口後再進行測試,以便取得更嚴格條件下材料的耐衝擊性。


硬度

球壓硬度[MPa]

雖然可根據不同方法量測表面硬度,熱塑材料測試最常使用的方法為球壓硬度。進行測試時,依規定之壓力和時間,將標準尺寸的金屬球壓入材料內,再根據材料內的殘留壓痕定義硬度的數值。另外一種普遍使用的硬度測試方法為洛氏硬度測試法。

添加玻璃纖維及碳纖的材料會展現最高的表面硬度,而其他純材料也顯示出極高的表面硬度特性,如下: