Auswahl des Kunststoffmaterials

In der sich rasch entwickelnden Industrielandschaft von heute sind Kunststoffmaterialien aufgrund ihrer überlegenen Leistung und ihres breiten Anwendungsspektrums zu einer unverzichtbaren Komponente geworden. Sie sind nicht nur im Alltag allgegenwärtig, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle in zahlreichen Bereichen wie High-Tech-Industrien, medizinischen Geräten, der Automobilherstellung, der Luft- und Raumfahrt und darüber hinaus. Mit den kontinuierlichen Fortschritten in der Materialwissenschaft nehmen die Vielfalt und die Leistung von Kunststoffmaterialien ständig zu, was Ingenieure und Designer vor immer mehr Auswahlmöglichkeiten und Herausforderungen stellt. Die Auswahl des am besten geeigneten Kunststoffmaterials aus der Vielzahl von Optionen für eine bestimmte Anwendung ist zu einem komplexen, aber entscheidenden Thema geworden. Dieser Artikel soll eine umfassende Anleitung bieten, um den Lesern zu helfen, die grundlegenden Eigenschaften von Kunststoffmaterialien, Verarbeitungstechniken, Leistungsanforderungen und deren Auswirkungen auf die Leistung und die Kosten des Endprodukts zu verstehen. Wir werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften verschiedener Kunststoffmaterialien diskutieren, ihre Leistung unter verschiedenen Umgebungs- und Anwendungsbedingungen analysieren und praktische Auswahlhinweise geben. Durch die Auseinandersetzung mit dem Prozess der Auswahl von Kunststoffmaterialien hoffen wir, den Lesern bei fundierten Entscheidungen während der Produktentwicklungs- und -designphase zu helfen und die Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Produkte sicherzustellen. Nach diesem Vorwort werden wir uns auf eine Reise in die Welt der Kunststoffmaterialien begeben, ihre Geheimnisse erforschen und lernen, wie man dieses Wissen in der praktischen Produktentwicklung anwendet. Egal, ob Sie ein erfahrener Ingenieur oder ein Neuling auf dem Gebiet der Materialwissenschaft sind, wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen wertvolle Informationen und Inspiration liefert. Lassen Sie uns gemeinsam diese Reise beginnen, um die Geheimnisse der Kunststoffmaterialauswahl zu lüften.

Bis heute wurden über zehntausend Arten von Harzen gemeldet, von denen Tausende industriell hergestellt werden. Die Auswahl von Kunststoffmaterialien beinhaltet die Auswahl einer geeigneten Sorte aus der riesigen Auswahl an Harztypen. Auf den ersten Blick kann die Vielzahl der verfügbaren Kunststoffsorten überwältigend sein. Allerdings wurden nicht alle Harztypen weit verbreitet eingesetzt. Die Auswahl von Kunststoffmaterialien, auf die wir uns beziehen, ist nicht willkürlich, sondern wird innerhalb der üblicherweise verwendeten Harztypen gefiltert.

• Vergleichende Leistung verschiedener Materialien;
• Bedingungen, die für die Kunststoffauswahl ungeeignet sind;
• Bedingungen, die für die Kunststoffauswahl geeignet sind.

1. Mechanische Belastung von Kunststoffprodukten;
2. Elektrische Eigenschaften von Kunststoffprodukten;
3. Anforderungen an die Maßgenauigkeit von Kunststoffprodukten;
4. Anforderungen an die Permeabilität von Kunststoffprodukten;
5. Anforderungen an die Transparenz von Kunststoffprodukten;
6. Anforderungen an das Aussehen von Kunststoffprodukten.

1. Umgebungstemperatur;
2. Umgebungsfeuchtigkeit;
3. Kontaktmedien;
4. Licht, Sauerstoff und Strahlung in der Umgebung.

• Verarbeitbarkeit von Kunststoffen;
• Verarbeitungskosten von Kunststoffen;
• Abfall, der bei der Kunststoffverarbeitung entsteht.

• Preis für Kunststoffrohstoffe;
• Lebensdauer von Kunststoffprodukten;
• Wartungskosten von Kunststoffprodukten.

Im eigentlichen Auswahlprozess haben einige Harze sehr ähnliche Eigenschaften, was die Auswahl erschwert. Welches man wählen soll, erfordert eine vielschichtige Betrachtung und wiederholtes Abwägen, bevor eine Entscheidung getroffen werden kann. Daher ist die Auswahl von Kunststoffmaterialien eine sehr komplexe Aufgabe, und es gibt keine offensichtlichen Regeln, denen man folgen kann. Zu beachten ist, dass die Leistungsdaten von Kunststoffmaterialien, die aus verschiedenen Büchern und Veröffentlichungen zitiert werden, unter bestimmten Bedingungen gemessen werden, die sich erheblich von den tatsächlichen Arbeitsbedingungen unterscheiden können.

Bei den Konstruktionszeichnungen eines zu entwickelnden Produkts sollte die Materialauswahl nach folgenden Schritten erfolgen:

• Bestimmen Sie zunächst, ob das Produkt mit Kunststoffmaterialien hergestellt werden kann;
• Zweitens, wenn festgestellt wird, dass Kunststoffmaterialien für die Herstellung verwendet werden können, wird die Auswahl des Kunststoffmaterials zum nächsten zu berücksichtigenden Faktor.

Die üblicherweise verwendeten Indikatoren sind die Wärmeformbeständigkeit, die Martin-Hitzebeständigkeit und der Vicat-Erweichungspunkt, wobei die Wärmeformbeständigkeit am häufigsten verwendet wird.

• Berücksichtigen Sie das Maß an Hitzebeständigkeit:
  1. Erfüllen Sie die Anforderungen an die Hitzebeständigkeit, ohne eine zu hohe zu wählen, da dies die Kosten erhöhen kann;
  2. Verwenden Sie vorzugsweise modifizierte allgemeine Kunststoffe. Hitzebeständige Kunststoffe gehören meist zu den Spezialkunststoffen, die teuer sind; allgemeine Kunststoffe sind relativ günstiger;
  3. Verwenden Sie vorzugsweise allgemeine Kunststoffe mit einem großen Spielraum für die Modifizierung der Hitzebeständigkeit.
• Berücksichtigen Sie die umweltbedingten Faktoren der Hitzebeständigkeit:
  1. Sofortige und langfristige Hitzebeständigkeit;
  2. Trockene und nasse Hitzebeständigkeit;
  3. Beständigkeit gegen Medienkorrosion;
  4. Sauerstoff- und sauerstofffreie Hitzebeständigkeit;
  5. Belastete und unbelastete Hitzebeständigkeit.

Die meisten anorganischen mineralischen Füllstoffe, mit Ausnahme von organischen Materialien, können die Wärmeformbeständigkeit von Kunststoffen deutlich verbessern. Zu den üblichen hitzebeständigen Füllstoffen gehören: Calciumcarbonat, Talkum, Kieselsäure, Glimmer, kalzinierter Ton, Aluminiumoxid und Asbest. Je kleiner die Partikelgröße des Füllstoffs, desto besser ist die Modifizierungswirkung.

• Nanofüllstoffe:
  • PA6, gefüllt mit 5 % Nano-Montmorillonit, kann die Wärmeformbeständigkeit von 70 °C auf 150 °C erhöhen;
  • PA6, gefüllt mit 10 % Nano-Meerschaum, kann die Wärmeformbeständigkeit von 70 °C auf 160 °C erhöhen;
  • PA6, gefüllt mit 5 % synthetischem Glimmer, kann die Wärmeformbeständigkeit von 70 °C auf 145 °C erhöhen.
• Konventionelle Füllstoffe:
  • PBT, gefüllt mit 30 % Talkum, kann die Wärmeformbeständigkeit von 55 °C auf 150 °C erhöhen;
  • PBT, gefüllt mit 30 % Glimmer, kann die Wärmeformbeständigkeit von 55 °C auf 162 °C erhöhen.

Die Verbesserung der Hitzebeständigkeit von Kunststoffen durch Verstärkungsmodifizierung ist noch effektiver als das Füllen. Zu den üblichen hitzebeständigen Fasern gehören hauptsächlich: Asbestfaser, Glasfaser, Kohlefaser, Whisker und Poly.

• Kristallines Harz, verstärkt mit 30 % Glasfaser zur Modifizierung der Hitzebeständigkeit:
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PBT wird von 66 °C auf 210 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PET wird von 98 °C auf 238 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PP wird von 102 °C auf 149 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von HDPE wird von 49 °C auf 127 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PA6 wird von 70 °C auf 215 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PA66 wird von 71 °C auf 255 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von POM wird von 110 °C auf 163 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PEEK wird von 230 °C auf 310 °C erhöht.
• Amorphes Harz, verstärkt mit 30 % Glasfaser zur Modifizierung der Hitzebeständigkeit:
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PS wird von 93 °C auf 104 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PC wird von 132 °C auf 143 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von AS wird von 90 °C auf 105 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von ABS wird von 83 °C auf 110 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von PSF wird von 174 °C auf 182 °C erhöht;
  • Die Wärmeformbeständigkeit von MPPO wird von 130 °C auf 155 °C erhöht.

Das Mischen von Kunststoffen zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit beinhaltet die Einarbeitung von hochhitzebeständigen Harzen in niedrighitzebeständige Harze, wodurch deren Hitzebeständigkeit erhöht wird. Obwohl die Verbesserung der Hitzebeständigkeit nicht so signifikant ist wie die durch Zugabe von hitzebeständigen Modifikatoren erreichte, besteht der Vorteil darin, dass die ursprünglichen Eigenschaften des Materials nicht wesentlich beeinträchtigt werden, während die Hitzebeständigkeit verbessert wird.

• ABS/PC: Die Wärmeformbeständigkeit kann von 93 °C auf 125 °C erhöht werden;
• ABS/PSF (20 %): Die Wärmeformbeständigkeit kann 115 °C erreichen;
• HDPE/PC (20 %): Der Vicat-Erweichungspunkt kann von 124 °C auf 146 °C erhöht werden;
• PP/CaCo3/EP: Die Wärmeformbeständigkeit kann von 102 °C auf 150 °C erhöht werden.

Das Vernetzen von Kunststoffen zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit wird üblicherweise in hitzebeständigen Rohren und Kabeln verwendet.

• HDPE: Nach einer Silan-Vernetzungsbehandlung kann die Wärmeformbeständigkeit von ursprünglich 70 °C auf 90-110 °C erhöht werden;
• PVC: Nach der Vernetzung kann die Wärmeformbeständigkeit von ursprünglich 65 °C auf 105 °C erhöht werden.

• Transparente Folie: Verpackungen verwenden PE, PP, PS, PVC und PET usw., landwirtschaftliche Anwendungen verwenden PE, PVC und PET usw.;
• Transparente Platten und Tafeln: Verwenden Sie PP, PVC, PET, PMMA und PC usw.;
• Transparente Rohre: Verwenden Sie PVC, PA usw.;
• Transparente Flaschen: Verwenden Sie PVC, PET, PP, PS und PC usw.

Hauptsächlich als Lampenschirme verwendet, werden üblicherweise PS, modifiziertes PS, AS, PMMA und PC verwendet.

• Harte Linsenkörper: Hauptsächlich CR-39 und J.D verwenden;
• Kontaktlinsen: Verwenden Sie üblicherweise HEMA.

• Automobilglas: Verwenden Sie üblicherweise PMMA und PC;
• Architekturglas: Verwenden Sie üblicherweise PVF und PET.

Üblicherweise werden PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF und SI usw. verwendet.

Die Kernschicht verwendet PMMA oder PC, und die Ummantelung ist ein Fluorolefinpolymer, Typ fluoriertes Methylmethacrylat.

Üblicherweise werden PC und PMMA verwendet.

Oberflächengehärtetes PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB usw.

• TV-Gehäuse:
  • Kleine Größe: Modifiziertes PP;
  • Mittlere Größe: Modifiziertes PP, HIPS, ABS und PVC/ABS-Legierungen;
  • Große Größe: ABS.
• Kühlschranktürverkleidungen und Innenverkleidungen:
  • Verwenden Sie üblicherweise HIPS-Platten, ABS-Platten und HIPS/ABS-Verbundplatten;
  • Derzeit ist ABS das Hauptmaterial, nur Haier-Kühlschränke verwenden modifiziertes HIPS.
• Waschmaschinen:
  • Innere Behälter und Abdeckungen verwenden hauptsächlich PP, eine kleine Menge verwendet PVC/ABS-Legierungen.
• Klimaanlagen:
  • Verwenden Sie verstärktes ABS, AS, PP.
• Ventilatoren:
  • Verwenden Sie ABS, AS, GPPS.
• Staubsauger:
  • Verwenden Sie ABS, HIPS, modifiziertes PP.
• Bügeleisen:
  • Nicht hitzebeständig: Modifiziertes PP;
  • Hitzebeständig: ABS, PC, PA, PBT usw.
• Mikrowellenherde und Reiskocher:
  • Nicht hitzebeständig: Modifiziertes PP und ABS;
  • Hitzebeständig: PES, PEEK, PPS, LCP usw.
• Radios, Kassettenrekorder, Videorekorder:
  • Verwenden Sie ABS, HIPS usw.
• Telefone:
  • Verwenden Sie ABS, HIPS, modifiziertes PP, PVC/ABS usw.