Prispôsobený technický plastový polyamid
Polykarbonát je dostatočne pevný na to, aby nahradil sklo a pri náraze prekonal väčšinu tuhých plastov
Polykarbonát dokáže absorbovať energiu nárazu zhruba 250-krát lepšie ako štandardné sklo a asi 30-krát lepšie ako akrylát rovnakej hrúbky, a preto je materiálom pre ochranné štíty proti nepokojom, ochranné kryty strojov a nepriestrelné zasklené vrstvy. Ako an inžiniersky plast jeho pevnosť v ťahu sa zvyčajne pohybuje medzi 55 a 75 MPa, jeho pevnosť v ohybe je blízko 90 až 100 MPa a jeho vrubová rázová húževnatosť Izod môže presiahnuť 800 J/mv nemodifikovaných triedach. Táto kombinácia tuhosti a húževnatosti je neobvyklá: väčšina tuhých plastov musí vymeniť jeden za druhý, ale polykarbonát drží oboje naraz.
To, čo robí tento materiál hodný hlbšieho technického vzhľadu, nie sú len surové čísla, ale aj to, ako dôsledne obstoja pri teplotných výkyvoch, vonkajšom vystavení a opakovaných nárazoch. Jediný druh nemodifikovaného polykarbonátu môže slúžiť vo dverách mrazničky, v kryte stroja v továrni a v paneli svetlíkov a v každom prípade sa profil pevnosti sotva posunie. Veľmi málo plastov a len málo materiálov akéhokoľvek druhu ponúka tento druh sortimentu bez toho, aby bolo potrebné pre každú prácu iné zloženie. Nižšie uvedené časti presne popisujú, odkiaľ tieto čísla pochádzajú, ako je na tom polykarbonát polyamid , ABS, akrylát a sklo, ako výrobné voľby menia konečnú pevnosť lisovaného alebo extrudovaného dielu a aké konštrukčné detaily oddeľujú polykarbonátový komponent, ktorý prežije roky zneužívania, od komponentu, ktorý praskne v prvej sezóne.
Prečo sa polykarbonát správa tak, ako sa správa na molekulárnej úrovni
Polykarbonát získava svoju húževnatosť z dlhých amorfných polymérnych reťazcov spojených karbonátovými skupinami, medzi ktorými sú objemné bisfenolové krúžky. Tieto krúžky obmedzujú rotáciu pozdĺž chrbtice, takže namiesto čistého prasknutia reťaze pri náhlom zaťažení sa materiál poddá a natiahne lokálne, čím sa energia nárazu rozšíri cez širšiu zónu skôr, ako sa môže vytvoriť prasklina. Inžinieri to opisujú ako vysoký stupeň ťažnosti spojenú s vysokou teplotou skleného prechodu, približne 147 stupňov Celzia, čo je dôvod, prečo polykarbonát zostáva húževnatý v širokom rozsahu okolitých podmienok namiesto toho, aby sa v chladnom počasí stával krehkým, ako to robia mnohé komoditné plasty.
Amorfná povaha polyméru tiež vysvetľuje jeho optickú čistotu. Pretože sa reťazce nezhromažďujú do usporiadaných kryštalických oblastí, svetlo prechádza s veľmi malým rozptylom, čo dáva polykarbonátu hodnotu priepustnosti svetla takmer 90 percent, podobne ako sklo. Toto je zriedkavý prípad, keď štrukturálna vlastnosť, tuhosť reťazca a optická vlastnosť, priehľadnosť, vysledujú rovnakú molekulárnu príčinu.
Ako sa to líši od kryštalických plastov, ako je polyamid
polyamid , bežne známy ako nylon, je skôr čiastočne kryštalický ako úplne amorfný. Jeho usporiadané oblasti mu poskytujú vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu, nízke trenie a silný únavový výkon pri opakovanom ohýbaní, ale tá istá kryštalická štruktúra ho robí citlivejším na zárezy a náhle nárazové zaťaženie, najmä v suchých podmienkach predtým, ako absorbuje okolitú vlhkosť. Polykarbonát sa nespolieha na obsah vlhkosti, aby zostal odolný, vďaka čomu je jeho správanie pri náraze oveľa predvídateľnejšie a konzistentnejšie od jednej dávky k druhej.
Úloha molekulovej hmotnosti
V rámci samotného polykarbonátu má molekulová hmotnosť priamy vplyv na pevnosť. Druhy s vyššou molekulovou hmotnosťou lepšie odolávajú šíreniu trhlín a dlhšie vydržia pri opakovanom namáhaní, ale sú tiež viskóznejšie počas spracovania a vyžadujú vyššie teploty taveniny. Výrobcovia to vyvažujú výberom rozsahu molekulovej hmotnosti vhodného pre daný diel: tenké, zložité diely často používajú triedy s nižšou molekulovou hmotnosťou pre ľahší prietok, zatiaľ čo hrubé konštrukčné diely uprednostňujú vyššiu molekulovú hmotnosť pre maximálnu húževnatosť.
Nárazová sila v porovnaní s inými bežnými materiálmi
Najjasnejší spôsob, ako odpovedať na to, aký silný je v skutočnosti polykarbonát, pochádza z údajov o nárazoch vedľa seba. Nižšie uvedená tabuľka uvádza typickú vrubovú rázovú húževnatosť Izod, štandardný laboratórny test, pri ktorom kyvadlo narazí na vrubovú vzorku a meria, koľko energie absorbuje pred rozbitím.
| Materiál | Vrúbkovaný Izod Impact (J/m) | Relatívna húževnatosť |
|---|---|---|
| Polykarbonát (neupravený) | 640 až 960 | Veľmi vysoká |
| polyamid 6 (dry) | 50 až 110 | Mierne |
| ABS | 200 až 400 | Vysoká |
| Akryl (PMMA) | 16 až 32 | Nízka |
| Žíhané sklo | 2 až 4 | Veľmi nízka |
Akryl sa často predáva ako ľahká alternatíva k polykarbonátu, pretože je lacnejší a ľahšie sa leští, ale tabuľka ukazuje, prečo táto náhrada zlyhá pri akejkoľvek aplikácii zahŕňajúcej nárazové zaťaženie, náraz alebo opakované namáhanie. Polykarbonát vyhráva v tomto porovnaní s veľkým náskokom, a to je presne dôvod, prečo dominuje v kategóriách, ako sú ochranné sklá do okuliarov, kryty svetlometov vozidiel a zariadenia na potláčanie nepokojov. Dokonca aj proti ABS, plastu, ktorý je už známy svojou húževnatosťou, si polykarbonát drží jasné prvenstvo, keď diel musí prežiť skutočný náraz namiesto bežnej manipulácie.
Stojí za zmienku, že tieto čísla opisujú jeden ostrý náraz v laboratórnych podmienkach. Skutočné diely často čelia opakovaným nízkoenergetickým nárazom, a nie jednej dramatickej udalosti, a v tomto prípade únavové správanie polykarbonátu, aj keď je dobré, nie je neobmedzené. Opakované ohýbanie v blízkosti namáhaného bodu môže nakoniec iniciovať trhlinu aj v takom pevnom materiáli, a preto na geometrii dielu záleží rovnako ako na základnej živici, čo je bod podrobnejšie popísaný ďalej v tomto článku.
Hodnoty pevnosti v ťahu, ohybe a tlaku, ktoré by ste mali vedieť
Odolnosť voči nárazu hovorí len časť príbehu. Materiál tiež musí držať svoj tvar pri stálom zaťažení, odolávať ohýbaniu a stláčať sa bez drvenia. Tu je miesto, kde polykarbonát pristane na troch vlastnostiach, ktoré inžinieri kontrolujú najčastejšie.
| Nehnuteľnosť | Typický rozsah | Základ testu |
|---|---|---|
| Pevnosť v ťahu | 55 až 75 MPa | Ťahané do zlyhania, metóda ASTM D638 |
| Pevnosť v ohybe | 90 až 100 MPa | Trojbodový ohybový test, metóda ASTM D790 |
| Pevnosť v tlaku | 80 až 86 MPa | Axiálne zaťaženie na prieťažnosť, metóda ASTM D695 |
| Predĺženie pri pretrhnutí | 80 až 150 percent | Rovnaký ťah ako vyššie |
| Modul pružnosti v ohybe | 2300 až 2400 MPa | Tuhosť pri ohybovom zaťažení |
| Tvrdosť podľa Rockwella | M70 až M75 | Odolnosť proti vtlačeniu povrchu |
Na tomto údaji predĺženia záleží viac, ako ľudia očakávajú. Pevný plast, ktorý sa dokáže natiahnuť o 80 až 150 percent pred rozbitím, nie je podľa žiadnej definície krehký; to je dôvod, prečo sa polykarbonátové časti pri preťažení ohýbajú a deformujú, namiesto toho, aby sa rozbili na ostré úlomky, čo je skutočná bezpečnostná výhoda pri ochrane stroja a ochranných bariérach. Porovnajte toto číslo predĺženia s akrylom, ktorý sa zvyčajne zlomí po natiahnutí iba o 2 až 5 percent, a praktický rozdiel v scenári pádu alebo nárazu bude zrejmý aj bez vykonania laboratórneho testu.
Pozorne sa oplatí prečítať aj údaj modulu ohybu. Nižší modul ako niečo ako nylon vystužený sklenenými vláknami znamená, že polykarbonát sa pri danom zaťažení ľahšie ohne, než odolá ďalšiemu ohýbaniu. Táto flexibilita je zvyčajne výhodou v scenároch nárazu, pretože časť, ktorá sa môže ohýbať, absorbuje energiu, ktorej by tuhšia a krehkejšia časť musela odolať úplne vnútorným napätím, ale stáva sa problémom v častiach, ktoré musia zostať dokonale ploché alebo tuhé pri konštantnom zaťažení, ako sú určité konštrukčné konzoly.
Ako hrúbka steny a geometria dielu menia efektívnu pevnosť
Čísla údajových listov pochádzajú zo štandardizovanej testovacej tyče, zvyčajne s hrúbkou niekoľkých milimetrov. Skutočné diely sa zriedka presne zhodujú s touto geometriou a hrúbka mení silu spôsobom, ktorý nie je vždy intuitívny. Hrubšia časť nie je automaticky odolnejšia voči nárazu; závisí od toho, ako je záťaž aplikovaná a kde sa koncentruje stres.
| Hrúbka plechu | Typický prípad použitia | Správanie pri dopade |
|---|---|---|
| 1,5 až 3 mm | Okná na ochranu strojov, značenie | Pri zaťažení sa ohýba, odoláva praskaniu |
| 3 až 6 mm | Všeobecné zasklenie, prístrešky | Vyvážená tuhosť a absorpcia nárazov |
| 9 až 12 mm | Bezpečnostné zasklenie, záchytné okná | Vysoká resistance to forced entry attempts |
| 20 mm a viac, laminované | Balistické zasklievacie systémy | Viaceré vrstvy absorbujú vysokoenergetický náraz |
Okrem plochého plechu predstavujú lisované diely ďalšiu premennú: ostrý vnútorný roh. Zárez, náhla zmena hrúbky steny alebo ostrý vnútorný roh pôsobí ako koncentrátor napätia, čo znamená, že miestne napätie v tomto bode môže byť niekoľkonásobne vyššie ako priemerné napätie na diele. To je dôvod, prečo môže polykarbonátový držiak s ostrým 90-stupňovým vnútorným rohom prasknúť pri zaťažení, ktoré by bez problémov prežil rovnaký držiak s veľkým polomerom. Dizajnéri zvyčajne špecifikujú vnútorný polomer najmenej 0,5 násobku hrúbky steny a ideálne bližšie k 0,75 násobku, aby sa koncentrácia napätia udržala v bezpečnom rozsahu.
Šesť faktorov, ktoré menia skutočnú pevnosť polykarbonátu na hotovom diele
Čísla údajových listov popisujú laboratórnu vzorku, nie nevyhnutne časť, ktorá sedí na vašej lavici. Tieto premenné výrazne posúvajú skutočnú silu nahor alebo nadol, niekedy až so širokým rozpätím.
- Hrúbka steny a zárezy: Ostrý vnútorný roh koncentruje napätie a môže znížiť efektívnu rázovú pevnosť na polovicu alebo viac, takže lisované diely potrebujú veľké polomery.
- UV vystavenie: Nechránený polykarbonát po dlhšom vystavení slnku žltne a stráca povrchovú húževnatosť; Materiály stabilizované proti UV žiareniu alebo s povlakom si v exteriéri zachovávajú svoje vlastnosti ešte roky.
- teplota: Pevnosť dobre drží od mínus 40 do 120 stupňov Celzia, ale výkon prudko klesá, keď sa teploty priblížia k bodu skleného prechodu blízko 147 stupňov Celzia.
- Chemická expozícia: Niektoré rozpúšťadlá, silné alkálie a niektoré čistiace prostriedky spôsobujú v polykarbonáte praskanie pod napätím výrazne pod jeho menovitými mechanickými limitmi.
- Kvalita spracovania: Zlé sušenie pred formovaním zachytáva vlhkosť, ktorá degraduje polymérne reťazce počas spracovania a ticho znižuje rázovú pevnosť hotového dielu.
- Zvyškové napätie z lisovania: Rýchle ochladzovanie alebo nerovnomerná hrúbka steny môže uzamknúť napätie v diele počas výroby, takže je neskôr náchylnejší na praskanie aj bez vonkajšieho zárezu.
Ako výrobná metóda mení silu finálnej časti
Polykarbonát dosahuje svoj konečný tvar niekoľkými bežnými procesmi a každý z nich zanecháva iný odtlačok prsta na pevnosti dielu.
Vstrekovanie
Vstrekovanie je štandardnou cestou pre zložité, trojrozmerné diely, ako sú kryty a konzoly. Teplota taveniny, teplota formy a rýchlosť ochladzovania ovplyvňujú, koľko zvyškového napätia skončí v súčiastke. Forma, ktorá je v porovnaní s taveninou príliš studená, spôsobuje nerovnomerné zamrznutie polyméru, čo vytvára vnútorné napätie, ktoré môže znížiť odolnosť proti nárazu v oblasti vtoku a zvaru, aj keď je sypký materiál testovaný na laboratórnej tyči ako jemný.
Extrúzia pre plech a profil
Ploché plechy, viacstenné panely a konštrukčné profily sú zvyčajne extrudované, kontinuálny proces, ktorý ťahá roztavený polykarbonát cez tvarovanú matricu. Extrudovaná fólia má tendenciu mať rovnomernejšiu molekulovú orientáciu po dĺžke fólie ako cez ňu, čo je dôvod, prečo niektoré fóliové produkty vykazujú mierne odlišné správanie pri náraze v závislosti od toho, ktorým smerom pôsobí zaťaženie vzhľadom na smer vytláčania.
Tvarovanie za tepla
Plech možno tiež znovu zahriať a tvarovať do zakrivených tvarov, ako sú napríklad ochranné kupoly alebo kryty vozidiel. Tento cyklus opätovného ohrevu môže mierne znížiť molekulovú hmotnosť, ak sú teploty príliš vysoké alebo príliš dlhé, čo je dôvod, prečo má regulácia teploty tvarovania za tepla priamy, merateľný vplyv na konečnú rázovú pevnosť tvarovaného dielu v porovnaní s plochým plechom, ako sa začína.
Prísady, ktoré posúvajú výkon polykarbonátu za základnú živicu
Neupravený polykarbonát sa málokedy dostane ku koncovému zákazníkovi bez nejakého balíka aditív. Nižšie uvedená tabuľka obsahuje najbežnejšie kategórie a to, čo každá z nich mení.
| Typ aditíva | Primárny úžitok | Výmena sily |
|---|---|---|
| UV stabilizátor | Spomaľuje žltnutie a degradáciu povrchu vonku | Minimálny vplyv na objemové mechanické vlastnosti |
| Balenie spomaľujúce horenie | Zlepšuje požiarny výkon elektrických krytov | Môže mierne znížiť rázovú pevnosť |
| Výstuž zo sklenených vlákien | Prudko zvyšuje pevnosť v ťahu a tuhosť | Znižuje rázovú húževnatosť a odstraňuje čírosť |
| Modifikátor vplyvu | Zvyšuje účinnosť nárazu pri nízkych teplotách | Môže mierne znížiť tepelnú odolnosť |
| Prostriedok na uvoľnenie plesní | Zlepšuje vyhadzovanie dielov počas formovania | Pri správnom dávkovaní zanedbateľné |
Všeobecný vzorec v tejto tabuľke je známy technický kompromis: prísady, ktoré riešia jeden problém, či už je to požiarna odolnosť, UV stabilita alebo tuhosť, takmer vždy stoja malé množstvo rázovej húževnatosti niekde inde. Výber správneho balíka aditív znamená zosúladenie kompromisu so skutočným režimom zlyhania dielu, nielen hľadanie jedinej vlastnosti nadpisu.
Polykarbonát verzus polyamid: Výber správneho technického plastu
Polykarbonát a polyamid neustále porovnávajte, pretože obidva patria do strednej až vysokej výkonnostnej úrovne technických plastov, no riešia rôzne problémy. V tabuľke nižšie sú uvedené vlastnosti, ktoré zvyčajne rozhodujú o tom, ktorá z nich bude špecifikovaná.
| Nehnuteľnosť | Polykarbonát | polyamid (Nylon 6/6) |
|---|---|---|
| Odolnosť proti nárazu | Výborná, vysoká ťažnosť | Dobré, závislé od vlhkosti |
| Opotrebenie a trenie | Priemerná | Vynikajúci povrch s nízkym trením |
| Optická čistota | Prirodzene transparentné | Nepriehľadné |
| Citlivosť na vlhkosť | Nízka | Vysoká, absorbs up to 8 percent by weight |
| Odolnosť proti únave | Dobré pri miernom cyklickom zaťažení | Vynikajúce pri nepretržitom ohýbaní |
| Najlepšie sedí | Zasklenie, šošovky, ochranné kryty | Ozubené kolesá, puzdrá, klzné komponenty |
Ak musí diel zostať čistý, tvrdo zaklepať a odolať rozbitiu, polykarbonát je silnejšou voľbou. Ak sa súčiastka kĺže po inom povrchu, otáča sa na hriadeli alebo potrebuje nízke trenie pri zaťažení, polyamid zvyčajne vyhráva, aj keď sú jeho hrubé čísla nárazu nižšie. Niektoré dizajny v skutočnosti používajú oboje: polykarbonátové puzdro spárované s polyamidovými puzdrami alebo ozubenými kolesami vo vnútri, čo umožňuje každému materiálu robiť prácu, na ktorú je prirodzene vhodný, namiesto toho, aby nútil jeden plast pokrývať každú funkciu.
Zosilnené a upravené triedy posúvajú čísla sily vyššie
Vystuženie sklenenými vláknami
Pridanie 10 až 30 percent sklenených vlákien do polykarbonátu zvyšuje pevnosť v ťahu na rozsah 100 až 140 MPa a výrazne zvyšuje tuhosť, hoci znižuje rázovú húževnatosť a odstraňuje optickú čistotu. Tento obchod je bežný v štrukturálnych konzolách, elektrických krytoch a automobilových komponentoch, ktoré si vyžadujú tuhosť viac ako tlmenie nárazov. Vyššie zaťaženie vlákna, až o 30 alebo 40 percent, posúva pevnosť v ťahu ďalej, ale tiež robí diel krehkejším a náchylnejším na deformáciu, ak chladenie nie je počas tvarovania starostlivo kontrolované.
Polykarbonát a Polyamide Alloys
Miešanie polykarbonátu s polyamidom alebo ABS kombinuje rázovú húževnatosť polykarbonátu s chemickou odolnosťou alebo charakteristikami toku druhého polyméru. Zmesi PC/ABS sú napríklad široko používané v automobilových interiérových paneloch a krytoch elektroniky, pretože sa ľahšie formujú ako čistý polykarbonát, pričom si zachovávajú väčšinu svojej húževnatosti. PC/polyamidové zliatiny idú o krok ďalej a ich cieľom je spojiť rázovú húževnatosť polykarbonátu s odolnosťou polyamidu voči chemikáliám a palivám pre automobilové komponenty pod kapotou.
Viacvrstvový a laminovaný plech
Pre zasklievacie a strešné aplikácie viacstenná polykarbonátová doska zachytáva vzduch medzi rebrovanými vrstvami, čo pridáva izolačnú hodnotu a rozdeľuje nárazové zaťaženie na širšiu plochu, čím efektívne zvyšuje praktickú pevnosť panelu bez zmeny základnej živice. Laminovaný plech, kde je spojených viacero pevných vrstiev, to posúva ďalej tým, že každej vrstve umožňuje nezávisle absorbovať časť nárazu, čo je základný princíp zasklenia s vyššou bezpečnosťou a balistickým hodnotením.
Stupne spomaľujúce horenie
Kryty elektrických zariadení a spotrebičov často špecifikujú polykarbonátové triedy spomaľujúce horenie. Tieto formulácie spĺňajú prísne ciele požiarnej odolnosti, pričom si zachovávajú väčšinu rázovej húževnatosti základnej živice, aj keď presné mechanické hodnoty sa mierne menia v závislosti od toho, akú chémiu spomaľujúcu horenie dodávateľ používa.
Odolnosť voči chemikáliám a životnému prostrediu: tam, kde sila môže čoskoro zlyhať
Čísla mechanickej pevnosti predpokladajú časť bez chemického napadnutia. Polykarbonát je vo všeobecnosti odolný voči zriedeným kyselinám, mnohým soliam a každodennej čistiacej vode, ale má dobre známe slabé miesta, ktoré môžu spôsobiť zlyhanie pevnosti hlboko pod menovitými mechanickými limitmi.
- Aromatické a chlórované rozpúšťadlá: Kontakt s určitými rozpúšťadlami používanými v niektorých čistiacich prostriedkoch alebo farbách môže spôsobiť praskanie v priebehu niekoľkých hodín, a to aj bez akéhokoľvek vonkajšieho zaťaženia.
- Silné alkálie: Dlhodobé vystavenie silným alkalickým roztokom postupne rozkladá uhličitanové väzby v polyméri, čím sa časom znižuje pevnosť.
- Čistiace prostriedky na báze amoniaku: Tie sú častou príčinou neočakávaných prasklín v polykarbonátových krytoch strojov čistených nesprávnymi výrobkami.
- Horúca voda a para: Opakovaná expozícia nad približne 60 stupňov Celzia urýchľuje hydrolýzu, pomalé chemické rozpad polymérového reťazca, ktorý znižuje húževnatosť v priebehu mesiacov alebo rokov.
- Kombinovaný stres a chemická expozícia: Časť vystavená mechanickému namáhaniu je oveľa náchylnejšia na chemické napadnutie ako tá istá časť v pokoji, a preto namáhané upevňovacie body často praskajú ako prvé.
Toto je bod, ktorý stojí za to pamätať pre každého, kto špecifikuje postupy čistenia polykarbonátových dielov vo výrobnom prostredí: nesprávny čistiaci prostriedok môže v priebehu niekoľkých týždňov narušiť roky inak vynikajúceho mechanického výkonu.
Praktické pokyny pre návrh na maximalizáciu pevnosti polykarbonátu
Na žiadnom z vyššie uvedených čísel pevnosti nezáleží, ak návrh dielu pracuje proti nim. Tieto pokyny odrážajú bežnú prax medzi inžiniermi, ktorí navrhujú polykarbonátové diely pre náročné prostredia.
- Udržujte hrúbku steny čo najrovnomernejšiu; náhle zmeny hrúbky vytvárajú vnútorné napätie počas chladenia, ktoré oslabuje súčiastku skôr, než vôbec uvidí skutočné zaťaženie.
- Použite veľkorysé vnútorné polomery, ideálne aspoň 0,5-násobok hrúbky steny, v každom vnútornom rohu, aby ste sa vyhli koncentrácii napätia.
- Umiestnite brány a zvarové vedenia mimo oblastí s vysokým namáhaním, pretože tieto oblasti sú prirodzene slabšie ako okolitý materiál.
- Vyhnite sa ostrým závitom rezaným priamo do polykarbonátu; namiesto toho použite lisované nálitky alebo vložky na rozloženie upevňovacieho zaťaženia na väčšiu plochu.
- Špecifikujte triedy stabilizované proti UV žiareniu pre akúkoľvek časť so zmysluplným vonkajším vystavením, pretože strata pevnosti v dôsledku degradácie UV žiarením je jednou z najčastejších porúch poľa.
- Pred vypracovaním návrhu si overte chemickú kompatibilitu s akýmikoľvek čistiacimi prostriedkami, lepidlami alebo nátermi, ktoré budú v kontakte s dielom.
Kde sa skutočne využíva sila polykarbonátu
Vlastnosti uvedené vyššie nie sú abstraktné laboratórne kuriozity; mapujú sa priamo na špecifické priemyselné odvetvia, ktoré závisia od konkrétnej rovnováhy polykarbonátu v húževnatosti, čistote a spracovateľnosti.
- Ochrana stroja a bezpečnostné kryty na priemyselných zariadeniach, kde náhla porucha nástroja nesmie poslať úlomky smerom von.
- Ochranné štíty a zasklenie okien pre bezpečnostné vozidlá, zvolené pre rovnováhu transparentnosti a absorpcie nárazu.
- Šošovky automobilových svetlometov, ktoré musia prežiť nárazy kameňov pri diaľničnej rýchlosti, pričom musia zostať opticky čisté.
- Kryty elektrického náradia a elektronické kryty, kde je základnou požiadavkou odolnosť proti pádu pri každodennej manipulácii.
- Skleníkové a strešné panely využívajúce viacvrstvovú fóliu na odolnosť voči krupobitiu a vetru naviatym úlomkom počas dlhej vonkajšej životnosti.
- Kryty zdravotníckych pomôcok, ktorých náhodné kvapky v klinickom prostredí nemôžu spôsobiť prasknutie puzdra.
- Športové vybavenie, ako sú štíty prilby a ochrana očí, kde sa energia nárazu musí rozptýliť a nie preniesť na nositeľa.
- Predajné a maloobchodné výstavné zariadenia, ktoré musia prežiť opakovanú manipuláciu vo verejných priestoroch s vysokou návštevnosťou.
Vyváženie sily a nákladov pri výbere materiálu
Sila je zriedka jedinou premennou pri skutočnom nákupnom rozhodovaní. Polykarbonát zvyčajne stojí viac za kilogram ako komoditné plasty ako ABS alebo polystyrén a vystužené alebo špeciálne druhy sú opäť drahšie. Praktickou otázkou pre väčšinu kupujúcich nie je, ktorý materiál je sám o sebe najsilnejší, ale ktorý materiál poskytuje pevnosť, ktorú aplikácia skutočne potrebuje, pri najnižších celkových nákladoch, vrátane spracovania a konečnej úpravy.
Pri aplikáciách, kde je rozhodujúcim faktorom odolnosť proti nárazu, ako je napríklad ochranný kryt stroja, ktorý príležitostne zaútočí na zatúlaný nástroj, je zaplatenie prémie za polykarbonát pred akrylom alebo sklom ľahko ospravedlniteľné, pretože porucha na jednom poli, náhradný diel a prestoje často stoja viac ako rozdiel v cene materiálu počas celej výrobnej série. Pre aplikácie, kde namiesto toho dominuje odolnosť proti opotrebeniu alebo chemickému vystaveniu, sú výdavky navyše na polykarbonát, keď by polyamid fungoval rovnako dobre alebo lepšie, zbytočnou prémiou. Priradenie materiálu k skutočnému poruchovému režimu, ktorému bude dielec pravdepodobne čeliť, je rozdiel medzi dobre navrhnutým rozhodnutím a jednoduchým predvoleným nastavením podľa najtvrdšie znejúceho materiálu v údajovom liste.
Často kladené otázky o pevnosti polykarbonátu
Je polykarbonát pevnejší ako oceľ?
Nie. Oceľ má oveľa vyššiu pevnosť v ťahu a medzu klzu vzhľadom na hmotnosť materiálu použitého v konštrukčných profiloch. Výhodou polykarbonátu je rázová húževnatosť vzhľadom na jeho nízku hmotnosť a transparentnosť, nie surová konštrukčná pevnosť, a preto v nosných rámoch nahrádza sklo a akryl namiesto kovu.
Dokáže polykarbonát zastaviť guľku?
Laminovaná polykarbonátová doska, často vytvorená vo viacerých hrubých vrstvách, sa používa v nepriestrelnom zasklení pre určité klasifikácie s nižším nebezpečenstvom, ale jedna tabuľa štandardného polykarbonátu sama o sebe nie je odolná proti priestrelu. Výrobky s balistickým hodnotením prechádzajú samostatnými špecifikáciami laminácie a hrúbky, ktoré sa líšia od bežných plechov.
Stráca sa polykarbonát časom vonku?
Áno, nechránený polykarbonát postupne žltne a pri dlhodobom vystavení UV žiareniu stráca určitú povrchovú húževnatosť. Plechové výrobky určené na vonkajšie použitie majú zvyčajne na jednej strane povlak odolný voči UV žiareniu, ktorý predlžuje životnosť na desaťročie alebo viac v závislosti od klímy a kvality povlaku.
Prečo sa polykarbonát poškriabe ľahšie ako sklo?
Jeho povrchová tvrdosť je nižšia ako u skla, aj keď jeho rázová húževnatosť je dramaticky vyššia. Výrobcovia to riešia tvrdými povrchovými úpravami šošoviek, okuliarov a optických častí, pričom malé množstvo surovej húževnatosti vymieňajú za odolnosť proti poškriabaniu tam, kde na zrakovej čistote záleží najviac.
Je polyamid niekedy lepšou náhradou za polykarbonát?
V častiach, ktoré sa musia posúvať, otáčať alebo odolávať opotrebovaniu, a nie absorbovať nárazy, polyamid zvyčajne funguje lepšie ako polykarbonát napriek nižším počtom nárazov. Správna voľba závisí od toho, či je hlavnou úlohou dielu húževnatosť pri náraze alebo odolnosť pri trení a opakovanom pohybe.
Akú hrúbku musí mať polykarbonátová doska na ochranu proti nárazu?
Všeobecné aplikácie zasklenia bežne používajú 3 až 6 milimetrovú fóliu, bezpečnostné aplikácie sa pohybujú až do 9 až 12 milimetrov a laminované konštrukcie s balistickým hodnotením môžu presiahnuť kombinovanú hrúbku 20 milimetrov. Hrúbka potrebuje meradlo priamo s nárazovou energiou, ktorú má aplikácia vydržať.
Robí pridanie sklenených vlákien vždy pevnejší polykarbonát?
Záleží na tom, na akej sile záleží. Vystuženie sklenenými vláknami podstatne zvyšuje pevnosť v ťahu a tuhosť, ale znižuje rázovú húževnatosť a odstraňuje priehľadnosť, takže spevňuje diel proti stabilnému zaťaženiu a zároveň ho robí krehkejším pri náhlom náraze.
Môže polykarbonát prasknúť bez viditeľného nárazu?
Áno, zvyčajne k tomu dochádza v dôsledku praskania spôsobeného chemikáliou v kombinácii s existujúcim mechanickým namáhaním dielu alebo pomalou hydrolýzou z opakovaného vystavenia horúcej vode alebo pare. Oba mechanizmy oslabujú materiál skôr postupne, než prostredníctvom jedinej dramatickej udalosti.
Aký je praktický teplotný rozsah pre pevnosť polykarbonátu?
Polykarbonát si zachováva dobré mechanické vlastnosti od približne mínus 40 stupňov Celzia do približne 120 stupňov Celzia pre nepretržité používanie. Krátkodobá expozícia nad týmto rozsahom je možná, ale trvalé používanie v blízkosti bodu skleného prechodu približne 147 stupňov Celzia spôsobuje prudký pokles tuhosti a pevnosti.
Mob: +86-15867822829
Tel: +86-0574-62538663
Fax: +86-0574-62530664
E-mail: 
Sledujte nás
Domov
