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影响产品设计的树脂的进展

发布的 “蒂姆2019年7月31日上午9:45:37
“蒂姆

树脂的发展多年来,聚合物科学取得了巨大的进步,迅速提高了用填料和增强剂合成各种树脂的能力,这些填料和增强剂提供了大量的结构和化学完整性。

合理的材料选择与设计优化手段相结合塑料可以和金属一样坚固,但重量要轻得多.此外,塑料为制造商提供了与25,000多种工程级树脂进行广泛工业应用的机会,这也意味着选择正确的材料可能需要一些时间,这取决于项目、注塑合作伙伴的专业知识和预期的结果。

选择树脂的注意事项

模具师深入的材料专业知识结合您在以下领域的详细设计知识,将指导您为您的工业应用提供最高效、最具成本效益和性能合适的树脂和工艺:

项目规格

选择树脂的第一步与材料关系不大,而是与了解应用程序的来由有关。准确地了解组件将暴露在什么环境中,以及在系统中必须承受什么压力,将帮助您确定所需的树脂性能,如强度、刚度和外观,以及化学、温度、冲击和阻燃性等因素。

当你和注射模具商讨论你的产品设计时,问和回答这些问题:

  • 产品的预期物理负载是什么?
  • 机械函数是什么?
  • 产品会在波动和极端温度的条件下使用吗?
  • 会接触到化学物质吗?
  • 会使用不同的材料吗?
  • 零件需要高热树脂吗?

使用这些信息,注射模具可以帮助对齐材料与您的需求。

例如,考虑决定使用的制造商聚醚醚酮对于一种产品来说,因为它能承受高温。注塑成型商发现,由于PEEK不像其他树脂那样具有流动性,在生产过程中可能会出现并发症。设计上的改变适应了特殊的树脂和可塑性,从而产生了一个成功的,持久的解决方案。

树脂属性

评估你的项目需求将缩小适合工作的材料的广度,但树脂的属性将决定正确的工作材料。有几个属性需要考虑,包括耐久性、紧密公差、高温和导电性:

耐用性

耐久性决定了产品承受磨损、压力或损坏的能力,例如在必须在具有挑战性的现实条件下运行的坚固电子设备的情况下,并经受住冲击、冲击和振动。

弹性体聚合物可以添加到树脂熔体中以增加抗冲击性。因为这些添加剂本质上是弹性的,它们在受到冲击时变形而不会损坏,然后即使经过拉伸、压缩或扭转也能恢复其原始形状——这是面对这些风险的产品的理想解决方案,如设备外壳或安装结构。

几乎所有的弹性材料在低硬度水平的冲击下弯曲,但它们往往变得更脆,因为它们是为更高的硬度设计的。聚氨酯弹性体保留了最大的灵活性,当设计规范要求高硬度,除了坚固性/抗冲击性时,是一个很好的选择。

同样,热塑性弹性体也可以欧宝投注 在产品外观上提高抗冲击性,在产品内部进一步保护脆弱的部件免受冲击和振动。

紧公差

不同的树脂会对相同的零件产生不一致的公差,因此有时必须在公差期望和树脂的物理性能之间进行权衡。对许多树脂来说,保持严格的公差是一个挑战,因为它们有不同的收缩率和高热膨胀率,会吸收水分,而且在结晶材料中,成型过程后可能会继续生长结晶。

而塑料部件可以保持紧密的公差在气候控制的环境中,这并不一定意味着它们会在温度或湿度水平变化时保持这些尺寸。当塑料与填料结合时必须考虑到这一点,必须坚持其他材料类型,如金属,或温度和湿度水平在其最终使用环境中有很大波动。

高温

高度工程,耐热热塑性塑料提供扩展的物理特性范围,使先进的工业应用成为可能。这些特性包括强度、柔韧性、低火、低烟和毒性排放,以及温度、化学和耐磨。

使用高温树脂的最大挑战之一是熔体温度极高,在大多数应用中超过700°F。熔融树脂在高温下表现不同,这可能导致聚合物降解和需要报废的劣质部件。

导电率

塑料制造商正在开发一些独特的注塑树脂,它们具有优越的导电性。这些制造商使用纳米技术生产微小的金属纤维和链,并将其纳入聚合物基体以影响复合材料的性能。

成型性能

就像您是应用程序预期性能方面的专家一样,经验丰富的复杂注射模塑师对生产过程中树脂的预期性能有深刻的理解。塑模师经过专门的培训,以控制成型过程和其他影响成功结果的因素。这些因素包括用于成型的工具钢,必要的注塑机尺寸,塑料的含水量(以及它对避免尺寸问题的影响),以及适当的冷却时间,以防止不良后果,如不一致的翘曲。

一系列新的树脂解决方案

自2015年以来,塑料行业经历了快速增长。在使用的材料、技术和工艺方面已经有了许多改进,使制造商和消费者都受益。除了回收塑料和更环保的工艺外,更强、更轻的塑料和热塑性塑料的开发一直是推动增长的动力之一。

为了进一步解释塑料需求的增长,让我们看看特定类型的塑料材料和树脂的几个关键趋势和进步:

热塑性塑料

高性能热塑性塑料(hpps)和工程级热塑性塑料(ETPs)在过去几年里在强度、质量和耐用性方面取得了很大的进步,作为更昂贵、更重的金属的可行替代品,在许多市场上引发了需求的增长。同样,hptp和etp为制造商提供了更多的设计灵活性,这通常有助于缩短开发时间。

从医疗工业到航空航天、汽车和军事应用,当今许多复杂的产品都需要高性能材料,而耐热欧宝体育app网页版热塑性塑料已被证明是理想的选择。例如,PEEK是一种线性热塑性塑料,在接近750华氏度的温度下加工,具有令人难以置信的耐化学性和机械强度。

热塑性材料通常用于简单的应用,如商业垫圈,密封件和阀门;抗冲击外壳和外壳;食品安全应用,如牛奶壶,瓶盖,甚至婴儿奶瓶。

液态硅橡胶热固性树脂

不要与热塑性弹性体(TPE)混淆,液体硅橡胶(LSR)在许多应用和行业中也得到了越来越多的应用。它的耐高温能力可与热塑性塑料相媲美,同时提供高撕裂强度、耐化学性和生物相容性。

LSR通常用于电路板和线束材料、设备键盘和触摸板上的电子接口、医疗植入物和设备以及消费电器中的垫圈。

碳纤维复合材料

制造商对更轻、更强材料的需求使碳纤维复合材料取得了显著的进步,因此,特殊的聚碳酸酯基、碳纤维增强热塑性塑料现在被用于更广泛的应用。汽车和航欧宝体育app网页版空航天行业是碳纤维复合材料使用量增加的最大驱动因素,因为碳纤维复合材料比典型材料轻40%左右,并具有显著的节油优势。尽管碳纤维复合材料的重量只有钢铁的一半,但它的强度却是钢铁的四倍。

除了汽车应用之外,材料欧宝体育app网页版科学的进步也使其他行业的制造商更容易将复合材料纳入他们的塑料部件设计中,从医疗设备到飞机夹具、航空航天部件、军事设备和安全装置、电子产品、自行车框架和部件,甚至是行李箱。与类似材料相比,碳纤维复合材料现在可以以相对较低的成本供应给oem,并且可以在生产中使用,缩短周期并产生高成品率。

此外,新技术正在开发中,可将碳纤维生产的能源消耗减少75%。人们还开发了降低碳纤维生产成本的技术,使其成本比目前的竞争材料低50%到60%;预计它们将在今年的某个时候更广泛地使用。

生物塑料

随着对塑料的需求持续增长,许多具有生态意识的制造商正在转向环保的生物塑料和回收塑料,包括从玉米淀粉、大豆和海藻等天然材料中提取的塑料。事实上,在更强有力的政策支持、消费者意识的提高以及对更可持续的产品和包装的需求的推动下,全球生物塑料市场预计将在未来五年内增长20%。

聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸盐(PHAs)等生物聚合物是需求的关键驱动因素,此外还有生物基的、不可生物降解的塑料,如聚乙烯(PE),生物基聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。虽然目前生物塑料应用的近60%是包装,但生物塑料质量的提高使其可以更频繁地用于纺织品、消费品、汽车应用和农业部门。欧宝体育app网页版未来的生物塑料将更像今天的传统塑料,对环境的影响甚至比现在更小。

生物塑料通常用于食品和包装工业、电子设备外壳和零部件、汽车零部件和面板、可穿戴设备和个人卫生产品。欧宝体育app网页版

尽管对于整车厂来说,树脂的选择几乎是无限的,而且可以为应用提供许多优势,但塑料研究将继续开发新的化合物。尽管选择的数量之多让人难以承受,但当注塑成型商和OEM提出正确的问题时,他们可以做出决策,从而生产出满足整个市场需求的塑料零部件。我们的对比图,热塑性弹性体(TPE)与液体硅橡胶(LSR),展示了如何应用材料的洞察力和特性,以确定一个项目的最佳树脂。点击下面的按钮,现在访问您的副本。

热塑性弹性体(TPE)与液体硅橡胶(LSR):简要比较

本文原载于《机器设计》

主题:塑料/树脂塑料零件设计

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