Hochfeste Kunststoffe im Vergleich zu hochsteifen Kunststoffen: Auswahlanforderungen und DEYU-Lösungen

Kurze Antwort

Kunststoffe mit hoher Zähigkeit und Kunststoffe mit hoher Steifigkeit sind nicht dasselbe.

Hochfeste Kunststoffe sind so konzipiert, dass sie Rissen, Brüchen, Stößen, Stürzen, Biegeverformungen, Schnappversagen, Rissen am Schraubenkopf und Sprödbrüchen bei niedrigen Temperaturen standhalten. Zu ihren Schlüsselindikatoren gehören Schlagzähigkeit, Dehnung, Kerbfestigkeit, Tieftemperaturschlag, Ermüdungsbeständigkeit und Fallfestigkeit bei realen Teilen.

Kunststoffe mit hoher Steifigkeit sind so konzipiert, dass sie einer Verformung unter Belastung standhalten. Zu ihren Schlüsselindikatoren gehören Biegemodul, Zugmodul, Steifigkeit, Dimensionsstabilität, Kriechfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit, Glasfaser- oder Kohlefaserverstärkung und strukturelle Unterstützung.

Vereinfacht ausgedrückt bedeutet eine hohe Zähigkeit, dass das Teil weniger anfällig für Risse ist, während eine hohe Steifigkeit bedeutet, dass das Teil weniger anfällig für Verformungen ist. Ein zähes Material ist zwar flexibel, aber nicht steif genug. Ein starres Material kann stark, aber spröde sein.

Für hochschlagfeste PP-Teile, die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen erfordern, gibt es DEYU DGK-PP 66D Impact modifizierte Niedertemperatur-PP🔍 kann als Referenzproduktrichtung verwendet werden, während andere DGK-Formulierungen an den tatsächlichen Fehlermodus des Teils angepasst werden können.

Warum Zähigkeit und Steifigkeit oft verwechselt werden

Bei der Auswahl des Kunststoffmaterials geben viele Kunden an, dass sie ein stärkeres Material benötigen. Aber stärker kann etwas anderes bedeuten.

Einige Teile dürfen beim Herunterfallen nicht brechen. Einige Teile dürfen sich unter Belastung nicht verformen. Manche Clips müssen sich biegen lassen, ohne zu brechen. Einige Brackets müssen unter Druck ihre Form behalten. Manche Gehäuse müssen Stöße überstehen. Bei einigen Zahnrädern muss die Zahngenauigkeit eingehalten werden. Einige Steckverbinder müssen der Einsteckkraft standhalten. Einige Aufzugszubehörteile, Lagerteile und mechanische Komponenten müssen über eine lange Lebensdauer ihre Formstabilität bewahren.

Dabei handelt es sich um unterschiedliche materielle Ziele. Wenn das Teil reißt, benötigt das Material möglicherweise eine höhere Zähigkeit. Wenn sich das Teil verbiegt oder seine Form verliert, benötigt das Material möglicherweise eine höhere Steifigkeit. Wenn das Teil sowohl reißt als auch sich verformt, ist in der Regel eine ausgewogene, gehärtet-verstärkte Lösung erforderlich.

Die erste Frage sollte nicht sein, ob das Material stabil ist. Die richtige Frage lautet: Welchen Fehler versuchen wir zu lösen?

Was ist hochfester Kunststoff?

Hochfester Kunststoff bezieht sich auf ein Material, das Energie absorbieren und der Rissausbreitung bei Stößen, Biegungen, Stürzen, Montage, Vibrationen oder niedrigen Temperaturen widerstehen kann.

Kunststoffe mit hoher Zähigkeit sind wichtig, wenn das Teil:

• Überstehen Sie Falltests
• Widerstehen Sie dem Knacken der Schraubenmutter
• Vermeiden Sie einen Bruch des Schnappverschlusses
• Kaltmontage standhalten
• Behalten Sie die Schlagfestigkeit nach der Alterung bei
• Biegung ohne Sprödbruch
• widerstehen Kerbempfindlichkeit
• übersteht wiederholte Montage und Demontage

Zu den üblichen Indikatoren gehören die Kerbschlagzähigkeit, die ungekerbte Schlagzähigkeit, die Bruchdehnung, die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen, die Leistung bei Falltests, die Prüfung auf Einrastzyklen, der Test auf Rissbildung an Schraubenaugen, die Schlagzähigkeit an der Bindenaht und die Ermüdungsleistung.

Zu den gängigen Routen mit hoher Zähigkeit gehören hochschlagzähe ABS-, schlagzähmodifizierte PP-, PC / ABS-Legierungen, zähharte PA6-, zähharte PA66-, schlagzähmodifizierte flexible Systeme POM, TPU und TPE, Elastomerzähigkeit und POE-, EPDM-, SEBS-, MBS-, Acryl- oder Nylon-spezifische Schlagzähigkeit Modifikatoren.

Was ist hochsteifer Kunststoff?

Unter hochsteifem Kunststoff versteht man ein Material, das unter Belastung Biegungen, Verformungen, Verformungen, Kriechen und Dimensionsänderungen standhält.

Kunststoffe mit hoher Steifigkeit sind wichtig, wenn das Teil:

• Stützlast
• Form behalten
• Verformung reduzieren
• dem Kriechen widerstehen
• Aufrechterhaltung der Maßhaltigkeit
• Unterstützung der Montagepositionierung
• Ersetzen Sie Metall in ausgewählten Strukturen
• Behalten Sie die Genauigkeit der Verzahnung bei
• Halten Sie die Steifigkeit der Halterung aufrecht
• Ebenheit oder Geradheit beibehalten

Zu den üblichen Indikatoren gehören Biegemodul, Zugmodul, Biegefestigkeit, Zugfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit, Kriechfestigkeit, Verformungskontrolle, Dimensionsstabilität, Schrumpfung, Faserverstärkungsgrad und Belastungsverformungstest.

Zu den gängigen Routen mit hoher Steifigkeit gehören glasfaserverstärktes PP, glasfaserverstärktes PA6 oder PA66, langglasfaserverstärktes PP oder PA, kohlefaserverstärktes PA / POM / PPS, mineralgefülltes PP, talkgefülltes PP, glasfaserverstärkte PBT, PPS verstärkte Verbindungen, PPA und Hochtemperaturverstärkte technische Kunststoffe.

Kernunterschied: Risswiderstand vs. Verformungswiderstand

Artikel	Hochfester Kunststoff	Hochfester Kunststoff
Hauptzweck	Widersteht Rissen und Stößen	Widersteht Verformung und Biegung
Hauptfehler behoben	Bruch, Rissbildung, Versagen der Schnappverbindung	Verzug, Biegung, Kriechen, Formverlust
Schlüsselindex	Schlagzähigkeit, Dehnung, Kerbfestigkeit	Biegemodul, Zugmodul, HDT
Typische Modifikation	Elastomer, Gummiphase, Schlagzähmodifikator	Glasfaser, Kohlefaser, mineralischer Füllstoff
Risiko	Kann weicher oder weniger steif werden	Kann spröde oder kerbempfindlich werden
Passende Teile	Clips, Gehäuse, Abdeckungen, sturzsichere Teile	Konsolen, Stützen, tragende Teile
Design-Fokus	Energieaufnahme	Strukturelle Unterstützung
Häufiger Fehler	Nach Überhärtung zu weich	Nach Überverstärkung zu spröde

Die beiden Eigenschaften stehen oft im Konflikt. Der Zusatz von Elastomer verbessert die Zähigkeit, kann jedoch die Steifigkeit verringern. Der Zusatz von Glasfasern verbessert die Steifigkeit, kann jedoch die Schlagfestigkeit verringern oder die Kerbempfindlichkeit erhöhen. Viele reale Projekte erfordern daher ein stoßbalanciertes, verstärktes Material anstelle eines reinen Materials mit hoher Zähigkeit oder reiner hoher Steifigkeit.

Wann sollte man sich für hochfesten Kunststoff entscheiden?

Wählen Sie Kunststoff mit hoher Zähigkeit, wenn das Hauptproblem in Rissen nach Falltests, Bruch der Schnappverbindung während der Montage, Rissen in den Schraubenköpfen nach dem Anziehen, Sprödigkeit im Winter, Rissen in den Gehäuseecken, Versagen der Schweißnaht, wiederholtem Zusammenbau und Zerlegen oder der Notwendigkeit, Aufprallenergie zu absorbieren, besteht.

Empfohlene Wegbeschreibung:

Anwendungsrichtung	Materialoptionen
Aussehen Gehäuse	Hochschlagzähes ABS, PC / ABS, schlagzäh modifiziertes PC / ABS
Kostengünstige Großteile	Schlagzäh modifiziertes PP, kältevergütetes PP, UV beständiges vergütetes PP
Strukturklammern und Automobilteile	Gehärtetes PA6, gehärtetes PA66, stoßbalanciertes, verstärktes Nylon
Flexible Stoßdämpfung	TPU, TPE, SEBS-basierte Elastomersysteme
Präzise bewegliche Teile	Schlagzähmodifiziertes POM, POM schlagzähes und verschleißfestes Gleichgewicht

Wann sollte man sich für hochsteifen Kunststoff entscheiden?

Wählen Sie Kunststoff mit hoher Steifigkeit, wenn das Hauptproblem das Biegen unter Last, unzureichende Halterungsunterstützung, Verformung nach der Montage, instabile Ebenheit, langfristiges Kriechen, Dimensionsänderung nach Erwärmung, Verlust der Getriebegenauigkeit, Verformung des Steckverbinders unter Einsteckkraft oder teilweiser Metallaustausch ist.

Empfohlene Wegbeschreibung:

Anwendungsrichtung	Materialoptionen
Kostensensible Strukturteile	Glasfaserverstärkt PP, talkgefüllt PP, Langglasfaser PP
Hochfeste technische Teile	Glasfaserverstärktes PA66, glasfaserverstärktes PA6, kohlenstofffaserverstärktes PA
Präzise Dimensionsstabilität	Verstärkt POM, glasfaserverstärkt PBT, verstärkt PPS
Hochtemperatursteifigkeit	Verstärktes PPS, verstärktes PPA, verstärktes PEEK wo erforderlich

Wenn Zähigkeit und Steifigkeit nebeneinander bestehen müssen

Viele Teile benötigen sowohl Zähigkeit als auch Steifigkeit. Kfz-Clips müssen sich während der Montage biegen, aber ihre Verriegelungskraft beibehalten. Elektrogehäuse müssen Falltests bestehen, aber ihre Form behalten. Batteriehalterungen müssen Belastungen und Stößen standhalten. Industrieabdeckungen müssen steif, aber nicht spröde sein. Aufzugszubehörteile müssen ihre Abmessungen beibehalten und Risse reduzieren. Lagerkäfige benötigen Dimensionsstabilität und Ermüdungsbeständigkeit.

In diesen Fällen besteht die beste Lösung nicht darin, einfach mehr Glasfaser oder mehr Elastomer hinzuzufügen. Es erfordert eine ausgewogene Formulierung.

Zu den gängigen ausgewogenen Routen gehören stoßausgeglichenes, glasfaserverstärktes PA66, gehärtetes, glasfaserverstärktes PP, PC / ABS-Legierung mit Ausgewogenheit von Schlagzähigkeit und Steifigkeit, POM verschleißfestes, stoßausgeglichenes Material, PA66 plus Glasfaser plus Schlagzähmodifikator, PP plus Talkum plus Elastomerbalance und kohlenstofffaserverstärkte Materialien mit Zähigkeitsanpassung.

Technischer Weg: Verbesserung der Zähigkeit

Elastomerverstärkung

Elastomere wie POE, EPDM, SEBS und spezielle Nylon-Zähigkeitsverbesserer können die Schlagzähigkeit und Tieftemperaturzähigkeit verbessern. Das Risiko besteht in einer geringeren Steifigkeit, einer geringeren Hitzebeständigkeit, einer möglichen Oberflächenweichheit und einer möglichen Strömungsänderung.

Optimierung der Gummiphase

ABS und einige schlagzäh modifizierte Polymere nutzen das Gummiphasendesign, um die Aufprallenergie zu absorbieren. Dies verbessert Schlagfestigkeit, Rissfestigkeit und Gehäusezuverlässigkeit, Alterung, Hitzebeständigkeit und Oberflächenglanz müssen jedoch kontrolliert werden.

Legierungsverstärkung

PC / ABS, PA / ABS, PP / EPDM und andere Legierungen verwenden Harzmischungen, um Zähigkeit mit Hitzebeständigkeit, Aussehen und Verarbeitung in Einklang zu bringen. Die Kompatibilität muss kontrolliert werden, andernfalls kann die Phasentrennung die Leistung beeinträchtigen.

Technischer Weg: Verbesserung der Steifigkeit

Glasfaserverstärkung

Glasfaser ist der gebräuchlichste Weg zur Steifigkeitsverbesserung. Es erhöht den Modul, die Festigkeit, die Wärmeverformungsbeständigkeit und die Schrumpfungskontrolle. Zu den Risiken gehören Schlagverlust, Verformung durch Faserausrichtung, Faserfreilegung und Schwäche der Bindenaht.

Kohlefaserverstärkung

Kohlefaser sorgt für hohe Steifigkeit, Dimensionsstabilität, Leitfähigkeit und leichte Leistung. Es bringt auch höhere Kosten, Sprödigkeitsrisiko, dunkle Farbe und mögliche Oberflächenrauheit mit sich.

Mineral- und Talkfüllung

Mineralische Füllstoffe verbessern die Steifigkeit und Dimensionsstabilität bei geringeren Kosten. Sie können die Schlagfestigkeit verringern, die Dichte erhöhen und das Oberflächen- oder Fließverhalten verändern.

Lange Faserverstärkung

Langglasfasersysteme können in ausgewählten Anwendungen eine bessere strukturelle Verstärkung bieten als Kurzfasersysteme. Sie sind nützlich für das Gleichgewicht zwischen Schlagfestigkeit und Metallersatz, aber die Verarbeitung und die Beibehaltung der Faserlänge müssen kontrolliert werden.

Kundenfall 1: Hochfestes ABS-Gehäuse löst Sturzrisse

Ein Kunde verwendete den Standard ABS für ein Industriegerätegehäuse. Das Erscheinungsbild der Oberfläche war gut, allerdings riss das Gehäuse beim Falltest an den Ecken. Die Schraubenaugen wurden weiß, die Schweißnähte waren schwach und die Ergebnisse der Falltests waren instabil.

Artikel	Original ABS	DEYU DGK hohe Zähigkeit ABS
Kerbschlagzähigkeit	14 kJ / m2	29 kJ / m2
Falltest aus 1,2 m Höhe	5 Fehler / 10 Proben	0 Fehler / 10 Proben
Schraubenkopf bricht nach der Montage	4 Fehler / 20 Proben	0 Fehler / 20 Proben
Biegemodul	2.250 MPa	2.050 MPa
Oberflächenerscheinung	Gut	Gut

Der Kunde brauchte Robustheit, nicht Starrheit. Wenn zur Erhöhung der Steifigkeit Glasfasern hinzugefügt worden wären, hätte die Bildung von Eckrissen schlimmer werden können. Der richtige Weg war ABS mit hoher Zähigkeit und kontrollierter Schlagmodifikation.

Kundenfall 2: Hochsteife PA66-Halterung löst Lastverformungen

Ein Kunde verwendete gewöhnliches PA66 als mechanische Stützhalterung. Das Teil riss nicht, verformte sich jedoch unter Belastung nach längerem Gebrauch.

Artikel	Original PA66	DEYU DGK-PA66 Hochsteifes, verstärktes Material
Zugfestigkeit	78 MPa	132 MPa
Biegemodul	2.600 MPa	7.800 MPa
Lastverformung nach 72 Stunden	1,35 mm	0,32 mm
Wärmeverformung unter Montagebelastung	Sichtbar	Deutlich reduziert
Risse in der Baugruppe	Nicht offensichtlich	Bei der Validierung nicht beobachtet

Für dieses Projekt war zunächst keine höhere Zähigkeit erforderlich. Der Hauptfehler war die Verformung. Eine verstärkte, hochsteife PA66-Lösung reduzierte das Kriechen und verbesserte die Dimensionsstabilität.

Kundenfall 3: Ausgewogene Zähigkeit und Steifigkeit für Automobilclips

Ein Automobilkunde verwendete einen starren, verstärkten Nylonclip. Es hatte eine gute Verriegelungskraft, brach jedoch während der Kaltmontage. Als der Kunde auf ein gehärtetes Nylon umstieg, brach der Clip nicht mehr, aber die Haltekraft nahm ab.

Artikel	Starrer PA66-GF-Clip	Gehärteter PA66-Test	DEYU ausgeglichen PA66
Biegemodul	6.800 MPa	2.400 MPa	4.900 MPa
Kerbschlag bei -30 °C	2,4 kJ / m2	7,5 kJ / m2	6,2 kJ / m2
Fehler bei der Kaltmontage	6 / 20	0 / 20	0 / 20
Verriegelungskraft	100 % Referenz	72 % Referenz	91 % Referenz
Lebensdauer des Entfernungszyklus	6 Zyklen	14 Zyklen	18 Zyklen

Die endgültige Lösung war weder reine Zähigkeit noch reine Steifigkeit. Der Kunde benötigte verstärktes, gehärtetes Nylon, das sich während der Montage biegen lässt und gleichzeitig die Verriegelungskraft beibehält.

Kundenfall 4: Hochsteife PP-Abdeckung mit Impact Balance

Ein Kunde verwendete gewöhnliches PP für eine große Geräteabdeckung. Die Schlagfestigkeit war akzeptabel, aber die Abdeckung verzog sich nach der Montage und verlor ihre Ebenheit. Ein mit Mineralien gefüllter PP-Versuch verbesserte die Steifigkeit, machte die Abdeckung jedoch beim Transport spröde.

Artikel	Gewöhnliches PP	Mit Mineralien gefüllter PP-Test	DEYU ausgeglichen PP
Biegemodul	1.350 MPa	2.850 MPa	2.350 MPa
Falltest	0 / 10 Fehler	4 / 10 Ausfälle	0 / 10 Fehler
Ebenheitsabweichung	2,8 mm	1,1 mm	1,3 mm
Eckenriss beim Transport	Nicht offensichtlich	Häufig	Deutlich reduziert
Oberflächenerscheinung	Gut	Akzeptabel	Gut

Bei großen PP-Abdeckungen darf das Material nicht nur zäh oder nur steif sein. Es muss ein Gleichgewicht zwischen Steifigkeit, Verzug, Schlagfestigkeit, Oberfläche und Fließfähigkeit aufweisen.

DEYU DGK Materialplattform

Yuyao Deyu DEYU Plastics bietet maßgeschneiderte DGK-Lösungen mit hoher Zähigkeit, hoher Steifigkeit und ausgewogener Zähigkeit-Steifigkeit für PP, ABS, PC / ABS, PA6, PA66, POM, PBT, PPS, TPU, TPE und andere Harzsysteme.

Zu den Richtungen mit hoher Zähigkeit gehören die DGK-ABS -Serie mit hoher Zähigkeit, die DGK-PP -Serie mit niedriger Temperatur, die Serie DGK-PC / ABS mit hoher Schlagfestigkeit, die Serie DGK-PA6 mit erhöhter Schlagfestigkeit, die Serie DGK-PA66 mit ausgeglichener Schlagfestigkeit, die Serie DGK-POM mit Schlagmodifikation, die Serie DGK-TPU mit Schlagzähigkeit bei niedriger Temperatur und die Serie mit flexibler Schlagzähigkeit DGK-TPE.

Zu den Richtungen mit hoher Steifigkeit gehören die glasfaserverstärkte Serie DGK-PP, die mit Talkum gefüllte Serie DGK-PP mit hoher Steifigkeit, die glasfaserverstärkte Serie DGK-PA66, die verstärkte Serie DGK-PA6, die glasfaserverstärkte Serie DGK-PBT, die verstärkte Serie DGK-PPS, die verstärkte Serie DGK-POM, die kohlenstofffaserverstärkte Serie DGK-PA66 und die hochtemperaturverstärkte Serie DGK-PPA Serie.

DEYU kann Basisharz, Schlagzähmodifikator, Glasfaser, Kohlefaser, Mineralfüller, Härterdosierung, Kompatibilisator, Biegemodul, Kerbschlagzähigkeit, Zugfestigkeit, Wärmebeständigkeit, Kriechen, Verzug, Schrumpfung, Fließfähigkeit, Oberfläche, Farbe, Flammschutz, antistatische oder leitfähige Funktion, Verschleißfestigkeit und UV-Beständigkeit anpassen.

Für die Materialauswahl erforderliche Informationen

Um das richtige Material auszuwählen, empfiehlt DEYU die Angabe des aktuellen Materials, der Produktanwendung, der Hauptfehlerart, ob das Teil reißt oder sich verformt, der Temperatur des Aufpralltests, des Belastungszustands, der Dicke des Teils, des Schraubenansatzes oder der Schnappstruktur, des erforderlichen Moduls oder der erforderlichen Steifigkeit, der erforderlichen Schlagzähigkeit, des Wärmebeständigkeitsziels, des Formverfahrens, der Zeichnung oder des Musters, der Farbe, der Flammschutzanforderung, der UV-Anforderung, der Verschleiß- oder Antistatikanforderung und der Kundentestnorm.

Fazit

Kunststoffe mit hoher Zähigkeit und hoher Steifigkeit lösen unterschiedliche technische Probleme. Hohe Zähigkeit konzentriert sich auf Rissbeständigkeit, Energieabsorption, Zuverlässigkeit bei niedrigen Temperaturen, Schnappsicherheit und Fallverhalten. Hohe Steifigkeit konzentriert sich auf Verformungskontrolle, Steifigkeit, Dimensionsstabilität, Kriechfestigkeit und Tragfähigkeit.

Ein zähes Material ist nicht immer starr. Ein starres Material ist nicht immer robust. In vielen realen Projekten ist die beste Antwort eine ausgewogene Formulierung, die sich an der tatsächlichen Fehlerart des Teils orientiert.