Plastiques à fort impact: mécanismes de durcissement, sélection des matériaux et solutions DEYU Plastics

Réponse courte

Les plastiques à fort impact sont des matériaux plastiques modifiés conçus pour résister aux fissures, à la rupture ou à la rupture fragile sous l'impact, la chute, les contraintes d'assemblage, les vibrations, le froid et les chocs mécaniques répétés.

Pour une sélection de matériaux axée sur l'impact, comparez DGK-PP 66D impact à basse température PP🔍 avec DGK-ABS NDW140U résistant aux basses températures ABS🔍 lorsque la pièce doit résister aux chutes, aux contraintes d'assemblage et aux chocs à froid.

Un plastique résistant aux chocs n’est pas simplement un plastique souple. Un matériau pratique à fort impact doit équilibrer la résistance aux chocs, la rigidité, la résistance à la chaleur, la stabilité dimensionnelle, la fluidité, l’apparence de la surface, le caractère ignifuge, la résistance à l’usure et le coût.

Les itinéraires de matériaux courants incluent les ABS à fort impact, les alliages PP modifiés aux chocs, les alliages PC / ABS, les systèmes d'impact flexibles PA6 et PA66 renforcés, les systèmes d'impact flexibles POM, TPU ou TPE modifiés par élastomère et les mélanges de plastiques techniques. Les méthodes de trempe comprennent l'optimisation de la phase caoutchouc, la modification POE ou EPDM, la modification d'impact MBS ou acrylique, les modificateurs d'impact noyau-coquille, la conception de compatibilisants et les systèmes de trempe à basse température.

Yuyao Deyu DEYU Plastics développe des composés DGK à fort impact en fonction de la structure de la pièce, de la température d'impact, de la sensibilité des encoches, de l'épaisseur de la paroi, des exigences en matière de chute, de la méthode d'assemblage et du mode de défaillance réel.

Pourquoi la résistance aux chocs est importante

De nombreuses pièces en plastique ne tombent pas en panne parce que leur résistance à la traction est trop faible. Ils échouent parce qu'ils se fissurent sous un impact soudain, un assemblage à froid, un serrage de vis, un test de chute, une contrainte d'encliquetage, une vibration ou une fatigue à long terme.

Les défaillances typiques incluent la fissuration des boîtiers après un test de chute, la rupture des clips lors de l'assemblage, le blanchiment des bossages de vis après le serrage, la fissuration des coins des parois minces, la défaillance des pièces automobiles lors d'un impact à basse température, la rupture des couvercles industriels pendant le transport et la fissuration des coques d'outils après une chute.

La question clé n’est pas seulement de savoir si la résistance aux chocs est élevée. Les bonnes questions sont:

• A quelle température le test d'impact est-il effectué?
• Le test est-il coché ou non?
• Quelle est l'épaisseur du mur?
• La pièce est-elle soumise à une contrainte de vis, de clip ou d'encliquetage?
• La défaillance est-elle localisée au niveau de la ligne de soudure, de la zone de la porte, du coin, de la nervure ou du bossage?
• Le matériau a-t-il également besoin d'un caractère ignifuge, d'une résistance UV, d'une résistance à l'usure, de performances antistatiques ou d'une rigidité élevée?

Ce n’est qu’une fois ces conditions claires que le plastique résistant aux chocs approprié peut être sélectionné.

Qu'est-ce qu'un plastique à fort impact?

Le plastique à fort impact fait référence à un matériau plastique capable d’absorber l’énergie d’un impact et de résister à une rupture fragile. La résistance aux chocs dépend de la mobilité de la chaîne polymère, de la répartition des phases du caoutchouc, de la compatibilité des élastomères, de la cristallinité, de la sensibilité aux entailles, du poids moléculaire, de la teneur en charges, du renforcement des fibres, de la température, de l'épaisseur de la pièce, de la contrainte de moulage et de la résistance de la ligne de soudure.

La performance d’impact n’est pas un simple chiffre. Un matériau peut présenter un bon impact sans encoche mais un mauvais impact avec encoche. Un autre matériau peut bien fonctionner à température ambiante mais devenir cassant à -20 °C. Un troisième matériau peut réussir les tests standards mais échouer au niveau des bossages de vis dans des pièces réelles.

Pour cette raison, le développement de plastiques à fort impact doit combiner la conception de la formulation et la validation des pièces réelles.

Principaux concepts des tests d'impact

Impact encoché vs impact non encoché

L'impact entaillé est plus grave car l'encoche crée une concentration de contrainte. Il reflète mieux la sensibilité aux fissures dans les produits réels comportant des coins, des lignes de soudure, des trous de vis, des nervures et des portes.

Un impact non encoché peut montrer des valeurs très élevées, mais il ne représente pas toujours une défaillance réelle d'une pièce. Pour la sélection des matériaux, l'impact cranté est souvent plus utile.

Impact à température ambiante vs impact à basse température

Certains plastiques fonctionnent bien à 23 °C mais deviennent cassants à -10 °C, -20 °C ou -30 °C. L'impact des basses températures est important pour les pièces automobiles, les équipements extérieurs, la logistique de la chaîne du froid, les outils d'hiver, les pièces d'appareils électroménagers, les produits des régions du Nord et les emballages de transport.

Données de la barre de test par rapport aux données des pièces réelles

Les barres de test standard sont utiles, mais les pièces réelles peuvent échouer différemment. L'épaisseur de la paroi, la position de la porte, la ligne de soudure, la conception du bossage de vis, la conception des nervures, le rayon des coins, la contrainte de moulage, le séchage, le couple d'assemblage et le conditionnement influencent tous la défaillance.

DEYU recommande de valider les plastiques à fort impact par des tests standard et des tests sur pièces réelles.

Itinéraires plastiques courants à fort impact

Itinéraire	Principal avantage	Point d'attention principal	Applications typiques
ABS à fort impact	Apparence, transformabilité et impact équilibré	UV, équilibre thermique et ignifuge	Boîtiers d'appareils, coques d'outils, couvercles électroniques
PP modifié par impact	Légèreté, résistance chimique et faible coût	Perte de rigidité après trempe	Pièces automobiles, caisses logistiques, couvertures extérieures
Alliage PC / ABS	Une ténacité et une résistance à la chaleur supérieures à celles du ABS	Fenêtre de coût, de vieillissement et de traitement	Boîtiers électriques, instruments industriels, pièces de chargement
PA6 / PA66 renforcé	La force et l’impact peuvent coexister	Humidité, sensibilité aux entailles et équilibre des fibres	Clips, supports, engrenages, pièces mécaniques
POM modifié par impact	Résistance à l'usure avec une meilleure ténacité d'assemblage	Équilibre de rigidité et de friction	Engrenages, curseurs, serrures, pièces mobiles de précision
Systèmes TPU / TPE	Absorption d'énergie flexible et résistance au froid	Rigidité et comportement au fluage inférieurs	Housses de protection, poignées, coussinets amortisseurs

Mécanismes de durcissement

La trempe en phase caoutchouc utilise des particules de caoutchouc pour absorber et disperser l’énergie d’impact. ABS est un exemple classique, et les performances dépendent de la taille des particules de caoutchouc, de leur teneur, de leur dispersion, de l'adhésion de l'interface et de la compatibilité de la matrice.

Le durcissement des élastomères utilise des durcisseurs POE, EPDM, SEBS ou nylon pour améliorer la résistance aux chocs. Le compromis est que la rigidité, la résistance à la chaleur, la fluidité ou la dureté de la surface peuvent changer.

Les modificateurs d'impact noyau-coque peuvent améliorer l'impact dans les systèmes ABS, PC / ABS, PVC, PMMA et d'autres systèmes sans sacrifier complètement l'apparence ou le traitement.

La trempe des alliages mélange deux résines ou plus pour équilibrer l'impact, la résistance à la chaleur et le comportement au moulage. PC / ABS est un itinéraire courant.

Le renforcement en fibre améliore la rigidité, mais la fibre de verre ou la fibre de carbone peuvent réduire l'impact si le système n'est pas équilibré. Les plastiques renforcés à fort impact nécessitent que la fibre, le compatibilisant et le modificateur d'impact fonctionnent ensemble.

Un impact élevé ne signifie pas que plus doux est toujours mieux

De nombreuses voies de renforcement ajoutent des phases flexibles. Un durcissement excessif peut réduire la rigidité, la résistance à la chaleur, la dureté de surface, la stabilité dimensionnelle, la résistance des bossages de vis et la capacité de charge. Cela peut également augmenter le retrait ou provoquer des défauts de surface.

Le meilleur plastique résistant aux chocs n’est pas nécessairement le plus souple ou le matériau ayant la valeur d’impact unique la plus élevée. C'est le matériau qui répond aux conditions d'impact requises tout en gardant la pièce fonctionnelle.

Scénarios d'application

Boîtiers électriques et électroniques

Les boîtiers électriques nécessitent une résistance aux chutes, un caractère ignifuge, une stabilité dimensionnelle, un aspect de surface, une résistance à la chaleur et parfois des performances antistatiques. Les itinéraires courants incluent les ABS à fort impact, les PC / ABS, les PC / ABS ignifuges et les PP à impact modifié pour les pièces à moindre coût.

Pièces automobiles

Les pièces automobiles nécessitent souvent des chocs à basse température, un vieillissement thermique, une résistance aux vibrations, une fiabilité d'assemblage, une résistance aux clips et une stabilité dimensionnelle. Les systèmes PP modifiés par impact, PC / ABS, PA6 / PA66 renforcés et les systèmes flexibles TPE ou TPU sont des options courantes.

Pièces d'équipement industriel

Les composants industriels peuvent nécessiter une résistance aux chocs, à l’usure, aux produits chimiques, à la résistance structurelle, à la fiabilité à basse température et à un moulage stable. Le PA66 renforcé, le POM à impact modifié, le PC / ABS à impact élevé et le PP renforcé à impact équilibré sont des choix typiques.

Produits d'extérieur et pour régions froides

Les produits d'extérieur nécessitent un impact à basse température, une résistance UV, une stabilité aux intempéries, une rétention de couleur et une résistance aux fissures après vieillissement. Les ABS résistants aux impacts élevés UV, les PP aux impacts stabilisés UV, les PC / ABS résistants aux intempéries et les TPU / TPE résistants au froid peuvent être envisagés.

Cas client 1: Boîtier ABS à fort impact pour contrôleur industriel

Un client a utilisé la norme ABS pour un boîtier de contrôleur industriel. L'apparence était bonne, mais des fissures sont apparues dans les coins après les tests de chute. Les bossages des vis étaient blanchis, les lignes de soudure étaient faibles et les résultats des tests de chute étaient instables.

Article	Original ABS	DEYU DGK à fort impact ABS
Résistance aux chocs crantés	15kJ / m2	28 kJ / m2
Test de chute à 1,2 m	4 échecs / 10 échantillons	0 échec / 10 échantillons
Fissuration du bossage de vis après assemblage	3 échecs / 20 échantillons	0 échec / 20 échantillons
Aspect des surfaces	Bien	Bien
Fluidité	Bien	Bon, légèrement ajusté

DEYU a optimisé la ténacité de la phase de caoutchouc, l'équilibre du modificateur d'impact, la résistance de la ligne de soudure, la fluidité et l'apparence de la surface. Le matériau final a amélioré la résistance des coins et des bossages de vis sans sacrifier l'apparence du boîtier.

Cas client 2: PP trempé à basse température pour mallette à outils d'extérieur

Une mallette à outils d'extérieur fabriquée à partir de PP ordinaire a passé avec succès les tests de manipulation à température ambiante, mais s'est fissurée au niveau des charnières et des coins pendant le transport hivernal.

Article	Original PP	DEYU trempé à basse température PP
Impact entaillé à 23°C	8kJ / m2	18 kJ / m2
Impact entaillé à -20°C	2,5 kJ / m2	9,5 kJ / m2
Test de chute à -20 deg C	6 échecs / 10 échantillons	0 échec / 10 échantillons
Module de flexion	1 450 MPa	1 230 MPa
Fissure de charnière	Fréquent	Considérablement réduit

DEYU a utilisé le copolymère d'impact PP, le renforcement d'élastomère POE, l'équilibrage d'impact à basse température, la rétention de rigidité et une direction de stabilisation UV en option. La leçon clé est que l’impact de la température ambiante n’est pas suffisant pour les produits PP d’extérieur.

Cas client 3: PA66 à impact équilibré pour clip automobile

Un clip automobile fabriqué à partir de la norme PA66 présentait une bonne résistance, mais s'est fissuré lors des tests d'assemblage et de retrait à froid.

Article	Original PA66	DEYU PA66 à impact équilibré
Résistance à la traction	82 MPa	76 MPa
Impact entaillé à 23°C	6,5 kJ / m2	13,8 kJ / m2
Impact entaillé à -30 deg C	2,1 kJ / m2	6,7 kJ / m2
Test d'assemblage à froid	5 échecs / 20 échantillons	0 échec / 20 échantillons
Test du cycle de retrait	8 cycles en moyenne	18 cycles en moyenne

DEYU a ajusté le modificateur d'impact du nylon, le compatibilisant, la viscosité PA66, le contrôle de l'humidité et la recommandation locale en matière de rayon de coin. Pour les clips en nylon, la résistance à la traction seule ne suffit pas; la sensibilité des encoches, les conditions d'humidité et la géométrie de la pièce déterminent la fiabilité finale.

Cas client 4: Boîtier ignifuge à fort impact PC / ABS

Un client a utilisé le ABS ignifuge pour un boîtier électrique. Le matériau a atteint la direction ignifuge mais manquait de résistance aux chocs pour le test de chute.

Article	FR ABS	DEYU FR à fort impact PC / ABS
Cible ignifuge	Direction V-0	Direction V-0 à l’épaisseur requise
Résistance aux chocs crantés	11 kJ / m2	35 kJ / m2
Test de chute à 1,0 m	5 échecs / 10 échantillons	0 échec / 10 échantillons
Fissuration des coins	Fréquent	Non observé lors de l'essai final
Aspect des surfaces	Acceptable	Bien

Lorsque l’ignifugation et la résistance aux chocs sont toutes deux requises, le choix du matériau doit tenir compte à la fois de l’ignifugation et de la réelle fiabilité mécanique. PC / ABS peut constituer une mise à niveau pratique par rapport au FR ABS lorsqu'un impact plus élevé est nécessaire.

Plateforme de matériaux à fort impact DEYU DGK

Yuyao Deyu DEYU Plastics fournit des solutions plastiques personnalisées à fort impact basées sur ABS, PP, PC / ABS, PA6, PA66, POM, PC, TPU, TPE et d'autres systèmes de résine.

Les solutions possibles incluent la série DGK-ABS à fort impact, la série DGK-ABS UV à fort impact, la série DGK-PP renforcée à basse température, la série renforcée DGK-PP à impact équilibré, la série DGK-PC / ABS à fort impact, la série DGK-PC / ABS ignifuge à fort impact, la série DGK-PA6 renforcée, la série DGK-PA66 à impact équilibré, la série DGK-POM modifiée à impact, Série d'impact à basse température DGK-TPU et série d'absorption des chocs DGK-TPE.

DEYU peut ajuster la résine de base, la phase de caoutchouc, l'emballage élastomère, le compatibilisant, la teneur en fibre de verre, la charge minérale, l'ignifugation, la stabilité du UV, l'impact à basse température, la fluidité, l'apparence de la surface, la couleur, l'épaisseur de la pièce et le processus de moulage.

Pour un développement précis, DEYU recommande de fournir le matériau actuel, l'application, l'emplacement de la défaillance, la méthode d'essai d'impact, la température d'essai, la hauteur de chute, l'épaisseur de paroi, le bossage de vis ou la structure à encliquetage, la demande ignifuge, la demande UV, la demande à basse température, la couleur, le processus de moulage, le dessin ou l'échantillon et la norme d'acceptation.

Conclusion

Les plastiques à fort impact ne sont pas seulement des plastiques plus souples. Il s'agit de matériaux techniques conçus pour résister aux fissures en cas de chute, d'impact, de contrainte d'assemblage, de vibration, de basse température et de conditions de service réelles.

Différentes résines nécessitent différentes voies de trempe. ABS s'appuie sur une conception en phase de caoutchouc. PP nécessite souvent une modification du copolymère et de l'élastomère. PC / ABS utilise la ténacité et la résistance à la chaleur de l'alliage. Les PA6 et PA66 nécessitent des modificateurs d'impact et une évaluation de l'humidité. Le POM a besoin d'un équilibre d'impact qui ne détruit pas la résistance à l'usure et la stabilité dimensionnelle. Les TPU et TPE offrent une absorption d'énergie flexible.

Un plastique à fort impact réussi doit équilibrer l'impact, la rigidité, la résistance à la chaleur, la fluidité, l'apparence, le caractère ignifuge, la résistance UV, la résistance à l'usure et le coût. Les données de test standard ne sont que le point de départ; la validation des pièces réelles est essentielle.