ในภูมิทัศน์ทางอุตสาหกรรมที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน วัสดุพลาสติกได้กลายเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและการใช้งานที่หลากหลาย สิ่งเหล่านี้ไม่เพียงแพร่หลายในชีวิตประจำวันเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูง อุปกรณ์ทางการแพทย์ การผลิตยานยนต์ การบินและอวกาศ และอื่นๆ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวัสดุศาสตร์ ความหลากหลายและประสิทธิภาพของวัสดุพลาสติกจึงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้วิศวกรและนักออกแบบมีตัวเลือกและความท้าทายมากขึ้น วิธีการเลือกวัสดุพลาสติกที่เหมาะสมที่สุดจากตัวเลือกมากมายสำหรับการใช้งานเฉพาะเจาะจงกลายเป็นปัญหาที่ซับซ้อนแต่สำคัญ บทความนี้มุ่งหวังที่จะให้คำแนะนำที่ครอบคลุมเพื่อช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุพลาสติก เทคนิคการแปรรูป ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ และผลกระทบต่อประสิทธิภาพและราคาของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอย่างไร เราจะหารือเกี่ยวกับคุณลักษณะทางเคมีและกายภาพของวัสดุพลาสติกต่างๆ วิเคราะห์ประสิทธิภาพภายใต้สภาพแวดล้อมและการใช้งานที่แตกต่างกัน และให้คำแนะนำในการเลือกปฏิบัติ ด้วยการเจาะลึกกระบวนการคัดเลือกวัสดุพลาสติก เราหวังว่าจะช่วยผู้อ่านในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของผลิตภัณฑ์ ตามคำนำนี้ เราจะเริ่มต้นการเดินทาง เข้าสู่โลกของวัสดุพลาสติก สำรวจความลับและเรียนรู้วิธีใช้ความรู้นี้ในการออกแบบผลิตภัณฑ์เชิงปฏิบัติ ไม่ว่าคุณจะเป็นวิศวกรที่มีประสบการณ์หรือเป็นมือใหม่ในสาขาวัสดุศาสตร์ เราหวังว่าบทความนี้จะให้ข้อมูลและแรงบันดาลใจอันมีค่าแก่คุณ เรามาเริ่มต้นการเดินทางร่วมกันเพื่อค้นพบความลึกลับของการเลือกใช้วัสดุพลาสติก
การเลือกใช้วัสดุพลาสติก
จนถึงปัจจุบัน มีรายงานเรซินมากกว่าหมื่นชนิด โดยหลายพันชนิดผลิตในเชิงอุตสาหกรรม การเลือกใช้วัสดุพลาสติกเกี่ยวข้องกับการเลือกความหลากหลายที่เหมาะสมจากเรซินประเภทต่างๆ เมื่อมองแวบแรก ความหลากหลายของพันธุ์พลาสติกที่มีอยู่สามารถ มีล้นหลาม อย่างไรก็ตาม ไม่ได้มีการนำเรซินทุกประเภทมาใช้อย่างแพร่หลาย การเลือกใช้วัสดุพลาสติกที่เราอ้างถึงนั้นไม่ได้เป็นไปตามอำเภอใจ แต่จะถูกกรองภายในประเภทเรซินที่ใช้กันทั่วไป
หลักการเลือกใช้วัสดุพลาสติก:
I. การปรับตัวของวัสดุพลาสติก
• ประสิทธิภาพการเปรียบเทียบของวัสดุต่างๆ
• สภาพที่ไม่เหมาะสำหรับการเลือกใช้พลาสติก
• สภาวะที่เหมาะสมในการเลือกใช้พลาสติก
II. ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์พลาสติก
เงื่อนไขการใช้งานของผลิตภัณฑ์พลาสติก:
ก. ความเค้นทางกลต่อผลิตภัณฑ์พลาสติก
ข คุณสมบัติทางไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์พลาสติก
c. ข้อกำหนดความแม่นยำมิติของผลิตภัณฑ์พลาสติก
d. ข้อกำหนดการซึมผ่านของผลิตภัณฑ์พลาสติก
e. ข้อกำหนดด้านความโปร่งใสของผลิตภัณฑ์พลาสติก
ฉ ข้อกำหนดด้านรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์พลาสติก
สภาพแวดล้อมการใช้งานของผลิตภัณฑ์พลาสติก:
ก. อุณหภูมิแวดล้อม
ข ความชื้นในสิ่งแวดล้อม
ค. สื่อการติดต่อ;
ง.แสง ออกซิเจน และรังสีในสิ่งแวดล้อม
III. ประสิทธิภาพการประมวลผลของพลาสติก
• ความสามารถในการแปรรูปของพลาสติก;
• ต้นทุนการแปรรูปพลาสติก
• ของเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปพลาสติก
IV.ต้นทุนของผลิตภัณฑ์พลาสติก
• ราคาวัตถุดิบพลาสติก
• อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์พลาสติก
• ค่าบำรุงรักษาผลิตภัณฑ์พลาสติก
ในกระบวนการคัดเลือกจริง เรซินบางชนิดมีคุณสมบัติคล้ายกันมาก ทำให้ยากต่อการเลือก การจะเลือกชนิดใดเหมาะสมกว่านั้นต้องพิจารณาหลายแง่มุมและชั่งน้ำหนักซ้ำก่อนจึงจะตัดสินใจได้ ดังนั้น การเลือกใช้วัสดุพลาสติกจึงมีความซับซ้อนมาก และไม่มีกฎเกณฑ์ที่ชัดเจนให้ปฏิบัติตาม สิ่งหนึ่งที่ควรทราบคือข้อมูลประสิทธิภาพของวัสดุพลาสติกที่อ้างถึงจากหนังสือและสิ่งพิมพ์ต่างๆ จะถูกวัดภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ซึ่งอาจแตกต่างอย่างมากจากสภาพการทำงานจริง
ขั้นตอนการเลือกวัสดุ:
เมื่อต้องเผชิญกับแบบการออกแบบของผลิตภัณฑ์ที่จะพัฒนา การเลือกวัสดุควรทำตามขั้นตอนเหล่านี้:
- ขั้นแรก พิจารณาว่าผลิตภัณฑ์สามารถผลิตโดยใช้วัสดุพลาสติกได้หรือไม่
• ประการที่สอง หากพิจารณาว่าวัสดุพลาสติกสามารถใช้ในการผลิตได้ วัสดุพลาสติกชนิดใดที่จะเลือกจะกลายเป็นปัจจัยต่อไปที่ต้องพิจารณา
การเลือกวัสดุพลาสติกตามความแม่นยำของผลิตภัณฑ์:
พันธุ์วัสดุพลาสติกที่มีเกรดแม่นยำ
1 ไม่มี
2 ไม่มี
3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE พลาสติกเสริมแรง 30% GF (พลาสติกเสริมแรง 30% GF มีความแม่นยำสูงสุด)
PA 4 ชนิด, คลอรีนโพลิอีเทอร์, HPPVC ฯลฯ
5 POM, PP, HDPE ฯลฯ
6 SPVC, LDPE, LLDPE ฯลฯ
ตัวชี้วัดสำหรับการวัดความต้านทานความร้อนของผลิตภัณฑ์พลาสติก:
ตัวชี้วัดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อน อุณหภูมิต้านทานความร้อนของมาร์ติน และจุดอ่อนตัวของไวแคต โดยที่อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนเป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุด
ประสิทธิภาพการทนความร้อนของพลาสติกทั่วไป (ไม่มีการดัดแปลง):
วัสดุ อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อน จุดอ่อนตัวของไวแคต อุณหภูมิความต้านทานความร้อนของมาร์ติน
เอชดีพีอี 80°C 120°C -
แอลดีพีอี 50°C 95°C -
อีวา - 64 ℃ -
พีพี 102°C 110°C -
PS 85°C 105°C -
พีเอ็มเอ็มเอ 100°C 120°C -
ไฟเบอร์ 260°C 110°C -
เอบีเอส 86°C 160°C 75°C
PSF 185°C 180°C 150°C
ปอม 98°C 141°C 55°C
พีซี 134°C 153°C 112°C
PA6 58°C 180°C 48°C
PA66 60°C 217°C 50°C
PA1010 55°C 159°C 44°C
สัตว์เลี้ยง 70°C - 80°C
PBT 66°C 177°C 49°C
พีพีเอส 240°C - 102°C
พีพีโอ 172°C - 110°C
ปี่ 360°C 300°C -
แอลซีพี 315℃ - -
หลักการเลือกพลาสติกทนความร้อน:
• พิจารณาระดับการทนความร้อน:
ก. ตอบสนองความต้องการทนความร้อนโดยไม่ต้องเลือกสูงเกินไปเนื่องจากอาจทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น
ข ควรใช้พลาสติกทั่วไปที่มีการดัดแปลง พลาสติกทนความร้อนส่วนใหญ่เป็นพลาสติกชนิดพิเศษซึ่งมีราคาแพง พลาสติกทั่วไปมีราคาค่อนข้างถูกกว่า
ค. ควรใช้พลาสติกทั่วไปที่มีการปรับเปลี่ยนการทนความร้อนสูง
• พิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในการต้านทานความร้อน:
ก. ทนความร้อนทันทีและระยะยาว
b. ทนความร้อนแห้งและเปียก
c. ความต้านทานต่อการกัดกร่อนปานกลาง
d.Oxygen และความต้านทานความร้อนที่ปราศจากออกซิเจน;
e. ความต้านทานความร้อนแบบโหลดและไม่โหลด
การปรับเปลี่ยนการทนความร้อนของพลาสติก:
การปรับเปลี่ยนการต้านทานความร้อนแบบเติม:
สารตัวเติมแร่อนินทรีย์ส่วนใหญ่ ยกเว้นวัสดุอินทรีย์ สามารถปรับปรุงอุณหภูมิทนความร้อนของพลาสติกได้อย่างมีนัยสำคัญ สารตัวเติมทนความร้อนทั่วไป ได้แก่ แคลเซียมคาร์บอเนต แป้งโรยตัว ซิลิกา ไมกา ดินเหนียวเผา อลูมินา และแร่ใยหิน ยิ่งขนาดอนุภาคเล็กลง ยิ่งฟิลเลอร์ก็ยิ่งมีผลการปรับเปลี่ยนดีขึ้นเท่านั้น
• ฟิลเลอร์นาโน:
• PA6 เต็มไปด้วยมอนต์มอริลโลไนต์นาโน 5% อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนสามารถเพิ่มจาก 70°C เป็น 150°C;
• PA6 เต็มไปด้วยนาโนเมียร์ชอุม 10% อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนสามารถเพิ่มจาก 70°C เป็น 160°C;
• PA6 เติมไมกาสังเคราะห์ 5% อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนสามารถเพิ่มจาก 70°C เป็น 145°C
• ฟิลเลอร์ธรรมดา:
• PBT ที่เติมแป้งโรยตัว 30% อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนสามารถเพิ่มจาก 55°C เป็น 150°C;
• PBT ที่เติมไมกา 30% อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนสามารถเพิ่มจาก 55°C เป็น 162°C
การปรับเปลี่ยนความต้านทานความร้อนเสริม:
การเพิ่มความต้านทานความร้อนของพลาสติกโดยการปรับเปลี่ยนการเสริมแรงนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าการเติม เส้นใยทนความร้อนทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วย: ใยหิน ใยแก้ว คาร์บอนไฟเบอร์ หนวด และโพลี
• คริสตัลลีนเรซินเสริมด้วยใยแก้ว 30% เพื่อการปรับเปลี่ยนการต้านทานความร้อน:
• อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนของ PBT เพิ่มขึ้นจาก 66°C เป็น 210°C;
• อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนของ PET เพิ่มขึ้นจาก 98°C เป็น 238°C;
• อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนของ PP เพิ่มขึ้นจาก 102°C เป็น 149°C;
• อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนของ HDPE เพิ่มขึ้นจาก 49°C เป็น 127°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ PA6 เพิ่มขึ้นจาก 70°C เป็น 215°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ PA66 เพิ่มขึ้นจาก 71°C เป็น 255°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ POM เพิ่มขึ้นจาก 110°C เป็น 163°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ PEEK เพิ่มขึ้นจาก 230°C เป็น 310°C
• เรซินอสัณฐานเสริมด้วยใยแก้ว 30% เพื่อการปรับเปลี่ยนการต้านทานความร้อน:
• อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนของ PS เพิ่มขึ้นจาก 93°C เป็น 104°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของพีซีเพิ่มขึ้นจาก 132°C เป็น 143°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ AS เพิ่มขึ้นจาก 90°C เป็น 105°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ ABS เพิ่มขึ้นจาก 83°C เป็น 110°C;
• อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนของ PSF เพิ่มขึ้นจาก 174°C เป็น 182°C;
• อุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อนของ MPPO เพิ่มขึ้นจาก 130°C เป็น 155°C
การปรับเปลี่ยนความต้านทานความร้อนของการผสมพลาสติก
การผสมพลาสติกเพื่อเพิ่มการต้านทานความร้อนเกี่ยวข้องกับการรวมเรซินทนความร้อนสูงเข้ากับเรซินทนความร้อนต่ำ จึงเพิ่มความต้านทานความร้อน แม้ว่าการปรับปรุงความต้านทานความร้อนจะไม่สำคัญเท่ากับการเพิ่มตัวดัดแปลงทนความร้อน แต่ข้อดีก็คือ ไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติดั้งเดิมของวัสดุอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่เพิ่มความต้านทานความร้อน
• ABS/PC:อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนสามารถเพิ่มจาก 93°C เป็น 125°C;
• ABS/PSF(20%): อุณหภูมิการโก่งความร้อนสามารถเข้าถึง 115°C;
• HDPE/PC(20%): จุดอ่อนตัวของ Vicat สามารถเพิ่มจาก 124°C เป็น 146°C;
• PP/CaCo3/EP:อุณหภูมิการโก่งความร้อนสามารถเพิ่มจาก 102°C เป็น 150°C
การปรับเปลี่ยนความต้านทานความร้อนเชื่อมขวางพลาสติก
การเชื่อมขวางพลาสติกเพื่อปรับปรุงความต้านทานความร้อนมักใช้ในท่อและสายเคเบิลทนความร้อน
• HDPE: หลังจากการบำบัดด้วยการเชื่อมขวางด้วยไซเลน อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนจะเพิ่มขึ้นจากเดิม 70°C เป็น 90-110°C;
• พีวีซี: หลังจากการเชื่อมขวาง อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนจะเพิ่มขึ้นจากเดิม 65°C เป็น 105°C
การคัดสรรพลาสติกใสโดยเฉพาะ
I. ใช้วัสดุโปร่งใสทุกวัน:
• ฟิล์มใส: บรรจุภัณฑ์ใช้ PE, PP, PS, PVC และ PET ฯลฯ การใช้ทางการเกษตร PE, PVC และ PET ฯลฯ
• แผ่นและแผงโปร่งใส: ใช้ PP, PVC, PET, PMMA และ PC ฯลฯ
• ท่อใส:ใช้ PVC, PA ฯลฯ
• ขวดใส: ใช้ PVC, PET, PP, PS และ PC ฯลฯ
II. วัสดุอุปกรณ์แสงสว่าง:
ส่วนใหญ่ใช้เป็นโป๊ะโคม PS ที่ใช้กันทั่วไป PS, AS, PMMA และ PC ที่ดัดแปลง
III. วัสดุเครื่องมือทางแสง:
• ตัวเลนส์แข็ง:ส่วนใหญ่ใช้ CR-39 และ JD;
• คอนแทคเลนส์: มักใช้ HEMA
IV. วัสดุคล้ายแก้ว:
• กระจกรถยนต์: มักใช้ PMMA และ PC;
• กระจกสถาปัตยกรรม:นิยมใช้ PVF และ PET
V. วัสดุพลังงานแสงอาทิตย์:
PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF และ SI ที่ใช้กันทั่วไป ฯลฯ
VI. วัสดุใยแก้วนำแสง:
ชั้นแกนกลางใช้ PMMA หรือ PC และชั้นหุ้มเป็นโพลีเมอร์ฟลูออโรโอเลฟิน ประเภทเมทิลเมทาคริเลตที่มีฟลูออริเนต
VII. วัสดุซีดี:
PC และ PMMA ที่ใช้กันทั่วไป
VIII. วัสดุห่อหุ้มที่โปร่งใส:
PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB ที่ชุบแข็งพื้นผิว ฯลฯ
การเลือกวัสดุเฉพาะเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันของตัวเสื้อ
• ตัวเรือนทีวี:
• ขนาดเล็ก: ดัดแปลง PP;
• ขนาดกลาง: โลหะผสม PP, HIPS, ABS และ PVC/ABS ที่ปรับเปลี่ยนแล้ว
• ขนาดใหญ่:เอบีเอส.
• ขอบประตูตู้เย็นและขอบด้านใน:
• มักใช้บอร์ด HIPS, บอร์ด ABS และบอร์ดคอมโพสิต HIPS/ABS;
• ปัจจุบัน ABS เป็นวัสดุหลัก มีเพียงตู้เย็นของ Haier เท่านั้นที่ใช้ HIPS แบบดัดแปลง
• เครื่องซักผ้า:
• ถังและฝาปิดด้านในใช้ PP เป็นหลัก ส่วนจำนวนเล็กน้อยใช้โลหะผสม PVC/ABS
• เครื่องปรับอากาศ:
• ใช้วัสดุเสริม ABS,AS,PP.
• พัดลมไฟฟ้า:
• ใช้ระบบ ABS,AS,GPPS
• เครื่องดูดฝุ่น:
• ใช้ ABS, HIPS, PP ดัดแปลง
• เหล็ก:
• ไม่ทนความร้อน: PP ดัดแปลง;
• ทนความร้อน: ABS, PC, PA, PBT ฯลฯ
• เตาไมโครเวฟและหม้อหุงข้าว:
• ไม่ทนความร้อน: ดัดแปลง PP และ ABS;
• ทนความร้อน: PES, PEEK, PPS, LCP ฯลฯ
• วิทยุ เครื่องบันทึกเทป เครื่องบันทึกวิดีโอ:
• ใช้ระบบ ABS,HIPS ฯลฯ
• โทรศัพท์:
• ใช้ ABS, HIPS, PP ดัดแปลง, PVC/ABS ฯลฯ
