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成型材料:聚合物填料和添加剂

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热塑性树脂天然具有机械特性,根据材料的不同,这些特性可为注塑部件提供强度、耐用性、抗冲击性和其他有益特性。尼龙很结实。聚碳酸酯具有良好的耐温性。TPE 具有柔韧性并能吸收冲击。亚克力带来高度的透明度。根据零件的几何形状及其应用,基础树脂可能效果很好。但是,当需要增强标准塑料的性能时,可以将玻璃纤维、陶瓷或矿物增强材料等添加剂填充到材料中。


玻璃纤维

玻璃纤维是 塑料注射成型中最常用的添加剂。根据填充的百分比,与相应的未填充树脂相比,玻璃纤维可以显着提高部件的强度和刚度,但强度会带来脆性。例如,如果零件不必承受高冲击应力和挠度,而是生活在仅支撑重量的稳定环境中,那么玻璃填充零件就可以很好地工作。

增加玻璃注塑件的强度

产品开发人员经常使用玻璃填充材料来增加零件的强度。

我们库存的塑料和我们接受的客户提供的树脂的填充百分比各不相同,但通常在 13% 到 45% 之间。Protolabs 的玻璃填充树脂包括:ABS、尼龙、乙缩醛、聚碳酸酯、液晶聚合物 (LCP)、PBT、PET、PPS 和高性能树脂,如 PEEK 和 PEI。


玻璃纤维的加入也会影响成型工艺。纤维是与颗粒长度相等的股线。标准纤维的长度约为八分之一英寸,而长玻璃纤维的长度约为八分之三至二分之一英寸,具体取决于挤出方式。如果我们把纤维想象成一条鱼,把纤维的数量想象成一群鱼,那么当材料流过空腔时,鱼会从头到尾排列在树脂中游动。当鱼群靠近在零件上形成孔的核心销时,鱼群必须分开并绕过障碍物。这会改变股线的角度。因此,阻碍树脂流动的几何形状越多,股线彼此之间的随机角度就越多。


玻璃纤维限制了基础树脂的收缩率。这种限制与鼻子到尾巴垂直时的鼻子到尾巴不同。这会产生非线性收缩并加剧内部应力,从而增加翘曲风险。未填充的树脂在冷却过程中通常具有均匀的收缩率,而玻璃纤维会产生不同的收缩率、流动性和横向收缩率。在具有众多孔的几何形状、流动长度和形状的变化以及标称壁厚的变化中,预测收缩的变化变得非常困难。添加玻璃不仅会增加性能,还会增加风险。


与任何材料一样,无论是否填充玻璃,向零件几何形状添加半径都可以改善流动性 - 树脂围绕弯曲半径和圆角移动比在 90 度角上移动更容易。均匀的壁厚有助于树脂以相同的速度冷却。拔模允许您的成型商在模具中更硬地填充零件以更好地填充横截面。通过将浇口放置在零件的长轴上并尽量减少零件中的通孔和转弯来平滑流动路径,这将有助于使玻璃纤维与模腔中预期的收缩保持一致。关注这些问题有助于您的成型商将纤维填料的固有风险降至最低。


陶瓷填料

使用较少的陶瓷填料和矿物增强添加剂来提高零件的耐温性,但规则性要低得多。像玻璃一样,填料也为部件带来强度,但同样会导致它们变得更脆。这些部件的警告是它们在撞击时容易破裂或碎裂。


还要考虑填充物的形状。玻璃纤维细长;它有一个从鼻子到尾巴的方向。矿物填料往往是尺寸不同且有方向的扁平薄片。粉末是对称的 - 它可以很好地包装并且更均匀地分布在零件的横截面内,因此它降低了由于填料引起的翘曲风险。它通常也不会将均匀收缩率改变为线性收缩率。它可能只会略微降低收缩率。玻璃珠是另一种尺寸不同的填料形状。想想一个球坑。珠子通常是球形的;它可以很好地堆叠并增加材料的热变形,但通常不会像玻璃纤维填料那样增加结构强度。球坑均匀放置,并将对均匀收缩率的影响降至最低。又是这样,


导热树脂

现在还支持一些基于几何形状和易于填充的导热树脂。导热热塑性塑料产品线使用一种特殊的专有填料来创造其导电性能,介于塑料和金属之间。这些材料非常适合那些希望减轻零件重量并增加设计自由度的人。但是请记住,薄壁和小特征等具有挑战性的几何形状可能会阻止使用导热树脂。


盐和胡椒蓝色着色剂混合物

Protolabs 通常使用 3% 的盐和胡椒着色剂混合物。

现在让我们从改变树脂机械性能的添加剂转向提供化妆品改性的添加剂——着色剂。Protolabs 提供有限的着色剂选择(约 45 种)以及定制着色剂(基于 Pantone 编号),我们可以免费将它们添加到基础树脂中。热塑性基础树脂主要由黑色、自然色和透明色组成,后两者可添加着色剂。我们通常使用 3% 的盐和胡椒混合物,使用较小百分比的透明树脂,如聚碳酸酯。请注意,混合并不是完全匹配的颜色;即使特定材料可以接受特定着色剂,零件颜色也是近似的。如果您上传 3D CAD 模型,我们的 ProtoQuote 系统将自动指示哪些着色剂与哪些材料兼容。


预混树脂

当您的产品需要精确的颜色匹配或使用多种添加剂以确保您选择的零件和树脂在其预期环境中发挥作用时,您需要为您的成型商提供预混树脂。预混合意味着polyone.com或RTPcompany.com等树脂供应商将所有添加剂混合到一个颗粒中,确保均匀分布和颜色。所有颗粒在预混合材料中都是相同的,而不是具有颗粒随机分散的盐和胡椒混合物。


我们的应用工程师团队不是材料专家;然而,他们对基于行业和几何形状的常用材料有全面的了解。他们可以帮助提供潜在的替代品或建议两种或三种可能有效的不同树脂。简单地运行一些树脂进行测试将帮助您微调几何形状,使其在您的产品中发挥作用。


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