打个比方,
如果说,汽车配件属企业500强,金属木质这些985/211选手进圈顺理成章,那么,对非双一流毕业的塑料选手,它的敲门砖是什么?
这题我会:差不多的CLTE值!
众所周知,汽车很多配件,常常会将金属+塑料、木质+塑料、金属+木质+塑料,两两搭配做成制件。
如果大家的CLTE值差别很大,热胀冷缩比例不一,就算一开始勉强将就,也是强扭的瓜。而一个合适的CLTE值,就可以让大家相处很愉快。☺
所以,今天就来,为大家盘点:
哪些塑料更适合混汽车配件圈?
不同CLTE值的改性塑料分别适用哪些场景?
以及,如何让塑料更好融入圈子的工艺指导...
关于以上问题,也为大家请来了专业的材料攻城狮和技服攻城狮,答疑解惑,各位客官请参考!
主流基材中,谁更适合混汽车配件圈?
提问:
将CLTE值不合适的塑料,强行入(汽车配件)金属木质圈,会有什么后果?
举个例子:
假设材质为PC/ABS的扰流板长度为1000mm,当冬夏/早晚车身温度变化超过50℃时,其理论CLTE值(尺寸变化率)达到ΔL=7.5mm,而,金属的CLTE一般在1.5~2.4左右。
所以,CLTE值差别较大的车身塑料和钣金,在温差较大时,会出现什么问题?
请看:
总结:
◾ 废件多,零件变形甚至开裂,成本浪费大;
◾ 投诉多,尺寸变化导致异响风险;
◾ 落地难,设计时的零间隙,使用后却出现较大间隙/面差;
总而言之,无数失败案例都在证明,强扭的瓜,不仅不甜,还很费钱。
那么,哪些基材的CLTE值更接近金属..呢?
这么看,好像有戏。
PPS凭借优异的低CLTE值,突出了重围。
那么,PPS能否很好地混汽车配件圈呢?
不见得!
懂行的人都知道,PPS,虽然,特别适合与金属做嵌件注塑,但,韧性太差,缺口冲击≤3(一般都要进行矿粉+玻纤填充才能保障基本性能);且,价格又太高,堪称低膨胀系数里面的“爱马仕”产品。
所以,虽然PPS能与金属处成闺蜜,但,易碎的爱马仕,显然不适合混要求较高的汽车配件圈。
而,其他材料,咋一看,好像差别都很大。
但,也有规律:
◾ 塑料的CLTE值较无机材料(金属..)高得多;
◾结晶性材料(PA、PP、PBT)的CLTE一般较无定形态材料(PC、PC/ABS、ABS)高;
◾无定形材料一般耐热越高,CLTE越低,尺寸越稳定。
结论就是:
无定形态材料比结晶性材料更适合‘混圈’,尤其是高耐热的无定形材料。
所以,恭喜这一轮的胜出者:高耐热的无定形材料-PC。
然而,我们的希望之星-PC料,CLTE值高达6.5,远超金属..,这样的尺寸稳定性,显然还不够看!
那么,怎么办?
不急,要想实现高尺寸稳定性制件,一般有两种实现路径:结构和材料。
◾ 一方面,从结构上,去减弱因制件尺寸大而导致整体变形量较大的问题;
◾另一方面,就是从材料角度,选择添加玻纤,或者矿粉填充,来获得低CLTE材料。
但,加玻纤,带来的这两大致命BUG(翘曲变形;浮纤问题,无法喷漆),无疑会增加更多废件成本,一般‘家庭’难以承受。
而,矿物填充料,优势明显,虽然韧性下降,但还可满足汽车基本冲击要求;加工窗口窄也可通过模具设计和工艺调整来解决。
所以,这道题有解!!!
那就是:
将全村的希望-PC料,进行矿粉填充等改性手段,处理成低CLTE材料即可。
选材指导 :
不同CLTE值基料的适用场景,分别有?
在我们判断,PC料能否不负众望之前,先给大家提个问题:
是不是将塑料的CLTE值,改得越低越好呢?
答案,并不是。
因为,我们发现,矿物填充越多,CLTE值越低的同时,会带来其他弊端,比如韧性下降等问题。
所以,为了混圈子,过度填充,只会把自己打造成一个“中看不中用”的绣花枕头。
尤其,汽车行业,很多大的、细长型的、尺寸精度要求高的一体化制件,不仅需要高尺寸稳定性,还需要满足一定的机械性能、以及加工性..
所以,以此为前提,我们在PC的基础上进行基材共混、矿物填充等改性,就得到了这两款低CLTE料:PC/ABS-MD和PC/聚酯-MD。
接下来,就以改性技术专家企锦湖日丽的改性成果为例,看看这两款低CLTE料,实力如何?
废话不多说,直接看,不同矿物含量PC/ABS料的物性表:
可以发现:
▶ PC/ABS-MD15 :CLTE最低,但密度增加了的同时,还损失了一部分缺口冲击力(仍满足汽车基本冲击需求)。
所以,在汽车项目中,PC/ABS-MD15一般承担这类角色:避开直接冲撞部位,但对尺寸稳定性要求较高的长制件。
譬如:
▶ 而,PC/ABS-MD10,则更多被应用在韧性要求更高的场景。
譬如:
尤其,随着双联屏甚至多联屏趋势的来临,可以用来应付单屏框架的普通PC/ABS ,开始变得不够用了。
这都是客户花钱砸出来的经验:
将普通PC/ABS应用于双联屏,在冷热循环实验时,常出现框架开裂或显示屏被挤碎...等情况。
所以,简直就是多联屏的救星-PC/ABS-MD10,功不可没:
▪ 韧性好,显示屏框架结构背后有许多卡扣;
▪ 刚性好,部分屏幕支架为中空结构;
▪ 还能顺利通过1524h的冷热循环试验不开裂。
综上:
PC/ABS-MD,这款低CLTE料,外观好,韧性好,刚性还可根据填充量定制,还能顺便解决开模收缩率低导致的尺寸问题。有点哇塞!
再来看看,PC/聚酯-MD又有何过人之处?
我们发现,PC/聚酯-MD综合了几者优势的同时,也出现了不少问题:
因,PC流动性差,遇碱易降解,而,滑石粉(Talc)呈碱性(PH=8-10),且,PC与聚酯(PBT/PET)容易发生酯交换,出现挤出反应难受控等问题...
所以,在PC/聚酯体系天然的不稳定性前提下,还想要得到一款高性能的PC/聚酯-MD,就得对用料配比及工艺提出更高的要求。
那么,市面上,是否有成功案例?
当然有的,
参考锦湖日丽家的PC/聚酯-MD,性能如下:
可以看到:
较PC/ABS-MD而言,PC/聚酯-MD在刚性、耐热性上更有优势。
▶ PC/PBT+MD10,更抗冲击,适用场景有:加油/充电盖板、门把手等。
▶ PC/PET+MD15,韧性,刚性胜出一筹,更不易变形,更适用于汽车尾翼、顶装激光雷达罩盖等场景。
可能有人会有疑问,CLTE值相差不大的这几种料,究竟怎么选?
不着急,已经帮各位打听过了:
在成本上,由于,PC/聚酯体系的不稳定性,所以配方设计过程中的成本,相比PC/ABS+MD更高些。
在性能上,PC/聚酯+MD体系由于聚酯的存在,相比于PC/ABS+MD而言,尺寸稳定性更高、喷漆良率更优,且更适合薄壁化设计(同等份数矿物填充,模量更高),中高端配置的车型应用较多。
在加工性上,PC/ABS+MD颇具优势,但是掌握科学配方及工艺的PC/聚酯+MD也不逞多让。
当然,如果以上低CLTE料还不够用,还可根据需求开发定制,惊不惊喜。
塑料混圈的最佳加工姿势,新鲜出炉!
矿物PH>8,碱性矿粉对PC有较强的的降解,容易产生银丝。
② 相容性差
无机矿物和PC合金树脂在高剪切下容易发生分离,产生放射状析出。
③酯交换会影响热稳定性
PC和PET/PBT挤出过程中容易发生酯交换反应,难以受控,容易降解产生料花。
② 矿物与高分子材料的流动性差异,建议浇口处低速成型填充,减少剪切,以避免蛇形纹及矿物析出,成型时尽量采用高模温(≥80℃)利于矿物的浸润.
③ 酯类物质对水分敏感,因此注塑前需要充分的干燥,有条件可以上除湿干燥机,正常烘料100-110℃干燥6h以上,控制水分含量在0.03%以内;
④ 在高温下材料极易发生酯交换反应,影响热稳定性及表面,需选择合适吨位机台(建议充填所需胶量占最大熔胶量30-60%),也可通过熔胶延迟缩短材料在炮筒中的热滞留时间(滞留时间<2min),做到冷却和熔胶完成同步结束,连续成型;
⑤ 所选机台及模具必须要适配,切勿出现“大马拉小车—大机台小模具”的情况,否则注塑的零件极易产生料花,更不宜在炮筒中过久热停留。
侧浇口设计利于PC合金+矿物的充填,降低近浇口剪切,避免银丝及矿物析出,但在浇口设计时应适当增加进胶面积,可设计成扇形或锥形侧浇口,浇口厚度保证≥0.7d(制件厚度)厚度过薄虽然便于浇口的修剪,但需要很高的充填速度及压力,会使矿物和树脂基体产生分离,不利于外观表现,会出现近浇口矿物析出明显的缺陷。
原文始发于微信公众号(艾邦高分子):尺寸稳定性敢和金属混的塑料长成什么样?