บทนำ

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุพลาสติก

ABS
วัสดุนี้มีประสิทธิภาพโดยรวมที่สมดุล มีความแข็งผิวปานกลาง (Shore D 78) และทนต่อรอยขีดข่วนได้ดี มีจุดครากประมาณ 43 MPa และมีค่าการยืดตัว ณ จุดขาดสูงถึง 20-30% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเหนียวที่ยอดเยี่ยม ค่าความแข็งแรงต่อแรงกระแทก IZOD อยู่ที่ประมาณ 21 kJ/m² ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้านทานแรงกระแทกและการชนที่เชื่อถือได้ จึงเหมาะสำหรับใช้เป็นส่วนประกอบของตัวเรือน

PC (โพลีคาร์บอเนต)
PC ขึ้นชื่อเรื่องความแข็งแกร่งและความเหนียวเป็นพิเศษ ด้วยค่าความแข็งแรงคราก (Yield Strength) สูงสุดถึง 60 MPa จึงสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า ABS คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดคือความเหนียว โดยมีค่าการยืดตัว ณ จุดขาด (Elongation at break) มากกว่า 100% และค่าความต้านทานแรงกระแทก IZOD (IZOD) สูงถึง 88 kJ/m² ทำให้เป็นตัวเลือกอันดับต้นๆ สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานต่อการกระแทกสูง เช่น ฝาครอบป้องกันและตัวเรือนที่ทนทาน

ABS+PC (วัสดุผสม)
วัสดุนี้ผสานความแข็งแกร่งของ PC เข้ากับความง่ายในการแปรรูปของ ABS ค่าความแข็งแรงคราก (59 MPa) ใกล้เคียงกับ PC แท้ แต่มีความแข็งแรงอยู่ระหว่างสองอย่าง ทำให้มีความแข็งแรงและความเหนียวที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ ABS

PA6/PA66 (ไนลอน)
ไนลอนเป็นวัสดุที่แสดงถึงความทนทานต่อการสึกหรอและความแข็งแรงสูง ความแข็งผิวสูง (Shore D 78-85) และค่าคราก (Yield Strength) 74-83 MPa ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องรับแรงเค้น เช่น เฟืองเกียร์ หลังจากปรับสภาพด้วยความชื้นแล้ว อัตราการยืดตัว ณ จุดขาดจะสูงถึง 50-90% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเหนียวที่ยอดเยี่ยม

POM (Plasticized Metal)
POM ผสมผสานความแข็งสูง (Shore D 86) เข้ากับความแข็งแรงสูง (65-70 MPa) และเสถียรภาพเชิงขนาดที่ดี มีความเหนียวปานกลาง โดยอัตราการยืดตัว ณ จุดขาดอยู่ที่ประมาณ 30-40% แต่มีความต้านทานแรงกระแทกต่ำ (5-7 kJ/m²) เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอที่ต้องการความแม่นยำสูง มากกว่าการใช้งานที่ต้องรับแรงกระแทกสูง

PMMA (อะคริลิก)
อะคริลิกมีความแข็งสูง (Rockwell M 100) และทนต่อรอยขีดข่วนบนพื้นผิวได้ดี อย่างไรก็ตาม วัสดุนี้ค่อนข้างเปราะ โดยมีค่าการยืดตัว ณ จุดขาดเพียง 4-6% และค่าความต้านทานแรงกระแทก IZOD เพียง 1-2 kJ/m² ดังนั้นจึงมีความทนทานต่อแรงกระแทกน้อยกว่าและควรหลีกเลี่ยงในโครงสร้างที่รับแรงกระแทก

พลาสติกเสริมใยแก้ว (เช่น PA+GF, PC+GF)
การเติมใยแก้ว (GF) ลงในพลาสติกจะทำให้คุณสมบัติของพลาสติกเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ความแข็งและความแข็งแรงคราก/แรงดัดงอเพิ่มขึ้นอย่างมาก (ตัวอย่างเช่น PA66 + GF 30% สามารถสูงถึง 140 MPa) ทำให้พลาสติกสามารถรับน้ำหนักได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือความเปราะเพิ่มขึ้น โดยค่าการยืดตัว ณ จุดขาดลดลงอย่างรวดเร็วเหลือ 3-5% และมีความเหนียวและทนต่อแรงกระแทกลดลง

PEEK
PEEK เป็นหนึ่งในพลาสติกวิศวกรรมที่มีความทนทานสูงที่สุดและมีประสิทธิภาพสูง ไม่เพียงแต่ทนความร้อนเท่านั้น แต่ยังมีความแข็งแรงเชิงกลสูงมาก (100 MPa) และมีค่าการยืดตัว ณ จุดขาด 20% มอบความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความเหนียวอย่างสมบูรณ์แบบ แม้ว่าค่าความต้านทานแรงกระแทก (4-6 kJ/m²) จะต่ำกว่า PC แต่ก็เพียงพอสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง

คำศัพท์สำคัญ

• ความแข็ง: ความแข็งนี้วัดความต้านทานรอยขีดข่วนและรอยบุ๋มของวัสดุเป็นหลัก มาตรฐานการทดสอบทั่วไป ได้แก่ Rockwell และ Shore ค่าที่สูงขึ้นโดยทั่วไปบ่งชี้ว่าพื้นผิวมีความทนทานต่อรอยขีดข่วนมากกว่า
• ความแข็งแรงคราก/แรงดัด: หมายถึงความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะเกิดการเสียรูปถาวรหรือการแตกหัก เป็นตัวบ่งชี้สำคัญที่แสดงถึงความสามารถในการรับน้ำหนักของวัสดุ
• การยืดตัว ณ จุดขาด: หมายถึงเปอร์เซ็นต์ของความยาวที่เพิ่มขึ้นของวัสดุเมื่อถูกยืดจนเกิดการแตกหัก ค่าที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงความเหนียวและความเหนียวที่มากขึ้น ทำให้วัสดุมีแนวโน้มที่จะแตกหักแบบเปราะน้อยลง
• ความแข็งแรงของวัสดุ (IZOD Impact Strength): การวัดความสามารถในการดูดซับแรงกระแทกของวัสดุ โดยทั่วไปจะทดสอบโดยใช้ชิ้นงานที่มีรอยบากรูปตัว V ค่ายิ่งสูงแสดงว่ามีความต้านทานแรงกระแทก (ความต้านทานการชน) สูงกว่า

สรุป

การประเมินความแข็ง ความแข็งแรง และความเหนียว (การยืดตัว ณ จุดขาด และความแข็งแรงของแรงกระแทก) อย่างครอบคลุมเป็นกุญแจสำคัญในการเลือกวัสดุพลาสติกที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น สำหรับโครงที่ต้องทนต่อแรงกระแทก ควรให้ความสำคัญกับพลาสติก PC ทนแรงกระแทกสูง สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องรับน้ำหนัก ควรพิจารณาความแข็งแรงคราก และวัสดุ PA หรือวัสดุเสริมใยแก้วอาจเหมาะสม