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塑料刮痕怎么产生的,哪种塑料最耐刮?


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聚焦改性塑料及塑料零部件选材,提供该领域最专业的技术资讯和选材推荐

刚刚,客户急匆匆给我一堆照片!向我提出了一个尖锐的问题:“有没有耐刮擦比较好的材料?”


原来年底他参加了客诉复盘,塑料刮擦问题屡见不鲜,比如这款崭新的洗衣机外壳。


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塑料苦被刮久矣!看看新闻,质量问题十有八九和刮痕有关。除了家电领域,汽车也是重灾区,几乎每月都要内外饰的刮擦问题:


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某知名网络投诉平台上,今年关于刮擦的投诉,高达1200+以上。


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于是,我问他:“刮擦具体要好到什么程度?”


他用力地将指甲在零件表面刮擦,说:“即使这样划,表面也看不出痕迹!”


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“这真可以有!”我有点得意地回答道。

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刮痕究竟是如何产生的?


不要觉得小编我吹牛。要解决这个问题,首先我们要把这一简单的“指甲刮擦”这个过程用放大镜仔细看一下:


指甲刮擦可以分成三个过程:

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 ● 第一步:施压阶段


一般人刮擦使用的力为2~10N,食指指甲的半径一般为0.5cm,厚度为0.5mm。材料受到指甲的压力,表面发生了凹陷变形。这一变形是可逆的弹性形变还是不可逆的塑性形变,取决于材料的压缩屈服强度σy的大小。


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当材料受到的压力大于材料压缩屈服强度时,材料发生弹性形变的同时便会发生不可恢复的塑性形变,指甲的力撤销,样板表面将留下压痕。


 ● 第二步:滑动阶段


还没完,指甲保持对材料施加的压力,同时滑动指甲。如示意图,在这个过程中,材料受到了三个不同的力:


A区域:受到了源自指甲压缩力;
B区域:指甲与表面之间摩擦力;

C区域:如果A区域压缩力足够大,材料发生变形,并在指甲的刮擦前端

C区域材料发生拱起,将产生一个拉伸力。

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A区域受到的压缩力,是划痕深浅、宽度的决定因素。如果材料具有更高的压缩应变硬化性能,则材料的弹性形变占比更高,划痕的弹性恢复更多,划痕的深度和宽度更小。同理,B区域和C区域受到了拉伸的力,材料的拉伸强度越高,材料越不容易被拉断。


● 第三步 肉眼观察


刮擦结束,指甲撤离,由人眼进行结果的判定,对于一个正常人视力来说,在30厘米的观察距离下,眼睛只能分辨一个90 μm300 dpi分辨率的(差异)物体;在一个背景中,人眼的极限是只能分辨2%以上对比度的差异。因此,划痕的严重程度只有超过这2%人眼极限时才会被发现。


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七大主流材料  谁最耐刮?


好了,根据以上分析,咱可以把客户的需求“指甲刮擦不留痕迹”转化为以下技术语言:


• 刮擦实验条件:在载荷为 2~10N,刮擦头为半径为0.5cm,厚度为0.5mm,表面硬度为H的圆弧片,以10m/min的速度进行刮擦测试; 


• 划痕不能被肉眼可见:划痕的宽度<90μm,同时划痕与样板表面的分辨率差异<2%。


材料应当具备以下特征,才能表现出优异的刮擦性能:

• 较高的压缩屈服强度、应变硬化性能——划痕宽度小,深度浅,划痕更易发生弹性回复
• 较高的拉伸强度、拉伸韧性、拉伸应变硬化性能——划痕表面不易出现裂纹、塑性形变;
 低摩擦系数——有效减小划痕宽度和减弱划痕表面破坏;
• 颜色稳定性——即使产生严重划痕也不被肉眼“探测”。


能办得到吗?


我们对常用外壳选材(ABS、PC、PMMA……)等7大主流材料,用”刮擦实验”终极PK:


3,2,1……


遗憾的是,在刮擦实验环境下(5N),没有一款材料可以满足“指甲刮擦”这一苛刻的刮擦要求。几乎都有肉眼可见的划痕,只是深浅不一而已。(X越多,说明耐刮擦性越差)。


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从以上结果,结合基材物性,我们可知:


MARK


• PP刮擦性最差:

PP刮擦的刮擦痕迹最为明显,主要原因是PP最易发生压缩屈服,级别加入矿物填充,材料的拉伸强度提升,可以一定程度改善B区域断裂和屈服,但压缩性能改变不大,因此填充PP的耐刮擦性能也不理想。


• PC划痕宽,PS表面易裂

PC和PS对比,PC划痕宽且深,而且很光滑;而PS的划痕较窄,但表面裂纹较多。这一鲜明的反差主要原因是,PC具有低的压缩屈服强度、高的拉伸强度和拉伸韧性;而PS具有更高的压缩屈服强度,但拉伸韧性太差,导致刮擦过程中出现了周期性的裂纹。

PA和PBT的划痕表现与PC类似,但两个材料的压缩屈服强度高于PC,因此划痕宽度小于PC;


• PMMA的综合性能最佳:

PMMA的划痕表现与PS接近,但PMMA具有最高的压缩屈服强度和比PS更好的拉伸强度和韧性,因此其变现出的划痕宽度最窄,存在一些微裂纹。



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“PMMA PLUS”  耐刮技术红利来了!


以上分析可见,PMMA虽然抵不过5N以上的载荷压力,但是相比较塑料同行,已经出类拔萃了,是一块好苗子!


小编公司锦湖日丽旗下的微创新品牌塑优案™提供了一系列的超耐刮解决方案,让本就有耐刮优势的PMMA打上了耐刮 PLUS”补丁


PMMA NM52是一款超耐刮的低光泽PMMA,真正实现了“指甲刮擦不受伤”的效果!


具有以下特点:

● 超高硬度,铅笔硬度达到4H以上。
   从硬度看,是材料圈妥妥的顶流水平。
● 表面顺滑,极低表面动摩擦系数 
● 细腻哑光效果,具有防眩目特点 


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建议应用:

①防眩目书桌台面;②VR眼镜外壳;③汽车内外饰

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如果你对产品颜值的有更高要求,想拥有PMMA原有的光泽度。也可以试试看PMMA M1700,是一款超耐刮的高光泽PMMA,具有以下特点:


● 与纯PMMA一致的透明度和光泽度
● 比纯PMMA更好的韧性
● 表面顺滑,极低表面动摩擦系数 
● 优异的耐磨损外观保持性能,真正实现指甲刮擦不留痕迹。


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建议应用:

①遥控器面板;②汽车立柱板;③钢琴键;④尤克里里装饰板


内容来源自【塑料与选材】自媒体公众号



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