■帝斯曼工程材料
前言
小型家電對塑料齒輪的需求不斷增加。掃地機器人就是使用塑料齒輪的最好範例,預計在2024 年前複合年增長率(CAGR) 將達18%。其它家用電器還包括攪拌機、榨汁機和食品加工器等。製造商們越來越傾向於用塑料齒輪代替金屬齒輪,他們意識到塑料齒輪生產周期更短,也更經濟實惠。同時,其所生產的終端件兼顧耐用、低噪、避震和柔和性等特徵。
許多小型家電,包括微型食品加工器和便攜式列印機,都要求非常小且薄的塑料齒輪,以滿足它們寸土寸金的設計。如果一個薄型齒輪在運作中因為機械負荷、扭轉力、壓力或是高溫損壞,消費者需要投入大量的時間去維修,這將會給品牌帶來負面影響。
齒輪失效方式大致包括兩類,第一類是由於長期運轉帶來的磨損問題,第二類為斷齒造成的整臺機器無法運轉。因此,齒輪生產商需要選用低損壞率以及高疲勞强度的材料來應對失效問題。
推薦材料選擇
Stanyl® 是業內性能卓越的一種聚醯胺(尼龍)46,能適用於低溫和高溫的複雜應用工况。它提供了優異的摩擦學性能,擁有比聚鄰苯二甲醯胺(PPA) 和其他高溫尼龍高出50% 的耐磨性,並且能在乾燥、平滑的環境下保持相同的性能。這些優異的性能主要取決於其特殊的分子結構,使得其結晶率高達70%。
Stanyl® 的高結晶性和大量氫鍵分子成就了它極佳的耐摩擦磨損性和極好的、甚至高過玻璃化溫度的機械性能。它還為注射成型工藝提供了比多數聚醯胺都好的高流動性特質。此外,Stanyl® 成功的模製過程不需要借助特殊模具、溫度、鋼鐵或是其他高溫尼龍聚合物所需的特殊輔助工具。
Stanyl® 的高耐力性、耐用性和優異的摩擦磨耗性能,讓它成為了生產齒輪和其他對空間及耐用性有要求之小型家電部件的極佳選擇。和一些競品,如聚甲醛(POM)相比,Stanyl® 表現出了更好的靜力强度、疲勞强度、更好的耐磨損以及耐蠕變性能。
與競品PPA 材料相比,用Stanyl® 生產和設計的塑料齒輪,在不影響產品性能的基礎上,可減少30% 的原料使用。另外對於低溫齒輪應用,它還表現出長久的耐用性,其承受的極限扭矩等級遠超PPA 材料。如圖2 所示,在保證性能的同時,使用Stanyl® PA46 材料,齒輪的厚度可以從使用PPA 材料的10mm 降低至7mm,並減重約30%。
幫助客戶設計齒輪
帝斯曼超越業內標準,幫助客戶理解他們的齒輪設計在現實應用中的性能表現。透過最先進的齒輪測試儀器能精確測量運轉負載、溫度、和旋轉速度,以及這些參數如何影響不同齒輪(如正齒、螺旋、或是渦輪轉動)的長期性能。基礎臺架測試可以模擬多種滑行和滾動組合,以便於更好地預測齒輪在現實應用中的表現。
Stanyl® 龐大的系列產品組合專為滿足不同需求的應用而設計。帝斯曼可以幫助生產商們識別最適合他們需求的Stanyl® 材料牌號,減少在生產開始後所發生的重複測試和重複模製次數。
結語
隨著塑料齒輪的需求不斷遞增,齒輪生產商需要在滿足緊凑的空間要求的同時,確保齒輪的耐用性。DSMStanyl® 所提供的高强度、耐用性和抗磨損性的標準不但達到了齒輪生產商的要求,也給消費者提供了一份終生高品質的「保險」。■
圖1:Stanyl® 擁有比PPA 以及其他高溫尼龍高50% 的耐磨性,其結晶率高達70%
圖2:Stanyl® PA46 可使齒輪厚度從原先使用PPA 材料的10mm 降低至7mm,並減重約30%