作者 ■帝斯曼工程材料

小型家電對塑料齒輪的需求不斷增加。掃地機(jī)器人就是使用塑料齒輪的最好范例，預(yù)計在 2024 年前復(fù)合年增長率 (CAGR) 將達(dá) 18%。其他家用電器還包括攪拌機(jī)、榨汁機(jī)和食品加工器等。制造商們越來越傾向于用塑料齒輪代替金屬齒輪，他們意識到塑料齒輪生產(chǎn)周期更短，也更經(jīng)濟(jì)實惠。同時，其所生產(chǎn)的終端件兼顧耐用、低噪、避震和柔和性等特征。

許多小型家電，包括微型食品加工器和便攜式打印機(jī)，都要求非常小且薄的塑料齒輪，以滿足它們寸土寸金的設(shè)計。如果一個薄型齒輪在運作中因為機(jī)械負(fù)荷、扭轉(zhuǎn)力、壓力或是高溫?fù)p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(fù)面影響。

齒輪失效方式大致包括兩類，第一類是由于長期運轉(zhuǎn)帶來的磨損問題，第二類為斷齒造成的整臺機(jī)器無法運轉(zhuǎn)。因此，齒輪生產(chǎn)商需要選用低損壞率以及高疲勞強(qiáng)度的材料來應(yīng)對失效問題。

Stanyl^? 是業(yè)內(nèi)性能卓越的一種聚酰胺（尼龍）46，能適用于低溫和高溫的復(fù)雜應(yīng)用工況。它提供了優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，擁有比聚鄰苯二甲酰胺 (PPA) 和其他高溫尼龍高出 50% 的耐磨性，并且能在干燥、平滑的環(huán)境下保持相同的性能。這些優(yōu)異的性能主要取決于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，使得其結(jié)晶率高達(dá) 70%。

Stanyl^? 的高結(jié)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(jī)械性能。它還為注射成型工藝提供了比多數(shù)聚酰胺都好的高流動性特質(zhì)。此外，Stanyl^? 成功的模制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(yōu)異的摩擦磨耗性能，讓它成為了生產(chǎn)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(xiàn)出了更好的靜力強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)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(chǎn)和設(shè)計的塑料齒輪，在不影響產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，可減少 30% 的原料使用。另外對于低溫齒輪應(yīng)用，它還表現(xiàn)出長久的耐用性，其承受的極限扭矩等級遠(yuǎn)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，并減重約 30%。

圖 1：Stanyl? 擁有比 PPA 以及其他高溫尼龍高 50% 的耐磨性，其結(jié)晶率高達(dá) 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，并減重約 30%

帝斯曼超越業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，幫助客戶理解他們的齒輪設(shè)計在現(xiàn)實應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。透過最先進(jìn)的齒輪測試儀器能精確測量運轉(zhuǎn)負(fù)載、溫度、和旋轉(zhuǎn)速度，以及這些參量如何影響不同齒輪（如正齒、螺旋、或是渦輪轉(zhuǎn)動）的長期性能。基礎(chǔ)臺架測試可以模擬多種滑行和滾動組合，以便于更好地預(yù)測齒輪在現(xiàn)實應(yīng)用中的表現(xiàn)。

Stanyl^? 龐大的系列產(chǎn)品組合專為滿足不同需求的應(yīng)用而設(shè)計。帝斯曼可以幫助生產(chǎn)商們識別最適合他們需求的 Stanyl^? 材料牌號，減少在生產(chǎn)開始后所發(fā)生的重復(fù)測試和重復(fù)模制次數(shù)。

此文章摘錄自2020年11月技術(shù)月刊

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