优化小型家电的齿轮性能

作者 ■帝斯曼工程材料

小型家电对塑料齿轮的需求不断增加。扫地机器人就是使用塑料齿轮的最好范例，预计在 2024 年前复合年增长率 (CAGR) 将达 18%。其他家用电器还包括搅拌机、榨汁机和食品加工器等。制造商们越来越倾向于用塑料齿轮代替金属齿轮，他们意识到塑料齿轮生产周期更短，也更经济实惠。同时，其所生产的终端件兼顾耐用、低噪、避震和柔和性等特征。

许多小型家电，包括微型食品加工器和便携式打印机，都要求非常小且薄的塑料齿轮，以满足它们寸土寸金的设计。如果一个薄型齿轮在运作中因为机械负荷、扭转力、压力或是高温损坏，消费者需要投入大量的时间去维修，这将会给品牌带来负面影响。

齿轮失效方式大致包括两类，第一类是由于长期运转带来的磨损问题，第二类为断齿造成的整台机器无法运转。因此，齿轮生产商需要选用低损坏率以及高疲劳强度的材料来应对失效问题。

Stanyl^® 是业内性能卓越的一种聚酰胺（尼龙）46，能适用于低温和高温的复杂应用工况。它提供了优异的摩擦学性能，拥有比聚邻苯二甲酰胺 (PPA) 和其他高温尼龙高出 50% 的耐磨性，并且能在干燥、平滑的环境下保持相同的性能。这些优异的性能主要取决于其特殊的分子结构，使得其结晶率高达 70%。

Stanyl^® 的高结晶性和大量氢键分子成就了它极佳的耐摩擦磨损性和极好的、甚至高过玻璃化温度的机械性能。它还为注射成型工艺提供了比多数聚酰胺都好的高流动性特质。此外，Stanyl^® 成功的模制过程不需要借助特殊模具、温度、钢铁或是其他高温尼龙聚合物所需的特殊辅助工具。

Stanyl^® 的高耐力性、耐用性和优异的摩擦磨耗性能，让它成为了生产齿轮和其他对空间及耐用性有要求之小型家电部件的极佳选择。

和一些竞品，如聚甲醛（POM）相比，Stanyl^® 表现出了更好的静力强度、疲劳强度、更好的耐磨损以及耐蠕变性能。与竞品 PPA 材料相比，用 Stanyl^® 生产和设计的塑料齿轮，在不影响产品性能的基础上，可减少 30% 的原料使用。另外对于低温齿轮应用，它还表现出长久的耐用性，其承受的极限扭矩等级远超 PPA 材料。如图 2 所示，在保证性能的同时，使用 Stanyl^® PA46材料，齿轮的厚度可以从使用 PPA 材料的 10mm 降低至 7mm，并减重约 30%。

图 1：Stanyl® 拥有比 PPA 以及其他高温尼龙高 50% 的耐磨性，其结晶率高达 70%

图 2：Stanyl® PA46 可使齿轮厚度从原先使用 PPA 材料的10mm 降低至 7mm，并减重约 30%

帝斯曼超越业内标准，帮助客户理解他们的齿轮设计在现实应用中的性能表现。透过最先进的齿轮测试仪器能精确测量运转负载、温度、和旋转速度，以及这些参量如何影响不同齿轮（如正齿、螺旋、或是涡轮转动）的长期性能。基础台架测试可以模拟多种滑行和滚动组合，以便于更好地预测齿轮在现实应用中的表现。

Stanyl^® 庞大的系列产品组合专为满足不同需求的应用而设计。帝斯曼可以帮助生产商们识别最适合他们需求的 Stanyl^® 材料牌号，减少在生产开始后所发生的重复测试和重复模制次数。

此文章摘录自2020年11月技术月刊

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