Udarność

Co to jest udarność?

Udarność to odporność materiału na pękanie pod wpływem nagłego uderzenia, wyrażana energią potrzebną do złamania znormalizowanej próbki. Im wyższa udarność, tym więcej energii materiał pochłania, zanim pęknie. W tworzywach sztucznych podaje się ją najczęściej w kJ/m², czyli jako energię odniesioną do pola przekroju próbki.

Udarność opisuje zachowanie materiału przy obciążeniu dynamicznym, a nie wytrzymałość na powolne zginanie czy twardość powierzchni. Płyta może być sztywna i twarda, a mimo to pękać przy uderzeniu, albo odwrotnie: dobrze znosić uderzenia, a łatwiej się rysować. Dlatego przy wyborze materiału na osłonę lub ekspozytor sprawdza się kilka właściwości jednocześnie.

Jak mierzy się udarność?

W tworzywach stosuje się dwie podstawowe metody z wahadłem, które uderza w próbkę i mierzy pochłoniętą energię:

• Metoda Charpy’ego (ISO 179): próbka leży poziomo na dwóch podporach, a wahadło uderza w jej środek.
• Metoda Izoda (ISO 180): próbka jest zamocowana pionowo jednym końcem, a wahadło uderza w jej wolną część.

Każdą z metod wykonuje się na próbkach bez karbu albo z karbem, czyli z celowo naciętym wcięciem. Karb działa jak rysa lub ostry narożnik w gotowym wyrobie, dlatego wynik z karbem jest zwykle znacznie niższy i lepiej pokazuje wrażliwość materiału na koncentrację naprężeń. Część amerykańskich kart podaje wynik metody Izoda według ASTM w J/m, czyli w innej jednostce, której nie da się wprost przeliczyć na kJ/m².

Wyniki można więc porównywać tylko wtedy, gdy zmierzono je tą samą metodą, na tym samym typie próbki i w tej samej temperaturze. Zestawienie liczby z karbem z liczbą bez karbu albo wyniku Charpy’ego z wynikiem Izoda prowadzi do błędnych wniosków.

Udarność popularnych płyt w reklamie

Poniższe zestawienie ma charakter orientacyjny i porównuje materiały względem siebie. Dokładne wartości zależą od gatunku i producenta, dlatego do projektu bierze się dane z karty technicznej konkretnej płyty.

Materiał	Udarność względem innych płyt	Co warto wiedzieć
Poliwęglan (PC)	Bardzo wysoka	Łatwiej się rysuje niż plexi; udarność spada w niskiej temperaturze
PETG	Wysoka	Popularny w ekspozytorach i osłonach wewnątrz
ABS	Dobra	Nieprzezroczysty; standardowe odmiany są wrażliwe na UV
HIPS	Podwyższona w porównaniu ze zwykłym polistyrenem	Głównie do zastosowań wewnętrznych
PCV twarde	Umiarkowana	Staje się bardziej kruche w niskiej temperaturze
PMMA (plexi)	Niższa niż PC i PETG	Twarda, przejrzysta powierzchnia; istnieją odmiany o podwyższonej udarności

Przykład wpływu temperatury: dla jednego z gatunków poliwęglanu do wytłaczania płyt karta producenta podaje udarność Charpy’ego z karbem 80 kJ/m² w 23 °C i 18 kJ/m² w -30 °C. Ten sam materiał zachowuje się więc zimą zupełnie inaczej niż w ogrzewanym sklepie.

Co wpływa na odporność gotowego elementu na uderzenia?

Udarność materiału to dopiero punkt wyjścia. O tym, czy element przetrwa uderzenie, decydują także:

• Grubość i wielkość panelu: grubsza płyta i mniejsza rozpiętość między podporami ograniczają ugięcie przy uderzeniu.
• Otwory, wycięcia i ostre narożniki: działają jak karb i skupiają naprężenia, dlatego narożniki zaokrągla się, a otwory odsuwa od krawędzi.
• Mocowanie: panel przykręcony na sztywno bez luzu pęka łatwiej niż zamocowany z możliwością niewielkiego ruchu.
• Temperatura: większość tworzyw staje się bardziej krucha na mrozie.
• Starzenie i chemia: promieniowanie UV, niewłaściwe środki czyszczące i naprężenia po klejeniu mogą obniżyć odporność z czasem.

Udarność a klasa IK

Udarność opisuje materiał badany na małej próbce. Stopień odporności IK opisuje natomiast gotową obudowę, na przykład oprawy lub urządzenia, sprawdzaną uderzeniami o określonej energii według normy EN 62262. Wyniku w kJ/m² nie da się przeliczyć na klasę IK, bo na wynik obudowy wpływają jej kształt, mocowanie i sposób złożenia.

Wysoka udarność płyty nie oznacza też, że element jest niezniszczalny ani odporny na wandalizm. Poliwęglan można zarysować, przypalić lub przeciąć, a każdy materiał da się uszkodzić wystarczająco silnym lub ostrym uderzeniem.

Jak dobrać materiał odporny na uderzenia?

Najpierw określ, czego element ma unikać: przypadkowego potrącenia w sklepie, uderzeń piłki, zaczepienia wózkiem czy celowego uszkodzenia. Potem porównaj, co jest ważniejsze: przejrzystość, odporność na zarysowania, wygląd krawędzi czy praca w niskiej temperaturze. Plexi daje twardą, łatwą do polerowania powierzchnię, poliwęglan lepiej znosi uderzenia, a PETG jest kompromisem przy ekspozytorach i osłonach wewnątrz.

W Folplex wykonujemy osłony, obudowy, ekspozytory sklepowe i elementy z tworzyw sztucznych na zamówienie. Materiał dobieramy do miejsca użytkowania i ryzyka uszkodzeń, a przy elementach narażonych na uderzenia proponujemy sprawdzenie prototypu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

Najczęstsze pytania o udarność