Ein Leitfaden zur Auswahl des Glasfasergehalts in PA6

Flammhemmende Typen sind nicht „sicherer“ – es handelt sich lediglich um einen anderen Ansatz.

Viele Kunden fragen sofort: „Gib mir die flammhemmende Variante, das ist sicherer.“ Wir müssen mit diesem Missverständnis aufräumen: FR-Typen sind nicht einfach „verbesserte Sicherheitsversionen“ von Allzwecktypen; Ihre flammhemmenden Eigenschaften gehen mit einer deutlich verringerten Beständigkeit gegen elektrische Kriechströme einher.

Der Kernwert der FR-Typen liegt in ihrer Flammschutzklasse UL 94 V-0 (bei einer Dicke von 1,5 mm). Sie sind unerlässlich für Anwendungen mit zwingenden Flammschutzanforderungen, wie etwa elektronische und elektrische Steckverbinder, Gehäuse für Telekommunikations-Basisstationen, Strukturkomponenten rund um Autobatterien und hitzebeständige Teile in Haushaltsgeräten. Der Zusatz von Flammschutzmitteln hat jedoch deutliche Kosten: Der CTI sinkt von 575 V auf 225 V, die Kriechstromfestigkeit wird deutlich verringert, die Dichte steigt und das Verarbeitungsfenster wird kleiner.

Für Anwendungen ohne Anforderungen an die elektrische Sicherheit – wie Strukturbauteile im Maschinenbau, Rahmen von Sportgeräten und nichtelektrische Automobilteile – ist die Allzweckklasse ausreichend. Es bietet einen CTI von 575 V, eine hervorragende Kriechstromfestigkeit und eine stabilere Verarbeitung.

Die Auswahllogik ist also einfach: Verfügt das Produkt tatsächlich über eine zwingende UL94-Flammschutzanforderung? Wenn ja, verwenden Sie FR, achten Sie jedoch besonders auf CTI-Risiken in feuchten Umgebungen. Wenn nicht, verwenden Sie es nicht.

Hier gibt es einen gemeinsamen Punkt der Verwirrung : CTI und UL 94 sind zwei völlig unterschiedliche Metriken . CTI misst die Fähigkeit eines Materials, elektrischem Kriechstrom in feuchten, kontaminierten Umgebungen standzuhalten, während UL 94 die Entflammbarkeit misst. Gehen Sie nicht davon aus, dass „alles sicher ist, wenn es schwer entflammbar ist.“ Betriebsspannung, Verschmutzungsgrad und Flammschutzanforderungen sind drei unterschiedliche Themen, die separat behandelt werden müssen.

Drei Bereiche, in denen bei der Bearbeitung leicht Fehler auftreten können

Die Wahl des richtigen glasfaserverstärkten PA6-Typs ist nur der erste Schritt; Auch wenn die Verarbeitung nicht ordnungsgemäß erfolgt, wird die Leistung beeinträchtigt.

Trocknen. Die Amidbindungen in PA6-Molekülketten sind wasserempfindlich. Wenn das Rohmaterial vor dem Spritzgießen nicht gründlich getrocknet wird, brechen Wassermoleküle bei hohen Temperaturen die Molekülketten auf – sobald das Molekulargewicht sinkt, werden die mechanischen Eigenschaften sofort beeinträchtigt. Das Standardverfahren besteht darin, 4–6 Stunden lang bei 80–100 °C zu trocknen, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt auf unter 0,1 % reduziert wird. Bei glasfaserverstärkten Typen sollte die Trocknungstemperatur auf etwa 120 °C erhöht werden, bei einer Trocknungszeit von 4–6 Stunden; Bei FR-Typen, bei denen Flammschutzmittel Feuchtigkeit leichter aufnehmen, muss die Trocknungszeit weiter verlängert werden. Überspringen Sie diesen Schritt nicht – sonst sind alle weiteren Bemühungen umsonst.

Glasfaserausrichtung. Beim Spritzgießen richtet sich die Glasfaser entlang der Fließrichtung der Schmelze aus, was zu einer hohen Festigkeit in Fließrichtung und einer geringen Festigkeit senkrecht dazu führt – ein Phänomen, das als Anisotropie bekannt ist. Bei der Konstruktion von Bauteilen muss die primäre Spannungsrichtung mit der Strömungsrichtung übereinstimmen; Wenn sie nicht ausgerichtet sind, sollten Rippen zur Verstärkung hinzugefügt werden. Die CAE-Formflussanalyse gehört im Wesentlichen zur Standardpraxis in der Entwurfsphase von glasfaserverstärkten PA6-Strukturteilen – sparen Sie nicht an diesem Aufwand.

Schimmelverschleiß. Glasfaser ist ein harter Füllstoff, der deutlich mehr Verschleiß an Formen verursacht als reines PA. Die Oberflächenhärte der Kavität sollte mindestens HRC 60 betragen und der Bereich in der Nähe des Angusses sollte einer Härtungsbehandlung unterzogen werden. Ist die Form nicht hart genug, kommt es zu Maßabweichungen und die Oberfläche wird auf Dauer rau. Auch Flammschutzmittel in FR-Typen können zu leichter Korrosion führen, daher sind die Wartungskosten für die Form ein Faktor, der im Vorfeld berücksichtigt werden muss.

Ein paar Fallstricke, in die Menschen immer wieder tappen

Der häufigste Fallstrick bei der Materialauswahl ist die Annahme, dass ein höherer Glasfaseranteil immer besser ist. Bei 45 % Glasfaser erreicht die Steifigkeit ihren Höhepunkt, tatsächlich nimmt jedoch die Zähigkeit ab und die Fließfähigkeit verschlechtert sich. In den allermeisten Anwendungen sind 40 % ausreichend; Höhere Werte sind in der Regel nur bei PA66-Anwendungen erforderlich – dort ist die Steifigkeit ausreichend, die Formgebung stabil und die Kosteneffizienz optimal. Erzwingen Sie nicht einen Inhalt von 45 %, nur damit die Zahlen in der Tabelle der physikalischen Eigenschaften gut aussehen; Die dadurch verursachten Probleme in der tatsächlichen Massenproduktion überwiegen die geringfügige Erhöhung der Steifigkeit bei weitem.

Ein weiterer häufiger Fehler ist die Gleichsetzung von Flammschutz mit Durchschlagsfestigkeit. Der Zusatz von Flammschutzmitteln kann dazu führen, dass der CTI-Wert von 575 V auf 225 V sinkt, was die Durchschlagsfestigkeit im Freien, in feuchten oder industriell verschmutzten Umgebungen tatsächlich schwächt. Dabei handelt es sich nicht um ein umfassendes Upgrade, sondern um einen Richtungswechsel. Sie müssen genau bestimmen, auf welcher Spur sich Ihr Produkt befindet.

Ein weiteres Problem besteht darin, die Wasserabsorptionsrate von PA6 zu übersehen. PA6 ist einer der Nylontypen mit der höchsten Wasseraufnahmerate; die 15 % glasfaserverstärkte Variante hat eine Wasseraufnahme von 2,0 %. Längerer Kontakt mit Wasser oder Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit kann zu Dimensionsveränderungen und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen. Für Anwendungen wie Motorräume von Kraftfahrzeugen, Telekommunikations-Basisstationen im Freien und Außenkomponenten von Sportgeräten – wählen Sie in diesen Szenarien entweder Qualitäten mit 30 % oder mehr Glasfaseranteil (höherer Glasfaseranteil führt zu geringerer Wasseraufnahme) oder wenden Sie eine wasserfeste Oberflächenbehandlung an.

Bei der Auswahl von glasfaserverstärktem PA6 kommt es letztlich auf die Klärung dreier entscheidender Fragen an: Wie stark wird Ihr Produkt beansprucht? Gibt es zwingende Flammschutzanforderungen? Und in welcher Umgebung wird es eingesetzt?

Für die meisten Strukturteile sind 30 % Glasfaser die optimale Lösung. Wenn eine Flammhemmung erforderlich ist, verwenden Sie eine FR-Klasse . Stellen Sie jedoch sicher, dass Sie im Voraus das Risiko einer CTI-Verschlechterung in feuchten Umgebungen abschätzen. Wählen Sie für Außen- oder Feuchtanwendungen einen Glasfasergehalt von 30 % oder mehr; Für trockene Innenräume eignet sich jede der drei Qualitäten.

Ganz gleich, ob Sie in der Elektronik-, Automobil-, Telekommunikations-, Maschinenbau- oder Sportausrüstungsbranche tätig sind: Das Verständnis dieser Grundprinzipien hilft Ihnen, Fallstricke im Auswahlprozess zu vermeiden. In zukünftigen Beiträgen werde ich praktische Richtlinien zur Produktauswahl nach Branche aufschlüsseln. Die glasfaserverstärkte PA6-Serie von HONY Plastic deckt den gesamten Bereich von 15 % bis 45 % ab, einschließlich Allzweck- und flammhemmender Typen . Wenn Sie während des Auswahlprozesses unsicher sind, können Sie uns gerne eine E-Mail für eine Beratung senden.