Anleitung zum Spritzgießen von glasfaserverstärktem Nylon

In der modernen Fertigung findet die Anwendung der glasfaserverstärkten Nylon-Spritzgusstechnologie zunehmend Verbreitung und ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil vieler Herstellungsprozesse für Industrie- und Konsumgüter geworden.

Ziel dieses Artikels ist es, die Besonderheiten der Verwendung von glasfaserverstärktem Nylon im Spritzgussverfahren umfassend vorzustellen .

Indem wir die einzigartigen Eigenschaften von glasfaserverstärktem Nylon untersuchen, werden wir verstehen, wie wir dieses Material effektiv für das Spritzgießen nutzen können

Was ist glasfaserverstärktes Nylon?

Glasgefülltes Nylon ist ein Verbundmaterial, das durch die Kombination von Nylon mit kurzen Glasfasern hergestellt wird.Polyamid, allgemein bekannt als Nylon und abgekürzt als PA, ist ein kristallines Polymer, das sich durch seine starke Polarität, die Tendenz zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Molekülen und seine Reaktivität unter bestimmten Bedingungen auszeichnet.

Es verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, einschließlich Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit, Selbstschmierung, gute Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Allerdings führt die starke Polarität von PA zu einer hohen Wasseraufnahme, was sich auf die elektrischen Eigenschaften und die Dimensionsstabilität auswirkt.

Darüber hinaus konnten die Hitzebeständigkeit und Kälteschlagzähigkeit von PA verbessert werden. Weitere Informationen zum Nylonspritzguss finden Sie hier.

Dieses Material nutzt die hervorragenden Eigenschaften von Nylon und verbessert seine Gesamtleistung durch die Einbettung kurzer Glasfasern.

Die Zugabe von 30 % Glasfasern zu Nylon verbessert die mechanischen Eigenschaften, die Dimensionsstabilität, die Hitzebeständigkeit und die Alterungsbeständigkeit erheblich, wobei die Ermüdungsfestigkeit 2,5-mal höher ist als bei unverstärktem Nylon.

Eigenschaften von glasfaserverstärkten Nylonmaterialien

Glasfaserverstärktes Nylon verfügt über Eigenschaften, die die Einschränkungen von reinem Nylonmaterial übertreffen.

Reines Nylon weist eine erhebliche Feuchtigkeitsaufnahme auf, weist eine geringe Dimensionsstabilität auf und durchläuft bei etwa 120 °C einen Glasübergang, wodurch die Dauergebrauchstemperatur auf nur etwa 105 °C begrenzt wird.

Allerdings können glasfaserverstärkte Nylonmaterialien diese Nachteile überwinden.

Sie können die Wasserabsorptionsrate von Nylongranulat reduzieren und ermöglichen so den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit.

Darüber hinaus verbessern sie die Oberflächenhärte, Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Verschleißfestigkeit weiter.

Beispielsweise haben 30 % glasfaserverstärktes Nylon-6 und Nylon-66 Zugfestigkeiten von etwa 170 MPa, übertreffen damit herkömmliche Leichtmetalle wie Zink und Magnesium und liegen nahe an Aluminium.

Die folgende Tabelle zeigt die Leistungsmerkmale von glasfaserverstärkten Polyamid-Verbundwerkstoffen (Nylon 66 mit 30 % Glasfasern).

Vorteile von spritzgegossenem glasfaserverstärktem Nylon

Spritzgegossenes glasfaserverstärktes Nylon bietet eine Reihe von Vorteilen und ist daher eine beliebte Wahl für eine Vielzahl von Industrie- und Verbraucheranwendungen.

Erhöhte Festigkeit und Steifigkeit

Der Zusatz von Glasfasern erhöht die Festigkeit und Steifigkeit von Nylonkunststoff erheblich und macht ihn zur idealen Wahl für Teile, die eine hohe strukturelle Integrität erfordern.

Darüber hinaus liegt seine Zugfestigkeit nahe an der Streckgrenze, die mehr als doppelt so hoch ist wie die von ABS-Kunststoff .

Verbesserte thermische Stabilität

Im Vergleich zu reinem Nylon weist glasfaserverstärktes Nylon eine bessere thermische Stabilität auf, wobei die Wärmeformbeständigkeit bei einer Belastung von 1,86 MPa auf 250 °C (für verstärktes Nylon-66) erhöht wird.

Das bedeutet, dass es höheren Temperaturen standhält, ohne sich zu verformen.

Verbesserte Verschleißfestigkeit

Dieses Material ist verschleißfester und schlagfester als Standard-Nylon, was für Teile vorteilhaft ist, die mechanischer Belastung oder Reibung standhalten müssen.

Geringere Feuchtigkeitsaufnahme

Nach der Faserverstärkung wird die Wasserabsorptionsrate von Nylon verringert, wodurch es in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit funktioniert und die Dimensionsstabilität von glasfaserverstärkten Nylon-Kunststoffprodukten verbessert wird.

Einschränkungen beim Spritzgießen von glasfaserverstärktem Nylon

Trotz der vielen Vorteile von glasfaserverstärktem Nylon gibt es beim Spritzgussprozess dieses Materials immer noch einige Einschränkungen.

Beim Formen von glasfaserverstärktem Nylon können Glasfasern auf die Oberfläche des Kunststoffprodukts ragen, was zu einer rauen Oberfläche und Defekten wie vereinzelten Fasern und Ausblühungen führt.

Um diese Probleme zu vermeiden, können Kunststoffadditive verwendet werden, um die Kompatibilität zwischen Glasfasern und Harz zu verbessern, wodurch die Trennung der Fasern vom Harz verringert und so die Freilegung der Fasern minimiert wird.

Darüber hinaus neigen Glasfasern dazu, sich beim Einspritzen entlang der Fließrichtung auszurichten, was die mechanischen Eigenschaften und die Schrumpfung in dieser Richtung verbessert, was zu Produktverformungen und -verwerfungen führen kann.

Um dem entgegenzuwirken, sollte bei der Gestaltung der Form die Platzierung und Form der Anschnitte angemessen berücksichtigt werden. Technisch gesehen kann es hilfreich sein, die Formtemperatur zu erhöhen und das Produkt nach der Entnahme langsam in heißem Wasser abzukühlen.

Schließlich gilt: Je höher der Anteil der zugesetzten Glasfasern, desto größer ist der Verschleiß an den Plastifizierungselementen der Spritzgießmaschine.

Für eine bessere Haltbarkeit empfiehlt sich die Verwendung von Bimetallschnecken und -zylindern.

Spritzgussverfahren für glasfaserverstärktes Nylon

Beim glasfaserverstärkten Nylon-Spritzgussverfahren wird Nylon zunächst mit Glasfasern vermischt, um seine Festigkeit und Haltbarkeit zu erhöhen.

Während dieses Prozesses wird das Nylon in einen flüssigen Zustand geschmolzen.

Dieses geschmolzene, mit Glas gefüllte Nylon wird dann präzise in den Hohlraum einer speziell entwickelten doppelseitigen Form eingespritzt, um die gewünschte Form zu erhalten.

Nachdem das Nylon in der Form abgekühlt und erstarrt ist, wird das fertige Teil ausgeworfen und in einem Behälter gesammelt, wo es für die erforderliche Nachbearbeitung wie Beschneiden oder Polieren bereit ist.

Problem der „schwimmenden Fasern“ beim Formen aus glasfaserverstärktem Nylon

Gegen das Problem des „Faserschwimmens“ beim Spritzgießen von glasfaserverstärktem Nylon, bei dem Glasfasern auf der Oberfläche des fertigen Produkts freiliegen und weiße, raue, strahlende Flecken bilden, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden.

Der Grund für das Faserfloat ist die Unverträglichkeit und unterschiedliche Dichte von Glasfasern und Kunststoff, die zur Entmischung neigen.

Die Kunststoffschmelze sammelt sich aufgrund der Reibung von Schnecke, Düse, Angusskanälen und Anschnitten während des Fließens an der Oberfläche an, und Glasfasern fördern die Kristallisation im kristallinen Material Nylon.

Eine schnelle Kristallisation führt zu einer schnellen Abkühlung; Schnelles Abkühlen erschwert es dem Harz, die Glasfasern zu binden und zu bedecken, was zu einer Freilegung führt.

Um dieses Problem zu lösen, werden im Allgemeinen drei Hauptansätze verfolgt:

Verbessern Sie die Kompatibilität zwischen Nylon- und Glasfasern

Die Zugabe von Verträglichkeitsmitteln, Dispergiermitteln und Gleitmitteln zum Material kann die Kompatibilität zwischen Glasfasern und Nylonharz verbessern.

Dies verbessert die Gleichmäßigkeit der dispergierten Phase, erhöht die Grenzflächenbindungsfestigkeit und verringert die Trennung der Glasfasern vom Harz, wodurch die Freilegung der Fasern gemildert wird.

Erhöhen Sie die Formtemperatur und die Einspritzgeschwindigkeit

Durch die Erhöhung der Formtemperatur wird der Widerstand beim Schmelzfluss deutlich reduziert und so die Ansammlung von Glasfasern verhindert.

Durch Erhöhen der Einspritzgeschwindigkeit kann der relative Geschwindigkeitsunterschied zwischen Glasfasern und Harz verringert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Faseransammlung weiter verringert wird.

Schneckengeschwindigkeit reduzieren

Beim Plastifizieren von glasfaserverstärktem Kunststoff sollte die Schneckengeschwindigkeit nicht zu hoch sein, um übermäßige Reibungsscherkräfte zu vermeiden, die das Phänomen des Faserschwimmens verstärken.

Dies ist besonders wichtig, wenn längere Glasfasern verwendet werden, da ein teilweiser Bruch zu ungleichmäßigen Längen führen kann, was zu einer unterschiedlichen Festigkeit des gesamten Teils und instabilen mechanischen Eigenschaften des Produkts führt.

Anwendungen für das Spritzgießen von glasfaserverstärktem Nylon

Die Verwendung von glasfaserverstärktem Nylon in Spritzgussprojekten erhöht die Verschleißfestigkeit von Teilen und verbessert ihre chemische Beständigkeit (außer bei Einwirkung starker Säuren und Basen).

Daher wird es häufig zur Herstellung robuster und langlebiger Teile verwendet, was es zu einer idealen Wahl für funktionale Prototypendesigns und Endanwendungen macht.

Hier sind einige der Hauptanwendungsbereiche für das Spritzgießen von glasfaserverstärktem Nylon:

• Konstruktion
• Produktionsausrüstung
• Elektrische Bauteile
• Autoteile
• Luft- und Raumfahrtkomponenten

Darüber hinaus ist glasfaserverstärktes Nylon auch ein häufig verwendetes Material im 3D-Druck.

Das Formen von Nylon kann durch verschiedene 3D-Drucktechnologien erreicht werden , wobei die Wahl der Technologie von den Anforderungen des Formprozesses und der endgültigen Verwendung der Teile abhängt.

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Für Spritzgussteile , die eine extrem hohe Steifigkeit und Festigkeit erfordern, bietet Be-Cu glasfaserverstärktes Nylon als Materialoption an.

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