Welche Schwierigkeiten müssen bei der Herstellung von glasfaserverstärktem Nylon bewältigt werden?

Nylon (PA) verfügt über eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie hohe mechanische Festigkeit, chemische Beständigkeit, Ölbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Selbstschmierung sowie einfache Verarbeitung und Formgebung und hat sich im In- und Ausland zu einem der am häufigsten verwendeten thermoplastischen technischen Kunststoffe entwickelt .

In der Praxis variieren die Leistungsanforderungen an Nylon jedoch je nach Einsatzbedingungen oder Umgebung.

Beispielsweise erfordern Komponenten wie elektrische Bohrmaschinen und Motorgehäuse, Pumpenlaufräder, Lager, Dieselmotoren und Klimaanlagenventilatoren aus Kunststoff Nylonmaterialien mit hoher Festigkeit, Steifigkeit und Dimensionsstabilität;Aufgrund der geringen Zähigkeit von Nylon bei niedrigen Temperaturen ist es zu diesem Zeitpunkt erforderlich, es zu härten und zu modifizieren.In einigen Außenanwendungsbereichen müssen Nylonmaterialien in langfristigen Außenumgebungen einer Witterungsbeständigkeit usw. unterzogen werden.

Die zur Verstärkung von Nylon verwendeten Verstärkungsmaterialien sind hauptsächlich faserige Substanzen wie Glasfasern, Kohlefasern und Whisker, wobei Glasfaserverstärkung am häufigsten verwendet wird.Durch die Glasfaserverstärkung können die Steifigkeit, Festigkeit und Härte von Materialien sowie deren Dimensionsstabilität und Hitzebeständigkeit deutlich verbessert werden.

Aufgrund der unzureichenden Festigkeit von Nylon selbst kann seine Festigkeit durch die Zugabe von 10–30 % Fasern verbessert werden.Insbesondere wird eine Stärke von 30 % als das am besten geeignete Verhältnis angesehen.Es gibt auch solche, die je nach den spezifischen Anforderungen verschiedener Produkte bis zu 40–50 % zugesetzt werden können und bei entsprechenden Rezepturen alle erfolgreich sein können.

Herstellungsprozess von glasfaserverstärktem Nylon

Im Allgemeinen gibt es zwei Produktionsverfahren für glasfaserverstärktes Nylon: die Langfasermethode und die Kurzfasermethode.

Bei der Langfasermethode werden Nylon und andere Komponenten in einem Trichter vorgemischt, während Glasfasern durch Schneckenrotation vom Glasfasereinlass in die Schnecke eingeführt und dann mit Nylonharz vermischt werden.

Kurzfaserverfahren, das bedeutet, dass kurz geschnittene Glasfasern durch seitliche Zufuhr zwangsweise zum Materialzylinder befördert und dann mit Nylon vermischt werden.

Faktoren, die die Eigenschaften von glasfaserverstärktem Nylon beeinflussen

Erstens hat die Grenzflächenbindung zwischen Glasfaser und Nylonharz den größten Einfluss auf das glasfaserverstärkte Nylon.Wenn die Kombination zwischen beiden nicht gut ist, wird die stärkende Wirkung stark reduziert.An dieser Stelle kommt der Oberflächenbehandlung von Glasfaser eine besondere Bedeutung zu.Heutzutage sind Glasfaserhersteller in der Lage, Glasfasermodelle mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen für unterschiedliche Materialien zur Verwendung durch modifizierte Kunststoffhersteller herzustellen, sofern die Auswahl angemessen ist.

Zweitens ist die Länge der Glasfasern in Nylonmaterialien ein weiterer wichtiger Faktor, der sich auf deren Leistung auswirkt.Im Allgemeinen sind Langglasfasern Kurzglasfasern hinsichtlich Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Modul und Kerbschlagzähigkeit überlegen.

Unterdessen kann die Dispergierbarkeit von Glasfasern in Materialien nicht ignoriert werden.Die Dispersion von Glasfasern beruht hauptsächlich auf der geeigneten Scherwirkung von Doppelschnecken und der Knetzusammenarbeit der Materialien, was die Kombination und Geschwindigkeit der Schnecken betrifft.Die Wahl der Schneckengeschwindigkeit hängt vom Gehalt an Zusatzstoffen wie Glasfasern in der Formel ab.Für flammhemmend verstärktes Nylon ist eine niedrige Geschwindigkeit empfehlenswert, da das Flammschutzmittel thermisch zersetzt wurde.

Darüber hinaus können sich auch die Verarbeitungstemperatur, der Glasfaserdurchmesser und die Art der Glasfaser auf die endgültige Leistung des Materials auswirken, sodass diese hier nicht wiederholt werden.

Thermisch-oxidative Alterung von glasfaserverstärktem Nylon während der Verarbeitung

Am Beispiel von glasfaserverstärktem Nylon 66 ist Glasfaser anfällig für Extrusion und Reibung mit dem Material, der Schnecke und der Innenwand des Zylinders in einem Doppelschneckenextruder, wodurch eine große Menge an Reibungswärme entsteht.Dies führt häufig dazu, dass die tatsächliche Temperatur des Materials im Extruderzylinder viel höher ist als die angezeigte Temperatur des Extruders.Solche hohen Temperaturen können leicht dazu führen, dass Nylon 66 einer thermisch-oxidativen Alterung und Zersetzung unterliegt und die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials verringert.

Die Fließfähigkeit von glasfaserverstärktem Nylon

Glasfaserverstärktes Nylon hat eine schlechte Fließfähigkeit und ist anfällig für Probleme wie hoher Einspritzdruck, hohe Einspritztemperatur, unbefriedigendes Einspritzen und schlechte Oberflächenqualität beim Spritzgießen, was das Erscheinungsbild des Produkts erheblich beeinträchtigt und zu einer hohen Fehlerquote führt.Insbesondere im Produktionsprozess von Spritzgussprodukten können Schmierstoffe nicht direkt zur Lösung des Problems hinzugefügt werden, sondern nur auf den Rohstoffen verbessert werden.Im Allgemeinen erfordert dies die Zugabe von Schmierkomponenten zur modifizierten Formel

Beständigkeit von glasfaserverstärktem Nylon gegenüber thermischer Sauerstoffalterung bei hohen Temperaturen

In einigen Anwendungsbereichen wie Lagern und Dieselmotorlüftern ist glasfaserverstärktes Nylon häufig mit dem Problem einer langfristigen thermisch-oxidativen Alterung bei hohen Temperaturen konfrontiert.Obwohl die Verstärkung und Modifizierung von Nylon mit Glasfaser die Hitzebeständigkeit mäßig verbessern kann, kann das Problem dadurch nicht gut gelöst werden.Durch die Zugabe geeigneter Anti-Thermo-Oxidations-Alterungsadditive zu glasfaserverstärkten Nylon-Verbundwerkstoffen können jedoch gute Ergebnisse erzielt werden.

Witterungsbeständigkeit von glasfaserverstärktem Nylon

Unter äußeren Bedingungen wie Sonneneinstrahlung, Temperaturschwankungen sowie Wind und Regen unterliegt Nylon einer Reihe von Alterungserscheinungen wie Ausbleichen, Verfärbung, Rissbildung, Pulverisierung und verminderter Festigkeit.Unter ihnen ist ultraviolette Strahlung der Schlüsselfaktor, der das Altern fördert.Witterungsbeständiges Nylon besteht derzeit hauptsächlich aus schwarzen Produkten, die durch die Zugabe von Additiven wie Ruß, die ultraviolette Strahlen absorbieren, zu Nylon gelöst werden, um seine Wetterbeständigkeit zu verbessern.Aber zusätzlich zu schwarzen Produkten treten bei der Verwendung im Freien auch natürliches oder hellfarbiges Nylon häufig mit Alterungsproblemen auf, die sich vor allem in einer Vergilbung der Teile äußern.

Die Anwendung von Nylon mit unterschiedlichen Faserverhältnissen

Am Beispiel PA66:

① Hochfeste glasfaserverstärkte Produkte

Glasfaserverstärktes Nylonmaterial mit einem Anteil von 40–50 % eignet sich hauptsächlich für die Herstellung hochfester Komponenten für hochfeste Getriebe und professionelle Ausrüstung.

Anwendung: Verschiedene Präzisionsgetriebe

PA66+GF verfügt über hohe Steifigkeit, stabile Größe, Geräuschreduzierung, Verschleißfestigkeit, Laufruhe, Schmierung, Antistatik und andere Eigenschaften.

② Glasfaserverstärkte Produkte mittlerer Festigkeit

Glasfaserverstärktes Nylonmaterial mit einem Anteil von 25–35 % eignet sich hauptsächlich für die Herstellung mittelfester Komponenten wie Autoteile, Gehäuse von Elektrowerkzeugen, elektrische Lüfterflügel, Windkraftanlagen, Geschirr, Spielzeug usw.

Anwendung 1: Automobilteile

Automobil-PA66+GF-Material kann in Motoransaugrohren, Motorabdeckungen, Automobilchassis, Motorlüfterflügeln, Verdampfern und Kondensatoren von Automobilklimaanlagen usw. eingesetzt werden.

1) Das Motoransaugrohr PA66+30 % GF weist eine Langzeittemperaturbeständigkeit von 140 °C für über 2000 Stunden auf.

2) Der Kotflügel des Fahrzeugchassis und die Motorlüfterflügel aus PA66+30 % GF erfordern eine hervorragende Zähigkeit und Festigkeit sowie geringe Verformung und Dimensionsstabilität.

Verdampfer für Autoklimaanlagen erfordern eine gute Verformung, langfristige Hitzebeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit, hohe Dimensionsstabilität, hohe Festigkeit und Zähigkeit sowie PA66 + 15 % GF + 10 % Talkum.

Anwendung 2: Verschiedene Anschlüsse für elektronisches Zubehör

Hierbei handelt es sich um halogenfreies, flammhemmendes PA66+35 % GF, das häufig in verschiedenen elektronischen Steckverbindern verwendet wird.Elektronische Steckverbinder müssen eine hohe Fließfähigkeit, Dimensionsstabilität und eine gute elektrische Leistung aufweisen und einige erfordern auch eine flammhemmende Leistung.In diesem Fall können nur modifizierte Materialien diese vollständig ersetzen.

Anwendung 3: Verschiedene Hochleistungs-Lüfterblätter und -Laufräder

Hohe Steifigkeit, hohe Zähigkeit, geringe Verformung, Kriechfestigkeit, Hydrolysebeständigkeit, modifiziertes PA66+30 % GF-Material.

Anwendung 4: Kategorie Geschirr:

Hohe Temperaturbeständigkeit, Lebensmittelqualität, hohe Fließfähigkeit, verstärkt, PA66+30 % GF.

Anwendung 5: Spielzeugfeld

Spielzeuge wie Waffenschäfte, Drohnenpropeller und Motorhalterungen verwenden im Allgemeinen modifizierte Kunststoffe mit mittlerer bis hoher Festigkeit, wie z. B. PA66+30 % GF und PA66+30 % Kohlefaser.

③ Glasfaserverstärkte Produkte mit geringer Festigkeit

Glasfaserverstärktes Nylonmaterial mit einem Anteil von 10–20 % eignet sich hauptsächlich für die Herstellung von Steckverbindern, Berührungsschaltern, medizinischen Geräten und anderen Komponenten in elektronischen und elektrischen Produkten.

Anwendung: Im Bereich medizinischer Geräte

Nylonmaterialien verfügen über mechanische Festigkeit und ein hautfreundliches Gefühl, das normale Materialien nicht haben, während medizinische Geräte wie Fußheber, Rehabilitationsrollstühle und medizinische Pflegebetten typischerweise Komponenten mit einer bestimmten Tragfähigkeit erfordern, also PA66+15 % GF wird grundsätzlich gewählt.

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