Auswirkungen der Feuchtigkeit auf Stanyl®

Wie alle Polyamide absorbiert Stanyl aufgrund seiner Amidgruppen Feuchtigkeit. Die Aufnahme ist reversibel und hängt von der Temperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung und der Wanddicke des Formteils ab. Generell führt die Feuchtigkeitsaufnahme zu einem Abfall der Glasübergangstemperatur (siehe Bild unten), was erhöhte Zähigkeit sowie reduzierte Steifigkeit und Festigkeit zur Folge haben kann.

Der feuchtebedingte Steifigkeitsverlust ist bei Stanyl aufgrund seiner hohen Kristallinität gegenüber anderen Polyamiden gering. Oberhalb der Glastemperatur (Tg, 75 °C) wird die Leistungsfähigkeit durch Feuchtigkeitsaufnahme nicht beeinträchtigt. Da Stanyl meist bei höheren Betriebstemperaturen eingesetzt wird, ist die Auswirkung der Feuchtigkeit kaum wahrnehmbar.

Wettbewerbsmaterialien, wie teilaromatisierte Polyamide, haben eine höhere Tg oft im Bereich der Betriebstemperatur. In diesem Fall ist ein feuchtebedingter Abfall des Tg mit einer Änderung der Eigenschaften bei kritischen Betriebstemperaturen verbunden.

Die höhere Tg erfordert außerdem höhere Werkzeugtemperaturen, sodass öl- oder elektrisch beheizte Werkzeuge eingesetzt werden müssen, was mit erhöhten Sicherheitsrisiken, Werkzeug- und Wartungskosten verbunden ist und die Verarbeitung erschwert.

Bei längerer Wärmeeinwirkung über 100 °C trocknet Stanyl aus – je höher die Temperatur, desto schneller. Die Eigenschaften nähern sich dabei denen der „Trocken“-Kurve. Dies ergibt ein beständiges Eigenschaftsprofil über einen weiten Temperaturbereich, insbesondere wenn auch noch die Auswirkung des Temperns berücksichtigt wird.

Schubmodul glasfaserverstärkter Thermoplaste

Feuchtigkeitsaufnahme bewirkt Maßänderungen. Diese sind jedoch begrenzt, da für viele Anwendungen Materialtypen mit hohem Füllstoffanteil eingesetzt werden. Aufgrund der Glasfaserorientierung treten die Maßänderungen vorwiegend quer zur Fließrichtung auf (Wanddicke, siehe die beiden nächsten Tabellen), was im Hinblick auf die Abmessungen oft weniger kritisch ist.

Maßänderung als Funktion der Feuchtigkeitsaufnahme bei nicht-flammwidrigen Typen

Hinweis:
Orientiertes Teil: Wanddicke 2 mm
Nicht-orientiertes Teil: Wanddicke 3–4 mm

Maßänderung als Funktion der Feuchtigkeitsaufnahme bei nicht-flammwidrigen Typen

Die Auswirkung der Feuchtigkeit auf die Abmessungen ist im Gegensatz zur Temperatur gering (vgl. die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten in nachstehende Tabelle). Stanyl hat sich in vielen abmessungskritischen Fällen, einschließlich bei kleinen Steckverbindern, Zahnrädern oder SMT-Bauteilen, als äußerst dimensionsstabiles Material bewährt. Für E&E-Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an die Dimensionsstabilität wurden spezielle flammwidrige, verstärkte Typen entwickelt: Stanyl High Flow 46HF5050 und 46HF5041LW.

Typische Wärmeausdehnungskoeffizienten für Stanyl

Feuchte wird normalerweise bei Raumtemperatur aufgenommen. Der Vorgang ist relativ langsam und nimmt bis zum Erreichen des Gleichgewichts viel Zeit in Anspruch. Bei Betriebstemperaturen, die für Anwendungen aus Stanyl oft über 100 °C liegen, trocknet das Material extrem schnell. Bei typischen Anwendungen kommt es daher höchst selten zur vollständigen Sättigung (siehe Bild unten), sodass sich die Auswirkungen der Feuchtigkeitsaufnahme in sehr engen Grenzen halten.

Wasseraufnahme von Stanyl bei 23 °C und 50 % r.L. und nachfolgender Desorption bei 180 °C (Probendicke 3,2 mm)

Tempern reduziert die Feuchtigkeitsaufnahme signifikant
Bei Wärmeeinwirkung von >100 °C verdichtet es die amorphen Bereiche von Stanyl. Das Phänomen ist einzigartig für Stanyl, irreversibel und tritt bei erhöhten Betriebstemperaturen beispielsweise in Kfz-Anwendungen auf. Es kann die Feuchtigkeitsaufnahme bis um den Faktor 3 reduzieren. Das Tempern lässt sich außerdem als zusätzlicher Verarbeitungsschritt einsetzen, um die Dimensionsstabilität von Formteilen aus Stanyl zu optimieren (vorzugsweise in einer Stickstoffatmosphäre). Die Reduzierung der Feuchtigkeitsaufnahme hängt von der Temperdauer und Wärme ab. DSM hat ein Modell entwickelt, um dies zu quantifizieren. Bitte kontaktieren Sie unseren Vertrieb für weitere Informationen.

Während sich Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Kriechverhalten und Abriebfestigkeit durch Tempern generell verbessern lassen, kann die Zähigkeit dabei leicht abnehmen. Sie bleibt jedoch auf einem Niveau über dem von Wettbewerbsmaterialien. Dies ergibt ein stark optimiertes Eigenschaftsprofil für Anwendungen wie Zahnräder.

Reduzierung der Wasseraufnahme von Stanyl-GF und Wettbewerbsmaterialien bei mehreren Temperbedingungen

Blasenbildung
Die Aufnahme von Feuchtigkeit bei extremer Umgebungsfeuchte kann während des Lötens bei sehr hohen Temperaturen nahe der Wärmeformbeständigkeit (HDT) des Materials zur Bildung von Blasen führen. Dieses Phänomen betrifft nicht nur Stanyl, sondern auch andere Polyamide und selbst LCP. Schutz vor Feuchtigkeit und optimierte Verarbeitungsparameter können die Blasenbildung verhindern.

- Lagern Sie die Teile unter möglichst trockenen Bedingungen.
- Dokumentieren Sie das Spritzgießdatum, um die Zeit bis zum Lötprozess zu kontrollieren.

Feuchtekontrolle bei der Verarbeitung

Hohe Restfeuchte in der Schmelze kann beim Verarbeiten Silberschlieren oder Spritzmarkierungen an den Formteiloberflächen verursachen. In extremen Fällen kommt es auch zum Abbau des Basispolymers mit nachfolgendem Abfall der Viskosität. Um dies zu verhindern, wird Stanyl als trockenes Granulat in luft- und feuchtigkeitsdichten Säcken geliefert. Material, das über längere Zeit mit Umgebungsluft in Berührung kommt, nimmt Feuchtigkeit auf und sollte vor dem Verarbeiten getrocknet werden.

Trocknen

Setzen Sie einen Entfeuchtungs- oder Vakuumtrockner ein (keine Heißluftöfen)
Trocknen Sie das Granulat auf eine Restfeuchte von <0,1 %
Auch Regenerat sollte vor dem Spritzgießen getrocknet werden
Der Regeneratanteil sollte sorgfältig kontrolliert werden
Regenerat sollte eine möglichst gleichmäßige Korngröße haben

Spritzgießen

Die Temperatur der Maschinendüse sollte präzise geregelt sein
Prüfen Sie den Dichtungsring an der Spitze regelmäßig auf Verschleiß
Stellen Sie die Werkzeugtemperatur auf 80 bis 120 °C ein
Die Zylindertemperatur sollte für Stanyl mindestens 310 +/-10 °C betragen; Stanyl High Flow kann andere Werte erfordern, siehe unter „Verarbeitung“
Halten Sie die Verweilzeit in der Schnecke so kurz wie möglich
Minimieren Sie die Schneckendrehzahl
Stellen Sie den Staudruck auf ca. 5 kg/cm2
Stellen Sie die Einspritzgeschwindigkeit so hoch wie möglich ein
Wählen Sie angemessene Sollwerte für Nachdruck und Nachdruckdauer
Der Düsenabhub sollte so klein wie möglich sein
Spritzen Sie die Maschine vor dem Start der Produktion ausreichend ab

Werkzeugkonstruktion

Anguss, Verteiler und Anschnitt sollten nicht zu klein sein
Tunnelangüsse sollten R-förmig ausgelegt sein
Das Werkzeug sollte ausreichend entlüftet sein
Achten Sie vor allem auf der Kernseite auf eine gleichmäßige Werkzeugkühlung