DSMエンジニアリングプラスチックス

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耐湿性

水分に曝露された場合のStanyl®の剛性の低下は、他のポリアミドを下回っています。

耐湿性

耐湿性

Stanyl®は結晶度レベルが高く、水分に曝露された場合の剛性の低下は、他のポリアミドを下回っています。DSMのソリューション ガラス転移温度(75°C)を超える性能は水分吸収による影響を受けず、またStanyl®は通常比較的高い動作温度で使用されているため、水分の影響はごくわずかです。

Stanyl® は、分子鎖中のアミド基のために水分を可逆的に吸収します。一般的に水分吸収はガラス転移温度を低下し、室温での頑強性の増大および剛性と強度の低下につながることがあります。

半芳香族ポリアミドなど競合する素材は、特に動作温度域でTgがより高くなります。水分吸収によるTgの変化は、臨界動作温度で特性の変化につながることが多くなっています。

その上、Tgが高いために成形温度も高くする必要があり、油または電気で加熱した金型が必要となり、安全上のリスクが高まるほか、金型とメンテナンスコストが上昇し、加工もより困難になります。

100°C超の高温への長時間曝露については、Stanyl®は高温で特に乾燥するのが速く、その特性は「乾燥」曲線が示すものに達します。特にアニーリングの効果が考慮されると、これによって広い温度範囲にわたって一貫した特性プロフィールがもたらされます。

ガラス繊維強化熱可塑性プラスチックのせん断弾性率

水分吸収は寸法変化につながります。しかし、多くの用途では高度に充填された化合物が使用されるため、この寸法変化は制限されます。寸法変化は、ガラス繊維の配向によって、主に流動方向に対して垂直な方向で発生します(部品の厚み、下表参照)。

 

 

非難燃グレードの水分吸収量の関数としての寸法変化

 

流動中の寸法変化(%)/流動に対するパーセンテージ Stanyl® Stanyl®
GF 30
PA66
GF 30
PPA
GF 30
Stanyl®
GF 50
相対湿度50%-配向部品 0.7/0.7 0.15/0.6~0.9 0.1/0.4 0.1/0.3~0.4 0.1/0.5~0.8
相対湿度50%-非配向部品 0.8/0.8 0.3/0.6~0.9 0.15/0.4 0.15/0.3~0.4 0.3/0.3~0.6
相対湿度90%-配向部品 1.8/1.9 0.35/1.4 0.2/1.0 0.2/0.5 0.2/1.2
相対湿度90%-非配向部品 2.2/2.2 0.5/1.5 0.4/0.9 0.2/0.3 0.8/0.8

備考:
配向部品:厚さ2mm
非配向部品:厚さ3~4mm

難燃グレードの水分吸収量の関数としての寸法変化

 

流動中の寸法変化(%)/流動に対するパーセンテージ PPA
30%ガラス繊維強化
V0
Stanyl®
30%ガラス繊維強化
V0
Stanyl®
40%ガラス繊維強化
V0
Stanyl®
45%ガラス繊維強化
V0
相対湿度50%-配向部品 0.1~0.15/0.3 0.1~0.2/0.5 0.1~0.15/0.4 0.05~0.1/0.4
相対湿度50%-非配向部品   0.2~0.3/0.5 0.15~0.25/0.5 0.15~0.25/0.5
相対湿度90%-配向部品 0.15~0.2/0.5 0.2~0.3/1.1 0.15~0.2/1.0 0.15~0.2/0.9
相対湿度90%-非配向部品   0.4~0.6/1.1 0.4~0.5/1.0 0.4~0.5/0.9

これは寸法の点で影響が最も少ない方向です。温度変化による寸​​法変化に比べ、水分が寸法に及ぼす影響は小さくなっています(線熱膨張係数-下表参照)。Stanyl®は多くの小型コネクターやSMT部品など、寸法が非常に重要な多くの用途で優れた性能を発揮します。私たちは寸法安定性が非常に重要なE&E用途向けの特別な難燃・強化グレードとして 46HF5050と46HF5041LWを開発しました。

Stanyl®グレードの一般的なCLTE値

 

グレードタイプ 方向 単位
強化 平行 0.2 E-4/°C
標準 0.8 E-4/°C
非充填 平行 0.8 E-4/°C
標準 1.0 E-4/°C

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水分吸収は通常室温に達したときに発生します。動作温度(Stanyl®製の部品は100°C (210°F)を超えることが多い)で使用する用途の場合、乾燥は非常に速くなります。これは、多くの用途では完全飽和は非常に頻繁には見られず(下図参照)、水分吸収の影響は制限されることが多いことを示しています。

Stanyl®の23°C/相対湿度50%での水分吸収と、それに続く180°Cでの水分脱離(厚さ3.2mmのサンプル)

 

 

アニーリングによる水分吸収の著しい減少

水分吸収はStanyl®のアニーリング後に著しく減少します。高温に曝露された場合、アニーリングによってStanyl®の非結晶部分の高密度化が発生します(>100°C)。この現象はStanyl®特有のもので元に戻すことはできません。

アニーリングはたとえば自動車用途の高温での動作中に発生します。アニーリングによって水分吸収は3分の1に減少する可能性があります。また、Stanyl®製部品の寸法安定性を向上するための個別のステップとして、アニーリングを利用することもできます(窒素雰囲気を活用することが望ましい)。水分吸収減少は、アニーリングの時間と温度に左右されます。そのため私たちは、これを定量化するためのモデルを開発しました。

剛性、強度、疲労、クリープ、耐摩擦性などの特性は一般的にアニーリングによって改善されます。一方、頑強性は若干減少しますが、それでもなお競合素材を上回るレベルです。これがギアなどの用途向けの特性プロフィールの大幅な向上につながります。

膨れ

極度の湿度での水分吸収は、素材のHDTに近い非常に高いピーク温度でのはんだ付け時の膨れの発生につながることがあります。この現象はStanyl®特有のものではなく、その他のポリアミドおよびLCPでも一般的なものです。膨れは水分からの保護および加工の最適化によって防止することができます。

アニール状態でのStanyl®GFおよび競合素材の水分吸収の減少

 

また膨れは用途の厚さによっても大きく左右されます。私たちの研究によって、Stanyl®は特定の厚さ(通常0.4mmの範囲)未満で膨れを発生しないことが証明されています。湿度と温度、最適な厚さ、膨れを発生しないStanyl®の用途設計に基づき正確に予測を行うための膨れのモデルを導入しています。

膨れの影響を受ける設計の場合には、まったく新しい素材、 Stanyl®ForTii®を提供しています。

その他の特性

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