PA6 のガラス繊維含有量を選択するためのガイド

難燃グレードは「より安全」ではなく、単にアプローチが異なるだけです。

多くのお客様はすぐに「難燃性バージョンをください。そのほうが安全です。」と尋ねます。この誤解を解く必要があります。FR グレードは、単に汎用グレードの「安全性を強化したバージョン」ではありません。難燃性はその代償として、漏電に対する耐性が大幅に低下します。

FR グレードの中核となる価値は、UL 94 V-0 難燃性評価 (厚さ 1.5 mm における) にあります。これらは、電子および電気コネクタ、通信基地局装置のエンクロージャ、自動車バッテリー周囲の構造部品、家電製品の耐熱部品など、難燃性要件が必須の用途に不可欠です。ただし、難燃剤の添加には明らかなコストがかかります。CTIが 575V から 225V に低下し、トラッキングに対する耐性が大幅に低下し、密度が増加し、処理ウィンドウが狭くなります。

機械工学の構造部品、スポーツ用品のフレーム、自動車の非電気部品など、電気的安全要件のない用途には、汎用グレードで十分です。 575VのCTI、優れた耐トラッキング性、より安定した処理を実現します。

したがって、選択ロジックは単純です。製品には実際に必須の UL94 難燃性要件があるか?その場合は FR を使用しますが、湿気の多い環境での CTI リスクには特に注意してください。そうでない場合は、使用しないでください。

ここで共通の混乱点があります。CTI と UL 94 は 2 つの完全に別個の指標です。 CTI は湿った汚染された環境での漏電に耐える材料の能力を測定し、UL 94 は可燃性を測定します。 「難燃性であれば何でも安全」と考えないでください。動作電圧、汚染レベル、難燃性の要件は、個別に対処する必要がある 3 つの異なる問題です。

機械加工で問題が発生しやすい 3 つの領域

適切なグレードのガラス繊維強化 PA6 を選択することは最初のステップにすぎません。処理が適切に行われない場合でも、パフォーマンスは低下します。

乾燥中。 PA6 分子鎖のアミド結合は水に敏感です。射出成形前に原料が完全に乾燥していないと、高温で水分子が分子鎖を切断し、分子量が低下するとすぐに機械的特性が損なわれます。標準的な手順では、80 ～ 100°C で 4 ～ 6 時間乾燥し、水分含有量を 0.1% 以下に減らします。ガラス繊維強化グレードの場合、乾燥温度を約 120°C まで上げ、乾燥時間を 4 ～ 6 時間にする必要があります。 FR グレードの場合、難燃剤が湿気を吸収しやすいため、乾燥時間をさらに延長する必要があります。このステップをスキップしないでください。スキップすると、その後のすべての努力が無駄になります。

グラスファイバーの向き。射出成形中、ガラス繊維は溶融物の流れ方向に沿って整列するため、流れ方向の強度は高く、それに垂直な方向の強度は低くなります。これは異方性として知られる現象です。構造部品を設計するときは、一次応力の方向が流れの方向と一致している必要があります。位置が合わない場合は、補強のためにリブを追加する必要があります。 CAE モールド フロー解析は、ガラス繊維強化 PA6 構造部品の設計段階では基本的に標準的な手法です。この費用をケチらないでください。

金型の摩耗。ガラス繊維は硬質フィラーであり、純粋な PA よりも金型の摩耗が大幅に増加します。キャビティ表面硬度はHRC60以上とし、ゲート付近は硬化処理を行ってください。金型の硬度が十分でない場合、長期間使用すると寸法が狂い、表面が荒れてしまいます。 FR グレードの難燃剤もわずかな腐食を引き起こす可能性があるため、金型のメンテナンス費用を事前に考慮する必要があります。

人々が陥り続けるいくつかの落とし穴

材料の選択段階で最もよくある落とし穴は、ガラス繊維の含有量が高いほど常に優れていると思い込むことです。ガラス繊維が45％になると剛性はピークに達しますが、逆に靭性は低下し、流動性は悪化します。ほとんどのアプリケーションでは、40% で十分です。通常、より高いレベルが要求されるのは、剛性が十分であり、成形が安定し、費用対効果が最適である PA66 用途のみです。物性表の数値を良く見せるためだけに含有量を 45% に強制しないでください。実際の量産では、わずかな剛性の向上をはるかに上回る問題が発生します。

もう 1 つのよくある間違いは、難燃性と絶縁耐力を同一視することです。難燃剤を添加すると、CTI 定格が 575V から 225V に低下する可能性があり、実際には屋外、湿気の多い環境、または工業的に汚染された環境では絶縁耐力が低下します。これは包括的なアップグレードではなく、軌道の変更です。製品がどのトラックにあるのかを正確に判断する必要があります。

もう一つの問題は、PA6の吸水率の見落としです。 PA6 はナイロンのグレードの中で最も吸水率が高いものの 1 つです。ガラス繊維強化15%グレードの吸水率は2.0%です。水や高湿度の環境に長時間さらされると、寸法変化や機械的特性の低下が生じる可能性があります。自動車のエンジンルーム、屋外通信基地局、スポーツ用品の屋外コンポーネントなどの用途では、ガラス繊維含有量が 30% 以上のグレードを選択するか (ガラス繊維含有量が高いほど吸水性が低くなります)、防水表面処理を適用します。

ガラス繊維強化 PA6 を選択する場合、最終的には 3 つの重要な質問を明確にすることになります。製品はどの程度の応力にさらされるか?必須の難燃性要件はありますか?また、どのような環境で使用されるのでしょうか?

ほとんどの構造部品では、30% のガラス繊維が最適なソリューションです。難燃性が必要な場合はFR グレードを使用しますが、湿気の多い環境での CTI 劣化のリスクを事前に評価してください。屋外または湿気の多い用途の場合は、30% 以上のガラス繊維含有量を選択してください。乾燥した屋内環境では、3 つのグレードのいずれでも機能します。

エレクトロニクス、自動車、電気通信、機械工学、スポーツ用品のいずれの分野であっても、これらの基本原則を理解することは、選考プロセスでの落とし穴を避けるのに役立ちます。今後の投稿では、業界ごとに実用的な製品選択ガイドラインを詳しく説明します。 HONY Plastic の PA6 ガラス繊維強化シリーズは、汎用グレードと難燃グレードの両方を含む 15% ～ 45%の全範囲をカバーしています。選考過程で迷った場合はお気軽にメールにてご相談ください。