Warum zwei Typen mit der Bezeichnung PA6 GF30 in der Zugfestigkeit um mehr als 15 % abweichen

Überblick: Die Typenbezeichnung ist keine Spezifikation

Für modifizierte Kunststoffe gibt es keine einheitliche Typenbenennung. In der Bezeichnung "PA6 GF30" ist nur zweierlei vereinbart: Das Basispolymer ist PA6, der Glasfasergehalt liegt bei etwa 30 %.

Nicht vereinbart sind mindestens vier Punkte:

• ob die Glasfaser lang oder kurz ist und welche Faserlänge nach dem Compoundieren erhalten bleibt;
• mit welchem Haftvermittlersystem Faser und Polymer verbunden werden und wie hoch die Grenzflächenfestigkeit ist;
• Molmasse und Viskositätsgrad des PA6-Basispolymers;
• ob die Werte spritzfrisch oder konditioniert gemessen wurden und bei welcher Prüftemperatur.

Weicht nur einer dieser vier Punkte ab, ist die Abweichung in der gemessenen Zugfestigkeit sichtbar. Weichen alle vier ab, ist eine Differenz von mehr als 15 % normal; dass gar keine Differenz auftritt, wäre der Fall, bei dem man die Daten hinterfragen muss.

Zwei TDS nebeneinanderzulegen, auf denen beide Male "PA6 GF30" steht, und die Zahlen zu vergleichen, ist also schon im Ansatz falsch. Sie glauben, ein und dieselbe Sache zu vergleichen, tatsächlich vergleichen Sie zwei Anschliffe zweier unterschiedlicher Rezepturen.

Die vier Ursachen der Abweichung

Vier Ursachen der Abweichung:

1. Faserlängenerhalt: Die Glasfaser wird sowohl beim Compoundieren als auch beim Spritzgießen gekürzt. Die verbleibende Länge entscheidet über die Verstärkungswirkung. Bei gleichem Glasfasergehalt von 30 % liegt ein Typ mit länger erhaltener Faser bei Zugfestigkeit und Biegemodul eine Klasse höher; ist die Faser zu stark gekürzt, ist die Verstärkung abgeschwächt und das Material verhält sich eher wie "PA6, gefüllt mit 30 % Glaspulver". Diese Angabe steht üblicherweise nicht im TDS. Was Sie fragen können: ob der Lieferant die Faserlängenverteilung im Spritzgussteil gemessen hat.
2. Grenzflächenhaftung (Haftvermittlersystem): Die Verbindung zwischen Glasfaser und PA6 läuft über den Haftvermittler. Ist die Grenzfläche schwach, werden Spannungen nicht in die Faser eingeleitet und die Verstärkungswirkung bleibt aus. Auf die Schlagzähigkeit wirkt sich die Grenzflächenhaftung stärker aus als auf die Zugfestigkeit, besonders bei tiefen Temperaturen. Ein häufiger Befund: Zwei Typen liegen bei der Kerbschlagzähigkeit bei 23 Grad C nah beieinander, bei -30 Grad C unterscheiden sie sich um den Faktor zwei - tiefe Temperaturen verstärken den Unterschied im Haftvermittlersystem.
3. Molmasse und Viskositätsgrad des Basispolymers: Auch innerhalb von PA6 unterscheiden sich Basisfestigkeit, Fließfähigkeit und Zähigkeit nach Viskositätsgrad und damit nach Molmasse. Ein hochviskoses Basispolymer ist zäh, aber schwerer zu verarbeiten; ein niedrigviskoses lässt sich gut verarbeiten, verliert aber an Zähigkeit. Diese Größe hängt meist mit der Schmelzfließrate (MFR / MI) zusammen: Ein hoher MFR bedeutet in der Regel eine niedrige Basisviskosität. Weichen die MFR-Werte zweier TDS deutlich voneinander ab, liegen die mechanischen Werte nicht auf demselben Niveau, auch wenn der gleiche Glasfasergehalt angegeben ist.
4. Prüfbedingungen und Prüfkörperzustand: Dies ist der Punkt, der am häufigsten zu widersprüchlichen Zahlen führt. Drei Größen müssen abgeglichen sein - sie sind unten aufgeführt.

• Prüfkörperzustand: PA6 nimmt Feuchte auf. Zwischen spritzfrischem Zustand und konditioniertem Zustand (Feuchtegleichgewicht bei 23 Grad C / 50 % rF) sind Unterschiede in der Zugfestigkeit von mehr als 30 % üblich; bei der Schlagzähigkeit kehrt sich die Richtung um. Ein Wert ohne Angabe des Zustands ist nicht vergleichbar.
• Prüftemperatur: Kerbschlagzähigkeit bei 23 Grad C und bei -30 Grad C sind zwei verschiedene Dinge. Für den Einsatz bei tiefen Temperaturen brauchen Sie Tieftemperaturdaten.
• Prüflast bei der Wärmeformbeständigkeit (HDT): Die Wärmeformbeständigkeit wird mit zwei Lasten angegeben, 0,45 MPa und 1,80 MPa. Derselbe Werkstoff liegt bei 1,80 MPa typischerweise um 20-40 Grad C niedriger. Vergleichen Sie nur Werte bei gleicher Last.

Was die 15 % tatsächlich bedeuten

15 % ist kein Toleranzband. Es ist ein Messwert aus der Beobachtung unterschiedlicher Rezepturen unter derselben Typenbezeichnung.

Was das praktisch bedeutet: Wenn Sie ein TDS mit der Angabe "Zugfestigkeit 180 MPa" in der Hand halten, dürfen Sie nicht annehmen, dass die gelieferte Ware 180 MPa erreicht - und ebenso wenig, dass jede Ware mit der Angabe 180 MPa austauschbar ist. Tatsächlich liegt der Wert in einem Band, und dieses Band kann breiter als 15 % sein.

Was das Band für Sie bedeutet, hängt vom Bauteil ab:

• Nicht tragende Teile mit konstruktiver Reserve: Eine Differenz von 15 % wird in der Regel von der Reserve aufgenommen und beeinträchtigt den Einsatz nicht.
• Strukturteile, die auf eine untere Festigkeitsgrenze ausgelegt sind: Rechnen Sie mit dem gemessenen unteren Wert, nicht mit dem typischen Wert aus dem TDS.
• Vorhandenes Werkzeug, festgelegte Maße: Wichtiger als die Festigkeit ist dann die Schwindung. Eine Schwindungsdifferenz von 0,2 % kann ein großes Bauteil aus der Toleranz schieben.

Wenn Sie ein Compound nach Ihren eigenen Messwerten entwickeln lassen wollen statt nach einer Typenbezeichnung, senden Sie das TDS oder Ihre Messwerte. Wir nennen vor Beginn der Bemusterung, welche Punkte wir erreichen und welche eine Abweichung haben.

Chargenkonstanz: wo ein Wechsel häufiger scheitert als am Typenunterschied

Unterschiede zwischen Typen sind statisch - eine Testrunde klärt sie. Unterschiede zwischen Chargen sind dynamisch und zeigen sich meist erst bei der dritten oder fünften Lieferung.

Drei Dinge zeigen, ob ein Lieferant seine Chargen im Griff hat:

1. ob jeder Charge ein COA beiliegt oder nur einmal bei der Bemusterung. In der Serienfertigung braucht jede Charge eines;
2. ob im COA Messwerte oder "Richtwerte" stehen. Messwerte sind auf die Charge rückverfolgbar, Richtwerte nicht;
3. ob eine Spanne für die Chargenstreuung vereinbart ist. Schmelzfließrate, Aschegehalt und Farbabweichung sind die drei Regelgrößen - wie sie geregelt werden, sollte in der Angebotsphase festgelegt werden und nicht bei "etwa gleich" bleiben.

Die Größen, die CPlastics bei Compounds zwischen den Chargen regelt, sind Schmelzfließrate, Aschegehalt (gefüllte und verstärkte Systeme) und Farbabweichung; jeder Lieferung liegt ein COA mit Messwerten bei. Konkrete Regelgrenzen sind noch zu bestätigen: Solange sie nicht auf einer Messstatistik beruhen, nennen wir keine Zahlen. Vergleichende COAs mehrerer aufeinanderfolgender aktueller Chargen stellen wir auf Anfrage zur Verfügung.

Vier Prüfungen, die der Einkauf ohne Labor machen kann

Diese vier Prüfungen kommen ohne eigenes Labor aus:

1. Nachmessen mit abgeglichenen Prüfbedingungen: Messen Sie beide Materialien nach derselben Norm, im selben Prüfkörperzustand, bei derselben Temperatur. Dieser Schritt entfernt Unterschiede, die es nie gab.
2. Das Bauteil messen, nicht das Granulat: Spritzen Sie das reale Bauteil und prüfen Sie dieses. Gute Granulatwerte bedeuten nicht automatisch gute Bauteilwerte.
3. Rückstellmuster aufbewahren: Bewahren Sie Material aus der ersten freigegebenen Charge auf und vergleichen Sie spätere Chargen unter identischen Bedingungen dagegen. Das ist der einfachste Weg, eine Chargendrift zu entdecken.
4. Über drei aufeinanderfolgende Chargen prüfen: Eine saubere Einzelcharge sagt nichts aus. Drei stabile Chargen hintereinander schon.

Grenzen und Risiken

Behandeln Sie "PA6 GF30" als Beschreibung, nicht als Spezifikation. Nennen Sie in der Anfrage neben den Kennwerten auch Prüfnorm, Prüfkörperzustand und Prüftemperatur.

Bevor Sie eine Charge freigeben, fordern Sie an: ein vollständiges TDS, das COA der konkreten Charge und die für Ihren Zielmarkt nötigen Konformitätserklärungen (RoHS, REACH, UL und weitere). Mehr zu den Dokumenten: häufige Fragen zur Compound-Beschaffung. Angaben zu Unternehmen und Werk finden Sie auf der Seite Über uns.