Auf der Suche nach einem ultrastarken Kunststoff? Schauen Sie sich FR-4 an!

Was ist an FR-4 nicht zu lieben? Es ist als eines der stärksten verfügbaren Kunststoffmaterialien bekannt. Wie wir bereits in diesem Blog geschrieben haben, konkurriert FR-4 mit der Stärke einiger Metalle. Die ultimative Zugfestigkeit (UTI) von FR-4 beträgt 45.000 PSI, während die UTI von Gusseisen 29.000 PSI beträgt. Kupfer liegt bei 31.900 PSI und Aluminium bei 43.500 PSI. Baustahl hat einen UTI von 40.000 PSI.

FR-4 ein Material aus einem Glasgewebe und einem difunktionellen Epoxidharzsystem.  Es ist ein anisotropes oder richtungsabhängiges Material. Die Normen für FR-4 werden von der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) geregelt.

Die technische Macht von FR-4 hat so viel mehr zu bieten als nur Stärke! Es ist ein sehr abgerundetes Material. Hier sind die 6 wichtigsten Gründe, warum FR-4 ein großartiges Material ist – wir glauben, dass Sie es lieben werden.

1. FR-4 steht für schwer entflammbar. UL gibt diesem Material eine Bewertung von 94 V-0. Brom, ein Sauerstofffänger, wird G10 zugesetzt, um FR-4 zu erzeugen, was ihm die höchste Flammschutzklasse nach dem UL 94 V-Index verleiht. Das Brennen stoppt innerhalb von 10 Sekunden an einer vertikalen Probe nach zweimaligem Anwenden einer blauen Flamme und Tropfen sind erlaubt, solange sie nicht brennen. FR-4 verhindert die Entstehung eines Feuers. Wenn bereits ein Feuer brennt, wird es durch dieses Material verlangsamt.

2. FR-4 ist chemisch beständig. FR-4 funktioniert hervorragend in einer Vielzahl von Chemikalien, einschließlich der meisten Alkohole, aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol, Nickelbeschichtungsmaterialien und in solchen Säuren wie 100 % Fluorwasserstoff und 100 % Salzsäure. Die vollständige Liste der Chemikalien, denen FR-4 widersteht, ist ziemlich lang. Weitere Informationen zur spezifischen Chemikalienbeständigkeit finden Sie in unserem Leitfaden für Hochleistungsmaterialien.

3. FR-4 ist wasserdicht. Bei einer Wasseraufnahmerate von fast null Prozent überrascht es nicht, dass FR-4 in Wasser inert ist. FR-4 ist sogar salzwasserbeständig und somit ideal für den Einsatz in Schiffsausrüstung geeignet. Es wird verwendet, um Fischzuchtkapseln, Boote, Angelruten, Geländer für Kläranlagen und mehr herzustellen. FR-4 wurde auch in internationalen Unterwasserkommunikationskabelanwendungen verwendet.

4. FR-4 ist nicht leitend. Aufgrund seiner extrem geringen Wasseraufnahme ist FR-4 ein hervorragender Isolator. Sowohl in Nass- als auch in Trockenanwendungen hat es gute dielektrische Verluste [i]Eigenschaften und eine gute Durchschlagsfestigkeit.[ii]  Es wird häufig bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet, aber da es leicht bearbeitet werden kann, wird es zu Schrauben, Muttern und Abstandshaltern verarbeitet und eine Vielzahl von Formen, die für elektrische Isolationszwecke verwendet werden.

5. FR-4 ist leicht. Da es aus gewebtem Glasfasergewebe und Epoxidharz besteht, ist es leicht mit einem spezifischen Gewicht[iii] von 1,8 im Vergleich zu 2,7 Aluminium. Gusseisen hat ein spezifisches Gewicht von 7,2, während Kupfer 8,96 und Stahl 7,82 beträgt.

6. FR-4 ist UV-beständig. Dieser Punkt bezieht sich speziell auf FR-4-Typen, die mit einem tetrafunktionellen Epoxidsystem hergestellt werden. Diese Art von FR-4 wird am häufigsten für Leiterplatten verwendet. Durch die UV-Beständigkeit eignet sich FR-4 noch besser für Unterwasser- und Marineanwendungen.

[i] Der dielektrische Verlust ist die Wärmemenge, die ein Isoliermaterial abgibt, wenn es elektrischem Strom ausgesetzt wird.

[ii] Die Durchschlagsfestigkeit eines Materials ist die maximale elektrische Feldstärke, der es standhalten kann, ohne dass seine Isoliereigenschaften verloren gehen.

[iii] Tetrafunktional beschreibt eine Verbindung mit vier Bindungsstellen in einem Molekül.

(Suchen Sie nach weiteren Definitionen von technischen Begriffen? Sehen Sie sich unser Glossar für die Begriffe der Kunststoffherstellung an!)

Haben Sie FR-4 in Ihren Anwendungen verwendet? Teilen Sie uns Ihre Erfahrungen mit FR-4 in den Kommentaren unten mit.

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