Polyamide zählen zu den wichtigsten technischen Kunststoffen, die vorzugsweise im Automobilbau sowie der Elektroindustrie und der Elektronik eingesetzt werden. Die einzelnen Polyamidtypen werden allgemein durch das Kurzzeichen PA gekennzeichnet, dem mindestens eine Zahl folgt, z.B PA 6 oder PA 12 (genauere Erläuterungen siehe Aufbau).
Charakteristisch für alle Polyamide ist die Amid-Gruppe (genauer CONH-Carbonsäureamidgruppe). Polyamide werden entweder aus einem oder zwei Ausgangsstoffen hergestellt.
Herstellung aus einem Ausgangsstoff: Kondensationspolymerisation von Aminocarbonsäuren oder ringöffnende Kettenpolymerisation von Lactamen
Beispiele: PA 6, PA 11 und PA 12
Herstellung aus zwei Ausgangsstoffen: Kondensationspolymerisation von Diaminen und Dicarbonsäuren
Beispiele: PA 46, PA 66, PA 69, PA 610 und PA 612
Bei den aliphatischen Polyamiden geben die Zahlen die Anzahl der C-Atome der Ausgangsverbindungen an. Bei einem Ausgangsstoff eine Zahl, bei zwei Ausgangsstoffen zwei - zuerst die Anzahl der C-Atome im Diamin dann die der Carbonsäure.
Zusätzlich werden Polyamide durch eine Reihe von weiteren Zeichen entsprechend ihrer eingesetzter Monomereinheiten, charakterisiert, wie:
I: Isophthalsäure
N: 2,6-Naphthalindicarbonsäure
T: Terephthalsäure
ND: 1,6-Diamino-2,2,4-trimethylhexan
MC: 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan
IND: 1,6-Diamino-2,4,4-trimethylhexan
IPD: Isophorandiamin (1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan
MTD: m-Toluylendiamin
MXD: m-Xylillendiamin
MACM: 3,3´-Dimethyl-4,4´-diaminodicyclohexylmethan
PTD: p-Toluylendiamin
PAPC: 2,2-Bis(p-aminocyclohexyl)propan
PPGD: Polypropylenglykoldiamin
PBGD: Polybutylenglykoldiamin
PAPM: Diphenylmethan-4,4-diamin
PACM: Bis(p-aminocyclohexyl)methan
TMD 6-3: 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin.
Durch den Einbau von aromatischen Monomeren in die Polymere kann die Schmelztemperatur deutlich erhöht und die Wasseraufnahme verringert werden.
Weiterhin sind auf dem Markt eine Reihe von Copymerisaten und Blends erhältlich.
Der starke polare Charakter der CONH-Gruppe bewirkt eine Wasserstoff-Brückenbildung zwischen benachbarten Molekülketten. Diese sind für die Zähigkeit, Temperaturformbeständigkeit und den hohen E-Modul der Polyamide verantwortlich.
Aliphatische Polyamide sind teilkristalline Thermoplaste. Hierbei ist der Kristallinitätsgrad abhängig vom Polymeraufbau und auch in erheblichem Maße von den Verarbeitungsbedingungen.
Ein schnelles Abkühlen begünstigt eine niedrige Kristallinität, eine feinkörnige Struktur sowie hohe Zähigkeit. Umgekehrt begünstigt ein langsames Abkühlen große Sphärolithe, hohe Festigkeit, hohen E-Modul, hohe Abriebfestigkeit, und eine geringere Wasseraufnahme.
Hierbei sind Typen mit aliphatischen Segmenten zwischen den CONH-Gruppen hochkristallin, insbesondere wenn die CH2-Ketten des Diamins und der Dicarbonsäure beide geradzahlig und nicht zu verschieden lang sind.
Die Abriebfestigkeit korreliert ebenfalls, wie erwähnt, mit dem Kristallinitätsgrad. Je höher der Kristallinitätsgrad ist, je abriebfester ist das Polyamid. Zusätzlich steigt die Abriebfestigkeit mit der Anzahl der H-Brücken.
Teilaromatische Polyamide sind je nach Momomereinheiten und Zusammensetzung amorph oder teilkristallin.
Zudem können durch den Einbau von aromatischen oder verzeigten Strukturen anstatt der CH2-Segmente transparente Polyamide hergestellt werden. Hierbei entstehen amorphe Polyamide oder solche mit Mikrokristallen, die ebenfalls transparente Eigenschaften besitzen.
Unabhängig von ihrem strukturellen Aufbau sind die Polyamide durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
+ hohe Festigkeit, Steifigkeit und Härte
+ hohe Wärmeformbeständigkeit
+ sehr gutes, elektrisches Isoliervermögen
+ hoher Verschleißwiderstand, gute Gleit- und Notlaufeigenschaften
+ gute chemische Beständigkeit
+ wirtschaftliche Verarbeitbarkeit
- starke Feuchtigkeitsaufnahme
-> verändert die mechanischen Eigenschaften in großem Maße
Im trockenen Zustand, unmittelbar nach der thermoplastischen Verarbeitung, sind Polyamide hart und relativ spröde. Im Raumklima oder bei Wasserlagerung nehmen Polyamide Wasser auf und werden zäher und abriebfester, der E-Modul sinkt. Gleichzeitig geht die Wasseraufnahme mit Änderungen der Bauteilabmaße (Volumenzunahme) einher. Diese muss bei Konstruktionen berücksichtigt werden.
Generell gilt je höher der CH2-Anteil ist, desto niedriger ist die Wasseraufnahme.
beispielsweise Wasseraufnahme PA 6 > PA 11> PA 12
Um Eigenschaften wie die Festigkeit, den E-Modul und die Wärmeformbeständigkeit zu erhöhen, werden Polyamide mit bis zu 50% Faserwerkstoffen verstärkt, diese sind hauptsächlich Glas- und Kohlenstofffasern. Um die Steifigkeit von Polyamiden zu erhöhen, werden diese mit Glaskugeln, Kreide, Talkum und Siliciumdioxid gefüllt. Gleichzeitig wird dadurch die Schwindung und die Verzugsneigung reduziert.
unverstärkt:
Förderschnecken, Nockenscheiben, Skibindungen, Schnappgehäuse, Schock- und schlagbeanspruchte Teile, Zahnräder, gering belastete Gleitlager, form- und dimensionsstabile Konstruktionsteile, wartungsfreie Lager und Getriebeteile unter Wasser, aromadichte Folien, Formteile für Automobilindustrie (unter der Motorhaube), Kettenspanner, Lagergehäuse, Kupplungsteile, Formteile in der Elektrotechnik, Rohre für Flüssigkeiten, Fasern für Zahnbürsten, Präzisionsdichtungen
verstärkt:
hochbelastete Maschinenelemente, geräuscharme Getriebeeinheiten, stark beanspruchtes Bürstenmaterial, Schrauben, Hebel
Grundsätzlich lassen sich alle Verfahren, die für die Verarbeitung von Thermoplasten bekannt sind, auf Polyamide anwenden. Überwiegend kommen jedoch der Spritzgussprozess und das Extrusionsverfahren zum Einsatz. Große Stückzahlen mit komplexen Bauteilgeometrien werden im Spritzguss wirtschaftlich realisiert, während im Extrusionsverfahren hauptsächlich Halbzeuge hergestellt werden.
Für ungewöhnlich große Formteile oder auch kleine Stückzahlen kann auf das klassische Gussverfahren zurückgegriffen werden. Hierfür werden spezielle Gusspolyamide angeboten.
Polyamid wird ebenfalls zur Herstellung von Fasern im Schmelzespinnverfahren verarbeitet und u.a. für Kleidung, Teppiche, Seile genutzt.
20.03.2017 / LANXESS. Quality lightens“ – unter diesem Motto tritt LANXESS auf der diesjährigen VDI-Tagung „Kunststoffe im Automobilbau“ in Mannheim an. „Im Fokus stehen Material- und Verfahrenslösungen für den Pkw- und Nutzfahrzeugbau, die beträchtliche Gewichtseinsparungen erschließen und einen Mehrwert etwa in puncto Wirtschaftlichkeit und Bauteilleistung bieten“.
18.01.2017 / BrüggemannChemical. Mit zwei neu entwickelten Prozesshilfsmitteln eröffnet BrüggemannChemical Compoundierern kosteneffiziente Möglichkeiten zur weiteren Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften von Polyamiden.
17.01.2017 / Evonik. Auf der diesjährigen MIDO in Mailand präsentiert Evonik eine innovative Technologie zur Herstellung von Brillengestellen: IMPLEX basiert auf dem transparenten Hochleistungskunststoff TROGAMID® und ermöglicht mehr Designfreiheit für Brillenhersteller.
18.11.2016 / ContiTech. Bei den SPE Automotive Innovation Awards wurde ContiTech in der Kategorie Chassis/Hardware geehrt. Bei der Fahrzeugkomponente für den Cadillac CT6 handelt es sich um das weltweit erste Federbeinstützlager aus dem Material BASF Ultramid, das im Fahrwerk sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse von Pkws eingesetzt wird.
21.11.2016 / RADICIGROUP. Ein neues, für das Blasformen geeignetes und gegen sehr hohe Temperaturen beständiges Polyamidcompound präsentierte die RADICIGROUP PERFORMANCE PLASTICS auf dem 21. Congresso delle Materie Plastiche am 17. November 2016 im italienischen Varese.
02.11.2016 / EMS-GRIVORY. Mit Grivory G5V stösst die Grivory GV-Familie in neue Temperaturdimensionen vor. Die neuentwickelte Produktegruppe bietet konstante Festigkeiten bis 100 °C und ermöglicht kürzere Zykluszeiten, Gewichtsersparnis und Kostenreduktion.
19.10.2016 / LANXESS. Ein Vollkunststoff-Bremspedal mit einem Einleger aus Tepex dynalite von LANXESS ist von der Society of Plastics Engineers (SPE) mit einem ersten Platz beim Automotive Award in der Kategorie „Body Interior“ (Innenausstattung) ausgezeichnet worden.
19.10.2016 / LANXESS hat speziell für Kunststoffteile, die geschweißt werden, vier Polyamid 6- und zwei PBT-Compounds (Polybutylenterephthalat) entwickelt. Die neuen Materialien zielen vor allem auf Anwendungen unter der Motorhaube ab und sind für die Großserienfertigung optimiert.
19.10.2016 / LANXESS. In Pkw kommen vermehrt Motorölwannen aus Kunststoff zum Einsatz. Sie beherbergen den Ölsumpf und sind funktionsbedingt am tiefsten Punkt des Ölkreislaufs angeordnet. Somit liegen sie direkt über der Straße. Speziell für Ölwannen, die dabei besonders stabil gegenüber Steinschlag und einem Aufsetzen des Unterbodens sein müssen oder die nicht mit Blechen oder anderen Verkleidungsmaterialien geschützt sind, hat LANXESS Durethan BKV 235 H2.0 XCP entwickelt.
19.10.2016 / LANXESS baut seine Produktpalette an strukturviskosen Polyamiden für Hohlkörper unter der Motorhaube weiter aus. Neueste Vertreter sind das Polyamid 66 Durethan AKV 320 Z H2.0 und das Polyamid 6 Durethan BKV 320 Z H2.0. Die Compounds sind vor allem für das 3D-Saugblasformen von Luftführungsleitungen maßgeschneidert.
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