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.
26.02.2013 / Evonik. Bereits zehn Monate nach dem Brand in der Cyclododecatrien (CDT)-Anlage von Evonik Industries stehen die auf CDT basierenden VESTAMID® Produkte und ihre Vorstufen wieder ohne Einschränkung zur Verfügung, so dass Force Majeure entfallen ist.
25.02.2013 / BASF. Im Rahmen ihres materialübergreifenden Lightweight Composite-Teams untersucht die BASF intensiv verschiedene Verbundwerkstoffkonzepte für Karosserie und Chassis.
5.02.2013 / SABIC. Mitsubishi stellt den Frontkotflügel des 2013 Outlander Sport Crossovers aus dem weiterentwickelten Kunststoff NORYL GTX™ 989 von SABIC her. Als Branchenpremiere sind die Kotflügel dieses Fahrzeugs die ersten, die im Spritzgussverfahren mit zwei Kavitäten hergestellt werden.
13.03.2013 / LANXESS. Der Spezialchemie - Konzern LANXESS bietet drei neue Membran-Filterelemente der Reihe Lewabrane für die Umkehrosmose an. Ab sofort sind auch Typen für Wässer erhältlich, die ein starkes Fouling-Potenzial aufweisen.
01.02.2013 / EPIC POLYMERS. Im Bereich Metallersatz scheiterten oftmals Kunststofflösungen an den Eigenschaften der Metalle bzw. Metalllegierungen hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit. Obwohl Kunststoffe eine hervorragende Performance im Hinblick auf Gewichtsreduktion, Preisstellung, Verarbeitung und Nachbearbeitung aufweisen, konnte man bislang aufgrund der benötigten Eigenschaften auf den Einsatz von Metall nicht verzichten.
31.01.2013 / Gneuß. Zur Aufbereitung stark verunreinigter Polyamid 11-Reststoffe entschied sich der britische Recycler K2 Polymers Ltd., Leicester, für den Kauf einer MRS-Extrusionsanlage der Gneuß Kunststofftechnik GmbH, Bad Oeynhausen.
29.01.2013 / LANXESS präsentiert auf der „interplastica 2013“ in Moskau, einer für Russland und seine Nachbarländer richtungsweisenden internationalen Fachausstellung für Kunststoffe und Kautschuk.
28.01.2013 / BASF. Der Frontend-Montageträger im neuen Golf 7 besteht vollständig aus Kunststoff. Damit ist das Bauteil, das seine Gestalt intensiven Berechnungen und Simulationen verdankt, weltweit einer der ersten Frontend-Montageträger ohne Metallverstärkung.
16.01.2013 / SABIC. Die Geschäftseinheit Innovative Plastics von SABIC feiert in seiner 25-jährigen Partnerschaft mit Renault S.A. in der Entwicklung von thermoplastischen Kotflügeln einen neuen Meilenstein: Das Unternehmen gab heute bekannt, dass der französische Autohersteller erfolgreich eine neue Sorte von NORYL GTX™ Kunststoff aus Post-Industrial-Recycling (PIR) eingesetzt hat, und damit seine laufenden Anstrengungen zur Erfüllung der Anforderungen der Europäischen Union an die Produktnutzungsdauer von Fahrzeugen bekräftigt.
07.01.2013 / DimeLika. Die DimeLika Plast GmbH aus dem badischen Brühl erweitert mit der Produktreihe CompaMid® PA 6 und PA 6.6 ihr Sortiment an strahlenvernetzbaren technischen Kunststoffen.
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