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.
27.01.2012 / DuPont. Tata Toyo, ein führender Hersteller von Wärmetauschersystemen mit Sitz in Pune/Indien, verwendet DuPont™ Zytel® PLUS für die Endkappen (Ein- und Auslassseite) dreier Ladeluftkühler, die ein großer indischer Automobilhersteller bei vier Modellen aus den Bereichen Pkw, Geländewagen und leichte Nutzfahrzeuge einsetzt.
24.01.2012 / Lanxess. Polyamide und Polyester nach Maß für nachhaltige Mobilitätskonzepte und Farbmittel für die Kunststoffeinfärbung stehen im Fokus des Auftritts von LANXESS auf der „INTERPLASTICA 2012“ in Moskau.
6.12.2011 / EMS-GRIVORY ist mit den Hochleistungspolyamiden Grivory, Grilamid und Grilon Pionier im Metall- und Glasersatz. EMS bietet den Kunden in den Segmenten Automobil, Industrie-/Konsumgüter, Elektro/Elektronik und Verpackung ein umfassendes Paket aus leistungsfähigen und qualitativ hochwertigen Produkten.
25.11.2011 / EMS-GRIVORY. Für viele Anwendungen sind kurzkettige Polyamide wie Polyamid 6 oder Polyamid 66 technisch nicht geeignet. Sie nehmen zum Beispiel zu viel Wasser auf oder sind chemisch zu wenig beständig. In solchen Fällen schaffen langkettige Polyamide wie Grilamid L PA12 oder das neue Grilamid 2D PA612 Abhilfe.
21.11.2011 / BASF. Der türkische Automobilzulieferer Teklas hat die Wasser-Injektionstechnologie (WIT) für den Spritzguss von Kunststoffen, mit der die Herstellung hohler Bauteile möglich ist, intensiv weiterentwickelt. Er fertigt seit kurzer Zeit medienführende Leitungen für die automobile Großserie aus Ultramid® A3HG6 WIT der BASF. Diese glasfaserverstärkte Ultramid-Type ist ein eigens für die WIT entwickeltes Polyamid 66, das zu guten Innen- und Außenoberflächen führt und die hier geforderte hohe Chemikalienbeständigkeit bietet.
17.11.2011 / EMS_Grivory. Der Automobilbau erfordert immer häufiger faserverstärkte Kunststoffe, die neben einer hohen Dimensionsstabilität, eine hohe Quersteifigkeit und Festigkeit bei einfacher Verarbeitbarkeit besitzen. Dieses Anforderungsprofil erfüllt Grivory GVX und deshalb ist es prädestiniert für den Ersatz von klassischen Metallanwendungen.
18.10.2011 / Lanxess. Sie sind bis zu 120 Zentimeter lang, 40 Zentimeter breit und 35 Zentimeter tief – Lkw-Ölwannen, die in den 12,8 Liter Euro-6-Motoren des Mercedes Actros von Daimler zum Einsatz kommen. Sie sind die bisher größten, aus Polyamid 6 und 66 gefertigten Motorölwannen für Lkw und werden von der in Marbach ansässigen BBP Kunststoffwerk Marbach Baier GmbH aus Durethan von LANXESS hergestellt.
18.11.2011 / Lanxess. Der Spezialchemie-Konzern LANXESS setzt auf der Fakuma den Schwerpunkt seiner Präsentationen auf Composite-Leichtbaulösungen für Fahrzeuge und auf flammgeschützte Materialien für die Elektromobilität.
18.10.2011 / DuPont. Der Fluidtechnik-Hersteller Hutchinson SRL, Rivoli/Italien, verwendet ein biobasiertes Zytel® RS Polyamid (PA) 1010 von DuPont für Diesel und Biodiesel führende Kraftstoffleitungen. Gründe für die Bevorzugung dieses langkettigen Polyamids gegenüber PA12 waren die höhere Temperaturbeständigkeit und Langzeit-Alterungsbeständigkeit in Biodiesel.
18.10.2011 / DuPont. Die ,Window Gasket‘, ein von der Dana Corporation in Neu-Ulm/Deutschland entwickeltes und produziertes Dichtungssystem mit Leitungsdurchführung durch Dichtebenen, gehört zu den ersten Anwendungen einer patentierten Spritzgießtechnologie zur Verbindung des Ethylenacrylat-Kautschuks (AEM) Vamac® mit Zytel® Polyamiden (PA), beide von DuPont. Dieses Zweikomponenten-Verfahren, das DuPont als alleiniger Lizenznehmer der Evonik Degussa GmbH nutzt, ermöglicht die direkte Kopplung von Kautschuk und Kunststoff.
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