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.
13.10.2011 / RadiciGroup. Auf der Fakuma 2011 präsentiert die RadiciGroup ein komplettes Produktportfolio mit besonderem Fokus auf den aktuellsten Entwicklungen: - Radilon® A HHR (High Heat Resistant): PA66 für Anwendungen bei hohen Temperaturen. - Radilon® D: nachhaltiges PA610 für Spritzguss und Extrusion. - Radilon® A RV500RW 339 und Radilon® S URV: hochgefülltes PA66 und PA6 zur Substitution von Metallen und Duroplasten.
11.10.2011 / BASF. Zur Fakuma 2011 in Friedrichshafen stellt die BASF einen weiteren Vertreter ihres neuen Kunststoffsortiments Ultramid® Endure vor. Das Ultramid Endure D3G10 bietet mit 50 Prozent Glasfasern bei höheren Temperaturen eine deutlich verbesserte Steifigkeit.
07.10.2011 / Ensinger. Zu den Neuentwicklungen imCompounds-Portfoliovon Ensinger gehören Materialien mit geringer Dichte, Compounds für die Lebensmittelwirtschaft und thermisch leitfähige Kunststoffe zur Entwärmung von elektronischen Baugruppen.
07.10.2011 / BASF. Anlässlich der Kunststoffmesse FAKUMA 2011 stellte die BASF drei neue Vertreter ihrer besonders crashoptimierten Polyamid-6-Familie vor. Bei den neuen Marken handelt es sich um Ultramid® B3ZG7 CR und Ultramid® B3ZG3 CR, mit 35 bzw. 15 Prozent Glasfasern verstärkt. Dazu kommt Ultramid® B3ZG10 CR, das erste schlagzäh modifzierte Polyamid 6 der BASF mit 50 Prozent Glasfasern.
27.09.2011 / 3B-the fibreglass company hat mit der Einführung einer neuen Schnittglasfaser mit einem Durchmesser von 13 µm für unterschiedlichste Polyamidanwendungen sein breites Angebot an Verstärkungen für thermoplastische Kunststoffe weiter verbessert. Bekannt gegeben hat dies das Unternehmen hier bei der Composites Europe, wo es in Halle 4 (Stand D17) vertreten ist. Das neue Material soll ab dem vierten Quartal 2011 weltweit verfügbar sein.
16.09.2011 / Evonik. Ohne Konnektoren läuft kein Computer und ohne Computer läuft heutzutage überhaupt nichts mehr. Da diese jedoch immer kleiner und leistungsstärker werden, müssen auch die Steckverbinder immer höheren Anforderungen standhalten. Elektronische Bauteile aus VESTAMID® HTplus von Evonik Industries sind mit der Flammschutzklasse V0 bei einer Wandstärke ab 0,4 mm eingestuft (UL Nummer E100211). Damit überstehen auch dünnwandige Konnektoren bleifreie Lötbäder mit sehr hohen Temperaturen und bleiben - unabhängig von den Umgebungseinflüssen - in Topform.
19.07.2011 / Evonik. Trinkwasser muss höchste Ansprüche an Reinheit erfüllen. Allerdings kann es vorkommen, dass sauberes Wasser auf dem Weg zum Verbraucher durch Metallleitungen wieder mit Schwermetallen belastet wird. VESTAMID® HTplus, ein Polyphthalamid (PPA) von Evonik Industries, kann typische Messingbauteile künftig ersetzen und so für unbelastetes Trinkwasser sorgen.
12.07.2011 / EMS-GRIVORY. Zur Grilon-Type TSG-30/4 V0 bietet EMS-GRIVORY auch eine leichtfließende Einstellung für dünnwandige oder komplex gestaltete Bauteile an. Die Type zeichnet sich durch erstklassige elektrische Eigenschaften (z.B. CTI: 600 V) und eine hohe Flammwidrigkeit (Flammklasse UL 94 V-0 bei 0.35 mm, für alle Farben) sowie einen Glühdrahtwert (GWIT) von 775°C aus. Damit lässt sich die Hausgerätenorm (IEC 60335) für unbeaufsichtigte Anwendungen in der Elektroindustrie erfüllen.
08.06.2011 / Lanxess. Die Anforderungen, die die anstehende europäische Norm zum Brandschutz in Schienenfahrzeugen an brennbare Werkstoffe und Bauteile stellt, sind für flammgeschützte Thermoplaste sehr hoch und teilweise kaum zu erfüllen. Dennoch besteht das Polyamid 6 Durethan DP BM 65 X FM30 von LANXESS für spezifische Anwendungen die Prüfungen des kommenden Regelwerks mit der bestmöglichen Einstufung „Hazard Level 3“.
08.06.2011 / LANXESS beteiligt sich mit einem eigenen Stand auf der diesjährigen Tagung „Kunststoffe in E&E-Anwendungen“, die auf der Festung Marienberg in Würzburg stattfindet. „Wir wollen diesen übergreifenden Branchentreff, dessen Teilnehmerspektrum von Kunststoffherstellern über Haushaltsgeräteproduzenten und Systemlieferanten der Automobilindustrie bis hin zu Prüf- und Zertifizierungsorganisationen reicht, nutzen, um unsere breite Palette an flammgeschützten Polyamiden Durethan und Polybutylenterephthalaten Pocan zu präsentieren.
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