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.
01.07.2013 / Lanxess. Mit XTS1 und XTS2 (Xtreme Temperature Stabilization) führt LANXESS zwei neue Hightech-Systeme zur Hitzestabilisierung der Polyamid-Familie Durethan ein. Ihr Clou: Sie erhöhen die Dauergebrauchstemperaturen dieser Hochleistungsthermoplaste um 60 °C und mehr.
25.06.2013 / BASF. Zur K 2013 stellt die BASF zwei flexible Ultramid S Balance-Typen vor, die sich für die Extrusion von Rohren und Schläuchen, speziell im Fahrzeug- und Maschinenbau, aber auch zum Beispiel für Öl- und Gasleitungen eignen. Sie heißen Ultramid S4Z5 Balance und Ultramid S4Z4 XS Balance.
25.06.2013 / BASF. Ästhetik, Haltbarkeit, Stabilität und vielfältige Möglichkeiten zur Oberflächengestaltung: für die Möbel- und speziell die Stuhlindustrie gibt es viele Gründe, warum sie immer häufiger Kunststoff als Werkstoff ihrer Wahl entdeckt. Zur Kunststoffmesse K 2013 präsentiert die BASF nun ein Portfolio aus vier speziellen Typen des technischen Kunststoffs Ultramid®, die sich Ultramid SI nennen (SI: surface improved).
25.06.2013 / BASF. Das bisher hitzebeständigste, auf Polyamid basierende Spritzgussmaterial, das zurzeit im Markt verfügbar ist, gibt es jetzt auch als Blasformtype. Die neue Type heißt Ultramid® Endure BM und verfügt über dieselbe Stabilisierungstechnologie wie das Spritzgussprodukt Ultramid Endure. Damit hat die BASF eine Marktlücke geschlossen: Denn künftig können auch Rohre in der Ladeluftstrecke zwischen Turbolader und Ladeluftkühler effizient hergestellt werden.
19.06.2013 / Evonik. Am 14. und 15. Juni absolvierte der Lotus Exige von RED Motorsport sein drittes Rennen der Touring Car Championships (TCC) des Deutschen Motorsport Verbandes (DMV) auf dem Hockenheimring. Der Rennwagen, mit dem Evonik neue Anwendungen testet, war erstmals mit einer mehrschichtigen Leitung zur Ladeluftkühlung ausgestattet.
01.07.2013 / Lanxess. TEPEX ist eine eingetragene Marke der Bond-Laminates GmbH. Unter diesem Markennamen vertreibt die in Brilon ansässige Tochtergesellschaft von LANXESS von ihr hergestellte, mit Endlosfasern verstärkte, plattenförmige Verbundwerkstoffe auf Basis von thermoplastischem Kunststoff.
25.06.2013 / BASF. Buchstäblich im neuen Licht präsentiert sich die designfabrik® der BASF mit einem ihrer jüngsten Projekte: mit Winkel w127, einer von Dirk Winkel gestalteten und vom renommierten schwedischen Design-Leuchten-Hersteller Wästberg produzierten Lampe.
25.06.2013 / BASF erweitert ihre Aktivitäten bei den technischen Kunststoffen um einen vollkommen neuartigen Ansatz: Er heißt Ultracom™ und umfasst ein Paket aus drei Komponenten: endlosfaserverstärkte Halbzeuge, angepasste Spritzgießmassen und die notwendige Unterstützung beim Engineering.
25.06.2013 / Lanxess. Mit innovativen Lösungen für eine nachhaltige, ressourcen- und klimaschonende Mobilität der Zukunft präsentierte sich LANXESS auf dem „15. Industrie Forum“ in Wolfsburg.
25.06.2013 / BASF. Zwei neue Materialien der BASF eignen sich für die Metallsubstitution in vielen bisher eher ungewöhnlichen Anwendungsfeldern: Ultramid® D3EG10 FC Aqua® ist aufgrund seiner guten Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit für Bauteile mit Kontakt zu Trinkwasser und Nahrungsmitteln geeignet, wie zum Beispiel in Wasserzählergehäusen. Bei Ultramid D3EG12 HMG eröffnen die guten mechanischen Eigenschaften und die hohe Oberflächenqualität Anwendungsperspektiven in Bürostühlen oder Kugelabsperrventilen.span>
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