PA - Polyamid (Nylon)

Polyamid (PA), allgemein bekannt als Nylon, ist eine Familie teilkristalliner technischer Thermoplaste, die fuer ihre aussergewoehnliche mechanische Festigkeit, hervorragende Verschleiss- und Abriebbestaendigkeit sowie breite chemische Vertraeglichkeit bekannt sind. Erstmals 1938 von DuPont kommerzialisiert, haben sich Polyamide zu einem der am haeufigsten verwendeten technischen Kunststoffe in der Automobil-, Elektro-, Industrie- und Konsumgueterbranche entwickelt.

Der globale Polyamidmarkt wurde 2024 auf etwa 33 Milliarden US-Dollar geschaetzt und wird voraussichtlich mit einer jaehrlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,8 % bis 2030 wachsen, angetrieben durch Leichtbauinitiativen in der Automobilherstellung, die wachsende Elektro- und Elektronikproduktion sowie die steigende Nachfrage nach Hochleistungs-Industriekomponenten. Die weltweite PA-Produktion uebersteigt 8 Millionen Tonnen jaehrlich, wobei PA6 und PA66 laut Branchendaten von ICIS ueber 90 % des Gesamtverbrauchs ausmachen.

Polyamidharze entsprechen den ASTM-D4066-Spezifikationen fuer Nylon-Spritzguss- und Extrusionsmaterialien. Ausgewaehlte Typen sind fuer den Lebensmittelkontakt gemaess FDA 21 CFR 177.1500 zugelassen, und UL-anerkannte Typen erfuellen die UL-94-Klassifizierungen V-0 und V-2 fuer Elektro- und Elektronikanwendungen. Glasfaserverstaerkte Typen werden gemaess ASTM D638 und ISO 527 auf Zugeigenschaften geprueft.

Wichtige Eigenschaften von Polyamid umfassen:

• Hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit mit Zugfestigkeiten von 70 bis 85 MPa fuer ungefuellte Typen und ueber 190 MPa fuer glasfaserverstaerkte Compounds.
• Hervorragende Verschleiss- und Abriebbestaendigkeit kombiniert mit einem natuerlich niedrigen Reibungskoeffizienten, wodurch PA ideal fuer Zahnraeder, Lager und Gleitkontaktflaechen ohne externe Schmierung geeignet ist.
• Gute chemische Bestaendigkeit gegenueber Oelen, Fetten, Kraftstoffen, Hydraulikfluessigkeiten und den meisten organischen Loesungsmitteln, die den Einsatz in anspruchsvollen Automobil- und Industrieumgebungen ermoeglichen.
• Hohe Waermeformbestaendigkeitstemperaturen — PA66 widersteht einem Dauerbetrieb bis 120°C ungefuellt und bis zu 260°C in glasverstaerkten Formulierungen.
• Ausgezeichnete Ermuedungsbestaendigkeit und Schwingungsdaempfung, entscheidend fuer dynamisch belastete Bauteile wie Zahnraeder, Schnappverbindungen und Federelemente.
• Gute elektrische Isoliereigenschaften mit hoher Durchschlagfestigkeit, wodurch PA das Material der Wahl fuer elektrische Steckverbinder, Klemmenbloecke und Leistungsschaltergehaeuse ist.
• Selbstloeschendes Verhalten in vielen Typen ohne zusaetzliche Flammschutzmittel, das die Anforderungen von UL 94 V-2 erfuellt.

PA-Typen und Chemie

Polyamide sind durch die Amidbindung (–CO–NH–) in ihrem Polymerrueckgrat gekennzeichnet. Die zwei kommerziell bedeutendsten Typen unterscheiden sich in ihrer Monomerchemie und den daraus resultierenden Leistungsprofilen:

• PA6 (Polycaprolactam): Hergestellt durch Ringoefffnungspolymerisation von Caprolactam. PA6 bietet eine ausgezeichnete Oberflaechenqualitaet, gute Schlagzaehigkeit und einfachere Verarbeitung im Vergleich zu PA66. Es ist der bevorzugte Typ fuer Extrusionsanwendungen und Teile, die eine ueberlegene Aesthetik erfordern.
• PA66 (Polyhexamethylenadipamid): Hergestellt durch Kondensationspolymerisation von Hexamethylendiamin und Adipinsaeure. PA66 bietet einen hoeheren Schmelzpunkt (260°C vs. 220°C), bessere Steifigkeit und ueberlegene Hitzebestaendigkeit im Vergleich zu PA6 und ist damit die Standardwahl fuer Automobil-Motorraum-Komponenten.
• PA12 (Polylaurolactam): Ein Spezial-Polyamid mit geringerer Feuchtigkeitsaufnahme (0,25 % vs. 2,5 % fuer PA6), groesserer Flexibilitaet und ausgezeichneter chemischer Bestaendigkeit. PA12 wird in Kraftstoffleitungen, Bremsleitungen und Kabelummantelungen eingesetzt, wo Masshaltigkeit in feuchten Umgebungen entscheidend ist.

Verfuegbare Typen

Ungefuelltes PA6 und PA66 bieten die grundlegende Kombination aus mechanischer Festigkeit, Zaehigkeit und Verarbeitbarkeit fuer Allzweck-Spritzguss und Extrusion. Diese Typen werden fuer Kabelbinder, Befestigungselemente, Haushaltswaren und Industriekomponenten verwendet, bei denen keine Verstaerkung erforderlich ist.

Glasfaserverstaerktes PA mit 15 % bis 50 % Glasfaseranteil liefert deutlich erhoehte Zugfestigkeit (bis zu 200 MPa), Steifigkeit und Waermeformbestaendigkeitstemperatur bei gleichzeitiger Reduzierung feuchtigkeitsbedingter Dimensionsaenderungen. Diese Typen sind unverzichtbar fuer strukturelle Automobilkomponenten, elektrische Steckverbinder und Industriegehaeuse.

Mineralgefuelltes PA enthaelt mineralische Fuellstoffe (Talk, Wollastonit oder Glaskugeln) zur Verbesserung der Masshaltigkeit, Reduzierung des Verzugs und Erzielung eines isotropen Schwindungsverhaltens. Diese Typen werden fuer Praezisionsteile, Flachbauteile und Komponenten bevorzugt, die enge Toleranzen erfordern.

Schlagzaehmodifiziertes PA enthaelt elastomere Modifikatoren (typischerweise EPDM oder maleierte Polyolefine), die die Kerbschlagzaehigkeit signifikant erhoehen, insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Diese Typen werden fuer Automobil-Stossfaengerkomponenten, Sportgeraete und Elektrowerkzeuggehaeuse verwendet.

PA12 und langkettige Polyamide bieten reduzierte Feuchtigkeitsaufnahme, groessere Flexibilitaet und verbesserte chemische Bestaendigkeit im Vergleich zu PA6 und PA66. PA12 ist das Material der Wahl fuer Kraftstoffleitungen, Pneumatikschlaeuge und Draht- und Kabelummantelungen in Automobil- und Industrieanwendungen.

Waerme- und UV-stabilisiertes PA enthaelt Waerme- und UV-Stabilisatorpakete fuer eine verlaengerte Lebensdauer in anspruchsvollen Umgebungen, einschliesslich Automobil-Motorraum-Anwendungen und elektrischer Aussengehaeuse.

Verarbeitung

Polyamide werden hauptsaechlich durch Spritzguss und Extrusion verarbeitet. PA6 wird bei Schmelzetemperaturen von 230–280°C mit Werkzeugtemperaturen von 40–90°C verarbeitet, waehrend PA66 Schmelzetemperaturen von 270–300°C mit Werkzeugtemperaturen von 60–100°C erfordert. Gruendliche Trocknung ist vor der Verarbeitung entscheidend — PA-Harze muessen auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter 0,2 % getrocknet werden, um hydrolytischen Abbau und Oberflaechendefekte zu vermeiden. Trocknungsmitteltrockner bei 80–90°C fuer 4–6 Stunden sind Standardpraxis.

Polyamide werden auch durch Extrusion (Profile, Rohre, Folien), Blasformen, Rotationsformen und Pulverbett-Fusion (SLS) im 3D-Druck verarbeitet. Nachbearbeitungsoptionen umfassen mechanische Bearbeitung, Ultraschallschweissen, Heizelementschweissen, Kleben und Lackieren.