Polyamide
polyamide und ihre besonderheiten
Unter den so genannten technischen Kunststoffen sind die Polyamide (PA) sicherlich die bekanntesten und am weitesten verbreiteten Kunststoffe. Gleichzeitig gehören sie zu den ältesten Thermoplasten. In den 30 Jahren des 20sten Jahrhunderts wurden unabhängig voneinander in den USA das Nylon (PA6.6) und in Deutschland das Perlon (PA6) entwickelt, zunächst als Kunstfaser später auch als Rohmaterial für Spritzguss und Extrusion.
Die für die Bezeichnung der Polyiamide übliche Ziffer nach dem Kurzzeichen beschreibt die Anzahl der Kohlenstoffatome der Molekül-Grundeinheiten bzw. die Position der CO-Gruppe in der Kohlenstoffkette. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Polyamide entweder aus einer einzigen Grundeinheit, der Aminosäure, (z.B. PA 6, PA 12) oder aus zwei Einheiten, den Diaminen und Dicarbonsäuren, (z.B. PA 6.6, PA 4.6, PA 6.10, PA 6.12) polymerisiert werden können. Eine dritte Variante sind die aromatischen Polyamide, die üblicher weise nicht mit einer Ziffer nach dem Kurzzeichen bezeichnet werden.
Bedeutung für technische Anwendungen haben vor allem das PA 6, PA 12 und PA 6.6 sowie das temperaturbeständigere PA 4.6, die durch unterschiedliche Füll- und Verstärkungsstoffe modifiziert werden können. Darüber hinaus gibt es weitere PA Homo- und Co-Polymere (PA 11, PA 6.9, PA 6.10, PA 6.12, PA 6.6/6, PA 6/12, etc.), darunter auch transparente amorphe Typen, die technisch aber nur geringe Relevanz haben.
Technische Bauteile aus Polyamide (PA)
Charakteristisch und gleichzeitig namensgebend für alle PA sind die so genannten Amidgruppen, eine Verbindung von Kohlen- und Sauerstoff- mit Stickstoff- und Wasserstoffatomen (-NH-CO-). Die Amidgruppen bilden starke Brücken zu benachbarten Molekülketten und sind damit für die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Polyamide verantwortlich. Je geringer der Anteil der Amidgruppen im Verhältnis zu dem zweiten wichtigen Baustein, den Methylengruppen (-CH2-) ist, desto schlechter sind die mechanischen Eigenschaften, desto geringer ist aber auch die Wasseraufnahme (siehe z.B. PA 12).
PA sind überwiegend teilkristalline Thermoplaste, dessen Kristallisationsgrad durch die Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze stark beeinflusst werden kann. Mit zunehmendem Kristallisationsgrad steigen Festigkeit, Härte und Verschleiß-widerstand und sinkt die Feuchtigkeitsaufnahme. Grundsätzlich lässt sich das Eigenschaftsprofil der PA aber als ausgewogen beschreiben. PA besitzen eine gute Festigkeit und Härte, sind gleichzeitig zäh und verschleißfest. Sie bieten gute Dämpfungseigenschaften und Beständigkeit gegen Öle, Fette und Kraftstoffe. Nachteilig ist die verhältnismäßig große Wasseraufnahme, die eine Volumenänderung bedingt und gleichzeitig die physikalischen Eigenschaften signifikant beeinflusst.
PA 6 und PA 12 bieten die Besonderheit, dass sie sich auch im Gussverfahren verarbeiten lassen. Dazu werden die Caprolactam (PA 6) oder Laurinlactam (PA 12) Grundeinheiten zu schmelzflüssigen PA 6 oder PA 12 polymerisiert, das mit Hilfe von Katalysatoren drucklos vergossen werden kann und in einer geeigneten Gussform rasch auspolymerisiert. So lassen sich Halbzeuge oder Bauteile einfacher Geometrie auch in für Kunststoffe ungewöhnlicher Größe herstellen. Vorteile der so genannten Gusspolyamide (PA 6 G oder PA 12 G) sind das höhere Molekulargewicht, das Steifigkeit und Zähigkeit nochmals verbessert und der niedrigere Spannungsgehalt.
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