PA (Polyamid), oft umgangssprachlich als Nylon bezeichnet, ist ein teilkristalliner Kunststoff, der für seine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit bekannt ist. Aufgrund seiner hohen mechanischen Belastbarkeit und guten chemischen Beständigkeit, insbesondere gegen Öle, Fette und Kraftstoffe, ist er im Maschinenbau und der Fahrzeugtechnik unverzichtbar.
Im Gegensatz zu Polypropylen ist Polyamid hygroskopisch, das heißt, es nimmt Feuchtigkeit aus der Umgebung auf. Dieser Wassergehalt beeinflusst die Eigenschaften maßgeblich: Im trockenen Zustand ist PA spröder und steifer, während es im "konditionierten" Zustand (nach Feuchtigkeitsaufnahme) extrem zäh und schlagfest wird. Die Einsatztemperaturen sind im Vergleich zu vielen anderen Standardkunststoffen hoch; PA behält seine Formstabilität auch bei erhöhten Temperaturen bei.
Wie bei anderen technischen Kunststoffen lassen sich die Eigenschaften von PA durch Compounds (Kunststoffmischung mit verschiedenen Zusätzen), etwa durch Zugabe von Glasfasern, Glaskugeln oder Kohlefasern, extrem steigern, was besonders die Zugfestigkeit und Wärmeformbeständigkeit erhöht.
Eigenschaften
Da es verschiedene Polyamid-Typen gibt (die gängigsten sind PA 6 und PA 6.6), können die genauen Werte variieren. Die folgenden Angaben beziehen sich auf Durchschnittswerte der Standardtypen.
- PA hat eine Dichte von ca. 1,13 bis 1,15 g/cm³. Es ist damit schwerer als Wasser und sinkt.
- Ein herausragendes Merkmal ist die hohe Verschleißfestigkeit und die guten Gleiteigenschaften (geringe Gleitreibung), weshalb es oft für Zahnräder, Lagerbuchsen, Schlauchschellen, Seile und Kabelbinder verwendet wird.
- Die Wasseraufnahme kann bis zur Sättigung (bei Lagerung im Wasser) mehrere Prozent betragen (ca. 9–10 % bei PA 6). Dies führt zu einer Volumenvergrößerung (Quellen) und einer Änderung der mechanischen Kennwerte (wird weicher/zäher).
- Die maximale dauerhafte Einsatztemperatur liegt (ohne mechanische Belastung) oft bei etwa 80 °C bis 100 °C, kurzzeitig sind jedoch deutlich höhere Temperaturen möglich (bis nahe an den Schmelzpunkt von über 200 °C).
- Der Schmelzbereich der kristallinen Strukturen liegt bei PA 6 bei ca. 220 °C und bei PA 6.6 bei ca. 260 °C.
- Die Glasübergangstemperatur variiert stark mit dem Feuchtigkeitsgehalt (trocken ca. 60 °C, feucht deutlich tiefer, teils unter 0 °C).
- PA ist beständig gegen schwache Laugen, Öle, Fette und viele Lösungsmittel, wird aber von starken Säuren und Oxidationsmitteln angegriffen.
- Es lässt sich besser kleben als PP oder PE, erfordert aber oft spezielle Reaktionsklebstoffe (z.B. auf Ameisensäurebasis) oder eine Oberflächenbehandlung.
- PA ist gut spanbar und lässt sich hervorragend schweißen (z.B. Ultraschall- oder Reibschweißen).
Temperatur-/Druckbeständigkeit
Auch bei Polyamid gilt, dass die angegebenen Druckstufen (PN) für Rohrleitungen oder Bauteile auf eine Basistemperatur von 20 °C bezogen sind. Mit steigender Temperatur sinkt die Druckbelastbarkeit des Materials deutlich. Zusätzlich muss bei PA beachtet werden, dass die Feuchtigkeitsaufnahme die Steifigkeit verringert, was die Druckbeständigkeit bei gleicher Wandstärke im Vergleich zum trockenen Zustand reduzieren kann.
Herstellung und Aufbau
Polyamide sind Polymere, deren Bausteine durch sogenannte Amidbindungen (-CO-NH-) miteinander verknüpft sind. Die Herstellung erfolgt dabei je nach Typ unterschiedlich:
- PA 6 (Perlon): Wird durch Ringöffnungspolymerisation aus Caprolactam (C6H11NO), auch als Perlon bekannt gewonnen. Hierbei wird der Ring des Caprolactams aufgebrochen und zu Ketten verknüpft.
- PA 6.6 (Nylon): Entsteht durch Polykondensation aus zwei Ausgangsstoffen: Hexamethylendiamin und Adipinsäure. Dabei spaltet sich Wasser ab, während sich die Moleküle verbinden.
Die Ziffern hinter dem Kürzel "PA" geben dabei die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Monomer-Bausteinen an.