Umfassende technische Daten zu den Materialeigenschaften von Nylon/PA – thermische, mechanische und chemische Beständigkeit sowie elektrische Eigenschaften und Vergleichstabellen der verschiedenen Typen.
Überblick über die Materialeigenschaften von Nylon
Nylon (Polyamid)-Werkstoffe nehmen unter den technischen Thermoplasten eine Sonderstellung ein: Sie bieten unter den unverstärkten Kunststoffen die beste Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit und lassen sich dennoch auf Standardanlagen für Spritzguss und Extrusion verarbeiten. Diese technische Referenz fasst die wichtigsten Eigenschaften zusammen, die Ingenieure, Konstrukteure und Beschaffungsspezialisten benötigen, um Nylon für bestimmte Anwendungen zu bewerten.
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich alle Angaben in dieser Referenz auf konditioniertes Material (23 °C, 50% relative Luftfeuchtigkeit). Der Feuchtigkeitsgehalt hat einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften – bei ungefülltem Nylon können die Werte im trockenen Formzustand um 20–40% höher liegen als die Werte im konditionierten Zustand.
Mechanische Eigenschaften nach Nylon-Typ
Zugfestigkeitseigenschaften:
| Eigenschaft | PA6 | PA66 | PA46 | PA12 | PA6-GF30 | PA66-GF30 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit (MPa) | 80 | 82 | 90 | 55 | 170 | 185 |
| Bruchdehnung (%) | 150 | 60 | 45 | 200 | 3 | 3 |
| Zugmodul (GPa) | 2.8 | 3.0 | 3.2 | 1.7 | 9.0 | 10.0 |
| Biegefestigkeit (MPa) | 100 | 110 | 130 | 75 | 240 | 270 |
| Biegemodul (GPa) | 2.6 | 2.8 | 2.9 | 1.6 | 8.5 | 9.2 |
| Izod-Schlagzähigkeit mit Kerbe (J/m) | 55 | 45 | 60 | 45 | 100 | 105 |
| Izod-Zugfestigkeit ohne Kerbe (J/m) | Keine Pause | Keine Pause | 450 | Keine Pause | 600 | 700 |
Wichtigste Erkenntnisse: – PA6 weist eine höhere Dehnung auf (ist duktiler), PA66 hingegen eine höhere Festigkeit – Eine Glasfaserverstärkung (GF30 = 30%-Glasfaser) erhöht die Festigkeit um das 2- bis 2,5-Fache, verringert jedoch die Duktilität erheblich – PA46 übertrifft alle Standard-Nylons sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch der Wärmebeständigkeit, ist jedoch teurer – PA12 ist das weichste und flexibelste – es weist die geringste Festigkeit auf, verfügt jedoch über die beste Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen
Thermische Eigenschaften
Die thermische Leistung ist oft der entscheidende Faktor bei der Wahl der Güteklasse:
| Eigenschaft | PA6 | PA66 | PA46 | PA12 | PA6-GF30 |
|---|---|---|---|---|---|
| Schmelzpunkt (°C) | 225 | 265 | 295 | 180 | 225 |
| Glasübergangstemperatur (°C) | 50-60 | 65-70 | 75 | 40-45 | 50-60 |
| HDT bei 0,45 MPa (°C) | 170 | 250 | 285 | 145 | 215 |
| HDT bei 1,82 MPa (°C) | 65 | 90 | 160 | 55 | 195 |
| Dauerbetriebstemperatur (°C) | 100-115 | 130-150 | 170-180 | 80-95 | 140-160 |
| Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.23 | 0.47 |
| Spezifische Wärme (J/g·K) | 1.7 | 1.7 | 1.4 | 1.6 | 1.3 |
HDT-Hinweise: – Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) gibt die Temperatur an, bei der sich ein Prüfkörper unter einer festgelegten Belastung um 0,25 mm durchbiegt – Eine Glasfaserverstärkung verbessert die HDT erheblich — GF30-Typen erreichen bei 1,82 MPa das 2- bis 3-fache der HDT von ungefüllten Typen – PA66-GF30 bei 1,82 MPa: 250 °C — geeignet für Anwendungen im Motorraum von Kraftfahrzeugen – Die niedrige HDT von PA12 beschränkt den Einsatz auf Anwendungen bei Raumtemperatur
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Feuchtigkeitsaufnahme und Umwelteinflüsse
Die Feuchtigkeitsaufnahme von Nylon ist ein entscheidender Faktor – mehr noch als bei fast jedem anderen technischen Kunststoff:
| Klasse | Feuchtigkeitsaufnahme (24 Std., 50% relative Luftfeuchtigkeit) | Feuchtigkeitsaufnahme (Sättigung, 23 °C/50% relative Luftfeuchtigkeit) | Gleichgewichtsfeuchte |
|---|---|---|---|
| PA6 | 1.6% | 9.5% | 2.5-3.0% |
| PA66 | 1.2% | 8.5% | 2.5% |
| PA46 | 1.2% | 6.5% | 2.0% |
| PA12 | 0.3% | 1.5% | 0.7% |
| PA11 | 0.4% | 2.0% | 0.8% |
Einfluss von Feuchtigkeit auf die Eigenschaften: – Die Zugfestigkeit nimmt im gesättigten Zustand im Vergleich zum trockenen Formzustand um 15–25% ab – Die Schlagzähigkeit STEIGT mit zunehmender Feuchtigkeitsaufnahme (Nylon wird bei Konditionierung zäher) – Maßänderung: PA6 quillt um ca. 0,41 TP3T pro 11 TP3T aufgenommener Feuchtigkeit auf – dies muss bei Präzisionsteilen berücksichtigt werden – Die elektrischen Isolationseigenschaften verschlechtern sich durch Feuchtigkeit erheblich (die Dielektrizitätskonstante verdoppelt sich)
Empfehlungen zur Gestaltung: – PA12 für Teile, die feuchten Umgebungen oder dem Eintauchen in Wasser ausgesetzt sind – Eigenschaften im Formzustand für die Festlegung von Maßtoleranzen in Formen – Teile vor der Messung kritischer Maße auf Gleichgewichtstemperatur bringen
Chemische Beständigkeit von Nylon
Die chemische Beständigkeit von Nylon bestimmt seine Eignung für industrielle Umgebungen:
Gute Beständigkeit (kein nennenswerter Angriff bei 23 °C): – Aliphatische Kohlenwasserstoffe (Benzin, Mineralöle, Diesel) – Alkohole (Methanol, Ethanol, Isopropanol) – Ester und Ketone (Aceton, MEK – begrenzte Exposition) – Schwache Säuren (Essigsäure, Zitronensäure – im Einzelfall prüfen) – Verdünnte Laugen und Salze
Geringe Beständigkeit (gegen Angriffe oder Zersetzung): – Konzentrierte Mineralsäuren (HCl, H₂SO₄, HNO₃) — schnelle Hydrolyse – Starke Oxidationsmittel (Wasserstoffperoxid >10%) – Phenol und Ameisensäure — löst Nylon auf – Calciumchlorid (Trockenmittel) — verursacht Spannungsrisse – Starke Laugen bei erhöhten Temperaturen
Spezialqualitäten für den Einsatz in der chemischen Industrie: – PA12 für Kraftstoffleitungen im Automobilbereich – beständig gegen aromatische Kraftstoffe und Alkoholgemische – PA6I/6T (transparentes Nylon) für Anwendungen mit Chemikalienkontakt, bei denen Transparenz erforderlich ist – glasfaserverstärkte Typen für Gehäuse von Chemikalienpumpen und Ventilkomponenten
Elektrische Eigenschaften und Entflammbarkeit
Elektrische Eigenschaften (bei einer Konditionierung von 50% RH):
| Eigenschaft | PA6 | PA66 | PA12 |
|---|---|---|---|
| Durchschlagfestigkeit (kV/mm) | 20 | 20 | 18 |
| Volumenwiderstand (Ω·cm) | 10^15 | 10^15 | 10^14 |
| Oberflächenwiderstand (Ω) | 10^13 | 10^13 | 10^12 |
| Dielektrizitätskonstante (1 MHz) | 3.8 | 3.6 | 3.1 |
| Verlustfaktor (1 MHz) | 0.02 | 0.02 | 0.03 |
Brandschutzklassen:
| Klasse | UL94-Klassifizierung | Sauerstoffindex (%) |
|---|---|---|
| — | — | PA6 |
| HB | 24 | PA66 |
| HB | 24 | PA12 |
| HB | 22 | PA6-GF30 |
| HB | 23 | FR-Noten |
| V-0 | 32+ |
Nylon brennt mit einer selbstunterhaltenden Flamme und tropft. Für Schaltschränke oder Bauteile, die flammhemmend sein müssen, sollten Sie FR-Typen (flammhemmend) spezifizieren – in der Regel PA66 mit halogen- oder phosphorbasierten Flammschutzmitteln.
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FAQ
Wann ist „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ eine gute Wahl?
„Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ ist eine gute Wahl, wenn schnelle Iterationen, komplexe Geometrien, niedrige Werkzeugkosten oder die Produktion kleiner Stückzahlen wichtiger sind als die Stückkosten der Formteile.
Was sollte man vor der Auswahl des Buches „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ beachten?
Prüfen Sie die Größe des Teils, die Materialeigenschaften, die Oberflächenbeschaffenheit, die Maßtoleranz, die Wärmeeinwirkung, die Belastungsrichtung und ob eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Inwiefern unterscheidet sich das Werk „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ von der CNC-Bearbeitung?
Mit dem 3D-Druck lassen sich komplexe Formen schnell erstellen, während die CNC-Bearbeitung für präzise Oberflächen, engere Toleranzen und serienreife Materialien oft besser geeignet ist.
Was beeinflusst die Kosten von „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“?
Die Kosten hängen vom Material, dem Bauvolumen, der Druckzeit, der Schichthöhe, der Entfernung von Stützen, der Endbearbeitung, der Prüfung und der Anzahl der Teile im Bau ab.
