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
| 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-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 Material – es weist zwar die geringste Festigkeit auf, bietet jedoch die beste Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen
Thermische Eigenschaften
Die thermische Leistung ist oft der entscheidende Faktor bei der Wahl der Güteklasse:
| 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 |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 eine Probe unter einer festgelegten Belastung um 0,25 mm durchbiegt.
– Die Glasfaserverstärkung verbessert die HDT erheblich – GF30-Typen erreichen bei 1,82 MPa eine 2- bis 3-mal so hohe HDT wie ungefüllte Typen
– PA66-GF30 bei 1,82 MPa: 250 °C — geeignet für Anwendungen im Motorraum von Kraftfahrzeugen
– Der niedrige HDT-Wert von PA12 beschränkt dessen Einsatz auf Anwendungen bei Raumtemperatur
Feuchtigkeitsaufnahme und Umwelteinflüsse
Die Feuchtigkeitsaufnahme von Nylon ist ein entscheidender Faktor – mehr noch als bei fast jedem anderen technischen Kunststoff:
| PA6 | 1.6% | 9.5% | 2.5-3.0% |
|---|---|---|---|
| PA66 | 1.2% | 8.5% | 2.5% |
| PA46 | 1.2% | 6.5% | 2.0% |
|---|---|---|---|
| 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 Schlagfestigkeit nimmt mit zunehmender Feuchtigkeitsaufnahme zu (Nylon wird bei Konditionierung zäher)
– Maßänderung: PA6 quillt um etwa 0,4% pro 1% aufgenommener Feuchtigkeit – 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 zur Festlegung von Maßtoleranzen in Formen
– Die 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 — lösen Nylon auf
– Kalziumchlorid (Trockenmittel) — verursacht Spannungsrisse
– Starke Laugen bei erhöhter Temperatur
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 Chemiepumpen und Ventilkomponenten
Elektrische Eigenschaften und Entflammbarkeit
Elektrische Eigenschaften (bei einer Konditionierung von 50% RH):
| Durchschlagfestigkeit (kV/mm) | 20 | 20 | 18 |
|---|---|---|---|
| Volumenwiderstand (Ω·cm) | 10^15 | 10^15 | 10^14 |
| Oberflächenwiderstand (Ω) | 10^13 | 10^13 | 10^12 |
|---|---|---|---|
| Verlustfaktor (1 MHz) | 0.02 | 0.02 | 0.03 |
Brandschutzklassen:
| Klasse | UL94-Klassifizierung | Sauerstoffindex (%) |
|---|---|---|
| PA6 | HB | 24 |
| PA66 | HB | 24 |
| PA12 | HB | 22 |
|---|---|---|
| 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.
FAQ
Woher wissen Sie, ob das Buch „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ zu einem Bauteil passt?
Eigenschaften von Nylon: Ein Material eignet sich für ein Bauteil, wenn seine Belastbarkeit, sein Temperaturbereich, seine Feuchtigkeitsbeständigkeit, sein Verschleißverhalten und sein Verarbeitungsverfahren den tatsächlichen Einsatzbedingungen entsprechen.
Welche Eigenschaften sollten in „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ überprüft werden?
Prüfen Sie Festigkeit, Steifigkeit, Schlagfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Feuchtigkeitsaufnahme, Formstabilität, Reibung, Verschleiß und chemische Verträglichkeit.
Was ist das größte Auswahlrisiko bei „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“?
Das größte Risiko besteht darin, sich auf einen Wert aus dem Datenblatt zu verlassen, ohne die tatsächlichen Umgebungsbedingungen, das Verarbeitungsverfahren, die Bauteilgeometrie und die langfristige Nutzung zu berücksichtigen.
Wann sollte das Werkstück „Nylon Material Properties: A Complete Technical Reference“ vor der Produktion geprüft werden?
Prüfungen werden empfohlen, wenn das Bauteil Belastungen, Hitze, Chemikalien, Feuchtigkeit, engen Toleranzen, gesetzlichen Anforderungen oder einer neuen Betriebsumgebung ausgesetzt ist.
