Kennen Sie Ihre Materialien:Nylon

Nylons sind eine Familie starker technischer Kunststoffe. Nylons sind reibungsarme Kunststoffe, die sich ideal zum Ersetzen von Metallkomponenten wie Lagern oder Buchsen eignen. Darüber hinaus erzeugen Nylons weniger Betriebsgeräusche und weniger Verschleiß an den Gegenstücken, wodurch häufig die externe Schmierung vollständig aus der Komponentenanwendung entfernt werden kann.

Nylons sind Thermoplaste (im Gegensatz zu Duroplasten) oder synthetische Polymere, die beim Erhitzen auf hohe Temperaturen äußerst gut bearbeitbar sind, beim Abkühlen jedoch fest aushärten. Viele Nylons haben beim Abkühlen sowohl amorphe als auch kristalline Mikrostrukturen, die dem Material Elastizität sowie Festigkeit und Steifheit verleihen.

Als vielseitige Materialklasse können Nylons auch mit einer Reihe von Additiven kombiniert werden, um spezifische Material- und chemische Eigenschaften zu erzielen, was zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in kommerziellen Anwendungen geführt hat, die von Stoffen bis hin zu Automobil- und Elektroformteilen reichen. Diese Vielseitigkeit erstreckt sich auch auf die Produktion, da Nylons sowohl mit additiven als auch mit traditionellen Herstellungsverfahren kompatibel sind.

Wie wird Nylon hergestellt?

Ähnlich wie andere Kunststoffe werden Nylons durch Destillieren von Kohlenwasserstoffbrennstoffen hergestellt, die dann Katalysatoren zugeführt werden, die die Kunststoffpolymere produzieren. Nylons werden typischerweise in einem von zwei Prozessen hergestellt:Polymerisation und Polykondensation.

Die Polymerisation erzeugt Nylonmaterial durch die Reaktion von Aminmonomeren (Gruppen von NH2-Molekülen) mit Carbonsäure (COOH), während die Polykondensation die Reaktion von Diamin (Moleküle mit zwei NH2-Gruppen) mit Dicarbonsäure (die zwei COOH-Gruppen hat) umfasst.

Nylons, die durch Polykondensation hergestellt werden, neigen dazu, biologisch abbaubarer zu sein als solche, die aus Additionspolymeren hergestellt werden. Nylons können auch aus Biomasse hergestellt werden, was ebenfalls zu einer erhöhten biologischen Abbaubarkeit des Materials beitragen kann.

Eigenschaften und mechanische Spezifikationen

Die halbkristalline Mikrostruktur von Nylonmaterialien sorgt neben einer guten Chemikalienbeständigkeit für Steifigkeit und Festigkeit. Nylons sind außerdem hitzebeständig und eignen sich daher ideal für Anwendungen mit Reibung. Als Thermoplaste können Nylons auch mehrfach erhitzt, geformt und gekühlt werden.

Dabei ist zu beachten, dass Nylon Feuchtigkeit aus seiner Umgebung aufnimmt, was sich negativ auf die Formstabilität eines Bauteils auswirken kann. Nylons mit größerer Schlagfestigkeit und Flexibilität neigen auch dazu, mehr Feuchtigkeit aufzunehmen, obwohl dies von der Kristallinität des Materials, der Dicke des Teils und der Umgebungstemperatur der Komponente abhängt.

Nylons können auch vorkonditioniert werden, um die Auswirkungen der Feuchtigkeitsaufnahme zu mildern. Außerdem ist anzumerken, dass Nylon nicht von Natur aus UV-beständig ist, obwohl Stabilisatoren in das Material eingearbeitet werden können, um Schäden zu reduzieren.

Die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Materials variieren natürlich je nach Art des Nylons, aber hier sind einige der wichtigsten mechanischen Spezifikationen für unverstärktes Nylon 6:

• Spezifisches Gewicht:1,13
• Wasseraufnahme:1.900 %, 24 Stunden bei 23 °C (73,4 °F)
• Typische Formschwindung:1,3 %
• Zugfestigkeit:76 MPa
• Zugmodul:2758 MPa
• Biegefestigkeit:110 MPa
• Biegemodul:2965 MPa
• Härte:116, Rockwell R
• Kerbschlagzähigkeit:5,0 kj/m²
• Schmelztemperatur:220°C (428°F)
• Durchbiegungstemperatur bei 1820 kPa (264 psi):160 °F (71 °C)
• Durchbiegungstemperatur bei 455 kPa (66 psi):340 °F (171 °C)

Gängige Arten von Nylon

Nylons werden durch Nummern identifiziert – wie 6 oder 66 – die sich auf die Anzahl der Kohlenstoffatome zwischen den Amin- und Säuregruppen sowie auf die Art und Weise bezieht, wie das Polymer hergestellt wurde. Nylon 6 wird beispielsweise vollständig aus einem einzigen Monomer hergestellt, während Nylon 66 aus Kombinationen verschiedener Monomere (sogenannte Comonomere) hergestellt wird. Nylons können auch mit Additiven wie Glas verstärkt oder mit anderen technischen Kunststoffen kombiniert werden, um die Leistung und Materialeigenschaften zu verbessern.

Die drei häufigsten Arten von Nylon sind Nylon 6, Nylon 66 und PA 12. Nylon 6-Filamente sind hochelastische Fasern, die häufig in Textilien und hochfesten Industrieanwendungen verwendet werden, einschließlich Bekleidung, Seilen und Industrieschnüren. Diese Fasern haben eine glatte, glasartige Oberfläche, die eine hervorragende Abriebfestigkeit bietet. Nylon 6 führt in der Regel zu zuverlässigeren Endabmessungen des Teils.

Nylon 66 ist ein kristallineres Material als Nylon 6 und bietet daher eine größere Steifigkeit, einen größeren Zugmodul und einen größeren Biegemodul. Dies macht es zu einem idealen Material für Anwendungen, die Festigkeit, Steifheit und chemische Beständigkeit erfordern, wie Teppiche, Airbags und Gepäck. Nylon 66 ist zwar ein besser bearbeitbares Material als Nylon 6, hat aber eine höhere Schmelztemperatur, wodurch es anfälliger für Formschrumpfung wird. Nylon 66 wird häufig im Spritzguss verwendet.

PA 12 (auch als Nylon 12 bekannt) ist ein guter allgemein verwendbarer Kunststoff mit breiten Additivanwendungen und bekannt für seine Zähigkeit, Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit und seine Fähigkeit, sich ohne Bruch zu biegen. Aufgrund dieser mechanischen Eigenschaften wird PA 12 seit langem von Spritzgießern verwendet. Und in jüngerer Zeit wurde PA 12 als gängiges Material in additiven Fertigungsverfahren zur Herstellung von Funktionsteilen und Prototypen übernommen.

Warum Nylon?

Nylon wird wegen seiner Kombination aus natürlichen reibungsarmen Eigenschaften und starken mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften sehr geschätzt. Es handelt sich um eine vielseitige und leistungsstarke Materialfamilie, die sich gut für Anwendungen eignet, die viel Verschleiß ausgesetzt sind, wie z. B. Kraftstoffsystemkomponenten, Verteiler, Halterungen, Zahnräder und andere Anwendungen, die Kunststoffmaterialien mit hohen Schmelztemperaturen erfordern. Nylons können auch mit Additiven und Stabilisatoren kombiniert werden, was ein höheres Maß an Spezifität und Kontrolle bei der Optimierung der Materialeigenschaften verschiedener Komponenten ermöglicht.

Da Nylon darüber hinaus zu Filamenten, Fasern, Filmen und Platten geformt und auch in Verbindung mit einer Reihe von Herstellungsverfahren verwendet werden kann – einschließlich Spritzguss, CNC-Bearbeitung und 3D-Druck – werden diese Materialien häufig für Prototyping-Zwecke verwendet.

Beliebte Anwendungen

Nylon ist in vielen Marktsektoren weit verbreitet. Textilien und Teppiche enthalten oft Nylonfäden, und FDA-konforme Nylonfolie wird häufig in Lebensmittelverpackungen verwendet, da sie Haltbarkeit, geringe Gasdurchlässigkeit und Temperaturbeständigkeit bietet.

Nylonteile ersetzen häufig Aluminiumkomponenten in Motoren, da sie sowohl kostengünstiger (abgesehen von den Werkzeugkosten) als auch leichter sind. Nylon bietet eine gute elektrische Isolierung und Korrosionsbeständigkeit, was es – insbesondere in Kombination mit der natürlichen Zähigkeit von Nylon – zu einem nützlichen Material für elektrische Anwendungen wie Kabelbinder, Isolatoren und Schaltergehäuse macht.

Erste Schritte mit Nylon

Nylons sind eine vielseitige Familie thermoplastischer Materialien, die eine einzigartige Kombination aus Reibungswiderstand, chemischer und thermischer Beständigkeit, Festigkeit und Flexibilität bieten. Diese Eigenschaften haben Nylon zu einer beliebten Wahl für Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen gemacht. Obwohl Nylon einige Eigenschaften gemeinsam hat, sind sie unglaublich modifizierbare Materialien, daher ist es wichtig, dass Produktteams die genauen Materialeigenschaften kennen, die für ein bestimmtes Teil benötigt werden. Ein vertrauenswürdiger Fertigungspartner kann dabei helfen, diesen Prozess zu vereinfachen.

Fast Radius ist ein On-Demand-Digitalhersteller, der sowohl traditionelle als auch additive Fertigungsdienste anbietet, und unsere Erfahrung in der Arbeit mit einer Vielzahl von Materialien – einschließlich Nylons – macht uns zum Fertigungspartner der Wahl für Produktteams auf der ganzen Welt.

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