Acetal vs. Nylon: Den richtigen Konstruktionskunststoff für Ihre Anwendung wählen

Konstruktionskunststoffe, eine Gruppe von Kunststoffen, die bessere mechanische und thermische Eigenschaften als andere Kunststoffe aufweisen, werden oft als Ersatz für traditionelle Konstruktionsmaterialien wie Holz, Metall oder Gummi verwendet. Zwei der am häufigsten verwendeten Konstruktionskunststoffe sind Acetal (bekannt unter vielen Namen wie Delrin und POM) und Nylon, die beide niedrige Reibungskoeffizienten und ausgezeichnete Haltbarkeit bieten. Diese beiden Materialien können auch für viele der gleichen Anwendungen verwendet werden, wie Lager, Buchsen und Hochleistungsgetriebe.

Da es so viel Überschneidung zwischen Nylon und Acetal gibt, kann es schwierig sein, die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden zu erfassen und sich für eines zu entscheiden. Hier ist alles, was Produktteams über Nylon und Acetal wissen müssen, plus wie sie bestimmen können, welches für ihr Projekt besser ist.

Überblick über Nylon-Kunststoff

Wie andere Kunststoffe werden Nylons durch Destillation von Kohlenwasserstoffkraftstoffen hergestellt. Es gibt zwei Hauptprozesse, durch die Nylons hergestellt werden – Polymerisation und Polycondensation. Polycondensation beinhaltet die Reaktion eines Diamins mit Dicarbonsäuren und führt zur Bildung eines biologisch abbaubareren Nylons. Polymerisation hingegen beinhaltet die Reaktion von Amin-Monomeren mit Carbonsäure.

Nylons halbkristalline Struktur bietet ein hohes Maß an Steifigkeit, Festigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Hitzebeständigkeit. Aus diesen Gründen ist Nylon ideal für Anwendungen mit Reibung, wie Getriebe oder Lager. Allerdings neigt Nylon dazu, Feuchtigkeit aus seiner Umgebung aufzunehmen, was sich negativ auf die Stabilität und Funktionalität eines Teils auswirken kann, und es ist nicht inhärent UV-beständig. Glücklicherweise können Vorbehandlungsbehandlungen beide Effekte mindern und Schäden reduzieren.

Die zahlreichen Nylon-Typen sind alle an Nummern identifizierbar. Die drei häufigsten Nylon-Typen sind Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 12, und die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Nylon variieren je nach Typ. Einige wichtige mechanische Spezifikationen für unverstärktes Nylon 6 umfassen beispielsweise:

• Wasseraufnahme: 1,900 %, 24 Std. @ 73,4 °F (23 °C)
• Zugfestigkeit: 76 MPa
• Biegefestigkeit: 110 MPa
• Biegemodul: 2965 MPa
• Härte: 116, Rockwell R
• Schmelztemperatur: 428 °F (220 °C)

Nylon wird für seine Festigkeit und Vielseitigkeit sowie seine natürlichen niedrigreibenden Eigenschaften hoch geschätzt. Es kann zu Filamenten, Fasern, Folien und Platten geformt werden und ist mit einer Reihe von Fertigungsprozessen kompatibel, einschließlich Spritzgießen, CNC-Bearbeitung und 3D-Druck. Aus diesen Gründen werden Nylons oft vom Prototyping bis zur Hochvolumen-Serienproduktion verwendet. Nylons werden auch über eine Vielzahl von Branchen für eine breite Palette von Anwendungen eingesetzt. Nylonfolie wird oft für Lebensmittelverpackungen verwendet, Nylon-Teile ersetzen häufig Aluminiumkomponenten in Motoren, und Nylon wird oft für elektrische Anwendungen wie Kabelbinder, Isolatoren und Schaltergehäuse verwendet.

Überblick über Acetal-Kunststoff

Es gibt zwei Haupttypen von Acetal – Homopolymere und Copolymere. Homopolymere und Copolymere haben unterschiedliche chemische Zusammensetzungen, werden für unterschiedliche Anwendungen verwendet und erfordern unterschiedliche Fertigungsprozesse. Homopolymer-Acetal wird durch Reaktion von wässrigem Formaldehyd mit Alkoholen zu Hemiformal hergestellt, dann wird diese Mischung destilliert und mit Katalysatoren polymerisiert. Die Acetal-Copolymer-Fertigung ist komplexer und beinhaltet die Umwandlung von Formaldehyd in Trioxan, welches dann destilliert und mit Katalysatoren polymerisiert wird.

Homopolymere neigen dazu, steifer und härter mit einer rutschigeren Textur zu sein. Copolymere hingegen haben bessere Dimensionsstabilität und größere Beständigkeit gegen Chemikalien. Beide Acetal-Typen werden für Anwendungen bevorzugt, die starke Beständigkeit gegen Abrieb, Wasser und Chemikalien sowie niedrige Reibung erfordern. Einige dieser Anwendungen umfassen Getriebe, Reißverschlüsse, Unterhaltungselektronik, Kunststoffmöbel und Medizinprodukte.

Andere gängige Anwendungen für Acetal umfassen mechanische Getriebe, elektrische Isolierung, Gehäuseteile, Autoteile wie Fensterheber und Türschlösser, Lebensmittelindustriematerialien wie Förderbänder und mehr. Allerdings ist Acetal im Gegensatz zu Nylon nicht besonders kompatibel mit 3D-Druck. Aus diesem Grund wird es nicht im gleichen Umfang für Prototyping verwendet wie Nylon.

Acetal-Kunststoffeigenschaften variieren je nach Typ, aber seine typischen mechanischen und physikalischen Eigenschaften umfassen:

Homopolymer-Acetal

• Wasseraufnahme: 0,25 %, 24 Std. @ 73,4 °F (23 °C)
• Zugfestigkeit: 10.000 psi
• Biegemodul: 420.000 psi
• Reibungskoeffizient: 0,20

Copolymer-Acetal

• Wasseraufnahme: 0,20 %, 24 Std. @ 73,4 °F (23 °C)
• Zugfestigkeit: 9.800 psi
• Biegemodul: 370.000 psi
• Reibungskoeffizient: 0,21

Acetal wird für seine hohe Festigkeit, niedrige Reibungseigenschaften und ausgezeichnete Verschleißeigenschaften in sowohl heißen als auch kalten Umgebungen hoch geschätzt. Was mehr ist, da es einfach zu bearbeiten ist, neigt es dazu, eine ausgezeichnete Materialwahl für Anwendungen zu sein, die enge Toleranzen erfordern.

Einstieg in Acetal und Nylon

Nylon und Acetal sind vielseitige Thermoplaste, die beide ausgezeichnete Wahlmöglichkeiten für viele Projekte sind. Trotz der Ähnlichkeiten zwischen den beiden sind sie nicht dasselbe Material und sollten nicht verwechselt werden. Nylon ist ein abriebfestest Material, das besonders kompatibel mit 3D-Druck ist. Acetal hingegen ist widerstandsfähiger gegen Feuchtigkeit und außergewöhnlich kompatibel mit CNC-Bearbeitung. Produktteams müssen immer ihre Sorgfaltspflicht erfüllen, um sicherzustellen, dass der von ihnen für das Projekt gewählte Kunststoff wirklich die richtige Passform ist. Glücklicherweise kann ein erfahrener Partner den Materialauswahlprozess zum Kinderspiel machen.

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