PA-Zerspanung: Eigenschaften, Vor- & Nachteile und industrielle Anwendungen

Polyamid (PA), bekannt als Nylon, bezeichnet eine Gruppe technischer Kunststoffe. Es lässt sich leicht bearbeiten und als mechanische Endteile einsetzen. Es ist einer der weltweit am häufigsten verwendeten Engineering-Kunststoffe mit hervorragender Lager- und Verschleißfestigkeit.

Es kann als Homopolymer, Copolymer oder Verstärkungswerkstoff eingesetzt werden. Auch Vorbehandlungen zur Reduzierung der Hygroskopie während der Lebensdauer sind möglich. Öl- und glasgefüllte Sorten sind verfügbar.

Eigenschaften & Sorten von zerspanbarem PA (Nylon)

Als Thermoplast weist PA industrielle Beständigkeit gegen pH-Änderungen (durch unterschiedliche Thermobedingungen) und Lösungsmittelbeständigkeit auf. Dies kann in der Petrochemie vorteilhaft sein, wo Fluoropolymerteile mit Gas, Öl oder Reinigungsmitteln in Kontakt kommen.

Hervorzuheben ist die hohe Kristallinität von PA, die zu einer festeren, dehnungsbeständigeren Struktur führt. Zudem reduziert PA den Schmierbedarf, verringert Geräusche und eliminiert Verschleiß, Korrosion und Diebstahlprobleme.

PA 6 und PA 6/6 sind die zwei gängigen Sorten, deren Eigenschaften und Anwendungen erwähnenswert sind. Sie sind in vielen Anwendungen austauschbar, weisen aber Eigenschaftsunterschiede auf.

PA 6 wird meist in zwei Formen hergestellt: hochfest für Textilanwendungen und hochfest für industrielle Nutzung. Es bildet meist Filamentgarne und Stapelfasern. Typische Anwendungen: Reifenkord, Fallschirme, Seile, Industrieschnüre. Ähnlich wie PA 6 hat PA 6/6 viele Industrieanwendungen – von dünnwandigen Teilen bis zu großwandigen Lagern. Es ist auch ein hervorragender Metallersatz.

Vorteile von PA (Nylon)

1. Hohe mechanische Festigkeit, gute Zähigkeit, hohe Zug- und Druckfestigkeit

Spezifische Zugfestigkeit höher als Metalle, spezifische Druckfestigkeit vergleichbar mit Metallen, aber Steifigkeit geringer. Zugfestigkeit nahe der Streckgrenze, mehr als doppelt so hoch wie ABS. Starke Fähigkeit, Stoß- und Schwingungsbeanspruchung zu absorbieren. Schlagzähigkeit weit über allgemeinen Kunststoffen und besser als POM.

2. Exzellente Ermüdungsfestigkeit

PA-Teile behalten ihre mechanische Festigkeit nach wechselnder Biegung. PA eignet sich für Anwendungen mit ausgeprägter zyklischer Ermüdung: Rolltreppenhandläufe, Fahrradreifenfelgen etc.

3. Hoher Erweichungspunkt und Hitzebeständigkeit

(z. B. PA 46, hochkristallines PA mit hoher Wärmeformbeständigkeit, langzeitiger Einsatz bei 150 °C möglich. Glasfaserverstärktes PA 66 erreicht Wärmeformbeständigkeit über 250 °C).

4. Glatte Oberfläche, geringer Reibungskoeffizient, verschleißfest

Als bewegliches Maschinenteil selbstschmierend, geräuscharm, bei geringer Reibung ohne Schmiermittel einsetzbar; falls Schmierstoff zur Reibungsminderung oder Wärmeableitung nötig: Wasser, Öl, Fett möglich. Daher lange Lebensdauer als Übertragungselement.

5. Korrosionsbeständigkeit

Sehr beständig gegen Laugen und die meisten Salzlösungen, auch gegen schwache Säuren, Motoröle, Benzin, aromatische Verbindungen und allgemeine Lösungsmittel. Inert gegenüber Aromaten, aber nicht beständig gegen starke Säuren und Oxidationsmittel. Beständig gegen Benzin, Fett, Alkohol, schwache Stöße, gute Alterungsbeständigkeit. Als Verpackung für Schmieröl und Kraftstoff geeignet.

6. Selbstverlöschend, geruchlos, ungiftig, witterungsbeständig, biologisch resistent, gute antibakterielle und schimmelhemmende Eigenschaften

7. Exzellente elektrische Eigenschaften

Wegen hoher Volumenwiderstandsfähigkeit nicht leicht durch Hochspannung durchschlagbar. In trockener Umgebung als Netzfrequenz-Isoliermaterial nutzbar; bei hoher Luftfeuchtigkeit noch gute elektrische Isolation.

8. Leicht, leicht färb- und formbar

Niedrige Schmelzeviskosität, schnelles Fließen. Hoher Erstarrungspunkt, leichtes Spritzgießen, schnelle Zyklen, hohe Produktionseffizienz.

Nachteile von PA (Nylon)

1. Schlechte Wasseraufnahme und Dimensionsstabilität. Ungleiche Wandstärken verursachen Verzug und Verformung. Hohe Anforderungen an Bearbeitungsausrüstung. Nicht beständig gegen starke Säuren und Oxidationsmittel. Nicht als säurebeständiges Material einsetzbar.
2. Schlechte Tieftemperaturbeständigkeit.
3. Schlechte antistatische Eigenschaften.
4. Schlechte Hitzebeständigkeit (unverstärkt).

Anwendungen von PA

PA ist ein engineering-thermoplastischer Werkstoff, leicht bearbeitbar, vielseitig als mechanische Endteile einsetzbar. Heute weit verbreitet: Bekleidung, gummiartige Reifenverstärkung, Seile/Fäden, viele Spritzgussteile für Fahrzeuge und Maschinen – Lager, Buchsen, Räder, Rollen etc.