Polyamid (PA6, PA12)

Polyamid (PA, englisch polyamide, häufig auch Nylon) ist ein teilkristalliner Thermoplast, dessen Ketten über Amidbindungen verknüpft sind. Die Zahlen in der Bezeichnung geben die Anzahl der Kohlenstoffatome in den Bausteinen an: PA6 entsteht aus Caprolactam, PA66 aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure, PA12 aus Laurinlactam und PA11 aus Rizinusöl. Fasern aus PA6 sind im Deutschen auch als Perlon bekannt.

Polyamide sind zäh, verschleiß- und ermüdungsfest, haben gute Gleiteigenschaften und widerstehen Ölen, Fetten, Kraftstoffen und den meisten organischen Lösemitteln. Starke Säuren und Oxidationsmittel vertragen sie nicht. Typisch ist die Feuchtigkeitsaufnahme: PA6 und PA66 nehmen im Gleichgewicht mit normaler Luftfeuchte meist 2,5 bis 3,5 % Wasser auf, bei Wasserlagerung bis etwa 8 bis 10 %. Wasser wirkt als Weichmacher: Der E-Modul von unverstärktem PA6 sinkt von etwa 3 GPa (trocken) auf ein Drittel bis die Hälfte, die Zähigkeit steigt, und das Teil quillt leicht. PA12 nimmt deutlich weniger Feuchte auf (etwa 0,5 bis 1,5 %) und ist maßhaltiger.

Die Schmelztemperaturen betragen etwa 220 °C (PA6), 260 °C (PA66) und 180 °C (PA12). Unverstärkte Polyamide haben bei 1,8 MPa eine HDT von nur etwa 50 bis 90 °C, bei 0,45 MPa liegt sie für PA6 und PA66 aber meist über 150 °C. Glasfaserverstärkung (etwa PA6 GF30 oder PA66 GF30 mit 30 % Fasern) erhöht den E-Modul je nach Feuchte auf etwa 6 bis 10 GPa und die HDT auf 200 °C und mehr.

PA6 und PA66 gehören zu den meistverwendeten technischen Kunststoffen im Spritzguss. Stäbe und Platten aus PA6 (extrudiert oder als Guss-PA) sind gängiges Halbzeug für die Zerspanung. PA12 und PA11 sind die Hauptwerkstoffe der Pulververfahren SLS und MJF, PA12-Teile haben einen E-Modul von etwa 1,6 bis 1,9 GPa und eine Zugfestigkeit von 45 bis 50 MPa. Für den FDM-Druck gibt es Filamente aus PA6 und PA12, oft kohlefasergefüllt.

Polyamid eignet sich für mechanisch und durch Verschleiß beanspruchte Teile: Zahnräder, Rollen, Gleitlager und Führungen, Schnapphaken, Kabelhalter, Teile im Motorraum oder mit Kontakt zu Ölen und Kraftstoffen. Verstärkte Typen ersetzen Metallkonsolen und Gehäuse, senken das Gewicht und fassen mehrere Funktionen in einem Spritzgussteil zusammen.

PA12 aus dem SLS- oder MJF-Druck ist die Standardwahl für belastete Funktionsprototypen und Kleinserien und dient oft auch als Endbauteil. Für präzise Frästeile mit engen Toleranzen und geringer Reibung ist häufig POM besser geeignet, das kaum Wasser aufnimmt.

Der häufigste Fehler ist, die Feuchte zu ignorieren. Datenblätter nennen für den trockenen (spritzfrischen, dry as molded) und den konditionierten Zustand deutlich verschiedene Werte, rechnen Sie daher mit denen des Betriebszustands. Frisch gespritzte Teile sind trocken und spröder, Schnapphaken können bei der ersten Montage brechen. Rechnen Sie bei Präzisionsteilen mit Maßänderungen durch Feuchteaufnahme und legen Sie Passungen nicht nach dem direkt nach der Fertigung gemessenen Maß aus.

Trocknen Sie Granulat und Filament gründlich, sonst baut der Werkstoff ab und die Teile verspröden. Bei glasfaserverstärkten Typen unterscheidet sich die Schwindung längs und quer zur Faser, was Verzug begünstigt. Nennen Sie in der Anfrage den konkreten Typ (PA6, PA66, PA12, Füllung, Wärmestabilisierung, Flammschutz) und bei 3D-Druckteilen auch das Verfahren, denn PA12 aus SLS, MJF und FDM hat unterschiedliche Eigenschaften.