2K-Bauteil – Dichtscheibe für Wasserventil aus PA 6.6 mit aufvulkanisierter EPDM- Dichtung (Bild: Averis GmbH)
29.10.2021 Potenziale von Hochleistungskunststoffen nutzen
Neue Möglichkeiten mit Polyamid (PA) und Alternativen
Mit den steigenden Anforderungen an Dichtungen und Formteilen, quer durch alle Branchen, kommen immer mehr klassisch genutzte Werkstoffe an ihre Grenzen. Hochleistungskunststoffe bieten hier – auch in Kombination mit anderen Werkstoffen – ein Potenzial, das im Zuge von aktuellen Trends und den dafür benötigten technischen Lösungen weiter an Bedeutung gewinnt.
Kunststoffe sind, wie das Wort sagt, künstliche Werkstoffe aus Makromolekülen, langen linearen Molekülen, die wiederum aus spezifischen Monomeren durch Polymerisation zu langen Ketten geformt werden. Hier unterscheidet man zwischen Kettenpolymerisation (wie bei der Herstellung von Polyethylen, Polystyrol und Polyamid 6) und Stufenpolymerisation (Polykondensation, Polyaddition) wie bei Polyamid 6.6 (PA 6.6) und Polybutylenterephtalat (PBT).
Die Eigenschaften der Kunststoffe werden in erster Linie von dem strukturellen Aufbau ihrer Makromoleküle und dem Grad ihrer Vernetzung bestimmt. Man unterscheidet amorphe Kunststoffe, zu denen alle vernetzten und auch ein großer Teil der unvernetzten, mit Seitenketten oder -gruppen versehenen Kunststoffe gehören, und teilkristalline Kunststoffe mit kristallinen Bereichen, zu denen unvernetzte, regelmäßig gebaute, synthetische Kunststoffe gehören.
Eingestellt und angepasst werden die Eigenschaften zusätzlich durch Additive, z.B. Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe und Pigmente, zur Verbesserung der chemischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften, von Alterung, Lichtschutz, Flammschutz und Tribologie. Glas- oder Carbonfasern tragen dazu bei, die mechanische Belastbarkeit bei erhöhten Temperaturen zu steigern und die Wasseraufnahme zu reduzieren.
Die technischen Kunststoffe grenzen sich nach unten zu den Standardkunststoffen wie PE, PP, POM und nach oben zu den Hochleistungskunststoffen wie PTFE, PEEK, PPS, PVDF ab. Wichtige Eigenschaften sind die Maßhaltigkeit/Maßgenauigkeit, Schlagzähigkeit und geringe Verformung auch bei langanhaltender Belastung – auch bei höheren Temperaturen bis 150 °C. Damit spielen sie eine bedeutende Rolle zur Gewichts- und Kostenreduzierung sowie zur Erweiterung der Freiheitsgrade beim Konstruieren in ständig neuen Varianten.
Entwickelt wurde Polyamid als Nylon ® PA 6.6 1938 von DuPont und als Ersatz für Seide bzw. Seidenfäden zur Herstellung von synthetischen Fasern vermarktet. Der Faden wird direkt aus der Polymerlösung aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin gesponnen. Die Carboxylgruppe (-COOH) reagiert hier mit der Aminogruppe (-NH2) unter Bildung einer Peptidbindung (-NH-CO-) – dem Grundbaustein aller Polyamide.
