Nylon har fundet vej til vores hverdag. Det blev først skabt i 1935 af Wallace Carothers fra firmaet DuPont til brug for fremstilling af damestrømper i stedet for silke. Men det tog fart under Anden Verdenskrig, og folk begyndte at bruge det til forskellige formål. Nylon blev først brugt i faldskærme, lastbilsdæk, telte og brændstoftanke. I dag er det blevet det mest udbredte syntetiske fiber, der nogensinde er produceret i verden.
Nylon hører til polyamidgruppen (PA). Produktets styrke og elasticitet stammer fra amidforbindelserne. Nogle almindelige polyamider omfatter Kevlar, Nomex og Pebax. Kevlar er især et robust materiale. Derfor anvendes det i vid udstrækning til fremstilling af skudsikre veste. Nomex er et varmebestandigt materiale, der bruges til brandbeklædning. Nylon (PA) bruges i dag i forskellige produkter bortset fra tøj og tekstiler. Gå til PA6 GF30 side for at få mere at vide om PA6-materiale.
Hvorfor kan nylon 6 (Pa6), nylon 66 (Pa66) og nylon 12 (Pa12) ikke bruges i flæng?
Forskellige nylontyper bruges til forskellige formål. Hvis du vælger den forkerte nylonkvalitet, kan det resultere i flere problemer. Her er, hvad du kan støde på:
- Underpræstation ved driftstemperaturer: Nylon 6 har forskellige smeltepunkter og varmebestandighed fra Nylon 66 og nylon 12. Disse forskelle betyder, at hvert materiales varmebestandighed er meget forskellig, når det testes under faktiske anvendelsesforhold. Når du bruger en nylonkvalitet, der ikke har tilstrækkelig termisk stabilitet, vil du sandsynligvis opleve brud og forurening, der påvirker kvaliteten af din applikation.
- For tidligt slid: Den valgte nylon skal have tilstrækkelig styrke og fleksibilitet til at undgå svigt i de tidlige faser af driften. Brugen af den forkerte nylonkvalitet resulterer i komponentfejl, en last, der bringer slutbrugernes liv i fare. Desuden kræver nogle fejl en uplanlagt vedligeholdelsesproces, der øger omkostningerne og spildtiden i produktionen.
- Unødvendig udgift: Den rigtige kvalitet skal vælges til den rigtige anvendelse. Hvis man f.eks. vælger et dyrere nylonmateriale, når et billigere kan gøre det, kan det nemt få projektomkostningerne til at eksplodere. Da Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12 har forskellige fordele og begrænsninger. Så en forståelse af de specifikke egenskaber kan hjælpe med at afgøre, hvilket af disse materialer der vil være egnet til dit projekt. Det kan spare tusindvis af kroner på refabrikation, reparationer og udskiftninger.
Derfor skal en designer eller forarbejder forstå og sammenligne de forskellige egenskaber og præstationer for hver nylonkvalitet for at opnå de bedste resultater i anvendelsen af produktet.
Forskellige Nylin-kvaliteter
Motorkomponenter i plast til biler minder lidt om nyloner i den forstand. Polyamider, kendt som nyloner, findes i flere typer. Disse omfatter:
- Nylon 6
- Nylon 6/6 (Nylon 66 eller Nylon 6,6)
- Nylon 6/9
- Nylon 6/10
- Nylon 6/12
- Nylon 4/6
- Nylon 11
- Nylon 12/12
Navnesystemet er forbundet med kulstofatomerne i basismaterialerne i hver af strukturerne. For eksempel stammer nylon 6 fra caprolactam og indeholder seks kulstofatomer i kæderne. Nylon 6/6 stammer fra hexamethylendiamin med seks kulstofatomer og adipinsyre, der også har seks.
Hvad angår egenskaber, er de dog forskellige. For eksempel ikke så dramatiske som i stål, men strukturelle forskelle og tilsætningsstoffer kan påvirke ydeevnen betydeligt. Der findes næsten 90 forskellige typer Nylon 11, leveret af en enkelt leverandør.
Nylon i teknisk plast
Nylonmaterialer er værdsat for at have høj styrke, høj stivhed og høj slagstyrke eller sejhed. Disse egenskaber gør dem til foretrukne materialer til teknisk plast. Nogle af de mest kendte er tandhjul, gitre, dørhåndtag, tohjulede hjul, lejer og tandhjul. Disse produkter anvendes også i huse til elværktøj, terminalblokke og glideruller.
Materialet kan dog være en ulempe. Det absorberer nemlig fugt, som igen ændrer både egenskaber og stofdimensioner. Dette problem reduceres, når nylon forstærkes med glas, hvilket resulterer i et stærkt og slagfast materiale. Gå til sprøjtestøbning af nylon side for at få mere at vide om dette plastmateriale.
Varmebestandige nyloner er gradvist ved at finde vej til sådanne anvendelser som erstatning for metaller, keramik og andre polymerer. De anvendes i bilmotorer og i olie- og gasindustrien. Nylon 6 og Nylon 6/6 vælges typisk på grund af deres relativt lave pris og høje slidstyrke. Gå til Er nylon sikkert? side for at få mere at vide om nylonmateriale.
Nylon 6/6 Egenskaber
Kemisk formel: [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n
Original nylon 6/6 er normalt det billigste. Det gør det ret populært. Nylon 6/6 bruges ofte i Tyskland på grund af historiske årsager i forbindelse med forsyninger. Nylon 6/6 har en god modstandsdygtighed over for høje temperaturer og fugt og er ret stærk ved alle temperaturer og fugtniveauer. Det giver også slidstyrke og lav gennemtrængelighed for benzin og olier.
Desuden har Nylon 6/6 negative konsekvenser. Det absorberer hurtigt fugt, og effekten reducerer slagstyrken og duktiliteten, når polymeren er tør. Det er også meget udsat for UV- og oxidativ nedbrydning. Nylon 6/6 viser dog lavere modstandsdygtighed over for svage syrer end typer som Nylon 6/10, 6/12, 11 eller 12. Desuden bruges Nylon 6/6 stadig i vid udstrækning i elektriske komponenter på grund af fremskridtene inden for brandhæmning. Det erstatter også metal i trykstøbt håndværktøj.
Egenskaber ved Nylon 6
Kemisk formel: [-NH-(CH2)5-CO-]n
Nylon 6 har flere egenskaber. Disse enorme egenskaber adskiller det fra andre nylonkvaliteter og lignende produkter på markedet. Nylon 6 har en meget god elasticitet, ledsaget af en meget høj trækstyrke. Det gør det endnu mere værdifuldt, fordi det ikke reagerer med hverken alkalier eller syrer.
Desuden giver nylon 6 også tilstrækkelig beskyttelse mod forskellige former for slid. Det har et smeltepunkt på 220 °C. Glasovergangstemperaturen kan justeres til 48 °C. Nylon 6-filamenter har en karakterløs overflade, der kan sammenlignes med glas. En anden fremragende egenskab ved dette materiale er dets evne til at svulme op og absorbere op til 2,4% vand. Disse egenskaber gør nylon 6 nyttigt i bilindustrien, luft- og rumfart, kosmetik og forbrugerprodukter.
Anvendelser af Nylon 6
Nylon 6 anvendes i vid udstrækning i de tilfælde, hvor materialet skal have høj styrke, slagfasthed og slidstyrke. Dets alsidighed gør det velegnet til:
- Tråde: Fibre
- Rengøring: Børster fra tandbørsten
- Strumming: Guitarstrenge og plektre
- Mekanisme: Tandhjul
- Lås: Lås på panelet
- Afskærmning: Isolering af kredsløb
- Skal: Hus til elværktøj
- Indsæt: Medicinske implantater
- Inddækning: Film, indpakning og emballage
Fordele ved Nylon 6
Flere fordele gør nylon 6 til et fremragende valg til specifikke formål:
- Det giver meget høj stivhed og god modstandsdygtighed over for slid.
- Nylon 6 er velegnet til sprøjtestøbning.
- Dette materiale klarer sig bedst i applikationer, hvor der er krav om slagstyrke.
- Det er fleksibelt og genvinder sin oprindelige form efter at være blevet deformeret.
- Nylon 6 har gode farveegenskaber og evnen til at holde på farverne.
Ulemper ved Nylon 6
På trods af sine fordele har nylon 6 et par ulemper:
- Det har et lavt smeltepunkt sammenlignet med andre materialer, nemlig 220 °C.
- På grund af den hygroskopiske egenskab har det en tendens til at absorbere fugtindholdet i luften og den omgivende atmosfære.
- Høje temperaturer og lys reducerer dens styrke og struktur; derfor er den ikke egnet til brug under sådanne forhold.
- Nylon 6 er ikke immun over for UV-lys, og derfor er det kendt, at egenskaber som farve og styrke forringes, når materialet udsættes for sollys.
Sammenligning mellem Nylon 6 og Nylon 6/6
Kemisk set har Nylon 6/6 bedre modstandsdygtighed over for calciumklorid og bedre vejrligsegenskaber. Desuden har det en højere HDT end Nylon 6. Det har dog vist sig, at alle nylonerne påvirkes af nedbrydningen, når de kommer i kontakt med 15% ethanolbenzin.
Ved valg af nylonmateriale findes der materialevalgsværktøjer som UL Prospector, der kan bruges til at opfylde egenskaber for den påtænkte anvendelse. Andre relaterede valg som acetaler og termoplastiske polyestere skal tages i betragtning, når man træffer valget.
Nylon 12 (PA 12): En stærk performer med unik struktur
[-NH-(CH2)11-CO-]n
Nylon 12 (PA 12) er det mest almindelige materiale, der bruges i SLS- og Multi Jet Fusion-printprocesser. Det er et alifatisk polyamid, der har en åben struktur med en alifatisk kulstofryggrad med præcis 12 kulstofatomer i polymerryggraden. PA 12 har en høj kemikalie-, salt- og oliebestandighed i henhold til specifikationen i tabellen nedenfor. Det har et lavere smeltepunkt på ca. 180 °C (356 °F), men er stadig et meget nyttigt materiale.
Ligesom PA 11 har det mindre tendens til at absorbere fugt, hvilket gør det stabilt i forskellige klimaer. PA 12 fås i sort og hvid, og tilsætning af glas- og mineralfyldstoffer forbedrer de mekaniske og termiske egenskaber. Det anvendes i vid udstrækning til printkabinetter, armaturer, katetre og brændstofsystemer til biler.
PA 12 er også biokompatibelt, så det er velegnet til medicinske komponenter. Ud over medicinsk brug bruges det til kosmetikemballage, elektriske forbindelser og mange andre industriprodukter.
Tabel for Nylon 6/6 vs. Nylon 6 vs. Nylon 12:
| Ejendom | Nylon 6 | Nylon 66 | Nylon 12 |
| Modstandsdygtighed over for kulbrinter | Moderat | Overlegen | Fremragende |
| Krympning af formen | Lavere krympning | Højere krympning | Minimalt svind |
| Modstandsdygtighed over for slag | Overlegen | Moderat | Høj |
| Let at farve | Skinnende farve | Mindre iøjnefaldende | Moderat |
| Vandabsorptionshastighed | Høj | Moderat | Lav |
| Potentiale for genanvendelse | Overlegen | Moderat | Høj |
| Molekylær mobilitet | Høj | Lavere | Moderat |
| Elastisk genopretning | Overlegen | Moderat | Høj |
| Farveaffinitet | Overlegen | Moderat | Høj |
| Krystallinitet | Mere om det | Mindre | Mindre |
| Varmeafbøjningstemperatur | 180°C - 220°C | 250°C - 265°C | ~ 180°C |
| Smeltepunkt | 215°C - 220°C | 250°C - 265°C | 175°C - 180°C |
| Modstandsdygtighed over for kemiske syrer | Moderat | Overlegen | Fremragende |
| Stivhed | Moderat | Overlegen | Fleksibel |
| Farveægthed | Overlegen | Moderat | Høj |
| Temperaturbestandighed | Høj | Overlegen | Moderat |
| Evne til at gøre rent | Moderat | Overlegen | Fremragende |
| Elastisk modul | Overlegen | Moderat | Høj |
| Intern struktur | Mindre kompakt | Mere kompakt | Mindre kompakt |
| Polymerisationsdannelse | Åben ring (Caprolactam) | Kondensation (hexamethylendiamin + adipinsyre) | Kondensation (Laurolactam) |
| Genvinding af fugt | 4% - 4.5% | 4% - 4.5% | ~ 0.4% |
| Krav til monomerer | 1 (Caprolactam) | 2 (hexamethylendiamin + adipinsyre) | 1 (Laurolactam) |
| Tæthed | 1,2 g/ml | 1,15 g/ml | 1,01 g/ml |
| Grad af polymerisering | ~200 | 60 - 80 | ~100 |
Nylons og UV-bestandighed
Nyloner er også meget følsomme over for ultraviolet (UV) stråling. Når man suspenderer dem, afsløres deres strukturs evne til at blive nedbrudt med tiden. Brugen af stabilisatorer i nylonformuleringer øger deres evne til at modstå UV-nedbrydning. Især nylon 6/6 er sårbar over for sådanne stråler, mens nylon 6 har potentielle nedbrydningstrusler, hvis det ikke forstærkes med passende tilsætningsstoffer.
UV-lys ophidser nogle elektroner i de kemiske bindinger, som danner nylonpolymerer. Denne interaktion er rettet mod pi-elektroner og bryder dobbeltbindingen og de aromatiske systemer, som Bowes vejledning tilbyder. For eksempel er nylon 6 kendt for at have god UV-bestandighed ved sin amidbinding og vil derfor sandsynligvis blive nedbrudt. For eksempel er polyethylenpolymerer, der ikke har pi-elektroner, mere modstandsdygtige over for UV-stråling end de andre polymerer.
Alle materialer bliver nedbrudt af UV-eksponering, ikke kun nylonmaterialet. Ikke desto mindre kan nylon klare sig ret godt i anvendelser, der er kendetegnet ved udendørs brug, når der er indarbejdet stabilisatorer. For eksempel er mini snapnitter fremstillet af nylon 6/6 velegnede til brug under udendørs forhold. Disse nitter er UL94 V-2 flammeklassificeret for brandhæmning og funktionalitet i forskellige omgivelser.
For at optimere nylonprodukters ydeevne udsættes de for UV-stabilisatorer, da de normalt udsættes for sollys. Disse tilsætningsstoffer hjælper med enten at absorbere eller reflektere ultraviolette stråler, som er skadelige for nylondele, og øger dermed nylondelenes levetid. Valget af disse stabilisatorer foretages derfor på en måde, der giver den bedste ydeevne og samtidig ikke påvirker de mekaniske egenskaber.
For at opsummere er nylon i sagens natur følsomt over for UV-påvirkning, men forbedringer med stabilisatorer er mulige. Viden om UV-lysets effekt på nylon kan hjælpe med at undgå at vælge det forkerte materiale til anvendelser, der udsættes for udendørs miljø. For at øge styrken tilføjer vi nogle gange nogle glasfibre i nylonmaterialet for at sætte det sammen til nogle nylonstøbte dele, de dele, som vi kalder sprøjtestøbning af glasfyldt nylon dele.
Analyse af ydeevne for nylon 6, nylon 66 og nylon 12
Nylon 6 har en meget høj grad af fugtstyrke. Det har en høj slagstyrke og bøjningstræthed. Nylon 6 har brug for lavere forarbejdningstemperaturer sammenlignet med Nylon 66. Desuden betyder dets amorfe natur også, at dets forme har mindre krympning end deres krystallinske modstykker. Det er dog også muligt at få helt gennemsigtige kvaliteter af Nylon 6 til særlige anvendelser. Men denne nylon svulmer op og absorberer fugt i højere grad, hvilket gør den dimensionsmæssigt ustabil. Nogle af disse udfordringer kan overvindes ved at legere polymeren med polyethylen med lav densitet. Nylon 6 bruges bl.a. til stadionsæder og strømper. Andre anvendelser omfatter radiatorgitre og industrigarn. Desuden produceres tandbørstefibre og maskinværn også ved hjælp af Nylon 6.
Af alle typer nylon er Nylon 66 kendt for at være den mest anvendte. Det har høj styrke i en række temperaturer. Denne type udviser høj slidstyrke og lav permeabilitet. Materialet er i høj grad modstandsdygtigt over for mineralolier og kølemidler. Kemikalieresistens over for mættet calciumklorid er også en fordel. Desuden har denne nylon gode forvitringsegenskaber. Oftest konkurrerer Nylon 66 med metaller i trykstøbte værktøjskroppe og -rammer. Denne nylon kan også bruges under våde forhold. Men slagstyrken er lav, og det samme er duktiliteten. Nogle af anvendelsesområderne er friktionslejer, dæksnore og airbags til biler.
Nylon 12 har forskellige fordele i forhold til andre materialer. Det udviser god kemisk resistens i denne anvendelse, hvilket forbedrer materialets levetid. Fugtabsorptionen er også forholdsvis lav, hvilket gør det formstabilt. Nylon 12 bruges til 3D-print og bildele. Desuden bruges denne nylon i fleksible slanger og medicinske komponenter. Af disse grunde er Nylon 12 blevet et alsidigt materiale til brug i mange brancher. Nylon 12 har dog forskellige fordele i forhold til Nylon 6 og Nylon 66 afhængigt af den ønskede anvendelse.
Sammenligning af anvendelsesmuligheder for Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12
Denne artikel fokuserer på anvendelsen af to typer nylon, Nylon 6 og Nylon 66. Disse nylons egenskaber har stor indflydelse på deres anvendelse i flere industrier.
Nylon 6 har et lavere smeltepunkt og en god forarbejdningsevne. Det gør det velegnet til fremstilling af letvægtstekstiler og andre industrielle dele. Nylon 6 fremstillet gennem nylonsprøjtestøbning er meget udbredt. Dette materiale er velegnet til støbning af forskellige dele som f.eks. interiør i biler, dele til apparater og sportsartikler.
Hertil kommer, at Nylon 6 har den fordel, at det er elastisk og har en god slidstyrke. Disse egenskaber gør det velegnet til tekstiler som sokker og sportstøj.
På den anden side er Nylon 66 værdsat for sit højere smeltepunkt samt forbedrede mekaniske egenskaber. Det gør det mere velegnet til brug i systemer, hvor der er brug for høje temperaturer og mekaniske egenskaber.
I nylonsprøjtestøbningsprocesser foretrækkes Nylon 66 til fremstilling af slidstærke produkter. Nogle af anvendelsesområderne er teknisk plast, motorkomponenter til biler og elektroniske gadgets.
Nylon 66's højtemperaturstabilitet gør det desuden velegnet til anvendelse i bil- og rumfartsindustrien. Det betyder, at dets styrke under sådanne forhold gør det endnu mere værdifuldt i applikationer, der skal leve op til høje standarder.
Nylon 12 supplerer disse materialer med følgende egenskaber. Nylon 12 er velkendt for sin kemikaliebestandighed og kan anvendes til selvstændige formål som f.eks. brændstoftanke, medicinske formål osv. En anden fordel er, at det kan forblive dimensionsstabilt i forskellige klimaer, hvilket vil være nyttigt inden for forskellige områder.
Derfor har hver type nylon unikke fordele, der tilpasser sig markedets forskellige behov. Hvilken type nylon, der skal bruges, afhænger af den påtænkte anvendelse og de forhold, materialet skal bruges under.
Andre almindelige nylonkvaliteter
Der produceres forskellige nylonkvaliteter, og hver af dem bruges til et bestemt formål. Nylon 610 og Nylon 612 har meget lav fugtabsorption og bruges derfor til elektrisk isolering. De har flere fordelagtige egenskaber, men de har større udgifter sammenlignet med konventionelle materialer. Nylon 610 er kendetegnet ved lav fugtabsorption og har en relativt lav glasovergangstemperatur til følsomme anvendelser.
Men på grund af sine fleksible egenskaber er Nylon 612 gradvist ved at erstatte Nylon 610. Dette skift skyldes hovedsageligt, at prisen på Nylon 612 er lavere sammenlignet med Nylon 6 og Nylon 66. Overlegen varmebestandighed øger efterspørgslen, og det bruges i vid udstrækning i de fleste industrier.
Med hensyn til egenskaber er Nylon 612 normalt kendt for at være lidt ringere end Nylon 6 og Nylon 66. Det viser en forbedret evne til at modstå krybning i fugtige miljøer, hvilket øger dets anvendelighed.
De to typer nylon er Nylon 11 og Nylon 12, og sidstnævnte har den laveste fugtabsorberingsgrad blandt alle ufyldte nylontyper. Disse nyloner udviser forbedret dimensionsstabilitet og har også højere slag- og bøjningsstyrke end Nylon 6, 66, 610 og 612. Men de er dyre, svagere og har en lavere maksimal driftstemperatur sammenlignet med deres koldbearbejdede modstykker.
Generelt har Nylon 11 og Nylon 12 nogle fordele i forhold til andre medlemmer af nylonfamilien, især fordi de har en fremragende ydeevne i vejrliget. De er dog truet af nye, meget modstandsdygtige og superhårde nylonmaterialer, der er udviklet til at yde mere.
En anden er Nylon 1212, som er bedre end Nylon 6 og Nylon 66 og mere økonomisk end Nylon 11 eller Nylon 12. Det bruges inden for mange områder på grund af dets afbalancerede ydeevne og dets rimelige priser.
Ved høje temperaturer har Nylon 46 en høj slagstyrke og en moderat krybehastighed. Desuden har det også et højere modul og bedre udmattelsesstyrke end Nylon 66-materialet. Det har dog et mindre forarbejdningsvindue end Nylon 6T og Nylon 11, hvilket kan påvirke dets anvendelighed i nogle forarbejdningsmiljøer.
Derfor har disse nylonkvaliteter unikke egenskaber, der kvalificerer dem til forskellige anvendelser i industrien. Analysen af hvert materiale viser, at styrker, svagheder, muligheder og trusler er resultatet af formuleringen og anvendelsen af materialet.
Konklusion
Brugen af Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12 afhænger af den specifikke anvendelse, man har brug for. Det har god fleksibilitet og stødmodstand og er derfor velegnet til fremstilling af lette komponenter. Nylon 66 har mere styrke og varmestabilitet, og Nylon 6 fungerer godt i stressapplikationer. Nylon 12 bruges i øjeblikket i udendørs applikationer på grund af dets lave fugtabsorption og fremragende vejrbestandighed, men det er lidt dyrt.
Forståelse af hver enkelt egenskab nylon grad vil hjælpe dig med at vælge det rigtige materiale, der giver den ydelse, du har brug for, og den pris, du ønsker. Dette resulterer i længerevarende og mere effektive resultater i applikationen.