Nylon har funnet veien inn i hverdagen. Det ble først skapt i 1935 av Wallace Carothers fra DuPont Company for å brukes til å lage damestrømper i stedet for silke. Men det skjøt fart under andre verdenskrig, og folk begynte å bruke det til ulike formål. Nylon ble først brukt i fallskjermer, lastebildekk, telt og drivstofftanker. I dag er det blitt det mest brukte syntetiske fiberet som noen gang er produsert i verden.
Nylon tilhører polyamidgruppen (PA). Produktets styrke og elastisitet stammer fra amidforbindelsene. Noen vanlige polyamider inkluderer Kevlar, Nomex og Pebax. Kevlar er et spesielt robust materiale. Derfor brukes det mye til å lage skuddsikre vester. Nomex er et varmebestandig materiale som brukes i brannslukkingsklær. Nylon (PA) brukes i dag i en rekke andre produkter enn klær og tekstiler. Gå til PA6 GF30 side for å få vite mer om PA6-materialet.
Hvorfor kan ikke Nylon 6 (Pa6), Nylon 66 (Pa66) og Nylon 12 (Pa12) brukes om hverandre?
Forskjellige nylontyper brukes til ulike bruksområder. Hvis du velger feil nylonkvalitet, kan det føre til flere problemer. Her er hva du kan støte på:
- Underytelse ved driftstemperaturer: Nylon 6 har forskjellig smeltepunkt og varmebestandighet fra Nylon 66 og Nylon 12. Disse forskjellene innebærer at varmebestandigheten til de ulike materialene er svært forskjellig når de testes under faktiske bruksforhold. Hvis du bruker en nylontype med utilstrekkelig varmebestandighet, er det sannsynlig at du vil oppleve brudd og forurensning som påvirker kvaliteten på applikasjonen.
- For tidlig slitasje: Nylonet som velges, bør ha tilstrekkelig styrke og fleksibilitet for å unngå svikt i de tidlige driftsfasene. Bruk av feil nylonkvalitet fører til at komponentene svikter, noe som går på bekostning av sluttbrukernes liv. Dessuten krever noen feil en uplanlagt vedlikeholdsprosess som øker kostnadene og tidsbruken i produksjonen.
- Unødvendige utgifter: Riktig kvalitet bør velges til riktig bruksområde. Hvis man for eksempel velger et dyrere nylonmateriale når et rimeligere gjør det, kan det lett føre til at prosjektkostnadene skyter i været. Siden Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12 har forskjellige særegne fordeler og begrensninger. Så hvis du forstår de spesifikke egenskapene, kan du finne ut hvilket av disse materialene som passer best til prosjektet ditt. Det kan spare tusenvis av kroner på refabrikasjon, reparasjoner og utskiftninger.
Derfor må en designer eller foredler forstå og sammenligne de ulike egenskapene og ytelsene til hver nylontype for å oppnå de beste resultatene ved bruk av produktet.
Ulike Nylin-kvaliteter
Plastmotorkomponenter i bil ligner litt på nyloner i betydningen av ideen. Polyamider, kjent som nyloner, er av flere typer. Disse inkluderer:
- 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 knyttet til karbonatomene i grunnmaterialene i hver av strukturene. Nylon 6 er for eksempel avledet fra kaprolaktam og har seks karbonatomer i kjedene. Nylon 6/6 stammer fra heksametylendiamin med seks karbonatomer og adipinsyre med seks karbonatomer.
Når det gjelder egenskaper, varierer de imidlertid. For eksempel ikke så dramatiske som i stål, men strukturelle forskjeller og tilsetningsstoffer kan ha betydelig innvirkning på ytelsen. Det finnes nesten 90 forskjellige typer Nylon 11, levert av én enkelt leverandør.
Nylon i teknisk plast
Nylonmaterialer er kjent for å ha høy styrke, høy stivhet og høy slagfasthet eller seighet. Disse egenskapene gjør dem til favorittmaterialer for teknisk plast. Noen av de mest kjente er tannhjul, gitter, dørhåndtak, tohjulinger, lagre og tannhjul. Disse produktene brukes også i hus til elektroverktøy, rekkeklemmer og glideruller.
Materialet kan imidlertid være en ulempe. Det absorberer nemlig fuktighet, noe som i sin tur endrer både egenskaper og stoffets dimensjoner. Dette problemet reduseres når nylon forsterkes med glass, noe som resulterer i et sterkt og slagfast materiale. Gå til sprøytestøping av nylon siden for å få vite mer om dette plastmaterialet.
Varmebestandig nylon er gradvis på vei inn i slike bruksområder som erstatning for metaller, keramikk og andre polymerer. De brukes blant annet i bilmotorer og i olje- og gassindustrien. Nylon 6 og Nylon 6/6 velges vanligvis på grunn av den relativt lave prisen og den høye slitestyrken. Gå til er nylon trygt siden for å få vite mer om nylonmateriale.
Nylon 6/6 Egenskaper
Kjemisk formel: [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n
Original nylon 6/6 er normalt det billigste. Dette gjør det ganske populært. Nylon 6/6 brukes ofte i Tyskland på grunn av historiske årsaker knyttet til forsyninger. Nylon 6/6 har god motstand mot høye temperaturer og fuktighet, og er relativt sterk ved alle temperatur- og fuktighetsnivåer. Det gir også slitestyrke og lav permeabilitet for bensin og oljer.
Nylon 6/6 har dessuten negative konsekvenser. Det absorberer fuktighet raskt, og effekten er at slagstyrken og duktiliteten reduseres når polymeren er tørr. Den er også svært utsatt for UV- og oksidativ nedbrytning. Nylon 6/6 viser imidlertid lavere motstand mot svake syrer enn typer som Nylon 6/10, 6/12, 11 eller 12. Nylon 6/6 er dessuten fortsatt mye brukt i elektriske komponenter på grunn av fremskritt innen brannhemming. Det erstatter også metall i støpte håndverktøy.
Egenskaper for Nylon 6
Kjemisk formel: [-NH-(CH2)5-CO-]n
Nylon 6 har flere egenskaper. Disse enorme egenskapene skiller den fra andre nylonkvaliteter og lignende produkter på markedet. Nylon 6 har svært god elastisitet, ledsaget av svært høy strekkfasthet. Det gjør det enda mer verdifullt fordi det ikke reagerer med verken alkalier eller syrer.
Nylon 6 gir også tilstrekkelig beskyttelse mot ulike typer slitasje. Det har et smeltepunkt på 220 °C. Glassovergangstemperaturen kan justeres til 48 ℃. Nylon 6-filamenter har en funksjonsløs overflate som kan sammenlignes med glass. En annen enestående egenskap ved dette materialet på grunn av dets evne til å svelle og absorbere opptil 2,4% vann. Disse egenskapene gjør nylon 6 nyttig i bilindustrien, romfart, kosmetikk og forbrukerprodukter.
Bruksområder for Nylon 6
Nylon 6 brukes mye i tilfeller der materialet må ha høy styrke, slagfasthet og slitestyrke. Materialets allsidighet gjør det egnet for:
- Tråder: Fibre
- Rengjøring: Tannbørstebust
- Strumming: Gitarstrenger og plekter
- Mekanisme: Tannhjul
- Lås: Panellåser
- Skjerming: Isolasjon av kretser
- Skall: Hus for elektroverktøy
- Sett inn: Medisinske implantater
- Omslag: Filmer, omslag og emballasje
Fordeler med Nylon 6
Flere fordeler gjør nylon 6 til et utmerket valg for spesifikke bruksområder:
- Det gir svært høy stivhet og god motstand mot slitasje.
- Nylon 6 er egnet for sprøytestøping.
- Dette materialet egner seg best til bruksområder der det stilles krav til slagfasthet.
- Det er fleksibelt og kan gjenvinne sin opprinnelige form etter å ha blitt deformert.
- Nylon 6 har gode fargeegenskaper og evnen til å holde på fargene.
Ulemper med Nylon 6
Til tross for fordelene har nylon 6 noen ulemper:
- Det har et lavt smeltepunkt sammenlignet med andre materialer, det vil si 220 ℃.
- På grunn av den hygroskopiske egenskapen har den en tendens til å absorbere fuktigheten i luften og den omgivende atmosfæren.
- Høye temperaturer og lys reduserer styrken og strukturen, og det er derfor ikke egnet for bruk under slike forhold.
- Nylon 6 er ikke immun mot UV-lys, og det er derfor kjent at egenskaper som farge og styrke forringes når materialet utsettes for sollys.
Sammenligning mellom Nylon 6 og Nylon 6/6
Kjemisk sett har Nylon 6/6 bedre motstandskraft mot kalsiumklorid og bedre forvitringsegenskaper. Dessuten har det en høyere HDT enn Nylon 6. Alle nylonene viser seg imidlertid å bli påvirket av nedbrytning når de kommer i kontakt med etanolbensinen 15%.
Ved valg av nylonmateriale finnes det materialvalgsverktøy som UL Prospector, som kan brukes til å finne ut hvilke egenskaper som kreves for det tiltenkte bruksområdet. Andre beslektede valg som acetaler og termoplastiske polyestere må også tas med i betraktningen når valget skal tas.
Nylon 12 (PA 12): En sterk utøver med unik struktur
[-NH-(CH2)11-CO-]n
Nylon 12 (PA 12) er det vanligste materialet som brukes i SLS- og Multi Jet Fusion-trykkprosesser. Det er et alifatisk polyamid som har en åpen struktur med en alifatisk karbonryggrad med nøyaktig 12 karbonatomer i polymerryggraden. PA 12 har høy kjemikalie-, salt- og oljebestandighet i henhold til spesifikasjonene i tabellen nedenfor. Det har et lavere smeltepunkt på ca. 180 °C (356 °F), men er likevel et svært nyttig materiale.
I likhet med PA 11 har det mindre tendens til å absorbere fuktighet, noe som gjør det stabilt i ulike klimaer. PA 12 tilbys i svarte og hvite kvaliteter, og tilsetning av glass- og mineralfyllstoffer forbedrer de mekaniske og termiske egenskapene. Det er mye brukt i trykkammer, armaturer, katetre og drivstoffsystemer til biler.
PA 12 er også biokompatibelt, noe som gjør det egnet til medisinske komponenter. I tillegg til medisinsk bruk brukes det i kosmetikkemballasje, elektriske koblinger og mange andre industriprodukter.
Tabell for Nylon 6/6 vs Nylon 6 vs Nylon 12:
| Eiendom | Nylon 6 | Nylon 66 | Nylon 12 |
| Motstandsdyktighet mot hydrokarboner | Moderat | Overlegen | Utmerket |
| Krymping av støpeformen | Lavere krymping | Høyere krymping | Minimal krymping |
| Motstand mot støt | Overlegen | Moderat | Høy |
| Lett å fargelegge | Glansfull farge | Mindre iøynefallende | Moderat |
| Vannabsorpsjonshastighet | Høy | Moderat | Lav |
| Potensial for resirkulering | Overlegen | Moderat | Høy |
| Molekylær mobilitet | Høy | Lavere | Moderat |
| Elastisk gjenoppretting | Overlegen | Moderat | Høy |
| Fargeaffinitet | Overlegen | Moderat | Høy |
| Krystallinitet | Mer | Mindre | Mindre |
| Varmeavbøyningstemperatur | 180 °C - 220 °C | 250 °C - 265 °C | ~ 180°C |
| Smeltepunkt | 215 °C - 220 °C | 250 °C - 265 °C | 175 °C - 180 °C |
| Motstandsdyktighet mot kjemiske syrer | Moderat | Overlegen | Utmerket |
| Stivhet | Moderat | Overlegen | Fleksibel |
| Fargeekthet | Overlegen | Moderat | Høy |
| Temperaturbestandighet | Høy | Overlegen | Moderat |
| Evne til å rengjøre | Moderat | Overlegen | Utmerket |
| Elastisk modul | Overlegen | Moderat | Høy |
| Intern struktur | Mindre kompakt | Mer kompakt | Mindre kompakt |
| Polymeriseringsdannelse | Åpen ring (kaprolaktam) | Kondensasjon (heksametylendiamin + adipinsyre) | Kondensasjon (laurolaktam) |
| Gjenvinne fuktighet | 4% - 4.5% | 4% - 4.5% | ~ 0.4% |
| Krav til monomer | 1 (kaprolaktam) | 2 (heksametylendiamin + adipinsyre) | 1 (laurolaktam) |
| Tetthet | 1,2 g/ml | 1,15 g/ml | 1,01 g/ml |
| Grad av polymerisering | ~200 | 60 - 80 | ~100 |
Nylons og UV-bestandighet
Nyloner er også svært følsomme for ultrafiolett (UV) stråling. Ved å henge dem opp eksponeres strukturen deres for nedbrytning med tiden. Bruk av stabilisatorer i nylonformuleringer øker deres evne til å motstå UV-nedbrytning. Spesielt nylon 6/6 er sårbart for slike stråler, mens nylon 6 har potensielle nedbrytningstrusler hvis det ikke forsterkes med passende tilsetningsstoffer.
UV-lys eksiterer noen elektroner i de kjemiske bindingene som danner nylonpolymerer. Denne interaksjonen retter seg mot pi-elektroner og bryter dobbeltbindinger og aromatiske systemer, noe Bowe har lært oss. For eksempel er nylon 6 kjent for å ha god UV-bestandighet ved amidbindingen, og dermed er det sannsynlig at den brytes ned. Polyetylenpolymerer som ikke har pi-elektroner, er for eksempel mer motstandsdyktige mot UV-stråling enn andre polymerer.
Alle materialer brytes ned av UV-eksponering, ikke bare nylon. Når stabilisatorer er inkorporert, kan nylon likevel gjøre det ganske bra i bruksområder som er preget av utendørs bruk. For eksempel er miniknappnagler produsert av nylon 6/6 egnet for bruk utendørs. Disse naglene er UL94 V-2 flammeklassifisert for brannhemming og funksjonalitet i ulike omgivelser.
For å optimalisere ytelsen til nylonprodukter blir de utsatt for UV-stabilisatorer siden de vanligvis utsettes for sollys. Disse tilsetningsstoffene bidrar til å enten absorbere eller reflektere ultrafiolette stråler som er skadelige for nylondeler, og øker dermed levetiden til nylondeler. Valget av disse stabilisatorene gjøres derfor på en måte som gir best mulig ytelse og samtidig ikke påvirker de mekaniske egenskapene.
Kort oppsummert er nylon i seg selv følsomt for UV-virkning, men det er mulig å forbedre det ved hjelp av stabilisatorer. Kunnskap om effekten av UV-lys på nylon kan bidra til å unngå å velge feil materiale for bruksområder som vil bli utsatt for utendørs miljø. Noen ganger, for å øke streigth, vil vi legge til litt glassfiber i nylonmateriale for å fikse sammen for å lage noen nylonstøpte deler, de delene som vi kaller sprøytestøping av glassfylt nylon deler.
Ytelsesanalyse av Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12
Nylon 6 har en meget høy fuktighetsstyrke. Det har høy slagfasthet og bøyefasthet. Nylon 6 trenger lavere prosesseringstemperaturer sammenlignet med Nylon 66. Dessuten betyr den amorfe naturen at formene har mindre krymping enn sine krystallinske motstykker. Det er imidlertid også mulig å få helt gjennomsiktige kvaliteter av Nylon 6 til spesielle bruksområder. Denne typen nylon sveller imidlertid og absorberer fuktighet i større grad, noe som gjør den ustabil i forhold til dimensjonene. Noen av disse utfordringene kan overvinnes ved å legere polymeren med polyetylen med lav tetthet. Nylon 6 brukes blant annet til stadionstoler og strømper. Andre bruksområder er radiatorgitter og industrigarn. I tillegg produseres det tannbørstefibre og maskinbeskyttere av Nylon 6.
Av alle nylontypene er Nylon 66 kjent for å være den mest brukte. Den har høy styrke i en rekke temperaturer. Denne typen har høy slitestyrke og lav permeabilitet. Materialet er i stor grad motstandsdyktig mot mineraloljer og kjølemidler. Kjemisk resistens mot mettet kalsiumklorid er også en fordel. Videre presenterer den også gode forvitringsegenskaper i denne nylon. Oftest konkurrerer Nylon 66 med metaller i støpte verktøykropper og rammer. Denne nylon er også greit å bruke under våte forhold. Men slagstyrken er lav, og det samme er duktiliteten. Noen av bruksområdene er friksjonslagre, dekksnorer og kollisjonsputer til biler.
Nylon 12 har flere fordeler sammenlignet med andre materialer. Det har god kjemisk resistens i denne applikasjonen, noe som forbedrer materialets levetid. Fuktabsorpsjonen er også relativt lav, noe som gjør det formstabilt. Nylon 12 brukes i 3D-utskrift og bildeler. I tillegg brukes nylonet i fleksible slanger og medisinske komponenter. Av disse grunnene har Nylon 12 blitt et allsidig materiale for bruk i mange bransjer. Nylon 12 har imidlertid forskjellige fordeler i forhold til Nylon 6 og Nylon 66, avhengig av bruksområde.
Sammenligning av bruksområder for Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12
Denne artikkelen fokuserer på anvendelsen av to typer nylon, Nylon 6 og Nylon 66. Egenskapene til disse nylonene har stor innvirkning på deres bruksområder i flere bransjer.
Nylon 6 har et lavere smeltepunkt og god bearbeidingsevne. Dette gjør den egnet for produksjon av lette tekstiler og andre industrielle deler. Nylon 6 produsert gjennom sprøytestøping av nylon er mye brukt. Dette materialet er egnet for støping av forskjellige deler som interiørlister til biler, hvitevaredeler og sportsartikler.
Nylon 6 har i tillegg den fordelen at det er elastisk og slitesterkt. Disse egenskapene gjør det velegnet til tekstiler som sokker og sportsklær.
På den annen side er Nylon 66 verdsatt for sitt høyere smeltepunkt og sine bedre mekaniske egenskaper. Dette gjør det mer egnet for bruk i systemer der det er behov for høye temperaturer og mekaniske egenskaper.
I nylonsprøytestøpeprosesser foretrekkes Nylon 66 for å lage slitesterke produkter. Noen av bruksområdene er teknisk plast, motorkomponenter til biler og elektroniske dingser.
Nylon 66s høye temperaturstabilitet gjør det dessuten egnet for bruk i bil- og romfartsindustrien. Dette innebærer at styrken under slike forhold gjør det enda mer verdifullt i applikasjoner som skal oppfylle høye standarder.
Nylon 12 supplerer disse materialene med følgende egenskaper. Nylon 12 er velkjent for sin kjemikaliebestandighet og kan brukes i autonome bruksområder som drivstofftanker, medisinske applikasjoner osv. En annen fordel er at det kan forbli dimensjonsstabilt i forskjellige klimaer, noe som vil være nyttig på forskjellige felt.
Derfor har hver type nylon unike fordeler som tilpasser seg markedets ulike behov. Hvilken type nylon som skal brukes, avhenger av bruksområdet og forholdene materialet skal brukes under.
Andre vanlige nylonkvaliteter
Det produseres forskjellige nylonkvaliteter, og hver av dem brukes til et bestemt formål. Nylon 610 og Nylon 612 har svært lav fuktabsorpsjon og brukes derfor til elektrisk isolasjon. De har flere fordelaktige egenskaper, men de har større kostnader sammenlignet med konvensjonelle materialer. Nylon 610 har lav fuktabsorpsjon og en relativt lav glassovergangstemperatur for følsomme bruksområder.
På grunn av sine fleksible egenskaper erstatter imidlertid Nylon 612 gradvis Nylon 610. Dette skiftet er hovedsakelig drevet av det faktum at prisen på Nylon 612 er lavere sammenlignet med Nylon 6 og Nylon 66. Overlegen varmebestandighet øker etterspørselen, og det er mye brukt i de fleste bransjer.
Nylon 612 er vanligvis kjent for å være litt dårligere enn Nylon 6 og Nylon 66 når det gjelder egenskaper. Det viser forbedret evne til å motstå kryp i fuktige miljøer, noe som øker anvendeligheten.
De to nylontypene er Nylon 11 og Nylon 12, og sistnevnte har den laveste fuktabsorpsjonsraten blant alle typer ufylt nylon. Disse nylontypene har bedre dimensjonsstabilitet og høyere slag- og bøyestyrke enn Nylon 6, 66, 610 og 612. De er imidlertid dyrere, svakere og har en lavere maksimal brukstemperatur sammenlignet med sine kaldbearbeidede motstykker.
Generelt har Nylon 11 og Nylon 12 noen fordeler i forhold til andre medlemmer av nylonfamilien, spesielt fordi de har enestående egenskaper i vær og vind. De er imidlertid truet av nye, svært motstandsdyktige og superharde nylontyper som er utviklet for bedre ytelse.
En annen er Nylon 1212, som er bedre enn Nylon 6 og Nylon 66 og mer økonomisk enn Nylon 11 eller Nylon 12. Det brukes i mange felt på grunn av sin balanserte ytelse og rimelige priser.
Ved høye temperaturer har Nylon 46 høy slagfasthet og moderate krypehastigheter. Dessuten har det en høyere modul og bedre utmattingsstyrke enn Nylon 66-materialet. Det har imidlertid et mindre bearbeidingsvindu enn Nylon 6T og Nylon 11, noe som kan påvirke dets anvendelighet i enkelte prosesseringsmiljøer.
Derfor har disse nylonkvalitetene unike egenskaper som kvalifiserer dem til ulike bruksområder i industrien. Analysen av hvert materiale viser at styrker, svakheter, muligheter og trusler er resultatet av materialets formulering og anvendelse.
Konklusjon
Bruken av Nylon 6, Nylon 66 og Nylon 12 avhenger av det spesifikke bruksområdet man har behov for. Nylon 6 er fleksibelt og støtbestandig, og egner seg derfor godt til fremstilling av lette komponenter. Nylon 66 har mer styrke og varmestabilitet, og Nylon 6 fungerer godt i stressapplikasjoner. Nylon 12 brukes for tiden i utendørs applikasjoner på grunn av sin lave fuktabsorpsjon og utmerkede værbestandighet, men det er litt dyrt.
Forståelse av egenskapene til hver nylon grade vil hjelpe deg med å velge riktig materiale som gir den ytelsen du trenger, til den prisen du ønsker. Dette resulterer i mer langvarige og mer effektive resultater i applikasjonen.