Nylon är en del av vår vardag. Det skapades först 1935 av Wallace Carothers på företaget DuPont för att användas i damstrumpor i stället för silke. Men det tog fart under andra världskriget och folk började använda det för olika ändamål. Nylon användes till en början i fallskärmar, lastbilsdäck, tält och bränsletankar. Idag har det blivit det mest använda syntetiska fiber som någonsin producerats i världen.
Nylon tillhör polyamidgruppen (PA). Produktens styrka och elasticitet härrör från amidkopplingarna. Några vanliga polyamider är Kevlar, Nomex och Pebax. Kevlar är framför allt ett robust material. Därför används det ofta vid tillverkning av skottsäkra västar. Nomex är ett värmebeständigt material som används i brandbekämpningskläder. Nylon (PA) används idag i olika produkter förutom kläder och tyger. Gå till PA6 GF30 sida för att få veta mer om PA6-material.
Varför kan inte Nylon 6 (Pa6), Nylon 66 (Pa66) och Nylon 12 (Pa12) användas utbytbart?
Olika nylontyper används för olika applikationer. Om du väljer fel nylonkvalitet kan det leda till flera problem. Här är vad du kan stöta på:
- Underprestanda vid servicetemperaturer: Nylon 6 har olika smältpunkter och värmebeständighet från Nylon 66 och Nylon 12. Dessa skillnader innebär att värmebeständigheten för varje material skiljer sig mycket åt när det testas under faktiska användningsförhållanden. När du använder en nylonkvalitet som har otillräcklig termisk stabilitet kommer du sannolikt att uppleva brott och föroreningar som påverkar kvaliteten på din applikation.
- För tidigt slitage: Den nylon som väljs bör ha tillräcklig styrka och flexibilitet för att undvika fel i de tidiga stadierna av driften. Användning av fel nylonkvalitet leder till komponentfel, vilket äventyrar slutanvändarnas liv. Dessutom kräver vissa fel en oplanerad underhållsprocess som ökar kostnaderna och den tid som går förlorad i produktionen.
- Onödig utgift: Rätt kvalitet bör väljas för rätt applikation. Om man till exempel väljer ett dyrare nylonmaterial när ett billigare gör det, kan det lätt leda till att projektkostnaderna skjuter i höjden. Eftersom Nylon 6, Nylon 66 och Nylon 12 har distinkta märkliga fördelar och begränsningar. Så att förstå de specifika funktionerna kan hjälpa till att avgöra vilket av dessa material som är lämpligt för ditt projekt. Det kan spara 1000-tals på refabricering, reparationer och utbyten.
Därför måste en konstruktör eller bearbetare förstå och jämföra de olika egenskaperna och prestandan hos varje nylonkvalitet för att uppnå bästa möjliga resultat vid användning av produkten.
Olika Nylin-kvaliteter
Plastmotorkomponenter för bilar liknar något nyloner i idéens mening. Polyamider, kända som nyloner, är av flera typer. Dessa inkluderar:
- 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
Namnsystemet är kopplat till kolatomerna i basmaterialen i var och en av strukturerna. Nylon 6 härstammar t.ex. från kaprolaktam och har sex kolatomer i sina kedjor. Nylon 6/6 härstammar från hexametylendiamin med sex kolatomer och adipinsyra som också har sex kolatomer.
När det gäller egenskaper är de dock olika. Till exempel inte lika dramatiska som i stål, men strukturella skillnader och tillsatser kan påverka prestandan avsevärt. Det finns nästan 90 olika typer av Nylon 11, som tillhandahålls av en enda leverantör.
Nylon i teknisk plast
Nylonmaterial uppskattas för att ha hög hållfasthet, hög styvhet och hög slaghållfasthet eller seghet. Dessa egenskaper gör dem till favoritmaterial för konstruktionsplaster. Några av de mest kända är kugghjul, galler, dörrhandtag, hjul till tvåhjulingar, lager och kedjehjul. Dessa produkter används också i höljen till elverktyg, kopplingsplintar och glidrullar.
Materialet kan dock vara en nackdel. Det absorberar nämligen fukt, vilket i sin tur förändrar både egenskaper och tygets dimensioner. Detta problem minskar när nylon förstärks med glas, vilket resulterar i ett starkt och slagtåligt material. Gå till formsprutning av nylon sidan för att få veta mer om detta plastmaterial.
Värmebeständiga nyloner hittar gradvis sin väg in i sådana applikationer som ersättning för metaller, keramer och andra polymerer. De används i bilmotorer samt inom olje- och gasindustrin. Nylon 6 och Nylon 6/6 väljs vanligtvis på grund av deras relativt låga pris och höga slitstyrka. Gå till är nylon säkert sidan för att få veta mer om nylonmaterial.
Nylon 6/6 Egenskaper
Kemisk formel: [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n
Original nylon 6/6 är normalt den minst kostsamma. Detta gör den ganska populär. Nylon 6/6 används ofta i Tyskland på grund av historiska skäl kopplade till leveranser. Nylon 6/6 har god högtemperatur- och fuktbeständighet och är ganska stark vid alla temperatur- och fuktnivåer. Det ger också nötningsbeständighet och låg permeabilitet för bensin och oljor.
Nylon 6/6 har dessutom negativa konsekvenser. Den absorberar fukt snabbt och effekten blir att slaghållfastheten och duktiliteten minskar när polymeren är torr. Den är också mycket benägen för UV- och oxidativ nedbrytning. Nylon 6/6 uppvisar dock lägre motståndskraft mot svaga syror än typer som Nylon 6/10, 6/12, 11 eller 12. Dessutom används Nylon 6/6 fortfarande i stor utsträckning i elektriska komponenter på grund av framstegen inom brandskydd. Det ersätter också metall i gjutna handverktyg.
Egenskaper hos Nylon 6
Kemisk formel: [-NH-(CH2)5-CO-]n
Nylon 6 har flera egenskaper. Dessa enorma egenskaper skiljer den från andra nylonkvaliteter och liknande produkter på marknaden. Nylon 6 har mycket god elasticitet, åtföljd av mycket hög draghållfasthet. Det gör den ännu mer värdefull eftersom den inte reagerar med vare sig alkalier eller syror.
Vidare erbjuder nylon 6 också adekvat skydd mot olika typer av nötning. Den har en smältpunkt på 220 ℃. Glasövergångstemperaturen kan justeras till 48 ℃. Nylon 6-filament har en funktionslös yta som kan jämföras med glasets. En annan enastående egenskap hos detta material på grund av dess förmåga att svälla och absorbera upp till 2,4% vatten. Dessa egenskaper gör nylon 6 användbart inom fordons-, flyg-, kosmetik- och konsumentprodukter.
Användningsområden för Nylon 6
Nylon 6 används ofta i de fall där materialet måste ha hög hållfasthet, slaghållfasthet och slitstyrka. Dess mångsidighet gör det lämpligt för:
- Strängar: Fibrer
- Rengöring: Borst från tandborste
- Strumming: Gitarrsträngar och plektrum
- Mekanism: Kugghjul
- Lås: Spärr på panelen
- Skärmning: Isolering av kretsar
- Skal: Hölje för elverktyg
- Insättning: Medicinska implantat
- Omslag: Filmer, omslag och förpackningar
Fördelar med Nylon 6
Flera fördelar gör nylon 6 till ett utmärkt val för specifika användningsområden:
- Det ger mycket hög styvhet och bra motståndskraft mot nötning.
- Nylon 6 är lämplig för formsprutning.
- Detta material fungerar bäst i applikationer där det finns krav på slaghållfasthet.
- Den är flexibel och kan återfå sin ursprungliga form efter att ha deformerats.
- Nylon 6 har goda färgningsegenskaper och förmågan att behålla dessa färger.
Nackdelar med Nylon 6
Trots sina fördelar har nylon 6 några nackdelar:
- Den har en låg smältpunkt jämfört med andra material, det vill säga 220 ℃.
- På grund av den hygroskopiska egenskapen tenderar den att absorbera fuktinnehållet i luften och dess omgivande atmosfär.
- Höga temperaturer och ljus reducerar dess styrka och struktur; därför är den inte lämplig för användning under sådana förhållanden.
- Nylon 6 är inte immunt mot UV-ljus och det är därför känt att egenskaper som färg och styrka försämras när materialet utsätts för solljus.
Jämförelse mellan Nylon 6 och Nylon 6/6
Kemiskt sett har Nylon 6/6 bättre motståndskraft mot kalciumklorid samt bättre väderbeständighet. Dessutom har den en högre HDT än Nylon 6. Alla nyloner har dock visat sig påverkas av nedbrytningen när de kommer i kontakt med etanolbensinen 15%.
Vid val av nylonmaterial finns det materialvalsverktyg som UL Prospector som kan användas för att uppfylla egenskaperna för den avsedda applikationen. Andra relaterade val som acetaler och termoplastiska polyestrar måste tas med i beräkningen när man gör sitt val.
Nylon 12 (PA 12): Ett högpresterande material med unik struktur
[-NH-(CH2)11-CO-]n
Nylon 12 (PA 12) är det vanligaste materialet som används i SLS- och Multi Jet Fusion-tryckprocesser. Det är en alifatisk polyamid som har en öppen struktur med en alifatisk kolstomme med exakt 12 kolatomer i sin polymerstomme. PA 12 har en hög kemikalie-, salt- och oljebeständighet enligt specifikationen i tabellen nedan. Den har en lägre smältpunkt på ca 180°C (356°F) men är ändå ett mycket användbart material.
Precis som PA 11 har den mindre tendens att absorbera fukt, vilket gör den stabil i olika klimat. PA 12 finns i svart och vitt utförande och genom tillsats av glas- och mineralfyllmedel förbättras de mekaniska och termiska egenskaperna. Den används ofta i tryckkapslingar, armaturer, katetrar och bränslesystem för bilar.
PA 12 är också biokompatibelt, vilket gör det lämpligt för medicinska komponenter. Förutom medicinsk användning används det i kosmetikaförpackningar, elektriska anslutningar och många andra industriprodukter.
Tabell för Nylon 6/6 vs Nylon 6 vs Nylon 12:
| Fastighet | Nylon 6 | Nylon 66 | Nylon 12 |
| Motståndskraft mot kolväten | Måttlig | Överlägsen | Utmärkt |
| Formens krympning | Lägre krympning | Högre krympning | Minimal krympning |
| Motståndskraft mot stötar | Överlägsen | Måttlig | Hög |
| Lätt att färglägga | Glänsande färg | Mindre iögonfallande | Måttlig |
| Vattenabsorptionshastighet | Hög | Måttlig | Låg |
| Potentiell återvinningsbarhet | Överlägsen | Måttlig | Hög |
| Molekylär rörlighet | Hög | Lägre | Måttlig |
| Elastisk återhämtning | Överlägsen | Måttlig | Hög |
| Färgämnesaffinitet | Överlägsen | Måttlig | Hög |
| Kristallinitet | Mer om | Mindre | Mindre |
| Värme Avböjningstemperatur | 180°C - 220°C | 250°C - 265°C | ~ 180°C |
| Smältpunkt | 215°C - 220°C | 250°C - 265°C | 175°C - 180°C |
| Motståndskraft mot kemiska syror | Måttlig | Överlägsen | Utmärkt |
| Styvhet | Måttlig | Överlägsen | Flexibel |
| Färgbeständighet | Överlägsen | Måttlig | Hög |
| Temperaturbeständighet | Hög | Överlägsen | Måttlig |
| Förmåga att städa | Måttlig | Överlägsen | Utmärkt |
| Elastisk modul | Överlägsen | Måttlig | Hög |
| Intern struktur | Mindre kompakt | Mer kompakt | Mindre kompakt |
| Polymerisationsbildning | Öppen ring (kaprolaktam) | Kondensation (hexametylendiamin + adipinsyra) | Kondensation (Laurolaktam) |
| Återfuktning | 4% - 4,5% | 4% - 4,5% | ~ 0.4% |
| Krav på monomerer | 1 (kaprolaktam) | 2 (hexametylendiamin + adipinsyra) | 1 (Laurolaktam) |
| Täthet | 1,2 g/ml | 1,15 g/ml | 1,01 g/ml |
| Grad av polymerisering | ~200 | 60 - 80 | ~100 |
Nyloner och UV-beständighet
Nyloner är också mycket känsliga för ultraviolett (UV) strålning. Genom att suspendera dem avslöjas deras strukturs förmåga att brytas ned med tiden. Användningen av stabilisatorer i nylonformuleringar ökar deras förmåga att motstå UV-nedbrytning. Särskilt nylon 6/6 är sårbart för sådana strålar medan nylon 6 har potentiella nedbrytningshot om det inte förstärks med lämpliga tillsatser.
UV-ljus exciterar vissa elektroner i de kemiska bindningar som bildar nylonpolymerer. Denna interaktion riktar sig mot pi-elektroner och bryter dubbelbindningen och aromatiska system, som erbjuds av Bowes handledning. Exempelvis är nylon 6 känt för att ha god UV-resistens vid sin amidbindning och kommer därför sannolikt att brytas ned. Till exempel är polyetenpolymerer som inte har pi-elektroner mer resistenta mot UV-strålning än de andra polymererna.
Alla material försämras på grund av UV-exponering, inte bara nylonmaterialet. När stabilisatorer införlivas kan nylon ändå klara sig ganska bra i applikationer som kännetecknas av utomhusbruk. Till exempel är minisnäppnitar tillverkade av nylon 6/6 lämpliga för användning under utomhusförhållanden. Dessa nitar är UL94 V-2 flamklassade för brandskydd och funktionalitet i olika miljöer.
För att optimera nylonprodukternas prestanda behandlas de med UV-stabilisatorer eftersom de vanligtvis utsätts för solljus. Dessa tillsatser hjälper till att antingen absorbera eller reflektera ultravioletta strålar som är skadliga för nylondelar, vilket ökar nylondelarnas livslängd. Valet av dessa stabilisatorer görs därför på ett sätt som ger bästa möjliga prestanda och samtidigt inte påverkar de mekaniska egenskaperna.
Sammanfattningsvis är nylon i sig känsligt för UV-strålning, men förbättringar med stabilisatorer är möjliga. Kunskapen om UV-ljusets effekt på nylon kan hjälpa till att undvika att välja fel material för applikationer som kommer att utsättas för utomhusmiljön. Ibland, för att öka sträckan, kommer vi att lägga till lite glasfiber i nylonmaterial för att fixa ihop för att göra några nylonformade delar, den del som vi kallar formsprutning av glasfylld nylon delar.
Prestationsanalys av Nylon 6, Nylon 66 och Nylon 12
Nylon 6 har en mycket hög nivå av fukthållfasthet. Den har en hög slaghållfasthet och böjutmattning. Nylon 6 behöver lägre bearbetningstemperaturer jämfört med Nylon 66. Dessutom innebär dess amorfa natur också att dess formar har mindre krympning än deras kristallina motsvarigheter. Det är dock också möjligt att få helt transparenta kvaliteter av Nylon 6 för speciella användningsområden. Denna nylon sväller dock och absorberar fukt i högre grad, vilket gör den dimensionellt instabil. Vissa av dessa utmaningar kan övervinnas genom att legera polymeren med polyeten med låg densitet. Nylon 6 används bl.a. för stadionstolar och strumpbyxor. Andra användningsområden är kylargrillar och industrigarn. Dessutom tillverkas tandborstfibrer och maskinskydd också med hjälp av Nylon 6.
Av alla typer av nylon är Nylon 66 den mest använda. Den har hög hållfasthet i en rad olika temperaturer. Denna typ uppvisar hög nötningsbeständighet och låg permeabilitet. Detta material är i hög grad resistent mot mineraloljor och köldmedier. Kemikalieresistens mot mättad kalciumklorid är också en fördel. Vidare presenterar den också goda vittringsegenskaper i denna nylon. Oftast konkurrerar Nylon 66 med metaller i pressgjutna verktygskroppar och ramar. Denna nylon är också okej att användas i våta förhållanden. Men slaghållfastheten är låg och det är också duktiliteten. Några av användningsområdena är friktionslager, däckkord och krockkuddar för bilar.
Nylon 12 har olika fördelar jämfört med andra material. Det uppvisar god kemisk beständighet i denna applikation, vilket förbättrar materialets livslängd. Fuktabsorptionen är också jämförelsevis låg, vilket gör det formstabilt. Nylon 12 används i 3D-utskrifter och bildelar. Dessutom används denna nylon i flexibla slangar och medicinska komponenter. Av dessa skäl har Nylon 12 blivit ett mångsidigt material för användning i många branscher. Nylon 12 har dock olika fördelar jämfört med Nylon 6 och Nylon 66 beroende på vilken applikation som krävs.
Jämförelse av användningsområden för Nylon 6, Nylon 66 och Nylon 12
Detta dokument fokuserar på tillämpningen av två typer av nyloner, Nylon 6 och Nylon 66. Egenskaperna hos dessa nyloner har stor inverkan på deras tillämpningar inom flera industrier.
Nylon 6 har en lägre smältpunkt och god bearbetningsförmåga. Detta gör den lämplig för tillverkning av lätta textilier och andra industriella delar. Nylon 6 tillverkad genom formsprutning av nylon används i stor utsträckning. Detta material är lämpligt för gjutning av olika delar som interiörlister i bilar, apparatdelar och sportartiklar.
Till detta kommer att Nylon 6 har fördelen att vara elastiskt och ha en slitstark förmåga. Dessa egenskaper gör den lämplig för textilier som strumpor och sportkläder.
Å andra sidan uppskattas Nylon 66 för sin högre smältpunkt och sina förbättrade mekaniska egenskaper. Det gör den mer lämplig för användning i system där det krävs höga temperaturer och mekaniska egenskaper.
I formsprutningsprocesser för nylon föredras Nylon 66 för tillverkning av slitstarka produkter. Några av applikationerna är teknisk plast, bilmotorkomponenter och elektroniska prylar.
Nylon 66:s stabilitet vid höga temperaturer gör det dessutom lämpligt för användning inom bil- och flygindustrin. Detta innebär att dess styrka under sådana förhållanden gör den ännu mer värdefull i applikationer som uppfyller höga standarder.
Nylon 12 kompletterar dessa material med följande egenskaper. Nylon 12 är välkänt kemikaliebeständigt och har tillämpningar inom autonoma användningsområden som i bränsletankar, medicinska tillämpningar osv. En annan fördel är att det kan förbli dimensionsstabilt i olika klimat, vilket kommer att vara till hjälp inom olika områden.
Därför har varje typ av nylon unika fördelar som anpassar sig för att tillgodose olika behov på marknaden. Vilken typ av nylon som ska användas beror på den avsedda applikationen och de förhållanden under vilka materialet kommer att användas.
Andra vanliga nylonkvaliteter
Olika nylonkvaliteter tillverkas och var och en av dem används för ett visst ändamål. Nylon 610 och Nylon 612 har mycket låg fuktabsorption och används därför för elektrisk isolering. De har fler fördelaktiga egenskaper, men de har större kostnader jämfört med konventionella material. Nylon 610 kännetecknas av låg fuktabsorption och har en relativt låg glasomvandlingstemperatur för känsliga applikationer.
På grund av dess flexibla egenskaper ersätter Nylon 612 emellertid gradvis Nylon 610. Detta skifte drivs främst av det faktum att priset på Nylon 612 är lägre jämfört med Nylon 6 och Nylon 66. Överlägsen värmebeständighet ökar dess efterfrågan och används ofta i de flesta industrier.
För sina egenskaper är Nylon 612 vanligtvis känt för att vara något sämre än Nylon 6 och Nylon 66. Den visar förbättrad förmåga att motstå krypning i fuktiga miljöer, vilket ökar dess tillämplighet.
De två typerna av nylon är Nylon 11 och Nylon 12 och den senare har den lägsta fuktabsorptionshastigheten bland alla ofyllda nylontyper. Dessa nyloner uppvisar förbättrad dimensionsstabilitet och har också högre slag- och böjhållfasthet än Nylon 6, 66, 610 och 612. De är dock dyrare, svagare och har en lägre maximal användningstemperatur jämfört med sina kallbearbetade motsvarigheter.
I allmänhet har Nylon 11 och Nylon 12 vissa fördelar jämfört med andra medlemmar av nylonfamiljen, särskilt eftersom de har enastående prestanda vid väderpåverkan. De hotas dock av nya, mycket motståndskraftiga och supertåliga nyloner som utvecklats för bättre prestanda.
En annan är Nylon 1212 som är överlägsen Nylon 6 och Nylon 66 och mer ekonomisk än Nylon 11 eller Nylon 12. Det används inom många områden på grund av dess balanserade prestanda och dess rimliga priser.
Vid höga temperaturer har Nylon 46 hög slagseghet samt måttliga nivåer av krypningshastigheter. Dessutom har det en högre modul och bättre utmattningshållfasthet än Nylon 66-materialet. Det har dock ett mindre bearbetningsfönster än de som finns i Nylon 6T och Nylon 11, vilket kan påverka dess användbarhet i vissa bearbetningsmiljöer.
Därför har dessa nylonkvaliteter unika egenskaper som kvalificerar dem för olika användningsområden inom industrin. Analysen av varje material visar att styrkor, svagheter, möjligheter och hot är resultatet av formuleringen och tillämpningen av materialet.
Slutsats
Användningen av Nylon 6, Nylon 66 och Nylon 12 beror på den specifika applikation som man behöver. Den har god flexibilitet och stöttålighet och är därför lämplig för tillverkning av lätta komponenter. Nylon 66 har mer styrka och värmestabilitet, och Nylon 6 fungerar bra i stressapplikationer. Nylon 12 används för närvarande i utomhusapplikationer på grund av dess låga fuktabsorption och utmärkta väderbeständighet, men det är något dyrt.
Förståelse för egenskaperna hos varje nylon grade hjälper dig att välja rätt material som ger den prestanda du behöver och den kostnad du vill ha. Detta resulterar i mer långvariga och mer effektiva resultat i applikationen.