Poliamidy należą do najpopularniejszych tworzyw termoplastycznych o zastosowaniu konstrukcyjnym. Swoją popularność zawdzięczają szczególnym właściwościom, takim jak: duża wytrzymałość mechaniczna, doskonałe właściwości ślizgowe, wysoka odporność na uderzenia, dobra odporność chemiczna, zdolność tłumienia drgań oraz obrabialność (toczenie, frezowanie, cięcie).

Wśród poliamidów rozróżnia się wiele gatunków ze względu na typ budowy chemicznej oraz metodę otrzymywania. Najważniejsze z nich to: PA 6, PA 4.6, PA 6.6, PA 11 i PA 12. Indeks cyfrowy określa metodę otrzymywania polimeru oraz ilość atomów węgla w łańcuchu substancji wejściowej w procesie polimeryzacji.

Poliamidy należą do tworzyw krystalizujących. Stopień krystaliczności poliamidów wynosi na ogół 30–50%. Efektem występowania fazy krystalicznej jest duża wytrzymałość i duży moduł sprężystości oraz znaczna twardość i odporność na ścieranie. Obecność giętkich makrocząsteczek w obszarach amorficznych zapewnia poliamidom korzystną udarność, wydłużenie oraz zdolność tłumienia drgań.

Półfabrykaty PA dostępne są w postaci: płyt, prętów lub rur – w kolorze naturalnym (kość słoniowa) lub barwione. Otrzymywane są metodą wytłaczania (ekstruzji) lub odlewania.

Właściwości PA

  • duża wytrzymałość mechaniczna,
  • twardość oraz sztywność,
  • bardzo duża udarność (bez karbu nie pęka) i
  • odporność na zarysowania,
  • dobre właściwości ślizgowe (niski współczynnik tarcia i optymalna odporność na ścieranie),
  • dobra odporność chemiczna na oleje, tłuszcze, smary, benzynę,
  • wysoka zdolność tłumienia drgań (redukcja hałasu),
  • niska rozszerzalność cieplna (stabilność kształtu w warunkach oddziaływania obciążeń cieplnych),
  • dobra skrawalność (cięcie, toczenie, frezowanie),
  • bardzo dobra wytrzymałość izolacyjna elektrycznie (gatunki niemodyfikowane),
  • wysoka odporność na działanie promieniowania UV, X i gamma,
  • higroskopijność (chłonność wody) – zależna od typu PA oraz wprowadzonych dodatków.

 

Podczas projektowania wyrobów z poliamidu należy pamiętać o higroskopijności tego polimeru, bowiem zawartość wody wywiera duży wpływ na jego właściwości. W zastosowaniach wymagających ścisłej tolerancji wymiarowej wyroby poliamidowe należy przed użytkowaniem poddać kondycjonowaniu, aby uzyskać stan równowagi ich nasycenia wodą. W przypadku wymaganej stabilności w podwyższonej temperaturze zaleca się obróbkę cieplną wyrobów w gorącym oleju przed kondycjonowaniem ich w wilgotnej atmosferze.

Dostępne są również półwyroby z PA modyfikowanego. Modyfikacja pozwala na uzyskanie specyficznych cech tego tworzywa i polega na wprowadzaniu do polimeru dodatków uszlachetniających, którymi są:

włókno szklane – w ilości ok. 30% poprawia wytrzymałość mechaniczną, sztywność i stabilność wymiarową, zwiększa odporność temperaturową (gatunki wytłaczane),
dwusiarczek molibdenu (MoS2) bądź grafit – poprawiają właściwości ślizgowe (zmniejszają współczynnik tarcia oraz ścieralność); dodatek MoS2 – suche środowisko pracy, dodatek grafitu – praca w wodzie,
olej mineralny – nadaje poliamidowi cechy samosmarowości, zmniejsza współczynnik tarcia i poprawia odporność na ścieranie (gatunki odlewane),
stały środek smarny – daje poliamid samosmarowy o doskonałych właściwościach ślizgowych, pozwalających na stosowanie PA do produkcji części maszyn pracujących przy wysokich prędkościach ślizgania.
Tak szeroki wachlarz odmian PA umożliwia dobór tworzywa odpowiednio do założonych warunków eksploatacyjnych, a optymalne połączenie wszystkich cech stawia poliamid w grupie tworzyw o wszechstronnym zastosowaniu.

Zastosowanie PA
Poliamid stosowany jest w wielu gałęziach przemysłu, tj.: budowa maszyn, budowa pojazdów, technika transportowa, budowa maszyn włókienniczych, pakujących i papierniczych, budowlanych, rolniczych oraz drukarskich. Z PA wykonuje się zarówno oryginalne detale, jak i części zamienne. Przykładowe zastosowania to:

  • koła zębate,
  • tuleje i łożyska ślizgowe,
  • wykładziny prowadnic,
  • śruby okrętowe,
  • wirniki pomp i wentylatorów,
  • elementy pojazdów samochodowych,
  • rolki transporterów,
  • krążki napinające,
  • koła pasowe i wykładziny kół pasowych,
  • krzywki,
  • podkładki sprężyste,
  • pierścienie uszczelniające i oporowe,
  • śruby pociągowe,
  • akcesoria meblowe,
  • obudowy i korpusy elektronarzędzi,
  • zbiorniki o dużej pojemności do cieczy i gazów,
  • izolatory,
  • itp.

 

Podstawowe odmiany poliamidów o zastosowaniu technicznym

Poliamid PA 6
Jest najczęściej wykorzystywanym gatunkiem PA na różnorodne elementy konstrukcyjne. Tworzywo to charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi (sztywnością, wytrzymałością, twardością) odpornością na ścieranie (również przy współpracy z chropowatymi powierzchniami), dużą zdolnością tłumienia drgań, wysoką ciągliwością i związaną z tym znaczną odpornością na obciążenia dynamiczne (uderzenia) – również w niskich temperaturach. PA 6 jest odporny na smary, oleje, paliwa oraz środki czyszczące. Można go obrabiać skrawaniem, spawać oraz sklejać. Nie przewodzi prądu elektrycznego.

Przykłady zastosowań: koła zębate, krążki linowe, listwy i łożyska ślizgowe, ślimaki transportowe, tuleje i nakrętki śrub pociągowych, krążniki, ochrony przed zderzeniem, itp.

Poliamid PA 6 + MoS2
Tworzywo o podwyższonej odporności na ścieranie i obniżonym współczynniku tarcia w porównaniu z PA6. Dodatek dwusiarczku molibdenu korzystnie zmienia właściwości ślizgowe przy zachowaniu wysokiej wytrzymałości oraz udarności.

Poliamid PA 6 G
Jest to odlewany gatunek poliamidu o wysokim stopniu krystaliczności, co wiąże się z lepszymi właściwościami mechanicznymi oraz ślizgowymi w stosunku do poliamidu wytłaczanego. Posiada dobrą skrawalność, wysoką ciągliwość oraz odporność na pęknięcia. Tworzywo to jest wykorzystywane do produkcji łożysk i innych części mechanicznych narażonych na ścieranie, które pracują w temperaturze powyżej 60°C.

Poliamid PA 6 G + MoS2
Dzięki dodatkowi dwusiarczku molibdenu tworzywo to charakteryzuje się podwyższoną odpornością na ścieranie i obniżonym współczynnikiem tarcia, przy zachowaniu wysokiej udarności i wytrzymałości mechanicznej.

Poliamid PA 6 G + olej
Jest to odmiana PA G 6 zmodyfikowana olejem mineralnym, smarem stałym i dodatkowymi stabilizatorami zapewniającymi doskonałe właściwości ślizgowe. Tworzywo to wykazuje najwyższą wytrzymałość na zużycie ze wszystkich poliamidów technicznych (nawet 5-krotnie wyższą przy zastosowaniach ślizgowych), ma niski współczynnik tarcia przy pracy na sucho i wchłania niewielką ilość wilgoci. Przykłady zastosowań: prowadnice, ślimaki i ślimacznice, panewki i półpanewki, listwy i łożyska ślizgowe.

Poliamid PA 6 GF 30
Gatunek poliamidu o podwyższonych właściwościach wytrzymałościowych, znacznej sztywności oraz odporności na ścieranie dzięki dodatkowi 30% włókna szklanego. Odporny na działanie czynników atmosferycznych oraz promieni UV. Stabilny wymiarowo (również w podwyższonych temperaturach). Tworzywo można skrawać oraz sklejać. Nie jest izolatorem elektrycznym. Stosowany na dźwignie, izolatory termiczne, elementy obudów, pierścienie oporowe oraz różnorodne części maszyn.

Poliamid PA 66
PA 66 jest tworzywem konstrukcyjnym o wielostronnym zastosowaniu. Właściwości fizyczne PA 66 są zbliżone do PA 6 G. W porównaniu z PA 6 posiada większą wytrzymałość mechaniczną, sztywność, odporność cieplną i chemiczną oraz odporność na ścieranie. Cechuje go dodatkowo odporność na promieniowanie UV i podwyższona stabilność kształtu. Charakteryzuje się większą odpornością na pełzanie, lecz jego udarność oraz zdolność tłumienia drgań jest mniejsza. PA 66 odporny jest na oleje, smary oraz paliwa. Można go obrabiać skrawaniem, spawać oraz sklejać. Jest elektroizolatorem. Może być użytkowany do 100°C.

Stosowany jest na części maszyn włókienniczych, pakujących, rozlewniczych, w technice transportowej, przemyśle samochodowym, elektrotechnice, mechanice precyzyjnej, sprzęcie gospodarstwa domowego. Wykonuje się z niego: koła zębate, krążki linowe, listwy i łożyska ślizgowe, ślimaki transportowe, taśmy prowadzące tłoków, krążniki, listwy wtykowe, pierścienie uszczelniające, zawory, itp.

Poliamid PA 66 GF 30
PA 66 wzmocniony włóknem szklanym (w ilości 30%) charakteryzuje się lepszą wytrzymałością na rozciąganie i na nacisk, większą sztywnością, stabilnością wymiarową, wyższą temperaturą pracy (do 120º C), przy jednocześnie bardzo wysokiej odporności na zużycie. Tworzywo to cechuje wysoka odporność chemiczna, zwłaszcza na działanie rozpuszczalników organicznych, olejów i smarów. PA 66 GF 30 odporny jest na wpływy atmosferyczne oraz promieniowanie UV. Tworzywo można skrawać oraz sklejać. Stosowany na wysoko obciążone elementy, od których wymagana jest duża stabilność wymiarowa.