Nylon vs. Polyester: Ein umfassender Leitfaden zu technischen Kunststoffen

Nylon und Polyester gehören zu einer breiten Kategorie von Polymeren. Nylon gehört zu den Polyamiden und Polyester ist meist mit Polyethylenterephthalat (PET) verwandt. Beide sind technische Materialien und werden aufgrund ihrer hohen Hitze-, Chemikalien- und Verschleißbeständigkeit in verschiedenen technischen Anwendungen eingesetzt. Dieser Artikel behandelt die Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen sowie Vor- und Nachteile von Nylon und Polyester eingehend.

Was ist Nylon?

Nylon ist ein Handelsname für synthetische Polyamidpolymere. Dabei handelt es sich um hochfeste und langlebige technische Kunststoffe, die zudem über eine hohe Elastizität, Zähigkeit sowie Verschleiß- und Chemikalienbeständigkeit verfügen.

Diese unterscheiden sich von Polyester, da sie in ihrer Molekülstruktur Amidbindungen aufweisen.

Zusammensetzung von Nylon

Nylon ist ein thermoplastisches Polymer und entsteht durch die Reaktion zwischen Diaminen und Dicarbonsäuren. Es bildet eine sich wiederholende Amidbindung, die ihm seine charakteristischen Eigenschaften verleiht.

Beziehung von Nylon und Polyamid

Nylon ist eine spezielle Art von Polyamid. Polyamid weist Amidbindungen in Wiederholungseinheiten auf und Nylon ist der Handelsname dieser synthetischen aliphatischen Polyamide.

Güteklassen technischer Nylonmaterialien

Nylon gibt es in verschiedenen Qualitäten mit unterschiedlichen Eigenschaften.

1. Nylon 6 und Nylon 6/6: 80 % ausgewählt

Nylon6 oder Polyamid 6 (PA6) besteht aus einzelnen 6-Kohlenstoff-Monomeren mit Ringöffnungspolymerisation. Es wird in 80 % der Anwendungen eingesetzt, da es kürzere Verarbeitungszeiten, geringere Formschrumpfung sowie hohe Schlag- und Dauerfestigkeit aufweist. Nylon6/6 (PA66) wird durch Polykondensation aus den beiden Monomeren Hexamethylendiamin und Adipinsäure hergestellt. Es ist eine weitere häufig verwendete Sorte mit hoher Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Zähigkeit.

2.Nylon 12 (PA 12): 10 % ausgewählt

Nylon 12 besteht aus 12-Kohlenstoff-Monomeren wie Laurinlactam. Es wird aufgrund seiner höheren chemischen Beständigkeit gegenüber Ölen, Kraftstoffen und Hydraulikflüssigkeiten in 10 % der Anwendungen eingesetzt. Es weist außerdem eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Rissbeständigkeit unter Belastung auf.

3.Nylon 11 (PA 11): 5 % ausgewählt

Nylon 11 ist Polyamid, ein Biokunststoff und besteht aus 11 Kohlenstoffmonomeren. Es wird zu 5 % verwendet, da es eine hohe Elastizität, hohe Dehnung, Schlagfestigkeit und thermische Stabilität aufweist.

4.Nylon 6/12 (PA 6/12): 5% ausgewählt

Nylon 6/12 besteht aus sechs Kohlenstoffmonomeren wie Lactam oder Aminosäure und zwölf Kohlenstoffmonomeren aus Dodecamethylendiamin. Es ist ein Copolymer aus Nylon 6 und Nylon 12. Es wird in 6 % der Anwendungen eingesetzt und weist eine höhere Flexibilität und Schlagfestigkeit als PA 12 oder PA 5/6 auf.

Technische Nylon-Kunststoffanwendungen

Nylon findet in vielen technischen Bereichen Anwendung, beispielsweise für Industriekomponenten (Zahnräder, Lager, Rollen), Autoteile (Motorabdeckungen, Kraftstofftanks) und zur elektrischen Isolierung (Steckverbinder, Schalter).

Was ist Polyester?

Polyester ist über Estergruppen mit Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT) verbunden. Sie verfügen über eine hohe Festigkeit, chemische Beständigkeit, Dimensionsstabilität und thermische Eigenschaften.

Zusammensetzung von Polyester

Polyester besteht aus langkettigen synthetischen Polymermolekülen aus PET, Dicarbonsäure und Diol. Die Polyesterdichte liegt zwischen 1.23 und 1.38 g/ml, die spezifischen Werte variieren jedoch je nach Polyesterart und Herstellungsverfahren.

Qualitäten technischer Polyestermaterialien

Es gibt einige gängige Polyestermaterialien, die in vielen technischen Anwendungen zum Einsatz kommen.

1.PBT: 60 % ausgewählt

Polybutylenterephthalat (PBT) ist ein thermoplastischer Polyester, der aufgrund seiner hohen chemischen Beständigkeit, elektrischen Eigenschaften und Formbarkeit zu 60 % verwendet wird.

2.PET: 25 % ausgewählt

PET ist Polyethylenterephthalat und zählt zu den härtesten Kunststoffen. Es wird zu 25 % in Anwendungen eingesetzt. Es lässt sich leicht umformen und wird hauptsächlich als Verpackungsmaterial verwendet.

3.LCP: 10 % Auserwählte

Flüssigkristallpolymer (LCP) wird aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und seines Zugmoduls in Fließrichtung zu 10 % verwendet. Es hat außerdem eine sehr niedrige Schmelzviskosität.

4.PCT-G: 5 % ausgewählt

PCT steht für Polycyclohexylendimethylenterephthalat und wird aufgrund der hohen Klarheit, der hohen Gammastabilität und der sehr hohen Schlagfestigkeit in 5 %-Konzentration verwendet.

Technische Polyester-Kunststoffanwendungen

Technischer Polyester wie PET oder PBT wird in vielen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Lebensmittel- und Getränkeverpackungen (Flaschen, Schalen), Automobilkomponenten (Stoßstangen, Kraftstofftanks) sowie elektrischen und elektronischen Teilen (Isolierung, Leiterplatten, Steckverbinder).

Nylon vs. Polyester: Mechanische Eigenschaften

Technisches Nylon zeichnet sich im Allgemeinen durch hohe Festigkeit, Elastizität und Verschleißfestigkeit aus, während technischer Polyester eine hohe Steifigkeit, Dimensionsstabilität und chemische Beständigkeit aufweist. Mechanische Eigenschaften sind wichtig für die Leistung, Haltbarkeit und Sicherheit des Produkts.

Zugfestigkeit und Steifigkeit

Die Zugfestigkeit von Nylon ist höher als die von Polyester. Nylon weist außerdem eine bessere Abriebfestigkeit und Dehnung auf. Polyester ist ebenfalls stark, aber steifer und weist eine geringere Dehnung auf.

Aufprall und Ermüdung

Nylon weist eine höhere Schlagfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf. Polyester weist eine gute Oberflächenhärte auf, ist jedoch weniger schlag- und ermüdungsbeständig.

Kriechen und Verschleiß

Nylon hat eine höhere Verschleißfestigkeit und Duktilität und eignet sich gut für Zahnräder und bewegliche Teile. Polyester hat eine geringere inhärente Verschleißfestigkeit

Mechanische Eigenschaften von Polyamid und Polyester

Nylon vs. Polyester: Feuchtigkeit und Dimensionsstabilität

Feuchtigkeits- und Wasseraufnahme können Größe und Passform von Nylon und Polyester beeinflussen. Polyamid und Polyester weisen unterschiedliche Absorptionsraten auf, die ihre Dimensionsstabilität weiter beeinflussen.

Wasseraufnahme

Nylon kann 3–5 % Feuchtigkeit aufnehmen, was zu einer Quellung führt und seine Festigkeit um bis zu 15 % reduziert. Es ist bei Nässe nicht sehr zuverlässig und kann seine Abmessungen schwächen.

Aufgrund seiner hydrophoben Eigenschaften absorbiert Polyester 0.4 % Feuchtigkeit. Auch bei Nässe behält es seine Festigkeit und Abmessungen.

Größenänderung und Toleranzkontrolle

Nylon weist aufgrund der hohen Feuchtigkeitsaufnahme eine geringere Dimensionsstabilität auf. Es ist nicht für die Anwendung enger Toleranzen oder präziser Abmessungen geeignet.

Polyester können ihre Dimensionsstabilität beibehalten und behalten unter verschiedenen Belastungen und Umweltbedingungen ihre Form und Größe.

Montagepassung und Dichtungsstabilität

Nylonbeschläge können sich lösen oder sich durch Feuchtigkeitsaufnahme ausdehnen. Durch die Schwellung kann die Nylondichtung ihre Integrität verlieren.

Polyester weist eine gleichbleibende Dimensionsstabilität auf und seine Dichtungen sind in feuchten oder nassen Umgebungen stabil und zuverlässig.

Nylon vs. Polyester: Wärme- und UV-Leistung

Die thermische und UV-Beständigkeit ist für Außenanwendungen technischer Kunststoffe von entscheidender Bedeutung. Die thermische Leistung von Nylon und Polyester wird im Folgenden erläutert:

Dauergebrauchstemperatur

Nylon ist für Betriebstemperaturen bis 200–210 °C geeignet. Höhere Temperaturtoleranzen und Schmelzpunkte sind mit Nylon möglich.

Polyester weist eine geringere Wärmestabilität auf und neigt dazu, bei hohen Temperaturen zu schmelzen.

Wärmealterung und Hydrolyse

Nylon neigt zur Hydrolyse. In heißen und feuchten Umgebungen kann es seine Festigkeit verlieren, wenn es nicht stabilisiert wird.

Polyester weist eine bessere Hydrolysebeständigkeit auf und bietet gute Leistung bei Hitze und Feuchtigkeit.

UV-Beständigkeit und Farbbeständigkeit

Nylon zersetzt sich unter Einwirkung von ultraviolettem Licht. Es ist anfällig für Schäden durch UV-Strahlung.

Polyester ist von Natur aus UV-beständig und behält seine Farbe über lange Zeit.

Nylon vs. Polyester in Automobilkomponenten

Nylon verfügt über eine höhere mechanische Festigkeit, Elastizität und geringe Reibung. Polyester hingegen ist UV-beständiger und chemikalienbeständiger. Die jeweiligen Eigenschaften bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

Steckverbinder und Sensorgehäuse

Polyester und Nylon können beide in Steckverbindern und Sensorgehäusen verwendet werden, unterliegen jedoch auch einigen Einschränkungen. Diese werden im Folgenden erläutert.

Vorteile:

Nylon hat:

• Hohe mechanische Festigkeit und Belastbarkeit, übersteht Vibrationen und Temperaturschwankungen
• Chemische Beständigkeit für Automobilanwendungen
• Bessere Isolationseigenschaften

Polyester hat

• Bessere UV-Beständigkeit
• Geringe Feuchtigkeitsaufnahme und bessere Leistung im feuchten Zustand
• Hohe Temperaturbeständigkeit

Nachteile:

Nylon unterliegt Einschränkungen aufgrund von:

• Hohe Feuchtigkeitsaufnahme kann zu Festigkeitsverlust führen
• Hohe Temperaturbeschränkungen

Polyester unterliegt Einschränkungen für Steckverbinder- und Gehäuseanwendungen aufgrund von:

• Seine geringere Elastizität oder Elastizität als Nylon

Zahnräder, Buchsen und Lagerkäfige

Nylon und Polyester haben Vor- und Nachteile für die Anwendung in Zahnrädern, Buchsen und Lagerkäfigen.

Vorteile:

Nylon hat

• Geringe Reibung und Selbstschmierung
• Hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit
• Geräuschdämpfung und hilft bei der Reduzierung von Lärm und Vibrationen

Polyester hat

• Hohe Steifigkeit und Festigkeit
• Hervorragende Gleiteigenschaften für sanfte, gleichmäßige Bewegungen.

Nachteile:

Nylon hat

• Temperaturbeschränkungen und kann nicht in sehr heißen Motorteilen verwendet werden.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Polyester hat

• Weniger Flexibilität und nicht für hohe Stöße oder Biegungen geeignet.

Halterungen und Kanäle unter der Motorhaube

Polyester und Nylon werden beide in Halterungen und Kanälen unter der Motorhaube verwendet. Ihre Vor- und Nachteile sind:

Vorteile:

Nylon hat

• Außergewöhnliche Festigkeit und Belastbarkeit und geeignet für Halterungen und Stützen
• Beständig gegen Chemikalien und Öl, die unter der Motorhaube häufig vorkommen.

Polyester hat:

• Hohe Temperaturbeständigkeit gegenüber Motorwärme
• höhere UV-Beständigkeit

Nachteile:

Nylon hat Einschränkungen von

• Temperaturempfindlichkeit gegenüber extremer Hitze im Motorraum.
• Mögliche Feuchtigkeitsprobleme können mit der Zeit die Dimensionsstabilität beeinträchtigen.

Polyester hat

• Weniger Flexibilität bei Kanälen oder Halterungen

Nylon vs. Polyester: Chemische Beständigkeit

Polyester wird normalerweise für Öle, Kraftstoffe und Kühlmittel bevorzugt. Es hat bessere chemische Eigenschaften, aber es gibt noch ein paar weitere Dinge, die man über diese Eigenschaften wissen muss.

Kompatibilität mit der Fluid-Familie

Polyester weist eine bessere Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien und Säuren auf. Es wird weniger durch Wasser und andere Flüssigkeiten angegriffen, ist jedoch anfällig gegenüber starken Laugen.

Nylon ist ölbeständig, kann jedoch durch starke Säuren oder Basen angegriffen werden. Die Amidbindungen können aufbrechen, was zu einer Verschlechterung führt.

Reibung und Lärm

Nylon weist eine hohe Abriebfestigkeit, Haltbarkeit und Festigkeit auf. Es kann bei Verschleißpaarungen eine glattere und reibungsärmere Oberfläche erzeugen.

Polyester ist ebenfalls langlebig und abriebfest, allerdings weniger als Nylon. Polyester verursacht bei Verschleißanwendungen mehr Reibung und ist anfällig für statische Elektrizität.

Verschleißpaarungen und Beschichtungen

Aufgrund seiner Abriebfestigkeit und glatteren Oberfläche wird Nylon zum Paartragen bevorzugt.

Polyester ist für Anwendungen mit hoher Beanspruchung nicht ideal und erfordert möglicherweise spezielle Beschichtungen zur Leistungssteigerung.

Nylon vs. Polyester: Verarbeitung und Formgebung

Nylon und Polyester können durch CNC-Bearbeitung verarbeitet und geformt werden.

CNC-Bearbeitung von Nylon

Einige wichtige Eigenschaften von Nylon, die bei der Bearbeitung beachtet werden müssen, sind seine hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit, geringe Reibung, hohe Schlagfestigkeit und mechanische Eigenschaften.

Kühlmittel werden dringend empfohlen, um die Dimensionsstabilität von Nylon zu erhalten. Die Schnittparameter für Nylon (PA66) betragen 200–300 Fuß/min, Vorschubgeschwindigkeiten von 0.002–0.008 Zoll/Zahn und eine Schnitttiefe von 0.020–0.050 Zoll. Durch Polieren und Perlenstrahlen kann eine gleichmäßige, matte oder glänzende Oberfläche erzielt werden. Normalerweise werden Halterungen, kleine Zahnräder, Buchsen und Lager bearbeitet.

CNC-Bearbeitung von Polyester

Polyester weist eine hohe Festigkeit, Steifigkeit, Schlagfestigkeit und Verschleißfestigkeit auf.

Es lässt sich problemlos mit sehr engen Toleranzen für hochpräzise Anwendungen bearbeiten. Häufig bearbeitete Teile sind Präzisionsrahmen und -komponenten.

Wie formt man Nylon und Polyester?

Zum Formen von Nylon und Polyester werden die folgenden Schritte ausgeführt:

1. Trocknen von Nylon oder Polyester, um den Feuchtigkeitsgehalt zu entfernen.
2. Aufschmelzen von getrocknetem Material (Chips oder Pellets) in der Spritzgussmaschine.
3. Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff unter hohem Druck in eine Formhöhle.
4. Abkühlen und Erstarren des Materials bis zur endgültigen Form.
5. Auswerfen des Formteils aus der Form.

Nylon vs. Polyester: Wer ist bei der Bearbeitung günstiger?

Insgesamt hängen die Materialkosten von der Art und Güte des Materials, der Bearbeitungszykluszeit und der Oberflächenbearbeitung der technischen Kunststoffe ab.

1.Materialpreis

Polyester ist kostengünstiger, hat aber einen komplexen Produktionsprozess. Nylon ist hinsichtlich des Materialbestands teuer.

2. Bearbeitungszykluszeit

Bei Polyester sind die Bearbeitungskosten höher, der Werkzeugverschleiß ist jedoch geringer. Nylon lässt sich mit höherer Geschwindigkeit und kürzerer Zykluszeit bearbeiten.

3.Oberflächenbearbeitung

Polyester hat eine kostengünstigere Veredelung und kann bei bestimmten Produkten Arbeitskosten einsparen. Nylon erfordert speziellere Veredelungsverfahren.

Andere Faktoren

Es gibt weitere Faktoren wie Recyclingfähigkeit, Kosten und Haltbarkeit bei Nylon und Polyester. Möchten Sie ausführliche Informationen zu anderen Kostenfaktoren erhalten? Kontakt TUOFA-Werkstatt für technische Kunststoffbearbeitung!

Fazit

Technisches Nylon zeichnet sich durch hohe Festigkeit, Schlagfestigkeit und Abriebfestigkeit aus. Es eignet sich am besten für strukturelle und stark beanspruchte Anwendungen wie Autoteile. Polyester hingegen ist feuchtigkeitsbeständiger, formstabiler und UV-beständiger. Es wird hauptsächlich für Präzisionskomponenten und Außenanwendungen verwendet. Die Auswahl dieser beiden technischen Kunststoffe hängt von verschiedenen Faktoren wie Festigkeit, Flexibilität, Feuchtigkeits- und Umweltbeständigkeit ab.

Häufig gestellte Fragen

Was ist stärker, Nylon oder Polyester?

Nylon ist stärker als Polyester, da es eine höhere Zugfestigkeit und Elastizität aufweist.

Nimmt Nylon mehr Wasser auf als Polyester?

Ja, Nylon nimmt mehr Wasser auf als Polyester. Weil es hydrophil ist und Wasser aufnimmt, während Polyester hydrophob ist oder ein wasserabweisender Kunststoff.

Was ist besser für Autoteile unter der Motorhaube?

Es gibt nicht das eine beste Material für Motorraumteile. Die Auswahl basiert auf Eigenschaftsanforderungen wie Hitzebeständigkeit, Haltbarkeit und chemischer Beständigkeit.

Kann recyceltes PET Nylon in meiner Anwendung ersetzen?

Dies hängt von den Anforderungen der jeweiligen Eigenschaft ab. Nylon beispielsweise weist eine hohe Festigkeit, Elastizität und Wasserbeständigkeit auf, recyceltes PET wird jedoch für Anwendungen verwendet, die Volumen, Weichheit und eine geringere Atmungsaktivität erfordern.

Ist Nylon haltbar?

Ja, Nylon ist äußerst langlebig. Es ist sehr robust, abriebfest und verschleißfest.