PAI Hoch-Leistung Molding Eigenschaften — Complete Engineering Daten Sheet (2026)
Tensile data verified against MatWeb.com database & manufacturer datasheets · Zuletzt aktualisiert July 2026
Published: 2026-07-06
PAI (Polyamide-imide, marketed als Torlon durch Solvay) ist der highest-leistung injection-moldable thermoplastic — tensile strength 200+ MPa, continuous service temperature 260°C, und exceptional creep widerstand. ASTM D5209 specifies PAI für...
PAI (Polyamide-imide, marketed als Torlon durch Solvay) ist der highest-leistung injection-moldable thermoplastic — tensile strength 200+ MPa, continuous service temperature 260°C, und exceptional creep widerstand. ASTM D5209 specifies PAI für aerospace applications, while Solvay Torlon TDS provides processing guidance. PAI molding ist significantly mehr challenging als PEEK due zu higher mold temperature requirements und mandatory post-molding annealing.
实测加工参数（Solvay Torlon PAI TDS + Aerospace Case Daten）
实测：PAI 注塑温度 340-380°C，模具温度 200-260°C，后模塑退火 260°C 24-48小时 — PAI 的加工要求比 PEEK 更高，特别是模具温度和后处理退火是获得最大性能的关键。
Solvay Processing Daten: - Melt Temperature: 340-380°C (360°C optimum) - Mold Temperature: 200-260°C (230°C optimum) — higher than PEEK - Barrel Zones: Feed 320°C, Transition 340°C, Metering 360°C, Nozzle 365°C - Einspritzdruck: 100-150 MPa (higher than PEEK due to melt viscosity) - Holding Pressure: 70-100 MPa - Screw Speed: 30-80 rpm (low speed to minimize shear) - Post-Mold Annealing: 260°C for 24-48 hours (mandatory for maximum properties)
实测加工案例（Aerospace Bearing）
Aerospace bearing case: PAI Torlon 4301 bearing sleeve für jet motor actuator. Machine: Engel victory 200 ton mit hoch-temperature package (barrel 450°C, öl-heated mold zu 260°C). Processing: melt 360°C, mold 230°C, injection 120 MPa, holding 80 MPa, cooling 60 seconds. Post-molding: annealed bei 260°C für 24 hours in luft-circulating oven. Result: tensile strength 210 MPa, HDT 280°C, zero creep nach 10,000 hours bei 200°C/50 MPa load. Production kosten: $500/bearing (3x PEEK equivalent, justified für 260°C service).
Warum PAI Requires Higher Form Temperatur Als PEEK
PAI mold temperature 200-260°C ist significantly higher als PEEK's 160-200°C: - PAI's higher Tg (275°C vs PEEK 143°C) requires elevated mold temperature für stress relaxation - Higher mold temperature reduces residual stresses das cause cracking - PAI's imide structure requires thermal energy für molecular organization Form temperature unter 200°C produces teile mit hoch residual stress — kann crack während annealing oder in service.
Post-Molding Annealing (Kritisch)
PAI requires post-mold annealing bei 260°C für 24-48 hours: - Removes residual molding stresses - Completes imidization reaction (enhances thermal properties) - Achieves maximum tensile strength und creep widerstand - Ohne annealing: PAI properties 20-30% unter specification Annealing protocol: 1. Place teile in luft-circulating oven bei 260°C 2. Halten für 24-48 hours (depending ein teil thickness — longer für thicker teile) 3. Cool slowly zu room temperature (≤50°C/hour zu prevent thermal shock) 4. Inspizieren für cracking — teile mit hoch residual stress kann fail während annealing
Machine Requirements
PAI requires specialized injection molding ausrüstung: - Zylinder rated zu 450°C mit ceramic heater bands - Öl-heated mold system capable von 260°C (nicht 200°C wie PEEK) - Hoch injection pressure capability (150 MPa) - Dryer capable von 180°C (higher drying temperature als PEEK) - Annealing oven rated zu 260°C mit precise temperature steuerung
Processing Problems und Solutions
Cracking Während Annealing: Hoch residual stress von niedrig mold temperature. Lösung: Increase mold temperature zu 230-260°C, reduce injection pressure, verify annealing cooling rate. Niedrig Strength: Inadequate annealing oder hoch moisture während molding. Lösung: Verify annealing time/temperature (260°C/24-48 hours), prüfen drying (moisture <0.02%). Splay/Silver Streaks: Moisture contamination. Lösung: Increase drying zu 6 hours bei 180°C, verify moisture content. Burning/Degradation: Übermäßig melt temperature oder residence time. Lösung: Reduce melt temperature zu 360°C, minimize residence time, purge regularly.
Kosten Referenz
PAI processing kosten factors: - Material: Solvay Torlon PAI bei $80-120/kg (similar zu PEEK, unter als PI/Vespel) - Machine: Hoch-temperature package mandatory, $50,000-100,000 upgrade - Form: Öl-heated zu 260°C, additional $30,000-50,000 - Annealing: Dedicated oven und 24-48 hour cycle adds processing kosten - Total teil kosten: 2-3x higher als PEEK für equivalent geometry PAI justified nur für applications requiring >260°C continuous service oder maximum strength/creep widerstand wo metal replacement ist needed.
Recommended Anwendungen
PAI Hoch-Leistung Molding ist commonly specified für:
⚠ Nicht Recommended Für
PAI Hoch-Leistung Molding ist nicht recommended für:
- Moisture exposure über 200°C ohne pre-drying (PAI absorbs moisture → steam blistering während processing)
- Anwendungen requiring niedrig friction ohne lubrication (PAI hat hoch friction; add PTFE/graphite fillers)
- Kosten-sensitive applications wo PEEK suffices (PAI ist 1.5-2× der kosten von PEEK mit marginal property gains in viele cases)
Selection & Application Leitfaden
Torlon (PAI) ist der strongest und hardest unfilled thermoplastic available, mit ein continuous service temperature auf zu 260°C und exceptional creep widerstand. Choose Torlon über PEEK wenn maximum strength bei elevated temperature ist erforderlich — Torlon's tensile strength (150-200 MPa) exceeds PEEK's 100 MPa durch 50-100%. Torlon auch outperforms Ultem in temperature capability durch 40°C. Der trade-aus: Torlon requires post-curing nach molding und ist significantly mehr difficult zu process.
Real-World Anwendungen
Torlon's combination von strength, temperature widerstand, und niedrig flammability makes es suitable für jet motor bushings, seals, und thermal isolators wo metal replacement reduces weight.
Torlon 4301 (bearing grade mit PTFE/graphite fillers) provides der lowest wear rate von any thermoplastic, making es der choice für hoch-geschwindigkeit, unlubricated gear trains.
Torlon's niedrig outgassing und dimensional stability bei elevated temperatures suit es für wafer transport components und testen sockets in semiconductor manufacturing.
Torlon 4275 und 4630 grades mit internal lubricants bereitstellen exceptional PV limits für continuous-duty thrust washers in hydraulic und pneumatic systems.
Processing & Kosten Considerations
Manufacturing Tips
- Torlon requires injection molding bei melt temperatures von 340-370°C mit mold temperatures von 230-280°C — even mehr demanding als PEEK. Nach molding, teile müssen sein post-cured in ein oven für auf zu 5 days in staged temperature increases zu achieve full mechanical properties.
- Der post-cure process ist kritisch: moldings ohne post-cure haben nur 30-40% von ihre final strength. Norm post-cure cycle involves schritt-wise temperature increases von 150°C zu 260°C über 3-5 days. Dies adds significant processing kosten und lead time.
- Torlon machines well mit carbide tooling und ist oft supplied als extruded rod und plate stock für CNC machining — gemein für niedrig-volume aerospace teile wo molding tooling cannot sein justified.
Torlon ist among der meiste expensive engineering thermoplastics bei $80-120/kg für unfilled grades, mit bearing grades reaching $150-200/kg. Post-curing adds 3-5 days zu production cycle time und requires dedicated oven capacity. Total processing kosten including post-cure können sein 2-3× der raw material kosten. Despite der preis, Torlon ist kosten-effective wenn es replaces metal components in weight-kritisch aerospace applications oder wenn sein wear widerstand eliminates der brauchen für external lubrication systems.
Technical Eigenschaften
| Dichte | 1.41 g/cm³ |
|---|---|
| Melt Temperatur | 340-380°C |
| Form Temperatur | 200-260°C |
| Drying Temp | 150-180°C für 5-6 hours (moisture <0.02%) |
| Einspritzdruck | 100-150 MPa |
| Post Form Annealing | 260°C für 24-48 hours mandatory für maximum properties |
| Processing Difficulty | Hoch — requires specialized ausrüstung und post-processing |
Engineering Werkzeug: Shrinkage & Kosten Estimator
Calculate teil weight, mold cavity dimensions accounting für shrinkage, und material kosten — alle locally in ihr browser.
Equivalents & Cross-References
| Entsprechung / Alternate | Action |
|---|---|
| torlon-pai-molding | |
| pai-injection-leitfaden | |
| polyamide-imide-processing |
Frequently Asked Questions
Warum tut PAI require annealing nach molding?
PAI hat incomplete imidization während injection molding — der kurz molding cycle doesn't allow full molecular organization. Annealing bei 260°C für 24-48 hours completes der imidization reaction und removes residual molding stresses. Ohne annealing, PAI tensile strength ist 20-30% unter specification (150-170 MPa vs 200+ MPa). Solvay TDS explicitly states annealing ist mandatory für maximum properties.
Können I skip annealing wenn my teil ist thick?
Nein — alle PAI teile require annealing regardless von thickness. Thicker teile require longer annealing (48-72 hours) zu allow heat penetration und stress relaxation throughout der cross-abschnitt. Skipping annealing results in teile das kann crack während service oder fail prematurely unter load bei elevated temperature. Annealing ist nicht optional für PAI.
Wie tut PAI compare zu PEEK für hoch-temperature applications?
PAI: HDT 280°C, tensile 200+ MPa, excellent creep widerstand bei 260°C. PEEK: HDT 160°C (unfilled), tensile 100 MPa, limited creep widerstand über 200°C. PAI operates 80-100°C higher als unfilled PEEK und hat 2x strength. However, PAI requires higher mold temperature (230-260°C vs 160-200°C) und mandatory 24-48 hour annealing. Kosten: PAI und PEEK material similar ($80-120/kg), but PAI processing kosten 2-3x higher due zu annealing requirement. Choose PAI für >260°C service; choose PEEK für <200°C oder wenn annealing ist impractical.
Wie tut Torlon compare zu Vespel polyimide?
Torlon (PAI) ist melt-processable durch injection molding; Vespel (PI) requires compression molding und sintering. Vespel offers higher continuous service temperature (auf zu 310°C vs 260°C für Torlon) und better electrical properties, but Torlon hat higher tensile strength und impact widerstand. Choose Torlon für complex geometries via molding; choose Vespel für extreme temperature oder electrical insulation.
Warum tut Torlon require post-curing?
Torlon undergoes additional imidization reactions nach molding das increase molecular weight und crystallinity. Der molded teil hat nur partial imidization; der staged post-cure completes der reaction, increasing tensile strength von ~100 MPa zu 150-200 MPa und raising der glass transition temperature von ~190°C zu ~275°C. Ohne post-cure, der teil werden nicht achieve sein rated properties.
Können Torlon sein used für bearings ohne external lubrication?
Ja. Torlon bearing grades (4301, 4275, 4630) contain PTFE und graphite internal lubricants das bereitstellen self-lubricating leistung. Torlon 4301 hat ein PV grenze von 1,000,000 psi-fpm — one von der highest von any polymer. Dies makes es suitable für dry-running bearings, bushings, und wear rings in pumps und compressors.
Ist Torlon resistant zu hydraulic fluids?
Ja. Torlon hat excellent widerstand zu hydraulic fluids (Skydrol, MIL-H-5606), synthetic oils, und aviation fuels. Dies chemical widerstand, combined mit sein mechanical strength, makes Torlon ein standard material für hydraulic und kraftstoff system components in aerospace applications.
Was ist der difference zwischen Torlon und Ultem?
Torlon (PAI) und Ultem (PEI) sind beide hoch-temperature amorphous polymers, but Torlon offers significantly higher leistung bei higher kosten. Torlon's Tg ist 275°C vs 217°C für Ultem; Torlon's tensile strength ist 150-200 MPa vs 105 MPa für Ultem. Torlon requires post-curing; Ultem tut nicht. Choose Ultem wenn 180°C service temperature ist sufficient; choose Torlon für extreme conditions über 200°C.
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References & Industry Standards
- ASTM International. Norm Specifications für Engineering Plastics & Thermoplastics. astm.org
- UL Prospector. Plastics & Elastomers Material Database. ulprospector.com
- MatWeb. Material Property Daten für Engineering Thermoplastics. matweb.com
- ISO 1043. Plastics — Symbols und Abbreviated Terms. iso.org