Kunststoffteile in der Hitze

Damit bei hohen Temperaturen das Kunststoffteil nicht schmilzt. Hitzebeständige Thermoplaste.

Hochtemperatur­beständige Thermoplaste bewegen sich heute in den Gebieten klassischer Werkstoffe wie Metall, Glas oder Keramik, denn die Anwendungs­temperaturen, ob kurzzeitig oder dauerhaft, konnten erheblich erhöht werden. Gemeinsam mit einer wirtschaftlichen Fertigung entsteht so ein leistungs­fähiges Endprodukt.

Alterung in der Wärme. Polymere Kunststoffe bestehen aus langen, miteinander verbundenen Molekülketten. Werden thermoplastische Kunststoffe einem dauerhaften Wärmeeinfluss ausgesetzt, spalten sich die langen, dem Thermoplast seine Festigkeit gegebenen Polymerketten auf. Dieses Verkürzen der Makromoleküle führt zur stetigen Versprödung des Werkstoffes. Seine mechanische Festigkeit vermindert sich. Das Thermoplast altert.

Formbeständigkeit in der Wärme. Wird bei kurzzeitigem Hitzeeinfluss eine bestimmte Temperaturgrenze überschritten, verringern sich die zwischenmolekularen Bindungs­kräfte der Polymerketten, die Molekülketten gleiten leichter voneinander ab, die Steifigkeit des Kunststoffes wird verringert. Das Thermoplast beginnt zu fließen. Heute zählen teilaromatisierte Polyamide (PA 66/6T), Polyphenylsulfone (PPSU), Polyethersulfone (PES), Polyetherimide (PEI), Polyetheretherketone (PEEK) und Polyphenylensulfide (PPS) zu den fortschrittlichsten Hochleistungs­werkstoffen. Die Einbindung von aromatischen und anderen mesomeren Strukturen in das polymere Gefüge vermindern die Alterung selbst bei über 250 °C und lassen kurzzeitige Temperaturen über 300 °C zu, ohne dass der Kunststoff fließt. Unsere Fertigteile aus diesen hochtemperatur­beständigen Werkstoffen finden ihre Anwendung in weiten Bereichen der Medizintechnik, der Nahrungs­mittelindustrie, der Elektro- und Elektronikbranche, dem Fahrzeugbau, sowie der Luft- und Raumfahrt.

Hochtemperatur­beständige Kunststoffe.
Ausgewählte Kunststoffe im Vergleich.
  Anwendungs­temperatur Anwendungs­temperatur Schmelzpunkt
  kurzzeitig dauernd ISO 3146, ISO 1006
Einheit [°C] [°C] [°C]

Polyamide

PA 66/6 T GF60 300 150 325
PPA GF33 280 165 312
PA 66 GF35 240 130 260
PA 66 GF40 LFT 240 150 260
PA 6 GF30 200 130 220
PA 6 G GB30 H 200 120 220
PA 66 H 200 118 260

andere Thermoplaste

PEEK 300 240 340
PPS GF40 260 220 278
PES 220 190 225
PBT GF30 210 140 225
PEI 200 170 217

Kunststoffteile unter Chemieangriff

Dauerhaft resistent. Chemiefeste Kunststoffe lösen sich nicht auf.

Anlagen und Pumpen der chemischen Verfahrenstechnik arbeiten oft unter hohen Temperaturen und Prozessdrücken. Dabei muss stets gewährleistet sein, dass ätzende oder giftige Reagenzien keinen Schaden an Mensch, Umwelt und Anlagen verursachen. Hier eingesetzte Kunststoffteile erfüllen hohe Anforderungen. Beim Fördern, Bevorraten und Verarbeiten selbst aggressiver Medien muss eine störungs­freie Funktion sichergestellt sein.

Auflösen und chemische Korrosion. Chemieresistente Kunststoffe dürfen sich im dauernden Kontakt mit Chemikalien nicht auflösen. Die chemische Korrosion muss wirksam verhindert werden. So sind heute Fluorkunststoffe, wie Polyvinylidenfluoride (PVDF), Polytetrafluorethylene (PTFE) und Polyfluoralkoxy-Copolymere (PFA), die Thermoplaste mit der besten Chemiekalienbeständigkeit. Die sehr hohen molekularen Bindungs­kräfte des Fluors verleihen diesen Werkstoffen eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen durch Chemikalien, energiereichen Strahlen, UV-Licht oder hohen Temperaturen.

Diffusion. Polyphenylensulfide (PPS) bieten zusätzlich eine sehr geringe Diffusion, also einen ausgezeichneten Schutz gegen Chemikalien, die in den Werkstoff angegriffener Teile eindringen und deren Oberflächen aufquellen lassen. Hervorragende Festigkeit und Steifigkeit, sowie hohe Wärmeform­beständigkeit sind weitere universelle Eigenschaften dieser Polymerwerkstoffe. Mit unserer breiten Auswahl an Spezialkunststoffen und den vielfältigen Möglichkeiten in deren Verarbeitung stellen wir für den Apparate- und Pumpenbau, die Verfahrenstechnik und den Umweltschutz besonders chemiefeste Kunststoffteile her.

Chemische Beständigkeit.
Allgemeine Einschätzung1) für eine Auswahl an Kunststoffen.
Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA) ■■■■■■■
Polyvinylidenfluorid (PVDF) ■■■■■■
Polyethylen (PE) ■■■■■□□
Polypropylen (PP) ■■■■■□□
Polyphenylensulfid (PPS) ■■■■■□□
Polyetherimid (PEI) ■■■■□□□
Polyethersulfon (PES) ■■■■□□□
Polyacetal (POM) ■■■■□□□
Polyamid 12 (PA 12) ■■■□□□□
Polyamid 6-3-T (PA 6-3-T) ■■■□□□□
1) Diese Tabelle dient zur ersten Orientierung. Eine Betrachtung einzelner Gruppen von Chemikalien ist mit unseren ausführlichen Werkstoffdaten­blättern möglich.

Kunststoffteile im Brandfall

Gegen und für den Brandfall. Doppelt gesicherte Werkstoffe.

Technische Kunststoffe in Verkehrsmitteln und elektrischen Geräten sind heute unverzichtbar. Sie bieten bei geringerem Gewicht gute mechanische Eigenschaften und besonders wirtschaftliche Fertigungs­möglichkeiten. Dies reicht nicht. Die Werkstoffe müssen sicher sein: Sie dürfen keinen Brandherd bilden, sowie im Falle eines Brandes keine giftigen oder ätzenden Rauchgase freisetzen und damit Schäden an Mensch und Gut anrichten.

Gegen den Brandfall. Kunststoffe brennen unter übermäßiger Wärmezufuhr bei gleichzeitigem Kontakt mit Sauerstoff. Ein möglichst hoher Sauerstoffindex, dieser Kennwert gibt die zum Brennen benötigte Sauerstoffmenge an, und eine hohe Entzündungs­temperatur bestimmen den flammgeschützten Kunststoff. Das Gehäuse eines Elektrogerätes soll sich durch die bei einem Kurzschluss entstehende Temperaturspitze nicht entzünden. Bei anderer Brandursache vereitelt der eingebaute Brandschutz ein Weiterbrennen des Kunststoffes, denn selbst­verlöschende Kunststoffe benötigen zum Brennen mehr als die in der Atmosphäre enthaltenen 21 % Sauerstoff.

Für den Brandfall. Brennt es in geschlossenen Räumen mit verminderter Fluchtmöglichkeit, zum Beispiel in Flugzeugen, Eisenbahnen und Krankenhäusern, muss die Dichte und toxische Wirkung des Rauchgases möglichst gering gehalten werden. So weisen z. B. die Zersetzungsprodukte der Polyethersulfone (PES) und Polyetherimide (PEI) eine extrem niedrige Rauchgasdichte und -toxizität auf.

Brandklasse UL 94 V-0.
Auswahl an selbst­verlöschenden Kunststoffen.
  Sauerstoffindex
  ISO 4589
Einheit [%]

Teilkristallin

PFA 95
PPA GF33 V0 55
PEEK 35
PA 6 V0 34
PA 6 M30 V0 55

Amorph

PEI GF30 48
PES GF20 44
PPSU 38
PC GF10 V0 36
PC V0 35
PC+ABS V0 30
ASA+PC V0 30
PPE V0 29



Darüber hinaus können heute die meisten von uns verarbeiteten Kunststoffe mit einem gesundheitlich unbedenklichen und zugleich wirtschaftlichen Flammschutzmaterial ausgerüstet werden.

Kunststoffteile mechanisch belastet

Bauteile unter Druck. Verstärkte und selbst­verstärkende Kunststoffe leisten Widerstand.

Technische Kunststoffteile übernehmen stetig neue Funktionen in innovativen Konstruktionen, denn die modernen Werkstoffe bieten vielfältige und modifizierbare Eigenschaften. Das Ausschöpfen der dem Kunststoff eigenen Vorteile bringt in bestimmten neuen Anwendungsgebieten eine relativ zur Bauteilgröße hohe mechanische Belastung mit sich: Im Schwermaschinenbau, bei tragenden Rahmenkonstruktionen oder in der Feinmechanik, dort wo sich die Kräfte auf einen eng begrenzten Bereich konzentrieren.

Verstärkte Kunststoffe. Im Kunststoff eingebettete Verstärkungen in Form von Mikrofasern und Mikrokörpern aus Glas, Kohlenstoff, Mineralien u. a. geben dem belasteten Bauteil eine bessere Steifigkeit, höhere mechanische Festigkeit und Wärmeform­beständigkeit. Die Kunststoffmatrix verteilt die auf das Bauteil einwirkende mechanische Belastung auf die Verstärkungs­stoffe und fügt die einzelnen Werkstoffkomponenten zu einem sich ergänzenden Werkstoffsystem zusammen. Aus hochfesten Verstärkungs­stoffen entsteht zusammen mit zähen und abriebfesten Thermoplasten, wie Polyamide und Polyester, ein steifer und gleichzeitig schlagzäher Kunststoff, der in vielen Anwen­dungen den Metallen überlegen ist.

Selbstverstärkende Werkstoffe. Selbstverstärkende Kunststoffe (LCP) erreichen ihre beachtliche Festigkeit mit in den Makromolekülen eingebetteten steifen Elementen. Unsere umfassenden Kenntnisse von Werkstoffen, Verarbeitungs­bedingungen und Verfahren sowie unser Wissen und unsere Erfahrung über Bauteilauslegung, Anisotropie und Verarbeitung aus vielen realisierten Anwen­dungen fließen auch in die Entwicklung und Fertigung Ihrer mechanisch belasteten Bauteile ein.

Verstärkte und selbst­verstärkende Werkstoffe.
Ausgewählte Kunststoffe im Vergleich.
  E-Modul Zugfestigkeit Reißdehnung
  ISO 527 ISO 527 ISO 527
Einheit [MPa] [MPa] [%]

Selbstverstärkend

LCP GF30 15000 190 2,1

Verstärkt

PA 66/6T GF60 22500 250 1,5
PA 6/6T GF50 20000 260 2,2
PPS GF40 16000 150 1,1
POM GF40 13000 140 2,0
PA 66 GF50 12500 180 3,0
PA 66 CF20 11000 150 6,0
PA 6 GF50 11000 150 3,0
PA 66 GF40 LFT 10200 170 2,8
PES GF30 10200 140 1,9
PBT GF30 10000 135 2,5

Elektrisch leitende Kunststoffe

Kunststoffteile aus elektrisch leitenden Kunststoffen

Ohne Knalleffekt. Elektrisch leitende Kunststoffe.

Jeder kennt den überspringenden Funken bei Berührung von Kunststoffen, verursacht durch deren natürliche Eigenschaft, isolierend zu wirken.

Funken in explosionsgefährdeten Bereichen. Was uns im täglichen Leben nur unangenehm erscheint, wird in bestimmten Situationen zur Lebensgefahr: Auf Bohrinseln, an Tankstellen, in chemischen Anlagen oder Bergwerksstollen, wo bereits ein einziger Funke das Gas oder den Staub in der Luft zum Explodieren bringt.

Elektrostatische Anziehung. Nicht nur in solchen hochsensiblen, explosionsgefährdeten Bereichen ist die elektrostatische Aufladung störend, sondern auch überall dort, wo Papiere und Folien verarbeitet und angewendet werden, bei Gleitelementen und Kupplungen, in elektronischen Geräten oder in der medizinischen Technik, um nur die wichtigsten Gebiete zu nennen. Moderne Werkstoffformulierungen machen den Kunststoff leitend. Die elektrostatische Spannung fließt so unmittelbar bei ihrem Entstehen ab, und ein Aufbau bis zur zwangsweisen Entladung über Funkenbildung (ESE) wird entgegengewirkt.

Thermoplaste.
Antistatisch und elektrisch leitend.
  Spezifischer Oberflächen­widerstand
  IEC 60093
Einheit [Ω]

Teilkristallin

PA 66 CF20 1E2
POM ELS 1E3
PA 12 GF25 ELS 1E4
LCP GF30 ELS 1E6
PA 12 ELS 5E9
PP-C antistatisch 1E10

Amorph

SB ELS 1E3–1E6