Hochleistungskunststoffe

Hochleistungskunststoffe – häufig auch Hochtemperatur-Kunststoffe genannt – machen nur ca. 0,2 % der weltweiten Kunststoffproduktion aus. Ihre Besonderheit: Je nach Anwendungszweck werden eine oder mehrere Eigenschaften deutlich optimiert, so werden Hochleistungskunststoffe vor allem anhand der Dauergebrauchstemperatur von Technischen Kunststoffen unterschieden. Technische Thermoplaste haben üblicherweise einen Einsatzbereich von gut 130 °C. Hochleistungskunststoffe hingegen halten Temperaturen von über 150 °C dauerhaft stand.

Doch nicht nur die Temperaturbeständigkeit zeichnet Hochleistungskunststoffe aus. Einige widerstehen auch „umgekehrten“ Temperaturen von unter minus 200 °C oder zeigen sich besonders beständig gegen Chemikalien, radioaktive Strahlung oder weisen andere außergewöhnliche Eigenschaften vor, die den höheren Preis im Vergleich zu anderen Kunststoffen rechtfertigen. Mit speziellen Compounds– z. B. Glasfasern, Glaskugeln oder Kohlefasern – werden Wärmeformbeständigkeit und Steifigkeit weiter erhöht.

 

PVDF (Polyvinylidenfluorid)

PVDF ist ein opaker, teilkristalliner, thermoplastischer Fluorkunststoff. Polyvinylidenfluorid besticht durch eine exzellente chemische und thermische Beständigkeit, ohne die Nachteile der niedrigen mechanischen Werte bzw. vergleichsweise schwierigen Bearbeitbarkeit anderer Fluorkunststoffe zu teilen.

Aufgrund seiner Eigenschaften wird PVDF u.a. als Innenbeschichtung von Rohren verwendet, die zum Transport von hochreinen Materialien wie z.B. hochreines Wasser vorgesehen sind. Weitere Anwendungsgebiete finden sich in der Chemieanlagentechnik mit hoher mechanischer Belastung, in der Lebensmittel- und Pharmatechnik mit höheren Temperaturen und mechanischer Beanspruchung. Der Kunststoff ist u.a. im Einsatz für Wärmetauscher, Pumpenteile, Ventile, Fittings, Zahnräder, Nocken, Laufringe, Lager, Gehäuse, Formteile für Schaltungen, Isolatoren, Filterplatten, Armaturen …

  • niedrigere Dichte und höhere mechanische Festigkeit als andere Fluorpolymere (z.B. PTFE)
  • hohe Chemikalien-, Sterilisations- und Hydrolysebeständigkeit
  • hohe obere Dauergebrauchstemperatur in Luft (150 °C)
  • keine Wasseraufnahme
  • hohe Abriebfestigkeit
  • BGA- und FDA-zugelassen
  • sehr gute UV- und Wetterbeständigkeit
  • schwer entflammbar, selbstverlöschend
  • gute Dimensionsstabilität
  • strahlungsresistent
  • guter elektrischer Isolator

 

 

PTFE (Polytrafluorethylen)

PTFE ist ein teilkristallisierter Fluorkunststoff, der mit einer außergewöhnlich hohen thermischen und chemischen Beständigkeit. Selbst aggressive Säuren sind nicht in der Lage PTFE anzugreifen. Auch beste Isolationseigenschaften und eine antiadhäsive Oberfläche werden dem auch als Teflon® bezeichneten Werkstoffzugeschrieben. Zur Optimierung der eher niedrigen mechanischen Festigkeit kann PTFE mit Füllstoffen wie Glasfaser, Kohle oder Bronze verstärkt werden.

Typische Anwendungen von PTFE liegen in der Chemieanlagentechnik – z.B. bei Ventilen, Pumpenkomponenten, Armaturen, Trichtern – aber auch in der Lebensmittel- und Pharmatechnik sowie generell bei Gleitanwendungen mit hoher chemischer Belastung.

  • sehr gute Chemikalien- und UV-Beständigkeit
  • sehr gute Gleiteigenschaften, d.h. niedrigste Reibungszahl von allen festen Werkstoffen
  • sehr gute Temperaturbeständigkeit von -200 bis +260 °C, kurzzeitig auch bis 300 °C
  • hoher Wärmeausdehnungskoeffizient
  • verhältnismäßig geringe Festigkeit/Steifigkeit
  • physiologisch unbedenklich (BGA- und FDA-Zulassung)
  • hydrolyse- und heißdampfbeständig
  • mäßige mechanische Festigkeit
  • hohes spezifisches Gewicht
  • gutes elektrisches Isoliervermögen

 

 

PTFE: mögliche Füllstoffe/Compounds*
Füllstoff Füllstoffanteil in %
Glasfasern 15 / 25 / 40
Kohle 15 / 25
Graphit 15
V2A 50
Bronze 60
PEEK 10
MOS2 5
* weitere Compounds auf Anfrage

  

PFA (Perfluoralkoxy)

PFA-Kunststoffe sind eine Weiterentwicklung des verbreiteten Werkstoffes PTFE. Im Gegensatz zu PTFE lässt sich PFA jedoch thermoplastisch verarbeiten und zu Bauteilen beliebiger Geometrie formen. Der Aufbau der Molekülketten ist ansonsten ähnlich, so dass die meisten Vorteile, die vom PTFE bekannt sind, auch bei PFA vorhanden sind. Die thermoplastischen Eigenschaften von PFA werden durch Zugabe eines Modifiers erreicht. PFA wird überwiegend für Auskleidungen und Ummantelungen für die chemische Industrie verwendet, z.B. für Schläuche und Fittings, die beständig gegen aggressive Chemikalien sein müssen.

  • sehr gute Chemikalienbeständigkeit
  • hohe Temperaturbeständigkeit (-200 °C bis +260 °C ohne mechanische Belastung)
  • Verarbeitungstemperaturen: 380 °C bis 450 °C
  • top Gleiteigenschaften
  • gutes Isolationsverhalten (Durchgangswiderstand 1018 Ohm*cm)
  • geringe Wasseraufnahme von 0,03 % nach 24 h

 

 

PCTFE (Polytherimid)

Zu den ältesten Fluor-Kunststoffen zählend, überzeugt PCTFE hinsichtlich einiger Merkmale unverändert durch Bestwerte. Unter anderem wird PCTFE in der Kältetechnik eingesetzt, wo die mechanischen Eigenschaften bis nahe zum absoluten Nullpunkt beibehalten werden müssen. PCTFE schrumpft bei einer Abkühlung von 23°C auf -250°C nur um 1 %. Auch verfügt PCTFE über eine sehr gute Formbeständigkeit und Härte. So kommt PCTFE in der chemischen Industrie ebenso zum Einsatz, wie auch im Apparatebau. Durch seine guten isolierenden Eigenschaften wird es auch gerne im Elektrobau verwendet. PCTFE ist UV-resistent und daher sehr gut für den Außenbereich geeignet.

  • weiter Temperaturbereich ( -250°C bis +180°C)
  • nicht brennbar
  • hohe Kriechbeständigkeit
  • beständig bei ionisierender und harter UV-Strahlung
  • niedrige Durchlässigkeit gegenüber gasförmigen und flüssigen Medien

 

 

PPS (Polyphenylensulfid)

PPS ist ein teilkristalliner, hoch temperaturbeständiger Thermoplast mit sehr guten mechanischen Festigkeiten auch in Temperaturbereichen von über 200 °C. Neben einer geringen Wasseraufnahme verfügt Polyphenylensulfid über eine gute Dimensionsstabilität und hervorragende elektrische Eigenschaften. Für Halbzeuge bieten wir verschiedene Modifikationen – von ungefüllten oder gefüllten mitz.B. mit hoher Glasfaserverstärkung.

Typische Anwendungen von PPS liegen u.a. unter in der Automobiltechnik, z.B. bei Kraftstoff- und Bremssystemen. Einsatz findet PPF auch in der Elektrotechnik (Stecker, Hitzeschilder etc.), in der Medizintechnik, im Maschinenbau sowie in der Chemietechnik (Ventile, Armaturen, Buchsen, Pumpen, Düsen, Rohre, Walzen etc.)

  • sehr hohe Gebrauchstemperaturgrenze in Luft von 220 °C dauernd bis 260 °C kurzzeitig
  • sehr hohe chemische und Hydrolysebeständigkeit
  • gute elektrische Isolierung und hohe mechanische Festigkeit
  • hervorragende Dimensionsstabilität
  • hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit
  • hohe Reinheit
  • gute Kriechfestigkeit

 

 

PPSU (Polyphenylensulfon)

PPSU Werkstoff bietet im Vergleich eine bessere Schlagzähigkeit und chemische Beständigkeit als PSU und PES aus der Polysulfon Gruppe. Den amorphen Werkstoff kennzeichnen u.a. eine niedrigen Feuchteaufnahme sowie eine hohe Glasübergangstemperatur. Außerdem kann PPSU Sterilisierungsbedingungen mit Heißdampf besser widerstehen als andere Kunststoffe dieser Polymergruppe. Gleichzeitig bietet es eine Widerstandsfähigkeit gegen Reinigungsmittel und Desinfektionsmittel.

Angewandt wird PPSU u.a. in der Medizintechnik, z.B. für Testimplantate bzw. künstliche Gelenke (Knie, Schulter oder Hüfteowie für Griffe medizinischer Geräte.

  • hohe Betriebstemperatur bis 180 °C
  • sehr gute Beständigkeit gegen energiereiche Gamma- und Röntgenstrahlung
  • gute elektrische Isoliereigenschaften und günstiges dielektrisches Verhalten
  • gute chemische Kompatibilität
  • hervorragende Hydrolysebeständigkeit
  • hohe Steifigkeit über einen großen Temperaturbereich
  • sehr hohe Schlagzähigkeit
  • hohe Dimensionsstabilität 

 

 

PEEK (Polytheretherketon)

Der teilkristalline, thermoplastische Kunststoff PEEK widersteht fast allen organischen und anorganischen Chemikalien, gleiches gilt für Hydrolyse bis zu einer Temperatur von ca. 280 °C. Auch unter thermischer Belastung zeigt der am längsten bekannte und wichtigste Vertreter aus der Gruppe der Polyaryletherketone hervorragende Gleiteigenschaften in Verbindung mit sehr guten mechanischen Eigenschaften. Unter anderem kommen PEEK Kunststoffe häufig in Umgebungen mit heißem Wasser oder Dampf zum Einsatz und behalten dort ihre physischen Eigenschaften wie Biegefestigkeit und Zugfestigkeit. Seine Eigenschaften machen PEEK insgesamt zu einem nahezu universell einsetzbaren Werkstoff für hoch belastbare und dennoch leichte Bauteile unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen. Von der Getriebekomponente in der Automobiltechnik über Kurzzeitimplantate in der Medizintechnik bis hin zuVentilen in der Lebensmitteltechnik oder Isolierkörpern in der Elektrotechnik.

  • sehr hohe Temperatur- und Feuerbeständigkeit
  • außerordentliche Chemikalienbeständigkeit
  • gute Strahlungsbeständigkeit
  • hervorragende Verschleiß- und Abriebfestigkeit
  • hervorragende Hydrolysebeständigkeit (ideal für Sterilisierungszwecke)
  • hohe Dimensionsstabilität 
  • gute Gleit- und Reibeigenschaften

 

 

PEEK: mögliche Füllstoffe/Compounds*
Füllstoff Füllstoffanteil in %
Glasfasern 30
Kohle 30
Kohle, Graphit, PTFE je 10
PTFE 10 / 20
Keramik 15
* weitere Compounds auf Anfrage

 

PEI (Polytherimid)

Polyetherimid ein amorpher Thermoplast mit einer hohen mechanischen Festigkeit und Steifigkeit. Ungefüllt ist PEI lichtdurchlässig und verbindet einzigartige mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften. Polyetherimide können zudem hohen Betriebstemperaturen standhalten. Die Polyetherimid Eigenschaften werden durch eine sehr gute Hydrolysebeständigkeit und Dimensionsstabilität abgerundet. Typische Anwendungsbereiche von PEI finden sich u.a. in der Elektrotechnik(Spulen, Sicherungen) und in der Luft-/Raumfahrttechnik (Bauteile für Antennenanlagen, für die Innenausstattung).

  • dauerhaft hohe Betriebstemperatur (170 °C)
  • hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit
  • hohe Kriechfestigkeit über einen großen Temperaturbereich
  • hohe Dimensionsstabilität
  • sehr hohe Hydrolysebeständigkeit
  • gute Chemikalienbeständigkeit gegenüber Chlor und ätzenden/säurereichen Reinigungsmitteln
  • gute elektrische Isolierung und Strahlenbeständigkeit

 

 

PI (Polyimid)

Polyimide werden in Halbzeugen für die Weiterbearbeitung sowie in Form von Platten, Rundstäben und Hohlstäben hergestellt. PI bewahrt seine Festigkeit, Dimensionsstabilität und Kriechfestigkeit auch unter hohen Temperaturen über 260 °C. Weitere Eigenschaften machen PI zum idealen Werkstoff für anspruchsvolle, reibungs- und verschleißintensive Anwendungen und kann eine Verlängerung der Lebensdauer und eine Reduzierung der Wartungskosten bewirken. Anwendungen im Vakuum, in der Raumfahrt und Halbleiterindustrie erfordern eine hohe Reinheit und eine geringe Ausgasung.

  • langfristige thermische Stabilität bei 300 °C (kurzzeitig auch bis 400 °C)
  • hohe Wärmebeständigkeit bis 470 °C (HDT/A)
  • hervorragende kryogene Eigenschaften bis -270 °C
  • hohe Festigkeit und Steifigkeit auch unter hohen Temperaturen über 260 °C
  • hervorragende thermische und elektrische Isolierung
  • hohe Reinheit, geringe Ausgasung im Vakuum
  • gute Zerspanbarkeit
  • inhärent flammhemmend 

 

 

PAI (Polyamidimid)

PAI ist Kunststoff, der bis zu einer Temperatur von 275 °C eine hohe Festigkeit und Steifigkeit besitzt. Durch seine gesammelten Materialeigenschaften ist er auch für schwierige Einsatzbedingungen hervorragend geeignet.

PAI erfordert ein spezielles Formen und Nachhärten, um die herausragenden mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Der thermoplastische Kunststoff wird bevorzugt im Automobilbereich, aber auch in Flugzeugen, industriellen Maschinen, Elektromotoren, Halbleitern sowie in der Öl- & Gasindustrie eingesetzt.

  • Wärmeformbeständigkeit 280 °C
  • extreme Verschleißfestigkeit
  • ausgezeichnete mechanische Festigkeit
  • gute Kriechfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung
  • gute chemische Beständigkei
  • hohe Dimensionsstabilität
  • geringe Wärmeausdehnung

 

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