KUNSTSTOFFE
Hochleistungskunststoffe
Die so genannten Hochleistungskunststoffe sind in erster Linie technische Kunststoffe, also Polymere, die sich durch ihre mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften auszeichnen. Sie genügen weniger optischen oder haptischen Ansprüchen sondern sind für rein technische Anwendungen gedacht.
Die Abgrenzung der Hochleistungs- von den Technischen Kunststoffen erfolgt in aller Regel über die Dauergebrauchstemperatur. Technische Thermoplaste können üblicherweise bis gut 130°C, entsprechende Duroplaste bis 150°C dauerhaft eingesetzt werden.
Hochleistungskunststoffe hingegen können Temperaturen von über 150°C dauerhaft widerstehen. So gesehen könnte man diese Materialien daher auch als Hochtemperatur-Kunststoffe bezeichnen. Allerdings können diese Materialien deutlich mehr, als nur hohe Einsatztemperaturen aushalten. Einige widerstehen auch kryogenen Bedingungen mit Temperaturen von unter minus 200°C, andere weisen eine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien, radioaktive Strahlung oder andere Umgebungseinflüsse auf.
Hochleistungskunststoffe können extrem verschleißfest, hoch rein oder besonders elektrisch isolierend sein.
Die POLYTRON Kunststofftechnik bietet Hochleistungskunststoffe aus den folgenden Materialgruppen für unterschiedliche Anforderungen und Einsatzbedingungen an:
Polyimide
Polyimide sind je nach Type amorphe oder teilkristalline Kunststoffe mit einer allgemein relativ hohen Dauergebrauchstemperatur von über 200°C.
Namesgebend und verantwortlich für die guten thermischen Eigenschaften der Polyimide ist die so genannte Imid-Gruppe, bestehend aus einer aromatischen Monomereinheit, Stickstoff und zwei Carbonyl-Gruppen, die alle Polyimide in ihrer Molekularstruktur aufweisen.
Haupteigenschaften
- Gute thermische Eigenschaften
- Hohe Verschleißfestigkeit (außer PEI)
- Wärmeformbeständigkeitstemperatur bis 400°C
Rein aromatische Polyimide bilden eine mehr oder weniger vernetzte Struktur und sind somit de facto duroplastisch. Durch Modifikationen in der Molekülkette lassen sich jedoch thermoplastisch verarbeitbare Polyimide herstellen. Insofern kann man die Polyimide in die besonders temperaturfesten, duroplastischen Polyimide und in die besser verarbeitbaren, thermoplastischen Polyimide unterscheiden.
Prinzipiell sind unterschiedliche thermo- und duroplastische Polyimide mit verschiedenen Füllstoffen und Modifikationen lieferbar.
Polysulfide und -sulfone
Polysulfide- und -sulfone sind Hochleistungskunststoffe deren aromatische Monomereinheiten über Schwefelbrücken miteinander verbunden sind.
Zu den amorphen Polyarylsulfonen gehören Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES) sowie Polyphenylensulfon (PPSU).Bei den Polyarylsulfiden ist nur das in aller Regel teilkristalline Polyphenylensulfid (PPS) von technischer Bedeutung. Alle diese Hochleistungskunststoffe weisen eine verhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit zusammen mit einer guten Temperaturbeständigkeit auf und gelten als lebensmittelkompatibel.
Haupteigenschaften
- gute mechanische Festigkeit
- hohe Dimensionsstabilität
- Wärmeformbeständigkeitstemperatur bis über 200°C.
Die amorphen Polyarylsulfone (PSU, PES, PPSU) zeigen darüber hinaus eine relativ gute Transparenz. Zwar sind diese Hochleistungskunststoffe nicht vollkommen transparent sondern leicht gelb bis rötlich, aber sie weisen doch eine vergleichsweise gute Lichtdurchlässigkeit von 75 bis 85 % auf. Im Vergleich zu anderen transparenten Kunststoffen (PMMA oder PC) haben sie allerdings eine deutlich höhere Temperaturbeständigkeit.
Polyaryletherketone (PEEK, PEK, PEKEKK ...)
Polyaryletherketone (PAEK) sind teilkristalline Hochleistungspolymere, die den meisten Kunststoffen in Temperatur- und Medienbeständigkeit überlegen sind.
PAEK enthalten in der Polymerkette Ether- und Keton-Gruppen. Der Anteil der Keton- im Verhältnis zu den Ether-Gruppen bestimmt die Schmelz- und Glasübergangstemperatur der unterschiedlichen PAEK und beeinflusst damit insbesondere die mechanische Belastbarkeit unter Temperatureinfluss. Grundsätzlich sind unterschiedliche Kombinationen von Ether- und Keton-Gruppen und damit unterschiedliche Schmelz- und Glasübergangstemperaturen möglich. Die bekannteste Form ist jedoch das PEEK. Die Dauergebrauchstemperatur aller PAEK liegt bei 260°C.
Die PAEK zeigen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit und sind gegen fast alle organischen und anorganischen Chemikalien beständig und bis 260° hydrolysebeständig. Sie gelten als hoch rein, gasen im Vakuum kaum aus und sind als physiologisch unbedenklich eingestuft und damit für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet. Sie erfüllen auch die höchsten Anforderungen für die Biokompatibilität und können in Medizin- und Pharmaanwendungen eingesetzt werden. Die PAEK sind selbstverlöschend und zeigen eine geringe Rauchentwicklung im Brandfall. Die elektrischen und dielektrischen Eigenschaften sind auch bei hohen Temperaturen hervorragend.
Haupteigenschaften
- Dauergebrauchstemperatur 250°C
- hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit
- hoch rein und physiologisch unbedenklich.
Aufgrund ihrer Eigenschaften werden die PAEK für die verschiedensten, thermisch belasteten Bauteile in allen erdenklichen Anwendungen eingesetzt.
Fluorkunststoffe
Fluorkunststoffe sind teilkristalline Thermoplaste aus perfluorierten Monomeren. In diesen Kunststoffen sind die Wasserstoffatome der Kohlenstoffhauptketten ganz oder teilweise durch Fluoratome ersetzt. Diese Fluorbindungen sind relativ stabil, so dass Fluorkunststoffe eine hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit aufweisen.
Fluorkunststoffe zeigen einen relativ hohen Kristallisationsgrad und eine für ungefüllte Kunststoffe sehr hohe Dichte von bis zu 2,2 g/cm³. Darüber hinaus weisen die Fluorpolymere gute elektrische und dielektrische Eigenschaften auf.
Zu den Fluorkunststoffen gehören unter anderem das nicht schmelzbare Polytetrafluorethylen (PTFE) mit seinen Modifikationen, besser bekannt als Teflon® und das thermoplastisch verarbeitbare Polyvinylidenfluorid (PVDF). Beide zusammen sind die wichtigsten Vertreter dieser Gruppe, die noch eine Vielzahl anderer thermoplastischer Fluorverbindungen beinhaltet.