Werkstoffeigenschaften

Materialwahl bei Technischen Kunststoffe

Die Möglichkeiten von Kunststoffen, die als Industriewerkstoffe eingesetzt werden, sind enorm. Technische Kunststoffe machen bestehende Anwendungen schneller, präziser, leichter, kostengünstiger und wartungsärmer. Setzt man sie richtig ein, sind die Ergebnisse unschlagbar.

Vier Schritte zur Werkstoffwahl

  1. Sie kennen die Einsatzbranche, aber kennen Sie auch die Anwendung und Anforderungen genau?
  2. Analyse der Belastungen, denen das Material ausgesetzt wird
  3. Wahl des Werkstoffes anhand der relevanten Eigenschaften
  4. Auswahl des Herstellungsverfahrens

Haben Sie weitere Fragen?

Thermische Eigenschaften

Kunststoffe sind aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften als Werkstoffe für viele Anwendungen einsetzbar. Die Wärmeleitfähigkeit ist in der Regel gering, was vielfache Vorteile mit sich bringt, etwa die isolierende Wirkung. Zusätzlich ist die spezifische Wärmekapazität bei Kunststoffen interessant. Kunststoffe unterscheiden sich in ihrer Wärmeformbeständigkeit (HDT), der Vicat-Erweichungstemperatur und in der Schmelz- und Glasübergangstemperatur. Wichtig ist also, welche maximale oder minimale Gebrauchstemperatur der jeweilige Kunststoff hat. Thermoplaste haben außerdem eine relativ hohe Längenausdehnung. Auch die sollte man bei der Auswahl beachten.

Temperaturbeständigkeit ist bei Kunststoffen ein zentrales Merkmal. Je nach Ausprägung teilt man die Thermoplaste daher in Standard-, Konstruktions- und Hochleistungskunststoffe ein.

Diese Fragen müssen Sie beantworten:
Welchen thermischen Belastungen wird das Material in der Anwendung ausgesetzt sein?

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Kennwerte eines Kunststoffes spielen für viele Anwendungen eine entscheidende Rolle. Zu den mechanischen Eigenschaften zählen die Festigkeit eines Werkstoffes, die Verformbarkeit, die Steifigkeit und die Zähigkeit.

Bei allen Kennwerten geht es um die Reaktion des Materials auf äußere Belastung: Wie groß ist der Widerstand, wie stark ist die Verformung und der Widerstand gegen Deformation und wie hoch ist das Arbeitsaufnahmenvermögen des Kunststoffes.

Man unterscheidet sprödharte Kunststoffe, zähharte und weiche bzw. elastische Kunststoffe. Ihr Verhalten auf äußere Belastung wird mit unterschiedlichen Prüfmethoden getestet. Relevante Einflüsse in der Anwendung sind aber nicht nur die kurzfristigen Belastungen. Gerade das Verformungsverhalten wird eben auch durch die Zeit, Temperatur und Feuchtigkeiten und die Geschwindigkeit der Belastung beeinflusst.

Welchen mechanischen Belastungen wird der Werkstoff ausgesetzt sein?

Chemische Belastung

Die Chemikalienbeständigkeit eines Stoffes wird durch Einflüsse von Temperatur, der Konzentration der Agenzien, der Verweilzeit und verschiedener mechanischer Belastungen beschrieben. Für konkrete Anwendungen sind immer Einzelnachweise empfehlenswert. Aus chemischer Sicht sind die Kontakttemperatur, die Kontaktzeit und die Konzentration relevant für die Werkstoffwahl.

Mit welchen chemischen Einflüssen ist zu rechnen?

Elektrische Eigenschaften

Der Widerstand, den Kunststoff Strom entgegenbringen kann, wird durch das Verhältnis der angelegten Spannung (Volt) und dem entstehenden Strom (Ampere) gemessen. Dieser sogenannte Oberflächenwiderstand hängt zusätzlich von äußeren Einflüssen wie z.B. Luftfeuchtigkeit oder der Verschmutzung der Oberfläche ab. Bei der Materialwahl ist es also entscheidend zu wissen, wo das Produkt eingesetzt wird. Die Bandbreite unterschiedlicher Ausprägungen von Oberflächenwiderstand ist bei Kunststoffen erstaunlich hoch.

Die Durchschlagfestigkeit misst die Widerstandsfähigkeit gegen Hochspannung. Voraussetzung ist selbstverständlich, dass der Werkstoff überhaupt isolierende Wirkung hat. Kunststoffe sind dabei gegenüber anderen Materialien im Vorteil. Allerdings muss die Wahl des Kunststoffes gerade bei dünnwandigen Bauteilen genau analysiert werden.

Um die isolierende Wirkung einzelner Werkstoffe bewerten zu können, wird häufig die Kriechstromfestigkeit überprüpft.

Welche elektrischen Belastungen sind zu erwarten?

Weitere Eigenschaften

Die richtige Werkstoffwahl kann auch von weiteren Anforderungen abhängig sein: Optische Anforderungen, Brandverhalten, Strahlen- und Wetterbestädigkleit, Tribologisches Verhalten – also die Gleitfähigkeit des Materials. Thermoplaste sind faszinierend vielseitig und dürfen gerne gefordert werden.

Sind zusätzliche Belastungen relevant?

Für die zielgerichtete Analyse haben wir ein Analyseinstrument entwickelt. Lernen Sie es kennen:

meta-pro analyse