Die beim Kunststoffspritzguss verwendeten Kunststoffe haben sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt, da die Kombination von Kunststoffen mit Füll- und Verstärkungsmaterialien in vielen industriellen Anwendungen zur Verbesserung der Leistung und Festigkeit der Teile immer häufiger eingesetzt wird.
In der Vergangenheit waren Kunststoffe nicht als hoch hitzebeständige Materialien bekannt. Es wird immer mehr bekannt, dass es jetzt viele Hochleistungsharze gibt, die bei Temperaturen von bis zu 572 Grad Celsius eingesetzt werden können - je nach den Umgebungsfaktoren des Teils/Produkts und der Exposition gegenüber Chemikalien. Hochtemperatur- und exotische Harze sind besonders gute Optionen für den Ersatz von Metallen, da sie unglaubliche Vorteile in den Bereichen Gewichtseinsparung, chemische Beständigkeit und Gleitreibungseigenschaften bieten. Darüber hinaus können diese hervorragenden Eigenschaften auch bei hohen Dauerbetriebstemperaturen beibehalten werden.
Wenn Verstärkungen wie Glas oder Kohlenstoff zu hochwarmfesten oder exotischen Harzen hinzugefügt werden, werden Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit noch weiter verbessert. Speziell für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie bieten kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe hervorragende Steifigkeit und mechanische Eigenschaften bei geringem Teilegewicht. In Verbindung mit Schmiermitteln wie PTFE und Graphit können Kunststoffe hervorragende Leistungen in den Bereichen Abriebfestigkeit, Verschleiß und geringe Reibung bieten. Die inhärent guten elektrischen Isolationseigenschaften dieser Materialien können auch verändert werden, um statisch ableitendes oder elektrisch leitendes Verhalten zu gewährleisten.
Hochtemperaturharze und exotische Harze können im Vorfeld teurer sein als Standardharze; diese Materialien können jedoch die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit Ihrer komplexen Teile enorm verbessern, was zu einer Senkung der Gesamtproduktionskosten führt.
Zu berücksichtigende Materialeigenschaften:
Festigkeit und Modul - Es ist wichtig, die mechanischen Eigenschaften der in Frage kommenden Materialien am unteren und oberen Ende des Betriebstemperaturbereichs zu bewerten. Es ist wichtig zu wissen, bei welchen hohen Temperaturen Kunststoffe weich werden und an Festigkeit/Modul verlieren.
Wärmeausdehnung - Im Vergleich zu Metall hat Kunststoff eine höhere Wärmeausdehnungsrate. Der Wärmeausdehnungskoeffizient sollte überprüft werden, um sicherzustellen, dass eine WAK-Fehlanpassung zwischen Kunststoffteilen und den entsprechenden Metallteilen nicht zu Fehlfunktionen des Produkts aufgrund von Maßänderungen führt.
Kriechdehnung und Spannungsrelaxation - Bei erhöhten Temperaturen weisen Kunststoffe eine erhöhte Kriechdehnung und Spannungsrelaxation auf. Berücksichtigen Sie diese Faktoren während des Konstruktionsprozesses und nehmen Sie entsprechende Änderungen vor.
Zersetzung - In Umgebungen mit hohen Temperaturen können sich Kunststoffe über lange Zeiträume hinweg zersetzen, insbesondere wenn Sauerstoff vorhanden ist. Bei der Auswahl von Materialien für den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen sollten die Kurven für die thermische Zersetzung geprüft werden.
Hochhitzebeständige oder exotische Materialien besitzen von Natur aus Eigenschaften oder können so bearbeitet werden, dass sie eine der folgenden Eigenschaften aufweisen, die die Leistung in extremen Umgebungen verbessern:
- Niedrige oder hohe Wärmeleitfähigkeit
- Niedrige thermische Ausdehnungsraten
- Ausgezeichnete Verschleißeigenschaften
- Gute Dichtungseigenschaften
- Langfristige thermische Stabilität
- Kriechstromfestigkeit
- Fähigkeit, ihre mechanischen Eigenschaften bei sehr niedrigen und sehr hohen Temperaturen beizubehalten
- Beständigkeit gegen Heißwasser und Dampf
- Abriebfestigkeit
- Chemische Beständigkeit
- Stabilität der Abmessungen
- Schwer entflammbar
- Transparent / transluzent
- Geringe Durchlässigkeit
Unabhängig davon, ob Sie mit Harzen wie PEI, PSU, PPS oder PEEK arbeiten, weisen einige hochwärmebeständige oder exotische Werkstoffe viele oder alle der oben aufgeführten Eigenschaften auf, und sie alle haben unterschiedliche Schlüsseleigenschaften, Reaktionen auf Wärme, Leistungsvorteile und Märkte/Branchen, die das Material am häufigsten verwenden. In dieser Tabelle werden die einzelnen Merkmale zahlreicher amorpher und teilkristalliner Hochtemperatur- und exotischer Werkstoffe aufgeführt.
Ein wichtiger erster Schritt bei der Auswahl hochtemperaturbeständiger oder exotischer Kunststoffe besteht darin, die Haupteigenschaften der Materialien zu verstehen, die Sie für Ihre spezielle Anwendung in Betracht ziehen. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Spritzgießer, der sich auf das Wissen von Polymerwissenschaftlern von Weltrang und führenden Materiallieferanten stützt, hilft bei der Entwicklung von Rezepturen, die selbst den Anforderungen der komplexesten, präzisionsgefertigten Kunststoffteile gerecht werden.
Sind Sie auf der Suche nach dem besten Material für die Entwicklung eines komplexen Kunststoffteils? Laden Sie diesen Leitfaden herunter und erfahren Sie mehr über die Eigenschaften vieler gängiger hochhitzebeständiger/exotischer Harze.
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