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Wichtige Eigenschaften von Hochtemperatur- und Spezialharzen

Plastic Components Inc hilft Herstellern, das beste Hochtemperaturharz für einzigartige Anwendungen auszuwählen

Die in der Kunststoffspritzgießerei verwendeten Kunstharzmaterialien haben sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt, da die Kombination von Kunststoffen mit Füllstoffen und Verstärkungsmaterialien in vielen industriellen Anwendungen zur Verbesserung der Teileleistung und -festigkeit immer häufiger geworden ist.

Früher waren Kunststoffe nicht als besonders hitzebeständige Materialien bekannt. Es wird jedoch immer bekannter, dass es inzwischen viele Hochleistungsharze gibt, die – abhängig von den Umgebungsfaktoren des Bauteils/Produkts und dem Kontakt mit Chemikalien – bei Temperaturen von bis zu 300 °C (572 °F) eingesetzt werden können. Hochtemperatur- und exotische Harze sind besonders gute Metallersatzoptionen, da sie enorme Vorteile in den Bereichen Gewichtseinsparung, Chemikalienbeständigkeit und Gleitreibungscharakteristik bieten. Zudem bleiben diese hervorragenden Eigenschaften auch bei dauerhaft hohen Betriebstemperaturen erhalten.

Wenn Verstärkungen wie Glas oder Kohlenstoff zu Hochtemperatur- oder exotischen Harzen hinzugefügt werden, werden Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit noch weiter verbessert. Besonders für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie bieten kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe eine überlegene Steifigkeit und mechanische Eigenschaften bei niedrigem Teilegewicht. Werden Schmierstoffe wie PTFE oder Graphit beigefügt, können Harze herausragende Leistungen in den Bereichen Abriebfestigkeit, Verschleiß und geringe Reibung bieten. Die von Natur aus guten elektrischen Isoliereigenschaften dieser Materialien können zudem angepasst werden, um statisch ableitende oder elektrisch leitfähige Eigenschaften zu erzielen.

Hochtemperatur- und exotische Harze können zwar in der Anschaffung teurer sein als Standardkunststoffe, jedoch verleihen diese Materialien Ihren komplexen Bauteilen eine enorme Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit – was letztlich zu einer Reduzierung der Gesamtherstellungskosten führt.

Zu berücksichtigende Materialeigenschaften:

Festigkeit und Modul – Es ist wichtig, die mechanischen Eigenschaften der ausgewählten Materialien sowohl am unteren als auch am oberen Ende des Betriebstemperaturbereichs zu bewerten. Es ist entscheidend, zu verstehen, bei welchen erhöhten Temperaturen Kunststoffe ihre Festigkeit/Steifigkeit einbüßen oder weich werden.

Wärmeausdehnung – Im Vergleich zu Metall hat Kunststoff einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der Ausdehnungskoeffizient sollte überprüft werden, um sicherzustellen, dass es durch eine Abweichung zwischen Kunststoff- und Metallteilen nicht zu Funktionsstörungen infolge von Maßänderungen kommt.

Kriechverformung und Spannungsrelaxation – Bei erhöhten Temperaturen zeigen Kunststoffe verstärkt Kriechverhalten und Spannungsrelaxation. Berücksichtigen Sie diese Faktoren bereits im Entwicklungsprozess und nehmen Sie entsprechende Anpassungen vor.

Abbau – In Hochtemperaturumgebungen können Kunststoffe über längere Zeiträume hinweg abbauen, besonders wenn Sauerstoff vorhanden ist. Thermische Abbaukurven sollten bei der Materialauswahl für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen überprüft werden.

Hochtemperatur- oder exotische Materialien besitzen von Natur aus Eigenschaften oder können gezielt so konzipiert werden, dass sie folgende Merkmale aufweisen, was die Leistung in extremen Umgebungen verbessert:

  • Niedrige oder hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Niedrige Wärmeausdehnungsraten
  • Hervorragende Verschleißeigenschaften
  • Gute Abdichteigenschaften
  • Langfristige thermische Stabilität
  • Kriechfestigkeit
  • Fähigkeit, ihre mechanischen Eigenschaften bei sehr niedrigen und sehr hohen Temperaturen beizubehalten
  • Beständigkeit gegen Heißwasser und Dampf
  • Abriebfestigkeit
  • Chemikalienbeständigkeit
  • Maßhaltigkeit
  • Flammhemmend
  • Transparent / transluzent
  • Niedrige Durchlässigkeit

Ganz gleich, ob Sie mit Harzen wie PEI, PSU, PPS oder PEEK arbeiten, verfügen einige Hochtemperatur- oder exotische Materialien über viele oder alle der oben aufgeführten Eigenschaften. Sie alle haben unterschiedliche Schlüsselfunktionen, Reaktionen auf Hitze, Vorteile in der Leistung und maßgebliche Absatzmärkte bzw. Branchen, die das Material hauptsächlich nutzen. Diese Tabelle zeigt die Merkmale zahlreicher hochtemperaturbeständiger und exotischer amorpher sowie teilkristalliner Materialien auf.

Ein wichtiger erster Schritt bei der Auswahl von Hochtemperatur- oder exotischen Harzen besteht darin, die wichtigsten Eigenschaften der Materialien zu verstehen, die Sie für Ihre spezielle Anwendung in Betracht ziehen. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Spritzgießer, der auf das Wissen von weltklasse-Polymerwissenschaftlern und führenden Materiallieferanten zurückgreifen kann, stellt sicher, dass Formulierungen entwickelt werden, die selbst den Anforderungen komplexester, präzise konstruierter Kunststoffteile gerecht werden.

Suchen Sie das beste Material für die Entwicklung eines komplexen Kunststoffteils? Laden Sie diesen Leitfaden herunter, um mehr über die Eigenschaften vieler gängiger Hochtemperatur- / Exotenharze zu erfahren.