PK Kunststoff – Polyketon für verschleißfeste technische Bauteile

PK Kunststoff, auch als Polyketon oder Polyketone bezeichnet, ist ein teilkristalliner thermoplastischer Werkstoff mit hoher Schlagzähigkeit, guter mechanischer Belastbarkeit und ausgezeichneter Beständigkeit gegenüber zahlreichen Chemikalien. Besonders interessant ist das Material für Bauteile, die Reibung, Verschleiß, Kraftstoffen, Ölen oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

Durch die geringe Wasseraufnahme bleiben die Abmessungen von PK-Bauteilen auch unter wechselnden Umgebungsbedingungen vergleichsweise stabil. Der Werkstoff eignet sich daher unter anderem für Zahnräder, Lager, Führungen, Pumpenkomponenten, Gehäuse und Bauteile in Fluidsystemen. Martan Plastics unterstützt Sie bei der Auswahl geeigneter technischer Kunststoffe sowie bei der Herstellung präziser Kunststoffkomponenten für industrielle Anwendungen.

Was ist PK Kunststoff?

Die Abkürzung PK steht für Polyketon. Dabei handelt es sich üblicherweise um ein aliphatisches, teilkristallines Polymer, dessen Molekülstruktur Ketongruppen enthält. Der Werkstoff wird auch unter der Abkürzung POK angeboten und gehört zur Gruppe der technischen Thermoplaste.

PK verbindet eine hohe Zähigkeit mit guter Festigkeit, niedriger Feuchtigkeitsaufnahme und ausgeprägter chemischer Beständigkeit. Seine tribologischen Eigenschaften machen das Material insbesondere für bewegte Bauteile interessant. Bei geeigneter Werkstoffauswahl kann PK deshalb eine Alternative zu POM, PA oder PBT darstellen.

Die konkreten Eigenschaften hängen von der jeweiligen PK-Type ab. Neben unverstärkten Werkstoffen sind unter anderem glasfaserverstärkte, reibungsmodifizierte, flammgeschützte und für bestimmte Medienkontakte zugelassene Varianten erhältlich.

Eigenschaften von PK im Überblick

Eigenschaft	Einordnung	Vorteil für technische Anwendungen
Werkstoffgruppe	Teilkristalliner Thermoplast	Gute mechanische und chemische Belastbarkeit
Mechanische Eigenschaften	Hohe Zähigkeit und gute Festigkeit	Geeignet für dynamisch und stoßartig belastete Bauteile
Verschleißverhalten	Gute Abrieb- und Reibungseigenschaften	Interessant für Zahnräder, Lager und Führungen
Feuchtigkeitsaufnahme	Gering	Hohe Maßhaltigkeit bei wechselnder Luftfeuchtigkeit
Chemikalienbeständigkeit	Sehr gut gegenüber zahlreichen Medien	Geeignet für Kraftstoff-, Öl- und Fluidsysteme
Hydrolysebeständigkeit	Gut bis sehr gut	Vorteil bei Kontakt mit heißem Wasser oder Feuchtigkeit
Schmelzpunkt	Typischerweise etwa 220 °C	Verarbeitung mit thermoplastischen Verfahren möglich
Dauergebrauchstemperatur	Typenabhängig häufig etwa 100 bis 120 °C	Für viele mechanische Industrieanwendungen geeignet
Kurzzeitige Temperaturbelastung	Je nach Type etwa 140 bis 150 °C	Kann kurzzeitige Temperaturspitzen aufnehmen

Die genannten Temperaturbereiche dienen lediglich der allgemeinen Einordnung. Belastungsdauer, mechanische Spannung, Medium, Bauteilgeometrie und Werkstoffmodifikation können die zulässige Einsatztemperatur deutlich beeinflussen.

Mechanische Eigenschaften und Schlagzähigkeit

PK besitzt eine hohe Zähigkeit und kann mechanische sowie stoßartige Belastungen gut aufnehmen. Das Material kombiniert Festigkeit mit einer vergleichsweise hohen Dehnfähigkeit. Dadurch bricht es unter dynamischer Belastung weniger spröde als manche anderen technischen Thermoplaste.

Diese Eigenschaft ist beispielsweise bei Zahnrädern, Gehäusen, Schnappverbindungen, Befestigungselementen und funktionalen Bauteilen vorteilhaft. Auch bei niedrigen Temperaturen kann PK abhängig von der Materialtype ein belastbares Eigenschaftsprofil aufweisen.

Für Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen an Steifigkeit und Dimensionsstabilität stehen glasfaserverstärkte PK-Compounds zur Verfügung. Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass Verstärkungsfasern das Verschleißverhalten, die Oberflächenqualität und die Bearbeitbarkeit verändern können.

Verschleißfestigkeit und Reibungsverhalten

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Polyketon ist sein gutes tribologisches Verhalten. PK kann bei gleitenden oder rollenden Bewegungen einen niedrigen Verschleiß erreichen und eignet sich deshalb für Bauteile, die dauerhaft miteinander oder mit metallischen Gegenflächen in Kontakt stehen.

Typische Anwendungen sind:

Zahnräder und Getriebekomponenten
Gleitlager und Lagerbuchsen
Führungsleisten und Gleitelemente
Rollen und Laufkomponenten
Anlaufscheiben
bewegte Pumpen- und Ventilbauteile

Das tatsächliche Reibungs- und Verschleißverhalten hängt stark von der Werkstoffpaarung, Oberflächenrauheit, Geschwindigkeit, Flächenpressung, Temperatur und Schmierung ab. Für stark beanspruchte Gleitbauteile sollte deshalb nicht allein der Grundwerkstoff, sondern eine für die Anwendung entwickelte PK-Type ausgewählt werden.

Chemische Beständigkeit von Polyketon

PK Kunststoff weist eine hohe Beständigkeit gegenüber zahlreichen Kraftstoffen, Kohlenwasserstoffen, Ölen, Fetten, Salzlösungen sowie schwachen Säuren und Basen auf. Dies macht den Werkstoff für Komponenten interessant, die in Kraftstoffsystemen, Pumpen, Armaturen oder industriellen Fluidanlagen eingesetzt werden.

Auch die Hydrolysebeständigkeit ist bei vielen PK-Typen deutlich ausgeprägt. Im Vergleich zu feuchtigkeitsempfindlicheren Polyamiden verändern sich die Abmessungen und mechanischen Eigenschaften bei Wasseraufnahme häufig weniger stark.

Eine pauschale Beständigkeitsaussage ist dennoch nicht möglich. Vor dem Einsatz müssen insbesondere folgende Faktoren geprüft werden:

Art und Konzentration des Mediums
Temperatur des Mediums
Dauer des Kontakts
gleichzeitige mechanische Belastung
Spannungszustand des Bauteils
konkrete PK-Type und enthaltene Additive

Für Bauteile in der Öl- und Gasindustrie oder anderen chemisch belasteten Bereichen empfiehlt sich deshalb eine anwendungsbezogene Prüfung anhand der Herstellerdaten.

Geringe Wasseraufnahme und hohe Maßhaltigkeit

PK nimmt nur geringe Mengen Wasser auf. Dadurch verändern sich die Abmessungen des Werkstoffs unter Feuchtigkeitseinfluss vergleichsweise wenig. Dies ist insbesondere bei präzisen Bauteilen mit engen Toleranzen, definierten Lagerluftmaßen oder exakten Verzahnungen von Bedeutung.

Die geringe Feuchtigkeitsaufnahme ist ein wichtiger Unterschied zu Polyamiden. PA kann je nach Type und Umgebungsbedingungen deutlich mehr Feuchtigkeit aufnehmen. Dies beeinflusst nicht nur die Abmessungen, sondern auch Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit des Materials.

PK eignet sich daher für Anwendungen, bei denen eine gleichmäßige Maßhaltigkeit auch unter schwankender Luftfeuchtigkeit oder bei zeitweiligem Wasserkontakt erforderlich ist.

Temperaturbeständigkeit von PK

Der Schmelzpunkt vieler aliphatischer PK-Typen liegt bei ungefähr 220 °C. Daraus darf jedoch nicht unmittelbar auf die zulässige Dauergebrauchstemperatur eines fertigen Bauteils geschlossen werden.

Unverstärkte PK-Werkstoffe können je nach Type häufig dauerhaft bei Temperaturen von etwa 100 bis 120 °C eingesetzt werden. Kurzzeitig können Werte von ungefähr 140 bis 150 °C möglich sein. Verstärkungen, Additive, mechanische Belastungen und der Kontakt mit Chemikalien können die zulässigen Grenzwerte verändern.

Für dauerhaft höhere Einsatztemperaturen können Werkstoffe wie PPS oder PEEK geeigneter sein. Ob diese technisch oder wirtschaftlich erforderlich sind, sollte anhand der tatsächlichen Betriebsbedingungen entschieden werden.

Elektrische Eigenschaften

Unmodifiziertes PK besitzt grundsätzlich elektrisch isolierende Eigenschaften. Das Material kann daher für Gehäuse, Steckverbinder, Schalterkomponenten und andere funktionale Bauteile in der Elektroindustrie verwendet werden.

Für elektrische Anwendungen müssen jedoch die konkrete Durchschlagsfestigkeit, der Oberflächen- und Volumenwiderstand, das Kriechstromverhalten sowie mögliche Flammschutzanforderungen geprüft werden. Nicht jede PK-Type ist automatisch für sicherheitsrelevante elektrische Bauteile oder eine bestimmte UL-94-Klassifizierung geeignet.

PK Kunststoff verarbeiten

Spritzguss

PK lässt sich mit geeigneten Maschinen und korrekt eingestellten Prozessparametern im Spritzguss verarbeiten. Die schnelle Kristallisation kann kurze Zykluszeiten ermöglichen. Gleichzeitig müssen Werkzeugtemperatur, Schmelzetemperatur, Einspritzgeschwindigkeit und Nachdruck sorgfältig auf die konkrete Werkstofftype abgestimmt werden.

Der Spritzguss eignet sich besonders für komplexe Formteile, Zahnräder, Gehäuse, Steckverbinder und größere Serien. Für ein maßhaltiges Bauteil müssen insbesondere die werkstoffabhängige Schwindung, Wanddickenverteilung, Anschnittgestaltung und mögliche Faserorientierung berücksichtigt werden.

Extrusion

Abhängig von der verfügbaren Materialtype kann PK durch Extrusion zu Profilen oder Halbzeugen verarbeitet werden. Die Prozessführung muss auf das enge Verarbeitungsfenster und die Kristallisation des Materials abgestimmt sein.

Ob Platten, Rundstäbe oder andere Kunststoffhalbzeuge aus PK verfügbar sind, hängt vom Hersteller, der Abmessung und der benötigten Werkstoffmodifikation ab.

CNC-Bearbeitung

PK-Halbzeuge können durch spanende Verfahren zu präzisen Fertigteilen verarbeitet werden. Martan Plastics übernimmt die anwendungsgerechte Kunststoffbearbeitung für Prototypen, Einzelteile und Serien.

Mögliche Verfahren sind unter anderem:

CNC-Fräsen
CNC-Drehen
Bohren und Gewindefertigung
Sägen und Zuschneiden
Entgraten und Nachbearbeiten

Für eine hohe Maßhaltigkeit sind scharfe Werkzeuge, geeignete Schnittwerte, eine sichere Wärmeabfuhr und eine spannungsarme Bearbeitungsstrategie erforderlich. Eine pauschale Aussage, dass aufgrund einer besonderen Härte zwingend Spezialwerkzeuge benötigt werden, ist nicht sinnvoll. Entscheidend sind Werkstofftype, Verstärkung, Bauteilgeometrie und Toleranzanforderungen.

PK kleben, schweißen und verbinden

Bauteile aus Polyketon können abhängig von ihrer Geometrie und Werkstofftype durch mechanische Verbindungselemente oder geeignete Schweißverfahren verbunden werden. Möglich sind beispielsweise Infrarot-, Laser- oder andere thermische Fügeverfahren, sofern Werkstoff und Bauteilkonstruktion darauf abgestimmt sind.

Beim Kleben kann eine Vorbehandlung der Oberfläche erforderlich sein. Die Auswahl des Klebstoffs muss sich nach der konkreten PK-Type, der mechanischen Belastung, den Einsatzmedien und der Betriebstemperatur richten. Vor einer Serienanwendung sind Klebeversuche unter realistischen Betriebsbedingungen empfehlenswert.

PK im Vergleich zu POM, PA und PBT

Vergleich	Mögliche Vorteile von PK	Zu prüfende Punkte
PK oder POM	Häufig höhere Schlagzähigkeit sowie sehr gute Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit	POM ist weit verbreitet, sehr gut zerspanbar und als Halbzeug in vielen Abmessungen verfügbar
PK oder PA	Geringere Wasseraufnahme und dadurch häufig bessere Maßhaltigkeit	PA ist in sehr vielen Modifikationen erhältlich und kann bei bestimmten Belastungen wirtschaftlicher sein
PK oder PBT	Gute Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Hydrolysebeständigkeit	PBT ist besonders in der Elektroindustrie etabliert und in zahlreichen flammgeschützten Typen erhältlich
PK oder PEEK	Für moderate Temperaturen häufig wirtschaftlicher	PEEK bietet eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit und ein breiteres Hochleistungsprofil

Ein Werkstoffvergleich sollte nicht allein anhand einzelner Kennwerte erfolgen. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus Temperatur, Belastung, Verschleiß, Medium, Toleranz, Zulassung, Verfügbarkeit und Fertigungsverfahren.

Anwendungsbereiche von PK Kunststoff

Fahrzeugbau und Automobiltechnik

Im Fahrzeugbau kann PK für kraftstoff- und ölbeständige Bauteile, Zahnräder, Pumpenkomponenten, Steckverbinder, Leitungsbauteile und funktionale Gehäuse eingesetzt werden. Die Kombination aus Chemikalienbeständigkeit, Schlagzähigkeit und geringer Feuchtigkeitsaufnahme ist insbesondere für medienführende Systeme interessant.

Maschinen- und Anlagenbau

Im Maschinen- und Anlagenbau eignet sich Polyketon für verschleißbeanspruchte Zahnräder, Lagerbuchsen, Führungselemente, Rollen und andere bewegte Komponenten. Durch seine Maßhaltigkeit kann der Werkstoff auch für präzise Funktionsteile mit wiederkehrenden Bewegungsabläufen verwendet werden.

Pumpen, Ventile und Fluidsysteme

Die Beständigkeit gegenüber vielen Kraftstoffen, Ölen, Fetten und wässrigen Medien macht PK für Pumpenlaufräder, Ventilteile, Gehäuse, Kupplungen und Komponenten in Fluidkreisläufen interessant. Vor dem Einsatz muss die Verträglichkeit mit dem konkreten Medium und der Betriebstemperatur geprüft werden.

Elektrotechnik und Elektronik

In der Elektronikindustrie kann PK für Steckverbinder, Schalterteile, Spulenkörper, Gehäuse und mechanisch beanspruchte Isolierkomponenten eingesetzt werden. Für flammgeschützte oder sicherheitsrelevante Anwendungen ist eine entsprechend geprüfte und zugelassene Materialtype erforderlich.

Zahnräder und Antriebstechnik

Aufgrund seiner Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und niedrigen Feuchtigkeitsaufnahme ist PK für präzise Zahnräder und Getriebekomponenten geeignet. Das Material kann einen ruhigen Lauf unterstützen und bleibt auch bei wechselnder Umgebungsfeuchtigkeit vergleichsweise maßhaltig.

Die Auslegung muss unter anderem Drehmoment, Drehzahl, Temperatur, Gegenlaufpartner, Schmierung, Zahngeometrie und vorgesehene Lebensdauer berücksichtigen.

Vorteile von Polyketon

Hohe Schlagzähigkeit für dynamisch belastete Bauteile
Gute Verschleiß- und Gleiteigenschaften für Lager, Führungen und Zahnräder
Sehr gute Chemikalienbeständigkeit gegenüber zahlreichen Kraftstoffen, Ölen und industriellen Medien
Gute Hydrolysebeständigkeit bei Feuchtigkeits- und Wasserkontakt
Geringe Wasseraufnahme für eine hohe Dimensionsstabilität
Gute Verarbeitbarkeit im Spritzguss und abhängig von der Lieferform durch CNC-Bearbeitung
Verschiedene Werkstoffmodifikationen für besondere mechanische, tribologische oder elektrische Anforderungen

Grenzen und Nachteile von PK

PK ist nicht für jede Anwendung automatisch die beste Lösung. Folgende Einschränkungen sollten bei der Materialauswahl berücksichtigt werden:

Die Dauergebrauchstemperatur liegt deutlich unter der von PEEK, PPS oder PAI.
Halbzeuge und Sonderabmessungen sind möglicherweise nicht so breit verfügbar wie bei POM oder PA.
Die Eigenschaften unterscheiden sich erheblich zwischen unverstärkten, verstärkten und modifizierten Typen.
Für anspruchsvolle Klebeverbindungen kann eine Oberflächenvorbehandlung erforderlich sein.
Medienbeständigkeit und Temperaturgrenzen müssen anhand der konkreten Werkstofftype geprüft werden.
Für Lebensmittelkontakt, Trinkwasser, Medizin oder elektrische Sicherheitsanwendungen sind anwendungsspezifische Zulassungen erforderlich.

Wann ist PK der richtige Werkstoff?

PK ist besonders interessant, wenn ein Bauteil gleichzeitig mechanisch belastbar, schlagzäh, verschleißfest und gegenüber Feuchtigkeit oder Chemikalien beständig sein muss. Der Werkstoff kann eine sinnvolle Alternative zu POM oder PA darstellen, wenn deren Wasseraufnahme, Hydrolysebeständigkeit oder Medienverträglichkeit für die Anwendung nicht ausreicht.

Vor der Auswahl sollten mindestens folgende Anforderungen definiert werden:

Dauer- und Spitzentemperatur
statische und dynamische Belastung
Kontaktmedien und deren Konzentration
Gleitgeschwindigkeit und Flächenpressung
gewünschte Lebensdauer
Toleranzen und Maßhaltigkeit
elektrische oder brandschutztechnische Anforderungen
benötigte Zulassungen
Stückzahl und vorgesehenes Fertigungsverfahren

PK-Bauteile von Martan Plastics

Martan Plastics unterstützt Sie bei der Auswahl geeigneter PK-Werkstoffe und alternativer technischer Kunststoffe. Abhängig von Werkstofftype, Abmessung und Bauteilanforderung fertigen wir präzise Kunststoffteile nach Zeichnung, Muster oder technischen Vorgaben.

Durch die Verbindung von Werkstoffberatung, Beschaffung und moderner Kunststoffverarbeitung erhalten Sie eine Lösung, die auf Belastung, Medium, Temperatur und Fertigungsmenge abgestimmt ist. Dies gilt für Prototypen und Einzelteile ebenso wie für Klein- und Serienfertigungen.

Häufige Fragen zu PK Kunststoff

Wofür steht die Abkürzung PK?

PK steht für Polyketon. Der Werkstoff wird teilweise auch als Polyketone oder mit der Abkürzung POK bezeichnet. Es handelt sich um einen teilkristallinen technischen Thermoplast.

Ist PK ein Hochleistungskunststoff?

PK wird häufig als technischer Kunststoff beziehungsweise Hochleistungsthermoplast eingeordnet. Im Vergleich zu klassischen Hochtemperaturkunststoffen wie PEEK, PAI oder PPS besitzt das Material jedoch eine niedrigere Dauergebrauchstemperatur. Seine besonderen Stärken liegen in der Zähigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit und Verschleißfestigkeit.

Wie temperaturbeständig ist PK?

Die zulässige Einsatztemperatur hängt von der konkreten Materialtype und der Belastung ab. Typische Dauergebrauchstemperaturen liegen häufig bei etwa 100 bis 120 °C. Kurzzeitig können je nach PK-Type ungefähr 140 bis 150 °C möglich sein.

Ist PK chemikalienbeständig?

PK ist gegenüber zahlreichen Kraftstoffen, Kohlenwasserstoffen, Ölen, Fetten, Salzlösungen sowie schwachen Säuren und Basen beständig. Die Eignung muss dennoch für das konkrete Medium, dessen Konzentration und die Betriebstemperatur geprüft werden.

Was ist der Unterschied zwischen PK und POM?

Beide Werkstoffe eignen sich für präzise mechanische Bauteile und tribologische Anwendungen. PK bietet häufig Vorteile bei Schlagzähigkeit, Hydrolysebeständigkeit und bestimmten chemischen Belastungen. POM ist dagegen besonders weit verbreitet, sehr gut zerspanbar und als Halbzeug in zahlreichen Abmessungen erhältlich.

Was ist der Unterschied zwischen PK und PA?

PK nimmt üblicherweise deutlich weniger Wasser auf als PA. Dadurch bleiben die Abmessungen und mechanischen Eigenschaften unter Feuchtigkeitseinfluss häufig stabiler. Polyamid ist jedoch in einer besonders großen Auswahl an Typen, Verstärkungen und Modifikationen verfügbar.

Kann PK Kunststoff gefräst und gedreht werden?

Ja, PK-Halbzeuge können grundsätzlich gefräst, gedreht, gebohrt und zugeschnitten werden. Für präzise Bauteile müssen Werkzeuggeometrie, Schnittwerte, Wärmeentwicklung, Spannungszustand und Werkstoffmodifikation berücksichtigt werden.

Ist PK für Zahnräder geeignet?

PK eignet sich aufgrund seiner Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und geringen Feuchtigkeitsaufnahme gut für Zahnräder. Ob das Material für ein konkretes Getriebe geeignet ist, hängt von Drehmoment, Drehzahl, Temperatur, Schmierung, Gegenlaufpartner und gewünschter Lebensdauer ab.