Leitfaden zur Materialauswahl für Hochleistungskunststoffe

Die Wahl der richtigen Hochleistungskunststoffe ist entscheidend für die Qualität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer technischer Produkte. Insbesondere in anspruchsvollen Branchen wie der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie im Maschinen- und Anlagenbau stoßen Standardkunststoffe oft an ihre Grenzen. Dort kommen Hochleistungskunststoffe zum Einsatz – Materialien, die speziell für extreme Bedingungen entwickelt wurden. Sie bieten eine herausragende Kombination aus mechanischer Festigkeit, chemischer Beständigkeit und thermischer Stabilität.

In diesem Leitfaden erfahren Sie, welche Eigenschaften Hochleistungskunststoffe auszeichnen, wie Sie systematisch das passende Material für Ihre Anwendung auswählen und welche Rolle Normen und wirtschaftliche Aspekte dabei spielen.

Was sind Hochleistungskunststoffe?

Hochleistungskunststoffe (engl. High Performance Polymers) sind spezialisierte Kunststoffe mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Sie sind für Anwendungen konzipiert, bei denen herkömmliche Materialien versagen würden. Charakteristisch sind ihre hohe Temperaturbeständigkeit, ihr geringes Gewicht, ihre Resistenz gegen aggressive Chemikalien sowie exzellente mechanische Eigenschaften.

Zu den wichtigsten Hochleistungskunststoffen zählen:

• PEEK (Polyetheretherketon): Hervorragende Kombination aus Festigkeit, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Geeignet für Gleitlager, Zahnräder, Pumpenteile.

• PPSU (Polyphenylsulfon): Hohe Schlagzähigkeit und Sterilisierbarkeit. Beliebt in der Medizintechnik.

• PVDF (Polyvinylidenfluorid): Sehr gute chemische Beständigkeit, wird häufig in der Verfahrenstechnik eingesetzt.

• PTFE (Polytetrafluorethylen): Extrem niedriger Reibwert, chemikalienresistent, nicht brennbar, aber mechanisch wenig belastbar.

• PSU (Polysulfon): Gute Temperaturstabilität, elektrisch isolierend, jedoch eingeschränkte chemische Beständigkeit.

Wichtige Auswahlkriterien

Die Wahl des geeigneten Kunststoffs hängt maßgeblich von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab. Dabei sollten technische und wirtschaftliche Kriterien gleichermaßen berücksichtigt werden.

Technische Anforderungen:

• Mechanische Belastung: Wie hoch sind die auftretenden Kräfte? Wird Schlagzähigkeit oder Steifigkeit benötigt?

• Temperaturbereich: Welche Temperaturen treten im Dauerbetrieb und in Lastspitzen auf?

• Chemikalienkontakt: Gibt es Kontakt mit aggressiven Medien wie Ölen, Laugen oder Säuren?

• Elektrische Eigenschaften: Sind Isolation, Durchschlagsfestigkeit oder ESD-Schutz relevant?

• Verarbeitungstechnologie: Eignet sich das Material für Spritzguss, Extrusion oder Zerspanung?

Wirtschaftliche Aspekte:

• Verfügbarkeit: Ist das Material kurzfristig in der gewünschten Form und Menge lieferbar?

• Kostenstruktur: Wie hoch sind die Rohstoff- und Verarbeitungskosten im Verhältnis zum Nutzen?

• Normen und Zulassungen: Werden branchenspezifische Anforderungen erfüllt (z. B. FDA, ISO 10993, UL94)?

Vergleichstabelle ausgewählter Hochleistungskunststoffe

Diese Tabelle liefert eine erste Orientierung bei der Vorauswahl. In der Praxis ist es jedoch notwendig, weitere Anforderungen wie Brandverhalten, UV-Beständigkeit oder spezifische Freigaben zu berücksichtigen.