Technische Kunststoffe: Eigenschaften und die richtige Werkstoffauswahl
Der richtige Werkstoff entscheidet über die Leistungsfähigkeit Ihres Bauteils. INTERNORM verarbeitet gängige Thermoplaste sowie technische Polyurethane und berät Sie, welches Material Ihre Anforderungen am besten erfüllt. Das Ergebnis sind Bauteile, die unter härtesten Bedingungen zuverlässig funktionieren.
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Polyethylen (PE)
Polyethylen (PE) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der aus Ethylen hergestellt wird. Er zeichnet sich durch sein geringes Gewicht, seine gute Chemikalienbeständigkeit und seine hohe Zähigkeit aus und wird häufig für Verpackungen, Rohre, Behälter
Spritzguss
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Walzen
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Polyamid (PA)
Polyamid (PA) ist ein technischer Kunststoff aus der Gruppe der Thermoplaste. Das Material zeichnet sich durch hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit und eine hohe Belastbarkeit aus und wird häufig für technische Bauteile eingesetzt.
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Thermoplastisches Polyurethan (TPU)
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist ein technischer Hochleistungswerkstoff. Er eignet sich ideal für Bauteile, die dauerhaft abriebfest, beständig und mechanisch hochbelastbar sein müssen.
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Polyurethan (PU/PUR)
Polyurethan (PU/PUR) ist ein vielseitiger Kunststoff, der durch die Reaktion von Polyolen und Isocyanaten entsteht und je Rezeptur unterschiedlich, je nach Anwendungsfall, eingestellt werden kann.
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Technische Kunststoffe werden überall dort eingesetzt, wo Standardkunststoffe an ihre Grenzen stoßen. Sie zeichnen sich durch eine höhere Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit oder Chemikalienbeständigkeit aus und umfassen je nach Anwendung technische Thermoplaste, Elastomere und Duroplaste.
Was sind technische Kunststoffe?
Technische Kunststoffe sind Kunststoffwerkstoffe mit definierten mechanischen, thermischen und maßlichen Eigenschaften, die für belastete Bauteile eingesetzt werden und zwischen Standardkunststoffen und Hochleistungskunststoffen eingeordnet werden. Sie zeichnen sich typischerweise durch höhere Steifigkeit, Festigkeit, Maßhaltigkeit und Dauergebrauchstemperaturen als Standardkunststoffe aus.
Gemessen an der weltweiten Kunststoffproduktion entfallen rund 80 % auf Standardkunststoffe, während technische Kunststoffe einen deutlich kleineren, aber technologisch besonders wichtigen Anteil darstellen.
Technische Kunststoffe erreichen häufig:
- Dauergebrauchstemperaturen von etwa 100 bis 150 °C
- definierte Maßhaltigkeit unter Last und Temperatur
- höhere Verschleiß- und Chemikalienbeständigkeit
Damit eignen sie sich für technische Bauteile, bei denen Standardkunststoffe an ihre Grenzen stoßen, Hochleistungskunststoffe jedoch wirtschaftlich nicht erforderlich sind.
Standard-, technische und Hochleistungskunststoffe im Vergleich
Diese Eigenschaften machen einen Kunststoff zum technischen Kunststoff
Nicht eine einzelne Kennzahl entscheidet darüber, ob ein Werkstoff zu den technischen Kunststoffen gehört. Ausschlaggebend ist das Zusammenspiel mehrerer Eigenschaftsgruppen.
Mechanische Eigenschaften: Hierzu gehören Festigkeit, Steifigkeit, Schlagzähigkeit und Kriechverhalten unter Dauerlast. Für belastete Kunststoffteile sind diese Kennwerte oft entscheidender als die reine Zugfestigkeit.
Thermische Eigenschaften: Technische Kunststoffe müssen ihre Funktion auch bei erhöhten Temperaturen aufrechterhalten. Wichtige Kennwerte sind Dauergebrauchstemperatur, Wärmeformbeständigkeit und thermischer Ausdehnungskoeffizient.
Chemische Eigenschaften: Viele Anwendungen erfordern Beständigkeit gegen Öle, Fette, Kraftstoffe, Säuren oder Laugen. Ebenso relevant ist die Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrissbildung.
Tribologische Eigenschaften: Für Rollen, Lager oder Führungen sind Reibung und Verschleiß häufig wichtiger als die Festigkeit. Gute Gleiteigenschaften und Trockenlaufverhalten können die Lebensdauer eines Bauteils deutlich erhöhen.
Elektrische Eigenschaften: Hohe Durchschlagfestigkeit und geringe Leitfähigkeit machen viele technische Kunststoffe zu wichtigen Werkstoffen in der Elektrotechnik.
Durch Additive und Verstärkungsstoffe lassen sich diese Eigenschaften gezielt verändern, beispielsweise durch Glasfasern oder, Kohlefasern.
Technische Kunststoffe: Beispiele und Kennwerte der wichtigsten Werkstoffe
Die folgende Übersicht zeigt typische Vertreter technischer Kunststoffe und ihre charakteristischen Einsatzgebiete. Die Kennwerte können je nach Typ, Hersteller und Modifikation variieren.
Weiterführende Informationen finden Sie auf unseren Werkstoffseiten zu Polyamid und Polyethylen.
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Wo Hochleistungskunststoffe anschließen
Hochleistungskunststoffe wie PEEK, PPS, PEI oder PTFE schließen dort an, wo technische Kunststoffe ihre thermischen Grenzen erreichen. Typische Einsatzbereiche beginnen bei Dauergebrauchstemperaturen von über 150 °C.
Diesen Leistungsvorteilen stehen jedoch deutlich höhere Material- und Verarbeitungskosten gegenüber, weshalb ihr Einsatz meist nur bei besonders anspruchsvollen Anwendungen wirtschaftlich ist.
Auswahlmatrix: Welcher technische Kunststoff für welche Anforderung?
Die optimale Werkstoffwahl beginnt immer bei der Anforderung.
Wichtig ist dabei die Betrachtung von Zielkonflikten. Ein Werkstoff kann in einer Eigenschaft hervorragend sein und gleichzeitig Nachteile an anderer Stelle mitbringen. POM ist beispielsweise sehr maßhaltig, lässt sich aber vergleichsweise schwierig kleben. Polyamid bietet hohe Zähigkeit, nimmt jedoch Feuchtigkeit auf und verändert dadurch sein Eigenschaftsprofil.
Welche Kunststoffe eignen sich für technische Gehäuse?
Technische Gehäuse müssen häufig mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen: Schlagzähigkeit, Maßhaltigkeit über wechselnde Temperaturen, gute Oberflächenqualität, Schutz gegen Feuchtigkeit sowie gegebenenfalls Flammschutz und EMV-Anforderungen.
Für viele Standardanwendungen ist ABS die wirtschaftliche Lösung. Der Werkstoff bietet gute Oberflächen und eine einfache Verarbeitung.
PC eignet sich besonders für schlagbeanspruchte Gehäuse oder transparente Bauteile.
PC/ABS-Blends verbinden die Zähigkeit von Polycarbonat mit den Verarbeitungs- und Oberflächeneigenschaften von ABS.
PA 6-GF kommt bei mechanisch stärker belasteten Gehäusen zum Einsatz.
Vom Werkstoff zum Bauteil: Spritzguss oder Gießen?
Die Wahl des technischen Kunststoffs ist eng mit dem Herstellungsverfahren verbunden.
Spritzguss eignet sich vor allem für mittlere und große Serien. Nach der Investition in das Werkzeug sind hohe Stückzahlen mit sehr guter Wiederholgenauigkeit wirtschaftlich produzierbar.
Gießen beziehungsweise PUR-Guss bietet Vorteile bei großen Bauteilen, elastischen Werkstoffen sowie Klein- und Mittelserien.
Ein entscheidender Punkt wird oft übersehen: Nicht jeder technische Kunststoff eignet sich für jedes Verfahren. Werkstoffwahl und Fertigungsverfahren sollten deshalb immer gemeinsam betrachtet werden.
Die drei häufigsten Fehler bei der Werkstoffauswahl
Fehler 1: Kennwerte aus dem Datenblatt ungeprüft übernehmen
Datenblattwerte gelten meist unter Normbedingungen und bei Kurzzeitbelastung. Unter Dauerlast und erhöhter Temperatur sinken die zulässigen Spannungen häufig deutlich.
Fehler 2: Umgebungsbedingungen unterschätzen
Temperatur, Feuchtigkeit, UV-Strahlung und Chemikalien können die Eigenschaften von Kunststoffen erheblich beeinflussen. Bereits in der Werkstoffauswahl sollten deshalb die tatsächlichen Einsatzbedingungen berücksichtigt werden, um Maßabweichungen, vorzeitigen Verschleiß oder Funktionseinschränkungen zu vermeiden.
Fehler 3: Thermische Ausdehnung vergessen
Technische Kunststoffe besitzen oft einen fünf- bis zehnmal höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl. In Hybridkonstruktionen kann dies zu Spiel, Spannungen oder Verzug führen.
Fazit: Technische Kunststoffe richtig auswählen
Technische Kunststoffe unterscheiden sich von Standardkunststoffen durch ihre höhere mechanische, thermische und funktionale Leistungsfähigkeit. Die richtige Werkstoffauswahl orientiert sich nicht am Werkstoffkatalog, sondern an den Anforderungen der Anwendung. Ebenso wichtig ist die Abstimmung zwischen Werkstoff und Fertigungsverfahren, denn die beste Materialwahl kann nur dann ihr Potenzial entfalten, wenn sie prozessgerecht verarbeitet wird.
Wer Verschleiß, Temperatur, Chemikalienbeständigkeit, Maßhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit gemeinsam betrachtet, findet meist mehrere geeignete Lösungswege. Die optimale Auswahl entsteht im Austausch mit einem erfahrenen Verarbeiter.
FAQ – Häufige Fragen zu technischen Kunststoffen
Was sind technische Kunststoffe?
Technische Kunststoffe sind Thermoplaste, deren mechanische, thermische und chemische Eigenschaften über die von Standardkunststoffen hinausgehen. Dazu zählen unter anderem Polyamid (PA), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC) und PBT. Sie werden für belastete Funktionsbauteile eingesetzt.
Welche technischen Kunststoffe gibt es?
Zu den wichtigsten technischen Kunststoffen gehören Polyamid (PA 6, PA 66), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polyurethan (PUR).
Ist Kunststoff auch Plastik?
Ja, „Plastik“ ist die umgangssprachliche Bezeichnung für Kunststoff. In der Technik ist der Begriff unüblich, weil er keine Werkstoffklasse benennt. Fachlich unterscheidet man Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere — und innerhalb der Thermoplaste zwischen Standard-, technischen und Hochleistungskunststoffen.
Wie kann man PE, PP und PTFE erkennen?
Eine einfache Unterscheidung gelingt über Dichte und Haptik: PE und PP schwimmen in Wasser, ihre Dichte liegt unter 1 g/cm³. PTFE sinkt mit etwa 2,2 g/cm³. PE fühlt sich wachsartig an und ist ritzbar, PP ist härter. PTFE ist auffällig gleitfähig.
Wann lohnt sich ein technischer Kunststoff statt Metall?
Ein Werkstoffwechsel lohnt sich, wenn Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolation oder Trockenlauf gefordert sind. Glasfaserverstärkte Polyamide erreichen Festigkeiten, die für viele Zahnräder, Gleitlager und Gehäuse ausreichen — bei einem Bruchteil der Dichte von Stahl.
Welche Firmen produzieren technische Kunststoffe?
Die Wertschöpfung teilt sich auf: Rohstoffhersteller produzieren das Granulat, Verarbeiter formen daraus Bauteile — etwa im Spritzguss oder durch Gießen. Für ein konkretes Bauteil ist der verarbeitende Betrieb der richtige Ansprechpartner, nicht der Rohstoffkonzern.