Leitfaden zu den Eigenschaften von Kunststoffen für die Materialauswahl

Vergleichen Sie technische Kunststoffe hinsichtlich ihrer thermischen, mechanischen, chemischen, elektrischen und Maßhaltigkeitseigenschaften, um die für Ihre Anwendung geeigneten Werkstoffe zu ermitteln. Nutzen Sie diese Seite als Übersicht über die Materialeigenschaften und sehen Sie sich anschließend die sortenspezifischen Daten auf den jeweiligen Materialseiten oder in den Datenblättern an.

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Eigenschaften von technischen Kunststoffen auf einen Blick

Eine Gegenüberstellung der fünf Hochleistungs-Produktfamilien, die Great Plastics anbietet. Nutzen Sie diese Produktreihen zur ersten Vorauswahl; bestätigen Sie den konkreten Typ, bevor Sie eine Spezifikation festlegen.

Eigenschaft PEEK PPS PEI PI PAI
Dauerbetriebstemperatur ~250 °C ~220 °C ~170–180 °C ~260 °C ~250 °C
Dichte (g/cm³) 1.30–1.51 ~1,35–1,43 ~1.27 ~1.43 ~1.45
Zugfestigkeit 90–100 MPa (ungefüllt; höher mit Füllstoffen) ~75 MPa 90–105 MPa Klassenstufenabhängig ~80 MPa (höhere Güteklassen)
Feuchtigkeitsaufnahme Niedrig Sehr niedrig Gering bis mäßig Niedrig Mäßig bis hoch*
Chemikalienbeständigkeit Hervorragend Hervorragend Gut – ausgezeichnet Hervorragend Befriedigend–gut*
Verschleißfestigkeit Hervorragend Gut Gut Hervorragend Hervorragend
Formstabilität Hoch Hoch Hoch Hoch Hohe Temperatur*
Elektrische Isolierung Hervorragend Hervorragend Hervorragend Hervorragend Hervorragend

*Die angegebenen Werte sind typische Referenzbereiche und können je nach Güteklasse variieren.

Sie sind sich nicht sicher, welche Produktfamilie die richtige ist? Nutzen Sie die Tool zur Materialauswahl oder sehen Sie sich die einzelnen Materialseiten unten an.

Thermisch

Thermische Eigenschaften von technischen Kunststoffen

Die Temperatur ist oft einer der ersten Faktoren, die bei der Auswahl eines technischen Kunststoffs zu berücksichtigen sind. Beginnen Sie mit der erforderlichen Dauerbetriebstemperatur und berücksichtigen Sie anschließend die kurzzeitige Belastung, die Glasübergangstemperatur, das Schmelzverhalten und die Wärmeausdehnung unter Berücksichtigung der tatsächlichen Betriebsbedingungen.

Dauerbetriebstemperatur

Die Dauer-Betriebstemperatur, der ein Werkstoff während eines längeren Betriebs in der Regel standhalten kann. Die tatsächlichen Grenzwerte hängen von der Belastung, der Geometrie, der Umgebung und der Werkstoffsorte ab. Die Dauerbelastung durch Wärme ist in der Regel das erste Kriterium bei der Auswahl.

PEEK ~250 °C PPS ~220 °C PEI ~170–180 °C PI ~260 °C PAI ~250 °C

Glasübergangstemperatur (Tg)

Tg bezeichnet den Temperaturbereich, in dem ein amorphes Polymer eine wesentliche Veränderung der Steifigkeit und der molekularen Mobilität durchläuft. Dies ist vor allem für amorphe Typen wie PEI, PAI und PI sowie für die amorphe Phase von teilkristallinem PEEK von Bedeutung.

PEEK PEI PI PAI

Oberhalb der Tg sinkt der Elastizitätsmodul und das Kriechen beschleunigt sich – halten Sie die Auslegungsgrenzen nach Möglichkeit unterhalb der Tg.

Schmelztemperatur

Das Schmelzen betrifft teilkristalline Thermoplaste wie PEEK (Tm ~334–343 °C) und PPS (Tm ~280 °C). Amorphe Werkstoffe wie PEI, PI und PAI weisen keinen eindeutigen Schmelzpunkt auf.

PEEK PPS

Die Schmelztemperatur sollte nicht als zulässige Betriebstemperatur angesehen werden – die Grenzwerte für den Dauerbetrieb liegen weit darunter und hängen von der Belastung und den Umgebungsbedingungen ab.

Wärmeausdehnung (CTE)

Ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) bedeutet, dass das Bauteil bei Temperaturänderungen seine Abmessungen beibehält. Dies ist überall dort von Bedeutung, wo ein bearbeitetes Bauteil mit Metall in Kontakt kommt oder über einen Temperaturbereich hinweg eine bestimmte Toleranz einhalten muss.

PEEK PPS niedriger CTE PAI niedriger CTE

Füllstoffe (Glas, Kohlenstoff, Graphit) verringern den Wärmeausdehnungskoeffizienten und verbessern die Maßhaltigkeit bei bearbeiteten Bauteilen.

Mechanik

Mechanische Eigenschaften

Konzentrieren Sie sich auf die mechanischen Eigenschaften, die Ingenieure bei der Materialauswahl in der Regel berücksichtigen, anstatt auf eine lange Liste einzelner Zahlen. Jede der unten aufgeführten Eigenschaften ist mit ihrer praktischen Bedeutung und den Materialien verknüpft, die für diese Anforderung in Betracht kommen.

Eigenschaft Warum das wichtig ist Zu durcharbeitende Materialien
Zugfestigkeit Tragfähigkeit und Bruchfestigkeit bei Zugbeanspruchung. PEEK, PEI, PPS, PAI
Zug-/Biegemodul Steifigkeit und Durchbiegungsfestigkeit unter Belastung. PEEK, PEI, PAI
Biegefestigkeit Biegen und strukturelle Verstärkung für Träger, Gehäuse und Halterungen. PEEK, PPS, PAI
Druckfestigkeit Belastete Stützen, Halterungen, Sitze und Bauteile, die einer Druckbeanspruchung ausgesetzt sind. PEEK, PAI, PPS
Kriechfestigkeit Langfristige Formstabilität unter Dauerbelastung. PEEK, PAI, PI
Verschleißfestigkeit Buchsen, Dichtungen, Gleitkomponenten und Gleitflächen. PEEK, PAI, PI

Chemie

Chemikalienbeständigkeit

Die Chemikalienbeständigkeit lässt sich nicht mit einer einzigen Bewertung als „bestanden“ oder „nicht bestanden“ beurteilen. Die Leistungsfähigkeit hängt von der jeweiligen Chemikalie, der Konzentration, der Temperatur, der Einwirkzeit, der mechanischen Beanspruchung sowie der Materialgüte oder dem Füllstoffsystem ab.

Was beeinflusst die Chemikalienbeständigkeit?

  • Art und Konzentration der Chemikalie
  • Belichtungstemperatur
  • Belichtungszeit und Zyklen
  • Mechanische Beanspruchung und Spannungsrisse
  • Werkstoffsorte und Füllstoffsystem
  • Teilegeometrie und Oberflächenbeschaffenheit

Hier beginnen

Bestimmen Sie zunächst die Chemikalie und die ungünstigsten Betriebsbedingungen und erstellen Sie anschließend eine Auswahlliste mit Werkstoffen für die weitere Bewertung. Die folgende Tabelle bietet einen Ausgangspunkt, indem sie gängige chemische Umgebungen den zu untersuchenden Werkstofffamilien zuordnet.

Die chemische Verträglichkeit sollte vor Produktionsbeginn unter Berücksichtigung der jeweiligen Chemikalie, Konzentration, Temperatur, Einwirkzeit und mechanischen Bedingungen überprüft werden.

Umwelt Zu untersuchende Materialien
Säuren PEEK, PPS, PTFE, PVDF
Alkalien PEEK, PPS, PTFE
Lösungsmittel PEEK, PPS, PTFE
Hochreine Prozessflüssigkeiten PEEK, PPS, PTFE, PVDF
Starke chemische Belastung PTFE, PVDF, PEEK
Heißwasser / Dampf PEEK (hydrolysebeständig), PPS

Die chemische Verträglichkeit ist nur ein Aspekt bei der Werkstoffauswahl. Bei bearbeiteten Bauteilen sind außerdem die Maßhaltigkeit, das Kriechen, der Verschleiß, die Wärmeausdehnung sowie die Auswirkungen der chemischen Umgebung auf das gesamte Bauteil zu berücksichtigen.

Elektrotechnik

Elektrische Eigenschaften

Die elektrischen Anforderungen lassen sich im Allgemeinen in zwei Bereiche unterteilen: elektrische Isolierung und Statikkontrolle. Bevor Sie sich für eine Materialgüte entscheiden, sollten Sie klären, ob das Bauteil den Stromfluss verhindern, die Ladungsansammlung kontrollieren oder bestimmte elektrische Leistungsanforderungen erfüllen muss.

Parameter Was dies bedeutet Bemerkenswerte Materialien
Durchschlagfestigkeit Fähigkeit, einer Spannung standzuhalten, ohne dass es zu einem Durchschlag kommt. PEI, PEEK, PPS, PI
Volumen-/Oberflächenwiderstand Widerstand gegen elektrische Leitung und Leckströme durch oder über das Material. PEI, PEEK, PPS, PI
Dielektrizitätskonstante Kapazität und Signalverhalten. PEI, PEEK, PPS
Verlustfaktor Energieverlust, insbesondere bei hohen Frequenzen. PEEK, PEI
ESD-/leitfähige Typen Antistatikmaßnahmen für Elektronik und Reinräume. PEEK, PEI, PPS – leitfähige / ESD-Typen

Elektrische Isolierung

Bei Bauteilen, die Strom blockieren müssen – Isolatoren, Spulen, Anschlüsse und Hochspannungsbauteile –, sollten Sie auf eine hohe Durchschlagfestigkeit und einen hohen spezifischen Widerstand achten, die auch bei Betriebstemperatur bestehen bleiben.

PEEK PEI PI PPS

Oberhalb der Tg sinkt der Elastizitätsmodul und das Kriechen beschleunigt sich – halten Sie die Auslegungsgrenzen nach Möglichkeit unterhalb der Tg.

Statische Entladung und ESD

In der Elektronik, bei Halbleitern und in Reinräumen verhindern leitfähige oder ESD-taugliche Materialqualitäten die Aufladung. Wählen Sie die Klasse des Oberflächenwiderstands entsprechend Ihren Anforderungen an den Schutz vor statischer Aufladung aus.

PEEK leitfähig PPS leitfähig PEI leitfähig

Gefüllte Typen (Kohle, Kohlefaser) verändern sowohl das elektrische als auch das mechanische Verhalten – lesen Sie vor der Auswahl das vollständige Datenblatt durch.

Dimensionell

Formstabilität

Bei CNC-gefrästen Bauteilen mit engen Toleranzen kann die Maßhaltigkeit wichtiger sein als die Zugfestigkeit allein. Ein Werkstoff, der unter dem Einfluss von Feuchtigkeit, Temperatur oder dauerhafter Belastung seine Größe oder Form verändert, kann die Einhaltung enger Toleranzen erschweren, selbst wenn seine mechanische Festigkeit hoch ist.

Was Bewegung antreibt

  • Wasseraufnahme und Luftfeuchtigkeit
  • Wärmeausdehnung (CTE)
  • Kriechen und Spannungsrelaxation unter Belastung
  • Durch die Bearbeitung verursachte Spannungen und Verschiebungen

Ein Werkstoff mit hoher Festigkeit ist nicht unbedingt die beste Wahl für ein bearbeitetes Bauteil mit engen Toleranzen.

Maßhaltigkeit in der Praxis

PEEK, PPS und PEI Sie zeichnen sich durch eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und dimensionsstabiles Verhalten über den gesamten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich aus, wodurch sie sich zuverlässig für präzisionsgefertigte Teile eignen.

PAI weist eine hervorragende Dimensionsstabilität bei Temperaturänderungen auf, ist jedoch stärker hygroskopisch: Trocknen Sie PAI-Teile vor dem Einbau oder dem Einsatz bei hohen Temperaturen, um Verformungen durch Thermoschock zu vermeiden.

Nach Anwendung

Welche Eigenschaft ist für Ihre Anwendung von Bedeutung?

Beginnen Sie mit den Betriebsanforderungen und nicht mit der Materialbezeichnung. Ermitteln Sie die Bedingung, die Ihr Bauteil am ehesten einschränkt, prüfen Sie die Eigenschaften, die sich darauf auswirken, und vergleichen Sie anschließend die Werkstoffe, die diesen Anforderungen entsprechen.

Hohe Temperatur

Schau dir das an

Dauerbetriebstemperatur → Kriechen → Steifigkeitserhalt → Wärmeausdehnung

PEEK PPS PEI PI PAI

Exposition gegenüber Chemikalien

Schau dir das an

Chemikalie → Konzentration → Temperatur → Einwirkzeit

PEEK PPS

Verschleiß und Reibung

Schau dir das an

PV / Belastung → Drehzahl → Passfläche → Schmierung

PEEK PI PAI

Elektrische Isolierung

Schau dir das an

Durchschlagfestigkeit → spezifischer Widerstand → Temperatur → Feuchtigkeit

PEEK PPS PEI PI

Formstabilität

Schau dir das an

Feuchtigkeit → CTE → Kriechen → Bearbeitungsspannung

PEEK PPS PEI PAI

Präzisionsbearbeitung

Schau dir das an

CTE → Feuchtigkeit → innere Spannungen → Geometrie → Toleranz

PEEK PPS PEI PAI

Hinweise zur Konstruktion und Bearbeitung dieser Werkstoffe finden Sie in der Gestaltungsleitfaden und CNC-Bearbeitung von Kunststoffen Seiten.

Materialien

Technische Kunststoffe

Für jede Produktfamilie gibt es eine eigene Materialseite mit detaillierten Angaben zu Eigenschaften, Güteklassen und Anwendungsbereichen. Rufen Sie die Seite auf, die Ihren Anforderungen entspricht.

PEEK

Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Formstabilität.

PPS

Chemische Beständigkeit, geringe Feuchtigkeitsaufnahme und Formstabilität.

PEI

Hitzebeständigkeit, Steifigkeit, elektrische Isolierung und Brandverhalten.

PI

Hohe Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und elektrische Isolierung.

PAI

Hohe Festigkeit, Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit.

Datenblätter

Benötigen Sie Jahrgangsstufen-spezifische Daten?

Typische Eigenschaftsbereiche sind für eine erste Materialauswahl hilfreich. Für Beschaffungs- und Konstruktionsentscheidungen sollten Sie die jeweilige Güteklasse, Prüfverfahren, Füllstoffzusammensetzung und Verarbeitungsbedingungen auf der Seite mit den Datenblättern überprüfen.

Sind Sie bereit, ein Material auszuwählen?

Verwenden Sie das Auswahlwerkzeug, solange Sie noch verschiedene Materialien vergleichen.

Wenn Sie bereit sind, ein Bauteil zu beschaffen, senden Sie uns bitte die Zeichnung und die Betriebsbedingungen zur Prüfung zu.

Häufig gestellte Fragen

Häufig gestellte Fragen zu Materialeigenschaften

Beginnen Sie mit den wichtigsten Betriebsbedingungen – Dauertemperatur, chemische Beanspruchung, Belastung, Verschleiß, elektrische Anforderungen und erforderliche Toleranz. Nutzen Sie die Übersichtstabelle für eine erste Auswahl und überprüfen Sie anschließend die konkrete Materialgüte auf der Materialseite oder im Datenblatt.

Die Eigenschaften variieren je nach Typ, Füllstoffgehalt, Prüfverfahren, Verarbeitungsbedingungen und Einsatzumgebung. Die angegebenen Bereiche beschreiben das typische Verhalten; der genaue Wert für Ihr Bauteil hängt vom von Ihnen gewählten Typ ab.

Die Dauerbetriebstemperatur ist die Grenzwert für den Dauerbetrieb eines belasteten Bauteils; die Schmelztemperatur ist ein physikalischer Übergangszustand von teilkristallinen Polymeren und stellt keine zulässige Betriebstemperatur dar. Die tatsächlichen Betriebsgrenzen liegen weit darunter und hängen von der Belastung und den Umgebungsbedingungen ab.

PEEK, PPS, PTFE und PVDF bieten die breiteste chemische Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und Lösungsmitteln. Überprüfen Sie vor der Produktion die Verträglichkeit mit der von Ihnen verwendeten Chemikalie, deren Konzentration und der Temperatur.

Senden Sie uns eine Zeichnung oder eine CAD-Datei sowie Angaben zu Ihrem gewünschten Werkstoff, den Betriebsbedingungen, der Stückzahl, den kritischen Toleranzen und den Prüfanforderungen. Great Plastics prüft vor der Angebotserstellung den Werkstoff, die Produktform, den Bearbeitungsweg und die Details Ihrer Anfrage.