Das ABC der Kunststoffe — von Polyethylen bis zum Kohlefaserverbund
Die wichtigsten Thermoplast- und Duroplastarten, ihre Eigenschaften und wo sie dir begegnen
Einleitung
Die Materialwahl bestimmt bei einem Kunststoffprodukt nahezu alles — wie fest es ist, wo es eingesetzt werden kann, wie es verarbeitet werden muss und was es kostet. Als Kunststoffverarbeiter begegnet dir immer wieder eine begrenzte, aber wichtige Auswahl an Werkstoffen, und ihre grundlegenden Eigenschaften zu kennen, versetzt dich in die Lage zu verstehen, warum ein Rezept oder eine Zeichnung genau auf dieses Material verweist.
Thermoplast — die gängigen Typen
| Material | Abkürzung | Eigenschaften | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| Polyethylen | PE | Zäh, chemikalienbeständig, in mehreren Typen lebensmittelecht | Flaschen, Kanister, Folie, Rohrleitungen |
| Polypropylen | PP | Leicht, flexibel, gute Ermüdungsfestigkeit (lässt sich viele Male biegen) | Scharnierteile, Behälter, Fahrzeugkomponenten |
| PVC | PVC | Steif oder weich je nach Zusatz, gute elektrische Isolierung | Fensterrahmen, Rohre, Kabelisolierung |
| Polyethylenterephthalat | PET | Klar, fest, gut zum Recycling geeignet | Getränkeflaschen, Folie |
| Acrylnitril-Butadien-Styrol | ABS | Schlagfest, zäh, gute Oberflächengüte | Gehäuse, Lego-Steine, Autoteile |
| Polycarbonat | PC | Sehr schlagfest, durchsichtig, wärmebeständig | Schutzbrille, Gehäuse, Bauplatten |
| Polyamid | PA (Nylon) | Verschleißfest, niedriger Reibwert | Zahnräder, Gleitschienen, Schnüre und Textilien |
Duroplaste und Verbundwerkstoff-Harze
Während Thermoplast immer wieder umgeschmolzen werden kann, härtet Duroplast durch eine chemische Reaktion dauerhaft aus und lässt sich nicht neu formen. Die verbreitetsten Duroplastharze im Kompositfach sind ungesättigter Polyester, Vinylester und Epoxid. Ungesättigter Polyester ist das günstigste und verbreitetste Harz und wird in großen Mengen für Bootsrümpfe und Tanks verwendet. Vinylester hat eine bessere Chemikalien- und Feuchtebeständigkeit und wird eingesetzt, wo das Produkt mehr aushalten muss, während Epoxid die beste Festigkeit und Haftung hat, aber auch den höchsten Preis, und in anspruchsvollen Konstruktionen wie Windkraftflügeln und Flugzeugkomponenten verwendet wird.
- 01Ungesättigter Polyester: billig, schnell härtend, wird für Bootsrümpfe und Standardkomposit verwendet.
- 02Vinylester: bessere Chemikalien- und Feuchtebeständigkeit als Polyester.
- 03Epoxid: höchste Festigkeit und Haftung, aber am teuersten und mit längerer Aushärtezeit.
- 04Phenolharz: sehr hitze- und brandbeständig, wird für besondere industrielle Werkstücke verwendet.
Verstärkungsfasern
Das Harz allein ist spröde und hat eine geringe Festigkeit — es ist die Verstärkungsfaser, die dem Verbundwerkstoff seine eigentliche Festigkeit gibt. Glasfaser ist mit Abstand die verbreitetste Wahl und gibt es als lose Matte oder als gewebtes Roving. Kohlefaser wiegt bei gleicher Festigkeit deutlich weniger, kostet aber wesentlich mehr und wird typischerweise nur dort eingesetzt, wo die Gewichtsersparnis den Preis rechtfertigt. Aramidfaser hat eine einzigartige Schlag- und Durchschlagfestigkeit und wird in Sicherheitsausrüstung und anspruchsvollen Konstruktionsteilen verwendet.
“Das richtige Material für die Aufgabe ist die halbe Miete eines guten Produkts, noch bevor du eine Maschine angerührt hast.”
— Fachliche Faustregel zur Materialwahl