Hochtemperatur-Materialien

Wenn es um die Verwendungstemperatur geht, hat jedes Polymer sein eigenes sicheres Anwendungsfenster. Während niedrige Temperaturen in der Regel kein Problem darstellen, sind Temperaturen über 90 °C bereits kritisch für Materialien wie PP oder POM. Wir können sagen, dass für häufig verwendete technische Polymere (z. B. PA66 oder PBT) 150 °C eine kritische Schwelle darstellen, oberhalb derer eine kontinuierliche Exposition mit Vorsicht zu bewerten ist.

Die Exposition gegenüber hohen Temperaturen sollte sorgfältig geprüft werden, wobei festzustellen ist, ob es sich um einen Dauerzustand oder eine sporadische Spitze handelt, ob auch Umgebungsluftfeuchtigkeit oder andere chemische Angriffe vorhanden sind usw. Auf der Grundlage dieser Bewertungen werden das Basispolymer, die Verstärkung und die Stabilisierungen ausgewählt. Hinweis: Keine Modifikation des Polymers kann seine grundlegenden thermischen Eigenschaften wie Schmelz- oder Glasübergangstemperatur verändern.

Im Falle eines amorphen Polymers (PS, PC, ABS, PSU, PES, PPSU usw.) ist es wichtig, dass die maximale Gebrauchstemperatur mindestens 20-30 °C unter der Glasübergangstemperatur liegt. Für ein ordnungsgemäß geformtes, teilkristallines Polymer, insbesondere wenn es in einer verstärkten Verbindung verwendet wird, ist es komplexer, eine Grenze festzulegen: Es ist besser, Temperaturindexwerte zu konsultieren und sich mit Technikern zu beraten.

Im Falle eines amorphen Polymers (PS, PC, ABS, PSU, PES, PPSU usw.) ist es wichtig, dass die maximale Gebrauchstemperatur mindestens 20-30 °C unter der Glasübergangstemperatur liegt. Für ein ordnungsgemäß geformtes, teilkristallines Polymer, insbesondere wenn es in einer verstärkten Verbindung verwendet wird, ist es komplexer, eine Grenze festzulegen: Es ist besser, Temperaturindexwerte zu konsultieren und sich mit Technikern zu beraten.

Das Überschreiten der Glasübergangstemperatur führt zur Erweichung des amorphen Anteils, der in Polymeren immer vorhanden ist, auch in teilkristallinen. Die kontinuierliche Einwirkung hoher Temperaturen kann Abbauerscheinungen beschleunigen, die durch Sauerstoff in der Luft (Thermooxidation) oder Wasser (Hydrolyse) gefördert werden. Die offensichtlichsten Ergebnisse? Farbveränderungen, schlechte Oberflächenästhetik, Versprödung, Verlust oder Veränderung anderer technischer Eigenschaften.

Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) oder der Vicat-Erweichungspunkt sind technische Tests, die einen groben Hinweis auf die Auswirkungen der Temperatur auf Polymere geben. Sie können jedoch bei Tests an komplexeren Formeln an Bedeutung verlieren. Für eine sorgfältigere Konstruktion ist es unerlässlich, vollständigere Informationen zu haben, z. B. Spannungs-Dehnungs-Kurven bei Temperatur oder Temperaturindizes.

Um die Fähigkeit eines Kunststoffs zu beschreiben, den Auswirkungen der Temperatur im Laufe der Zeit standzuhalten, wurden verschiedene Bewertungssysteme entwickelt, wie z. B. die in der Norm IEC60216 oder der Norm UL746B beschriebenen. Dies sind Temperaturindizes, die durch komplexe Konditionierungsprozesse geschätzt und beispielsweise zur Berechnung der Lebenserwartung von Anwendungen im Elektrik- und Elektronikbereich verwendet werden. Für weitere Details wenden Sie sich bitte an unsere Techniker.

Die Fähigkeit, der Temperatur standzuhalten, ist einer der Hauptparameter, die zur Bestimmung der potenziellen Verwendung von Polymeren verwendet werden. Kunststoffe werden mit zunehmender Wärmebeständigkeit teurer, aber die Entwicklung ist nicht linear, und selbst eine geringfügig bessere Leistung kann zu einer erheblichen Kostensteigerung führen. Aus diesem Grund ist es wichtig, die tatsächliche Exposition des Materials gegenüber der Temperatur weder kontinuierlich noch in der Spitze nicht zu überschätzen.

Durch geeignete Stabilisierungen ist es möglich, einige der Abbauwirkungen auf Polymermakromoleküle, die Wärme fördert und beschleunigt, zu verhindern und zu verzögern. Es ist jedoch nicht möglich, die charakteristischen Temperaturen des Polymers, die mit seiner chemisch-physikalischen Natur verbunden sind, nämlich die Glasübergangstemperatur und die Schmelztemperatur, zu verschieben.

Es gibt mehrere amorphe Polymere, die für den Einsatz bei Temperaturen über 150 °C entwickelt wurden: Das Produktportfolio von LATI bietet PSU, PES und PPSU. Dies sind äußerst zuverlässige Materialien, die immer transparent sind und eine gute mechanische und chemische Beständigkeit aufweisen. Es handelt sich jedoch um sehr viskose Materialien im geschmolzenen Zustand, transparent, aber mit unterschiedlichen Bernsteinfarben, die bei der Konstruktion der Produkte und beim Formen einige Sorgfalt erfordern.

Aromatische Polyamide (PPA) und Polyphenylensulfid (PPS) sind teilkristalline Polymere, die im Allgemeinen für den Einsatz bei Temperaturen über 150 °C entwickelt wurden. Es gibt viele Arten von PPA und einige Arten von PPS, aber sie alle haben eine ausgezeichnete chemische und thermische Beständigkeit gemeinsam. PPAs sind mechanisch sehr widerstandsfähig und färbbar, PPS ist weniger widerstandsfähig, formstabiler, von Natur aus braun und hat eine geringere Kriechstromfestigkeit als PPA.

Anspruchsvolle und teure Materialien wie PPA, PPS, PPSU und PEEK erfordern die absolute Einhaltung der für das Werkzeug und die Schmelze angegebenen Temperaturen. Eine perfekte Temperierung der Werkzeuge ist unerlässlich, die gemäß den jeweiligen technischen Datenblättern mit Druckwasser, Diathermieöl oder elektrischen Widerständen beheizt werden müssen, wo dies empfohlen wird. Es ist auch sehr wichtig, die Zykluszeit einzuhalten, insbesondere bei teilkristallinen Materialien, und eine angemessene Abkühlzeit vor der Entnahme.