Spezialkunststoffe in der Praxis - Eigenschaften, Widerstandskraft und Anwendungsbeispiele

Spezialkunststoffe kommen dann zum Einsatz, wenn Anwendungen hohe Ansprüche an das Material stellen oder besondere Eigenschaften gefordert sind. Ihre häufig isolierende Eigenschaft und hohe Resistenz gegenüber Wasser und Chemikalien machen sie zu einem verlässlichen, wartungsarmen Material. So ist es kein Wunder, dass Spezialkunststoffe neben vielen technischen Bereichen auch in Verbindungselementen, wie Schrauben und Muttern, verwendet werden. Im folgenden Artikel geben wir einen Überblick über verschiedene Spezialkunststoffe und ihre Anwendungsmöglichkeiten.

Was sind Spezialkunststoffe?

Spezialkunststoffe wurden entwickelt, um Anforderungen zu erfüllen, denen gewöhnliche Kunststoffe nicht gerecht werden. Die besonderen Eigenschaften werden z.B. durch eine Modifikation der chemischen Zusammensetzung oder spezielle Herstellungsverfahren erreicht. Spezialkunststoffe, oder auch Hochleistungskunststoffe, sind oft auf eine Eigenschaft spezialisiert.

Herstellung von Spezialkunststoffen

Bei der Herstellung von Spezialkunststoffen kommt es vor allem auf die Materialzusammensetzung an, um am Ende die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Nachfolgendes Beispiel beschreibt die Herstellung von PTFE:

Herstellung am Beispiel von PTFE

Polytetrafluorethylen, kurz PTFE, entsteht aus chloriertem Kohlenwasserstoff. Es kann mit zwei Verfahren hergestellt werden, welche sich je nach gewünschtem Ausgangsprodukt (Pulver oder Dispersion) unterscheiden. Dem chlorierten Kohlenwasserstoff werden partiell Fluoride beigefügt, was dazu führt, dass zunächst die Gase Chlordifluormethan und Tetrafluorethylen entstehen. Im Anschluss wird das Tetrafluorethylen unter Ausschluss von Sauerstoff und Anwendung von hohem Druck in einer wässrigen Phase gelöst und durch Zugabe einer wässrigen Initiatorlösung zu PTFE polymerisiert. Da PTFE nicht wasserlöslich ist, fällt es in der wässrigen Phase aus. Das PTFE wird dann durch Filtrieren und Trocknen in Form eines Pulvers gewonnen. Soll als Ausgangsprodukt eine Dispersion gewonnen werden, wird der wässrigen Lösung vor der Zugabe des Initiators ein Dispergiermittel beigefügt.

Arten von Spezialkunststoffen

Es gibt eine Reihe von Kunststoffen, die sich zur Herstellung von Komponenten für spezialisierte Anwendungen, wie z.B. Kunststoffschrauben eignen. Bei MISUMI bieten wir unterschiedlichste Bauteile aus folgenden Kunststoffen an:

Vor- und Nachteile von Kunststoff

Verbindungselemente aus Kunststoff haben folgende Vorteile:

• Sie haben meist eine isolierende Wirkung, sowohl thermisch als auch elektrisch.
• Sie dehnen sich oft ähnlich natürlicher Werkstoffe aus.
• Sie sind häufig resistent gegenüber Wasser und vielen Chemikalien.

Nachteile sind, dass sie, verglichen mit Verbindungselementen aus Metall, häufig eine geringere Widerstandsfähigkeit gegen Zug- und Druckkräfte, sowie eine niedrigere maximale Anwendungstemperatur haben. Das sollte z.B. bei der Auswahl von Kunststoffunterlegscheiben berücksichtigt werden.

Chemische Widerstandsfähigkeit ausgewählter Kunststoffe

In der nachfolgenden Tabelle gibt es einen Überblick über die chemische Widerstandsfähigkeit ausgewählter Kunststoffe:

Anwendungsbeispiel: Kunststoffhülsen und Kunststoffscheiben

Distanzhülsen werden in vielen Konstruktionen eingesetzt, um einen Abstand zwischen zwei Bauteilen zu schaffen. Sie sind zylindrisch und können aus Kunststoff, Gummi oder Metall bestehen. Der Zweck kann sein, zu isolieren, Reibung zu verringern oder Bewegungen zu kontrollieren. Distanzhülsen aus Kunststoff bieten dabei gegenüber metallischen Distanzhülsen einige Vorteile: Sie sind isolierend (je nach Werkstoff thermisch oder elektrisch) und sie ähneln in ihren Eigenschaften natürlichen Werkstoffen. Kunststoffhülsen dehnen sich z.B. in ähnlichem Maße aus wie Holz u.a. weiche Materialien.

Die isolierende Eigenschaft machen Kunststoffhülsen zum idealen Bauteil in der Elektrotechnik, z.B. zur Fixierung von elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte oder zur korrekten Ausrichtung und zum Einhalten von sicheren Abständen zueinander. Auch im Maschinenbau werden Distanzhülsen oft verwendet, um Bauteile in präziser Position zu halten oder Vibrationen und Geräusche zu dämpfen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit wäre als Lagerbuchse oder Montagehilfe von leichten Bauteilen.

• 1- Kunststoffhülse mit Führung
• 2 - Rotationswelle
• 3 - Synchronriemenscheibe
• 4 - Kugellager
• 5 - Lagergehäuse mit Lager
• 6 - Antriebsrad

Sollen Kunststoffscheiben eingesetzt werden, die dennoch leitfähig sind, bietet MISUMI neben Standardausführung auch leitfähige und antistatische Ausführungen aus MC Nylon.

Verschiedene Kunststoffe kommen außerdem bei Unterlegscheiben zum Einsatz. Auch hier ist die thermische und elektrische Isolierung das ausschlaggebende Kriterium für die Verwendung. MISUMI bietet z.B. auch Kunststoffscheiben mit Gleiteigenschaften. Scheiben und Hülsen aus Fluorkunststoff reduzieren z.B. Reibungswiderstände bei Scharnierkonstruktionen. Scheiben aus Polyetheretherketon (PEEK) wiederum können durch ihre hervorragenden wärmeisolierenden Eigenschaften (Schmelzpunkt liegt bei bis zu 300°C, je nach Stärke und Zusammensetzung) in Heiz- und Kühlleitungen eingesetzt werden.