Eigenschaftsübersicht Kunststoffe (Link)

Werkstoffkunde (Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik - WAK (Link)

Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik - WAK (Link - PDFgroß)

Index Kunststoffe und Filz

Unverbindliche Materialinformationen zu Polyamid

Physikalisch - mechanische Eigenschaften

Normales Polyamid (1,07-1,14 g/cm³) ist ein mittelschwerer, teilkristalliner technischer Allroundthermoplast. Polyamid hat eine relativ hohe Wasseraufnahme (hygroskopisch), die je nach Polyamidtyp und Anwendung werksseitig durch Konditionieren (Warmwasserlagerung) der Formteile dem Umgebungsklima angepasst wird, soweit eine Diffusion der Luftfeuchtigkeit nicht ausreicht. Erst dann weist normales Polyamid seine gute Zähigkeit, sehr gute Kerbschlagzähigkeit und gute Spannungsrissbeständigkeit (bei verringerter Härte und Festigkeit und bei Volumenänderung/Maßänderung) auf, die in vielen Fällen schon bei der Montage der Artikel gegeben sein muss. Beachtliche Festigkeitssteigerungen sind durch das Verstrecken von Polyamidfasern zu erreichen:

PA vor dem Verstrecken                                            PA nach dem Verstrecken

Wurden Artikel aus Polyamid einmal nicht in der originalen Verpackung gelagert, sondern trocken und warm, sollten sie vor der Montage 24 - 48 h in warmem Wasser gelagert werden. Wegen der Wassereinlagerung dürfen Polyamidteile nicht im gefrorenen Zustand montiert werden.
Polyamid zeichnet sich durch hohe Zeitstandfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Abriebfestigkeit und Schwingungsdämpfung aus. Glasfaserverstärktes Polyamid weist einen höheren E-Modul und eine höhere Festigkeit auf. Das Abriebverhalten bei Polyamid ist gut, bei Lageranwendungen ergibt ein Zusatz von MoS2 oder PTFE/Silicon ein ausgezeichnetes Gleit- und Notlaufverhalten.

PA lässt sich sägen, bohren, drehen, schleifen, polieren, schweißen (s.u.), lackieren und bedrucken.

Optische und chemische Eigenschaften

Polyamide lassen sich anhand der in ihren Polymerketten enthaltenen Anzahl von polaren Amidgruppen u.a. in die folgenden Grundtypen einteilen: 4.6, 6, 6.6, 6.10, 11, 12.

Nicht eingefärbtes Polyamid weist je nach Typ eine gelblich-weiße, schwach weiße oder wässerig-weiße Eigenfarbe auf und ist nahezu beliebig einfärbbar. Polyamid vergilbt durch Alterung und UV-Bestrahlung. Daher ist eine Langzeit-Farbkonstanz bei naturfarbenen Artikeln meist nicht gegeben.

Bei zunehmender Kristallinität weist Polyamid eine gute Resistenz gegen aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Benzin, Öle, Fette, einige Alkohole, Ester, Ketone Ether, organische und anorganische Basen bis zu mittleren Konzentrationen, chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Freon, Frigen, sowie Farben und Lacke auf. Chloroform und Methylenchlorid bewirken eine starke Quellung. Alkohole wie Methanol und Äthanol wirken ähnlich wie Wasser oder Meerwasser (leichte Quellung, geringfügige Reduzierung der mechanischen Festigkeiten). PA ist nicht beständig gegen Lösungen von Oxidationsmitteln, Mineralsäuren, Ameisensäure, starke Laugen, Phenole, Kresole und Glykole.

Beständigkeiten (unverbindlich)          Beständigkeiten2 (unverbindlich)

Witterungs- und Alterungsbeständigkeit
 

Polyamid ist ausreichend alterungs- und witterungsbeständig. Bei Außenanwendung kann durch gezielte Einfärbung, z.B. mit Ruß, die Beständigkeit erhöht werden. Bei glasfaserverstärktem Polyamid hat die Oberflächenvergrößerung durch die Glasfasern eine stärkere Beanspruchung der Außenflächen zur Folge, welche die mechanischen Eigenschaften aber nicht nennenswert beeinflusst. Die Zugabe von geeigneten UV-Stabilisatoren (HALS) kann die Außenanwendbarkeit von PA-Formteilen mit beliebigen Einfärbungen auf Jahrzehnte ausreichend stabilisieren.

Sondereinstellungen – Produktbereiche

Glasfasern und andere festigkeitssteigernde Füllstoffe, MoS2 und PTFE/Si für sehr gutes Gleitverhalten, div. Stabilisatoren, leitfähige Stoffe zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit - Fasern, Gewebe, Rohre, Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben, Zahnräder, Tür- und Möbelbeschläge, Gleitlager, Gleitelemente, Lagerbuchsen, Lüfterräder, Pumpengehäuse, Filterkörper.

Thermische Eigenschaften

PA 6 und PA 6.6 sind kältebeständig bis mindestens -30 °C und dauerwärmebeständig bis höchstens +105 °C, PA 6.6 bis maximal +120°C. PA 11 und PA 12 sind kältebeständig bis mindestens -50 °C und dauerwärmebeständig bis höchstens +80 °C. Durch Zusatz von Stabilisatoren sowie Weichmachern kann die Kälte- bzw. Wärmebeständigkeit auf Werte von -60 °C bzw. +110 °C, kurzzeitig bis 160 °C erhöht werden. Gluteigenschaften und Wärmeformbeständigkeit sind bei normalem Polyamid gut. Bei glasfaserverstärktem Polyamid stellt sich durch die Dochtwirkung der Glasfasern eine mäßige Brennbarkeit ein. Die Wärmeformbeständigkeit ist noch besser, als bei unverstärktem Polyamid. Auch unter zunehmender Wärmeeinwirkung zeichnet sich Polyamid durch seine gute Maßhaltigkeit aus. Bei glasfaserverstärktem Polyamid fällt die Ausdehnung noch geringer aus. Abhängig von der Belastung und der Gestalt der Artikel sind diese Dauergebrauchstemperaturen zwischen ca. -40 und 80-120°C aussetzbar. Polyamid beginnt, sich oberhalb von 300°C zu zersetzen. Eine Entzündung erfolgt ab ca. 450-500°C. Dabei brennt es schwach mit deutlichem Geruch nach verbranntem Horn und tropft knisternd ab, zieht Fäden und verlöscht zumeist nach kurzer Zeit. Kurzzeitig kann Polyamid 6 auch Temperaturen bis 200°C widerstehen und Polyamid 6.6 mit 50% Glasfasern kann sogar Temperaturen bis 250°C kurzzeitig widerstehen.

Physiologisches- und Fügeverhalten

Bei längerer Hitzeeinwirkung ist der Kontakt mit wasserhaltigen Lebensmitteln bedenklich. Trockene, unverstärkte Spritzgussteile aus Polyamid lassen sich gut und mit hoher Festigkeit Ultraschallschweißen, Reib- oder Vibrationsschweißen und Heizelementschweißen. Feuchtigkeit und Glasfasern reduzieren die Schweißgüte. Zum Kleben eignen sich besonders auf Polyamid abgestimmte Lösungsmittel, Lacke auf Phenol- oder Resorcinbasis, konzentrierte Ameisensäure, Haftklebstoffe und Cyanatkleber. 

Unverbindliche Materialinformationen zu Polyäthylen

Physikalisch - mechanische Eigenschaften

Mit 0,90-0,96 g/cm³ ist PE ein sehr leichter teilkristalliner Thermoplast aus der Klasse der Polyolefine, wobei VLD= Very Low Density ~0,90 g/cm³  und HD= High Density ~0,96 g/cm³ den Dichtebereich begrenzen. PE ist in normaler Einstellung wie die meisten Polyolefine wasserabweisend (hydrophob). PE ist sehr zäh. Der E-Modul, die Zugfestigkeit und die Oberflächenhärte ergeben niedrige Werte, von VLD-PE bis HD-PE ansteigend. Eine gute Dehnungsrissbeständigkeit ist vorwiegend bei VLD-PE und LLD/MLD-PE gegeben. Mit zunehmender Dichte, zunehmendem Schmelzindex und zunehmender Teilewandstärke wird PE dehnungsrissempfindlicher. Bei entsprechend beanspruchten Teilen aus HD-PE (Auswahl wegen Härte und Festigkeit) muss auf ausreichend geringe Wandstärken geachtet werden und ein HD-PE mit niedrigem Schmelzindex und niedriger Dichte gewählt werden.

Optische und chemische Eigenschaften

Naturfarbenes PE ist transluzent. Mit abnehmender Wandstärke werden PE-Formteile durchsichtiger. VLD/LLD-PE Formteile weisen bei entsprechend ausgelegten Spritzgießwerkzeugen eine sehr gut glänzende Oberfläche auf. Naturfarbene PE Formteile sind UV-empfindlich und vergilben mit der Zeit. PE-Formteile haben ein unpolare Oberfläche, die nur von wenigen Chemikalien angegriffen wird. PE ist beständig gegen Säuren, Laugen, Alkohole, Öl und Salzlösungen. Darüber hinaus ist HD-PE beständig gegen Benzin. VLD-PE und LD-PE quellen in aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen auf. PE ist nicht beständig gegen starke Oxidationsmittel (z.B. Salpetersäure). Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist gering, die Gasdurchlässigkeit ist gegenüber anderen Kunststoffen recht hoch.

Beständigkeiten2 (unverbindlich)

Witterungs- und Alterungsbeständigkeit

Gegen Bestrahlung im sichtbaren Bereich ist PE ausreichend beständig. UV-Strahlung bewirkt eine Oxidation der Oberfläche von PE-Formteilen. Dies wird durch Anwesenheit von Sauerstoff noch verstärkt und führt daher zur Versprödung und zum längerfristigen Zerfall. Eine geeignete Einfärbung, z.B. mit Ruß, stabilisiert, vermindert aber die Wärmealterungsbeständigkeit. Die Zugabe von geeigneten UV-Stabilisatoren (HALS) kann die Außenanwendbarkeit von PE-Formteilen mit beliebigen Einfärbungen auf Jahrzehnte ausreichend stabilisieren.

Sondereinstellungen - Produktbereiche
 

Füllstoffe zur weiteren Verbilligung des Werkstoffes, div. Stabilisatoren, Zumischung elastomerer Thermoplaste auf PE-Basis (TPO) für weichere und zähere Einstellungen - Transportbehälter, Unterlegscheiben, Rohrstopfen, Möbelbeschläge, Einwegartikel, Substitution von Weich-PVC durch VLD-PE bei hochelastischen Formteilen.

Thermische Eigenschaften

Die Dauergebrauchstemperatur von PE ohne mech. Beanspruchung liegt bei VLD-PE bei ca. -50 bis 80°C, bei LD-PE bei -50 bis ~95°C und bei HD-PE bei -50 bis 105°C. Eine Entzündung erfolgt ab ca. 340°C. PE brennt auch außerhalb der Flamme schwach leuchtend mit starkem Wachsgeruch und tropft brennend ab.

Physiologisches- und Fügeverhalten

PE ist physiologisch unbedenklich, sofern nicht gesundheitsbeeinträchtigende Additive verwendet werden. Einige Hersteller attestieren auch eine Lebensmittelverträglichkeit. Durch die gute chemische Beständigkeit aufgrund polarer Formteiloberflächen können nur Haftkleber verwendet werden. Dazu muss die Formteiloberfläche gründlich aufgeraut und grundiert werden. Ersteres kann auch durch Flämmen und Koronaentladung bewirkt werden. Nach Möglichkeit sollte auf Kleben und Lackieren verzichtet werden. PE kann mittels Heizelement-, Reibungs-, Vibrations- oder Warmgasschweißen gefügt werden.

Unverbindliche Materialinformationen zu PVC (weich)

Physikalisch - mechanische Eigenschaften

Weich-PVC ist mit 1,14-1,56 g/cm³ ein relativ schwerer amorpher Thermoplast, bedingt durch seine Halogenkomponente (Cl). Abhängig vom verwendeten Weichmacher gibt es weichgummiartige Mischungen von 40 Shore A (Shore A = Härtebestimmung für weiche Kunststoffe) bis hartgummiartige Mischungen von 98 Shore A. Letztere entspricht etwa dem Übergangsbereich von LD-PE zu HD-PE. Im Vergleich zu Weichgummi sind Schwingungsdämpfung und Kriechneigung größer. Die hohe Dämpfung und die damit verbundene Rückverformung eignen sich gut zum Auffangen von Stößen und Vibrationen. PVC nimmt nur geringfügig Wasser auf. Weich-PVC ist sehr zäh und dehnungsrissbeständig.

Optische und chemische Eigenschaften

Bei der chemischen Beständigkeit von Weich-PVC müssen gegenüber nicht weich eingestelltem PVC (PVC=Hart-PVC) Abstriche nach Art und Anteil der Weichmacherbestandteile gemacht werden. Formteile aus Weich-PVC dürfen bei der Montage oder bei der Anwendung nur solchen lackierten oder beschichteten Bauteilen Kontakt haben, die keine Weichmacherwanderung (Migration) verursachen. Das Gleiche gilt für die Anwesenheit von Lösungsmittel für Weichmacher. Der Rohstoff PVC selbst ist beständig gegen Benzin, Öl, verdünnte Laugen und Säuren, sowie Salzlösungen aller Art. PVC ist nicht beständig gegen organische Lösungsmittel wie Alkohole, Ether, Ketone, aromatische Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe, starke Laugen und Säuren. Formteile aus naturfarbenem Weich-PVC sind glasklar-transparent geschönt. Der Werkstoff hat nach der Herstellung einen minimalen Gelbstich, der durch eine leichte Bläuung "geschönt" wird. Diese kann, bedingt durch die Lichtbrechung an den Schmalseiten dickwandigerer Formteile wahrnehmbar werden. Weich-PVC Formteile weisen bei entsprechend ausgelegten Spritzgießwerkzeugen eine sehr gut glänzende Oberfläche auf.

Beständigkeiten2 (unverbindlich)

Witterungs- und Alterungsbeständigkeit

Die Licht-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit von Weich-PVC ist gut und kann durch eine geeignete Einfärbung weiter verbessert werden. Eine Schwarzeinfärbung mit Ruß ergibt eine ausgezeichnete UV-Beständigkeit und senkt die Wärmealterungsbeständigkeit.

Sondereinstellungen – Produktbereiche

Leitfähige Füllstoffe zur Einstellung elektrischer Ableitung, div. Stabilisatoren - Kabeldurchführungstüllen, elastische Füßchen, Haftsauger, Türpuffer, Kappen, Stopfen, Stoßdämpfungselemente, Glasplattenpuffer, Haftelemente

Thermische Eigenschaften

Die Dauergebrauchstemperatur von Weich-PVC ohne mech. Beanspruchung liegt bei -25 bis max. 80°C in Abhängigkeit von der Formteilwandstärke und des Weichmacheranteils. Bei härteren Einstellungen verschiebt sich der Bereich etwas in Richtung höherer Temperaturen. Der Rohstoff PVC ist durch seine Halogen-Komponente (Cl) flammwidrig. Art und Anteil der Weichmacher bestimmen das Brandverhalten und die sich dabei abspaltenden Stoffe.

Physiologisches- und Fügeverhalten

Die Weichmacher des Weich-PVC können je nach Kontaktstoff auswandern. Bei Berührung mit Lebensmittel müssen spezielle Weichmacher verwendet werden. Weich-PVC kann mit Polycarbonat (PC)- und THF-Lösungsmittelkleber, Polyurethan (PUR)- und Polyester-Zweikomponentenkleber, Polychlorbutadien und mit Vinylpolymeren geklebt werden.  

Kleines Typen-Glossar zu weiteren Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren, Duroplasten und zu Filz

Duroplast                                        Thermoplast                                       Elastoplast

ABS – Acrylnitril Butadien Styrol

ABS (1,04-1,05 g/cm³) ist ein relativ leichter, amorpher technischer Thermoplast. ABS ist relativ hart und steif und hat eine deutlich höhere Zähigkeit als das artverwandte schlagfeste Polystyrol (SB). ABS zeichnet sich durch hohe Temperaturwechselfestigkeit und geringe Wasseraufnahme (schwach hygroskopisch) aus. Es ist bedingt witterungsbeständig. ABS wird vorwiegend für glänzende Gehäuse im Sichtbereich, für Mehrkomponenten-Spritzteile, für verchromte Teile und für laserbeschriftete Bauteile verwendet. Die Eigenfarbe ist bei Standardtypen stark deckend beige bis gelblich-braun, bei Sondertypen ist glasklar möglich. ABS wird mit etwa 240-260 °C verarbeitet und entzündet sich bei etwa 400 °C mit leuchtender, rußender Flamme bei süßlichem Geruch.

Additive (Zusatzstoffe) - Compounds - Einfärbungen - Füllstoffe - Verstärkungen

Additive sind Stoffe, die dem reinen Kunststoff zugegeben werden, um dessen Eigenschaftsbild zu erweitern oder zu verbessern und dessen Kosten-/Nutzenverhältnis zu optimieren.  In der Regel weist jeder am Markt für Verarbeiter angebotene Kunststoff bereits mehrere Additive auf. Daneben gibt es Additive, die Verarbeiter selbst zusetzen können oder die erfahrene Compoundierer in ihre Compounds einarbeiten können. Additive werden gemäß ihrer Funktion im Wesentlichen in folgende Gruppen unterteilt:

Compounds sind verarbeitungsfertige Werkstoffrezepturen in Granulat- oder Pulverform. Zum Einsatz kommen dabei ein oder mehrere Kunststoffe und je nach Anforderungsprofil Additive, Farbstoffe, Füllstoffe und Verstärkungen. In der Regel werden Compounds für Thermoplaste und thermoplastische Elastomere auf angepassten Mischextrudern mit nachfolgenden Granuliereinrichtungen hergestellt. Dies hat eine sehr materialschonende Herstellung mit hoher Homogenität des Compounds zur Folge. Hochgefüllte hochviskose Compounds z.B. für die Herstellung von Keramik- oder Metallpulverformmassen, in denen die Kunststoffe nur noch Binderfunktion haben, werden in Mischknetern hergestellt.

Einfärbungen erfolgen bei Kunststoffen mittels organischen oder anorganischen Farb- oder Effektpigmenten, die in den Verarbeitungsvarianten Pulverfarbe, Flüssigfarbe (mit Flüssigträger), pastöse Farbe (mit pastösem Träger) oder Farbmasterbatch (Farbgranulat aus gepresster Pulverfarbe oder Farbgranulat mit geringem, meist neutral wirkenden Kunststoffträgeranteil) den Kunststoffen bei der Verarbeitung oder Compoundherstellung mit in der Regel 0,5-5% zugemischt werden. Bei hohen Ansprüchen bezüglich Farbangleichungen von Stücklistenteilen aus unterschiedlichen Materialien (Kunststoffe, Metalle, Holz) sind in der Regel Farbenhersteller oder Compoundeure in der Verantwortung. Das Hinzuziehen von Compoundeuren oder Farbenherstellern bedingt jedoch zumeist eine signifikante Verteuerung der Stücklistenteile. Die technische Angleichung von Einfärbungen unterschiedlicher Stücklistenteile wird in der Regel durch die Wahl unterschiedlicher Farben für die Stücklistenteile umgangen.

Füllstoffe (Zuschlagsstoffe) sind in der Regel preisgünstige Kosten reduzierende Stoffe, welche die Eigenschaften des Kunststoffes mit dem zugesetzten Anteil nicht oder nur kontrolliert verschlechtern (Holzmehl, etc.).

Verstärkungen geben belasteten Kunststoffbauteilen oder -halbzeugen eine bessere Steifigkeit, höhere mechanische Festigkeit und höhere Wärmeformbeständigkeit. Es kommen eingebettete Verstärkungen in Form von Fasern, Geweben, Kugeln und Körnungen aus Glas, Kohlenstoff, Kunststoff und Mineralien zum Einsatz, die teilweise mit Haftvermittlern und einer ausgerichteten Einbettung noch zusätzliche Festigkeitssteigerungen ermöglichen. Ebenfalls sind Eigenverstärkungen durch Verstrecken von Fasern, z.B. bei Polyamid (s.o.) und Polyäthylen möglich.

amorph und teilkristallin

Thermoplaste unterteilen sich in amorph und teilkristallin, wobei amorphe Strukturen in der Regel glasklar-transparent sind und teilkristalline Strukturen eine transluzente Durchsicht bis hin zu deckender Eigenfarbe ergeben.

Blend(s)

Unter Blends werden Mischungen aus in der Regel zwei Thermoplasten verstanden. Dies ist nur mit Hilfe chemischer Anpassung möglich, weil Thermoplaste in der Regel miteinander unverträglich sind (Zerstörung, Entmischung bzw. Delamination) bzw. nur eine Haftung durch Aufspritzen eines Thermoplasts auf einen anderen im Formwerkzeug möglich ist. Bekannte Blends sind PA+ABS, PC+ABS, PC+PET, PC+PBT.

Makromoleküle - Monomere - Polymere - Copolymere - nieder- und ultrahochmolekular

Makromoleküle enthalten eine große Anzahl Atome, die durch Hauptvalenzen chemisch gebunden sind und werden nach Staudinger in Linearmoleküle und Kugelmoleküle unterschieden bzw. Kunststoffe werden nach Ihrem Polymerisationsgrad (Hemikolloide - Polymerisationsgrad 10 bis 100, Mesokolloide - Polymerisationsgrad 100 bis 500 und Eukolloide - Polymerisationsgrad > 500) unterschieden.

Monomere sind die Einzelmoleküle der Kunststoffe und haben mindestens eine funktionelle Gruppe (reaktions- oder bindungsfähige Gruppe als Voraussetzung für die Bindung in Polymeren).

Polymere oder Kunststoffe werden in Heteropolymere (bei Bindung gleicher Monomere) und Copolymere (bei Bindung von Monomeren mit anderen Monomeren, Gruppen oder Atomen) unterteilt und werden durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation (ist Kunststofftyp-spezifisch) hergestellt und beinhalten je nach Polymerisationsgrad eine entsprechende Anzahl hauptvalent gebundener Monomere.  Die Kunststoffe werden nach ihren (Haupt-)Ketten hinsichtlich der Kettenlängenunterschiede zwischen molekular eng oder weit verteilt klassifiziert und nach ihrem Molekulargewicht zwischen nieder- und ultrahochmolekular klassifiziert.

PC – Polycarbonat

PC (1,2 g/cm³) ist ein mittelschwerer, amorpher technischer Thermoplast. PC ist sehr hart und weist eine besonders hohe Bruchzähigkeit auf. PC zeichnet sich durch hohe Wärmeformbeständigkeit, geringe Temperaturabhängigkeit und geringe Wasseraufnahme (schwach hygroskopisch) aus. PC wird vorwiegend im Innenbereich für hochtransparente Gehäuse und Abdeckungen, für hoch bruchzähe Komponenten, sowie für optische Bauteile (CD’s, DVD’s, Lampenkomponenten, Linsen) verwendet. Die Eigenfarbe ist glasklar-transparent. PC wird mit etwa 320-350 °C verarbeitet und brennt in der Flamme (erlischt außerhalb).

POM – Polyoxymethylen (auch Acetalharz, Paraformaldehyd, Polyformaldehyd oder Polyacetal)

POM (1,42 g/cm³) ist ein relativ schwerer, teilkristalliner technischer Thermoplast der Struktur -(CH₂-O-)_n für das Homopolymer. POM besitzt im Bereich der unverstärkten Thermoplaste eine sehr hohe Festigkeit und Steifheit (auch bei hoher Dauerbelastung und tiefen Temperaturen) neben hoher Dimensionsstabilität und hervorragender Ermüdungsfestigkeit. Die Verschleißfestigkeit ist fast so gut wie bei PA. POM wird bevorzugt für technische Anwendungen wie Schnappverbindungen, Lager (auch in Verbindung mit Silicon- oder PTFE-Zusätzen), Rollen und Verzahnungskomponenten verwendet. Die Eigenfarbe ist bei Standardtypen deckend weißlich-opak. POM wird mit etwa 180-190 °C verarbeitet und entzündet sich bei etwa 375 °C und brennt bei 323 °C mit leicht bläulicher Flamme bei stechendem Formaldehyd-Geruch.

PTFE – Polytetrafluoräthylen (Handelsnamen: Teflon - Dupont, Hostaflon, Dyneon, GoreTex)

PTFE (2,16 g/cm³) ist ein sehr schwerer, teilkristalliner technischer Thermoplast mit einer Shore D Härte von 55-60. Es hat die Struktur C_nF_2n und gehört zur Klasse der Polyhalogenolefine. PTFE wird zwar den Thermoplasten zugeordnet, ist jedoch wegen sehr nahe beieinander liegender Schmelz- und Zersetzungstemperatur im Allgemeinen nur durch Sintern oder Drucksintern verarbeitbar und unterliegt somit nicht den formgebenden Freiheitsgraden der meisten anderen Thermoplaste. Es wurde 1938 durch Roy Plunkett entdeckt und 1941 von Dupont zum Patent angemeldet. PTFE neigt unter Druckbelastung zum Kriechen und muss ggf. durch Glasfasern oder andere festigkeitssteigernde Additive stabilisiert werden. PTFE ist sehr reaktionsträge. Selbst aggressive Säuren wie Königswasser können PTFE nicht angreifen. PTFE hat einen der geringsten Reibungskoeffizienten unter den Feststoffen. PTFE rutscht auf PTFE ähnlich gut wie nasses Eis auf nassem Eis. Außerdem ist die Haftreibung genauso groß wie die Gleitreibung, so dass der Übergang vom Stillstand zur Bewegung ohne Rucken (Stick-Slip-Effekt) stattfindet. Ein beeindruckendes Beispiel dafür war die Verschiebung der neuen 12.500 to schweren Oberkasseler Brücke in Düsseldorf um 47,5m auf PTFE Gleitlagern am 7. und 8. April 1976 ( Link ). Es existieren nahezu keine Materialien, die an PTFE haften bleiben, da die Oberflächenspannung extrem niedrig ist. PTFE ist äußerst beständig gegen alle Säuren und Basen, Alkohole, Ketone, Benzine, Öle usw. und nicht beständig gegen Natrium. Des Weiteren ist PTFE frostbeständig bis −200 °C; nur nach Vorbehandlung klebbar; physiologisch unbedenklich; nicht brennbar. Die Eigenfarbe ist bei Standardtypen deckend weiß. Die Einsatztemperatur reicht bis etwa 260 °C. PTFE schmilzt bei 327 °C und zersetzt sich darüber in hoch aggressive Fluorwasserstoffsäure und hoch toxische Pyrolyseprodukte.

Seit einigen Jahren kommt PTFE im Bereich Möbelgleiter zum Einsatz. Hier ist die einzigartige Kombination aus Gummi und PTFE zu nennen, die sowohl eine ausgezeichnete Geräuschdämpfung, als auch eine optimale Bodenschonung bzw. minimale Haft- und Gleitreibungskräfte beim Verschieben von Möbeln mit sich bringt. Die Ausführung besteht in der Regel aus einer 2-3 mm flachen, einseitig balligen Gummironde (auch quadratische und rechteckige Formteile), auf die unter hohem Druck unter Temperatur eine mehrere 1/10 mm dicke PTFE-Folie aufgebracht ist. Diese universellen Gleiteinsätze (UG) können mit einem Nagel für Holzstuhlbeine oder sonstige Holzmöbel versehen werden, können aufgeklebt werden oder in Möbelgleiter eingefasst werden. Schauen Sie in unserem Sortiment unter der Rubrik "Gleiter (Möbel, Gestelle)" nach den Artikelserien UG/RE, UG/RU, UGN/RU, GLUG, GGUG2000 und KKSGUG. PTFE Gleiteinsätze empfehlen sich für das leichte Verschieben von Möbeln auf den meisten Bodenbelägen. Das Verschieben von Möbeln auf Teppichböden wird deutlich erleichtert. Für Sitzmöbel auf glatten Böden ist PTFE nicht geeignet, weil diese unbeabsichtigt bei der Nutzung verrutschen.

PU (PUR) – Polyurethan

PU ist einer der vielseitigsten Kunststoffe. Je nach Rezeptur und Herstellungsverfahren ist PU als Thermoplast (TPU thermoplastisches Elastomer), Elastomer oder Duroplast herstellbar. PU Produkte begegnen uns in allen Bereichen des Alltages (Matratzen, Schuhsohlen, Bereifungen für Rollen und Räder, Dämmstoffplatten, Schallschutzelemente, Lacke, Klebstoffe, Isolierschaum und vieles mehr).

SB – Styrol Butadien (auch schlagfestes Polystyrol, PS-HI oder HIPS)

SB (1,04-1,05 g/cm³) ist ein relativ leichter, amorpher Thermoplast. SB ist zäh hart und hat eine deutlich höhere Zähigkeit als Polystyrol (PS). Es ist nicht witterungsbeständig. SB wird vorwiegend (auch geschäumt --> TSG) für preisgünstige Gehäuse und Gehäusekomponenten im Innenbereich eingesetzt. Die Eigenfarbe ist stark deckend weißlich-opak. SB wird mit etwa 180-280 °C verarbeitet, ist leicht entflammbar, brennt leuchtend und stark rußend mit süßlichem Geruch und leicht nach verbranntem Kautschuk riechend.

Taktizität

die Anordnung der Seitenketten an den Hauptketten der Makromoleküle bestimmt wesentlich die Eigenschaften der Kunststoffe (amorph oder teilkristallin und damit glasklar-transparent oder transluzent bis zu deckender Eigenfarbe, die chemische Beständigkeit, die mechanischen Werte, etc.). Man unterscheidet ataktisch, isotaktisch und syndiotaktisch:

TPE – Thermoplastische Elastomere (Sammelbegriff, auch Elastoplaste)

Ist ein Sammelbegriff für Thermoplaste mit elastischen Eigenschaften ähnlich dem der echten Elastomere (mit vernetzten Molekülketten: synthetisches Gummi, Kunstkautschuk). Diese unterteilen sich dann nach Artverwandtheit mit den entsprechenden Thermoplasten in:

Diese unterscheiden sich wiederum von Plastomeren (mit Dichte < 0,9 g/cm³ sehr leichte elastomerähnliche Thermoplaste mit sehr kurzen Molekülketten - z.B. Polyolefinplastomere [POP's]).

Thermoplaste (Sammelbegriff)

Die Thermoplaste sind mengenmäßig die größte Gruppe unter den synthetischen Polymeren (= Kunststoffe). Als Beispiele seien die vier wichtigsten genannt: Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid. Diese vier Massenkunststoffe machen zwei Drittel der gesamten Kunststoffproduktion aus. Sie umgeben uns alltäglich in Form von Verpackungen, Gerätegehäusen und in unendlich vielen anderen Gebrauchsgegenständen.

Duroplaste (Sammelbegriff)

Unter dem Sammelbegriff Duroplaste sind (vor der Verarbeitung und Vernetzung ein- oder mehrkomponentige Harze oder Pulver) harte, nicht mehr erneut thermisch plastifizierbare Kunststoffe mit 3-dimensional engmaschig-vernetzten Molekülketten zusammengefasst, welche sich im Wesentlichen in folgende Typen unterteilen:

Epoxidharze (EP)

Harnstoff-Formaldehyd (UF)

Melaminharze (Melamin-Formaldehyd = MF)

(Meth)acrylatharze (MMA)

Phenolharze (Phenol-Formaldehyd = PF)

Polyesterharze (ungesättigte Polyesterharze = UP)

Vernetzte Thermoplaste (durch Bestrahlung und/oder Zugabe von Vernetzungsmitteln - Beispiel vernetztes PE [VPE oder PE-X] für Wasserrohre und Folien zur Steigerung der mechanischen Werte, der chemischen Beständigkeit und zur Erhöhung der Dauergebrauchstemperatur)

Die diversen Duroplasteinstellungen werden unter dem Begriff Formstoff (FS) genormt durchnummeriert (z.B. FS31). 

Elastomere (Sammelbegriff, auch Synthese-Kautschuke und Elastoplaste)

Unter dem Sammelbegriff Elastomere sind weich-elastische, nicht erneut thermisch plastifizierbare Kunststoffe mit 3-dimensional weitmaschig-vernetzten Molekülketten zusammengefasst, welche sich im Wesentlichen in folgende Typen unterteilen:

Acrylester-Kautschuk (ACM, ANM, AR)

Brombutyl-Kautschuk (BIIR)

Urethan-Kautschuk (AU, EU)

Kautschuke in flüssiger Form erhalten ein "L" vor dem Kurzzeichen (z.B. LBR). Mischungen bestimmter Kautschuke untereinander in bestimmten Mischungsverhältnissen und unter Zugabe von Homogenisatoren oder Verträglichkeitsvermittlern sind sehr eingeschränkt und mit zum Teil beträchtlichen Aufwand möglich und werden meist von den Rohstoffherstellern der Chemieindustrie oder Chemie-Spezialisten angeboten.

Filz (Industriefilz)

Industriefilz

wird ab etwa Mitte der 1980-iger Jahre als Besatz von Kunststoff-Möbelgleitern zur Schonung empfindlicher Böden/Flächen und zur Geräuschdämpfung von bewegten Sitzmöbeln nachgefragt. Im Gegensatz zu manchen Kunststoffgleitflächen wird das Verkratzen oder radierende Auftragen auf empfindlichen Böden (Parkett, polierte/glatte Kalksteinböden, etc.) vermieden und dafür ein erhöhter Abtragverschleiß beim Filz in Kauf genommen. Für diese Aufgabe kann Filz in starker Abhängigkeit von der Bodenreinigung (trocken absaugen - Filzkontakt mit Wasser oder Flüssigkeiten vermeiden; der Filz weicht auf und radiert dadurch schneller ab) immer nur ein Kompromiss zwischen Schonung/Geräuschdämpfung und Verschleiß sein. Industriefilz ist praktisch in allen Dimensionen, Formen, Zuschnitten und in verschiedenen Ausführungen, wie gefärbt, selbstklebend, silikonisiert, flammhemmend, chemisch waschbar, bedingt wasserfest, wasserabstoßend, antistatisch, etc. herstellbar. Ein wesentliches Qualitätsmerkmal ist sein spezifischer Dichtebereich, der im Wesentlichen 0,2-0,7 g/cm³ umfasst. Es lassen sich Qualitäten hart wie Holz und weich wie Watte herstellen. Mit zunehmender Dichte erhöhen sich der Rohstoffeinsatz und die Anforderungen an die Verarbeitungsanlagen.

Verfilzung

Wolle und andere Tierhaare verfilzen durch Reibung, Wärme, Feuchtigkeit und Laugen, indem die sich aufstellenden Schuppen der Faseroberfläche miteinander unlösbar verhaken. Wer eine Wollsocke versehentlich in der Waschmaschine gewaschen hat, kennt den Effekt: Die Socke ist um mehrere Größen geschrumpft und recht fest geworden. Was im Haushalt ein Malheur ist, wird bei der Filzherstellung industriell mittels maschinellem Stauchen, Klopfen und Pressen durchgeführt. Diese Art der Verfilzung durch verhakte aufgestellte Schuppen ist ausschließlich eine Eigenschaft von Tierhaaren/-wolle. Dagegen werden andere Fasern durch Nadeln mit Widerhaken mechanisch verfilzt/verschlungen (s. Herstellungsverfahren).

Filzdefinition und -eigenschaft

Filz ist ein geschichteter, textiler Pressvliesstoff aus Wolle und/oder Fasern, der im Prinzip einen Faserverbundstoff darstellt. Er wird ohne Spinnen, Weben oder Vermaschen aus Einzelfasern hergestellt, die mehr oder weniger wirr übereinander liegen und teilweise ineinander verschlungen sind. Die gereinigte, gekämmte und bis zum Vlies aufbereitete und eventuell gefärbte Rohwolle und/oder Fasern werden durch eine mechanische Bearbeitung (Filzen und Walken) meist mit thermischer und chemischer Unterstützung in einen festen Stoff gepresst/verfestigt (textiles Flächengebilde bzw. Matten mit definierten Eigenschaften laut DIN 61205). Filz ist im Wesentlichen ein zweidimensionaler Pressstoff in Vielschichtanordnung mit geringer dreidimensionaler Bindung. Unter Scher- bzw. Schubbelastung neigt Filz zum schichtweisen Abschieben.

Filzarten

Filzarten werden nach Rohstoffherkunft oder Herstellungsverfahren unterschieden. Der Begriff Wollfilz bezeichnet z.B. die Herkunft der Faser (im wesentlichen Schafswolle, aber auch andere geeignete Tierhaare), im Gegensatz zu synthetischem Filz (Kunstfasern aus Polyamid, Polyester, Kunstseide, Polypropylen, Polyacryl, Normex, Kevlar, Glas, etc.) oder Filz aus Pflanzenfasern (Baumwolle, Zellwolle, Kapok, Ramie [Bastfaser], Jute, etc.). Echte Filze werden aus Faserflor gewonnen, unechte Filze aus gewebten Flächen, die in der Walkmaschine verfilzt werden. Filz kann sowohl aus einem Rohstoff, als auch Mischungen unterschiedlicher Rohstoffe bestehen. Die Bezeichnungen Nadel-, Walk-, Web-, Press- oder Tuchfilz verweisen auf das Herstellungsverfahren.

 
Herstellungsverfahren

Nassfilzen (laut DIN 61210 unter dem Begriff Walkfilze zusammengefasst) des ungebundenen Vlies mit warmem Wasser (Dampf) und Seife (alkalische Filzhilfe) ist die traditionelle, handwerkliche Verarbeitung der Wolle oder von Tierhaaren. In Kombination mit warmem Wasser und Seife stellt sich die oberste Schuppenschicht (Cuticula), die Schuppen der Haare auf. Gleichzeitig durchgeführtes Walken bewirkt ein gegenseitiges Durchdringen der einzelnen Fasern. Die aufgestellten Schuppen verkeilen sich so stark ineinander, dass sie nicht mehr zu lösen sind. Das Werkstück schrumpft dabei stark und es ergibt sich ein fester Stoff (textiles Flächengebilde). Die endgültige Form kann dabei nahtlos aus einem Stück herausgearbeitet werden. Filzwalken ist zeitaufwendig und wird im Wesentlichen nur noch kunsthandwerklich, im Hobby- oder Pädagogikbereich und in kleinem Maßstab industriell durchgeführt. Walkfilz hat die in den DIN-Normen DIN 61200 und DIN 61206 Nr. 2.1 normierte Eigenschaften aufzuweisen. Die Festigkeit des Walkfilzes wird durch sein spezifisches Gewicht festgelegt. Da Walkfilz aus tierischen Fasern, zum Teil unter Beimischung von Zellwolle, besteht, handelt es sich dabei um ein biologisch abbaubares Naturprodukt.

Beim Trockenfilzen wird die trockene Wolle mit Hilfe spezieller Nadeln in eine Form gebracht. Diese Methode ist der Vorläufer des Vernadelns mit einem Nadelbalken. Bei Nadelfilzen wird der Faserflor von Nadeln mit Widerhaken, umgekehrt wie bei einer Harpune angeordnet, wiederholt durchstoßen (360 bis 720 Einstiche je Quadratzentimeter), so dass die Fasern in den Filz gedrückt werden und die Nadel leicht wieder herausgeht, mit dem Effekt, dass Faserbüschel an die Faserflorunterseite gezogen werden und hier zu einem festen Gebilde verschlingen. Nadelvliesstoffe lassen sich nicht nur aus Wolle, sondern auch aus praktisch allen anderen Fasern herstellen. Nadelfilz ist der heute übliche industriell hergestellte Filz. Außerdem ist noch das Verhaken mit einem gepulsten Wasserstrahl oder mit einem Bindemittel möglich. Hier können auch Fasern ohne Schuppenstruktur eingesetzt werden (z. B. Kunstfasern, s. Filzarten). Meist werden die Nadelfilze zusätzlich auf chemischem Weg verfestigt.

Produktbereiche

Wollfilz und andere ungewebte Stoffe verwendet man des Weiteren für Stempelkissen, zur Dämpfung von Schwingungen in Maschinen, zur Schalldämmung und zum Polieren von Glas, Granit und einigen Metallen. Ölgetränkte Filzkissen werden zum Schmieren von Maschinen eingesetzt. Aufgrund seiner Dauerelastizität eignet sich Filz als Dämpfer in Klavieren und anderen Musikinstrumenten. Aus Wollfilz werden auch Hüte, Schuhe und andere Kleidungsstücke hergestellt. Darüber hinaus verwendet man Filze auch für Sieb-, Filter- und Dichtungszwecke.

Verarbeitung (Möbelgleiter)

Filz wird seit einigen Jahren in Form von flächigen Stanzteilen in Möbelgleiter eingebracht. Hierbei werden die Filzstanzteile eingepresst, geklebt, aufgeschweißt (Reib- oder Vibrationsschweißen) oder umspritzt. Die Haltbarkeit für die vier genannten Verfahren ist bei gleicher Filzqualität in etwa gleich, die Wirtschaftlichkeit nimmt über das Aufschweißen zum Umspritzen hin sehr stark ab, bzw. der Artikelpreis entsprechend zu. Beim Aufschweißen verliert der Filz etwa 1,5 mm seiner ursprünglichen Stärke. Beim Kleben ist in der Regel die Beschaffung eines fertig vorkonfektioniertem Klebefilzes die geeignete Wahl, weil hier der Kleber vom Filzhersteller in industriellem Maßstab kontrolliert in gleichbleibend gewünschter Qualität aufgebracht ist, während das Aufkleben des Filzes mit Heißklebern oder anderen geeigneten Klebern einer besonderen Qualitätskontrolle bedarf. Das Aufkleben von Filzstanzteilen auf Möbelgleiter aus Polyolefinen (PE und PP) ist wegen der unpolaren Oberfläche dieser Thermoplaste nur nach einer Oberflächenbehandlung oder mit Spezialklebern möglich und empfiehlt sich in der Regel wegen des Aufwandes nicht. Die Haltbarkeit des Filzes am Möbelgleiter ist ausschließlich von der Beanspruchung abhängig. Je mehr Filzstärke aus dem Möbelgleiter frei herausragt, desto eher wird der Filz wegen seiner marginalen dreidimensionalen Verfilzung bei Schubbeanspruchung flächig in Schichten abgeschoben. Dagegen steht der Wunsch nach Verschleißtiefe, um die Gebrauchszeit bis zur Abnutzung des Filzes zu verlängern. Der Kompromiss liegt erfahrungsgemäß bei einer frei herausragenden Filzstärke von 2-5 mm, Einsatz nur auf besonders empfindlichen Böden, die regelmäßig trocken abgesaugt werden und wenn erwartet werden kann, dass die Benutzer der Möbel behutsam mit den Möbeln umgehen. Ist der Filz zu weich (geringe Dichte), schiebt er nach kurzer Gebrauchsdauer in Schichten ab bzw. verschleißt begleitend schnell. Ist der Filz zu hart (hohe Dichte), ist die Kontaktfläche (Anspritzfläche, Klebefläche, Schweißfläche) wegen der fehlenden Pufferwirkung bei Schub- und Stoßbeanspruchung stärker belastet, der Filz beginnt weiche Böden zu radieren (Marmor, etc.) und die Geräuschdämpfung lässt spürbar nach.