Hitzebeständige Kunststoffe
Einsatzgrenzen, Eigenschaften und Auswahlkriterien im Überblick
Höhere Prozessgeschwindigkeiten, Hot-Spots durch Reibung und aggressive Medien stellen klassische Werkstoffe im Maschinenbau vor Grenzen. Hitzebeständige technische Kunststoffe eröffnen hier neue Freiheitsgrade: Sie sind leicht, korrosionsfrei, vielfach selbstschmierend und – je nach Type – dauerhaft bei 100 °C bis über 250 °C einsetzbar. Dieser Überblick ordnet Standard- und Hochleistungskunststoffe ein, vergleicht Temperaturbereiche und Eigenschaften und zeigt praxisnahe Auswahlkriterien inklusive ZEDEX®-Werkstoffen.
Hier möchten wir Ihnen einen Überblick über alle weiterführenden Informationsseiten zu den Hochleistungskunststoffen von DEINHAMMER geben.
Wichtige Begriffe zum Thema
- Glasübergangstemperatur Tg: Die Glasübergangstemperatur ist der Punkt, an dem amorphe Polymere ihre Festigkeit verlieren. Bei dieser Temperatur nehmen die mechanischen Eigenschaften der Polymere stark ab. Wenn die Temperatur für teilkristalline Polymere weiter ansteigt, lösen sich auch die kristallinen Bereiche und die Eigenschaften nimmt drastisch ab.
- Dauergebrauchstemperatur RTI: Der Relative Thermische Index (RTI) ist entscheidend für die thermisch-oxidative Stabilisierung eines Kunststoffs. Wenn dieser Wert überschritten wird, erfährt der Kunststoff deutliche Veränderungen einiger Eigenschaften wie Farbänderungen, Härteveränderungen und bis hin zur vollständigen Zerstörung.
- Kurzzeittemperatur: Diese Temperatur kann für eine kurze Zeit zugelassen werden, jedoch beginnt das Material wahrscheinlich, seine Eigenschaften zu verändern. Die Dauer hängt von den Betriebsbedingungen (z. B. Atmosphäre) ab und kann von 3 bis maximal 100 Stunden variieren.
- Schmelztemperatur Tm: Dies ist die höchste Temperatur im Schmelzbereich, bei der auch die größten und besten Kristalle schmelzen. Ein Phasenwechsel erster Ordnung findet statt, bei dem die Substanz von fest auf flüssig wechselt.
Beispielsweise kann der Kunststofftyp ZX-530 unter der Dauerbelastung von 240 °C und auch kurzzeitig bei 260 °C arbeiten. Der Hochleistungskunststoff ZX-324V11T hält sogar dauerhaft Temperaturen von bis +250 °C stand. Einer der bei DEINHAMMER erhältlichen temperaturbeständigen Kunststoffe, INKUTHERM-3245, hält bei sauerstoffreduzierter Atmosphäre sogar bis zu +550 °C stand und ist somit der Spitzenreiter im Sortiment.
Solche hitzebeständigen Kunststoffe können nicht nur bei extrem hohen Temperaturen eingesetzt werden, sondern auch bei niedrigen Temperaturen bis zu -100 °C. Hochleistungskunststoffe besitzen zudem eine gute elektrische und thermische Isolationsfähigkeit. Sie sind Bieg- und Druckfest und haben somit eine mechanische Festigkeit. Zusätzlich zählen zu ihren Eigenschaften, dass sie besonders verschleißfest sind und kaum Flüssigkeiten aufnehmen.
Mehr Informationen zu diesen Hochleistungskunststoffen finden Sie hier:
Temperaturbereiche und Einsatzgrenzen
Technische Standardpolymere wie PA6/PA66, POM oder PET sind im Dauerbetrieb meist bis ca. 100–120 °C ausgelegt; kurzzeitig sind ~140–150 °C möglich. Hochleistungstypen wie PPS oder PEEK erreichen 200–250 °C dauerhaft, kurzzeitig bis ~300 °C. Im Korridor 150–200 °C entscheidet die konkrete Belastung (Druck, Medium, Einwirkdauer) – Sicherheitsreserven sind einzuplanen. Wichtig: Die Glasübergangstemperatur liegt zwar oft über der empfohlenen Dauergebrauchstemperatur, doch jenseits der Dauergrenze fallen Festigkeit und Maßhaltigkeit rasch ab.
ZEDEX®-Beispiele (Dauergebrauch):
- ZX-100K („Allround bis 110 °C“): RTI 110 °C; für Anwendungen mit Vibration/Nasslauf geeignet.
- ZX-410 („der Präzise bis 180 °C“): konstantes E-Modul bis ~180 °C, hohe Druckfestigkeit.
- ZX-530 („Super-PTFE-Compound bis 240 °C“): sehr gute Chemikalienbeständigkeit auf PTFE-Niveau.
- ZX-324 (PEEK-Basis bis 250 °C): PEEK-Level, Varianten für höhere Steifigkeit/Druck.
Chemiekalien- & Medienbeständigkeit
Hochtemperatur allein genügt selten – häufig wirken Öle, Laugen, Lösungsmittel oder Heißwasser.
- ZX-530 (und Modifikationen wie ZX-530CD3/KF15) ist gegen die meisten Chemikalien inert und bleibt bis 240–260 °C einsetzbar (UL 94 V-0; LOI ~47 %). Typisch: unlöslich in organischen Lösemitteln; Ausnahmen sind starke Mineralsäuren wie konzentrierte HNO₃/H₂SO₄.
- ZX-324 (PEEK-Basis) zeigt sehr breite Beständigkeit; Schwachstelle sind hochkonzentrierte starke Oxidationssäuren.
- ZX-410 ist hydrolysebeständig, jedoch gegen Ketone/Chlorkohlenwasserstoffe empfindlicher – dort sind ZX-530 oder PEEK geeigneter.
Mechanik, Tribologie und pv-Grenzen
Wo Wärme auf Bewegung trifft, sind PV-Belastbarkeit (Flächenpressung × Gleitgeschwindigkeit) und Reibkoeffizienten entscheidend:
- ZX-410 und ZX-530 erreichen hohe zulässige PV-Werte und eignen sich für präzise Führungen bzw. schnelle Gleitstellen; Datenblätter nennen z. B. p_zul bei v = 1 m/min bis > 35 N/mm² (werkstoffabhängig).
- Reibwerte im Trockenlauf: typischerweise μ_dyn ~0,07–0,17 (Werkstoff- und Temperaturabhängigkeit). ZX-530 liegt bei 20 °C trocken um ~0,17 (100 °C ~0,11), ZX-324 um ~0,07–0,09.
- ZX-100K bietet niedrige Reibung bei moderaten Temperaturen und ist im Nasslauf sehr stabil (μ_dyn ~0,08 bei 20 °C trocken; Nass- und Ölbetrieb ebenfalls dokumentiert).
Eigenschaften & Vorteile
- Breites Temperaturspektrum von ~–100 °C bis > 250 °C je nach Type.
- Selbstschmierend, niedrige Reibwerte; PV-fest – speziell ZX-410/ZX-530/ZX-324.
- Chemikalienbeständig bis PTFE-Niveau (ZX-530), hydrolysefest (z. B. ZX-410/ZX-530).
- Präzise führbar (geringe Wärmeausdehnung, konstantes E-Modul – ZX-410).
- Gewichts-/Korrosionsvorteil gegenüber Metall, weniger Schmieraufwand.
Auswahlkriterien für die Konstruktion
- Dauergebrauchstemperatur vs. Lastfall: Temperaturfenster (dauer/kurz), Druck und Geschwindigkeit kombinieren; ab ~180 °C sind ZX-410, ab ~240 °C ZX-530, bei >250 °C ZX-324/ZX-750-Familie im Fokus.
- Medium: Heißwasser, Ölnebel, Lösemittel, Säuren/Laugen → ZX-530/ZX-324 prüfen; bei ketonischen/chlorierten Lösemitteln kein ZX-410.
- Passung und Lagerspiel: Kunststofflager werden eingepresst (Gehäuse-Toleranz i. d. R. H5). Bei größeren Temperaturschwankungen geschlitzte/geklebte Buchsen und angepasste Spielklassen vorsehen.
- Wanddicke und Wärmeabfuhr: Dünnwandig für hohe Dynamik (bessere Wärmeableitung), dickwandig für Stoß/Kantenpressung (höhere Dämpfung) – Abwägung je Einbaugeometrie.
Übersicht ZEDEX Hochleistungskunststoffe
Für jede Anwendung der passende Kunststoff
Praxisbeispiele & Anwendungslogik
- Gleitführungen in Schleif-/Fräsmaschinen: Temperaturstabilität und PV-Festigkeit sprechen für ZX-410 (präzise, konstantes E-Modul) oder ZX-530 (chemikalien- und temperaturfest, niedrige Reibung).
- Spindel-/Bewegungsmuttern: Trockenlauf, Dämpfung und Positioniergenauigkeit machen ZX-100K bzw. ZX-410 attraktiv; dokumentiert sind Anwendungen von Koordinatenmessgerät bis Wagenheber.
- Heiß-/Korrosiv-Umgebung: ZX-530 ersetzt Bronze/Sinterbronze, etwa in Feuerschutztür-Bandlagerungen (Nichtbrennbarkeit, Trockenlauf, geringer Verschleiß).
