Top 5 schlagzähe Kunststoffe für industrielle Anwendungen

In der Fertigung werden einige Kunststoffe als „zäh“ eingestuft. Zähigkeit misst die Fähigkeit eines Materials, hohen Schlagkräften ohne Bruch, Rissbildung oder Verformung zu widerstehen. Ein zähes Material ist fest und kann Lasten tragen, aber auch duktil und unter Druck dehnbar.

Zähe Materialien sind von Natur aus schlagzäher als andere, doch verschiedene Faktoren können die Schlagzähigkeit beeinflussen. Beispielsweise werden Kunststoffe bei kühleren Temperaturen spröder und bei wärmeren Temperaturen zäher. Längere Einwirkung erhöhter Temperaturen und UV-Licht verringert die Zähigkeit eines Kunststoffs. Auch die Teilegeometrie beeinflusst die Schlagfestigkeit – scharfe Innenecken erzeugen Spannungskonzentrationen, die zu Bruch führen können, während abgerundete Ecken Teile langlebiger machen.

Die Wahl des richtigen Materials von Anfang an kann die Lebensdauer eines Teils verlängern und spätere Ausfälle verhindern. Hier erfahren Sie, was Sie über die besten schlagzähen Kunststoffe wissen müssen.

Beste schlagzähe Kunststoffe

Bei Fast Radius bestimmen wir die Zähigkeit eines Materials anhand der Ergebnisse seines Kerbschlagbiegeversuchs nach Izod. Dieser Test misst die von einem Kunststoff absorbierte Energie, was Aufschluss darüber gibt, wie viel Energie er vor einer Verformung aushalten kann. Hier sind einige der besten Optionen für schlagzähe Kunststoffe zur Herstellung zäher Teile.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

ABS ist bekannt für seine hohe Schlagzähigkeit und mittleren Kosten, was es zu einer beliebten Wahl in vielen Fertigungsbranchen macht. ABS lässt sich zudem gut zerspanen und haftet gut an Klebstoffen, Farben und Beschichtungen. Die Verarbeitungstemperatur beeinflusst die endgültigen Eigenschaften – niedrige Temperaturen ergeben höhere Schlagzähigkeit, hohe Temperaturen erhöhen die Hitzebeständigkeit.

ABS findet sich in vielen Komponenten wie Instrumententafeln, Koffern, Automobilteilen wie Stoßstangen, Gehäusen für Elektrowerkzeuge und Haushaltsgeräte sowie Kinderspielzeug. Trotz seiner Vielseitigkeit sollten Produktteams wissen, dass dieses schlagzähe Material nicht für Lebensmittel- und Getränkeanwendungen geeignet ist.

ABS Kerbschlagzähigkeit (Izod) – Min. 200,0 J/m², Max. 215,0 J/m²

Polyethylen hoher Dichte (HDPE)

HDPE ist ein langlebiger, vielseitiger Thermoplast mit hervorragender Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit. Da seine Moleküle so dicht gepackt sind, weist HDPE außergewöhnliche Zähigkeit und Steifigkeit auf. HDPE ist zudem beständig gegen Chemikalien, Korrosion, Absorption und Abrieb. Allerdings bietet HDPE nur eine geringe bis mittlere Hitzebeständigkeit.

HDPE ist ein relativ kostengünstiges Material und leicht zu verarbeiten. Es findet sich in Chemietanks und im Marinebau, Outdoor-Ausrüstung wie Spielplätzen und sogar in Prothesen. Trotz seiner Zähigkeit ist HDPE unter extremen Drücken anfällig für Spannungsrissbildung. Beim Spritzguss von HDPE besteht zudem das Risiko von Formschwindung.

HDPE Kerbschlagzähigkeit (Izod) – Min. 20,0 J/m², Max. 220,0 J/m²

Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist ein extrem zäher Kunststoff, der transparent wie Glas hergestellt werden kann. Aus diesem Grund sowie wegen seiner Verarbeitbarkeit ist PC ein häufiger Glasersatz, wenn hohe Schlagfestigkeit erforderlich ist. Viele Konsumgüter werden aus Polycarbonat gefertigt, darunter Innen- und Außenschilder, Helme, Schutzbrillen und Gesichtsschilde, Fenster und mehr. PC wird auch in architektonischer Verglasung eingesetzt, die Gebäude vor Schäden schützt – oft in medizinischen Einrichtungen, Regierungsgebäuden und Verkehrsknotenpunkten.

Leider kann Polycarbonat für einige Produktteams prohibitiv teuer sein. Zudem ist PC, obwohl sehr schlagfest, nicht sehr kratzfest. Teams müssen dies bei der Entscheidung berücksichtigen, ob PC die beste Gesamtwahl für ihren Anwendungsfall ist.

PC Kerbschlagzähigkeit (Izod) – Min. 90,0 J/m², Max. 200,0 J/m²

Polyamid-Imid (PAI)

PAI ist ein extrem zäher, fester und steifer Kunststoff, der auch unglaublich langlebig ist. PAI verfügt über gute Chemikalienbeständigkeit, elektrische Isoliereigenschaften und geringe thermische Ausdehnung – das bedeutet, dass PAI bei erhöhten Temperaturen dimensionsstabil bleibt. Polyamid-Imid weist sowohl Zug- als auch Druckfestigkeit auf, wodurch es sich dehnen und komprimieren kann, um hohen Stößen anzupassen.

Neben seiner Zähigkeit und Integrität kann PAI auch enge Toleranzen halten. Es ist beständig gegen viele gängige Lösungsmittel, Kraftstoffe und Säuren, was seinen Nutzen weiter erweitert. Typische Teile aus PAI sind Lager und Buchsen, Pumpen- und Ventilteile, Halbleiter-Maschinen und andere elektrische Steckverbinder.

PAI ist vielseitig in der Fertigung, aber teuer, schwer zu verarbeiten und kann nur bei hohen Temperaturen eingesetzt werden. PAI hat zudem eine begrenzte Hydrolysebeständigkeit – obwohl es in Hochaufprallsituationen dimensionsstabil bleibt, dehnt es sich leicht bei Kontakt mit Wasser aus.

PAI Kerbschlagzähigkeit (Izod) – Min. 100,0 J/m², Max. 150,0 J/m²

High Impact Polystyrol (HIPS)

HIPS weist hohe Schlagzähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf. HIPS ist steif genug, um Biegung zu widerstehen, aber leicht genug für einfache Fertigung. Mit diesem robusten und zuverlässigen Material gefertigte Teile können Brüche durch wiederholte Belastungen widerstehen.

HIPS findet sich in Konsumgütern, Elektronik, Gastanks, Maschinen und vielen anderen industriellen Anwendungen. HIPS wird auch häufig in der additiven Fertigung eingesetzt. Da HIPS lebensmittelsicher und langlebig ist, können damit viele verschiedene Lebensmittellagerkomponenten hergestellt werden, wie die Innenauskleidung von Heißgetränkebechern und Kühlschränken.

Leider ist HIPS nicht sehr umweltfreundlich – es baut sich nur langsam ab und ist unwirtschaftlich zu recyceln. HIPS ist zudem leicht entflammbar und hat eine schlechte Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel.

HIPS Kerbschlagzähigkeit (Izod) – Min. 50,0 J/m², Max. 350,0 J/m²

Wählen Sie die richtigen schlagzähen Kunststoffe für Ihr nächstes Projekt

Die Wahl des besten schlagzähen Kunststoffs kann die Leistung und Langlebigkeit Ihrer kommenden Produktionsserie erhöhen. Zähe Materialien helfen Ihren Komponenten, auch unter großen physikalischen Belastungen der Zeit standzuhalten.

Die genannten Materialien bieten Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit neben weiteren Eigenschaften – Chemikalienbeständigkeit, Verarbeitbarkeit, Dimensionsstabilität und Verträglichkeit mit natürlichen und synthetischen Verbindungen – um Ihre Komponente zu optimieren. Ein erfahrener Fertigungspartner kann Produktteams bei der Materialwahl für schlagzähe Kunststoffteile Sicherheit geben.

Bei Fast Radius bringt unser Team vertrauenswürdiger Hersteller jahrelange Erfahrung in Ihr Produktdesign und Ihre Prozesse ein. Wenn Ihre Teile unter extremen Bedingungen zäh bleiben müssen, können wir Ihre Designs und Materialentscheidungen von Anfang an optimieren. Kontaktieren Sie uns, um zu starten!

Um weitere korrosionsbeständige, chemikalienbeständige oder hydrolysebeständige Materialien zu entdecken, besuchen Sie das Fast Radius Ressourcenzentrum.

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