low temperature plastics

Für niedrige Temperaturen geeignete Kunststoffe

Die meisten Konstruktionskunststoffe weisen allgemein eine sehr gute Eignung für Temperaturen unter null auf. Der Umfang dieser Eignung ist jedoch in erster Linie vom Werkstoff und den jeweiligen Anwendungsbedingungen abhängig.
Aufgrund des speziellen Charakters von Thermoplasten kann ein Grenzwert für niedrige Temperaturen nur schwer im Zusammenhang mit standardmäßigen Testmethoden klar bestimmt werden. Wenn Thermoplaste unter Bedingungen mit steigenden Temperaturen eingesetzt werden, haben bestimmte Eigenschaften wie die Glasübergangstemperatur (Tg) und die Kristallitschmelztemperatur (Tm) einen starken Einfluss auf das mechanische Verhalten und die Lebensdauer. Im Rahmen von Standardtests kann der dauerhafte Verlust der Eigenschaften aufgrund thermischer Alterung und Oxidation bestimmt werden.

Wenn es dagegen jedoch zu einem Abfall der Temperaturen kommt, muss es nicht zwingend zum dauerhaften Verlust der Eigenschaften durch den Einsatz bei niedrigen Temperaturen kommen. Es werden zwar ein allgemeiner Anstieg der Steifigkeit und ein Rückgang der Schlagzähigkeit beobachtet, diese Eigenschaften kehren nach einer Erwärmung des Werkstoffs jedoch wieder zu ihren „normalen“ Werten zurück.

An dieser Stelle muss zwischen amorphen und teilkristallinen Thermoplasten unterschieden werden. Ein amorpher Werkstoff sollte keinem mechanischen Verschleiß über der Glasübergangstemperatur ausgesetzt werden (die Temperatur, bei der Polymere von einem harten in einen flexiblen Zustand wechseln), da an diesem Punkt die mechanische Festigkeit extrem abnimmt. Teilkristalline Werkstoffe können dagegen aufgrund vorhandener kristalliner Bereiche im Polymer auch über der Glasübergangstemperatur noch eine bestimmte mechanische Festigkeit aufweisen.
Service temperatures [°C]
Bei teilkristallinen und amorphen Thermoplasten wird eine Einsatztemperatur im negativen Bereich nicht genau definiert. Diese ist in erster Linie von den Anwendungsanforderungen abhängig und kann somit nur im Rahmen tatsächlicher Tests bestimmt werden.

Dank jahrelanger Erfahrungen mit der Verwendung von Polymeren ist jedoch eine ungefähre Einschätzung der geringen Anwendungstemperatur für alle Werkstoffe möglich, die in der folgenden Tabelle für Werkstoffe von Ensinger vermerkt wurden.

Die Anwendung dieser negativen Einsatztemperaturen wird deutlich von der Art der mechanischen Belastung beeinflusst, die bei der Verwendung einwirkt: Schläge oder Vibrationen können zu einem vorzeitigen Komponentenschaden führen.

Werkstoffe, die mit Verstärkungsfasern modifiziert wurden, neigen üblicherweise zu einer größeren Sprödigkeit. Modifizierungen mit Füllstoffen könnten daher bei niedrigen Temperaturen kritischer betrachtet werden.

Unter kryogenen Temperaturen bis -200 °C und darunter können nur wenige Polymere erfolgreich eingesetzt werden. Zu diesen wahren Niedrigtemperatur-Polymeren gehören: