Der Unterschied zwischen amorphen und teilkristallinen Kunststoffen

Sowohl amorphe als auch teilkristalline Kunststoffe sind Hochtemperatur-Polymere. Der Unterschied zwischen den beiden Kunststoffen liegt in ihrer molekularen Struktur. Bevor Sie sich für einen der beiden Kunststoffe entscheiden, müssen Sie die jeweiligen Eigenschaften kennen, denn dies ist für Ihr Spritzgussverfahren entscheidend. Sehen wir es uns an.

 

Amorphe Thermoplaste

Dazu gehören hauptsächlich lichtdurchlässige Kunststoffe:

• Polymethylmethacrylat (PMMA/Acryl)
• Polystyren (PS)
• Polycarbonat (PC)
• Polysulfon (PSU)
• Polyvinylchlorid (PVC)
• Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
• Polyetherimid (PEI)

 

Diese Polymere haben eine zufällig angeordnete Molekularstruktur, die keinen scharfen Schmelzpunkt aufweist. Das hat zur Folge, dass amorphe Materialien allmählich weicher werden, wenn die Temperatur ansteigt.

 

Die Vorteile

Dadurch lassen sie sich leicht thermoformen. Weil diese Materialien isotrop fließen (in alle Richtungen mit denselben Eigenschaften), sind sie formstabiler als teilkristalline Kunststoffe, und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie sich verformen.  Amorphe Thermoplaste bieten außerdem eine erhöhte Schlagfestigkeit und eignen sich hervorragend für Strukturanwendungen.

Diese Materialien haften gut mit Klebstoffen. Darüber hinaus bieten sie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen heißes Wasser und Dampf und verfügen über eine gute chemische Beständigkeit sowie eine hohe Steifheit und Festigkeit. PSU und PEI sind besonders gute Beispiele für amorphe Thermoplaste, die diese Eigenschaften bieten.

 

Die Nachteile

Das sie Kohlenwasserstoffe enthalten, sind sie anfälliger für Spannungsrisse. Außerdem eignen sie sich nicht für den Einsatz als Lager- oder Verschleißteile und haben eine schlechte Ermüdungsbeständigkeit. Amorphe Thermoplaste weisen in der Regel eine geringere chemische Beständigkeit und ein höhere Reibung als teilkristalline Materialien auf.

 

Semi-crystalline thermoplastics

Gängige teilkristalline Materialien sind in der Regel opak und umfassen:

• Polyethylen (PE)
• Polypropylen (PP)
• Polybutylenterephthalat (PBT)
• Polyethylenterephthalat (PET)
• Polyetheretherketon (PEEK)

Im Gegensatz zu amorphen Thermoplasten haben teilkristalline Thermoplaste eine hochgeordnete Molekularstruktur mit präzisen Schmelzpunkten. Während amorphe Materialien sich bei steigenden Temperatur nach und nach erweichen, ist dies bei teilkristallinen Kunststoffen nicht der Fall. Stattdessen bleiben sie fest, bis eine bestimmte Wärmemenge absorbiert wird. Die Materialien wechseln dann schnell in eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität. Dieser Schmelzpunkt liegt im allgemeinen über dem oberen Bereich der amorphen Thermoplaste.

Vorteile

Teilkristalline Polymere bilden aufgrund ihrer starken zwischenmolekularen Kräfte robuste Kunststoffe. Sie bieten eine extrem gute Leistung bei Lager-, Verschleiß- und Strukturanwendungen. Im Vergleich zu amorphen Thermoplasten weisen sie eine bessere chemische Beständigkeit auf.  

Sie bieten eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit, eine gute Zähigkeit und einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten.

 

Nachteile

Der scharfe Schmelzpunkt von teilkristallinen Polymeren erschwert die Thermoformung. Diese Materialien sind anisotropic im Fluss, daher schrumpfen sie stärker in Querrichtung als entlang der Strömungsrichtung. Im Vergleich zu amorphen Polymeren hat dies eine Forminstabilität zur Folge. Auch die Schlagzähigkeit von teilkristallinen Werkstoffen ist im Vergleich zu amorphen Kunststoffen nur durchschnittlich.

Für Hersteller ist die Arbeit mit diesen Materialien eine Herausforderung. Sie sind hydrophob, chemisch inert und besitzen eine geringe Oberflächenenergie, was die Arbeit mit ihnen trotz dieser Hochleistungseigenschaften schwierig macht.

 

Der Formgebungsprozess

Erwartungsgemäß erfordern amorphe und teilkristalline Kunststoffe verschiedene Spritzgussverfahren. Für was auch immer Sie sich entscheiden, die Gleichmäßigkeit der Schmelze spielt eine wichtige Rolle. Die Gleichmäßigkeit der Schmelze bezieht sich nicht nur auf die Schmelztemperatur, sondern auch auf die Schmelzkonsistenz, so dass weder Verwirbelungen noch Schlieren oder halbgeschmolzenes Granulat auftreten. Ohne Schmelzgleichmäßigkeit können keine einheitlichen Abmessungen und Leistungen erzielt werden.  

Amorphe Materialien schmelzen leichter als teilkristalline Polymere, die sich nur schwer einheitlich schmelzen lassen. Um das Spritzgussverfahren für beide zu ermöglichen, befolgen Sie die folgenden Tipps:

 

Amorphe Materialien

Beim Formen amorpher Materialien sollte darauf geachtet werden, dass ein Überfüllen vermieden wird. Rechnen Sie damit, dass Teile in der Form haften. Auch können Teile beim Auswerfen Risse aufweisen.

Für optimale Spritzgussbedingungen:

• Das Material mit hohem Druck injizieren
• Allmählich den Nachdruck verringern
• Die innere Belastung durch hohe Formtemperaturen reduzieren

 

Teilkristalline Materialien

Eine Unterbefüllung kann zu Einfallstellen und Hohlräumen sowie einem geringeren Gewicht der Teile führen. Ein weiteres wichtiges Problem ist die unvollständige Kristallisation. Dies kann zu Verzug und Schrumpfung führen.

Für optimale Spritzgussbedingungen:

• Mit mäßigem Druck einspritzen
• Mit gleichbleibendem Druck einfüllen
• Hohe Formtemperaturen verwenden, um die Kristallisation zu unterstützen

 

Der Erstarrungsprozess

Zum Schluss noch das, was Sie über den Erstarrungsprozess wissen sollten:

 

	Nachdruck	Fluss durch Angussbuchse
Amorph	Mit der Zeit verringern	Angehalten
Teilkristallin	Konstant halten	Dauert bis zum Ende der Kristallisation

 

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