Warum halten manche Kunststoffe lange, während andere schnell altern und reißen, obwohl es sich bei allen um Kunststoffe handelt?(2)
In diesem Artikel gehen wir weiterhin der Frage nach, warum manche Kunststoffe langlebig sind, während andere schnell altern und reißen.
III. Warum kann die Qualität von Materialien mit der Bezeichnung PP und ABS so stark variieren?
Viele Produktspezifikationen geben lediglich an, ob es sich um PP-Material, ABS-Material oder PC-Material handelt. Dies bezeichnet jedoch nur die allgemeine Materialkategorie und sagt nichts über die Materialqualität aus.
Bei PP gibt es verschiedene Optionen, darunter Homopolymer-PP, Copolymer-PP, transparentes PP, schlagzähmodifiziertes PP, witterungsbeständiges PP, flammhemmendes PP, glasfaserverstärktes PP und PP in Lebensmittelqualität.
Bei ABS gibt es Allzweck-ABS, schlagfestes ABS, hitzebeständiges ABS, flammhemmendes ABS, ABS in Galvanisierungsqualität und witterungsbeständiges ABS.
Bei Polycarbonat (PC) gibt es verschiedene Qualitäten: allgemein transparent, flammhemmend, UV-beständig, optisch, verstärkt und chemisch beständig modifiziert.
Unterschiede in den Materialqualitäten, Rezepturen und Zusatzstoffen führen zu erheblichen Abweichungen in der Endleistung.
Weitere Faktoren, die die Qualität beeinflussen, sind:
Ob Neuware verwendet wird
Ob Mahlgut vermischt wird
Der Anteil des verwendeten Mahlguts
Ob Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Flammschutzmittel und Härtemittel hinzugefügt werden
Ob Glasfaserverstärkung, Mineralfüllung oder Legierungsmodifizierung angewendet wird
Ob die Spritzgießtemperatur und die Trocknungsbedingungen geeignet sind
Ob Formdesign und Kühlung stabil sind
Ob die Produktstruktur angemessen ist
Selbst wenn zwei Produkte beide als "ABS housing" gekennzeichnet sind, kann ihre tatsächliche Haltbarkeit völlig unterschiedlich sein.
Die Verbraucher sehen lediglich die gleiche abgekürzte Materialbezeichnung, während die Hersteller tatsächlich die Güteklasse, die Zusammensetzung, die Verarbeitungstechnologie und das Qualitätssicherungssystem kontrollieren.
IV. Härtere Kunststoffe bedeuten nicht automatisch höhere Haltbarkeit
Viele Menschen beurteilen die Qualität von Kunststoffen anhand ihrer Haptik. Sie halten Kunststoffe für hochwertig, wenn sie sich hart anfühlen, und für billig, wenn sie sich weich anfühlen. Dieses Urteil ist jedoch nicht unbedingt zuverlässig. Die Härte eines Materials und seine Haltbarkeit sind zwei unterschiedliche Dinge.
Manche Werkstoffe weisen zwar eine hohe Härte, aber eine geringe Schlagzähigkeit auf und neigen bei Stößen zum Brechen. Andere, vergleichsweise weiche Werkstoffe bieten eine bessere Verschleißfestigkeit, Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit.
Nehmen wir beispielsweise Handyhüllen: Polycarbonat (PC) ist tendenziell härter und transparenter; TPU ist weicher und widerstandsfähiger gegen wiederholtes Biegen, neigt aber zur Vergilbung; Silikon bietet eine weiche Haptik, zieht jedoch leicht Staub an und hat Nachteile bei der Reißfestigkeit und Fleckenbeständigkeit.
Jedes Material hat seine Stärken und Schwächen. Bei der richtigen Materialauswahl geht es nicht darum, eine einzelne Eigenschaft zu maximieren, sondern die größten potenziellen Risiken für das Produkt zu identifizieren.
Wenn das Produkt voraussichtlich fallen gelassen wird, sollte der Stoßfestigkeit Priorität eingeräumt werden.
Wenn das Produkt über einen längeren Zeitraum im Freien eingesetzt werden soll, ist die Witterungsbeständigkeit von größter Bedeutung.
Wird das Produkt in der Nähe von Wärmequellen aufgestellt, muss die Langzeit-Hitzebeständigkeit berücksichtigt werden.
Wenn das Produkt mit Öl, Alkohol oder Reinigungsmitteln in Kontakt kommt, ist die Chemikalienbeständigkeit von entscheidender Bedeutung.
Wenn das Produkt wiederholter Biegung ausgesetzt ist, sollten die Dauerfestigkeit und die Biegefestigkeit bewertet werden.
Die Definition von "durability" variiert je nach Anwendungsszenario.
V. Einige typische Fälle aus dem realen Leben
1. Warum verfärben sich Handyhüllen gelb?
Viele transparente oder helle Handyhüllen vergilben mit der Zeit. Dieses Phänomen hängt in der Regel mit verschiedenen Faktoren zusammen, darunter das Material selbst, UV-Strahlung, Oxidation, Schweiß und Fett, Hitze und die Migration von Additiven. Nicht jede Vergilbung deutet auf Sicherheitsmängel des Materials hin, sie signalisiert jedoch, dass die Farbstabilität nachgelassen hat. Um eine langfristige Vergilbung zu verhindern, sollten Materialeigenschaften, Oxidationsbeständigkeit, UV-Beständigkeit, Oberflächenbehandlung oder einfach dunkle bzw. blickdichte Designs berücksichtigt werden.
2. Warum werden Plastikstühle nach längerer Sonneneinstrahlung spröde?
Viele Kunststoffstühle, -eimer und -boxen für den Außenbereich werden nach längerer Sonneneinstrahlung spröde. Dies hängt im Allgemeinen mit UV-Alterung, thermooxidativer Alterung, der Materialqualität und den verwendeten Alterungsschutzmitteln zusammen.
Eine gute Leistung im Innenbereich garantiert nicht die Eignung für den Außenbereich. Bei der Auswahl von Produkten für den Außenbereich sollte der Preis nicht das einzige Entscheidungskriterium sein; es muss auch geprüft werden, ob das Material witterungsbeständig ist.
3. Warum härten Kabelmäntel aus und reißen?
Gängige Materialien für Kabelmäntel sind PVC, Gummi, TPE, TPU, Silikonkautschuk usw. Die verschiedenen Materialien unterscheiden sich stark in Flexibilität, Hitzebeständigkeit, Kältebeständigkeit, Ölbeständigkeit, Flammschutz und Witterungsbeständigkeit. Verhärtung und Rissbildung mancher Kabel nach langer Nutzungsdauer können durch Weichmachermigration, thermische Alterung, UV-Alterung, wiederholtes Biegen und Kälteversprödung verursacht werden. Solche Probleme lassen sich nicht allein anhand der Manteldicke beurteilen; das Materialsystem und die Einsatzumgebung müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
4. Warum reißen transparente Kunststoffteile unerwartet?
Gängige Werkstoffe für transparente Kunststoffteile sind unter anderem PC, PMMA, PS und PET. Transparenz bedeutet jedoch nicht automatisch identische Eigenschaften. Manche transparente Teile weisen eine gute Schlagfestigkeit auf, andere eine günstige Oberflächenhärte, wieder andere bieten eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit, während andere nur eine mäßige Chemikalienbeständigkeit besitzen. Werden transparente Kunststoffteile dauerhaft beansprucht und gleichzeitig Alkohol, Reinigungsmitteln oder bestimmten Lösungsmitteln ausgesetzt, können sich feine Risse bilden. Dies erklärt, warum Bauteile, die nahezu identisch aussehen und beide transparent sind, sich im praktischen Einsatz drastisch unterscheiden können.
VI. Wie man feststellt, ob ein Kunststoffbauteil für ein bestimmtes Anwendungsszenario geeignet ist
Beginnen Sie mit dem Stellen einiger wichtiger Fragen.
Zunächst einmal: Soll es im Innen- oder Außenbereich eingesetzt werden? Bei Anwendungen im Außenbereich muss besonderes Augenmerk auf die Beständigkeit gegenüber ultravioletter Strahlung, Temperaturschwankungen, Regen, feuchter Hitze und Witterungseinflüssen gelegt werden.
Zweitens: Wird es hohen Temperaturen ausgesetzt sein? Dies umfasst nicht nur kurzfristige hohe Temperaturen, sondern auch die kontinuierliche Betriebstemperatur über lange Zeiträume.
Drittens, hält es langfristigen Belastungen stand? Bei dauerhafter Belastung, Spannungen durch Verriegelungen, Schraubverbindungen oder wiederholter Biegung müssen Kriechen, Ermüdung und Spannungsrisse berücksichtigt werden.
Viertens: Kommt es mit Chemikalien in Kontakt? Öle, Alkohol, Reinigungsmittel, Lösungsmittel, Säuren, Laugen und Schweiß können bestimmte Kunststoffe angreifen.
Fünftens, gibt es irgendwelche Anforderungen an das Aussehen? Transparente, weiße und helle Materialien sind anfälliger für sichtbare Probleme wie Vergilbung, Kratzer, Spannungsrisse und Verfärbungen.
Sechstens, welche Nutzungsdauer ist erforderlich? Einwegverpackungen, kurzlebige Konsumgüter, Automobilkomponenten, Outdoor-Ausrüstung und medizinische Geräte erfordern völlig unterschiedliche Materialqualitäten.
Klare Antworten auf diese Fragen bilden die Grundlage für die richtige Auswahl von Kunststoffmaterialien.
VII. Schlussfolgerung
Kunststoffe sind nicht gleichbedeutend mit billig und minderwertig. Das Materialsystem Kunststoff ist hochkomplex. Kunststoffe können kostengünstig oder leistungsstark sein. Sie eignen sich sowohl für Einwegartikel als auch für technische Bauteile. Sie können schnell altern oder bei geeigneter Konstruktion über lange Zeiträume stabil bleiben.
Die Haltbarkeit eines Kunststoffs hängt nicht allein von der Tatsache ab, dass es sich um Kunststoff handelt, sondern von folgenden Aspekten:
Ob die Materialart richtig ausgewählt wurde;
Ob Güteklasse und Zusammensetzung gut zusammenpassen;
Ob die Verarbeitungstechnologie stabil ist;
Ob die Produktstruktur angemessen ist;
Ob die Einsatzumgebung die Betriebsgrenzen des Materials überschreitet.
Wenn wir also sehen, dass ein Kunststoffteil Risse bekommt, vergilbt, spröde wird oder klebrig wird, sollten wir nicht voreilig schlussfolgern, dass „der Kunststoff von minderer Qualität ist“. Eine präzisere Fragestellung wäre:
Welche Art von Kunststoff wird verwendet?
War es ursprünglich für diesen Anwendungsfall geeignet?
Ist die Ursache für das Versagen Materialprobleme, Verarbeitungsfehler, strukturelle Mängel oder Umwelteinflüsse?
Das Verständnis dieser Fragen markiert den eigentlichen Beginn der Beherrschung des Fachwissens.
