In den letzten 50 Jahren haben sich Kunststoffe zu einem der wichtigsten Materialien in unserer Gesellschaft entwickelt. Rund 8,3 Milliarden Tonnen Kunststoff wurden weltweit zwischen 1950 und 2015 produziert – das entspricht etwa einer Tonne pro Erdenbürger. Allerdings hat diese Fülle auch ihre Kehrseiten, denn 79% der produzierten Kunststoffe landen in Deponien oder der Umwelt.
Inmitten dieser Entwicklung spielen Spezialkunststoffe eine entscheidende Rolle. Sie zeichnen sich durch herausragende Eigenschaften wie hohe chemische Beständigkeit, Temperaturstabilität und mechanische Festigkeit aus. Diese technischen Kunststoffe finden heute breite Anwendung in Industrie, Medizin und Hightech-Bereichen, wo sie konventionelle Materialien wie Metall oder Glas zunehmend ersetzen.
Kernpunkte
- Spezialkunststoffe wie PVC, PE, PP, PA, POM, PET, PTFE und PEEK zeichnen sich durch herausragende Eigenschaften aus
- Sie werden in vielen Branchen wie Medizintechnik, Anlagenbau und Elektronik eingesetzt
- Ihr Einsatz ermöglicht Innovationen und höhere Produktivität in der Industrie
- Die Entwicklung neuer Spezialkunststoffe ist ein wichtiger Wachstumstreiber
- Nachhaltigkeit und Recycling gewinnen auch bei Hochleistungskunststoffen an Bedeutung
Grundlegendes Verständnis von Spezialkunststoffen
Spezialkunststoffe sind polymere Materialien mit besonderen Eigenschaften, die sie für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Industrien geeignet machen. Im Gegensatz zu Standardkunststoffen bieten diese technische Kunststoffe und Hochleistungspolymere eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit und Funktionalität. Ihre Einteilung erfolgt in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere, wobei jede Gruppe über einzigartige Merkmale verfügt. 
Definition und Bedeutung in der Industrie
Spezialkunststoffe sind für Branchen wie den Automobilbau, die Elektronik und die Medizintechnik von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglichen technische Lösungen, die mit Standardkunststoffen nicht erreichbar wären. Ihre besonderen Eigenschaften wie Temperaturbeständigkeit, Chemikalienresistenz oder elektrische Leitfähigkeit machen sie zu unverzichtbaren Werkstoffen in vielen Spezialanwendungen.
Abgrenzung zu Standard-Kunststoffen
Der wesentliche Unterschied zu Standard-Kunststoffen liegt in der höheren Leistungsfähigkeit der Hochleistungspolymere. Während Standardkunststoffe für einfache Anwendungen konzipiert sind, erfüllen Spezialkunststoffe deutlich anspruchsvollere Anforderungen in Bezug auf Materialeigenschaften, Funktionalität und Zuverlässigkeit.
Wirtschaftliche Relevanz
Die Bedeutung von Spezialkunststoffen für die Wirtschaft ist beträchtlich. Viele Schlüsselindustrien wie der Automobilbau, die Elektronik und die Medizintechnik sind auf diese innovativen Materialien angewiesen. Ihr Einsatz ermöglicht technische Fortschritte und Wettbewerbsvorteile, die den wirtschaftlichen Erfolg dieser Branchen maßgeblich beeinflussen.
Hochleistungskunststoffe und ihre besonderen Eigenschaften
Hochleistungskunststoffe, auch als technische Kunststoffe oder Spezialpolymere bekannt, sind ein Schlüsselfaktor für viele innovative Anwendungen. Diese leistungsstarken Materialien zeichnen sich durch herausragende Eigenschaften aus, die sie für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen prädestinieren.
Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften von Hochleistungskunststoffen ist ihre hohe Temperaturbeständigkeit. Manche Werkstoffe wie PEEK, PPS und PI können Temperaturen von bis zu 500°C standhalten. Darüber hinaus weisen sie eine hervorragende chemische Beständigkeit auf, was sie zu idealen Werkstoffen für den Einsatz in aggressiven Umgebungen macht.
Die mechanische Festigkeit und Dimensionsstabilität von Hochleistungskunststoffen übertreffen die von Standardkunststoffen deutlich. Dies prädestiniert sie für den Einsatz in Anwendungen, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise im Automobilbau, der Luft- und Raumfahrttechnik oder der Medizintechnik.
Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften sind Hochleistungskunststoffe jedoch auch deutlich teurer als herkömmliche Kunststoffe. Dennoch rechtfertigt ihre Leistungsfähigkeit den Einsatz in zahlreichen Hightech-Anwendungen, in denen Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit an oberster Stelle stehen.
Kunststoffe für spezielle Anwendungen in der Medizintechnik
In der Medizintechnik stellen Kunststoffe unverzichtbare Materialien dar, die höchsten Ansprüchen genügen müssen. Neben ihrer Biokompatibilität – also der Verträglichkeit mit dem menschlichen Körper – spielen auch Sterilisierbarkeit und Langlebigkeit eine entscheidende Rolle. Diese Anforderungen erfüllen modernste biokompatible Kunststoffe, die in Implantaten, Prothesen und medizinischen Geräten zum Einsatz kommen.
Biokompatible Materialien
Hochleistungskunststoffe wie Polyetheretherketon (PEEK) und ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) sind aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit und mechanischen Eigenschaften besonders geeignet für Implantate und Prothesen in der Medizintechnik. Auch Silikone erfreuen sich als bioabbaubare Materialien wachsender Beliebtheit in diesem Bereich.
Sterilisierbare Kunststoffe
Neben der Biokompatibilität müssen Kunststoffteile in der Medizintechnik vielfältigen Sterilisationsverfahren standhalten können. Materialien wie Polysulfone und Polyimide sind daher besonders geeignet, da sie autoklavierbar sind und verschiedene Sterilisationsverfahren ohne Qualitätsverlust überstehen.
Implantate und Prothesen
Der Einsatz von Kunststoffen für Implantate und Prothesen eröffnet Medizintechnikern neue gestalterische Möglichkeiten. So können Produkte patientenfreundlicher und mit weniger Belastung für den Körper entwickelt werden, was den Behandlungserfolg erhöht. Moderne Werkstoffe wie PEEK, UHMWPE und Silikone erfüllen dabei höchste Ansprüche an Biokompatibilität, Stabilität und Langlebigkeit.
Chemikalienbeständige Kunststoffe im Anlagenbau
In der chemischen Industrie und im Anlagenbau spielen chemikalienbeständige Kunststoffe eine entscheidende Rolle. Materialien wie PVC, PP, PE und PVDF zeichnen sich durch ihre hervorragende Beständigkeit gegen aggressive Medien und Korrosion aus. Sie finden in Rohrleitungen, Behältern und Auskleidungen vielfältige Anwendung und bieten gegenüber Metallen Vorteile wie geringeres Gewicht und niedrigere Kosten.
Unternehmen wie ERIKS sind führende Anbieter dieser speziellen chemikalienbeständigen Kunststoffe und korrosionsbeständigen Polymere. Mit rund 6.500 Mitarbeitern weltweit und Niederlassungen in 17 Ländern, insbesondere in Westeuropa und Nordamerika, verfügt ERIKS über umfangreiches Know-how in der Verarbeitung und Anwendung dieser hochleistungsfähigen Materialien.
„ERIKS‘ Prototyping-Fähigkeiten umfassen 3D-Druck, Vacuum Casting, SLS und Rapid Manufacturing – wir können schnell Prototypen und Kleinserien ohne Werkzeuge herstellen.“
Die chemikalien- und korrosionsbeständigen Kunststoffe von ERIKS finden in einer Vielzahl von Branchen Verwendung, von Fahrzeug- und Maschinenbau bis hin zur Lebens- und Getränkeindustrie sowie der Luftfahrt und Elektronik. Ihre hohe Verschleißfestigkeit, einfache Verarbeitung und spezielle Eigenschaften machen sie zu idealen Werkstoffen für den Anlagenbau.
Auch hochtemperaturbeständige Materialien wie PEEK (Polyetheretherketon) gehören zum Portfolio von ERIKS. Diese Kunststoffe sind bestens für extreme Bedingungen geeignet und erfüllen höchste Anforderungen an Mechanik und Chemikalienbeständigkeit. Transparente Kunststoffe und Fluorpolymere runden das umfangreiche Angebot ab.
Hochtemperaturbeständige Polymere für extreme Bedingungen
In einer Welt, in der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit an oberster Stelle stehen, spielen Hochtemperaturkunststoffe eine entscheidende Rolle. Diese innovativen Materialien wie PEEK und PPS sind in der Lage, extremen Umgebungsbedingungen standzuhalten und bieten Lösungen für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen.
PEEK und seine Anwendungen
PEEK, oder Polyetheretherketon, ist ein beeindruckender Hochleistungskunststoff mit einer Dauergebrauchstemperatur von bis zu 250°C. Seine außergewöhnliche Hitzebeständigkeit, Chemikalienresistenz und hervorragenden mechanischen Eigenschaften machen PEEK zum Werkstoff der Wahl in Branchen wie Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau. Von Lagerelementen bis hin zu Ventilkomponenten findet PEEK vielfältige Verwendung in anspruchsvollen Umgebungen.
PPS-Werkstoffe in der Industrie
PPS (Polyphenylensulfid) ist ein weiteres Beispiel für einen hochtemperaturbeständigen Kunststoff, der in der Industrie seine Stärken zeigt. Mit seiner hohen chemischen und thermischen Beständigkeit ist PPS ideal für den Einsatz in der Elektrotechnik und Elektronik geeignet. Von Gehäusen bis hin zu Steckverbindern bietet PPS die nötige Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen.
Neben PEEK und PPS gibt es weitere innovative Hochtemperaturkunststoffe wie Polyimid (PI), Polyamidimid (PAI) und Polytetrafluorethylen (PTFE), die jeweils spezifische Eigenschaften für extreme Anwendungen mitbringen. Diese Materialien eröffnen neue Möglichkeiten in der Entwicklung leistungsfähiger und langlebiger Produkte.
Elektrisch leitfähige Kunststoffe in der Elektronik
In der Elektronikbranche spielen elektrisch leitfähige Kunststoffe eine zunehmend wichtige Rolle. Diese speziellen Polymere ermöglichen vielfältige Anwendungen, vom ESD-Schutz in der Fertigung bis hin zu Sensoren und flexiblen Displays. Durch den Zusatz von Füllstoffen wie Kohlenstofffasern oder Leitruß erhalten handelsübliche Kunststoffe die Fähigkeit, Strom zu leiten.
Die Konzentration und Verteilung dieser leitfähigen Partikel im Material bestimmt dabei die Leitfähigkeit – je höher der Anteil, desto besser die elektrischen Eigenschaften. Allerdings bringt die Herstellung dieser leitfähigen Kunststoffe auch Herausforderungen mit sich, etwa eine homogene Verteilung der Füllstoffe oder die Anpassung der Verarbeitungseigenschaften.
Innovative Elektronikunternehmen nutzen die besonderen Eigenschaften elektrisch leitfähiger Polymere jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen. Intrinsisch leitfähige Materialien wie Polyanilin und Polypyrrol finden Einsatz in Sensorik und Displaytechnologie, während antistatische Polymere wichtige Funktionen im ESD-Schutz übernehmen. Auch in Leiterplatten und Gehäusen der Elektrotechnik kommen leitfähige Kunststoffe zum Einsatz.
Die Zukunft der elektrisch leitfähigen Kunststoffe liegt in der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Optimierung der Materialeigenschaften. Durch innovative Compoundtechnologie können Füllstoffgehalte von bis zu 90 Prozent erreicht werden, was die Leistungsfähigkeit der Werkstoffe deutlich steigert. Mit dieser Technologie eröffnen sich neue Möglichkeiten in der Elektronikbranche.
Optische Kunststoffe für Präzisionsanwendungen
In der modernen Welt spielen optische Kunststoffe eine entscheidende Rolle. Diese transparenten Hochleistungspolymere zeichnen sich durch hervorragende optische Eigenschaften, wie hohe Transparenz und optische Reinheit, aus. Sie finden vielfältige Anwendung in Bereichen wie Brillengläsern, Kameralinsen und Displays, wo präzise optische Komponenten gefordert sind.
Transparente Hochleistungspolymere
Polymere wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) und cycloolefinische Copolymere (COC) gehören zu den besonders transparenten und optisch reinen Kunststoffen. Diese optischen Kunststoffe bieten nicht nur hervorragende optische Eigenschaften, sondern auch hohe mechanische Festigkeit und Schlagzähigkeit. Sie ermöglichen die Herstellung von präzisen optischen Bauteilen und Linsen für eine Vielzahl von Anwendungen.
Einsatz in der Optik und Photonik
Der Einsatz von transparenten Polymeren erstreckt sich weit über den Bereich der traditionellen Optik hinaus. In der Photonik, der Technologie der Lichtsteuerung und -verarbeitung, finden diese Werkstoffe zunehmend Verwendung. Neuartige Hochleistungspolymere ermöglichen die Entwicklung integrierter photonischer Komponenten für die optische Datenkommunikation und andere präzise Anwendungen.
„Optische Kunststoffe eröffnen neue Möglichkeiten in der modernen Optik und Photonik, indem sie präzise Linsen, Filter und Bauteile für eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen.“
Verstärkte Kunststoffe für mechanische Belastungen
Wenn es um hohe mechanische Belastungen geht, sind faserverstärkte Kunststoffe oder Composite-Werkstoffe die ideale Wahl. Diese Materialien kombinieren die Vorteile von Kunststoffen, wie geringes Gewicht und einfache Verarbeitung, mit der hervorragenden mechanischen Stabilität und Festigkeit von Verstärkungsfasern wie Glas, Kohlenstoff oder Aramid.
In der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und bei Sportgeräten kommen verstärkte Kunststoffe häufig zum Einsatz. Sie bieten eine hervorragende Leistung bei minimalem Gewicht, was besonders wichtig ist, wenn es um Mobilität und Energieeffizienz geht. Dabei reichen die Einsatzmöglichkeiten von leichten, aber robusten Gehäusen und Strukturbauteilen bis hin zu hochbelastbaren Komponenten wie Rotorblätter für Windkraftanlagen.
Die Entwicklung neuer Matrixsysteme und innovativer Fertigungsverfahren treibt die Fortschritte bei faserverstärkten Kunststoffen stetig voran. So können Composite-Werkstoffe immer präziser auf die individuellen Anforderungen zugeschnitten werden – sei es in puncto Festigkeit, Steifigkeit, Gewicht oder Formgebung.
PVC und seine speziellen Varianten
PVC, oder Polyvinylchlorid, ist ein vielseitiger Spezialkunststoff, der in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz kommt. Dabei unterscheidet man hauptsächlich zwischen Hart-PVC (PVC-U) und Weich-PVC (PVC-P). PVC-U zeichnet sich durch seine hohe chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit aus und findet breite Verwendung im Bau- und Sanitärbereich, etwa für Rohre und Profile. Weich-PVC hingegen wird häufig für Bodenbeläge und Kabelummantelungen verwendet, da es flexibler und anpassungsfähiger ist.
Neben diesen beiden Hauptvarianten gibt es auch spezielle PVC-Typen wie das chlorierte PVC (PVC-C), das eine noch höhere Temperaturbeständigkeit aufweist. Diese Materialien kommen zum Einsatz, wenn besonders extreme Bedingungen herrschen, beispielsweise in der chemischen Industrie.
„PVC ist einer der vielseitigsten Kunststoffe überhaupt und findet in zahllosen Produkten Verwendung – von Rohren und Profilen bis hin zu Kabel- und Bodenbelägen.“
Die Eigenschaften und Anwendungsbereiche von PVC, Polyvinylchlorid und Hart-PVC machen es zu einem äußerst nützlichen und flexiblen Spezialkunststoff in der modernen Industrie.
Fluorpolymere für korrosive Umgebungen
Fluorpolymere wie Polytetrafluorethylen (PTFE) und seine Derivate sind hochleistungsfähige Kunststoffe, die in vielen Industriebranchen, insbesondere in der Prozessindustrie, eine entscheidende Rolle spielen. Diese Materialien zeichnen sich durch ihre herausragende chemische Beständigkeit und ihre Antihafteigenschaften aus, was sie zu idealen Werkstoffen für den Einsatz in korrosiven Umgebungen macht.
PTFE und seine Derivate
PTFE, auch Teflon genannt, ist der bekannteste Vertreter der Fluorpolymere. Es bietet eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 260 °C und eine außergewöhnliche Resistenz gegenüber den meisten Chemikalien. Modifizierte PTFE-Typen wie FEP und PVDF erweitern das Anwendungsspektrum weiter, indem sie verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen.
Anwendungen in der Prozessindustrie
Fluorpolymere finden vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Prozessindustrie. Sie werden beispielsweise für Dichtungen, Auskleidungen von Behältern und Rohrleitungen sowie für Membranen verwendet. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie zu idealen Materialien für den Einsatz in korrosiven, chemisch aggressiven Umgebungen, in denen andere Kunststoffe versagen würden. Darüber hinaus bieten sie eine hohe Temperaturstabilität und zeichnen sich durch ihre Antihafteigenschaften aus, was den Einsatz in anspruchsvollen industriellen Anwendungen ermöglicht.
„Fluorpolymere eröffnen neue Möglichkeiten in der Prozessindustrie, wo höchste chemische Beständigkeit und Zuverlässigkeit erforderlich sind.“
Nachhaltigkeit und Recycling von Spezialkunststoffen
Recycling und Nachhaltigkeit gewinnen auch bei Spezialkunststoffen zunehmend an Bedeutung. Während einige Kunststoffarten wie PET und HDPE bereits in großem Umfang recycelt werden, stellen Duroplaste und Elastomere eine größere Herausforderung dar. Werkstoffliches Recycling erfordert eine sorgfältige Sammlung, Sortierung und Aufbereitung der Abfälle, gefolgt von der Zerkleinerung und Regranulierung.
Das rohstoffliche Recycling hingegen beinhaltet die Aufspaltung der Kunststoffe in ihre Grundbausteine, die anschließend wieder zu neuen Polymeren polymerisiert werden können. Verfahren wie Pyrolyse, Hydrolyse und Methanolyse gewinnen hierbei an Bedeutung. Auch biobasierte und biologisch abbaubare Spezialkunststoffe, wie Polymilchsäure (PLA), werden erforscht, um die Kreislaufwirtschaft weiter voranzubringen.
Darüber hinaus zeigt sich, dass Kunststoffverpackungen aufgrund ihres geringen Gewichts und der damit verbundenen Transporteffizienz einen positiven Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Unternehmen wie Hennecke, Reifenhäuser und Kuhne Group arbeiten stetig an der Entwicklung nachhaltiger Lösungen im Umgang mit Kunststoffen, um den Weg in eine ressourceneffiziente Zukunft zu ebnen.
