Kunststoffe, Kennwerte

Kunststoffe lassen sich in ihren physikalischen Eigenschaften sehr weit variieren. Daher unterscheiden sich auch die Kennlinien für mechanische Belastung von Kunststoffsorte zu Kunststoffsorte deutlich. Hartsteife Kunststoffe wie Acrylglas, Polycarbonate und Polyamide erreichen dabei Streckspannungen respektive Zugfestigkeiten von etwa 50 bis 80 N/mm². Weichere Sorten wie Polypropylen erzielen sogar nur Werte von ca. 30 bis 40 N/mm². Zum Vergleich: Stähle erreichen Werte zwischen 300 und 1500 N/mm². Reine Kunststoffe eignen sich also nur für schwach belastete Bauteile. Allerding lassen sich durch Kombination von Kunststoff und Glas- oder Kohlefasern Verbundwerkstoffe herstellen, die in der Zugfestigkeit unlegierten Stählen ebenbürtig sind, dabei aber ein deutlich geringeres spezifisches Gewicht haben. Ähnlich sieht es bei der Steifigkeit aus. Kunststoffe erreichen je nach Sorte bei Zimmertemperatur Werte von 500 bis 3500 N/mm² für den Elastizitätsmodul, Stahl etwa 210000 N/mm². Auch diese Werte lassen sich durch Kombination von Kunststoff und Glas- oder Kohlefaser auf ein ansprechendes Niveau bringen, was diese Werkstoffe für den Hochleistungs-Leichtbau, etwa bei Fahr- und Flugzeugen, interessant macht. Auch die Temperaturfestigkeit der Kunststoffe ist deutlich niedriger als die der Stähle. PVC beispielsweise erreicht eine Vicat-Erweichungstemperatur von gerade einmal 70 °C, Polyamide etwa 200 °C. Die Dauergebrauchs-Temperatur ist allerdings noch einmal niedriger, bei Polyamiden liegt sie bei etwa 130 °C.