Eine umfassende Analyse der fünf wichtigsten technischen Kunststoffe für allgemeine Zwecke: PET

2026,03,16

Unter thermoplastischen Polyestern versteht man vor allem Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT). Diese beiden Materialien haben ähnliche chemische Strukturen und sind beide halbkristalline Polymere; Obwohl sie hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Anwendungen Ähnlichkeiten aufweisen, gibt es auch wesentliche Unterschiede zwischen ihnen.

6.1. Chemische Strukturen und Unterschiede zwischen PBT und PET

Die Hauptketten von PET und PBT bestehen aus starren Benzolringen und flexiblen aliphatischen Ketten. Der grundlegende Unterschied liegt in der Länge der aliphatischen Ketten: Das flexible Segment in PET ist eine Ethylenglykol-Einheit (-O-CH₂-CH₂-O-), während es in PBT eine Butylenglykol-Einheit (-O-(CH₂)₄-O-) ist. Das längere flexible Segment in PBT führt zu einer flexibleren Molekülkette; Dieser Unterschied in der Mikrostruktur erklärt die zahlreichen Variationen ihrer makroskopischen Eigenschaften.

6.2. Vergleich der wichtigsten Leistungsmerkmale

Leistungsmerkmale	PBT	HAUSTIER
Mechanische Eigenschaften	Seine Festigkeit und Steifigkeit sind mit einer Zugfestigkeit von etwa 50–60 MPa etwas geringer als die von PET; Allerdings ist seine Schlagzähigkeit im Allgemeinen der von PET überlegen.	Es bietet eine höhere Festigkeit und Steifigkeit mit einer Zugfestigkeit von 55 bis 85 MPa. Seine Schlagzähigkeit ist etwas geringer als die von PBT.
Thermische Eigenschaften	Die Glasübergangstemperatur (Tg) beträgt etwa 130–140 °C und der Schmelzpunkt etwa 225 °C. Die Dauergebrauchstemperatur für ungefüllte Sorten ist typischerweise auf unter 150 °C begrenzt.	Es hat eine niedrigere Glasübergangstemperatur (Tg), etwa 70–80 °C. Sein Schmelzpunkt liegt höher und liegt bei etwa 240–270 °C. Die typische Dauerbetriebstemperatur liegt zwischen 105 und 150 °C.
Bearbeitbarkeit	Schnelle Kristallisation, kurze Formzyklen, niedrige Verarbeitungstemperaturen und gute Fließeigenschaften	Es kristallisiert langsam und erfordert das Formen bei höheren Formtemperaturen, um eine gute Kristallinität zu erreichen; sein Verarbeitungsfenster ist relativ eng.
Elektrische Eigenschaften	Hervorragende elektrische Isolationseigenschaften mit stabiler Leistung in hochfrequenten und feuchten Umgebungen	Es verfügt außerdem über hervorragende elektrische Isolationseigenschaften.
Dimensionsstabilität	Geringe Feuchtigkeitsaufnahme und gute Dimensionsstabilität	Es weist eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und eine gute Dimensionsstabilität auf.

6.3. Leistung in Hochtemperaturumgebungen

Sowohl PBT als auch PET gelten als technische Kunststoffe mit guter Hitzebeständigkeit und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen sie bestimmten Temperaturen standhalten müssen.

6.3.1. Qualitative Beschreibung der mechanischen Eigenschaften bei 150 °C

Online-Suchergebnisse liefern nicht die neuesten genau gemessenen Zugfestigkeits- und Schlagzähigkeitswerte für PBT und PET bei 150 °C. Die meisten Daten bestehen aus typischen Werten, die bei Raumtemperatur gemessen wurden. Wir können diese Eigenschaften jedoch anhand ihrer thermischen Leistungsindikatoren analysieren und ableiten:

1. Für PBT beträgt die Glasübergangstemperatur (Tg) 130–140 °C, was nahe bei 150 °C liegt. Dies bedeutet, dass sich der amorphe Bereich von PBT bei 150 °C bereits in einem hochelastischen Zustand befindet, was zu einer deutlichen Abnahme der Steifigkeit und Festigkeit des Materials führt. Als Obergrenze für den kontinuierlichen Einsatz von unverstärktem PBT wird im Allgemeinen 150 °C angenommen, was darauf hindeutet, dass sich die Leistung bei dieser Temperatur erheblich verschlechtert hat und sich der Grenze seiner langfristigen Lebensdauer nähert.

2. Obwohl der Schmelzpunkt von PET höher ist, beträgt die Tg nur 70–80 °C. Daher hat PET bei 150 °C seine Glasübergangstemperatur längst überschritten und seine mechanischen Eigenschaften hängen in erster Linie von der Unterstützung durch seine kristallinen Bereiche ab. Die langfristige Betriebstemperaturgrenze kann ebenfalls 150 °C erreichen, es besteht jedoch ebenfalls das Problem einer erheblichen Leistungseinbuße.

6.3.2. Deutliche Verbesserung der Hochtemperaturleistung durch Glasfaserverstärkung

Ähnlich wie bei PA ist die Glasfaserverstärkung die effektivste Methode zur Verbesserung der Hochtemperaturleistung von PBT und PET. Der Zusatz von Glasfasern kann:

1. Erhöhen Sie die HDT deutlich: Die HDT von verstärktem PBT kann auf über 200 °C und sogar auf bis zu 220 °C erhöht werden.

2.Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit: Beispielsweise beträgt die Zugfestigkeit von unverstärktem PBT etwa 55 MPa, während eine 40-prozentige Glasfaserverstärkung sie auf 147 MPa erhöhen kann. Dieser Festigkeitsvorteil bleibt bei hohen Temperaturen besser erhalten. Einem Datensatz zufolge liegt die Zugfestigkeit von PBT-GF zwischen 65 und 70 MPa, obwohl diese Werte für bestimmte Temperaturen oder bestimmte Qualitäten gelten können.

3.Erweiterte Betriebstemperatur: Glasfaserverstärktes PBT kann dauerhaft bei Temperaturen von 150 °C oder höher verwendet werden.

6.3.3. Relevante Prüfnormen

Tests der mechanischen Eigenschaften von PBT und PET folgen im Allgemeinen internationalen Standards. Die wichtigsten davon sind:

1.ASTM D638: Wird zum Testen der Zugeigenschaften von Kunststoffen wie Zugfestigkeit, Zugmodul und Bruchdehnung verwendet.

2.ASTM D256: Wird zum Testen der Kerbschlagzähigkeit (Izod-Schlagzähigkeit) von Kunststoffen verwendet, einem Schlüsselindikator für die Materialzähigkeit.

Diese Standards bieten eine einheitliche Grundlage für den Vergleich von Daten verschiedener Materialien und Lieferanten.

6.4. Hauptanwendungsgebiete

1. Automobilelektronik: Steckverbinder, Sensorgehäuse, Zündsystemkomponenten und Fensterhebermotorgehäuse. Aufgrund seiner schnellen Kristallisation und Verarbeitungsvorteile wird PBT in diesem Bereich häufig verwendet.

2.Elektronische und elektrische Ausrüstung: Spulenformen, Schalter, Relaisgehäuse, Energiesparlampensockel und Fassungen.

3.Haushaltsgeräte: Bügeleisen, Komponenten für Öfen und Mikrowellenherde, Haartrocknerdüsen.

4. Sonstiges: Glasfaserkabelmäntel, Präzisionsinstrumentenkomponenten, Pumpengehäuse.

6.5. Anwendungen von PBT/PET in der additiven Fertigung (3D-Druck)

6.5.1. Aktueller Status von PET/PETG als Mainstream-3D-Druckmaterialien

PET, insbesondere sein modifiziertes Copolymer PETG (Polyethylenterephthalat-1,4-Cyclohexandimethanol), hat sich nach PLA und ABS zu einem der beliebtesten Materialien auf dem FDM-3D-Druckmarkt entwickelt. PETG kombiniert die Bedruckbarkeit von PLA mit der Festigkeit und Haltbarkeit von ABS und bietet Vorteile wie starke Zwischenschichthaftung, minimale Verformung, gute chemische Beständigkeit und hohe Transparenz.

6.5.2. Empfohlene Verarbeitungsparameter

1.PETG: Die Extrusionstemperatur beträgt typischerweise 230–250 °C, die Druckgeschwindigkeit 40–60 mm/s und die Heizbetttemperatur 60–80 °C.

2.PET: Reines PET stellt höhere Druckanforderungen; Die Extrusionstemperatur beträgt typischerweise 260–290 °C, und die Temperatur des Heizbetts muss möglicherweise bis zu 100 °C erreichen.

6.5.3. Herausforderungen und Potenzial von PBT im 3D-Druck

Aufgrund seiner extrem schnellen Kristallisationsrate ist PBT beim FDM-Druck schwieriger zu kontrollieren als PETG, da eine schnelle Kristallisationsschrumpfung leicht zu Verwerfungen und Dimensionsinstabilität führen kann. Aufgrund seiner hohen Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und hervorragenden elektrischen Eigenschaften eignet es sich jedoch für den Druck funktionaler technischer Teile. Derzeit sind speziell entwickelte PBT-basierte 3D-Druckfilamente auf dem Markt erhältlich, ihre Akzeptanzrate ist jedoch weitaus geringer als die von PETG.

6.5.4. Vergleichende Leistungsanalyse beim Spritzgießen

3D-gedruckte PETG-Teile sind bekannt für ihre hervorragende Zähigkeit und Verbindungsfestigkeit zwischen den Schichten und ihre Leistung ist vielen anderen FDM-Materialien hinsichtlich der Isotropie überlegen. Obwohl ihre absolute Festigkeit und Steifigkeit immer noch hinter denen von Spritzgussteilen zurückbleibt, sind sie für viele Anwendungen ausreichend. Wenn bei PBT die Herausforderungen des Druckprozesses gemeistert werden können, wird erwartet, dass die gedruckten Teile hinsichtlich Härte und Verschleißfestigkeit eine gute Leistung erbringen, aber sie werden auch mit Problemen der Anisotropie und dem Festigkeitsverlust konfrontiert sein.