Ein Ingenieur öffnet ein Datenblatt für glasfaserverstärktes PEEK, sieht eine HDT von 315 °C und gibt ein Bauteil für den Dauereinsatz bei 250 °C frei. Die Fertigung läuft an. Sechs Monate später ist das Bauteil aus der Toleranz gekrochen, eine Dichtung hat ihre Vorspannung verloren, und ein Kunde fragt nach dem Grund. Ich habe genau diesen Fehler schon erlebt, der einem nachgelagerten Hersteller eine ganze Produktionscharge gekostet hat. Die Zahl war korrekt. Die Interpretation war falsch. Die Lösung besteht darin, zu wissen, welche der vier Temperaturkennwerte von PEEK für Ihr Bauteil tatsächlich maßgeblich ist — und sie in der richtigen Reihenfolge zu lesen.
Warum die HDT die meisten Einkäufer täuscht
Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) ist ein Kurzzeittest, keine Einsatzkennzahl, weshalb sie fast immer übertrieben hoch angibt, wie heiß ein Bauteil betrieben werden kann. Sie misst die Temperatur, bei der sich ein Norm-Prüfstab unter einer festgelegten Last, meist 1,8 MPa, um einen bestimmten Betrag durchbiegt, gemäß ISO 75 / ASTM D648. Betrachten Sie sie als schnellen Bestehen-oder-Durchfallen-Test, nicht als Lebensdauerversprechen.
Hier wird es gefährlich. Fügt man PEEK 30 % Glas- oder Kohlenstofffasern hinzu, kann die HDT von etwa 152 °C auf über 300 °C springen. Das Fasernetzwerk hält den Prüfstab gerade, während das Polymer darum herum bereits erweicht ist.
Diese hohe Zahl sagt nichts über zehn Jahre Dauerbetrieb aus. Unter anhaltender Last und Hitze verformt sich die erweichte Matrix weiterhin langsam — ein Vorgang, der Kriechen genannt wird. Die Fasern verlangsamen ihn, stoppen ihn aber nicht.
So kann ein Bauteil jeden Labortest bestehen und dann im Feld versagen, indem es kriecht, sich entspannt oder seine Maßgenauigkeit verliert lange nachdem der HDT-Wert Sicherheit suggeriert hatte. Für meine OEM-Kunden gilt bei mir eine Regel: Die HDT ist ein Sortierwerkzeug, niemals die Spezifikation.
Die vier Kennwerte, die die Temperaturgrenzen von PEEK tatsächlich bestimmen
PEEK liefert vier thermische Kennwerte, und jeder beantwortet eine andere Frage. Verwechselt man sie, zahlt man entweder zu viel oder konstruiert zu schwach.
- Glasübergangstemperatur (Tg ~143 °C): der Punkt, an dem die nichtkristallinen Bereiche des Polymers von starr zu weich übergehen. Gemessen mittels DSC nach ISO 11357. Es handelt sich um einen Übergang, keinen abrupten Bruch.
- Schmelzpunkt (Tm ~343 °C): an dem die Kristallstruktur zusammenbricht. Dies ist zugleich Ihre Verarbeitungsuntergrenze und die absolute Obergrenze, die kein Bauteil übersteht.
- HDT (~152–160 °C unverstärkt, ~300–315 °C verstärkt): Kurzzeitsteifigkeit unter Last. Nur ein Screening-Wert.
- Dauergebrauchstemperatur / RTI (~240–260 °C): der Langzeitwert. Von ihm hängt Wohl und Wehe Ihres Bauteils ab.
Unabhängige, peer-begutachtete Studien bestätigen die Basiswerte: PEEK zeigt eine Tg von etwa 143 °C und eine Tm von etwa 343 °C. Das ist Physik, kein Marketing.
Der Kennwert, den die meisten Ingenieure am wenigsten nutzen, ist der letzte. Dauergebrauchstemperatur beschreibt, wie heiß ein Material über tausende Stunden betrieben werden kann, ohne wesentliche Eigenschaften zu verlieren. Bei PEEK liegt sie bei unbelasteter oder leicht belasteter Anwendung bei etwa 260 °C.
Wird dieser Wert zusätzlich gestützt durch einen UL 746B Relative Thermal Index, ist er noch aussagekräftiger. Der RTI wird ermittelt, indem Proben gealtert werden, bis eine Eigenschaft auf die Hälfte ihres Ausgangswerts sinkt, extrapoliert auf 100.000 Stunden — etwa 11 Jahre Einsatzdauer.
Wenn die HDT ein Sprint ist, dann ist der RTI der Marathon — und Sie spezifizieren Bauteile für den Marathon.
Kann man PEEK oberhalb seiner Tg einsetzen? Ja — hier ist der Grund
Sie können PEEK deutlich oberhalb seiner Tg von 143 °C einsetzen, denn PEEK ist teilkristallin: Seine kristallinen Bereiche tragen die Last weiter, auch wenn die amorphen Bereiche bereits erweicht sind. Das ist die Frage, die mir neue Einkäufer am häufigsten stellen — „Meine Anwendung ist heißer als die Tg, also fällt PEEK raus, richtig?“ Fast immer lautet die Antwort: Nein.
Stellen Sie sich zwei Phasen vor, die sich dasselbe Bauteil teilen. Unterhalb der Tg sind beide steif. Oberhalb der Tg wird die amorphe Phase gummiartig und flexibel, während die kristalline Phase ihre Form behält und die Last trägt.
Unabhängige Studien bestätigen, dass PEEK bis zu einer Dauergebrauchstemperatur von 260 °C eingesetzt werden kann , trotz der Tg von 143 °C. Das Überschreiten der Tg ist kein Versagen, sondern eine Verschiebung des Gleichgewichts zwischen Steifigkeit und Zähigkeit.
Dennoch gibt es einen realen Kompromiss. Oberhalb der Tg verliert unverstärktes PEEK an Steifigkeit. Trägt Ihr Bauteil oberhalb von ~143 °C eine nennenswerte Last, wechseln Sie zu einer verstärkten Sorte, um die Steifigkeit wiederherzustellen — nicht weil PEEK an der Tg „versagt“, sondern weil die Konstruktion jetzt die Faser benötigt.
Das habe ich an einem Pumpenzahnrad gelernt, bei dem ein Kunde ein Nachgeben bei 180 °C befürchtete. Unverstärkt behielt es seine Form, bog sich aber stärker durch, als es dem Zahneingriff guttat. Der Wechsel zu einer glasfaserverstärkten Sorte behob die Durchbiegung, ohne die Chemie zu verändern. Die Tg änderte sich nie. Die Konstruktionsabsicht schon.
Unverstärkt vs. GF30 vs. CF30: Wählen Sie die Sorte nach der Last, nicht nach dem Prospekt
Die meisten Sortenentscheidungen laufen auf drei Familien hinaus: unverstärkt, 30 % Glasfaser (GF30) und 30 % Kohlenstofffaser (CF30). Der Prospekt bewirbt die größte Zahl. Die Last verrät Ihnen die richtige.
Kennwertmatrix (typische Branchenwerte)
| Eigenschaft (Prüfmethode) | Unverstärktes PEEK | PEEK GF30 | PEEK CF30 |
|---|---|---|---|
| Glasübergang Tg (ISO 11357) | ~143 °C | ~143 °C | ~143 °C |
| Schmelzpunkt Tm | ~343 °C | ~343 °C | ~343 °C |
| HDT bei 1,8 MPa (ISO 75 / D648) | ~152–160 °C | ~300–315 °C | ~310–315 °C |
| Dauergebrauchstemperatur / RTI | ~240–260 °C | ~250–260 °C | ~250–260 °C |
| Zug-E-Modul | ~3,5–4 GPa | ~11 GPa | ~22–24 GPa |
| Wärmeleitfähigkeit | ~0,29 W/m·K | ~0,43 W/m·K | ~0,9 W/m·K |
| Lineare Ausdehnung (CLTE) | am höchsten | niedriger | am niedrigsten (richtungsabhängig) |
| Elektrisches Verhalten | Isolator | Isolator (~10¹⁴ Ω·cm) | leitfähig (~10⁴ Ω·cm) |
| Dichte | ~1,30 g/cm³ | ~1,51 g/cm³ | ~1,38–1,40 g/cm³ |
| Relativer Kostenindex | 1.0 | ~1,1–1,3 | ~1,5–2,0 |
Die Werte sind typische lieferantenübergreifende Bereiche und dienen nur zur Orientierung — prüfen Sie sie vor der Spezifikation anhand des COA Ihres Lieferanten.
Wann GF30 die bessere Wahl ist
Glasfaser erhöht die Steifigkeit gegenüber unverstärktem PEEK etwa um das Dreifache und verbessert die Kriechbeständigkeit unter Dauerlast, während es weiterhin vollständig elektrisch isolierend bleibt.
- Pumpengehäuse, Ventilkörper, Strukturhalterungen oberhalb von 150 °C.
- Bauteile, die sowohl Steifigkeit als auch dielektrische Isolierung benötigen.
- Budgets, bei denen sich der Preisaufschlag für Kohlenstofffaser schwer rechtfertigen lässt.
Wann CF30 die bessere Wahl ist
Kohlenstofffaser steigert den E-Modul auf etwa das Doppelte von GF30 und verdreifacht die Wärmeleitfähigkeit, wodurch Wärme von Kontaktflächen abgeführt wird.
- Lager, Buchsen und Verschleißteile, bei denen Steifigkeit und Gleitfähigkeit wichtig sind.
- Bauteile, die Wärmestau an Gleitflächen entgegenwirken.
- Gewichtskritische Halterungen als Aluminiumersatz.
Die Kosten, die niemand ausweist
Zwei Nachteile tauchen in den Hauptkennwerten selten auf:
- Kohlenstofffaser ist leitfähig. In der Nähe von Aluminium oder Magnesium in feuchter Umgebung kann CF30 galvanische Korrosion verursachen. Isolieren Sie es.
- Verstärkte Sorten beanspruchen Werkzeuge stark. Glasfaser kann die Werkzeugstandzeit im Vergleich zu unverstärktem Material um 50–70 % senken; Kohlenstofffaser bringt zusätzlich richtungsabhängigen Schwund und erfordert eine engere Bearbeitungskontrolle.
Ein Vier-Schritte-Verfahren, um PEEK ohne Rätselraten zu spezifizieren
Ich gebe jedem neuen Vertriebspartner dieselbe Abfolge mit. Prüfen Sie die Kennwerte in dieser Reihenfolge, und die falsche Sorte fällt selten durch das Raster.
| Schritt | Zu prüfender Kennwert | Beantwortete Frage | Kosten beim Überspringen |
|---|---|---|---|
| 1 | RTI / Dauergebrauchstemperatur | Hält es Jahre bei Spitzentemperatur stand? | Langsames Versagen im Feld durch Alterung |
| 2 | HDT | Behält es kurzzeitig unter Hitze und Last seine Form? | Durchbiegung bei Montage oder Temperaturspitzen |
| 3 | Tg | Brauche ich Fasern, um die Steifigkeit zu erhalten? | Weiches, durchbiegendes Bauteil oberhalb von 143 °C |
| 4 | Tm | Kann meine Anlage es verarbeiten? | Nicht formbares oder verbranntes Material |
- Beginnen Sie mit dem RTI, nicht mit der HDT. Legen Sie die tatsächliche Dauergebrauchstemperatur des Bauteils fest und fordern Sie dann eine Sorte, die darüber liegt. Das ist Ihre Sicherheitsuntergrenze.
- Nutzen Sie die HDT nur, um kurzzeitige Temperaturspitzen zu prüfen. Sie bestätigt, dass das Bauteil bei einem kurzen Überschwinger oder einem heißen Montageschritt nicht nachgibt.
- Prüfen Sie die Tg im Verhältnis zur Last. Liegt der Einsatz bei realer Belastung nahe oder oberhalb von 143 °C, spezifizieren Sie eine verstärkte Sorte, um die Erweichung der Matrix auszugleichen.
- Prüfen Sie die Tm im Verhältnis zu Ihrer Fertigungslinie. Die Schmelzverarbeitung von PEEK liegt bei etwa 360–400 °C; stellen Sie sicher, dass Maschine und Werkzeug das aushalten.
Was das wirklich kostet: Eine TCO-Betrachtung für Einkäufer und Vertriebspartner
Bei einem Hochtemperaturbauteil ist der Harzpreis die kleinste Zahl in der Gleichung — die Kosten einer falschen Spezifikation übersteigen ihn bei Weitem. Einkaufsteams optimieren oft nur den Preis pro Kilogramm und vernachlässigen den Rest der Gesamtbetriebskosten (TCO): Ausschuss, Nacharbeit, Stillstandszeiten und die Qualifizierung, die Sie zweimal durchführen müssen.
Hier eine beispielhafte Aufschlüsselung für ein einzelnes PEEK-Bauteil, wobei die Zahlen nur zum Größenvergleich dienen:
| Kostenelement | Unterspezifiziert (günstigere Sorte) | Korrekt spezifiziert (richtige Sorte) |
|---|---|---|
| Harz-/Rohlingskosten | Am niedrigsten | +10–40% |
| Bearbeitung & Werkzeuge | Standard | Standard bis +20% |
| Feldausfall & Ausfallzeit | Hoch und wahrscheinlich | Nahezu null |
| Neuqualifizierung | Oft erforderlich | Vermieden |
| Gesamtbetriebskosten | Höchste | Am niedrigsten |
Dieses Muster wiederholt sich bei all meinen Kunden: Die Güteklasse, die im Angebot teuer wirkte, war am Ende die günstigste, nachdem das Teil ein Jahr lang im Einsatz war. Investieren Sie in die Güteklasse, sparen Sie beim Ausfall.
Die Perspektive des Vertriebspartners
Für Wiederverkäufer ist eine korrekte Spezifikation Margenschutz, keine Nettigkeit. Jede falsch angegebene Güteklasse kommt als Retoure, Ersatzlieferung oder verlorener Kunde zurück.
- Ein Vertriebspartner, der nach dem Vier-Schritte-Protokoll spezifiziert, senkt die Retourenquote und schützt die Bruttomarge.
- Einen Kunden von CF30 auf GF30 herunterzustufen – wenn die Belastung es zulässt – schafft das Vertrauen, das die nächsten drei Aufträge gewinnt.
- Die richtige Güteklasse auf Lager zu haben, schlägt die teuerste Variante, die niemand zweimal kauft.
PEEK beschaffen: Dokumentation, Mindestbestellmenge, Lieferzeit und Zoll
Eine korrekte Güteklasse nützt dem Käufer trotzdem nichts, wenn Papierkram und Logistik nicht stimmen. Genau hier scheitern internationale B2B-Geschäfte oft im Stillen.
- Dokumentation. Bestehen Sie auf ein Analysenzertifikat (Certificate of Analysis, COA) mit Chargenrückverfolgbarkeit. Fragen Sie bei regulierten Endanwendungen nach der spezifischen Zulassung – nach NORSOK M-710 zertifizierte Güteklassen für Sauergas und Dampf, oder nach Luftfahrt-Brennbarkeitsdaten – statt einer allgemeinen Angabe.
- Mindestbestellmenge und Lieferzeit. Granulat, Stäbe und Platten haben jeweils unterschiedliche Mindestbestellmengen und Lieferzeiten. Planen Sie bei kundenspezifischen Formteilen zusätzliche Zeit für die Schmelzeverarbeitung ein, und klären Sie, ob die Ware ab Regionallager oder ab Herkunftsland verschickt wird.
- Zoll und Versand. Klären Sie mit Ihrem Spediteur den korrekten HS-Code, berücksichtigen Sie den Unterschied zwischen See- und Luftfracht bei der Lieferzeit, und stellen Sie sicher, dass Prüfzertifikate mit der Ware mitreisen, damit die Einfuhrkontrolle ohne Verzögerung erfolgt.
Stimmen Sie zunächst das thermische und chemische Profil der Güteklasse auf die Anwendung ab und klären Sie danach Dokumentation und Logistik. Wird eines übersprungen, bleibt der Auftrag am Zoll hängen.
Schnelle Antworten auf die häufigsten Käuferfragen
Kann PEEK oberhalb seiner Tg von 143°C eingesetzt werden?
Ja. Die kristalline Phase trägt die Last auch oberhalb der Tg. Für belastete Teile über 143°C sollten Sie auf eine verstärkte Güteklasse wechseln.
Wie hoch ist die Dauereinsatztemperatur von PEEK?
Etwa 240–260°C für den Dauereinsatz, mit kurzzeitig höheren Spitzenwerten je nach Belastung und Güteklasse.
HDT im Vergleich zur Dauereinsatztemperatur – wo liegt der Unterschied?
HDT ist ein Kurzzeit-Steifigkeitstest. Dauereinsatztemperatur / RTI ist die langfristige Alterungsgrenze. Spezifizieren Sie nach dem zweiten Wert.
GF30 oder CF30 – welche Güteklasse wähle ich?
GF30 für Steifigkeit plus elektrische Isolierung zu geringeren Kosten. CF30 für maximale Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Wärmeableitung, wenn Leitfähigkeit akzeptabel ist.
Wie hoch ist die maximale Temperatur, die PEEK verträgt?
Es schmilzt bei rund 343°C, das ist die absolute Obergrenze. Der praktisch nutzbare Einsatzbereich liegt weit darunter und wird durch den RTI bestimmt.
Die Kennwerte, die Teile in Toleranz halten
Vier Zahlen, vier Aufgaben. Tg zeigt, wann sich die Steifigkeit ändert, HDT prüft die kurzzeitige Hitzebeständigkeit, Tm setzt die Grenze für Verarbeitung und Versagen, und RTI sagt Ihnen, wie lange das Teil tatsächlich hält. Käufer, die sich die Finger verbrennen, lesen nur eine Zahl – meist HDT – und hören dort auf. Käufer, die zuverlässige Teile liefern, lesen alle vier Werte der Reihe nach und stimmen die Güteklasse auf den tatsächlichen Lastzyklus ab. Spezifikation ist eine Abfolge, keine einzelne Kennzahl.
Sprechen Sie mit jemandem, der das ganze Datenblatt liest
Ich bin Key Account Manager bei Peflon, und ich rede Ihnen lieber eine Überspezifikation aus, als Ihnen zweimal die falsche Güteklasse zu verkaufen. Nennen Sie uns die Dauertemperatur, Belastung und Umgebung Ihres Teils, und wir finden die passende Peflon PEEK-Harz-Güteklasse – oder sagen Ihnen, wann PEEK gegenüber PTFE überdimensioniert ist für die jeweilige Anwendung. Fordern Sie ein PEEK-Muster mit vollständigem COA an und wir liefern die thermischen Daten, die zu Ihrem Lastzyklus passen – nicht nur die Zahl, die auf dem Papier am besten aussieht.
