April 2012



Materialauswahl: Werkstoffinfo - Acetal

Acetal ist ein technisches Hochleistungspolymer. Es wird oft für Teile verwendet, die ansonsten aus Metall hergestellt werden würden. Dank der ausgeprägten Eigenschaften wird es häufig im Fräs- und Spritzgussbereich verwendet.


Es gibt zwei Arten von Acetal: Homopolymer, das unter dem Namen Delrin® zuerst von DuPont hergestellt wurde, ist ein Polyoxymethylen aus einer Kette von identischen Oxymethyleneinheiten. Copolymer, das als Celcon® von Celanese vorgestellt wurde, besteht aus einer Kette abwechselnder Oxymethylen- und Oxyethyleneinheiten. Trotz ihrer Unterschiede haben die beiden Acetale aber grundlegende gemeinsame Eigenschaften.



Alle Acetale sind fest, hart und schlagzäh und weisen zudem eine sehr hohe Kriechfestigkeit auf. Sie sind daher bestens für mechanische Teile wie Zahnräder und Kettenglieder geeignet. Ihre hohe Abriebbeständigkeit (wenn auch geringer als die von Nylon und Polyethylenen) und ihr niedriger Reibungskoeffizient bei Kontakt mit Metall und anderen Kunststoffen machen sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Lager, Buchsen und Nocken. Starke Säuren und Oxidationsmittel greifen Acetale an. Abgesehen davon weisen Acetale aber eine hohe Beständigkeit gegenüber den meisten chemischen Stoffen sowie eine geringe Wasseraufnahme auf. Sie werden in großem Umfang für Verpackungs- und Ausgabekomponenten verwendet. Im Allgemeinen sind sie einem breiten Temperaturbereich gegenüber beständig. Ultraviolettstrahlung führt jedoch zu ihrer Zersetzung.


Je nach der betreffenden Anwendung und den gewünschten Eigenschaften können Acetale durch Zugabe verschiedener Zusatzstoffe optimiert werden. Beispielsweise werden Spezialsorten wie elektrostatisch ableitfähiges PTFE- oder glasfaserverstärktes Material hergestellt. Firstcut führt zur Zeit fünf Acetalkunststoffe: schwarzes und weißes Copolymer-Acetal, schwarzes und weißes Homopolymer-Acetal und beiges elektrostatisch ableitfähiges Copolymer. Bei der Wahl eines Acetals sollte Folgendes berücksichtigt werden:


Homopolymere haben:


  • ein höheres Biegemodul als Copolymere, d.h. sie sind bei Zimmertemperatur und bei erhöhten Temperaturen steifer
  • eine höhere Schlagzähigkeit, so dass die Bruchwahrscheinlichkeit bei einem Aufprall etwas geringer ist; ihre Vorteile gegenüber Copolymeren werden bei extremen Temperaturen ausgeprägter
  • eine höhere Dauerschwingfestigkeit, d.h. die Fähigkeit wiederholten Belastungszyklen standzuhalten
  • eine höhere Streckdehnung
  • eine Dauergebrauchstemperatur von 95°C im Gegensatz zu 90°C bei Copolymer
  • höhere Porosität (in dem von Firstcut verwendeten extrudierten Plattenmaterial kann eine Porositätslinie vorhanden sein)

Copolymere haben:


  • bessere Maßhaltigkeit
  • bessere Beständigkeit gegenüber Laugen (hoher pH-Wert) wie beispielsweise Bleichmittel
  • größere Beständigkeit gegenüber Zersetzung durch Kontakt mit Dampf, heißem Wasser oder Heißluft
  • geringere Porosität aufgrund von Schrumpfung in extrudierten Formen

Diese Unterschiede sind zwar nicht groß, sie können aber die Wahl des richtigen Acetals beeinflussen, wenn eine spezielle Eigenschaft für die gewünschte Anwendung entscheidend ist.


Acetale sind stark maschinell bearbeitbar. Wenn die bearbeiteten Teile aber Prototypen für Teile sind, die dann im Spritzgussverfahren hergestellt werden, muss hinsichtlich des Teiledesigns und der Kunststoffwahl auch die Umformbarkeit des Werkstoffs berücksichtigt werden. Das heißt, die Tatsache, dass ein Werkstoff maschinell bearbeitet werden kann, heißt noch lange nicht, dass er auch umformbar ist. Folgendes sind die allgemeine Richtlinien für das Umformen von Acetal (wenn Teile mit dem Schnellspritzgussverfahren von Protomold gegossen werden sollen, sind unsere Design-Richtlinien zu verwenden).


  • Die ideale Wandstärke von gegossenen Acetalteilen liegt zwischen 0,762 und 3,048 mm. Ihre Erfolgschancen sind erheblich besser, wenn sie innerhalb dieser Werte bleiben. Dünne Wände können verhindern, dass die Gussform richtig gefüllt wird. Zu dicke Wände können zu inneren Spannungen oder Hohlräumen im Gussteil führen.
  • Die Wandstärke sollte maximal 15 % von der Nennwandstärke abweichen. Bei Wandstärkeänderungen sollte der Übergang glatt und nicht abrupt sein. Das Schrumpfungsverhalten von Acetal wird besonders von der Wandstärke beeinflusst. Je dicker die Wände, desto größer das Schrumpfungsverhältnis, was bei engen Toleranzen problematisch sein kann.
  • Acetale sind etwas "kerbempfindlich", das heißt, sie können dort, wo eine Oberfläche einen scharfen Einbruch hat (eingegossen oder nach der Produktion erworben), brechen. Die Abrundung von inneren Ecken trägt zu einem geringeren Bruchrisiko bei. Der Mindestradius für innere Ecken an Acetalteilen beträgt 25 % der Wandstärke, bevorzugt 75 %. Eine passende Abrundung an der entsprechenden äußeren Ecke verhindert die Entstehung eines dicken Bereiches.
  • Da Acetale selbstschmierend sind, können Teile gelegentlich mit wenig oder sogar ohne Formschräge geformt werden. Wir empfehlen allerdings eine Formschräge von 0,5 Grad bis 1,0 Grad.
  • Vorsprünge an einer Teilewand, wie Rippen, runde Vorsprünge und dergleichen, sollten dort, wo sie an die Wand anschließen, höchsten 50 % dicker als die Wandstärke sein. Wenn Einfallstellen an der entgegengesetzten Seite der Wand problematisch sein sollten, müssen Vorsprünge auf 40 % der Wandstärke begrenzt werden.
  • Vertiefungen- dünne Bereiche einer Wand - können Risse im Kunststofffluss verursachen und an den Stellen, an denen separate Kunststoffflüsse aufeinandertreffen, Bindenähte verursachen. Eine Verringerung der Größe und Tiefe von Vertiefungen trägt dazu bei, die Auswirkungen von Bindenähten minimal zu halten.
  • Von Auswerferstiften gebildete Löcher sind im Wesentlichen 360°-Innenecken. Für sie gelten daher die Richtlinien für die Abrundung von Ecken. Weil Acetal beim Abkühlen schrumpft und sich gern um Auswerferstifte zusammenzieht, sollten Auswerferstifte entsprechend gestaltet sein, um die Entnahme des Gussteils zu erleichtern.
  • Acetal ist nach dem Spritzgießen formstabil; es schrumpft jedoch beim Abkühlen beträchtlich, was die beim Spritzguss erzielbaren Größentoleranzen beeinflussen kann.

Ob Sie ein Fertigteil bearbeiten oder einen Prototypen, der schlussendlich durch Spritzgießen hergestellt werden soll, der von Ihnen gewählte Werkstoff wird sowohl Ihre Designentscheidungen als auch die Leistung des fertigen Werkstücks beeinflussen. Da einige der Eigenschaften von Acetal, z.B. die Schrumpfneigung bei gegossenen, aber nicht bei maschinell bearbeiteten Teilen ins Gewicht fallen, muss Acetal entsprechend unterschiedlich behandelt werden, je nachdem, ob Prototypen oder Fertigteile bearbeitet werden. Sie können dann die einzigartigen Fähigkeiten des Werkstoffs vollstens nutzen.


Sehen Sie sich auch diesen Video-Tipp über Acetal an.