PEI (Polyetherimid): Eigenschaften, Datenblatt-Werte und ULTEM
Polyetherimid (PEI), am bekanntesten unter dem Handelsnamen ULTEM, ist ein amorpher Hochleistungs-Thermoplast mit außergewöhnlicher Temperaturbeständigkeit (Glasübergang ~217 °C), hoher Festigkeit und Steifigkeit sowie inhärenter Flammwidrigkeit (UL 94 V-0) ohne Additive. Charakteristisch sind außerdem die gute Maßhaltigkeit, Hydrolysebeständigkeit und die typische bernsteinfarbene Transparenz.
Was ist PEI? Einordnung und Aufbau
PEI gehört zur Gruppe der Hochleistungs-Thermoplaste — oberhalb der Technikkunststoffe wie PA, POM oder PBT, in einer Liga mit PEEK, PPS und PSU. Strukturell verbindet es im Kettenaufbau Imid-Gruppen (verantwortlich für die hohe Temperaturbeständigkeit und Steifigkeit) mit Ether-Gruppen (die für Schmelzbarkeit und damit Verarbeitbarkeit sorgen). Als amorpher Werkstoff kristallisiert PEI nicht, woraus die geringe Schwindung, der niedrige Verzug und die Transparenz folgen. Verarbeitet wird PEI im Spritzguss und in der Extrusion bei hohen Massetemperaturen (~340–425 °C) und erfordert eine gründliche Vortrocknung.
Die wichtigsten Eigenschaften von PEI
PEI kombiniert hohe Dauergebrauchstemperatur, mechanische Festigkeit und Flammwidrigkeit in einem verarbeitbaren Thermoplast. Mechanisch liegt die Zugfestigkeit unverstärkt bei rund 105–115 MPa, der E-Modul bei etwa 3 GPa. Thermisch ist PEI dauerhaft bis ~170–180 °C einsetzbar, mit einer Glasübergangstemperatur um 217 °C. Der Werkstoff ist inhärent flammwidrig (UL 94 V-0) bei geringer Rauchentwicklung — ohne zugesetzte Flammschutzmittel.
| Eigenschaft | PEI unverstärkt | PEI-GF30 |
|---|---|---|
| Dichte (g/cm³) | 1,27 | 1,51 |
| Glasübergangstemperatur Tg (°C) | ~217 | ~217 |
| Dauergebrauchstemperatur (°C) | ~170–180 | ~180 |
| Zugfestigkeit (MPa) | 105–115 | 160–200 |
| E-Modul Zug (GPa) | 3,0–3,3 | 9–11 |
| Reißdehnung (%) | 60 | 3 |
| Wärmeformbeständigkeit HDT, 1,8 MPa (°C) | ~200 | ~210 |
| Wasseraufnahme, Sättigung (%) | ~1,25 | ~0,9 |
| Flammwidrigkeit (UL 94) | V-0 | V-0 |
Typische Richtwerte, trocken. Grade- und herstellerabhängig.
Temperaturbeständigkeit und Flammwidrigkeit
Die hohe Glasübergangstemperatur von ~217 °C ist der zentrale Vorzug von PEI: Der Werkstoff behält seine mechanischen Eigenschaften bis nahe an diese Grenze und ist dauerhaft bei ~170–180 °C einsetzbar — weit über Standard-Technik\u00ad kunststoffen. Hinzu kommt die inhärente Flammwidrigkeit: PEI erreicht UL 94 V-0 ohne Flammschutzadditive und zeigt geringe Rauchgasdichte und -toxizität. Diese Kombination prädestiniert es für Anwendungen, in denen Brandschutz und Temperaturbeständigkeit zusammenfallen — etwa Luftfahrt-Innenräume und Elektronik.
Glasfaserverstärktes PEI (PEI-GF30)
Mit 30 % Glasfaser steigt die Zugfestigkeit auf rund 160–200 MPa und der E-Modul auf etwa 9–11 GPa, bei nochmals verbesserter Maßhaltigkeit und Wärmeformbeständigkeit. Im Gegenzug sinkt die Reißdehnung auf wenige Prozent. Verstärkte Typen kommen dort zum Einsatz, wo zur Temperaturbeständigkeit hohe strukturelle Steifigkeit gefordert ist.
Vorteile und Nachteile von PEI
Vorteile
- Sehr hohe Dauergebrauchstemperatur (~170–180 °C)
- Inhärent flammwidrig (UL 94 V-0), geringe Rauchentwicklung
- Hohe Festigkeit und Steifigkeit
- Gute Maßhaltigkeit, geringer Verzug (amorph)
- Hydrolyse- und sterilisationsbeständig
- Hohe chemische Beständigkeit gegen viele Medien
Nachteile
- Hoher Materialpreis (Hochleistungskunststoff)
- Hohe Verarbeitungstemperaturen, anspruchsvoll im Spritzguss
- Vortrocknung zwingend erforderlich
- Empfindlich gegen starke Laugen und teilhalogenierte Lösemittel
- Begrenzte UV-/Witterungsbeständigkeit ohne Schutz
Typische Anwendungen
- Luftfahrt: Kabinen-Innenteile, Lüftungskomponenten (Brandschutz)
- Elektro/Elektronik: Steckverbinder, Leiterplattenhalter, Bauteile mit Lötwärme
- Medizintechnik: sterilisierbare Instrumente und Komponenten
- Automobil: motornahe Bauteile, Sensoren, Beleuchtung
Datenblatt-Werte richtig lesen
Konkrete Kennwerte variieren von Grade zu Grade und von Hersteller zu Hersteller. Entscheidend ist, die zugrunde liegende Prüfnorm zu beachten:
| ISO 1183 | Dichte |
| ISO 527 | Zugversuch (Festigkeit, E-Modul, Dehnung) |
| ISO 178 | Biegeversuch (Biege-E-Modul) |
| ISO 179 | Schlagzähigkeit (Charpy) |
| ISO 75 | Wärmeformbeständigkeit (HDT) |
| ISO 11357 | Glasübergangstemperatur (DSC) |
| UL 94 | Brandverhalten / Flammwidrigkeit |
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Häufige Fragen zu PEI
Was ist PEI und was bedeutet ULTEM?
PEI (Polyetherimid) ist ein amorpher Hochleistungs-Thermoplast mit sehr hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. „ULTEM" ist der bekannteste Handelsname (ursprünglich GE, heute SABIC) — der Werkstoff selbst heißt generisch Polyetherimid. In Datenblättern und der Beschaffung ist die PEI-Nomenklatur üblich, im allgemeinen Sprachgebrauch oft „ULTEM".
Wie hitzebeständig ist PEI?
Sehr hoch. Die Glasübergangstemperatur liegt bei rund 217 °C, die Dauergebrauchstemperatur bei etwa 170–180 °C. Damit liegt PEI deutlich über Standard-Technikkunststoffen wie PA oder POM und gehört zu den Hochleistungs-Thermoplasten.
Ist PEI von Natur aus flammwidrig?
Ja. PEI erreicht inhärent — also ohne zusätzliche Flammschutzmittel — eine UL-94-V-0-Einstufung und zeichnet sich durch geringe Rauchentwicklung aus. Das macht es zur Wahl für Luftfahrt-Innenräume und elektrische Anwendungen mit hohen Brandschutzanforderungen.
Ist PEI ein amorpher oder teilkristalliner Kunststoff?
PEI ist amorph. Daraus folgen Maßhaltigkeit, geringer Verzug und Transparenz (bernsteinfarben) — im Gegensatz zu teilkristallinen Typen wie PA oder POM, die stärker schwinden und nicht transparent sind.
Wogegen ist PEI chemisch beständig — und wogegen nicht?
PEI ist beständig gegen verdünnte Säuren, Kohlenwasserstoffe, Alkohole und vollständig halogenierte Lösemittel sowie gegen heißes Wasser und Dampf (hydrolysebeständig). Empfindlich ist es gegen starke Basen (Laugen) und teilhalogenierte Lösemittel wie Methylenchlorid.
Angaben sind typische Richtwerte aus öffentlich verfügbaren technischen Datenblättern und keine garantierten Spezifikationen. Einzelwerte immer gegen das aktuelle TDS des Herstellers prüfen.