PBT - Polybutylenterephthalat

Polybutylenterephthalat (PBT) ist ein teilkristalliner technischer Thermoplast aus der Polyesterfamilie. Hergestellt durch Polykondensation von 1,4-Butandiol mit Terephthalsaeure (oder Dimethylterephthalat) wird PBT fuer seine schnelle Kristallisationsrate, ausgezeichneten elektrischen Isoliereigenschaften, gute chemische Bestaendigkeit und geringe Feuchtigkeitsaufnahme geschaetzt. Diese Eigenschaften machen es zum bevorzugten Material fuer praezisionsgeformte elektrische Steckverbinder, Automobilkomponenten und Haushaltsgeraeteteile.

Der globale PBT-Markt wurde 2024 auf etwa 3,5 Milliarden US-Dollar geschaetzt und wird voraussichtlich mit einer jaehrlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,1 % bis 2030 wachsen, angetrieben durch die steigende Nachfrage in den Bereichen Automobilelektrifizierung, miniaturisierte Elektronik und Glasfaser-Telekommunikation. Die weltweite Produktionskapazitaet uebersteigt 2 Millionen Tonnen jaehrlich, mit fuehrenden Herstellern wie BASF, DuPont, Toray und SABIC.

PBT entspricht den ASTM-D5927-Spezifikationen fuer Polybutylenterephthalat-(PBT)-Spritzguss- und Extrusionsmaterialien. Ausgewaehlte Typen erfuellen UL-94-V-0-Flammschutzklassifizierungen und sind unter UL-Yellow-Card-Programmen anerkannt. Lebensmittelkontakttypen sind gemaess FDA 21 CFR 177.1660 erhaeltlich, und Automobiltypen erfuellen die Spezifikationen der grossen OEM-Hersteller.

Wichtige Eigenschaften von PBT umfassen:

• Schnelle Kristallisationsrate, die kurze Spritzgusszykluszeiten ermoeglicht, selbst bei niedrigen Werkzeugtemperaturen — was die Produktionskosten senkt und den Durchsatz verbessert.
• Ausgezeichnete elektrische Isoliereigenschaften mit hoher Durchschlagfestigkeit, niedrigem Verlustfaktor und stabiler elektrischer Leistung ueber einen breiten Temperatur- und Frequenzbereich.
• Gute chemische Bestaendigkeit gegenueber Kraftstoffen, Oelen, Fetten, den meisten Loesungsmitteln sowie verduennten Saeuren und Basen, wodurch PBT fuer Automobil-Motorraum- und industrielle Chemikalienumgebungen geeignet ist.
• Geringe Feuchtigkeitsaufnahme (0,08–0,10 % im Gleichgewicht), die eine ausgezeichnete Masshaltigkeit in feuchten Bedingungen gewaehrleistet — ein signifikanter Vorteil gegenueber Nylon-(PA)-Alternativen.
• Hohe Steifigkeit und Festigkeit, insbesondere bei glasfaserverstaerkten Typen, bei denen die Zugfestigkeit 130 MPa uebersteigen kann.
• Gute Witterungsbestaendigkeit und UV-Bestaendigkeit in stabilisierten Typen fuer Aussenanwendungen.
• Ausgezeichnete Kriechbestaendigkeit unter anhaltenden mechanischen und thermischen Belastungen.

Chemische Struktur und Kristallisation

PBT ist ein linearer aromatischer Polyester mit einem Rueckgrat aus Terephthalat-Estergruppen, die durch Vier-Kohlenstoff-(Butylen)-Segmente verbunden sind. Der Vier-Methylen-Abstandshalter in PBT — im Vergleich zum Zwei-Methylen-Abstandshalter in PET — bietet groessere Kettenflexibilitaet, was zu deutlich schnellerer Kristallisationskinetik fuehrt. Diese schnelle Kristallisation ist der primaere Vorteil von PBT gegenueber PET beim Spritzguss: PBT erreicht hohe Kristallinitaet bei niedrigeren Werkzeugtemperaturen (40–80°C gegenueber 120–140°C fuer PET), was kuerzere Zykluszeiten ohne Einbussen bei der Teilequalitaet ermoeglicht.

Typische Kristallinitaetswerte in gespritztem PBT liegen zwischen 35 % und 45 %, was zu seiner chemischen Bestaendigkeit, Masshaltigkeit und mechanischen Festigkeit beitraegt. Der Kristallinitaetsgrad kann durch Werkzeugtemperatur, Abkuehlrate und Keimbildner beeinflusst werden.

Verfuegbare Typen

Ungefuelltes PBT bietet eine ausgewogene Kombination aus Zaehigkeit, Flexibilitaet und elektrischer Isolation fuer Allzweckanwendungen. Ungefuellte Typen werden ueblicherweise fuer elektrische Steckverbinder, Schalterkomponenten und Anwendungen eingesetzt, bei denen Bindenahtfestigkeit und Dehnung entscheidend sind.

Glasfaserverstaerktes PBT (10–50 % GF) bietet dramatisch erhoehte Steifigkeit, Zugfestigkeit und Waermeformbestaendigkeitstemperatur. Glasfaserverstaerkte Typen mit 30 % Fuellgrad sind der Industriestandard fuer Automobil-Steckverbinder und Motorraum-Komponenten. Hoehere Glasfuellanteile (40–50 %) werden in Strukturkonsolen und Hochtemperaturgehaeusen eingesetzt, wo HDT-Werte ueber 220°C erforderlich sind.

Flammhemmendes PBT enthaelt halogenierte oder halogenfreie Flammschutzsysteme zur Erreichung von UL-94-V-0-Einstufungen bei Wandstaerken bis zu 0,4 mm. Diese Typen sind unverzichtbar fuer elektrische Steckverbinder, Leistungsschalter und Relaisgehaeuse in Automobil- und Industrie-Elektrosystemen.

Mineralgefuelltes PBT verwendet mineralische Fuellstoffe (Talk, Wollastonit oder Bariumsulfat) zur Verbesserung der Masshaltigkeit, Reduzierung des Verzugs und Erzielung glatter Oberflaechenqualitaeten. Diese Typen werden fuer flache, duennwandige Teile wie Sensorgehaeuse, Spiegelgehaeuse und optisch anspruchsvolle Automobilkomponenten bevorzugt.

Schlagzaehmodifiziertes PBT enthaelt elastomere Modifikatoren zur Verbesserung der Zaehigkeit und Duktilitaet auf Kosten einer gewissen Steifigkeit und Hitzebestaendigkeit. Schlagzaehmodifizierte Typen werden fuer Automobil-Stossfaengerkomponenten, Aussentuergriffe und Scheibenwischersystemteile eingesetzt, die Tieftemperaturschlaege ueberstehen muessen.

Verarbeitung

PBT wird hauptsaechlich durch Spritzguss verarbeitet, mit empfohlenen Schmelzetemperaturen von 230–270°C und Werkzeugtemperaturen von 40–80°C. Vortrocknung ist unerlaesslich: PBT muss auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter 0,02 % getrocknet werden (typischerweise 3–4 Stunden bei 120°C in einem Trockenluftrockner), um hydrolytischen Abbau waehrend der Verarbeitung zu verhindern. PBT kann auch durch Extrusion fuer Folien-, Faser- und Monofilamentanwendungen verarbeitet werden.

PBT eignet sich fuer eine Reihe von Nachbearbeitungsverfahren, darunter Ultraschallschweissen, Laserschweissen, Kleben, Einlegeteil-Spritzguss und Umspritzen mit Elastomeren. Seine ausgezeichneten Fliesseigenschaften und schnelle Kristallisation machen es hervorragend geeignet fuer Hochfach-Schnellproduktion von miniaturisierten Steckverbindern und Elektronikkomponenten.