Die Wahl des richtigen Kunststoffmaterials ist einer der entscheidenden Faktoren bei der Entwicklung und Serienfertigung optischer Komponenten. Je nach Anwendung, Umgebungsbedingungen und gewünschter optischer Leistung kommen verschiedene Materialien infrage – allen voran PMMA, Polycarbonat (PC), COC und COP.
In diesem Beitrag geben wir einen Überblick über die wichtigsten Eigenschaften dieser Werkstoffe und ihre Eignung für unterschiedliche optische Anwendungen.
PMMA (Polymethylmethacrylat)
PMMA, auch bekannt als Acrylglas oder unter Markennamen wie Plexiglas, ist einer der am häufigsten eingesetzten Werkstoffe in der Optik. Es überzeugt durch seine hohe Lichttransmission (bis zu 92 %) und eine gute UV-Beständigkeit. Der Brechungsindex von PMMA liegt bei ca. 1,49.
Vorteile:
- Sehr hohe optische Klarheit
- Geringe Wasseraufnahme
- Günstig in der Verarbeitung
- Gute Witterungsbeständigkeit
Einschränkungen:
- Geringere Schlagzähigkeit im Vergleich zu PC
- Kratzempfindlicher ohne Beschichtung
Typische Anwendungen: Lichtleiter, Abdeckungen, allgemeine Optiken mit geringem mechanischem Stress
Beispiele für PMMA-Qualitäten:
- Röhm PLEXIGLAS® 8N / 7N (hohe optische Reinheit)
- Altuglas® Lenses Grade (für spritzgegossene Linsen)
Polycarbonat (PC)
PC ist ein extrem robustes, schlagzähes Material mit guter optischer Qualität. Es ist ideal für Anwendungen, bei denen neben der Lichtführung auch mechanische Belastung eine Rolle spielt. Der Brechungsindex liegt bei ca. 1,585.
Vorteile:
- Hohe Schlagfestigkeit
- Gute optische Eigenschaften
- Thermisch belastbar (bis ca. 120°C)
Einschränkungen:
- Höhere Wasseraufnahme
- Etwas geringere Transmission als PMMA
- Anfällig für UV-Vergilbung (Schutz durch Beschichtung erforderlich)
Typische Anwendungen: Linsen in Sicherheits- und Medizingeräten, robuste Optiken im Outdoor-Bereich
Beispiele für Polycarbonat-Typen:
- Makrolon® LED / Makrolon® OD (Covestro)
- Lexan® Optical Grades (SABIC)
COC (Cyclic Olefin Copolymer)
COC ist ein hochtransparenter Spezialkunststoff mit sehr guter Formstabilität und niedriger Wasseraufnahme. Er eignet sich hervorragend für hochpräzise Optiken und medizintechnische Anwendungen. Der Brechungsindex liegt je nach Type bei ca. 1,53.
Vorteile:
- Exzellente Lichtdurchlässigkeit
- Geringe Doppelbrechung
- Niedrige Feuchtigkeitsaufnahme
- Biokompatibel
Einschränkungen:
- Höhere Materialkosten
- Eingeschränkte Temperaturbeständigkeit (ca. 80°C)
Typische Anwendungen: Mikrolinsen, medizinische Einmaloptiken, Sensorabdeckungen
Beispiele für COC-Materialien:
- TOPAS® COC (Polyplastics / TOPAS Advanced Polymers)
COP (Cyclic Olefin Polymer)
COP ist dem COC sehr ähnlich, bietet jedoch teils noch bessere thermische Eigenschaften. Es kommt besonders dort zum Einsatz, wo Formstabilität, chemische Beständigkeit und optische Reinheit gefragt sind. Der Brechungsindex liegt je nach Sorte bei ca. 1,53 bis 1,54.
Vorteile:
- Sehr hohe Transparenz
- Temperaturbeständig bis ca. 140°C
- Chemikalienresistent
- Exzellente Dimensionsstabilität
Einschränkungen:
- Teuer in der Beschaffung
- Eingeschränkte Verfügbarkeit
Typische Anwendungen: Hochleistungsoptiken, Lab-on-a-Chip-Systeme, Linsen in aggressiven Umgebungen
Beispiele für COP-Materialien:
- ZEONEX® (Zeon Corporation)
- ZEONOR® (Zeon Corporation)
Fazit
Die Wahl des geeigneten Kunststoffs hängt stark von den Anforderungen Ihrer Anwendung ab: Während PMMA (z. B. Röhm 8N, Altuglas) durch Preis-Leistung punktet, bietet PC (z. B. Makrolon®) hohe Schlagfestigkeit. COC (z. B. TOPAS®) und COP (z. B. ZEONEX®) eignen sich für hochspezialisierte Anwendungen mit engen Toleranzen und besonderen Umweltanforderungen.
Sie sind unsicher, welches Material für Ihre Anwendung geeignet ist? Kontaktieren Sie uns gerne – wir unterstützen Sie bei der Auswahl und Umsetzung Ihres optischen Projekts.
