Die Unterschiede zwischen Thermoplasten und duroplastischen Kunststoffen

Kunststoffe können aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften bei Erwärmung in Duroplaste und Thermoplaste unterteilt werden. Im Allgemeinen sind Kunststoffe bei Raumtemperatur fest oder Elastomere. Um sie zu verarbeiten und zu formen, müssen sie normalerweise in einen zähflüssigen, fließfähigen Zustand erhitzt und dann in die gewünschte Form gebracht werden. Dieser Prozess führt zu gewissen Unterschieden zwischen den beiden Arten. Heute werden wir die Unterschiede zwischen Thermoplasten und Duroplasten im Detail besprechen.

Grundlagen der Thermoplaste und duroplastischen Kunststoffe

Thermoplastische Kunststoffe

Thermoplaste sind eine Klasse von Kunststoffen, die bei einer bestimmten Temperatur geformt werden können, beim Abkühlen erstarren und diesen Vorgang mehrfach wiederholen können.

Sie sind weit verbreitet und bestehen hauptsächlich aus thermoplastischen Harzen, denen verschiedene Zusatzstoffe beigemischt sind. Bei bestimmten Temperaturen können diese Kunststoffe erweichen oder in jede beliebige Form schmelzen und diese Form beim Abkühlen beibehalten. Dieser Zustand kann wiederholt erreicht werden, und dieser Prozess beinhaltet nur physikalische Veränderungen.

Beispiele für Thermoplaste sind Nylon (Nylon), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polystyrol (PS), Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polyurethan (PU) und Polytetrafluorethylen (Teflon, PTFE).

Duroplastische Kunststoffe

Duroplastische Kunststoffe erweichen und fließen beim ersten Erhitzen. Wenn sie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, kommt es zu einer chemischen Reaktion, die als Vernetzung bezeichnet wird und sie irreversibel härtet. Einmal ausgehärtet, können sie durch erneutes Erhitzen nicht mehr erweicht werden. Diese Eigenschaft wird bei Formgebungsverfahren ausgenutzt: Beim ersten Erhitzen fließt der Kunststoff und füllt den Formhohlraum unter Druck aus, dann härtet er zu einer festen Form und Größe aus.

Duroplastische Kunststoffe härten durch eine chemische Reaktion aus, wenn sie erhitzt, mit Druck beaufschlagt oder mit einem Härter versehen werden. Dadurch ändert sich ihre chemische Struktur, und sie werden hart und unlöslich in Lösungsmitteln.

Beispiele für duroplastische Kunststoffe sind Phenol-, Harnstoff-, Melaminformaldehyd-, Epoxid-, ungesättigte Polyester- und Silikonkunststoffe.

Zu den üblichen Anwendungen gehören:

• Phenolische Kunststoffe (für Topfgriffe verwendet)
• Melaminformaldehyd (wird für Kunststofflaminate verwendet)
• Epoxidharze (für Klebstoffe verwendet)
• Ungesättigte Polyester (verwendet für Bootsrümpfe)
• Vinylester (verwendet für Autokarosserien)
• Polyurethan (wird für Schuhsohlen und Schaumstoffe verwendet)

Unterschiede zwischen Thermoplasten und duroplastischen Kunststoffen

1. Molekulare Struktur

Der auffälligste Unterschied zwischen Thermoplasten und Duroplasten ist, dass Thermoplaste nach dem Aushärten wieder erwärmt und erweicht werden können. Duroplastische Kunststoffe hingegen können nach dem Aushärten nicht durch Wiedererwärmen erweicht werden, sondern zersetzen sich bei hohen Temperaturen.

• Thermoplastische Kunststoffe: Die Molekularstruktur ist linear und weist in der Regel keine reaktiven Gruppen auf. Sie werden beim Erhitzen nicht vernetzt, so dass die Molekülketten frei gleiten können; daher schmelzen sie beim Erhitzen und lösen sich in einigen Lösungsmitteln.
• Duroplastische Kunststoffe: Vor der Formgebung haben sie eine Kettenstruktur, die der von Thermoplasten ähnelt. Während des Formens werden sie einer thermischen oder chemischen Polymerisation unterzogen, um eine vernetzte Struktur zu bilden. Sobald diese Reaktion abgeschlossen ist, bilden die Polymermoleküle ein dreidimensionales Netzwerk, das ein Gleiten der Molekülketten verhindert und zu einem nicht schmelzenden, unlöslichen Feststoff führt.

2. Schmelzpunkt

Duroplastische Kunststoffe haben einen Schmelzpunkt, der höher ist als ihre Zersetzungstemperatur. Sie zersetzen sich vor dem Schmelzen, wenn sie nach dem Aushärten wieder erwärmt werden, so dass sie nicht wiederverwertet werden können. Thermoplastische Kunststoffe hingegen haben einen niedrigeren Schmelzpunkt, und es gibt einen Bereich zwischen ihrem Schmelzpunkt und ihrer thermischen Zersetzungstemperatur, in dem sie in verschiedenen Formen verarbeitet werden können, z. B. durch Spritzgießen, Blasformen, Extrusion und Folienblasen. Es kann mehrfach umgeschmolzen werden, wobei in der Regel bis zu sieben Recyclingzyklen möglich sind, bevor die Leistung nachlässt.

3. Korrosionsbeständigkeit

Beide Arten von Polymeren sind rost- und korrosionsbeständig und eignen sich für Außenanwendungen und den Kontakt mit korrosiven Medien. Thermoplaste sind jedoch widerstandsfähiger gegen chemische Korrosion als duroplastische Kunststoffe.

4. Dauerhaftigkeit

Bei der Herstellung von technischen Kunststoffen für Autos oder Geräte sind Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit entscheidend. Im Allgemeinen sind duroplastische Materialien haltbarer als ihre Gegenstücke. Diese Polymere sind in der Regel leichter und haben eine ausgezeichnete Festigkeit, Zähigkeit und Schlagzähigkeit. Sie können zusätzlich mit Materialien wie Glasfaser und Kohlenstofffaser verstärkt werden. Aufgrund ihrer strukturellen Vorteile und ihrer Dimensionsstabilität sind duroplastische Kunststoffe daher für eine lange Lebensdauer besser geeignet.

5. Verarbeitungstechniken

• Duroplastische Kunststoffe: Sie werden in ihrer flüssigen Form durch Verfahren wie das Harz-Transfer-Molding (RTM) und das Reaktions-Injektions-Molding (RIM) verarbeitet. Der Aushärtungsprozess umfasst Inhibitoren, Härter, Weichmacher oder Füllstoffe. Die Wahl der Verstärkung hängt von dem gewünschten Ergebnis ab.
• Thermoplastische Kunststoffe: Kann mit verschiedenen Methoden verarbeitet werden, darunter Spritzguss, Extrusion, Vakuumformung und Thermoformung. Thermoplaste sind ausgezeichnete Wärmeisolatoren, was zu längeren Abkühlzeiten im Vergleich zu anderen Kunststoffen führt.

Identifizierung von Thermoplasten und duroplastischen Kunststoffen

Abschließend wollen wir diese gängigen Kunststoffarten anhand der folgenden Tabellen identifizieren:

Tabelle der Verbrennungseigenschaften von Kunststoffen

Tabelle mit zusätzlichen Merkmalen der Kunststoffverbrennung