De verschillen tussen thermoplasten en thermohardende kunststoffen

Kunststoffen kunnen worden ingedeeld in thermohardende kunststoffen en thermoplasten op basis van hun oppervlakte-eigenschappen bij verhitting. Over het algemeen zijn kunststoffen vast of elastomeer bij kamertemperatuur. Om ze te verwerken en te gieten, moeten ze meestal worden verhit tot een viskeuze, vloeibaar toestand en dan in de gewenste vorm worden gebracht. Dit proces zorgt voor bepaalde verschillen tussen de twee soorten. Vandaag bespreken we de verschillen tussen thermoplasten en thermohardende kunststoffen in detail.

Grondbeginselen van thermoplasten en thermohardende kunststoffen

Thermoplasten

Thermoplasten zijn kunststoffen die bij een bepaalde temperatuur kunnen worden gevormd, na afkoeling stollen en dit proces meerdere keren kunnen herhalen.

Ze worden veel gebruikt en bestaan voornamelijk uit thermoplastische harsen gemengd met verschillende additieven. Bij bepaalde temperaturen kunnen deze kunststoffen zacht worden of smelten tot elke gewenste vorm en die vorm behouden bij afkoeling. Deze toestand kan herhaaldelijk worden bereikt en dit proces gaat alleen gepaard met fysieke veranderingen.

Voorbeelden van thermoplasten zijn nylon (Nylon), polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polyvinylchloride (PVC), acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), polystyreen (PS), polyoxymethyleen (POM), polycarbonaat (PC), polyurethaan (PU) en polytetrafluorethyleen (Teflon, PTFE).

Thermohardende kunststoffen

Thermohardende kunststoffen worden zacht en vloeien bij de eerste verhitting. Wanneer ze tot een bepaalde temperatuur worden verwarmd, ondergaan ze een chemische reactie die bekend staat als crosslinking, waardoor ze onomkeerbaar uitharden. Eenmaal uitgehard kunnen ze niet zacht worden door opnieuw te verwarmen. Deze eigenschap wordt gebruikt in spuitgietprocessen: tijdens de eerste verhitting vloeit de kunststof en vult onder druk de vormholte, waarna het uithardt tot een vaste vorm en grootte.

Thermohardende kunststoffen harden uit door een chemische reactie bij verhitting, drukverhoging of toevoeging van een verharder, waardoor hun chemische structuur verandert en ze hard en onoplosbaar in oplosmiddelen worden.

Voorbeelden van thermohardende kunststoffen zijn fenol-, ureum-, melamineformaldehyde-, epoxy-, onverzadigde polyester- en siliconenkunststoffen.

Veel voorkomende toepassingen zijn:

• Fenolhoudende kunststoffen (gebruikt voor handgrepen)
• Melamine formaldehyde (gebruikt voor plastic laminaat)
• Epoxyharsen (gebruikt voor lijmen)
• Onverzadigde polyesters (gebruikt voor scheepsrompen)
• Vinylesters (gebruikt voor carrosserieën)
• Polyurethaan (gebruikt voor schoenzolen en schuim)

Verschillen tussen thermoplasten en thermohardende kunststoffen

1. Moleculaire structuur

Het belangrijkste verschil tussen thermoplasten en thermohardende kunststoffen is dat thermoplasten na uitharding opnieuw kunnen worden verhit en zachter kunnen worden gemaakt. Daarentegen kunnen thermohardende kunststoffen na het gieten niet opnieuw worden verwarmd; ze ontleden bij hoge temperaturen.

• Thermoplasten: De moleculaire structuur is lineair en bevat meestal geen reactieve groepen. Ze ondergaan geen cross-linking bij verhitting, waardoor moleculaire ketens vrij kunnen glijden. Ze smelten dus bij verhitting en lossen op in sommige oplosmiddelen.
• Thermohardende kunststoffen: Vóór het gieten hebben ze een ketenstructuur die lijkt op thermoplasten. Tijdens het gieten ondergaan ze thermische of chemische polymerisatie om een vernette structuur te vormen. Zodra deze reactie is voltooid, vormen de polymeermoleculen een driedimensionaal netwerk dat voorkomt dat molecuulketens gaan schuiven, wat resulteert in een niet smeltende, onoplosbare vaste stof.

2. Smeltpunt

Thermohardende kunststoffen hebben een smeltpunt dat hoger ligt dan hun afbraaktemperatuur. Ze breken af voordat ze smelten bij het opwarmen na uitharding, waardoor ze niet recyclebaar zijn. Thermoplasten hebben echter een lager smeltpunt en tussen hun smeltpunt en thermische ontbindingstemperatuur kunnen ze in verschillende vormen worden verwerkt, zoals spuitgieten, blazen, extrusie en folieblazen. Het kan meerdere keren omgesmolten worden, waardoor er meestal tot zeven recyclecycli mogelijk zijn voordat de prestaties afnemen.

3. Corrosiebestendigheid

Beide soorten polymeren zijn bestand tegen roest of corrosie en zijn geschikt voor buitentoepassingen en contact met corrosieve media. Thermoplasten zijn echter beter bestand tegen chemische corrosie dan thermohardende kunststoffen.

4. Duurzaamheid

Bij de productie van technische kunststoffen voor auto's of apparaten zijn hittebestendigheid en duurzaamheid cruciaal. Over het algemeen zijn thermohardende materialen duurzamer dan hun tegenhangers. Deze polymeren zijn meestal lichter en hebben een uitstekende sterkte, taaiheid en slagvastheid. Ze kunnen verder worden versterkt met materialen zoals glasvezel en koolstofvezel. De structurele voordelen en maatvastheid van thermohardende kunststoffen maken ze dus geschikter voor duurzaamheid.

5. Verwerkingstechnieken

• Thermohardende kunststoffen: Verwerkt in vloeibare vorm met methodes zoals resin transfer molding (RTM) en reaction injection molding (RIM). Het uithardingsproces omvat inhibitoren, verharders, weekmakers of vulstoffen. De keuze van de versterking hangt af van het gewenste resultaat.
• Thermoplasten: Kan op verschillende manieren worden verwerkt, zoals spuitgieten, extrusie, vacuümvormen en thermovormen. Thermoplasten zijn uitstekende thermische isolatoren, waardoor de koeltijden langer zijn dan bij andere kunststoffen.

Identificatie van thermoplasten en thermohardende kunststoffen

Laten we tot slot deze veelvoorkomende soorten kunststof identificeren aan de hand van de volgende tabellen:

Tabel met verbrandingseigenschappen van kunststof

Tabel met aanvullende verbrandingskenmerken van kunststoffen