Was sind Thermoplaste?

Als Thermoplaste werden Polymere bezeichnet, die nahezu unbegrenzt geschmolzen und umgeschmolzen werden können. Sie schmelzen beim Erhitzen und härten beim Abkühlen aus. Wenn sie jedoch gefroren sind, werden Thermoplaste glasig und brechen. Diese Eigenschaften, die dem Material seinen Namen geben, sind reversibel, d. h. das Material kann wiederholt erwärmt, neu geformt und eingefroren werden. Thermoplastische Kunststoffe sind daher mechanisch recycelbar. Zu den gängigsten Thermoplasten gehören Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyethylenterephthalat und Polycarbonat.

Was ist der Grundrohstoff für Thermoplaste?

Kunststoffe werden aus natürlichen Materialien wie Zellulose, Kohle, Erdgas, Salz und Erdöl durch einen Polymerisations- oder Polykondensationsprozess hergestellt.

Kunststoffe werden aus natürlichen und organischen Materialien wie Zellulose, Kohle, Erdgas, Salz und natürlich Erdöl hergestellt. Rohöl ist ein komplexes Gemisch aus Tausenden von Verbindungen und muss verarbeitet werden, bevor es verwendet werden kann. Die Herstellung von Kunststoffen beginnt mit der Destillation von Rohöl in einer Erdölraffinerie. Hier wird das schwere Rohöl in Gruppen von leichteren Bestandteilen, den so genannten Fraktionen, getrennt. Jede Fraktion ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffketten (chemische Verbindungen, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen), die sich in Größe und Struktur ihrer Moleküle unterscheiden. Eine dieser Fraktionen, Naphtha, ist die entscheidende Verbindung für die Herstellung von Kunststoffen.

Für die Herstellung von Kunststoffen gibt es zwei Hauptverfahren: die Polymerisation und die Polykondensation, für die beide spezifische Katalysatoren erforderlich sind. In einem Polymerisationsreaktor werden Monomere wie Ethylen und Propylen miteinander verbunden, um lange Polymerketten zu bilden. Jedes Polymer hat seine eigenen Eigenschaften, seine eigene Struktur und seine eigene Größe, abhängig von den verschiedenen Arten der verwendeten Basismonomere.
Es gibt viele Arten von Kunststoffen, die sich in zwei große Gruppen von Polymeren einteilen lassen:

Thermoplaste (die beim Erhitzen erweichen und beim Abkühlen wieder aushärten).

Duroplaste (die nach der Formgebung nicht mehr erweichen).

Eigenschaften von Thermoplasten

Thermoplaste haben eine einfache Molekularstruktur, die aus chemisch unabhängigen Makromolekülen besteht. Wenn sie erhitzt werden, erweichen oder schmelzen sie und lassen sich dann formen, schweißen und beim Abkühlen verfestigen. Mehrere Heiz- und Kühlzyklen können wiederholt werden, so dass sie wiederaufbereitet und recycelt werden können.

Anwendungen von Thermoplasten

Thermoplastische Kunststoffe gibt es schon seit langem und sie sind heute ein wichtiger Bestandteil des täglichen Lebens. Zum Beispiel:

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist ein thermoplastischer Kunststoff, der zur Herstellung von Produkten verwendet wird.
    Sportgeräte.
    Spielzeug (z. B. LEGO®-Bausteine).
    verschiedene Automobilteile.

Polycarbonat wird zur Herstellung verwendet:
    CDs und DVDs.
    Trinkflaschen
    Vorratsbehälter für Lebensmittel
    Brillengläser.

Polyethylen ist wahrscheinlich der am weitesten verbreitete thermoplastische Kunststoff und wird zur Herstellung von
    Shampoo-Flaschen.
    Einkaufstüten aus Plastik.
    kugelsichere Westen.

Haupttypen von Thermoplasten Was sind sie und wofür werden sie verwendet?

PET (Polyethylenterephthalat)

Polyethylenterephthalat oder PET gehört zur Familie der Polyester. Es wird häufig in Alltagsgegenständen verwendet und ist leicht recycelbar. Wenn es stabil ist, hat es eine halbkristalline Form. Zu den häufigsten Anwendungen gehören starre und flexible Verpackungen, da es sehr leicht ist.

PET ist einer der Kunststoffe, die zum täglichen Leben gehören. Dieses Polymer wird unter anderem für Verpackungen, Gewebe, Folien und Formteile für die Automobil- und Elektronikindustrie verwendet. Für alle Anwendungen, die ein leichtes und stoßfestes Material erfordern, ist PET das Material der Wahl. Außerdem sollte nicht vergessen werden, dass PET einer der am häufigsten recycelten Thermoplaste ist.

Darüber hinaus wurden kontinuierliche Anstrengungen unternommen, um die Eigenschaften von PET so anzupassen, dass seine Leistung bei günstigen Kostenprofilen verbessert wird, um den Anforderungen von High-End-Anwendungen gerecht zu werden.

Gleichzeitig sind Polypropylen, Polyethylen und Polyvinylchlorid wegen dieser Vorteile gleichermaßen beliebt. Wie finden Sie also das richtige Material für sich? In diesem Leitfaden finden Sie die wichtigsten Informationen, um unter den Tausenden von Möglichkeiten die richtige Note zu finden.
HDPE (Polyethylen hoher Dichte)
Polyethylen hoher Dichte (HDPE) ist ein thermoplastisches Polymer, das aus Erdöl hergestellt wird. Als einer der vielseitigsten Kunststoffe wird HDPE in einer Vielzahl von Anwendungen wie Kunststoffflaschen, Milchkannen, Shampooflaschen, Bleichmittelflaschen, Schneidebrettern und Rohren eingesetzt. HDPE-Kunststoff ist für seine herausragende Zugfestigkeit und sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte bekannt und hat eine hohe Schlagzähigkeit und einen hohen Schmelzpunkt.
Neben der Verwendung in Lebensmitteln wird es auch in ungewöhnlichen Bereichen eingesetzt, z. B. in Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen, in der plastischen Chirurgie, insbesondere bei der Skelett- und Gesichtsrekonstruktion, beim Snowboarding, bei der Verpackung von Lebensmitteln und Getränken usw.

LDPE (Polyethylen niedriger Dichte)

Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) gehört zur Gruppe der Polyethylene unter den Thermoplasten. Es ist von Natur aus weich, leicht, stark und flexibel. Dieser thermoplastische Werkstoff ist auch für seine Tieftemperaturverträglichkeit und gute Korrosionsbeständigkeit bekannt. Das Polymer hat außerdem gute chemische Eigenschaften und eine hohe Schlagfestigkeit, so dass es sich leicht herstellen oder verarbeiten lässt. Es hat einen Schmelzpunkt von 110°C.

Die Namen selbst können den Hauptunterschied zwischen LDPE und HDPE entschlüsseln. HDPE hat eine höhere Dichte als LDPE, was bedeutet, dass die Masse des HDPE größer ist als sein Volumen.

Seine Struktur ist eher verzweigt als perfekt aufgereiht, was der Grund für seine geringe Dichte/Volumen ist, so dass es häufig für Anwendungen verwendet wird, bei denen Festigkeit und strukturelle Steifigkeit eine wichtige Voraussetzung sind.

PVC (Polyvinylchlorid)

Polyvinylchlorid (PVC oder Vinyl) ist ein preiswerter und vielseitiger thermoplastischer Kunststoff, der in der Bauindustrie zur Herstellung von Tür- und Fensterprofilen, Rohren (Trinkwasser und Abwasser), Kabel- und Drahtisolierungen, medizinischen Geräten usw. verwendet wird. Nach Polyethylen und Polypropylen ist es der drittgrößte thermoplastische Kunststoff der Welt.

Es handelt sich um ein festes, weißes, sprödes Material, das als Pulver oder Granulat erhältlich ist. Aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften wie geringes Gewicht, Langlebigkeit, niedrige Kosten und einfache Verarbeitbarkeit ersetzt PVC derzeit in verschiedenen Anwendungen traditionelle Baumaterialien wie Holz, Metall, Beton, Gummi, Keramik usw.

Polystyrene PS

Polystyrene plastic (PS) is a naturally transparent thermoplastic that is available both as a typical solid plastic and as a rigid foam material. PS plastic is commonly used in a variety of consumer product applications and is also particularly useful for commercial packaging.

The solid plastic form of polystyrene is commonly used in medical device applications, such as test tubes or Petri dishes, or in everyday items, such as smoke detector housings, the case in which CDs were purchased, and often as a container for food, such as yoghurt, or the red „solo“ cup in which one drinks at a barbecue.

PP (Polypropylen)

Polypropylen ist eine Art von Polyolefin, das etwas härter ist als Polyethylen. Es handelt sich um einen Basiskunststoff mit geringer Dichte und hoher Wärmebeständigkeit. Einer der häufigsten Verwendungszwecke ist biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP) zur Herstellung transparenter Beutel.

Polypropylen (PP) ist ein zäher, steifer, kristalliner Thermoplast, der aus dem Monomer Propen (oder Propylen) hergestellt wird. Es handelt sich um ein lineares Kohlenwasserstoffharz und seine chemische Formel lautet (C3H6)n. Es ist der leichteste aller Basiskunststoffe, hat eine geringe Dichte, ist resistent gegen Spannungsrisse und vieles mehr. Es ist nach Polyethylen der am zweithäufigsten hergestellte Kunststoff.
PP ist zu einem Material der Wahl geworden, insbesondere wenn ein Polymer mit überlegener Festigkeit (z. B. gegenüber Polyamid) für technische Anwendungen gesucht wird oder einfach ein Kostenvorteil beim Flaschenblasen (gegenüber PET).

Polystyrol PS

Polystyrol-Kunststoff (PS) ist ein von Natur aus transparenter Thermoplast, der sowohl als typischer Vollkunststoff als auch als Hartschaumstoff erhältlich ist. PS-Kunststoff wird häufig für eine Vielzahl von Konsumgütern verwendet und ist auch für gewerbliche Verpackungen besonders geeignet.

Die feste Kunststoffform von Polystyrol wird häufig in medizinischen Geräten wie Reagenzgläsern oder Petrischalen verwendet, aber auch in Alltagsgegenständen wie Rauchmeldergehäusen, der Hülle, in der CDs gekauft wurden, und häufig als Behälter für Lebensmittel wie Joghurt oder dem roten „Solo“-Becher, in dem man beim Grillen trinkt.

Nylon

Nylon ist ein Polyamid, d. h. ein Polymer mit chemischen Amidfunktionen (RCONR’R“), das ganz besondere physikalische Eigenschaften aufweist, insbesondere in Bezug auf Festigkeit, Elastizität und Transparenz.
Bei hohen Temperaturen schmilzt es, wodurch sich seine Viskosität stark verringert. Sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 263°C, und es ist in Phenol und Ameisensäure löslich.
Nylon wird derzeit in Angelschnüren und -netzen, Textilreißverschlüssen, synthetischen Instrumentensaiten, Ventilatorflügeln, Getrieben, Schrauben, Kraftstofftanks für Autos, Strumpfhosen usw. verwendet.

Spritzgießen von Thermoplasten

Thermoplaste werden häufig im Spritzgussverfahren verwendet, da sie flexible und präzise Teile mit ästhetisch ansprechenden Oberflächen herstellen. Thermoplastische Kunststoffe werden auch wegen ihrer Wiederverwertbarkeit geschätzt, da die aus ihnen hergestellten Produkte durch das Spritzgussverfahren in verschiedene Formen umgeschmolzen und neu geformt werden können. Dies hat dazu geführt, dass sich Thermoplaste in der Spielzeug-, Möbel- und Bekleidungsindustrie großer Beliebtheit erfreuen, da die Teile nach Beschädigung, Abnutzung und Verschleiß recycelt und neu geformt werden können.

Das Thermoplast-Spritzgießverfahren beginnt mit der Herstellung einer Form, die in der Regel aus Metall wie Stahl oder Aluminium besteht. Der thermoplastische Kunststoff wird dann in einem beheizten Fass geschmolzen, bevor er in die Form gespritzt wird und als Feststoff abkühlt. Sobald das Teil ausgehärtet ist, wird es aus der Form genommen, und der Prozess ist abgeschlossen.

Das Spritzgießen von Thermoplasten erfordert jedoch hohe Hitze und hohen Druck, um Teile erfolgreich herzustellen. Aus diesem Grund ist sie nicht immer eine kosteneffiziente Lösung, insbesondere bei Aufträgen, die die Herstellung einer großen Anzahl von Teilen erfordern. Auch für Teile, die regelmäßig extremer Hitze oder schnell wechselnden Temperaturen ausgesetzt sind, sind Thermoplaste aufgrund ihrer Schmelzfähigkeit ungeeignet.

Was sind Duroplaste?

Im Gegensatz zu Thermoplasten handelt es sich bei Duroplasten (auch als duroplastische Kunststoffe oder duroplastische Polymere bezeichnet) um Materialien, die nach einmaliger Aushärtung in einem festen Zustand verbleiben. Die Polymere im Material vernetzen sich während des Aushärtungsprozesses und bilden eine unzerbrechliche und irreversible Verbindung. Das bedeutet, dass Duroplaste selbst bei extrem hohen Temperaturen nicht schmelzen.

Gängige Beispiele für duroplastische Kunststoffe und Polymere sind Epoxid, Silikon, Polyurethan und Phenol. Darüber hinaus gibt es einige Materialien wie z. B. Polyester sowohl in thermoplastischer als auch in duroplastischer Ausführung. Im Gegensatz zu Thermoplast-Granulaten werden duroplastische Polymerkomponenten in flüssiger Form gelagert, meist in großen Tanks oder Behältern.

Verschiedene Duroplaste bieten unterschiedliche Vorteile bei der Verwendung als Produktionsmaterial. So sind beispielsweise Epoxide sehr elastisch, zäh und beständig gegen viele Chemikalien, während Phenole sehr schwer entflammbar sind. Einen ausführlicheren Überblick über die Vorteile eines der beliebtesten Duroplaste, nämlich Polyurethan, finden Sie in unserem Artikel hier.

Vorteile von Duroplasten gegenüber Thermoplasten

Duroplastische Kunststoffe und Polymere bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Materialien, einschließlich Thermoplasten. Der offensichtlichste Vorteil gegenüber Thermoplasten ist, dass Duroplaste bei Hitzeeinwirkung nicht schmelzen. Sie verformen sich auch bei extrem niedrigen Temperaturen nicht, verziehen sich nicht und verlieren nicht ihre Form. Daher sind sie ideal für alle Teile oder Maschinen, die in extremen Klimazonen oder in Umgebungen mit regelmäßigen Temperaturschwankungen eingesetzt werden.

Dies ist jedoch nicht der einzige Vorteil, den Duroplaste gegenüber Thermoplasten bieten. Duroplaste sind dünnflüssig und lassen sich leicht verarbeiten, da sie bei Raumtemperatur flüssig sind und daher keine Wärme benötigen. Sie stellen auch ein geringeres Gesundheitsrisiko dar als Thermoplaste, da beim Gießen keine potenziell giftigen Dämpfe wie Styrol freigesetzt werden.

Das Spritzgießen mit duroplastischen Polymeren kann mit viel weniger Wärme und Druck durchgeführt werden als bei der Verwendung von Thermoplasten. Infolgedessen kann das Spritzgießen von Duroplasten (einschließlich des Reaktionsspritzgießens (RIM) und des Langfaserspritzgießens (LFI)) zu wesentlich niedrigeren Kosten durchgeführt werden. Die Formen für dieses Verfahren sind kostengünstig und leicht herzustellen; sie können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, darunter Aluminium, Kirksit-Legierungen, Nickel, Epoxid, Silikon und Glasfaser.

Reaktionsspritzgießen mit Duroplasten ist ein zeit- und kostensparendes Verfahren. Die Zykluszeiten für die Herstellung eines einzigen Teils liegen zwischen einer und mehreren Minuten. Darüber hinaus ermöglicht der einfache Formenbau eine schnelle Entwicklung von Prototypen. Ein funktionsfähiger Prototyp eines gewünschten Teils kann normalerweise innerhalb von 3 bis 15 Tagen erstellt werden.

Strukturelle Vorteile

Duroplaste verfügen über eine ausgezeichnete Fließfähigkeit“, d. h. sie füllen mühelos alle Ritzen und Ecken der Form aus. Dadurch lassen sich sowohl größere Teile als auch viel komplexere und detailliertere geometrische Formen herstellen als mit Metall oder Thermoplasten. Auch auf diese Weise können Sie durch die Wahl des Duroplast-Spritzgießens Geld sparen. Anstatt jedes kleine Teil einzeln herzustellen und dann zusammenzufügen, wie es traditionell bei der Verwendung von Metall geschieht, können die Teile direkt in der Form zu einem größeren, komplexeren Ganzen kombiniert werden.

Darüber hinaus verfügen Duroplaste über das geringe Gewicht und die Flexibilität, die Thermoplaste so beliebt gemacht haben, und bieten gleichzeitig Festigkeit, Zähigkeit, Haltbarkeit und Schlagzähigkeit. Sie sind formstabil und strukturell solide und schrumpfen bei der Entformung kaum oder gar nicht. Duroplastische Polymere lassen sich auch leicht durch Zugabe von Verstärkungsmaterialien wie Glasfasern, Kohlenstoff und Kevlar verstärken.

Im Duroplast-Spritzgussverfahren hergestellte Teile können unterschiedliche Wandstärken in einem einzigen Teil aufweisen, was bei anderen Materialien und Verfahren nicht möglich ist.

Duroplastische Polymere sind nicht nur gegen hohe und niedrige Temperaturen beständig, sondern auch gegen eine Reihe von Umweltfaktoren. Duroplaste können der Witterung ausgesetzt werden, ohne zu brechen, sich zu verziehen oder zu verkratzen. Sie sind auch gegen eine Reihe von Chemikalien, einschließlich organischer und anorganischer Säuren, beständig. Viele Duroplaste, wie z. B. Polyurethan, sind auch wasserbeständig, dielektrisch und röntgendicht, so dass sie für die Herstellung von Booten, Isolierungen, medizinischen Geräten und einer Reihe anderer Produkte verwendet werden können.

Ästhetische Vorteile

Die Entscheidung für Duroplaste bedeutet nicht, dass man auf die hochwertige Verarbeitung verzichten muss, für die Thermoplaste traditionell bekannt sind.

Beim IMP-Verfahren wird die Form vor dem Einspritzen des Duroplasts direkt mit Gelcoat oder Farbe besprüht. Dadurch entsteht eine unzerbrechliche Verbindung zwischen der Oberfläche und dem Lack; diese hervorragende Haftung verhindert Abplatzen, Abblättern und Rissbildung selbst bei Lackierungen, die regelmäßig der Witterung ausgesetzt sind. Dies macht Duroplaste zu einer ausgezeichneten Wahl für Materialien, die häufig extremen Witterungs- oder Schmutzbedingungen ausgesetzt sind, wie z. B. LKW-Fahrerhäuser und Baumaschinen.

Wir können Ihnen niedrig- oder hochglänzende Oberflächen der Klasse A direkt aus der Form anbieten, die ein ähnliches Ergebnis wie lackiertes Metall zu einem Bruchteil des Preises und der Herstellungszeit erzielen. Lackierbare Duroplaste, wie z. B. Polyurethan, können auch sehr detaillierte Texturen wie Stein, Holz und Metall imitieren.

Die extreme Detailgenauigkeit, die durch die „Fließfähigkeit“ von Duroplasten ermöglicht wird, erlaubt auch kleinste ästhetische Akzente, wie das Hinzufügen von Markenzeichen oder Logos auf dem Produkt.

Insgesamt gesehen sind Thermoplaste zwar in bestimmten Situationen immer noch von Vorteil, aber Duroplaste bieten eine größere Anzahl von Vorteilen und sind für eine viel breitere Palette von Produkten und Teilen geeignet.