Einteilung von Kunststoffen
Vom Gummi bis zum Plastikbecher. Wir beschäftigen uns mit der mechanisch-thermischen Einteilung von Kunststoffen.
Die Eigenschaften von Kunststoffen können sehr unterschiedlich sein. Während Gummi beispielsweise beliebig gedehnt und verformt werden kann, lässt sich die Form einer Billardkugel nicht verändern. Obwohl die meisten Verpackungen beim Kontakt mit Feuer sofort in Flammen aufgehen oder durch Einwirkung von Hitze schmelzen, werden trotzdem Pfannengriffe, welche ständig Feuer ausgesetzt sind, aus Kunststoff gefertigt. Auch Flugzeugreifen werden aus Kunststoff hergestellt, obwohl sie bei jedem Start- sowie Landevorgang extrem hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften haben wir den unterschiedlichen molekularen Strukturen zu verdanken. Eine exakte Trennung der Eigenschaften basierend auf der Strukturformel lässt sich aber schwer klassifizieren. So entwickelten sich unterschiedliche Vorgehensweisen für die Einteilung von Kunststoffen. Im Folgenden stellen wir die Einteilung nach mechanisch-thermischen Verhalten vor.
Diese Einteilung basiert vor allem darauf, wie engmaschig die Molekülketten (Polymere) vernetzt sind, was sich in ihrer Formbarkeit wiederspiegelt. Außerdem spielt das Verhältnis zwischen Gebrauchstemperatur (meist Raumtemperatur) und physikalischer Übergangstemperatur (Glasübergangstemperatur und Schmelztemperatur) eine Rolle. Die anwendungsorientierte mechanisch-thermische Einteilung erfolgt in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.
Thermoplaste
Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lassen. Durch Energiezufuhr werden sie beliebig oft weich und formbar, bis sie schließlich schmelzen. Ob ein Thermoplast bei Raumtemperatur hart oder weich ist, hängt von seiner Glasübergangstemperatur ab. Das ist die Übergangstemperatur, bei der Kunststoff vom festen in einen gummiartigen Zustand übergeht. Oberhalb dieser Temperatur ist der Thermoplast weich und verformbar, unterhalb fest und unverformbar. Nachdem das Werkstück abgekühlt ist, behält es seine Form bei. Dieser Prozess ist somit reversibel (lat. umkehrbar).
Die meisten der heute verwendeten Kunststoffe fallen unter diese Gruppe. Sie werden für einfache Konsumwaren und Verpackungen ebenso häufig eingesetzt wie für technische Teile in der Automobil- und Elektroindustrie oder in der Bauindustrie (insbesondere für Dachbahnen, Fensterprofile und Rohre).
Beispiele:
Plastikbecher, Frischhaltefolie, Schläuche, Bierkästen, Kugelschreiber, Angelschnur und Dübel.
Duroplaste
Duroplaste sind Kunststoffe, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden können. Die Makromoleküle sind über kovalente Bindungen engmaschig vernetzt, was ihre fehlende Erweichung beim Erhitzen verursacht. Daher sind sie nach der Aushärtung nur mit Fertigungsverfahren bearbeitbar. Eine Erwärmung von Duroplasten führt nicht zu einer plastischen Verformbarkeit oder Schmelzung, sondern lediglich zu deren Zersetzung.
Da Duroplaste sich durch Wärme nicht verformen lassen, sind sie recht temperaturbeständig. Daher eignen sie sich gut als Topf- und Pfannengriffe, als Bremsbeläge für Autos, als Steckdosen, als Gehäuse für elektrische Geräte und so weiter.
Beispiele:
Tretboote haben typischerweise einen Rumpf aus Duroplast, Gehäuse von elektrischen Bauelementen.
Elastomere
Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe, deren Glasübergangstemperatur sich unterhalb der Einsatztemperatur befindet. Durch Druck oder Dehnung können Elastomere ihre Form also kurzzeitig verändern, nach Beendigung von Druck oder Dehnung nimmt das Elastomer schnell wieder seine ursprüngliche Form an. Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Beim Erwärmen werden sie nicht weich.
Elastomere werden zu 60 Prozent für Reifen verwendet. Der Rest verteilt sich auf sonstige Gummiartikel, zum Beispiel Chemikalienhandschuhe und Hygieneartikel.
Beispiele:
Gummi, Chemikalienhandschuhe, Autoreifen, Matratzen, Präservative.
Als Faustregel halten wir fest:
- Thermoplaste: Kunststoffe, die schmelzen
- Duroplaste: Kunststoffe, die nicht schmelzen
- Elastomere: Dehnbare Kunststoffe
