Der wesentliche Unterschied von Thermoplast zu Duroplast und Elastomer liegt in der möglichen Verformbarkeit durch die Zufuhr von Wärme. Sie ist charakteristisch für die Thermoplaste und gehört deshalb zur Definition dieser Kunststoffe. Vergleicht man Thermoplast und andere Kunststoffe, fällt zudem ein Unterschied in der Art auf, wie die Molekülketten angeordnet sind. Thermoplaste haben eine Struktur mit weitgehend nicht vernetzten Ketten. Verbunden sind sie durch die sogenannte Van-der-Waals-Wechselwirkung.
Diese intermolekularen Kräfte sind schwächer als echte chemische Bindungen, zu denen die Elektronenpaarbindung gehört. Durch den speziellen Aufbau der Thermoplaste entsteht ihre Verformbarkeit durch Hitze.
Eigenschaften von Thermoplasten
Welche Eigenschaften charakterisieren die Thermoplaste neben der Verformbarkeit, wenn sich die Thermoplaste erwärmen? Die Gruppe von Kunststoffen unterteilt sich in amorphe und teilkristalline Thermoplaste. Der Kunststoffrohrverband vergleicht die ungeordnete Struktur der amorphen Variante mit der „Struktur eines Wattebausches“. Bei der teilkristallinen Variante sind die Molekülketten dagegen zum Teil so angeordnet (beispielsweise parallel), dass die intermolekularen Kräfte besonders stark sind. Beide Arten der Thermoplaste unterscheiden sich auch farblich. Ungefärbt sind amorphe Thermoplaste glasklar, teilkristalline dagegen milchig und damit opak (undurchsichtig). Teilkristalline sind zudem härter als die amorphen Thermoplaste.
Weitere Eigenschaften der Thermoplaste betreffen die Reaktion auf Lösungsmittel. Bei der Gruppe der Thermoplaste gehört Löslichkeit zu den charakteristischen Eigenschaften. Deshalb kann man sie durch Lösungsmittel-Klebstoffe miteinander verkleben.
Verschiedene Thermoplaste mit ihren Eigenschaften werden unten im Ratgeber in einer Tabelle aufgelistet. Unterscheiden muss man Thermoplaste und Thermoplastische Elastomere. Thermoplastische Elastomere verbinden durch ihre Struktur Eigenschaften der Thermoplaste mit denen der Elastomere. Sie sind durch Wärme verformbar und zugleich so elastisch wie ein Elastomer.
Warum sind Thermoplaste schweißbar Duroplaste und Elastomere nicht
Aufgrund ihrer weitgehend nicht vernetzten Molekülketten werden Thermoplaste bei Hitze weich, lassen sich schmelzen und verformen. Deshalb sind sie schweißbar. Duroplaste und Elastomere schmelzen dagegen bei Wärme nicht. Sie werden nur zersetzt.
Vor- und Nachteile
Thermoplaste haben Vorteile, aber auch Nachteile im Vergleich zu anderen Kunststoffen, die nachfolgend aufgezählt sind:
Thermoplaste Vorteile:
- Thermoplaste lassen sich gut recyceln
- Sie sind schweißbar
- Elektrisch gut isolierend
- Korrosionsbeständig
Thermoplaste Nachteile:
- Relativ niedriger Schmelzpunkt (was die Anwendung einschränkt)
- Meistens teurer als Duroplaste
Wo werden Thermoplaste eingesetzt?
Thermoplaste haben nicht nur ein Einsatzgebiet, sondern aufgrund von Eigenschaften wie der Möglichkeit, sie zu schweißen, sehr viele. Die unterschiedlichen Thermoplaste finden beispielsweise Verwendung im Rohrleitungsbau, in der Verpackungsindustrie, bei der Automobilproduktion oder in der Baubranche. Thermoplaste eignen sich aber nicht nur für die Anwendung im Gewerbe. Auch Konsumgüter werden aus diesen Kunststoffen hergestellt.
Beispiele für Produkte aus Thermoplast
Die Gruppe der Kunststoffe unterteilt sich in Standardkunststoffe, technische und Hochleistungskunststoffe. Standardkunststoffe haben den größten Marktanteil in der Kunststoffproduktion. Aus den Standardkunststoffen wird zum Beispiel der Schrumpfschlauch mit Thermoplasten produziert. Weitere Produkte sind Verpackungsfolien, Rohre und Kanister. Für Produkte aus technischen Thermoplasten gibt es Beispiele wie Werbe- und Infotafeln sowie Wintergärten aus Acrylglas. Ein Beispiel für einen Hochleistungskunststoff ist Teflon.
Wie werden Thermoplaste hergestellt?
Für die Thermoplaste-Herstellung kommt eine Polymerisation infrage. Sie wandelt Monomere mit Doppelbindungen ohne erkennbare Stufen in lange Polymerketten um. Die alternative Polykondensation verläuft dagegen in Stufen und spaltet Nebenprodukte wie Wasser (H2O) ab. Eine ebenfalls in Stufen ablaufende Polyaddition lässt ohne abgespaltene Nebenprodukte Oligomere (Moleküle aus strukturell gleichen oder ähnlichen Einheiten) entstehen. Sie verbinden sich zu längeren Ketten.
Für Thermoplastische Elastomere (TPE) werden bei der Herstellung Thermoplaste und Elastomere vermischt. Alternativ entstehen (TPE) Blockcopolymere mit harten und weichen Phasen in einem Polymer. Unterschieden werden müssen Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren für Thermoplaste, zu denen Spritzgießen und Extrudieren gehören.
Thermoplast | Abkürzung | Rohdichte (g/cm³) | Zugfestigkeit (N/mm2) | Bruchdehnung in Prozent | Schmelztemperatur | max. Gebrauchstemperatur (kurzzeitig) in °C | max. Gebrauchstemperatur (dauerhaft) in °C |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Polyethylen (hohe Dichte) | HDPE | 0,94 bis 0,97 | 18 bis 35 | 100 bis 900 | 125 | 90 bis 120 | 70 bis 80 |
Polyethylen (niedrige Dichte) | LDPE | 0,92 bis 0,93 | 8 bis 23 | 300 bis 900 | 105 | 80 bis 90 | 60 bis 75 |
Polypropylen | PP | 0,91 bis 0,92 | 21 bis 36 | 200 bis 900 | 165 | 140 | 100 |
Polyamid 6 | PA6 | 1,14 | 70 bis 85 | 200 bis 300 | 220 | 140 bis 180 | 80 bis 100 |
Polyamid 12 | PA12 | 1,01 | 45 bis 50 | 300 | 175 | 150 | 95 |
Polyurethan | PUR | 1,13 bis 1,25 | 30 bis 40 | 400 bis 450 | 190 | 110 | 80 |
Polystyrol | PS | 1,04 bis 1,05 | 45 bis 65 | 3 bis 4 | 270 | 60 bis 80 | 50 bis 70 |
Polyphenylensulfid | PPS | 1,34 | 75 | 2 bis 3 | 280 | 260 | 240 |
Polyvinylchlorid (hart) | PVC U | 1,38 bis 1,4 | 50 bis 75 | 10 bis 50 | - | 75 bis 100 | 65 bis 85 |
Polyvinylchlorid (weich) | PVC P | 1,16 bis 1,35 | 10 bis 25 | 200 bis 400 | - | 55 bis 65 | 50 bis 55 |
Polyethylen (PE)
Bei einem PE-Kunststoff steht das „PE“ für Polyethylen.
PE-Kunststoff-Definition: Polyethylen ist ein aus vielen Ethylen-Molekülen aufgebauter Kunststoff. Er gilt als häufigste Kunststoffart und entsteht in vielen Varianten durch Polymerisation. Zwei der wichtigsten Varianten sind HDPE und LDPE.
PE Kunststoff Eigenschaften
Bedingt durch seinen Variantenreichtum hat Polyethylen viele Eigenschaften, abhängig von der jeweiligen Art des Polyethylens. Man kann PE-Kunststoff beispielsweise kleben und schweißen. Auch der eine oder andere technische Kunststoff hat diese Eigenschaften, die Polyethylen als LDPE und HDPE besitzt. Bei den verschiedenen Varianten von PE-Kunststoff ist die Hitzebeständigkeit unterschiedlich:
- LDPE-Kunststoff: Schmelzpunkt 105 Grad.
- HDPE-Kunststoff: Beständigkeit gegen Hitze. Er schmilzt bei 125 Grad.
Hinweis: PE-Kunststoff ist brennbar
Wo wird PE-Kunststoff eingesetzt?
Wie jedes Material besitzt auch PE-Kunststoff Vorteile und Nachteile. Als Standardkunststoff lässt er sich effizient in großen Mengen produzieren. Die einzelnen Varianten haben teils unterschiedliche Eigenschaften, weshalb PE-Kunststoff Verwendung in vielen Branchen findet. Häufig wird für Polyethylen die Verwendung für die Produktion von Verpackungen, Behältern oder Würgenippel genannt. Aber Produkte aus PE-Kunststoff findet man auch in Branchen wie der Baubranche, in der Medizintechnik und der Elektrotechnik. Dass er bereits bei 80 Grad weich wird, ist ein Nachteil von PE-Kunststoff. Die Anwendung in einem relativ warmen Umfeld ist deshalb nicht möglich.
PE-HD Kunststoff entsorgen
Produkte aus HDPE-Kunststoff zu entsorgen, heißt in der Regel: Sie werden umgeformt und anschließend gibt es für den HDPE-Kunststoff eine neue Verwendung. Aufgrund seiner Formbarkeit bei Wärmezufuhr eignet sich HDPE-Kunststoff perfekt für Recycling. Dasselbe gilt bei der Frage, wie sich LDPE-Kunststoff entsorgen lässt. Recyclen!
Beispiele für Produkte aus PE-Kunststoff
Noch größer als die Zahl der Branchen, in denen PE-Kunststoffe eingesetzt werden, ist die der Produkte aus dem Material. Es gibt unter anderem PE-Gartenschläuche und die passende PE-Verschraubung aus diesem Kunststoff, das PE-Kunststoffrohr für Abwasser oder Gas, PE-Behälter, Implantate und vieles mehr.
Was ist HDPE Kunststoff?
HDPE-Kunststoff ist Polyethylen mit hoher Dichte (HD = „high density“).
HDPE Eigenschaften
Die Dichte liegt beim Kunststoff HDPE bei 0,94 – 0,97 g/cm3 (LDPE: 0,92 – 0,93 g/cm3).
Darüber hinaus gilt:
- HDPE-Kunststoff kann man schweißen
- HDPE-Kunststoff ist lebensmittelecht
- HDPE-Kunststoff ist UV-beständig
Was ist LDPE Kunststoff?
Beim LDPE-Kunststoff besitzt das Polyethylen eine geringe Dichte (LD = „low density“).
LDPE-Kunststoff Eigenschaften
LDPE-Kunststoff ist hitzebeständig, aber weniger als HDPE. Besonders mithilfe eines UV-Stabilisators kann LDPE Kunststoff sehr UV-beständig sein. Und natürlich kann man LDPE-Kunststoff schweißen.
Polypropylen (PP)
Für Polypropylen lautet die Abkürzung „PP“. PP-Kunststoff ist also Polypropylen, das aus dem Gas Propen produziert wird.
Eigenschaften von PP-Kunststoff
Die Eigenschaften von Polypropylen lassen sich durch Additive beeinflussen. Grundsätzlich ähneln sie denen von Polyethylen. Auch PP-Kunststoff kann man verschweißen. Allerdings schmilzt Polypropylen erst bei einer Temperatur von 160 Grad. Darüber hinaus hat der geruchlose PP-Kunststoff Eigenschaften wie eine höhere Festigkeit als PE und gute Hautverträglichkeit.
Wo werden PP-Kunststoffe eingesetzt
Polypropylen ist lebensmittelecht. Deshalb wird Polypropylen bei der Herstellung von Lebensmitteln als Verpackungsmaterial eingesetzt. Aber die Kunststoffe findet man beispielsweise auch in Textilindustrie, Elektrotechnik und Fahrzeugbau.
Vor- und Nachteile
Der Kunststoff besitzt ähnliche Vorteile wie PE. Das zeigt sich etwa bei der PP-Kunststoff-Entsorgung. PP-Kunststoff ist ebenso gut für Recycling geeignet. Im Allgemeinen ist der Kunststoff fester, steifer und härter, aber oft auch etwas teurer als Polyethylen.
Beispiele für Produkte aus PP-Kunststoff
Zu den Produkten aus Polypropylen gehören Lebensmittel-Verpackungen, Teppiche und Bekleidung, Rohrleitungen, Armaturen, Trafogehäuse und Ummantelungen von Kabeln.
Polyamid (PA)
Bei einem PA-Kunststoff steht die Abkürzung für Polyamid. Den PA-Kunststoff gibt es in verschiedenen Varianten. Herstellen lassen sich aus ihm beispielsweise Kunstfasern wie Nylon. Eine Modifikation des Polyamids ist PPA-Kunststoff (Polyphthalamid), das als Ersatz von Metallen dienen kann.
Eigenschaften von PA-Kunststoff
Beim PA-Kunststoff unterscheidet man Varianten wie den PA6-Kunststoff und den PA12-Kunststoff. Alle Arten von PA-Kunststoff haben Eigenschaften wie die Verformbarkeit bei Wärmezufuhr gemeinsam, weil sie zur Gruppe der Thermoplaste gehören. Man kann PA-Kunststoff also beispielsweise schweißen. Polyamid ist nur bedingt UV-beständig, was sich aber mit UV-Stabilisatoren ändern lässt. PA-Fasern sind sehr reißfest. Die auch als Perlon bekannten Kunstfasern aus Polyamid 6 (P6) haben diese Eigenschaften.
Wo wird PA-Kunststoff eingesetzt?
Bekannt ist Polyamid für die Verwendung in der Textilindustrie. Fasern wie Nylon und Perlon entstehen auf der Basis des Kunststoffs. Für den PA-Kunststoff ist das aber nicht die einzige Anwendung. PA-Kunststoff ist lebensmittelecht und dient deshalb für Lebensmittelverpackungen. Weitere Einsatzgebiete sind beispielsweise der Maschinen- und Fahrzeugbau.
Vor- und Nachteile
Polyamide sind gut beständig gegenüber organischen Lösungsmitteln, aber eher schlecht gegenüber Basen und Säuren. Die gute Zähigkeit und Festigkeit des Materials bieten Vorteile, wenn Polyamid als Konstruktionswerkstoff genutzt wird. Nachteile bei der Verwendung als Kunstfaser: Kleidung wie Nylonstrumpfhosen darf man nur bei niedrigen Temperaturen waschen.
Beispiele für Produkte aus PA-Kunststoff
Aus PA-Kunststoff entstehen Kleidung, Seile, Kunststoff Blindstopfen, aber auch Kraftstoffleitungen, Wellrohre, oder Leerrohre. Da die hohe Schlagzähigkeit des Polyamids ein Unterschied zwischen PA- und PE-Kunststoff ist, wird Polyamid häufiger für verschleißarme Maschinenteile verwendet.
Polyurethan (PUR)
PUR ist die Abkürzung für einen Kunststoff namens Polyurethan. Charakteristisch für seine Struktur sind aneinandergereihte Urethane (Ester der Carbamidsäuren). Polyurethane sind eine Gruppe verschiedener Kunststoffe, weshalb PUR-Kunststoff sehr unterschiedliche Eigenschaften haben kann. Mit PUR-Kunststoff werden Haushaltsschwämme ebenso hergestellt wie Autositze.
Eigenschaften von PUR-Kunststoff
PUR-Kunststoff ist nicht zwangsläufig ein Thermoplast. Es gibt ihn auch als Duroplast und Elastomer. Als Thermoplast kann man PUR-Kunststoff schweißen. Der Kunststoff kann aufschäumen. Charakteristisch für PUR-Kunststoff ist zudem die Beständigkeit gegen Fette und Öle sowie tiefe Temperaturen. Bei einem Ölschlauch, Mantel von einem Metallschlauch oder PUR-Kabel z.B. H07BQ-F machen diese Eigenschaften den Kunststoff sehr vorteilhaft.
Wo werden PUR-Kunststoffe eingesetzt?
Bei PUR-Kunststoff nutzt man als Verfahren zur Herstellung die Polyaddition. PUR-Kunststoff wird aufgrund der gegen Kälte isolierenden Eigenschaften in der Raumfahrt genutzt. Darüber hinaus findet PUR-Kunststoff beispielsweise Verwendung in der Produktion von Matratzen, in der Möbelindustrie und beim Fahrzeugbau.
Vor- und Nachteile
Vorteile der PUR-Kunststoffe sind unter anderem ihre Witterungsbeständigkeit, ein geringes Gewicht und ein gutes Wärmedämmverhalten. Nachteile sind ökologischer Natur. Bei der Produktion entstehende Zwischenprodukte sind giftig und beim Brand entstehen durch PUR-Kunststoff toxische Gase.
Beispiele für Produkte aus PUR-Kunststoffe
Aus PUR-Kunststoffen entstehen beispielsweise Dämmstoffe, Lacke, Kleber, Schaumstoffmatratzen und Autositze.
Polysyrol (PS)
„PS“ steht für Polystyrol. Bei der Polystyrol-Herstellung wird Styrol polymerisiert. Der Kunststoff ist eigentlich glasklar, lässt sich aber aufschäumen, wird dann undurchsichtig und beispielsweise als Dämmstoff genutzt. Für diese Nutzung von Polystyrol ist eins der bekanntesten Beispiele das Styropor. Aber für PS-Kunststoff gibt es natürlich weitere Beispiele. Styrodur und Floormate sind ebenfalls Handelsnamen dieses Kunststoffs.
Eigenschaften von Polystyrol
Aufgeschäumter PS-Kunststoff hat Eigenschaften, die ihn als Dämmstoff interessant machen. Bei der glasklaren Variante ist die Lichtdurchlässigkeit interessant, sodass der PS-Kunststoff als Polystyrolglas Verwendung in der Möbelindustrie findet. Polystyrol lässt sich kleben (z.B. Styroporplatten). Ein Problem ist bei PS-Kunststoff aber die Entsorgung. Dieser Kunststoff verrottet nicht und Recycling ist noch eher selten.
Beispiele für Produkte aus PS-Kunststoff
Aus PS-Kunststoff entstehen unter anderem Styroporplatten, Möbelglas, Kabelisolationen, Schalter und Joghurtbecher.
EPS-Kunststoff
Der Kunststoff EPS wurde hier bereits genannt. Es handelt sich um expandiertes Polystyrol, das unter anderem unter dem Handelsnamen Styropor verkauft wird. Es ist mechanisch nicht sehr widerstandsfähig und relativ unelastisch. EPS-Kunststoff hat aber Eigenschaften, die es beispielsweise zu einem guten Dämmmaterial machen. Er ist leicht und Dämmplatten aus Styropor haben einen relativ geringen U-Wert. Sie halten Wärme damit gut im Haus.
PPS-Kunststoff
Charakteristisch für PPS-Kunststoff (Polyphenylensulfid) ist die Verbindung aromatischer Monomereinheiten mithilfe von Schwefelatomen. Man kann PPS-Kunststoff schweißen. Allerdings liegt der Schmelzpunkt vergleichsweise hoch (ca. 285 Grad). PPS-Kunststoff hat noch weitere interessante Eigenschaften. Der teilkristalline Hochleistungskunststoff bleibt selbst bei hohen Temperaturen mechanisch sehr belastbar. Zusätzlich zeichnet sich PPS-Kunststoff durch Beständigkeit gegen viele Lösemittel, Laugen und Säuren aus. Spritzgießen, Pressen und Sintern gehören bei einem PPS-Kunststoff zu den Verfahren der Verarbeitung. Aufgrund seiner guten Eigenschaften gibt es auch für PPS-Kunststoff mehr als nur eine Anwendung. Eingesetzt wird er in Branchen wie der Elektro- und Fahrzeugbranche, der Medizintechnik und im Maschinenbau.
Beispiele für Produkte aus PPS-Kunststoff
Aus PPS-Kunststoff produziert man unter anderem Zahnräder, Ventile, Kraftstoffsysteme, Steckverbinder und Hitzeschilde.
Polyvinylchlorid (PVC)
PVC ist die Abkürzung für den Kunststoff Polyvinylchlorid. Allerdings wird der Abkürzung PVC für den Kunststoff bisweilen ein „U“ (unplasticized) oder ein „P“ (plasticized) beigefügt. PVC-U-Kunststoff wird auch Hart-PVC genannt, weil er keinen Weichmacher enthält. PVC-P ist dagegen Weich-PVC. PVC-Kunststoff ist sehr vielseitig und langlebig.
Eigenschaften von PVC-Kunststoff
Neben Vielseitigkeit und Langlebigkeit hat PVC-Kunststoff noch weitere gute Eigenschaften. Er ist schwer entflammbar und besitzt eine gute Wärmebeständigkeit. PVC-Kabel wie z.B. ÖLFLEX Classic 110 oder NYM Kabel nutzen diese Eigenschaften, die den Kunststoff auszeichnen. Weitere Eigenschaften: Wie alle Thermoplaste kann PVC erhitzt und dann verformt werden.
Wo wird PVC-Kunststoff eingesetzt?
Auch beim PVC-Kunststoff ist die Verwendung nicht auf eine einzige Branche beschränkt. Für die Möbelindustrie wird er zum Kunstleder. Elektrotechnik und Maschinenbau nutzen ihn ebenso wie Unternehmen, die Rollläden fertigen. Noch eine weitere PVC-Kunststoff-Anwendung ist vielen bekannt: Die Unterhaltungsindustrie presst Schallplatten aus dem Material. Und wie wird der Kunststoff PVC entsorgt? Kleine Mengen können in den Restmüll oder (als Verpackung) in die gelbe Tonne, größere auf den Wertstoffhof.
Vor- und Nachteile
Vorteile wie die Langlebigkeit und Vielseitigkeit des Materials haben PVC beliebt gemacht. Darüber hinaus ist der Kunststoff korrosionsbeständig und schwer entflammbar. Als ein Nachteil gelten die Weichmacher im Weich-PVC. Völlig unproblematisch ist aber auch Hart-PVC nicht. Er ist von der Natur nicht abbaubar.
Beispiele für Produkte aus PVC-Kunststoff
Für Produkte aus PVC-Kunststoff gibt es viele Beispiele: unter anderem PVC-Böden, Mantel und Aderisolation von Erdkabeln, Schallplatten, Rollläden, Fensterprofile, Folien, Spielzeuge, Duschvorhänge und Möbel.
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