Thermoplaste und Duroplaste sind zwei Hauptarten von Polymeren, die in verwendet werden Kunststoff-Spritzguss, die beide bei der Herstellung verschiedener alltäglicher Gegenstände unverzichtbar sind. Die Definitionen und Vorteile dieser beiden Materialkategorien helfen Ihnen, das richtige Material für Ihre Aufgabe auszuwählen. Um Sie dabei zu unterstützen, eine fundierte Auswahl zu treffen und optimale Produkte zu entwerfen, werden in diesem Artikel die Merkmale, Vorteile und Leistungen von Duroplasten und Thermoplasten verglichen und gegenübergestellt.
Eine kurze Einführung in Duroplast und Thermoplast
Um die Unterscheidung zwischen thermoplastischen und duroplastischen Polymeren besser zu verstehen, ist es notwendig, zunächst die Eigenschaften jeder Art von Material unabhängig voneinander zu betrachten. Lassen Sie uns daher einen kurzen Blick darauf werfen, was jeder von ihnen ist, sollen wir?
Was ist Thermoplast?
In der Chemie ist ein Thermoplast ein Material, das bei Raumtemperatur fest bleibt. Beim Erhitzen lösen sich die Kristalle jedoch auf, die Glasübergangstemperatur überschreitet sich und das Material wird flüssig. Für die Verarbeitung von Thermoplasten ist keine chemische Bindung erforderlich.
Diese Harze können direkt in die Form gegossen und in der gewünschten Form abkühlen und aushärten gelassen werden. Sie werden zur einfacheren Handhabung und Formgebung in Pelletform angeboten. Das bedeutet, dass die Pellets unendlich oft umgeschmolzen und umgeformt werden können. Diese Polymere können wiedererwärmt, recycelt und neu geformt werden, ohne ihre ursprünglichen Eigenschaften zu verlieren.
Kunststoffspritzguss, Thermoformen und Extrusion sind gängige Anwendungen für diese Materialien. Sie haben typischerweise ein hohes Maß an Festigkeit und Elastizität und sind schrumpfbeständig. Einige gängige Arten von Thermoplasten werden im Folgenden zusammengefasst:
- Polyethylenterephthalat (PET)
- Polyamid (Nylon)
- Polyvinylchlorid (PVC)
- Polymethylmethacrylat (PMMA, Acryl)
- Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon)
- Polycarbonat (PC)
- Polyethylen (PE)
- Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)
- Polyethylen hoher Dichte (HDPE)
- Polystyrol (PS)
- Polypropylen (PP)
- Acetal-Copolymer Polyoxymethylen
- Acetal-Homopolymer Polyoxymethylen
Was ist ein duroplastischer Kunststoff?
Die meisten Kunststoffe sind bei Umgebungstemperatur fest, aber duroplastische Polymere, manchmal auch als Duroplaste bezeichnet, sind flüssig. Diese Polymere härten aus, nachdem sie erhitzt oder mit Chemikalien behandelt wurden. Darüber hinaus wird Harzspritzpressen, bekannt als RTM, oder Reaktionsspritzgießen, bezeichnet als RIM, häufig verwendet, um duroplastische Polymere herzustellen. Durch die Vernetzung entsteht bei diesem Vorgang eine dauerhafte und unzerbrechliche Verbindung zwischen den Polymeren des Materials.
Duroplaste weisen nach dem ersten Wärmeformprozess eine hervorragende Beständigkeit gegen Korrosion, Erwärmung und mechanisches Kriechen auf. Daher sind sie ideal für den Einsatz in Teilen, die hohen Temperaturen, hohen Drücken oder einer Kombination dieser Faktoren standhalten müssen, während sie gleichzeitig ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis beibehalten.
Dadurch schmelzen die Materialien nicht, egal wie hoch die Temperatur wird. Aus diesem Grund kann das Material erhitzt und in präzise Formen gebracht werden, ohne seine ursprüngliche Form zu verlieren. Wenn die Materialien jedoch überhitzt werden, während sie sich noch in ihrem festen Zustand befinden, können sie sich verschlechtern. Einige gängige Arten von Duroplasten sind nachfolgend dargestellt:
- Polyurethan
- Polyester Harz
- Epoxidharz
- Silikon
- Phenole
- Harnstoff-Formaldehyd
- Melamin-Formaldehyd
- Phenol-Formaldehyd-Harz (PF)
- Polyvinylidenfluorid (PVDF)
- Polytetrafluorethylen (PTFE)
Verarbeitung von Thermoplasten und Duroplasten
Verarbeitung von Thermoplast
Spritzgießen, Extrudieren, Thermoformen und Vakuumformen sind nur einige Möglichkeiten, wie Thermoplaste behandelt werden können.
Zum Füllen der Form wird körniges Material eingebracht, oft als kugelförmiges Granulat mit einem Durchmesser von etwa 3 mm. Schließlich werden diese Granulate bis zu ihrem Schmelzpunkt erhitzt, was extreme Hitze erfordert.
Da Thermoplaste hervorragende Wärmeisolatoren sind, benötigen sie beim Aushärten mehr Zeit zum Abkühlen als herkömmliche Polymere. Aus diesem Grund wird manchmal eine beschleunigte Kühlung verwendet, einschließlich Duschen mit kaltem Wasser oder Eintauchen in Wasserbäder, um eine hohe Leistung zu erzielen. Indem man kalte Luft über die Oberfläche von thermoplastischen Kunststoffplatten bläst, kann deren Oberflächentemperatur reduziert werden. Wenn der Kunststoff abkühlt, zieht er sich je nach Material mit einer Rate von 0,61 TP3T bis 41 TP3T zusammen. Bei Thermoplasten wird die Schrumpfrate zwar angegeben, da sie die Kristallisation und innere Struktur des Materials maßgeblich beeinflusst.
Verarbeitung von duroplastischem Polymer
Die Verarbeitung von duroplastischen Harzen im flüssigen Zustand erfordert die Anwendung von Wärme. Um den Härtungsprozess zu vervollständigen, können Härtungsmittel, Härter, Inhibitoren oder Weichmacher dem Harz zusammen mit Verstärkung oder Füllstoffen je nach gewünschtem Endergebnis zugesetzt werden.
Verarbeitung duroplastischer Polymerverbundstoffe
Laminieren wird verwendet, um duroplastische Polymerverbundstoffe herzustellen, die durch Binden von Harzen wie Epoxid, Melamin, Silikon usw. hergestellt werden, während Basismaterialien wie Glas, Graphit und Leinen verstärkt werden.
Das Verstärkungssubstrat wird in das flüssige Harzbindemittel getaucht, kurz bevor der Härtungsprozess beginnt. Die Materialschichten werden dann durch Einbrennen teilweise gehärtet, nachdem sie verbunden wurden. Als nächstes werden die Schichten auf die gewünschte Dicke gestapelt, dann erhitzt und zusammengeschoben, um ein Laminat zu erzeugen. Die Bleche können auch zur Herstellung von Stäben verwendet werden, indem sie zusammengewickelt und erhitzt werden.
Der Unterschied zwischen den beiden
Der Aushärtungsschritt ist, wenn Thermoplaste und Duroplaste wirklich voneinander abweichen. Nach dem Aushärten werden Duroplaste haltbarer, aber ihre chemischen Verbindungen verhindern, dass sie umgeformt werden können. Da beim Aushärten keine chemische Bindung entsteht, können Thermoplaste umgeformt und wiederverwendet werden. Duroplaste sind Thermoplasten in Festigkeit und Temperaturbeständigkeit aufgrund ihrer dreidimensionalen Verklebung überlegen.
Duroplaste unterscheiden sich von Thermoplasten durch ihre Fähigkeit, ihre Festigkeit und Geometrie beizubehalten, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden, zerfallen Duroplaste im Allgemeinen vor dem Schmelzen. Aufgrund dieser Eigenschaften können Kunststoffe in einer Vielzahl von Zusammenhängen als kostengünstigere Alternative zu Metallen eingesetzt werden.
Zusammenfassend sind die physikalischen Eigenschaften von Duroplasten oft höher als die von Thermoplasten. Sie können jedoch nicht recycelt und neu geformt werden.
Vergleich der Eigenschaften von Thermoplasten & Duroplasten
Hier ist eine Liste, die die Unterschiede zwischen Thermoplasten und Duroplasten in Bezug auf Merkmale und Eigenschaften aufzeigt.
| Merkmale | Thermoplaste | Duroplaste |
| Mechanisch | Die Festigkeit von Thermoplasten ergibt sich aus der Kristallinität. Elastizität und Flexibilität mit verbesserter Schlagzähigkeit (10x mehr als Duroplaste). | Stark und starr. Spröde und unelastisch. Die Festigkeit von Duroplasten beruht auf der Vernetzung. |
| Molekulare Struktur | Lineares Polymer: Die Molekülbindungen sind schwach und liegen in einer geradkettigen Form vor. | Netzwerkpolymere: starke chemische Molekülbindungen mit hohem Vernetzungsgrad. |
| Schmelzpunkt | Sein Schmelzpunkt liegt unterhalb der Abbautemperatur. | Sein Schmelzpunkt ist höher als die Abbautemperatur. |
| Mikrostruktur | Im festen Zustand bestehen sie aus harten kristallinen und elastischen amorphen Bereichen. | Im festen Zustand bestehen sie aus duroplastischem Harz und Verstärkungsfasern. |
| Löslichkeit | Es ist in organischen Lösungsmitteln löslich. | Es ist in organischen Lösungsmitteln unlöslich. |
| Chemische Resistenz | Hervorragende Beständigkeit gegen Chemikalien. | Beständig gegen Hitze und Chemikalien. |
| Recyclingfähigkeit | Recycelbar und wiederverwendbar durch Erhitzen und/oder Druckbeaufschlagung. | Nicht recycelbar |
Hier sind zwei Tabellen, die die Vor- und Nachteile von thermoplastischen und duroplastischen Kunststoffen zeigen, damit Sie diese beiden Materialien besser kennenlernen können.
Vor- und Nachteile von Thermoplasten
| Vorteile | Nachteile |
| Hochwertiges ästhetisches Finish | Wegen Erweichung beim Erhitzen nicht für alle Anwendungen geeignet |
| Korrosionstoleranz | Normalerweise teurer als duroplastische Polymere |
| Absplittern widerstehen | |
| Beständigkeit gegen Chemikalien und Reinigungsmittel | |
| Beständig gegen hohe Stöße | |
| Gute Haftung auf Metallen | |
| Kann recycelt und umgeformt werden | |
| Kann sowohl gummiartige als auch gehärtete kristalline Oberflächen erzeugen |
Vor- und Nachteile von Duroplast
| Vorteile | Nachteile |
| Gute Hitzebeständigkeit bei hohen Temperaturen | Nicht zum Umformen oder Umformen geeignet |
| Korrosionsbeständigkeit | Kann nicht recycelt oder wiederverwendet werden |
| Wasserabweisend | |
| Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht | |
| Große Auswahl an Farben und Oberflächenveredelungen | |
| Hervorragende Dimensionsstabilität | |
| Typischerweise kostengünstiger als aus Metall gefertigte Teile | |
| Erhöhte strukturelle Integrität durch variable Wandstärken | |
| Geringere Rüst- und Werkzeugkosten als bei Thermoplasten |
Duroplast vs. Thermoplast: Das Beste für Ihr Projekt?
Thermoplastische und duroplastische Kunststoffe unterscheiden sich in einigen wichtigen Punkten. Diese Polymere können aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt werden und werden für viele verschiedene Aufgaben verwendet. Bei richtiger Pflege und Wartung ist die Nützlichkeit dieser Materialien grenzenlos. Daher sind sowohl thermoplastische als auch duroplastische Kunststoffe großartige Optionen für Ihre Produkte.
Andererseits bestimmen die Spezifikationen der Artikel den verwendeten Kunststoff. Duroplaste sind eine ausgezeichnete Wahl, wenn Ihr Produkt unter extremen Bedingungen temperaturstabil sein soll. Trotzdem eignen sich Thermoplaste gut, wenn Sie ein korrosionsbeständiges Produkt benötigen.
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