Was sind die grundlegenden Konzepte der Kunststoffwerkstoffkunde?

In dieser Artikelreihe erläutern wir die Eigenschaften und Unterschiede der fünf in gängigen Kunststoffprodukten verwendeten Werkstoffe: PP, PS, ABS, PA und PC. Auch andere Interessierte an Kunststoffen können hier weiterhelfen.
Bevor Sie die Eigenschaften verschiedener Materialien verstehen können, müssen Sie die folgenden zwei grundlegenden Konzepte verstehen:
1. Was sind „Duroplaste“ und „Thermoplaste“?
2. Was sind „kristalline Rohstoffe“ und „amorphe Rohstoffe“?

 

1. Duroplaste vs. Thermoplaste

Kunststoffe lassen sich in Thermoplaste und Duroplaste unterteilen. Duroplaste sind Kunststoffe, die während der Verarbeitung erhitzt werden müssen, um auszuhärten. Thermoplaste hingegen schmelzen beim Erhitzen. Bei der Herstellung von Duroplasten werden die flüssigen Kunststoffe A und B gleichzeitig vermischt und in die Form gespritzt. Durch moderates Erhitzen findet eine Vernetzungsreaktion statt, wodurch sich die kurzen Molekülketten in eine netzartige, dreidimensionale Struktur umwandeln. Duroplaste härten beim Erhitzen aus, wie beispielsweise Badewannen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder Melamingeschirr. Die Vorteile von Duroplasten liegen in ihrer hohen Hitzebeständigkeit und Witterungsbeständigkeit, ihr Nachteil ist jedoch die schwierige Recycling- und Wiederverwendbarkeit.

Bei Thermoplasten werden feste Kunststoffpartikel nach dem Schmelzen des Kunststoffs erhitzt und in die Form eingespritzt. Nach dem Abkühlen und Erstarren ist das fertige Produkt erhalten. Thermoplaste haben den Vorteil, dass sie nach dem Erhitzen recycelt werden können. Ihr Nachteil ist die geringe Hitzebeständigkeit. So können sich beispielsweise herkömmliche PE-Milchflaschen oder PET-Flaschen bei hohen Temperaturen verformen.

Thermoplaste lassen sich nach ihren Funktionen in zwei Typen unterteilen:
1. Universeller Kunststoff
2. Technische Kunststoffe
3. Elastomer
4. Klebstoff

1. Gängige Allzweckkunststoffe sind:
PE, PP, PS, PVC, ABS, PMMA usw.

2. Technische Kunststoffe:
[Universelle technische Kunststoffe] PA, POM, PBT, PC usw.
【Hochleistungskunststoffe】PPS, PEEK, PAR usw.

3. Elastischer Körper:
TPU, TPS usw.

4. Klebstoff:
Kombination aus PC/ABS, PA/PP und zwei weiteren Kunststoffen

 

2. Kristalline Rohstoffe vs. nichtkristalline Rohstoffe

Da Kunststoff ein Polymer mit monomerer Molekülkettenstruktur ist, kommt es bei der Polymerisation dieser Molekülketten je nach Struktur und Eigenschaften der Ketten zu Kristallisation oder Nichtkristallisation. Sogenannte „kristallisierte“ Rohstoffe zeichnen sich durch eine dichte und regelmäßige Anordnung der Molekülketten aus. Im Gegensatz dazu weisen „nicht-kristallisierte“ Rohstoffe eine relativ unregelmäßige Anordnung der Molekülketten auf.

Der Kristallisationsgrad beeinflusst die Eigenschaften von Kunststoffen. Kristalline Rohstoffe weisen eine höhere Zugfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit auf, während nichtkristalline Rohstoffe eine höhere Schlagfestigkeit und Dimensionsstabilität besitzen und sich leichter oberflächenbearbeiten lassen. Dies ist die grundlegende Klassifizierung von Kunststoffen.