Thermoplaste

Thermoplaste

Ohne Thermoplaste würde unsere Welt heute deutlich anders aussehen. Diese Kunststoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich bei Erwärmung verformen lassen und beim Abkühlen wieder erstarren, ohne ihre grundlegenden Eigenschaften zu verlieren. Thermoplaste sind die am weitesten verbreitete Klasse von Kunststoffen und kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz – von Verpackungen und Baumaterialien über Konsumgüter bis hin zur Elektro- und Elektronikindustrie.

Woraus bestehen Thermoplaste?

Thermoplaste bestehen aus langen, meist linearen oder leicht verzweigten Molekülketten, die durch relativ schwache zwischenmolekulare Kräfte – wie Van-der-Waals-Kräfte oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen – miteinander verbunden sind. Diese schwachen Bindungen sind dafür verantwortlich, dass sich Thermoplaste bei Erwärmung anders verhalten als andere Kunststoffarten, etwa Duroplaste oder Elastomere. Wird ein Thermoplast erhitzt, nehmen die thermischen Bewegungen der Moleküle zu, wodurch die zwischenmolekularen Bindungen allmählich aufgebrochen werden. Die einzelnen Makromoleküle können sich dann gegeneinander verschieben, was zur Folge hat, dass das Material weich und formbar wird. Dieser Vorgang erlaubt es, Thermoplaste in nahezu jede beliebige Form zu bringen – beispielsweise durch Spritzguss, Extrusion oder Tiefziehen. In der industriellen Fertigung ist dies ein großer Vorteil, da ein und derselbe Kunststoff mehrfach eingeschmolzen, umgeformt und wiederverwendet werden kann, ohne dass seine chemische Struktur dauerhaft geschädigt wird. Während des Erhitzens bleibt die chemische Zusammensetzung des Materials unverändert; lediglich der physikalische Zustand verändert sich. Nach dem Abkühlen nimmt die Bewegungsenergie der Molekülketten ab, wodurch sich die schwachen Bindungen erneut ausbilden. Das Material härtet wieder aus und behält die beim Abkühlen entstandene Form bei. Dieser reversible Vorgang macht Thermoplaste zu besonders vielseitigen Werkstoffen. Zu den bekanntesten Vertretern zählen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und Polystyrol (PS). Aufgrund ihrer leichten Verarbeitbarkeit, ihres geringen Gewichts und ihrer chemischen Beständigkeit werden sie in zahlreichen Bereichen eingesetzt – von Verpackungen und Haushaltswaren über Fahrzeugbauteile bis hin zu medizinischen Geräten und elektronischen Gehäusen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die besondere Struktur der Thermoplaste – lange, schwach miteinander verbundene Molekülketten – das charakteristische Verhalten dieser Kunststoffe bestimmt: Sie sind bei Raumtemperatur fest, können aber unter Wärmeeinwirkung verformt und anschließend wieder verfestigt werden, ohne bleibende strukturelle Veränderungen zu erfahren. Dies macht sie zu einem Grundpfeiler der modernen Kunststofftechnik und zu einem unverzichtbaren Bestandteil unseres täglichen Lebens.

Wichtige Thermoplaste

Zu den wichtigsten Thermoplasten gehören:

ABS

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
Ein robuster und schlagfester Kunststoff, der für Spielzeug, Haushaltswaren, Autoteile und Elektronik eingesetzt wird.

PA

Polyamid (PA)
Ein starker und strapazierfähiger Kunststoff, der häufig für Zahnbürsten, Fahrradketten und Autoteile verwendet wird.

PC

Polycarbonat (PC)
Ein sehr starker und schlagfester Kunststoff, der häufig für Schutzbrillen, Computergehäuse und Autoscheinwerfer verwendet wird.

PE

Polyethylen (PE)
Ein leichter und kostengünstiger Kunststoff, der häufig für Verpackungen, Folien und Spielzeug verwendet wird.

PET / PETG

Polyethylenterephthalat (PET)
Ein thermoplastischer Kunststoff, der in Form der PET-Flaschen bekannt ist.

PMMA

Acryl (PMMA)
Ein transparenter und schlagfester Kunststoff, der häufig für Fenster, Brillen und Duschkabinen verwendet wird.

Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG)
PETG ist ein mit Glykol modifiziertes PET, das sich durch seine besonders hohe Transparenz und niedrige Viskosität auszeichnet.

PP

Polypropylen (PP)
Ein weiterer leichter und kostengünstiger Kunststoff, der häufig für Lebensmittelverpackungen, Haushaltsgeräte und Autoteile verwendet wird.

PS

Polystyrol (PS)
Ein weicher und bruchsicherer Kunststoff, der häufig für Verpackungen, Schaumstoff und Spielzeug verwendet wird.

PTFE

Polytetrafluorethylen (PTFE)
Ein hochbeständiger Kunststoff, der für Dichtungen, Gleitlager und Kochutensilien eingesetzt wird.

PVC

Polyvinylchlorid (PVC)
Ein robuster und vielseitiger Kunststoff, der häufig für Rohrleitungen, Kabelisolierungen und Fensterrahmen verwendet wird.

Viele der genannten Thermoplaste werden als Filament im FDM 3D-Druck verwendet.

Verarbeitung und Bearbeitung

Thermoplaste lassen sich durch verschiedene Verfahren verarbeiten, darunter

• Spritzgießen
• Blasformen
• Extrudieren
• additive Fertigungsverfahren im FDM 3D Druck

Diese Verfahren ermöglichen es, Kunststoffteile in nahezu jeder beliebigen Form herzustellen.

Thermoplaste im 3D Druck

Vorteile von Thermoplast

• Sie sind leicht und kostengünstig.
• Sie sind gut verarbeitbar und können in nahezu jeder beliebigen Form hergestellt werden.
• Sie sind wiederverwertbar und umweltfreundlich.

Nachteile von Thermoplast

• Sie sind nicht so stabil wie Duroplaste.
• Sie können bei Erwärmung schmelzen und ihre Form verlieren.