Arbeitsblatt: Einteilung der Kunststoffe nach den Werkstoffeigenschaften

Gruppe 1:Thermoplaste Die besondere Eigenschaft der Thermoplaste ist, dass sie beim Erwärmen weich und formbar werden. Kühlen sie wieder ab, behalten sie die Form in die der flüssige Kunststoff gebracht wurde. (reversibler Prozess). Dies liegt daran, dass sich beim Erwärmen die Molekülketten ungehindert bewegen und aneinander gleiten können, da zwischen den Molekülen keine Verbindungen bestehen. Bei den Thermoplasten gibt es keine eindeutige Schmelztemperatur. Es kann lediglich ein Schmelzbereich angegeben werden, da die Makromoleküle unterschiedliche Längen aufweisen. In Thermoplasten liegen lineare oder strauchähnlich verzweigte Makromoleküle vor, die durch zwischenmolekulare Kräfte, z.B. Van-derWaals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte und Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Diese können besonders gut wirksam werden, wenn die Moleküle parallel ausgerichtet sind. Solche Bereiche nennt man geordnet oder kristallin. Liegen Moleküle verknäuelt vor, können die zwischenmolekularen Kräfte weniger gut wirksam werden. Dieser Zustand wird ungeordnet oder amorph genannt. Die linearen, verzweigten Makromoleküle sind nicht miteinander vernetzt. Viele Verpackungen werden aus thermoplastischen Materialien hergestellt. Es sind billige Werkstoffe, die sich leichtverarbeiten lassen. Aufgrund der leichten Verformbarkeit lassen sie sich auch gut an die Form des zu verpackenden Materials anpassen und können so Hohlräume ausfüllen. Neben Polyestern (PET) und Polyamiden (PA) kommen auch andere Kunststoffgruppen dafür in Frage. Beispiel hierfür sind Polyethylen (PE) oder Polystyrol (PS). Die meisten der heute verwendeten Kunststoffe fallen unter diese Gruppe. Für einfache Konsumwaren, Verpackungen etc. werden sie ebenso häufig eingesetzt wie zum Beispiel Joghurt-Becher, Plastikbeutel, Angelschnur und Brillengestelle. Gruppe 2: Elastomere Elastomere sind bei Zimmertemperatur elastisch, d.h., sie verändern ihre Form bei mechanischer Einwirkung, nehme ihre ursprüngliche Form aber anschließend wieder ein. Bei niedrigen Temperaturen werden sie hart und spröde. Bei höheren Temperaturen schmelzen sie nicht, stattdessen tritt ab etwa 300 C Zersetzung auf. Elastomere bestehen aus weitmaschig zweidimensionalen vernetzten Makromolekülen, die verknäuelt vorliegen. Durch Einwirken einer äußeren Kraft können die Moleküle aneinander abgleiten und sich strecken. Nach Beendigung der Kraftwirkung kehren die Moleküle in den verknäuelten Zustand zurück. Zu den Elastomeren gehören alle Arten von vernetztem Kautschuk. Die Vernetzung erfolgt beispielsweise durch Vulkanisation mit Schwefel. Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Sie werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich. Daher werden sie für Hygieneartikel oder Chemikalienhandschuhe verwendet. Die Gummimischung von Autoreifen und Gummistiefeln sind ebenfalls Elastomere, welche ihre Eigenschaften durch Vulkanisation erhalten. Beispiele für Elastomere sind Naturkautschuk (NR) und Polyurethan (PUR). Gruppe 3: Duroplasten Werden Kunststoffe benötigt, die auch bei höheren Temperaturen noch beständig sind, werden Duroplasten verwendet. Bei Zimmertemperatur sind Duroplasten hart und spröde und können nur noch mechanisch bearbeitet werden. Die engmaschig dreidimensionalen vernetzten Moleküle entstehen durch Verknüpfung der Molekülketten über Atombindungen. Die Bestandteile dieses engmaschigen Molekülnetzes können sich nur wenig bewegen. Beim Erwärmen erweichen Duroplaste nicht, sondern sie zersetzen sich. Die Atombindungen werden bei hohen Temperaturen gespalten. Daher können Gegenstände, die aus Duroplasten hergestellt sind, thermisch nicht mehr verändert werden (nicht reversibel), wenn sie ihre endgültige Form erhalten haben. Unter erneuter Hitzeeinwirkung werden Duroplaste nicht weich. Deshalb werden sie häufig für Elektroinstallationen verwendet. In diese Gruppe fallen auch Aminoplaste (UF), Phenoplaste, Polyurethanharze für Lacke und Oberflächenbeschichtungen und praktisch alle Kunstharze wie beispielsweise Epoxide. Entscheiden für den Einsatz von duroplastischen Materialien ist ihre hohe thermomechanische Festigkeit. Im Haushalt finde sich Geschirr, Topfgriffe oder Bügeleisen. Im Elektrobereich sind Steckdosen oder Kabelbahnen aus duroplastischen Material. Auch für Autoscheinwerfer und Reflektoren wird es eingesetzt.