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Duroplast vs. Thermoplast: Definition und Unterschiede

Entdecken Sie die Unterschiede und Anwendungen von Duroplasten und Thermoplasten, wichtigen Polymeren, die Innovation und Nachhaltigkeit in der Materialwissenschaft prägen.
HITOP / Der Blog / <a href="https://hitopindustrial.com/de/unterschiede-zwischen-duroplasten-und-thermoplast/" title="Duroplast vs. Thermoplast: Definition und Unterschiede">Duroplast vs. Thermoplast: Definition und Unterschiede

Duroplaste und Thermoplaste sind Polymerklassen, die aus großen Molekülen bestehen, die durch die chemische Verbindung von Monomeren gebildet werden. Wenn wir über diese beiden sprechen, werden wir viele Ähnlichkeiten zwischen ihnen feststellen, aber es gibt auch gewisse Unterschiede. „Thermoplaste“ war ein gebräuchlicher Name in der Spritzguss und Teilefertigungsindustrie, bis die „Duroplaste“ aufkamen.

Duroplaste und Harzesind in Kombination eine hervorragende Alternative zu Metall und Thermoplasten in Kunststoffverarbeitungsprozessen. Einige Prozesse oder Produkte erfordern ausdrücklich Thermoplaste, während andere Duroplaste erfordern. Es gibt Produkte/Prozesse, bei denen beides zum Einsatz kommen kann.

Duroplaste und Thermoplaste: Definitionen

Duroplaste vs. Thermoplaste

Um diese Polymere besser zu verstehen, müssen wir ihre Merkmale, ihr Verhalten und ihre besonderen Eigenschaften untersuchen. Hier besprechen wir diese nacheinander im Detail.

Thermoplaste

Thermoplaste sind Polymere, die mehrfach erweicht, geschmolzen und in verschiedene Formen gebracht werden können. Beim Erhitzen verwandeln sie sich von Feststoffen in Flüssigkeiten und beim Abkühlen von Flüssigkeiten in Feststoffe. Ihre Vielseitigkeit erweitert ihre Anwendungsgebiete.

Chemisch gesehen handelt es sich dabei um langkettige Polymere, die durch schwache intermolekulare Kräfte, sogenannte Van-der-Waals-Kräfte, zusammengehalten werden. Dadurch können sie leicht ihren Aggregatzustand ändern.

Bestimmte Eigenschaften von Thermoplasten sind unten tabellarisch aufgeführt:

Schmelzpunkt150 °C (302 °F) – Über 250 °C (482 °F) (je nach Thermoplast)
FlexibilitätFlexibler als Alternativen
RecyclingfähigkeitLeicht recycelbar
TransparenzEs kann transparent gemacht werden

Einige Beispiele für Thermoplaste sind Polyethylen, Polypropylen und Polyethylenterephthalat (PET). Diese werden im Allgemeinen in Branchen wie Spritzguss, Automobilindustrie, Verpackung und Konstruktion. 

Wenn wir über Thermoplaste sprechen, können sie leicht an die Bedürfnisse angepasst werden. Einige davon können widerstandsfähig gemacht werden gegen UV-Strahlen und Flamme. Es gibt auch Thermoplaste mit Formgedächtnis, die nach Erhitzung ihre ursprüngliche Form wieder annehmen.

Thermoplaste mit Formgedächtnis

Duroplaste

Duroplaste sind eine Klasse von Polymeren, die beim Formen eine chemische Reaktion eingehen und eine dreidimensionale Netzwerkstruktur bilden. Sie unterscheiden sich von Thermoplasten durch ihre vernetzte Struktur, die es ihnen nicht erlaubt, ihre Form oder Gestalt zu verändern. Bei Duroplasten verbessert die Vernetzung die mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften des Materials.

Durch den Vernetzungsprozess bilden Duroplaste ein Netz kovalenter Bindungen zwischen den Polymerketten. Während des Aushärtungsprozesses, bei dem häufig Wärme oder chemische Katalysatoren zum Einsatz kommen, findet die Vernetzung statt.

Der Aushärtungsprozess erfordert normalerweise Wärmeenergie. Einige Duroplaste können bei Raumtemperatur aushärten, während andere höhere Temperaturen erfordern. Während des Aushärtungsprozesses kann auch ein chemischer Initiator oder Katalysator eingesetzt werden. Beispielsweise verwenden Epoxidharze Härter auf Aminbasis als Härtungsmittel, und Polybenzoxazin ist ein seltener Fall, der ohne Katalysator aushärtet.

Nachfolgend sind einige Eigenschaften von Duroplasten aufgeführt.

  1. Duroplaste vertragen in der Regel hohe Temperaturen. 
  2. Sie sind allgemein für ihre Stärke und Widerstandskraft bekannt
  3. Chemikalien oder Katalysatoren haben keinen großen Einfluss auf ihre Zusammensetzung
  4. Auch bei hoher Belastung bleiben sie unversehrt.
  5. Duroplaste sind in der Regel beständig gegenüber Lösungsmitteln.

Einige beliebte Arten von Duroplasten sind Epoxidharze, Polyurethane, Phenolharze, Melaminformaldehyd usw. Diese werden derzeit in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil, Elektronik usw.

Vulkanisierter Gummi ist ein duroplastischer Kunststoff und eines der stärksten bekannten Materialien. Melamin-Formaldehyd-Harze, eine Art Duroplast, werden bei der Herstellung von Melamingeschirr verwendet.

Obwohl Duroplaste mehrere Vorteile haben, sind sie auch mit einigen Nachteilen verbunden. Sie sind irreversibel und nicht recycelbar. Auch ihre mangelnde biologische Abbaubarkeit ist ein großes Problem. Sie sind außerdem spröde und ihre Verwendung ist begrenzt, wenn etwas Flexibles erforderlich ist.

Duroplaste und Thermoplaste, Definitionen

Duroplaste und Thermoplaste: Unterschiede

Thermoplaste und Duroplaste sind ähnliche Kunststoffpolymere, unterscheiden sich aber in bestimmten Punkten erheblich. Hier werden wir einige davon erklären und untersuchen.

Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt von Kunststoffen wie Duroplasten und Thermoplasten ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal. Ihr Verhalten bei Hitze bestimmt ihre vielfältigen Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten.  

Duroplaste oder Duroplaste verdanken ihren Namen ihrer Fähigkeit, Hitze zu widerstehen. Duroplaste reagieren nur dann auf Hitze, wenn sie aushärten oder vernetzen. Diese Polymere reagieren nach der Aushärtung nicht auf Hitze.

Thermoplaste haben einen niedrigen Schmelzpunkt und können unter Hitzeeinwirkung geformt und wiederverformt werden. Dies trägt zur Recyclingfähigkeit dieses Materials bei. Ihre Anwendung ist auf die Bereiche beschränkt, in denen trotz hoher Temperaturen Funktionalität erforderlich ist.

Ästhetik

Abgesehen von funktionalen Überlegungen ist die Ästhetik der entscheidende Faktor bei der Unterscheidung von Thermoplasten und Duroplasten. Duroplaste haben aufgrund ihrer kovalenten Vernetzung starre und komplexe Oberflächen. Diese komplexen Details werden in Branchen wie der Automobil- und Unterhaltungselektronik zu einem unterstützenden Merkmal.

Wir können Duroplasten nur vor dem Formen Farbe hinzufügen. Die Farbe wird direkt auf die Form aufgetragen, was eine bessere Bindung zwischen Farbe und Kunststoff ermöglicht. Dieser Prozess verleiht Duroplasten Beständigkeit gegen Abblättern, Risse usw.

Duroplaste eignen sich auch für Oberflächen mit geringem oder hohem Glanz. Lackierte Duroplaste bieten außerdem die Möglichkeit, komplizierte Details wie Logos einzubringen.

Thermoplaste hingegen bieten hochwertige Verarbeitung. Ihre Fähigkeit, zu schmelzen und umzuformen, trägt wesentlich zu ihren ästhetischen Eigenschaften bei. Thermoplaste können immer wieder eingefärbt werden, um ein perfektes Gleichgewicht zwischen Funktionalität und Ästhetik zu erreichen. 

Die Oberflächenbeschaffenheit von Thermoplasten lässt sich durch verschiedene Techniken wie Extrusionen und 3d Drucken. Diese können je nach gewünschtem ästhetischen Ergebnis entweder matt oder glänzend sein. Darüber hinaus eignen sich Thermoplaste aufgrund ihrer Transparenz und Lichtdurchlässigkeit perfekt für Anwendungen in Beleuchtungskörpern, elektronischen Geräten und Brillen.

Korrosionsbeständigkeit

Schätzungen zufolge mussten verschiedene Industriezweige, wie etwa Chemieanlagen, aufgrund von Korrosion erhebliche Kosten bezahlen. Duroplaste weisen aufgrund ihrer Struktur eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Epoxidharze werden beispielsweise als Beschichtung an Stellen verwendet, an denen Korrosionsschutz erforderlich ist.

Die inhärente Steifigkeit kann an bestimmten Stellen Anlass zur Sorge geben, wo Flexibilität für den Korrosionsschutz entscheidend ist. Darüber hinaus können einige Duroplaste ihre Funktionalität verlieren, wenn sie über einen längeren Zeitraum UV-Strahlen ausgesetzt werden, was ihre Anwendung im Außenbereich einschränkt.

Thermoplaste bieten eine hohe Beständigkeit und Flexibilität. Dadurch können sie in Bereichen wie Rohren, Tanks und Automobilen eingesetzt werden. Polypropylen und PVC werden beispielsweise aufgrund ihrer korrosionsbeständigen Eigenschaften häufig in der Bauindustrie verwendet.

Obwohl Thermoplaste vielseitig einsetzbar sind, können Faktoren wie Molekulargewicht und chemische Zusammensetzung ihre Leistung beeinflussen. Einige Thermoplaste können sogar anfällig für Spannungsrisse sein, was sich letztlich auf ihre Korrosionsbeständigkeit auswirkt. Für Anwendungen in Branchen wie Chemie, Schifffahrt, Öl und Gas sind Duroplaste die bessere Materialwahl.

Haltbarkeit

Haltbarkeit ist besonders wichtig, wenn wir über die Verwendung von Polymeren in Branchen wie der Elektronik- und Automobilindustrie sprechen. In diesen Branchen werden sowohl Duroplaste als auch Thermoplaste verwendet, allerdings aufgrund ihrer unterschiedlichen Haltbarkeitsfähigkeiten in unterschiedlichen Bereichen.

Die Wärmeunempfindlichkeit nach dem Aushärten macht Duroplaste zu einem der stärkeren Kunststoffpolymere. Ihre kovalente Vernetzung begünstigt diese außergewöhnliche Hitzebeständigkeit. Doch nicht nur Hitze, auch gegenüber Chemikalien zeigen Duroplaste eine außergewöhnliche Beständigkeit.

Duroplaste sind leicht, aber dennoch robust und widerstandsfähig. Sie eignen sich auch zur Verstärkung von Materialien wie Kohlenstoff und Glasfaser. Diese sind stark genug, um von Vulkanlava nicht beeinträchtigt zu werden.

Thermoplaste sind nicht so strukturell stabil wie Duroplaste. Sie sind auch nicht sehr beständig gegenüber längerer UV-Bestrahlung, aber es können UV-Schutzmittel hinzugefügt werden. Ihre Haltbarkeit kann durch allmähliche Abnutzung beeinträchtigt werden.

Sie sind nicht besonders hitze- oder chemikalienbeständig, funktionieren aber an bestimmten Stellen dennoch gut. Ihre Haltbarkeit beruht auf ihrer Fähigkeit, Aufprallenergie zu absorbieren und zu verteilen. Thermoplaste eignen sich hauptsächlich für Verpackungsmaterialien, Konsumgüter und bestimmte Automobilmaterialien. 

Mechanisch betrachtet können wir sagen, dass jeder Duroplast als Polymer haltbarer ist als ein Thermoplast.

Maschine und Parameter für das Spritzgießen

Aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften hat ihre Verwendung im Spritzgussverfahren (für das beide geeignet sind) unterschiedliche Spezifikationen. Sie erfordern unterschiedliche Maschinen und haben unterschiedliche Parameter für diesen Prozess.

Da wir Thermoplaste berücksichtigen, sind Standard-Spritzgussmaschinen mit Schneckenantrieb und hohem Einspritzdruck erforderlich. Diese Maschinen müssen außerdem über beheizte Zylinder und Formen verfügen, um ein ausreichendes Schmelzen und Fließen des Kunststoffs zu gewährleisten.

Duroplaste hingegen erfordern spezielle Transfer- oder Kompressionsformmaschinen. Sie verwenden im Vergleich zu Thermoplasten einen geringeren Druck. Hier werden nur die Formen erhitzt, um den Aushärtungsprozess zu erleichtern. 

Was die Parameter betrifft, so werden bei Thermoplasten im Vergleich zu Duroplasten (80–150 °C bzw. 10–50 MPa) hohe Temperaturen (150–300 °C) und Drücke (50–200 MPa) verwendet. Das Spritzgießen von Thermoplasten erfolgt viel schneller (10–30 Sekunden) als das Spritzgießen von Duroplasten (mehrere Minuten bis einige Stunden). Dies liegt daran, dass Duroplaste ausreichend Zeit zum Aushärten benötigen.

Duroplaste und Thermoplaste: Anwendungen

Duroplaste und Thermoplaste glänzen mit ihren ganz eigenen Stärken. Lassen Sie uns die Verwirrung darüber beseitigen, was wo eingesetzt werden soll.

Duroplaste

  • Automobilindustrie: Duroplaste können in Motorteilen, elektrischer Isolierung, Bremsbelägen und anderen Automobilkomponenten verwendet werden. Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Dimensionsstabilität und ihrer Fähigkeit, hohe Temperaturen zu vertragen, eignen sie sich perfekt für Anwendungen unter der Motorhaube. 
  • Elektro- und Elektroniksektor: Da Duroplaste über hervorragende Isoliereigenschaften verfügen, werden sie üblicherweise im Elektro- und Elektronikbereich eingesetzt. Beispielsweise werden Epoxidharze häufig in elektronischen Anwendungen verwendet.
  • Öl- und Gassektor: Im Öl- und Gassektor herrschen raue Bedingungen, wie die Einwirkung ätzender Chemikalien und hoher Temperaturen. Duroplaste wie Epoxidbeschichtungen und Verbundwerkstoffe werden in Lagertanks, Offshore-Strukturen und Pipelines verwendet.
  • Medizinische Ausrüstung und Geräte: Materialien, die im medizinischen Bereich verwendet werden, müssen häufig biokompatibel, sterilisierbar und beständig gegen wiederholte Wasch- und Desinfektionsverfahren sein. Duroplaste erfüllen diese Anforderungen und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel Gerätegehäuse und implantierte Geräte.
  • Gebäude und Infrastruktur: Duroplaste werden im Bauwesen an vielen Stellen eingesetzt. Verbundwerkstoffe werden beispielsweise in Rohrleitungen, Baumaterialien und Brückenkomponenten verwendet.
Duroplaste und Thermoplaste, Anwendungen

Thermoplaste

  • Verpackungsbereich: Kosteneffizienz und Flexibilität sind wichtige Eigenschaften im Verpackungssektor, daher sind Thermoplaste die erste Wahl. Da sie leicht geformt werden können, werden Materialien wie Polyethylen und Polypropylen häufig für Verpackungsfolien, Flaschen und Behälter verwendet. Außerdem passt die Recyclingfähigkeit von Thermoplasten gut zum zunehmenden Fokus auf umweltfreundliche und nachhaltige Verpackungsoptionen.
  • Unterhaltungselektronik: Materialien mit guter Ästhetik und geringem Gewicht sind bei Unterhaltungselektronik sehr gefragt. Elektrochrome Polymere wie Polycarbonat und ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) werden hauptsächlich bei der Herstellung elektronischer Geräte verwendet. Ihre Haltbarkeit garantiert die Sicherheit empfindlicher interner Komponenten und ihre Formbarkeit ermöglicht aufwendige Designs.
  • Transport: Thermoplaste besitzen Eigenschaften wie geringes Gewicht, gute Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, was sie im Transportsektor nützlich macht. Die häufigsten Beispiele sind Polycarbonat (PC), das für Autolinsen und Rücklichter verwendet wird, und ABS, das für Autoinnenräume und Armaturenbretter verwendet wird.
  • Kinderspielzeug: Verschiedene Kinderspielzeuge werden üblicherweise aus Thermoplasten hergestellt. Aufgrund ihrer Formbarkeit und Recyclingfähigkeit sind Thermoplaste die erste Wahl für diesen Zweck. Polyethylen (PE) ist ein Thermoplast, der für diesen Zweck verwendet wird.
  • Sportwaren: Hersteller von Sportartikeln verlassen sich bei der Herstellung von Ausrüstung und Zubehör häufig auf Thermoplaste. Alle Leichtbauteile von Sportartikeln, Helmen und Schutzpolstern bestehen aus Thermoplasten. Die Möglichkeit, die Materialeigenschaften an spezifische Leistungsanforderungen anzupassen, macht Thermoplaste zur idealen Wahl.
  • Textil und Bekleidung: In der Textilindustrie werden synthetische Fasern und Stoffe aus Thermoplasten verwendet. Polyester, Nylon und Elasthan sind Beispiele für Thermoplaste, die üblicherweise verwendet werden. Thermoplastische Fasern können schmelzgesponnen werden, um Stoffe mit spezifischen Eigenschaften wie Feuchtigkeitstransport, Elastizität und Knitterfestigkeit herzustellen.
Thermoplaste, Anwendungen

Abschluss

Duroplaste und Thermoplaste haben jeweils ihre eigenen Stärken und Schwächen. Sie verfügen über einzigartige Eigenschaften, die zu bestimmten Zeiten besonders vorteilhaft sind.

Derzeit laufen verschiedene Forschungsstudien zur Verbesserung dieser beiden Polymere. Wissenschaftler arbeiten an der Herstellung biologisch abbaubarer Thermoplaste aus nachhaltigen Quellen wie Zuckerrohr oder Maisstärke. Diese Stoffe stellen einen umweltfreundlicheren Ersatz für herkömmliche Thermoplaste aus Erdöl dar.

Das richtige Material muss auf der Grundlage der besonderen Anforderungen des Projekts und der gewünschten Eigenschaften ausgewählt werden. Die Entwicklung von Hybridmaterialien, die maßgeschneiderte Lösungen bieten, die die besten Aspekte beider Welten vereinen, verwischt mit der Weiterentwicklung der Technologie die Grenzen zwischen diesen beiden Kategorien. 

Die dynamische Interaktion zwischen Duroplasten und Thermoplasten verändert die Materialwissenschaft immer noch und hat Auswirkungen auf nachhaltige Praktiken und Innovationen. Weitere Informationen zu Unsere Dienstleistungen und ähnliche Themen, kontaktiere uns.

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