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Thermoplaste

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Chemie

Thermoplasten sind eine von den drei Gruppen der Polymere, das heißt Kunststoffe. Thermoplasten unterscheiden sich stark, im Vergleich zu den anderen beiden Gruppen, den Elastomeren und Duroplasten.

Wieso das so ist, erklären wir dir im Folgenden.

Was ist ein Thermoplast?

Das Wort kommt aus dem griechischen und wird mit den Worten "heiß" und "formen" übersetzt.

Sie werden auch als Plastomere bezeichnet. Diese haben die Eigenschaft ab einer gewissen Temperatur verformbar zu sein. Bei einem Thermoplast ist dieser Vorgang beliebig oft durchführbar. Ganz anders ist es bei dem Duroplast. Nachdem sie einmal hergestellt sind, lassen sie sich auch nach erneutem erhitzen nicht verformen.

Wie ist ein Thermoplast aufgebaut?

Thermoplasten gehören der organischen Stoffgruppe an. Sie setzen sich aus langkettigen Kohlenstoffmolekülen zusammen. Diese bestehen aus Monomeren, also sich immer wiederholenden Bausteinen. Im Gegensatz zu den Duroplasten und Elastomeren ist dieser Kunststoff anders in seiner Struktur.

Die Struktur von Thermoplasten

Thermoplasten besitzen kaum bis gar nicht verzweigte Kohlenstoffketten. Außerdem sind sie nicht chemisch untereinander vernetzt. Vielmehr sind sie über schwache zwischenmolekulare Kräfte verbunden. Diese werden auch Van-der-Waals-Kräfte genannt. Das unterscheidet die Thermoplasten besonders von den anderen Kunststoffgruppen., denn diese sind über kovalente Bindungen vernetzt. Allerdings streben die Makromoleküle auch hier nach der Entropie.

  • Keine chemische Vernetzung

  • Van-der-Waals-Kräfte verbinden Moleküle

  • KEINE kovalente Bindungen

Entropie, was ist das?

Entropie kann man sich wie folgt vorstellen:

  • Es ist der Zustand der Makromoleküle

  • Ein anderes Wort dafür ist auch Unordnung

  • Makromoleküle streben einen ungeordneten Zustand an

Verformung von Thermoplasten

Zunächst einmal wird eine Energiezufuhr in Form von Wärme benötigt. Danach passieren mehrere Schritte:

  1. Die Molekülketten geraten in Schwingungen
  2. Dadurch lösen sich die schwachen Bindungen
  3. Makromoleküle können aneinander vorbeigleiten
  4. Das Thermoplast ist nun verformbar

Es lässt sich festhalten: Mit zunehmender Dichte wird das Polymer weniger zäh, also härter und spröder.

Eigenschaften eines Thermoplasten

Der Schmelzpunkt des Thermoplasts liegt unterhalb der Zersetzungstemperatur.

Des Weiteren besitzen sie vier Aggregatzustände:

Temperatur

Zustand

Eigenschaften

Niedrig

Fest

Hart und spröde

Oberhalb der Glasübergangstemperatur

Thermoelastisch

Elastisch verformbar

Weitere Zugabe von Wärme

Thermoplastisch, weich, nicht formstabil

Dauerhaft verformbar

Oberhalb des Schmelzpunktes

Flüssig

In Form gießen und Bauteil herstellen

Verarbeitung von Thermoplasten

Ein Alleinstellungsmerkmal dieses Kunststoffes ist die Schweißbarkeit. Hinzu kommt das früher häufig angewandte Spritzgießverfahren. Doch heute macht man eher von diesen Verfahren gebrauch:

  • Extrusion

  • Blasformen

  • Folienblasen

  • Heißverstemmen

Ebenfalls können sie nachbearbeitet werden zum Beispiel durch Sägen, Fräsen oder Schleifen.

Anwendungsgebiete der Thermoplasten

Diese Polymere werden häufig für die Herstellung von Verpackungsmaterial verwendet oder auch Aufbewahrungsboxen. Deshalb gehört der Kunststoff Polyethylen oder auch Polyvinylchlorid zu den Thermoplasten.

Doch auch in der Textilindustrie finden sie in Form von Nylon ihre Anwendung.

Des Weiteren wird es für Plexiglas verwendet und hat seinen Einsatz in der Luft- und Raumfahrtbranche, denn manche Hochleistungspolymere haben eine Schmelztemperatur von 335°C.

Recycling von Thermoplasten

Da dieser Kunststoff schmelzbar ist, erweist er sich hervorragend zur Wiederverwertung. Auf diese Art kann er für eine andere Funktion weiterverwendet werden. Im Gegensatz zu den Elastomeren und Duroplasten sind sie also vollständig recycelbar. Dadurch tragen sie ihren Beitrag zur nachhaltigen und umweltfreundlichen Nutzung bei.

Thermoplast - alles Wichtige auf einen Blick

  • Sie gehören der Gruppe der Polymere an

  • Sie sind Kunststoffe

  • Sie besitzen schwache Bindungen und lassen sich dadurch schmelzen

  • Es gibt vier Aggregatzustände

  • Sie können auch nachträglich verändert werden

  • Finden Verwendung in Verpackungen, der Textilbranche sowie Luft- und Raumfahrt

  • Sie sind recycelbar und umweltschonend

Finales Thermoplaste Quiz

Frage

Welche Gruppen gibt es neben Thermoplasten noch? 

Antwort anzeigen

Antwort

Es gibt noch Duroplasten und Elastomere. 

Frage anzeigen

Frage

Wie werden Thermoplaste noch genannt? 

Antwort anzeigen

Antwort

Man bezeichnet sie auch als Plastomere. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Eigenschaft charakterisiert Thermoplasten? 

Antwort anzeigen

Antwort

Ab einer gewissen Temperatur sind sie verformbar. Dieser Vorgang ist beliebig oft wiederholbar. 

Frage anzeigen

Frage

Thermoplasten gehören zu den ..... Stoffgruppen. 

Antwort anzeigen

Antwort

organischen

Frage anzeigen

Frage

Welche zwischenmolekularen Kräften wirken bei Thermoplasten am meisten? 

Antwort anzeigen

Antwort

​Van-der-Waals-Kräfte

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch? 

Bei den Thermoplasten existieren keine kovalenten Bindungen zwischen den Molekülen. 

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist Entropie? 

Antwort anzeigen

Antwort

Makromoleküle streben einen ungeordneten Zustand an. Entropie wirkt auch auf Thermoplaste. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Schritte geschehen nach der Energiezufuhr zu einem Thermoplasten? 

Antwort anzeigen

Antwort

  1. Die Molekülketten geraten in Schwingung. 
  2. Die schwachen Bindungen lösen sich. 
  3. Makromoleküle gleiten aneinander vorbei. 
  4. Der Thermoplast wird verformbar. 
Frage anzeigen

Frage

Welche Verbindung lässt sich zwischen Dichte und Art des Polymers knüpfen? 

Antwort anzeigen

Antwort

Mit zunehmender Dichte wird das Polymer weniger zäh, also härter und spröder.

Frage anzeigen

Frage

Was wird als Alleinstellungsmerkmal von Thermoplasten bezeichnet? 

Antwort anzeigen

Antwort

Diese Eigenschaft ist die Schweißbarkeit des Kunststoffes. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Verfahren werden heute mit Thermoplasten verwendet? 

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Antwort

  • Extrusion 
  • Blasformen 
  • Folienblasen 
  • Heißverstemmen
Frage anzeigen

Frage

Nenne zwei Kunststoffe, die zu den Thermoplasten zählen. 

Antwort anzeigen

Antwort

  • ​Polyethylen
  • Polyvinylchlorid
Frage anzeigen

Frage

Thermoplaste werden für (1) ..... verwendet und haben einen Einsatz in der (2) .....branche, denn manche (3) .....polymere haben eine Schmelztemperatur von (4)..... °C.

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Plexiglas

(2) Luft- und Raumfahrts

(3) Hochleistungs

(4) 335

Frage anzeigen

Frage

Lassen sich Thermoplaste recyclen? 

Antwort anzeigen

Antwort

Ja, aufgrund seiner Schmelzbarkeit ist er gut zur Wiederverwertung geeignet. 

Frage anzeigen

Frage

Welche vier Aggregatzustände bezeichnet man bei Thermoplasten? 

Antwort anzeigen

Antwort

  • fest
  • thermoelastisch
  • thermoplastisch
  • flüssig
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