Warum ist manche Plastik hart, manches weich und manches wie ein Schwamm voller kleiner Löcher?

Dieser Artikel konzentriert sich auf die Frage, warum manche Kunststoffe hart, andere weich und wieder andere wie ein Schwamm mit kleinen Löchern sind. Er erklärt die Gründe für die unterschiedlichen Eigenschaften von Kunststoffen, nämlich dass die unterschiedliche Molekularstruktur zu zwei Kategorien von Kunststoffen führt: thermoplastische und duroplastische Kunststoffe, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Auch innerhalb einer einzelnen Kunststoffart können aufgrund unterschiedlicher Verarbeitungsprozesse oder Zusatzstoffe große Unterschiede in der Leistung auftreten.

Warum ist manche Plastik hart, manches weich und manches wie ein Schwamm voller kleiner Löcher?

Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Kunststoffprodukten. In der großen Familie der Kunststoffe haben die einzelnen Mitglieder sehr unterschiedliche Eigenschaften. Zum Beispiel sind einige Kunststoffe so hart wie Stein, andere so weich wie Gummi, und wieder andere sind so leicht und locker wie Schwamm und voller kleiner Löcher. Wie kommt das?

Kunststoffe sind hochmolekulare Materialien, deren Hauptbestandteil Synthesekautschuk ist. Die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Kunststoffe resultieren aus ihren unterschiedlichen Molekularstrukturen. Viele Kunststoffe bestehen aus langen Kettenmolekülen, wie z. B. Polyethylen und Polyvinylchlorid, die aus vielen Kettenmolekülen bestehen. Sie sind normalerweise feste Stoffe, aber wenn sie erhitzt werden, gleiten die langen Kettenmoleküle und die Moleküle zueinander, wodurch der Kunststoff weich wird und formbar wie Knetmasse wird. Wenn die Temperatur noch höher ist, schmilzt er zu einer Flüssigkeit! Diese Art von Kunststoff hat ähnliche Eigenschaften wie Wachs, das auch weich wird, wenn es erhitzt wird. Bei Temperaturen über 50 °C schmilzt Wachs und erstarrt beim Abkühlen wieder. Solche Kunststoffe, die nach dem Erhitzen schmelzen und formbar werden, werden als thermoplastische Kunststoffe bezeichnet. Im Alltag werden PET-Flaschen (Polyethylenterephthalat) aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, daher sollten diese Flaschen recycelt werden. Nach dem Recycling können sie zu neuen Produkten verarbeitet werden. Da thermoplastische Kunststoffe unabhängige Kettenmoleküle enthalten, sind sie normalerweise elastisch und formbar, lösen sich in bestimmten Lösungsmitteln auf, schmelzen und haben eine geringe Härte und Zerbrechlichkeit. Im Gegensatz zu thermoplastischem Kunststoff gibt es auch thermohärtenden Kunststoff. Thermohärtender Kunststoff besteht ebenfalls aus Kettenmolekülen, aber während der Verformung treten Kreuzvernetzungen und andere Reaktionen auf, die die Moleküle zu einem sehr dichten dreidimensionalen Netzwerk verbinden, wodurch ein festes und hartes Material entsteht. Zum Beispiel ist der bunte Aminokunststoff ein thermohärtender Kunststoff, der hitzebeständig und formbeständig ist und häufig zur Herstellung von Geschirr, Elektrogeräten und Dämmstoffen verwendet wird. Thermohärtender Kunststoff ist nicht elastisch und formbar, kann nicht mehr gelöst und geschmolzen werden, sondern nur aufgequollen werden, und hat eine geringe Härte und Zerbrechlichkeit. Daher können Gegenstände aus thermohärtendem Kunststoff wie Aminokunststoff oder Bakelit nach ihrer Beschädigung nicht mehr recycelt werden.

Außerdem können selbst gleiche Kunststoffe aufgrund unterschiedlicher Verarbeitungsprozesse oder Zusatzstoffe sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Genau wie ein Mehlklumpen kann man entweder einen harten und knusprigen Pfannkuchen oder weiche Nudeln daraus machen, und mit Backpulver kann man einen lockeren und mit kleinen Löchern versehenen Muffin herstellen. Polystyrol kann zum Beispiel zu farblosen und transparenten CD-Hüllen verarbeitet werden, aber wenn man Schaumstoffmittel hinzufügt, wird es zu weißem und weichem Schaumstoff, der voller kleiner Löcher ist, und wird häufig für Einweggeschirr sowie für Dämpfung, Isolierung und Schalldämmung verwendet.