Thermoplaste vs. Duroplaste: Was sie unterscheidet

Veröffentlicht am 6. November 2023

Beim Design eines Teils ist es wichtig, kritische Unterschiede zwischen vergleichbaren Materialien zu verstehen. Beispielsweise würde das Ersetzen eines Thermoplasts durch einen Duroplast für ein Produkt, das hohen Temperaturen standhalten soll, katastrophale Ergebnisse haben.

Die Begriffe „Thermoplast“ und „Duroplast“ (Thermoset) erscheinen in vielen Gesprächen über Kunststoffteilfertigung, sind aber nicht austauschbar. Dieser Artikel erklärt die wesentlichen Unterschiede, sowie Vorteile und beste Anwendungen für jedes Material.

Thermoplaste: Was Sie wissen müssen

Mechanische/chemische Eigenschaften

Ein Thermoplast ist jedes Kunststoffmaterial mit einem Schmelzpunkt, das beim Erhitzen schmilzt, beim Abkühlen fest wird und nach dem Abkühlen wieder geschmolzen oder geformt werden kann. Der Prozess ist vollständig reversibel und beeinträchtigt die physikalische Integrität des Materials nicht signifikant.

Thermoplaste werden meist als Pellets gelagert für einfaches Schmelzen beim Spritzguss. Gängige Beispiele: Acryl, Polyester, Nylon, PVC.

• Nylon: Bietet einzigartige Kombination aus Festigkeit und Verschleißfestigkeit für diverse Anwendungen.
• TPE und TPU: Wenn Designer Teile mit Eigenschaften wie Stoßdämpfung, Flex-Rebound oder hoher Schlagfestigkeit wollen, greifen sie oft auf Thermoplastische Elastomere zurück.
• ULTEM (PEI): Eines der wenigen Harze, die für Luftfahrtanwendungen zugelassen sind. Auch unter den vielseitigsten Kunststoffen am Markt.

Vorteile von Thermoplasten

Thermoplaste sind stark, schwindungsarm und relativ einfach zu verarbeiten. Ihre inhärente Flexibilität macht sie ideal für Hersteller, die stoßabsorbierende Produkte benötigen, die Verschleiß standhalten und Form behalten.

Thermoplaste sind generell kosteneffektiver als Duroplaste, da sie leichter zu verarbeiten sind: höhere Volumina, keine Nachbearbeitung nötig. Zudem können Thermoplast-Werkzeuge aus günstigen Materialien wie Aluminium gefertigt werden. Thermoplaste sind hochkompatibel mit Spritzgussprozessen und ideal für wiederholbare Teile in hohen Volumen.

Zusätzlich sind Thermoplaste umweltfreundlicher, da sie von Design her hochrecycelbar sind. Als Bonus erzeugt die Verarbeitung weniger toxische Dämpfe als Duroplaste.

Gängige Thermoplast-Anwendungen

Hersteller nutzen Thermoplaste oft für Prototyping, da bei Nichterfüllung von Standards das Teil einfach eingeschmolzen und neu gestartet werden kann – ohne viel Ausschuss.

Beyond Prototyping: Thermoplaste schaffen diverse Consumer-Produkte, Medizinprodukte, Automobilkomponenten und mehr.

Duroplaste (Thermosets): Was Sie wissen müssen

Mechanische/chemische Eigenschaften

Im Gegensatz zu Thermoplasten härtet ein Duroplast einmalig durch Hitze aus und kann nach dem Aushärten nicht mehr umgeformt werden. Während des Aushärtens verknüpfen Valenzbindungen im Polymer zu dreidimensionalen chemischen Bindungen, die nicht mehr gelöst werden können – selbst unter extremer Hitze.

Duroplaste werden meist in flüssiger Form in großen Behältern gelagert. Gängige Beispiele: Epoxidharz, Silikon, Polyurethan.

• Epoxid (EPX 82): Additives Material von Carbon für DLS-Prozess. Ideal für Auto, Industrie, Consumer.
• Silikon (SIL 30): Additives Material von Carbon® für Digital Light Synthesis (DLS). Auch als SIL 30 bekannt, bietet einzigartige Biokompatibilität.
• RPU 70: Bekannt für Zähigkeit, Festigkeit, Hitzebeständigkeit – einsetzbar across Consumer, Auto, Industrie.

Andere wie Phenolharze sind als Granulat verfügbar.

Vorteile von Duroplasten

Duroplaste bieten breite Vorteile: insgesamt stark, stabil, chemikalienbeständig, exzellente elektrische Eigenschaften. Sie verziehen, degradieren oder brechen bei extremen Temperaturen nicht leicht.

Aufgrund ihrer Festigkeit und Haltbarkeit werden Duroplaste oft zur Verstärkung struktureller Eigenschaften anderer Materialien genutzt. Zu den schlagfestesten Materialien am Markt, häufig zum Abdichten von Produkten gegen Verformung.

Gängige Duroplast-Anwendungen

Während Thermoplaste vielfältigere High- und Low-Functionality-Anwendungen bieten, ermöglichen Duroplaste High-Performance-Produkte in diversen Branchen.

Duroplaste sind ideal für alles, das regelmäßig extremen Temperaturen ausgesetzt ist: Küchengeräte, Elektronikkomponenten.

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Der entscheidende Unterschied zwischen Thermoplasten und Duroplasten liegt in ihrer Reaktion auf Hitze. Thermoplaste können in Gegenwart von Hitze geformt und umgeformt werden, ohne strukturelle Integrität zu verlieren; Duroplaste nur einmal. Von beiden eignen sich Thermoplaste besser für Allzweckprodukte, die stark und flexibel sein müssen; Duroplaste für High-Performance-Produkte. Ein erfahrener Fertigungspartner hilft bei der Entscheidung, welches Material Ihre Bedürfnisse am besten trifft.

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