Thermoplast

Betekenis

Een thermoplast is een kunststof die bij fabricage zacht is en daarna ook meer of minder zacht blijft; de lange molecuulketens (polymeren) worden bijeengehouden door van der Waalsbindingen en soms waterstofbruggen. Daardoor kunnen de ketens langs elkaar bewegen en wordt het materiaal bij hogere temperatuur vervormbaar.

Toepassing

Thermoplasten worden veelvuldig toegepast in industriële en civiele producten.

• Spuitgieten van onderdelen door het smelten en onder hoge druk in een matrijs persen.
• Spinnen tot draden of blazen tot folie wanneer de kunststof boven Tg vloeibaar is.
• Belijningen op wegen zijn voorbeelden van thermoplastische toepassingen.
• Algemeen gebruik in industriële polymeren; meer dan 80% daarvan zijn thermoplasten.

Aandachtspunten

• Houd rekening met de glastransitietemperatuur Tg bij verwerking: boven Tg wordt het materiaal vervormbaar.
• Verwerkings- of vervormingstemperaturen liggen typisch rond 150–200 °C voor veel thermoplasten.
• Koelen onder Tg leidt tot verglazing; een thermoplast wordt bij afkoeling weer vast en stevig.
• Kies tussen amorfe en kristallijne typen afhankelijk van gewenste vervormbaarheid, taaiheid en chemische bestendigheid.

Typen

• Amorfe thermoplasten: de ketens kruisen elkaar in een ongeordende structuur; ze zijn vervormbaar over een breed temperatuursbereik en verwarmen maakt de ketens beweeglijker zodat ze elkaar loslaten.
• Kristallijne thermoplasten: de ketens liggen geordend naast elkaar; dit geeft vaak taaie, slagvaste kunststoffen met goede chemische bestendigheid, maar ze zijn moeilijker warm te vormen.

Werking / principe

Thermoplasten bestaan uit lange polymeerketens die onderling zwakke intermoleculaire krachten hebben (van der Waals en soms waterstofbruggen), waardoor de ketens langs elkaar kunnen bewegen bij verhitting. Boven de glastransitietemperatuur Tg verwerft het materiaal beweeglijkheid en kan het vervormd of gesmolten worden; bij afkoeling stolt het weer en neemt het vaste eigenschappen aan.

Materialen / voorbeelden

• Veel voorkomende thermoplasten: acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), polycarbonaat (PC), polyethyleen (PE), polyether-ether-ketone (PEEK), polymethylmethacrylaat (PMMA), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyvinylchloride (PVC), tereftalaat.
• Voorbeelden van Tg en smelttemperatuur:
  • PVC: Tg ≈ +87 °C; smelttemperatuur ≈ +210 °C.
  • HDPE: Tg ≈ −120 °C; smelttemperatuur ≈ +165 °C.
• Opmerking: PEEK wordt algemeen beschouwd als een van de best presterende thermoplasten.

Verschil met thermoharder

In tegenstelling tot thermoharders kennen thermoplasten een verwekingspunt, de glastransitietemperatuur Tg, waarboven ze vervormbaar worden en waarneer afgekoeld weer verglazen; thermoharders vertonen dit gedrag niet.