Kunststoff-Wissen - Elastomere

Das wesentliche Merkmal von Elastomeren ist, dass sie sich auf mindestens das Doppelte ihrer Länge dehnen lassen und beim Loslassen in ihren Ausgangszustand zurückkehren (Fachwort dafür: Gummielastizität).

Doch wieso funktioniert das? Diese Frage lässt sich mit dem Wirken der Entropie beantworten. Die Entropie ist (vereinfacht gesagt) ein Maß für die Unordnung. Alle Dinge streben nach Entropiezunahme, also nach mehr Unordnung, so verteilen sich z.B. Gasmoleküle gleichmäßig in einem Raum, obwohl sie sich eigentlich auch "ordentlich" in einer Ecke sammeln könnten.

Für Makromoleküle wie z.B. Kunststoffe bedeutet das, dass sie am liebsten in einem ungeordneten, verknäulten Zustand vorliegen, weil das, was die Entropie angeht, besonders günstig ist:

Wenn man nun an dem Elastomer zieht, werden die Molekülketten gezwungen, ihren entropiereichen Zustand aufzugeben, sie müssen sich in Richtung des Zuges anordnen, wodurch die Entropie abnimmt. Zieht man lange genug, können sich unter Umständen sogar Kristalle bilden, was einen sehr geordneten, entropiearmen Zustand darstellt.

Beim Loslassen haben die Molekülketten wieder die Möglichkeit, in ihren früheren Zustand zurückzugehen, und weil dieser Zustand soviel entropiereicher ist und sie nach möglichst viel Entropie streben, nehmen sie ihren Ausgangszustand wieder ein.

Dies kann man Kunststoffen noch erleichtern, indem man sie locker quervernetzt, denn auf diese Weise sind sie zwar schwerer dehnbar, aber sie ziehen sich beim Loslassen umso besser wieder zusammen. Der Trick dabei ist die lose, weitmaschige Quervernetzung, wird sie zu fest und zu engmaschig, erhält man einen Duroplasten, der sich nicht mehr bewegt. Quervernetzte Elastomere sind - genau wie Duroplaste - nicht schmelzbar, auch sie bestehen praktisch aus einem einzigen riesigen Molekül.

Laut DIN-Norm sind übrigens nur die quervernetzten Elastomere wirkliche Elastomere, andere Elastomere, die nicht kovalent vernetzt sind, sondern nur über zwischenmolekulare Kräfte, und die daher schmelzbar und leichter verarbeitbar sind, werden als "thermoplastische Elastomere" oder "Thermoelaste" bezeichnet und haben viele Eigenschaften mit den Thermoplasten gemein.

Quelle: www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/kunststoffe/