Basiswissen

Styrodur konnte auch in 100 °C heißem, nämlich kochendem Wasser, nicht geschrumpft werden. Salatöl hingegen kann auf wesentlich größere Temperaturen erhitzt werden. Es soll versucht werden, Styrodur in einem Ölbad von knapp über 100 °C zu schmelzen.^[1] Temperaturen des Ölbads zwischen 80 °C und 110 °C führten schon sehr deutlichen Verformungen und Schrumpfungen.

Fragestellung

Kann man Styrodur so verdichten, dass dabei möglichst keine Masse verloren geht? Anders gefragt: kann man Styrodur schrumpfen, ohne dass es dabei leichter wird? Dieser Versuch entstand im Rahmen verschiedener Betrachtung rund um das Gesetz der Massenerhaltung aus der Chemie.

Material

Ein Feuerlöscher ↗

Eine Löschdecke ↗

Ein Dreibein

Ein Feuerzeug

Eine Laboruhr

Eine elektronische Waage ↗

Ein Messschieber ↗

Ein Messbecher ↗

Eine Laborzange (externer Link)

Ein Alkoholthermometer ↗

Butan-Brenner WH54 20250626 Inventar Labor-Gasbrenner ↗

Etwa 90 ml Distelöl, besonders Hitzestabil Salatöl ↗

Ein kleines Stück, 0,55 g, Länge 5,2 cm, Breite 3,8 cm, Dicke 0,5 cm Styrodur ↗

Eine Pfanne, maximal 2 cm tief, 11 cm Durchmesser aus Messing ↗

Ein kleiner, feuerfester Stein ↗

Durchführung

Es wurden zunächst ein Feuerlöscher und eine Löschdecke griffbereit ausgelegt. Das Styrodurstück wurde auf den Boden der Messingpfanne gelegt und von oben mit einem Stein beschwert. Dann wurden gut 90 Milliliter Distelöl so eingefüllt, dass das Styrodurstück auf den Boden gedrückt gerade so vom Öl bedeckt war. Anschließend wurde ein Butan-Propan-Gasbrenner auf kleiner Hitze angemacht. Zum Beginn der Heizphase wurde eine Laboruhr gestartet. Dann wurde per Sicht abeschätzt, wann das Öl zu sieden beginnt.

Video

Das Video zeigt den Aufbau des Schmelzversuchs: ein kleines Stück gewogenes Styrodur wurde in einer Messingpfanne mit einem Stein beschwert. Die Messingpfanne mit dem Öl darinnen wurde auf einem Dreibein mit einem Labor-Gasbrenner erhitzt. Ab etwa 80 °C zeigte das Styrodur sichtbare Verformung.

Beobachtung

Nach etwa 4 Minuten hatten sich das Öl auf knapp über 80 °C erhitzt.

Man roch kurzzeitig recht stark Plastik.

Man sah, wie sich das Styrodur sichtbar an den Rändern um den Stein herum nach oben wölbte.

Wir erhitzen dann das Styrodur auf vielleicht 150 °C (höhere Gasflamme, noch keine Rauchbildung vom Öl).

Das Styrodur begann sich auf einen matschigen kleinen Klumpen zusammen zu ziehen.

Das Styrodur wurde dann mit einer Laborzange aus dem noch waren Öl gefischt und in ein Glas mit kaltem Wasser gegeben. Es ist dort sofort erstarrt.

Das erstarrte Stück Styrodur wog am Ende abgetrocknet rund 0,69 Gramm.

Deutung

Wir hatten versucht, Styrodur so zu verdichten, dass es dabei keine Masse verliert. Das Schrumpfen konnte erfolgreich mit Öl durchgeführt werden. Die Masse des Styrodurstücks hatte dabei aber zugenommen. Vermutlich drang Öl in das Styrodur ein oder hat sich sonstwie mit ihm verbunden.

Fußnoten

[1] "Die Vicat-Erweichungstemperatur (VST - Vicat Softening Temperature) ist die Temperatur, bei der ein definierter Eindringkörper unter festgelegter Belastung und Aufheizrate genau 1 mm tief in einen Probekörper eindringt. Die Referenzmethode zur gleichmäßigen Wärmeübertragung ist das Ölbad. Daneben sind weitere Übertragungsmedien wie Luft oder der direkte Kontakt mit einer Heizvorrichtung möglich. Die VST wird als ein Temperaturwert interpretiert, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff beginnt, von einem festen Zustand in eine Schmelze überzugehen." In: der Artikel "Vicat-Erweichungstemperatur nach ISO 306 und ASTM D1525". Informationsseite der ZwickRoell GmbH & Co. KG aus Ulm. Stand Juli 2025.