Kunststoff

Kunststoff Wissen

Kunststoff, umgangssprachlich Plastik genannt, ist ein künstlich hergestellter Werkstoff, dessen Eigenschaften sich je nach Zusammensetztung beeinflussen lassen.

Definition

Als Kunststoff bezeichnet man einen Werkstoff aus synthetischen oder halbsynthetischen Polymeren.

Als Ausgangsmaterial für die Kunststoffherstellung dienen Erdgas, Kohle und Erdöl. Wobei Erdöl die größte Bedeutung hat. In chemischen Anlagen werden die Monomere synthetisch isoliert. Anschließend werden die Monomere verknüpft und zu kettenartigen Makromolekülen, den Polymeren verbunden. Man unterscheidet zwischen drei verschiedenen Reaktionsmechanismen: der Polymerisation, der Polyaddition und der Polykondensation.

Hierbei werden Monomere unter Einfluss von Katalysatoren und unter Auflösung der Mehrfachbindung zu Polymeren. Es können sowohl Monomere gleicher Zusammensetzung, als auch zwei oder mehrere Monomere unterschiedlicher Struktur, zur Reaktion gebracht werden.

Bei der Polyaddition handelt es sich um eine nukleophile Addition von Monomeren zu Polyaddukten. Es werden verschiedenartige Moleküle zu mindestens zwei funktionellen Gruppen verknüpft. Die funktionellen Gruppen einer Molekülsorte müssen eine Doppelbindung erhalten.

Die Polykondensation verläuft in mehreren Stufen und unter Abspaltung von Nebenprodukten. Bei der Polykondensation kann sowohl ein einzelnes Monomer, als auch schon aneinander gegliederte Monomere eine Kette verlängern. Die funktionellen Gruppen, die für eine Bindung benötigt werden gibt es an beiden Enden der Kette.

Um verschiedene Eigenschaften von Kunststoff nach belieben zu erzielen, werden die organischen Kohlenstoffverbindungen scheinbar beliebig zusammengesetzt.

Festigkeit

Kunststoffe weisen in den meisten Fällen eine Dichte zwischen 800- 2200 kg/m³ auf. Da die Festigkeit und Steifigkeit nicht ganz denen von Metallen oder Keramiken entsprechen, ist es möglich, Kunststoff mit Verstärkungsfasern aufzuwerten. Eine gute Beständigkeit gegenüber anorganischen Medien und eine schlechte Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln lassen Kunststoffe für spezielle Anwendungsbereiche hervorheben. Auch brechen Kunststoffe nicht so leicht wie beispielsweise Glas oder Keramik, da sie eine gute Zähigkeit besitzen.

Leitfähigkeit

Kunststoff ist auf Grund seiner niedrigen Verarbeitungstemperatur von 250- 300°C leicht zu verformen. Die Wärmeleitfähigkeit liegt deutlich unter der von Metallen, weshalb Kunststoffe auch als Dämmmaterialien eingesetzt werden. Kunststoffe werden auch als Isolation von elektrischen Leitungen und Kabeln eingesetzt, da die elektrische Leitung von Kunststoffen um 15 Größenordnungen kleiner ist als die von Metallen.

Stabilisatoren

Die Eigenschaften von Kunststoffen lassen sich durch Beimischen von Stabilisatoren, Weichmachern, Füllstoffen, Farb- und Treibmitteln und durch Faserbeimischungen deutlich verbessern, wodurch das Anwendungsgebiet deutlich erweitert wird. Stabilisatoren machen Kunststoff gegen Witterung beständig. Mit Lichtschutzmitteln kann man Kunststoffe gegen UV-Strahlungen und mit Weichmachern gegen Sprödigkeit schützen.Die zusätzliche Einbettung von Fasern erhöht die Festigkeit von Kunststoff. Der Faserverbundwerkstoff besitzt die hohe Festigkeit von den Fasern mit der guten Verarbeitbarkeit von Kunststoff. Der Faseranteil in einem Faserverbundwerkstoff beträgt zwischen 30-50%. Die Glasfaser zählt mit zu den wichtigsten Fasern die hierbei eingesetzt werden. Sie ist preisgünstig und hat gute mechanische Eigenschaften.

Der Ursprung

Es wurde nie klar definiert, wer (Bio-) Kunststoff final erfunden hat. Es war eine Entwicklung und die Forschung vieler Einzelner findet sich in der Geschichte wieder.

Bereits die Neandertaler haben Birkenrinde erhitzt und gewannen so Pech, den sie als Klebstoff für Werkzeuge verwendeten.

Und 1500 vor Christus formten lateinamerikanische Völker Bälle aus Kautschuk und Pflanzensaft, mit denen sie dann spielten.

Bereits damals wurde schon auf natürliche Rohstoffe zurückgegriffen.

Die ersten großen Schritte

1839 - Gummi aus Kautschuk und Schwefel - Charles Goodyear

Im 19. Jahrhundert, genauer gesagt 1839, fügte Charles Goodyear den Stoff Schwefel zu Kautschuk hinzu. Viele Stimmen sagten, dass es nur ein Unfall war. Das hatte aber zur Folge, dass Kautschuk formbar wurde und der halbsynthetische Kunststoff Gummi erfunden wurde.

1843 - Technische Produktion von Hartgummi - Thomas Hancock

Thomas Hancock aus Großbritannien beginnt daraufhin mit der Herstellung von Hartgummi, dessen technische Produktion 1853 in New York beginnt.

Meilensteine in der Geschichte

1907 - Bakelit - Hendrik Baekeland

Anfang des 20. Jahrhunderts, 1907, ließ sich Hendrik Baekeland ein Patent auf sein erfundenes Bakelit geben. Es bestand aus Phenol und Formaldehyd und gehörte somit zu den vollsynthetischen Kunststoffen.

Um 1930 - Acrylglas - Otto Röhm

1928 erfand Otto Röhm mit seinem Forscherteam das LUGLAS, ein Sicherheitsglas für Autoscheiben. 1933 stellten sie durch Zufall Polymethylmethacrylat (PMMA) her, ein organisches Glas, was dann als Plexiglas bekannt wurde. Die ersten gängigen Alltagsprodukte waren Deckel für Schallplattenspieler.

1930 - Polystyrol - Hermann Staudinger

Bereits 1839 entdeckte ein Berliner Apotheker ein ätherische Öl, dass sich in eine transparente und zähe Masse verwandelte. Das Öl erhielt die Bezeichnung Styrol. Erst 1930 begann die IG-Farbenindustrie mit der technischen Produktion von Polystyrol.

1933 - Polyethylen - Firma ICI

In der heutigen Zeit ist PE der am meisten produzierte Kunststoff und wurde ebenfalls eher beiläufig hergestellt und wird für Schläuche, Folien, Platten, Rundstäbe und Profile oder auch Lacken und Klebern verwendet.

1935 - Nylon - Wallace Hume Carothers

Die Fiber 66, wie die Faser damals genannt wurde, entsteht, wenn man einen kühlen Eisenstab in ein heißes Gemisch aus Steinkohlenteer, Wasser und Alkohol tauchte. Im Krieg wurden aus der Faser Fallschirme, Seile und Zelte genäht.

1913 - Polyvinylchlorid - Fritz Klatte

Am Anfang wurde PVC nicht kommerziell genutzt, sondern als Bindemittel für Chlor bei der Produktion von Natronlauge. Erst 1928 begann man mit der Produktion. Heute wird das Material vielfältig eingesetzt, z.B. für Ventile, Kabelschächte, Schuhe oder Spielzeug.

1938 - Paul Schlack - Perlon

Paul Schlack wollte ebenfalls eine Faser erfinden, die aber die Patentschrift für Nylon nicht verletzte. Im Jahre 1938 gelang ihm das. Perlon besteht im Vergleich zu Nylon aus immer gleichen Molekülketten.

1938 - Teflon - Roy Plunkett Roy Plunkett war 27 Jahre alt, als er durch Zufall Polytetrafluorethylen (PTFE) erfunden hat. Der Name Teflon und der Einsatz in Bratpfannen kam erst später.

1954 - Polypropylen PP ist das jüngste der Massenkunststoffe.

1531 - Kasein, Kunsthorn - Wolfgang Seidel

Die ersten kleinen Schritte gelangen dem Augsburger Wolfgang Seidel im Jahre 1531, indem er Magerkäse durch Wärme in eine Zustand brachte, in dem er sich verformen ließ. Er wiederholte den Prozess des Abkühlen und Erhitzens, bis schließlich Kunsthorn, bzw. Kasein entstand. Dieses Halbzeug wurde in eine bestimmte Form gedrückt und für Trinkgeschirr und Schmuckstücke verwendet.

1770 - Naturkautschuk - Joseph Priestley

Naturkautschuk wurde erfunden von Joseph Priestley; in Form eines Radiergummis. Es bestand aus Milchsaft (Latex) des Kautschukbaumes und Faktis, einer Masse, die aus Pflanzenöl hergestellt wird.

1856 - Parkesin - Alexander Parkes

Alexander Parkes stellte aus Nitrocellulose und Kampfer als Weichmacher den Stoff Parkesin her, der als Vorläufer für Celluloid galt.

1844 - Linoleum - Frederic Walton

Linoleum wurde von Frederic Walton entwickelt. Auf ein Gewebe aus Leinen wurde voroxidiertes Leinöl und Korkmehl verteilt, woraus ein „Korkteppich“ entstanden ist.

1865 - Celluloseacetat (CA) - Paul Schützenberger

CA wurde erst 1919 technisch genutzt.

1869 - Celluloid - Gebrüder Hyatt

Die Gebrüder Hyatt forschten weiter am Parkesin und erfanden schließlich Celluloid, der als erster Thermoplastischer Kunststoff galt. Diesen Kunststoff verwendete man für Billiardkugeln, Filme, Brillenfassungen und Spielzeug.

1877 - Kunststein - Brüder Lilienthal

Die Brüder Lilienthal entwickelten einen Kunststein auf Basis von Kasein. Später verwendeten sie auch Leinöl. Daraus stellten sie Anker-Steinbaukästen (Spielklötzchen) her.

1897 - Galalith - Adolf Spitteler

Als Vorbild für einige Biokunststoffe gilt Galalith. Es wurde von Adolf Spitteler aus Milch als Grundlage geschaffen. Früher wurde es gerne für Schmuck verwendet, heute nur noch in Nischen wie z.B. Füllfederhaltern.

Die Mikrobiologin und Qmilk-Gründerin Anke Domaske hat dieses Verfahren verfeinert und stellt heutzutage Bio-Fasern aus Milch für Kleidung und Textilien her. Sie sagt, dass das Ziel sein muss, einen Werkstoff nur aus natürlichen Rohstoffen zu entwickeln und nachhaltig zu produzieren. Es sollte vollkommen auf Chemikalien, wie beispielsweise Formaldehyd verzichtet werden.

Biokunststoffe - Die Wende

Lange Zeit wurde es ruhig um die alternativen Kunststoffe. Profitiert haben sie von dem Einbruch der fossilen Kunststoffe, die in den 70ern als billig und minderwertig bezeichnet wurden.

Erst ab 1980 kamen wieder neue, innovativere Entwicklungen auf.

Da die Gesellschaft nun mehr Wert auf Nachhaltigkeit legte, wurden Alternativen für die erdölbasierten Kunststoffe gesucht.

Diese Alternativen fand man in Form von Thermoplastischer Stärke (TPS), Celluloseacetat (CA) und Polyactide (PLA).

Außerdem wurden unterschiedliche Herstellungsverfahren für biobasiertes Polyethylen (Bio-PE), Bio-PP und andere Kunststoffe entwickelt.

Biokunststoffe heute

Die Nachfrage nach alternativen Kunststoffen ist heute höher denn je. Das Problem der Umweltverschmutzung durch Plastik ist heute viel mehr Menschen bekannt und auch das Bewusstsein, dass unsere Rohstoffe endlich sind und wir Alternativen benötigen, wird größer.

Thermoplastische Stärke zum Beispiel hat einen Marktanteil im Bereich der Biokunststoffe von etwa 80% und ist somit der am meisten gebrauchte Biokunststoff.

In Europa, Afrika und Nordamerika nutzt man bevorzugt Mais, Weizen und Kartoffeln. In Asien wird häufiger Tapioka verwendet.

Dass sich Biokunststoffe noch nicht zu 100% etabliert haben, liegt unter anderem an den noch relativ hohen Preisen. Ein zuckerrohr- oder bioethanolbasiertes PET oder PE ist 20% teurer als herkömmlicher Kunststoff (Quelle: ifbb Hannover). Außerdem ist die Verfügbarkeit schlechter, die Materialleistungen sind noch nicht umfangreich getestet und es herrscht eine momentane Entsorgungsproblematik.

Sorten & Arten

Durch Energiezufuhr werden diese Materialien formbar und schmelzen schließlich. Sie können mit verschiedenen Ur- und Umformverfahren in die gewünschte Form gebracht werden. Nachdem das jeweilige Teil abgekühlt ist, behält es seine Form bei. Dieser Prozess ist reversibel.Die meisten der heute verwendeten Kunststoffe fallen unter diese Gruppe. Beispiele hierfür sind Konsumwaren, Verpackungen, technische Teile in der Automobil- und Elektroindustrie, Bauindustrie, Dachbahnen, Fensterprofile oder Rohre.

Sobald ein derartiges Material abgekühlt ist, kann es nur noch mechanisch bearbeitet werden. Duroplaste sind meistens hart und spröde.Unter erneuter Hitzeeinwirkung werden Duroplaste nicht weich. Einer der verbreitetsten und ältesten Kunststoffe dieser Klasse ist Bakelit. In diese Gruppe fallen auch Polyester (PES), Polyurethanharze für Lacke und Oberflächenbeschichtungen und praktisch alle Kunstharze wie beispielsweise Epoxide.

Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Sie werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich. Daher werden sie für Hygieneartikel oder Chemikalienhandschuhe verwendet. Die Gummimischung von Autoreifen ist ebenfalls ein Elastomer, das seine Eigenschaften durch Vulkanisation erhält.

Biokunststoff basiert auf nachwachsenden Rohstoffen oder auch zum Teil auf petrochemischen Rohstoffen, die aber kompostierbar sind. Das Ziel ist es einen geschlossenen Stoff und Co² Kreislauf zu ermöglichen. Biokunststoff baut sich in einem Zeitraum von 8-12 Wochen ab. Heute wird Biokunststoff im Bereich der Verpackungsmaterialien, Tragetaschen, Behältnisse für Pflanzen, Obst- und Gemüseschalen, Joghurtbecher und Flachen eingesetzt. Er kann normal in den Hausmüll entsorgt werden und zersetzt sich dann in ungiftige Ausgangsmaterialien. Für die Zersetzung sind Mikroorganismen wie Pilze, Bakterien oder Enzyme zuständig. Die Restbestandteile bestehen aus Wasser, Kohlendioxid und einer Biomasse, die von der Natur zurückgenommen wird.Die Idee ist es Erdöl vermehrt durch Zucker, Zellulose und Stärke zu ersetzten. Bislang wird Biokunststoff meist mit thermoplastischer Stärke hergestellt. Die Eigenschaften des Biokunststoffs können je nach Einsatzbereich definiert werden und mit dem gleichen Fertigungsverfahren wie für thermoplastische Polymere hergestellt werden.

» Mehr zum Thema Biobasiert finden Sie in der Materialökologie



Stärke und Stärkeblends

Diese Biokunststoffart ist mit einem Marktanteil von 80% die wichtigste Herstellungsart. Stärke absorbiert Feuchtigkeit und wird deshalb auch gerne für Kapselhüllen für Medikamente eingesetzt. Bei der Herstellung werden zu der Stärke zusätzlich natürliche Weichmacher zugegeben, wie zum Beispiel Sorbit oder Glycerin. Je nach Dosierung dieser Weichmacher, lassen sich die Eigenschaften des Biokunststoffes definieren. Ein zweiter Grundbestandteil sind biologisch abbaubare Polymeren. Ein Kunststoffblend setzt sich aus einer kontinuierlichen und einer hydrophoben Phase zusammen. In einem Schmelzvorgang verbinden sich die wasserlösliche, disperse Stärkephase und die nicht wasserlöslichen, kontinuierliche Kunststoffphase zu einem wasserfesten, starken Kunststoff.

Polymilchsäure (PLA)

Dieser thermoplastische Massenkunststoff ist durchsichtig und gilt als besonders vielfältig. Er ist einstellbar in seinen Eigenschaften und kann entweder schnell biologisch abbaubar sein oder eine jahrelange Funktion haben. PLA und PLA Blende werden als Granulat an die Firmen zur Kunststoffherstellung verkauft. Aus diesen Granulaten werden dann Folien, Formteile, Dosen, Becher oder Flaschen produziert. Aber auch in der Medizin ist PLA vertreten. Man findet dieses Material in Form von vom Körper resorbierbare Schrauben, Nägel, Implantate und Platten die zur Stabilisation von Knochenbrüchen eingesetzt werden. Dieses sehr feste Material hat aber auch eine Schwachstelle: schon bei 60°C wird das Material weich.

Polyhydroxybuttersäure (PHB)

Die Polyhydrixybuttersäure ist ein Polyester, hergestellt aus erneuerbaren Rohstoffen. Es besitzt die gleichen Eigenschaften wie der petrochemisch erzeugte Kunststoff Polypropylen. Dieser Kunststoff weist eine große Palette von Eigenschaften auf und ergibt in Verbindung mit weiteren Bestandteilen ein PHB- Blend. Das PHB hat seinen Schmelzpunkt bei 130°C und ist biologisch abbaubar.

Celluloseacetate

Celluloseacetat ist ein modifizierter Kunststoff, der zu den thermoplastischen Kunststoffen zählt. Es wird aus Cellulose gewonnen, ist färbbar und gut zu verarbeiten.

Biokompatible Kunststoffe nehmen, wie es der Name schon sagt, keinen negativen Einfluss auf Lebewesen in ihrer Umgebung.

Anwendung

Es werden bestimmte Polymere zur hygienischen Herstellung medizinischer Produkte, wie zum Beispiel Spritzen, verwendet. Weitere Einsatzbereiche für biokompatible Kunststoffe sind Gelenkpfannen für Hüft- und Knieprothesen, Sehnen- und Bänderersatz, künstliche Herzklappen und Blutgefäße, Zahnersatz, Kontaktlinsen oder Brustimplantate.Bereits 1950 war die Anwendung synthetischer Werkstoffe in der Medizin bekannt. Häufig findet man in der Medizin Materialien, die ursprünglich für ein ganz anderes Einsatzgebiet entwickelt worden sind.

Eigenschaften

Es ist sehr wichtig, dass die Materialien biokompatibel sind und keine abstoßende Reaktion des menschlichen Körpers hervorrufen. Infektionen und die Abgabe von Fremdstoffen durch den Kunststoff müssen vermieden werden, deshalb besitzen diese Kunststoffe keine Zusatzstoffe wie Weichmacher oder Stabilisatoren. Bei der Herstellung wird strengstens darauf geachtet, dass die Umgebung steril ist.Nach dem Einsetzen in den menschlichen Körper werden die Polymere in den biologischen Kreislauf des Körpers aufgenommen und zerfallen in ihre Bestandteile. Allerdings treten in 6-10% Fällen Entzündungen auf, weshalb die Verwendung biokompatibler Kunststoffe noch mit Risiken verbunden ist.

Unterteilung der Biokompatibilität

Biotolerant

Biotolerante Produkte können von einem Monat bis hin zu mehreren Jahren im Körper verweilen. Dabei kommt es zu keiner Zersetzung, keiner Zellveränderung und keiner toxische Wirkung.

Bioinert

Bioinert bedeutet, dass es zu keiner chemischen und / oder biologischen Wechselwirkung zwischen dem Implantat und dem Gewebe kommt. Vollständig kann dies jedoch nicht vermieden werden, da es immer eine Wechselwirkung zwischen Gewebe und Implantat gibt. Um in die Kategorie „Bioinert“ zu fallen, darf allerdings ein bestimmter Grenzewert nicht überschritten werden.

Bioaktiv

Bioaktiv beschreibt die Reaktion des Knochens auf das Implantat, welche eine Adhäsion des Knochens an der Grenzschicht zum Implantat zulässt. Mittels einer Beschichtung des Implantates, kann der Werkstoff bioaktiv wirken. Das bedeutet die Beschichtung des Implantates kann sich in Knochenmaterial umwandeln. Die Verbindung ist stoffschlüssig und lässt im Vergleich zu bioinerten Werkstoffen Zugbelastung zu.

Da Polymere auf Grund ihrer chemischen Struktur gegenüber Elektrizität gute Isolatoren sind, ist die Vorstellung, dass ein Kunststoff Strom leiten kann, paradox. Um eine leitende Eigenschaft wie bei Metallen zu erreichen müssen die Kettenmoleküle aufgebaut und behandelt werden.

Polymerelektronik

Kontinuierlich wird an der Herstellung kleinerer und schnelleren Prozessoren, sowie hauch dünnen Bildschirmen, geforscht. Zur Herstellung benötigt man ein Material, das leicht zu verarbeiten ist und ein hierfür entwickeltes, leitfähiges Polymer. Die Struktur eines solchen Polymers zeigt konjugierte Polymerhauptketten auf, welche durch abwechselnde Einfach- und Doppelbindungen entstehen. Dadurch bekommt der Kunststoff Halbleitereigenschaften und nach einer chemischen Dotierung sogar die Eigenschaft der Leitfähigkeit.

Be- & Verarbeitung

Durch das Erweichen der Thermoplaste bei Wärme ist eine neue Formgebung möglich, die nach dem Abkühlen beibehalten wird.Bei dem Fügeverfahren werden zwei Bauteile dauerhaft miteinander verbunden. Meist geschieht dies durch Schweißen und Kleben, aber auch durch Schrauben, Nieten und Clinchen.

Der erwärmte Kunststoff wird bei diesem Verfahren in einen Hohlraum gespritzt und anschließend dort verdichtet und gekühlt. Das fertige Formteil wird automatisch aus dem Hohlraum geworfen. Bei diesem Verfahren können Formteile durch die Automatisierung sehr schnell und in hoher Stückzahl produziert werden. Allerdings ist die Herstellung der Formteile sehr teuer und lohnt sich erst ab einer bestimmten Stückzahl.

Durch einen Trichter wird der Kunststoff in einen Zylinder gebracht, in dem er aufgeschmolzen, homogenisiert und verdichtet wird. Die Schmelze wird dann durch eine Düse gepresst.

Mit diesem Verfahren ist es möglich Nahtlose Kunststoff- Teile herzustellen. Der Kunststoff wird in eine rotierende Form gebracht und aufgeschmolzen. Das geschmolzene Kunststoff-Granulat lagert sich beim Abkühlen an den Innenflächen der Form ab.

Bei der Herstellung von Schaumstoffen gibt es drei Verfahren. Bei dem chemischen Treibverfahren werden die Gase, die das Material aufschäumen, bei der Polymerisation frei. Bei dem physikalischen Treibverfahren wird die Mischung siedenden Flüssigkeiten zugesetzt, die im Verlauf der Polymerisation verdampfen und somit Blasen bilden. Bei dem mechanischen Treibverfahren wird in die Schmelze unter Rühren ein Gas eingeblasen.

Bei diesem Verfahren wird mittels Luft ein Thermoplast in einer Form aufgeblasen. Durch die Luft passt er sich der Form an und behält diese nach dem Aushärten.

Für dieses Verfahren ist nur ein Thermoplast geeignet, da dieser Schmelze bilden kann. Die Wärme zum Aufschmelzen kann mittels elektrischer Induktionsheizung, heißer Druckluft, Reibung der Moleküle, Licht- oder Laserstrahlung oder Reibung zugeführt werden.

Dieses Verfahren eignet sich auch für Duroplaste und Elastomere. Die Kunststoffe müssen jedoch polare Eigenschaften haben. Man unterscheidet hierbei zwischen physikalischem und chemischem Kleben.

Phänomene

Kunststoff hatte über Jahre hinweg einen schlechten Ruf, da es als billig und vor allem sehr umweltbelastend galt. Erst in den neunziger Jahren kam die Wende. Durch die Umsetzung von Werkstoffkreisläufen wurde Kunststoff in ein besseres Licht gerückt. Es wurde festgestellt, dass bei näherer Betrachtung der Umwelteinflüsse, Kunststoff besser abschneidet als Hölzer, Gläser und Metalle. Man betrachtete hierbei die Energie- und Ressourcennutzung, die Klimaveränderung, Wasser- und Bodenschädigung und die Abfallerzeugung. Wichtig war an dieser Stelle vor allem die Wiederverwendung einzelner Bauteile oder Produktgruppen, wie zum Beispiel Pfandflaschen. Auch das Recycling von Abfällen wurde mitbedacht. Ein großes Thema in diesem Bereich ist außerdem die Energiegewinnung durch Verbrennungen. An dieser Stelle ist zu beachten, dass lediglich 5% der Weltölproduktion in die Kunststoffherstellung eingeht und ganze 90% direkt zur Energiegewinnung genutzt werden.

thermoplastisches Kunststoffrecycling

Zum einen ist es möglich thermoplastische Teile erneut aufzuschmelzen und zu einem Granulat zu verarbeiten. Auf Grund der nicht vorhandenen Aufschmelzbarkeit von Elastomeren und Duroplasten gibt es noch ein weiteres Verfahren: die chemische Stoffumwandlung. Bei diesem Verfahren wird der Kunststoff in seine Grundbestandteile zerlegt. Für die Rückführung und Erzeugung qualitativer Recyclingprodukte ist eine sortenreine Trennung von Nöten.

Wenn dies nicht gewährleistet werden kann, so ist die Herstellung von Polymerblends möglich.

polymerisches Kunststoffrecycling

Polymerblends bestehen aus einer Mischung verschiedenartiger Kunststoffe mit unterschiedlichsten Eigenschaften. Durch dieses Verfahren werden Kunststoffe mit besonderen Profilen gewonnen. Aus nicht getrennten Rohstoffen können auch dickwandige Produkte hergestellt werden.

Acrylglas wird aus Aceton, Blausäure, Schwefel und Alkohol hergestellt. Trotz des Bestandteils von Blausäure ist Acrylglas ungiftig. Eines der ersten Produkte aus Acrylglas waren die Deckel von Plattenspielern. Acrylglas hat einige Vorteile gegenüber normalem Gals. So ist es leichter zu verarbeiten, transmittiert Licht besser, hat mehr Möglichkeiten der Formgebung und eine 50% geringere Dichte. Allerdings ist es kratzempfindlicher als normales Glas.

Lexikon

Monomere werden durch eine Reaktion zwischen funktionalen Gruppen zu polymeren Molekülen.Die Monomere werden unter Wanderung von Wasserstoff verknüpft.

Additive sind Zusatzstoffe, die dem Polymer verschiedene Eigenschaften geben können.

Zusatzstoffe, die sich bei einer chemischen Reaktion verändern können. Für die Reaktion genügt eine geringe Menge.

Amorph ist das Gegenteil von kristallin. Moleküle sind unregelmäßig verteilt und nicht in einem regelmäßigen Kristallingitter angeordnet.

Anisotropie ist die Richtungsabhängigkeit verschiedener Eigenschaften

Die Seitengruppen der Makromoleküle sind unregelmäßig und wechselnd angeordnet.

Die Bearbeitungszugabe ist die Differenz zwischen dem Rohmaß und dem Fertigmaß. Hierbei werden zulässige Toleranzen, Unrundheiten, Risstiefen, etc. berücksichtigt.

Sie sind dafür da, die Polymerisation zu beschleunigen. Hierfür werden Katalysatoren eingesetzt, die sich bei der Polymerisation nicht verändern.

Hochfester Kunststoff, in dem Borfasern eingebettet sind, der auch im Flugzeugbau eingesetzt wird.

Um mehrere positive Eigenschaften in einem Werkstoff zu vereinen werden zwei unterschiedliche Basispolymere zusemmengebracht.

Butadien ist ein Kohlenwasserstoff, der ein wichtiges Ausgangsprodukt für die Herstellung von Kunststoff darstellt. Dieser Kohlenstoff ist gasförmig, leicht zu verflüssigen und farblos.

Caprolactam ist ein Vorprodukt von Polyamid 6.

CFK ist ein hochfester Kunststoff mit eingebetteten Kohlefasern.

Werkstoffverbund, bestehend aus einer duroplastischen Harzmatrix und einer als Verstärkungsmaterial eingesetzten Glasfaser.

Mischungen, bestehend aus einem oder mehreren Kunststoffen, Füllstoffen oder Zuschlagsstoffen.

Ein aus unterschiedlichen Molekülen zusammengesetzter Thermoplast.

CPL steht für Continuous Pressed Laminates - einen Werkstoff, der aus zwei oder mehreren flächig miteinander verklebten Schichten besteht. Diese Schichten können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen.

CPL wird in kontinuierlich arbeitenden Doppelbandpressen mit einem Pressdruck zwischen 30 und 70 bar und Temperaturen zwischen 150 °C und 170 °C hergestellt.

Vorschädigungen des Materials, die auch zum Bruch führen können.

Die Dichte ist der Quotient aus Masse und Volumen eines Körpers.

Die Dielektrizitätszahl ist der Quotient der Kapazitäten C und Co

Ein Duroplast ist ein Kunststoff, der nach dem Aushärten nicht mehr verformt werden kann. Es sind Polymerwerkstoffe, die über chemische Hauptvalenzbindungen dreidimensional fest vernetzt sind.

Bei Krafteinwirkung sind elastische Werkstoffe dehnbar und biegsam. Wird die Kraft weggenommen sind elastische Werkstoffe bestrebt wieder ihre Ausgangsform einzunehmen.

Elastomere sind formfeste Kunststoffe, die sich unter Druck- und Zugbelastung verformen lassen. Nach Ablassen der Kraft findet der Kunststoff in seine ursprüngliche Form zurück. Der Glasübergangspunkt von Elastomeren befindet sich unterhalb der Raumtemperatur.

Ethylen wird durch Cracken von Naphta gewonnen und überwiegend zu Polyethylen polymerisiert. Ethylen ist ein farbloses und nahezu geruchloses Gas.

Der aufgeschmolzene Kunststoff wird in einem kontinuierlichen Verfahren durch eine Düse gepresst.

Die Feinschicht wird auch Gelcode genannt und ist die oberste Schicht eines glasfaserverstärkten Kunststoffs. Der Hartlack soll vor Feuchtigkeit und Druckschäden schützen.

Flammhemmend ist ein Stoff dann, wenn er nach Wegnahme der Zündquelle innerhalb kurzer Zeit aufhört zu brennen.

Thermoplastische Hochleistungskunststoffe, die über besondere chemische Eigenschaften verfügen.

Die durch Formschleuderguss hergestellten Kunststoffe weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Durch die im Prozess genutzte Fliehkraft, haben die Kunststoffprodukte eine optimale Formfüllung.

Glasfaserverstärkter hochfester Kunststoff mit in Harz eingebetteten Glasfasern.

Ab einer bestimmten Temperatur fangen die Moleküle von Thermoplasten an sich zu bewegen. Der Kunststoff wird weich und formbar ohne sich direkt zu verflüssigen.

Monomere Rohstoffe werden zu Polymeren. Das sind Polyamide, die aus Makromolelülen bestehen.

Die Herstellung verläuft auf rein chemischer Basis.

Beim Handauflegeverfahren wird eine große Negativform mit einem Trennmittel eingesprüht. Danach folgt eine Schicht aus Gelcode, welche am fertigen Formteil die Außenhaut darstellt. Nach Aushärten dieser Schicht wird die erste Lage in Harz getränkter Glasfasermatten aufgetragen. Die Harzschicht und die Glasmatten werden nun im Wechsel solange aufgetragen, bis die gewünschte Stärke der Wand erreicht ist.

Die Härte ist der Widerstand, den ein Kunststoff dem Eindringen eines Fremdkörpers entgegensetzt.

HDT ist ein Maß für die Temperaturbelastbarkeit von Kunststoffen. Um den HDT festzulegen wird ein Probekörper, der unter einer Biegebelastung steht, einem Wärmeträgeröl mit konstant steigender Temperatur ausgesetzt. Bei Überschreiten einer Randfaserdehnung von 2% ist die zu messende Temperatur erreicht.

Beim Hochfrequenzschweißen reiben in einem Thermoplast die Moleküle aneinander. Durch die Reibung entsteht Wärme, die den Thermoplasten von innen herraus verschweißen lässt.

HPL steht für High Pressure Laminates - einen Werkstoff, der aus zwei oder mehreren flächig miteinander verklebten Schichten besteht. Diese Schichten können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen.

HPL wird in diskontinuierlich arbeitenden Mehretagenpressen mit einem Pressdruck zwischen 50 und 90 bar und Temperaturen von >120°C hergestellt.

Ab einer Dicke von über 2mm werden HPLs Kompaktplatten genannt.

Reaktionsträge Materialien, die sich an gewissen chemischen Vorgängen nicht beteiligen.

Mit diesem Verfahren wird technischer Kunststoff aus Duroplasten hergestellt. Hierbei wird die Düse beim Einspritzen beheizt und direkt anschließend wieder abgekühlt. Die Masse härtet in dem beheizten Werkzeug aus.

Kaltfluss ist das Strecken von Kunststoff durch eine darauf einwirkende Kraft, die auch die Schwerkraft sein kann. Die Schwerkraft zieht das Eigengewicht des Kunststoffteils an. Duroplast härtet somit nie aus, was bedeutet das Polyurethane auch nach Jahren noch fließen.

Kunststoff hat die Neigung zur Rissweiterbildung an gekerbten Kanten bzw. an Stellen an denen Spannungskonzentration auftritt.

Bei einer chemischen Reaktion zweier Moleküle wird ein einfaches Molekül abgespalten. Durch die Polykondensation werden z.B. Polyamid und Polyester hergestellt.

Konditionieren ist die Feuchtigkeitsaufnahme von Kunststoffen. Die Kunststoffe nehmen Feuchtigkeit unterschiedlich stark auf. Unpolare Kunststoffe nehmen wenig Feuchtigkeit auf, während polare Kunststoffe die Eigenschaft haben viel Feuchtigkeit aufzunehmen.

Die Kriechstromfestigkeit bestimmt ob ein Kunststoff als Isolator dient. Die Kriechstromfestigkeit wird von Farbpigmenten und anderen Werkstoffzusätzen beeinflusst.

Bei einer kristallinen Bindung sind die Moleküle in einer Gitterstruktur angeordnet.

Aus Lactam wird Polyamid 6 Guss und Polyamid 12 Guss hergestellt.

Eine Nachbereitung des Kunststoffes, die mit feinsten Schmiermitteln maschinell vorgenommen wird.

Laurinlavtam ist ein Vorprodukt von Polyamid 12.

Die Lichtechtheit bezeichnet die Unempfindlichkeit von Farbstoffen gegenüber dem Einfluss von natürlichem Sonnenlicht.

Masterbatches sind Zusatzstoffe, die in hoher Konzentration in polymere Träger eingebunden werden. Dieses Gemisch wird anschließend mit Kunststoffen verarbeitet um die Eigenschaften derer zu verändern.

Melamin ist eine heterocyclische, aromatische Verbindung mit Stickstoff, in der Form eines weißen Pulvers.

Um dünne Stoffschnitte zu bekommen, benötigt man einen speziellen Schneideapparat: das Mikrotom

Monomere sind sehr kleine, reaktionsfähige Moleküle, die sich zu Polymeren zusammenschließen.

Die Morphologie ist die Lehre von Formen und Gestalten.

Naphta ist unbehandeltes Erdöldestillat aus der Raffination von Erdöl und ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Kunststoff.

Die Benutzbarkeit der Oberfläche eines Materials wird als Oberflächenenergie beschrieben. Die Benutzbarkeit von Kunststoff ist wichtig für das Bedrucken und Verkleben der Oberflächen. Polare Oberflächen lassen sich viel besser bedrucken als unpolare.

Ist ein Kunststoff opak, so ist er lichtundurchlässig und undurchsichtig.

Ein Perlglanzeffekt in Kunststoffprodukten wird durch die Verwendung von Glimmerpartikeln erzielt.

Bei der Permeation durchdringt ein Stoff einen Festkörper. Dieser Vorgang wird in drei Phasen eingeteilt. Absorption: Der Stoff wird von der Oberfläche des Kunststoffes aufgenommenDiffusion: Der Stoff diffundiert auf molekularer Ebene in das MaterialDesorption: Der Stoff entweicht auf der anderen Seite des Werkstückes in Form von einem Gas

Phenolharz wurde 1907 erfunden und war der erste vollsynthetische Kunststoff auf dem Markt. Dieser Duroplast wird durch Polykondensation hergestellt.

Diese Harze polymerisieren durch Einwirkung von energiereichem UV-Licht.

Bei der Plastifizierung geht der Stoff von einem festen in einen verformbaren Zustand über. Speziell bei der Kunststoffherstellung beschreibt dieser Vorgang das Umformen von granulatförmigem Kunststoff.

Propylen ist ein farbloses und geruchloses Gas, das einen weiteren wichtigen Bestandteil für die Herstellung von Kunststoff darstellt. Durch die Polymerisation wird dieses Gas zu Polypropylen verarbeitet.

Bei Verbundskonstruktionen ist die Querzugfestigkeit die Festigkeit quer zur Flächenausdehnung.

Die Rauheit bezeichnet Oberflächenunebenheiten. Diese wird beeinflusset durch die mechanische Bearbeitung wie Schleifen, Fräsen, Drehen und Polieren.

Mit der Reißdehnung wird die mechanische Belastbarkeit von Kunststoffen beschrieben. Wird der Kunststoff zu stark belastet, so bricht dieser.

Bei diesen Verfahren werden zwei Komponenten zu einer Reaktionsmasse vereint und direkt in ein formgebendes Werkzeug gespritzt.

Die Schlagzähigkeit ist die Eigenschaft eines Körpers Stoß- und Schlagenergie zu absorbieren.

Shore ist die Einheit für die Härte, die den Widerstand gegenüber dem Eindringen eines anderen Körpers beschreibt.

Die Sonotrode ist ein Werkzeugteil für das Ultraschallschweißen von thermoplastischen Kunststoffen.

Die Steifigkeit beschreibt den Zusammenhang zwischen der Last, die auf einen Körper wirkt und dessen elastischer Verformung.

Aus Styrol wird durch Polymerisation unter anderem der Kunststoff Polystyrol hergestellt. Styrol ist eine farblose, süßlich reichende Flüssigkeit.

Aufgebaut aus einem Kettenmolekül thermoplastischer Kunststoffe. Thermoelaste sind auf Grund ihrer nicht ausreichenden Fließfähigkeit nicht thermoplastisch verarbeitbar.

Die Transluzenz ist die partielle Lichtdurchlässigkeit eines Körpers.

Die Transparenz bezeichnet die Lichtdurchlässigkeit von Objekten.

Durch das hohe Molekulargewicht hat das ultrahochmolekulare Polyethylen eine gute Verschleißfestigkeit.

Um die Festigkeit eines Kunststoffs zu erhöhen, werden Verstärkungsfasern eingebracht. Die Fasern können aus Glas, Kohlenstoff oder Mineralien bestehen.

Die Viskosität ist ein Maß für die Zähflüssigkeit von Werkstoffen.

Wird ein thermoplastischer Kunststoff über längere Zeit einem Wärmeeinfluss ausgesetzt, so spalten sich die für die Festigkeit sorgenden, langen Polymerketten. Diese Verkürzungen führen zur Versprödung des Werkstoffes.

Die Wärmeleitfähigkeit eines Kunststoffs wird bestimmt durch die Geschwindigkeit, mit der sich eine Erwärmung durch den Stoff ausbreitet.

Xylenol ist ein aus Steinkohleether gewonnenes Phenolharz.

Kunststoff beginnt sich ab einer bestimmten Temperatur zu zersetzen. Auf diese Temperatur ist besonders bei der thermischen Verarbeitung eines Kunststoffs zu achten.

Verschaffen Sie sich den kreativen Freiraum und die Materialien, die Sie brauchen