Kunststoffe
Hinter diesem Begriff verbergen sich alle Stoffe, die synthetisch (=künstlich) hergestellt werden. Kunststoffe gibt es in der Natur nicht. Doch warum tun wir das? Warum nutzen wir nicht ausschließlich das reichhaltige Angebot, das die Natur uns bietet? Um diese Frage beantworten zu können, sehen wir uns doch einige Vor- und Nachteile von Kunststoffen an.
Vorteile
- leichter als Glas und nicht zerbrechlich
- beliebig formbar
- beliebig färbbar
- beliebige Arten von Kunststoffen können für jeden Zweck designt werden
- preiswert
- in fast unbegrenzter Menge herstellbar
- wärme- und stromisolierend
- leicht steriliserbar (für medizinische Anwendungen)
- hygienisch (für Lebensmittel)
Nachteile
- Umweltproblematik: Kunststoffe werden nicht abgebaut
- Gesundheitsproblematik: Austritt von Weichmachern aus den Kunststoffen, die wir über die Atemwege und den Verdauungstrakt aufnehmen
Die Vorteile sind so zahlreich und wichtig, dass der Einsatz von Kunststoffen nicht mehr verwundert. So wäre beispielsweise Elektrizität in jedem Haushalt ohne die isolierende Kunststoffschicht um die Kabel nicht denkbar, Autos würden ohne den Einsatz von Kunststoffen weit mehr wiegen und damit mehr verbrauchen.
Aufbau und Herstellung der Kunststoffe
Jeder Kunststoff wird aus Monomeren (=kleinen Einzel-Molekülen) hergestellt, die sich zu Polymeren (=langen Ketten) aneinanderlagern. Der Vorgang, in dem das passiert, wird Polymerisation genannt.
Einteilung der Kunststoffe nach ihrem Aufbau
Die Zahl der aktuell verfügbaren Kunststoffe ist gewaltig groß. Um einen Überblick zu bekommen und den Aufbau der Kunststoffe und ihren Eigenschaften besser zu verstehen, kann man sie grob in 3 Gruppen einteilen. Und immer verrät uns der innere Aufbau der Stoffe, welche Eigenschaften sie haben. Die Eigenschaften wiederum sind wichtig für ihre Einsatzgebiete. Oder würdest Du einen Kunststoff-Schwamm zum Trinkbecher geformt zum Einfüllen Deines Getränkes benutzen? Wohl kaum, das Getränk würde sich dort hineinsaugen und wäre weg. Die Eigenschaften eines Schwammes sind also dafür nicht geeignet. Deshalb ist es wichtig, die Eigenschaften der Stoffe zu kennen.
Thermoplaste
Unter den Begriff Thermoplaste werden alle Kunststoffe zusammengefasst, die beim Erhitzen schmelzen und sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lassen.
Du hast bestimmt schon mal Abkürzungen, wie PET, PE oder PP als Aufdruck auf Kunststoffflaschen gesehen. Bei diesen Kunststoffen handelt es sich um Thermoplaste.
Wegen ihrer thermischen (= durch Wärme) Plastizität (= Verformbarkeit) lassen sie sich nach Gebrauch säubern, einschmelzen und zu neuen Gegenständen formen. Sie können recycelt werden.
Dazu gehören Joghurtbecher, Eimer, Schüsseln, die weicheren Trinkflaschen und Vieles mehr.
Die innere Struktur sieht ungefähr so aus:
Hier liegen die Polymerketten locker nebeneinander und übereinander. Zwischen den Ketten gibt es keine Verbindungen. Man nennt das amorphe Struktur.
So können sie einfach gegeneinander verschoben werden. Diese leichte Verschiebbarkeit der Ketten ist der Grund für ihre Eigenschaft, sich durch Erwärmen zu verformen. Thermoplaste sind plastisch (=verformbar).
Duroplaste
Duroplasten sind, im Gegensatz zu den anderen beiden Gruppen, sehr hart und spröde. Sie halten eine gewisse Temperaturspanne aus, ohne sich zu verändern. Dreht man die Temperatur aber höher, zersetzen sie sich ohne zu schmelzen.
Dazu gehören z.B. Autofelgen, die Abdeckungen von elektrischen Bauteilen oder Feuerwehrhelme.
Die innere Struktur sieht ungefähr so aus:
Die Ketten sind relativ regelmäßig (= kristallin) angeordnet und untereinander verbunden. Sie sind in einem festen Verbund und lassen sich nicht gegeneinander verschieben. Das macht ihre Härte, Festigkeit und Sprödigkeit aus und sorgt dafür, dass sie bei Erwärmung nicht schmelzen.
Elastomere
Elastomere sind alle Kunststoffe, die sich durch Druck verformen und nach Nachlassen des Drucks wieder in ihre Ausgangsform zurückgehen.
Erhitzt man diese Kunststoffe, zersetzen sie sich auch, wie die Duroplaste. Sie sind also durch Wärme nicht verformbar - aber eben durch Druck.
Dazu gehören Schwämme, Gummi, Matratzen und Sitzpolster und mehr.
So sieht ihre innere Struktur ungefähr aus:
Die Ketten sind netzartig angeordnet und locker miteinander verbunden. Diese Anordnung sorgt dafür, dass sich die Ketten bis zu einem gewissen Grad gegeneinander verschieben lassen, dann aber wieder in ihre Ausgangsform zurückgehen. Man nennt diese Eigenschaft elastisch.
Plastisch und elastisch sind Gegensätze zueinander. Auf Deutsch nennt man das Akronyme.
Und so werden Kunststoffe geformt
Hierzu braucht es einen Extruder. Er besteht aus einer Schnecke im Inneren, die warm genug ist, um das Kunststoffgranulat zu schmelzen. Während des Schmelzens wird es nach vorn in Richtung einer Düse transportiert. An die Düse können dann verschiedene Formen montiert werden. In die Formen hinein wird der flüssige Kunststoff gepresst und abgekühlt. Fertig sind Rohr, Eimer, Schüssel, Becher, Legostein oder was auch immer gerade gebraucht wird.
Kunststoffe in Textilien
Du glaubst, Dein Baumwoll-T-Shirt besteht aus reiner Baumwolle, weil das so auf dem Etikett steht?
Leider nicht. Damit Du die Baumwolle überhaupt tragen kannst und sie wunderbar weich ist, durchläuft sie eine Menge Schritte. Sie wird z.B. in Natronlauge gekocht und mit Kunstharz behandelt, damit sie Farbe aufnimmt, behält und nicht knittert. Weichmacher erlauben angenehme Trageeigenschaften, eingewebt werden manchmal auch Synthetikfasern, um sie pflegeleicht zu machen. Es sind Dutzende von Chemikalien, mit denen jedes T-Shirt, jeder Flanellpullover und andere Textilien aus Baumwolle in Berührung kommen. All das muss aber nicht auf das Etikett gedruckt werden.
Zwar wird viel davon ausgewaschen, im Schnitt bleiben aber ca. 10% dieser Substanzen darin enthalten und das ist immer noch sehr viel. Sie können Allergien auslösen und die Produktion setzt allzu oft krebserregende Stoffe frei. Ich finde, das solltest Du wissen. Und manchmal kann man das auch riechen - wenn man nämlich ein Paket aus dem Versandhaus öffnet und seine neue Klamotte auspackt. Es stinkt schon manchmal sehr nach Chemikalien. In Deutschland sind viele davon verboten. Nur: Deine Klamotten werden meist nicht hier hergestellt, sondern in anderen Ländern, in denen diese Gesetze nicht gelten. Es geht leider nicht billig, wenn man die hiesigen Gesetze einhält.... Du kannst mit einem Preis zwischen 20 und 30€ pro Shirt rechnen, wenn all diese Gesetze tatsächlich eingehalten werden. Bei Trigema z.B. findet man sie. Aber soviel sind die meisten nicht bereit auszugeben.
Rätsel zum Thema - Teste Dich!
Quiz zu den Kunststoffen mit Fragen, die in der mündlichen Prüfung schon gestellt wurden