Was ist Kunststoff?

 

Technologie - Kunststoff Datenbank

Als Kunststoff werden Werkstoffe bezeichnet, die aus makromolekularen organischen Verbindungen bestehen. Sie werden in der Fachsprache als organische Polymere bezeichnet.
Umgangssprachlich werden Kunststoffe auch als Plastik bezeichnet, wobei diese Bezeichnung - historisch bedingt - eher mit schlechten Werkstoffeigenschaften und minderer Qualität in Verbindung gebracht wird.

Kunststoffe bestehen aus Molekülketten (Polymeren), die sowohl linear als auch verzweigt und vernetzt sein können. Ihre Länge variiert von einigen tausend polymeren Moleküleinheiten bis über eine Million.  Die Molekülketten bestehen wiederum aus sich stets wiederholenden Grundeinheiten (Monomeren).

Durch die Wahl von Ausgangsmaterial, Herstellungsverfahren und die Beimischung von verschiedenen Additiven (Zusatzstoffen), können die technischen Eigenschaften von Kunststoffen sehr stark variiert werden. Somit lassen sich Kunststoffe unterschiedlichster Härte, Bruchfestigkeit, Temperaturbeständigkeit, Elastizität etc. erzeugen. Für die Industrie bedeutet das, dass sich Kunststoffe zu den unterschiedlichsten Erzeugnissen verarbeiten lassen. Typische Kunststoff-Produkte sind unter anderem Rohre, Wärmeisolierungen, Dichtungen, Textilfasern, Bodenbeläge, Lacke, Klebstoffe, Kosmetika, Formteile, Gehäuse, Verpackungsmaterial und vieles mehr.

Thermoplaste

Thermoplaste sind Kunststoffe, die aus langen linearen Molekülen bestehen. Durch Energiezufuhr werden diese Materialien beliebig oft weich und formbar (plastisch) und schmelzen schließlich. Sie können durch verschiedene Ur- und Umformverfahren in die gewünschte Form gebracht werden. Nachdem das jeweilige Teil abgekühlt ist, behält es seine Form bei. Dieser Prozess ist somit reversibel (lat. umkehrbar). Ursache für dieses Verhalten sind fadenförmige, lineare Makromoleküle.

Die meisten der heute verwendeten Kunststoffe fallen unter diese Gruppe (Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyester). Für einfache Konsumwaren, Verpackungen etc. werden sie ebenso häufig eingesetzt wie für technische Teile in der Automobil- und Elektroindustrie oder in der Bauindustrie, insbesondere für Dachbahnen, Fensterprofile und Rohre.

Duroplaste

Duroplaste (Duromere) sind Polymere, die in einem Härtungsprozess aus einer Schmelze oder Lösung der Komponenten durch eine Vernetzungsreaktion hervorgehen. Diese irreversible Reaktion wird meist durch Erhitzen bewirkt (daher auch der englische Fachterminus thermosets), kann aber auch durch Oxidationsmittel, energiereiche Strahlung oder Einsatz von Katalysatoren initiiert und beschleunigt werden. Eine Erwärmung von Duroplasten führt nicht zu einer plastischen Verformbarkeit, sondern lediglich zu deren Zersetzung. Ausgehärtete Duroplaste sind meist hart und spröde sowie im weitergehenden Fertigungsprozess nur noch mechanisch bearbeitbar. Ursache für dieses Verhalten sind die raumvernetzten Makromoleküle.

Elastomere

Durch Druck oder Dehnung können Elastomere ihre Form kurzzeitig verändern, nach Beendigung von Druck oder Dehnung nimmt das Elastomer schnell wieder seine ursprüngliche Form an. Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Sie werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich.

Zu den Elastomeren gehören alle Arten von vernetztem Kautschuk. Die Vernetzung erfolgt beispielsweise durch Vulkanisation mit Schwefel, mittels Peroxiden, Metalloxiden oder Bestrahlung. Elastomere werden zu 60 % für Reifen verwendet. Der Rest verteilt sich auf sonstige Gummiartikel, zum Beispiel Chemikalienhandschuhe und Hygieneartikel.

Die Geschichte der Kunststoffe begann vor mehr als 100 Jahren. Während diese neue Werkstoffklasse zunächst sehr unterschätzt wurde und eher als preiswertes Ersatzmaterial für Metall und Holz betrachtet wurde, gelten Kunststoffe heute als eine der wichtigsten Werkstoffe der Industrie. Im Laufe der letzten 50 Jahre ist die Zahl der unterschiedlichen Kunststoffe, sowie ihre Qualität, erheblich gestiegen.