Was ist Kunststoff?

Kunststoff ist ein Gegenstand, der alle Teile unseres Lebens übernommen und besetzt hat und jede mögliche Branche infiltriert hat. Es wurde zunächst als eine Erfindung angesehen, die das Leben von uns Menschen wirklich einfacher und bequemer machte. Aber im Laufe der Jahre wurde derselbe Kunststoff zum Fluch unserer Existenz. Um das Kunststoffproblem in seiner Gesamtheit zu verstehen, ist es wichtig zu erfahren, was ist Kunststoff und wie werden Kunststoffprodukte hergestellt.

Was ist Kunststoff? Wodurch zeichnet er sich aus?

Vorteile

Kunststoffe sind leichte Wertschoffe, ihre Dichte ist nur ungefähr halb so gross wie die der Werkstoff Glas, Porzellan oder der Leichtmetalle
Fast alle Kunststoffe sind Nichtleiter. Sie isolieren gut gegen Elektrizität und Wärme.
Sie sind beständig gegen Wasser, viele auch gegen Säuren und Laugen.
Sie haben eine glatte Oberfläche und sie lassen sich leicht reinigen.
Sie oxidieren nicht.
Sie lassen sich leicht formen.

Nachteile

Kunststoffe sind nicht besonders kratzfest.
Sie haben meist eine geringe Temperaturbeständigkeit. Dies ist z.B. beim Waschen und Bügeln von Chemiefasern zu beachten.
Viele Kunststoffe sind brennbar.
Sie können von organischen Lösungsmitteln angegriffen werden.
Als Nichtleiter laden sie sich beim Reiben elektrisch auf und ziehen daher Staubteilchen an; dies bemerkt man z.B. bei CDs.
Kunststoffe verrotten nur sehr langsam. Die nicht fachgerechte Beseitigung von Kunststoffabfällen wird daher mit dem steigenden Kunststoffverbrauch zu einem Problem.

Kunststoffherstellung

Kunststoff ist ein Material, das synthetisch aus Erdöl, Kohle bzw. Erdgas oder halbsynthetisch durch Modifikation natürlicher Polymere hergestellt wird. Rohbenzin (Naphta) ist das häufigste Ausgangsprodukt für Kunststoff. Rohbenzin wird in einem thermischen Spaltprozess in Butylen, Propylen und Ethylen umgebaut. Mit Hilfe von chemischen Reaktionen entstehen grosse netz- und kettenförmige Moleküle (Polymere).

Die Länge dieser Ketten variiert: Die einen zählen einige tausend Moleküle, die anderen mehr als eine Million.

Welche Eigenschaften ein Kunststoff hat, ob er etwa eher biegsam ist oder hart, hängt vor allem von den Elementen ab, die ihm noch beigemengt werden. Das können zum Beispiel Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff oder Schwefel sein. Die Teilchen beeinflussen, wie sich die Molekülketten verzweigen und miteinander wechselwirken. Eine Plastiktüte schmilzt etwa auf einer heissen Herdplatte und verformt sich. Diese Gruppe der Kunststoffe wird Thermoplaste genannt. Kunststoffe, die hingegen Hitze widerstehen können und die Form beibehalten, heissen Duroplaste.

Auch die Elastizität ist eine wichtige Eigenschaft von Kunststoffen. Die Elastomere bleiben in Form und kehren – trotz Biegen, Quetschen und Drücken – immer wieder zu ihrer Ursprungsform zurück. Im Verlauf der Kunststoffherstellung kommen sogenannte Additive wie Flammschutzmittel für schwere Entzündbarkeit, Stabilisatoren, Farbe und chemische Weichmacher dazu.

Optimized molecular structure of bisphenol A

Kunststoffverarbeitung

Unter dem Begriff der Kunststoffverarbeitung versteht man die Fertigung von Formteilen, Halbzeugen, Folien, Fasern usw. aus Kunststoff. Dabei werden Kunststoffe aus der Produktion der chemischen Industrie verarbeitet, die handelsüblich zum Beispiel als Granulat bzw. Masterbatch, Pulver, Folie oder in Plattenform verfügbar sind. Im Bereich der Reaktionstechnik werden Chemikalien verarbeitet, die zu einem Kunststoff reagieren. Für die Kunststoffherstellung sind die Urformverfahren, die Umformverfahren und die Fügeverfahren von besonderer Bedeutung.

Die Urformverfahren

Wenn man formlose Stoffe, wie Pulver oder Schmelzen zum Herstellen fester, geometrischer Körper verwendet, handelt es sich um ein Urformverfahren. Mit einem solchen auch Urformen genannten Verfahren (diverse kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren) werden Formteile wie Gehäuseteile, Rohre und Becher hergestellt.

Umformverfahren

Die Kerneigenschaft von Thermoplasten besteht in ihrem Erweichen bei Erwärmung. So erweicht können Thermoplaste schon mit geringen Umformkräften in eine neue Form gebracht werden, welche die so entstandenen Erzeugnisse nach dem Abkühlen beibehalten.

Fügeverfahren

Verfahren, die dazu dienen, zwei Bauteile dauerhaft miteinander zu verbinden, bezeichnet man in der Fertigungstechnik und damit auch in der Kunststoffverarbeitung als Fügen. Dabei werden Kunststoffe hauptsächlich geschweißt oder geklebt, um sie zu fügen. Alternativ kann man Bauteile aus Kunststoff grundsätzlich auch durch Schrauben, Nieten sowie durch Clinchen (Durchsetzfügen) verbinden.

Kunststoff und unsere Zukunft

Es wird stetig weitergeforscht: Sogenannte aktive Verpackungen aus Kunststoff können den Reifeprozess von Obst und Gemüse verlangsamen; sie können Fleisch haltbarer machen und sorgen dafür, dass manche Lebensmittel länger ihre Farbe behalten.

Viele Kunststoffe werden zwar nur kurze Zeit benutzt, haben aber eine lange Lebensdauer: Eine Plastikflasche braucht etwa 450 Jahre, bis sie sich zersetzt hat. Abgebaut ist das Plastik dann aber noch lange nicht. Es bleibt als Mikroplastik in der Umwelt. Damit ist Plastik zum weltweiten Problem geworden, für das es bisher keine Lösung gibt. Verpackungsabfall und Alltagsgegenstände wie Einweggeschirr aus Plastik vermüllen Flüsse, Meere und Strände. Dazu kommt Mikroplastik, also Plastikteilchen, die durch den Zerfall bereits kleiner als fünf Millimeter sind.

Wir Menschen nehmen Mikroplastik auf. Es befindet sich in allen Regionen der Erde, verbreitet sich über die Luft, es wurde bereits in Nahrungsmitteln gefunden, im Trinkwasser und überall an Land. Welche Auswirkungen das Plastik im Körper auf die Gesundheit hat, ist bislang noch nicht erforscht. Schon seit Jahrzenten wird weltweit an Alternativen geforscht. Es werden nachwachsende Rohstoffe wie Mais, Zuckerrohr und Chinaschilf verwendet und daraus sogenannten «Biokunststoff» für Verpackungen produziert. Doch ganz gleich, was auf dem Produkt steht: ob Bioplastik, klimaneutral, biologisch abbaubar – umweltfreundlich ist es nicht. Biobasierte Kunststoffe werden oft nur zum Teil aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Letztlich sind sie so schlecht abbaubar wie herkömmliches Plastik.

FAQs rund ums Thema Kunststoff

Was ist Kunststoff?

Als Kunststoffe (umgangssprachlich Plastik) bezeichnet man Werkstoffe, die hauptsächlich aus Makromolekülen bestehen. Wichtige Merkmale von Kunststoffen sind ihre technischen Eigenschaften, wie Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur-, Wärmeformbeständigkeit und chemische Beständigkeit.

Aus was besteht Kunststoff?

Kunststoffe sind synthetisch – aus dem Rohstoff Erdöl – oder halbsynthetisch – durch Modifikation natürlicher Polymere – hergestellte Festkörper. Weil der zentrale Rohstoff dafür Erdöl ist, ist Plastik zwar eine künstlich hergestellte Substanz, besteht jedoch – anders als Stahl und Glas – aus organischem Material; einfache Kunststoffe setzen sich aus nur drei Elementen zusammen: Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.