Was ist Kunststoff? Definition, Arten und Herstellung

Definition und Bedeutung von Kunststoffen

Kunststoffe werden heute in unserem täglichen Leben überall verwendet. Sie haben Metallteile in der Automobilindustrie, im Baugewerbe, bei Verpackungen und Haushaltsgeräten (wie Waschmaschinen, Mixern, Kühlschränken etc.) ersetzt. In einer nicht allzu fernen Zukunft werden sie verstärkt in anderen Branchen Einzug halten, zum Beispiel in der Medizin als Gelenkersatz (künstliche Gelenke), bei Spielen aller Art und Sportartikeln. Wie man sieht, befindet sich die Kunststoffindustrie in einem stetigen Wachstumsprozess. Es ist mittlerweile üblich, Bauteile zu sehen, die zuvor aus anderen Materialien wie Holz oder Metall gefertigt wurden und bereits durch Kunststoffe ersetzt worden sind.

Was genau ist ein Kunststoff?

„Kunststoff“ ist der generische Name, unter dem dieses Material bekannt ist. Chemisch gesehen gehört es jedoch zur Familie der Polymere.

Was ist ein Polymer?

Der Begriff stammt vom griechischen poly (viele) und meros (Teil oder Segment). Wir sagen also, dass ein Stoff aus vielen Segmenten zusammengesetzt ist. Es kann sich um natürliche oder synthetische organische Verbindungen handeln, deren Hauptmerkmal darin besteht, dass sie aus großen Molekülen (Makromolekülen) bestehen. Diese wiederum sind aus kleinen Molekülen aufgebaut, die sich mehrfach wiederholen. Dieses kleine, sich wiederholende Molekül wird als Monomer bezeichnet.

• Monomer: Eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht.
• Polymer: Ein aus Monomeren aufgebauter Stoff.

Im weiteren Sinne sind Kunststoffe organische Stoffe, die durch die chemische Umwandlung von Naturprodukten oder durch die Synthese von Primärprodukten auf Basis von Kohle, Erdöl und Erdgas hergestellt werden.

Wie wird Kunststoff hergestellt?

Die meisten Kunststoffe werden synthetisch gewonnen. Die Reaktion von Molekülen, die miteinander verbunden werden, um eine leicht verformbare Polymerform zu bilden, wird als Polymerisation bezeichnet. Es gibt zwei grundlegende Prozesse:

• Polymerisation
• Polykondensation

Wie werden Kunststoffe eingeteilt?

Kunststoffe können nach ihrer chemischen Struktur klassifiziert werden, da diese ihre Eigenschaften bestimmt. Die Klassifizierung nach der chemischen Struktur erfolgt nach ihrem Verhalten bei Hitze, der Kristallinität und der Anwesenheit von Monomeren.

In der Regel werden Kunststoffe durch ihr thermisches Verhalten in drei Gruppen unterteilt:

1. Thermoplaste

Dies sind Materialien, deren Makromoleküle in Form langer Ketten angeordnet sind, die durch sekundäre Bindungen zusammengehalten werden. Ihr Aufbau kann mit einem Gewirr aus langen, dünnen Drähten verglichen werden. Das Hauptmerkmal der Thermoplaste ist, dass sie durch Erwärmung in einen viskosen Zustand versetzt und mehrfach verarbeitet werden können.

2. Duroplaste

Diese Materialien bilden praktisch ein großes, netzartig geformtes Molekül mit sehr starken Bindungen zwischen den einzelnen Molekülen. Dies führt dazu, dass Duroplaste nach ihrer Verarbeitung durch Hitzeeinwirkung nicht mehr erweichen. Im Gegensatz zu Thermoplasten können diese Materialien nicht erneut geformt werden; sie werden zerstört, wenn man sie starker Hitze aussetzt.

3. Elastomere

Elastomere bestehen aus langen Ketten, die nur durch sehr wenige chemische Bindungen miteinander verknüpft sind. Dies ermöglicht eine große Beweglichkeit der Ketten untereinander, was sich in einer guten Flexibilität widerspiegelt. Es handelt sich um Materialien mit einem „Gedächtnis“, das heißt, sie kehren nach einer Verformung in ihre ursprüngliche Form zurück, sobald die Krafteinwirkung nachlässt. Aufgrund ihrer chemischen Bindungen können sie nicht erneut verarbeitet werden. Zudem besitzen diese Kunststoffe eine amorphe Struktur.

Während sich diese Kunststoffe unabhängig voneinander am Markt etabliert haben (oft als Ersatz für Naturkautschuk), gibt es heute auch thermoplastische Elastomere, die eine Familie fortschrittlicher Werkstoffe bilden.