Was sind kunststoffe und welche typen gibt es?

Kunststoffe sind fast auf Schritt und Tritt zu sehen. Dank ihrer Innovation sind sie aus dem Leben nicht mehr wegzudenken. Es kann sogar fast unmöglich sein. Kunststoffe, gemeinhin als „Plastik“ bezeichnet, bestehen aus verschiedenen Arten von Polymeren. Im Folgenden wird die Definition von Polymeren und Kunststoffen erläutert, und es werden die gängigsten Gruppen von Kunststoffen vorgestellt.

Wenn Sie diesen Artikel lesen, werden Sie mehr erfahren:

• Was sind Polymere und Kunststoffe?
• Welche Arten von Kunststoffen gibt es?
• Was sind die Materialgruppen?
• Vor- und Nachteile von Kunststoffen?
• Was ist ihr Nutzen?
• Welche Auswirkungen Kunststoffe auf die Umwelt haben.

Polymer und Kunststoff – Definitionen.

Polymere sind makromolekulare Verbindungen, die sich durch ein sehr hohes Molekulargewicht auszeichnen. Sie bestehen aus sich wiederholt wiederholenden Einheiten, die „Mere“ genannt werden.

Je nach Art werden Polymere durch 3 chemische Reaktionen hergestellt:

• Polymerisation → ist eine Reaktion, bei der sich Monomere (einfache Moleküle der gleichen chemischen Verbindung) zu einer mehrmolekularen Verbindung, d. h. einem Polymer, verbinden. Bei dieser Reaktion entstehen keine Nebenprodukte.
• Polykondensation → bei diesem Prozess ist es möglich, mit vielen Molekülen zu reagieren. Bei diesem Prozess entsteht ein Nebenprodukt (eine einfache chemische Verbindung, z. B. H2O)
• Polyaddition → ist eine schrittweise Reaktion, die die Merkmale von Polymerisation und Polykondensation vereint. Bei dieser Reaktion wird kein Nebenprodukt freigesetzt.

Kunststoffe sind relativ neue Werkstoffe. Erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts begannen sie, eine bedeutende Rolle in der Industrie und im täglichen Leben zu spielen. Seitdem haben sie eine wichtige Rolle im Leben der Menschen eingenommen. Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften tragen sie dazu bei, das Leben der Menschen komfortabler zu machen und die Sicherheit deutlich zu erhöhen.

Kunststoffe sind Materialien, die aus synthetischen (d. h. künstlich hergestellten) oder modifizierten natürlichen Polymeren bestehen. Sie können auch alle Arten von modifizierenden Zusatzstoffen enthalten, z. B. UV-Stabilisatoren, Farbstoffe usw. Sie werden gemeinhin als „Kunststoff“ bezeichnet.

Arten von Kunststoffen

Kunststoffe gibt es viele. Das liegt daran, dass es neben der Verwendung von Basiskunststoffen nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Modifikation durch spezielle Zusätze, Verstärker usw. gibt. Aus diesem Grund kann man verschiedene Arten von Kunststoffen unterscheiden, die in viele verschiedene Kategorien fallen. Die gängigsten haben wir im Folgenden beschrieben.

Einteilung der Kunststoffe nach Verarbeitungseigenschaften:

Thermoplastische Kunststoffe (Thermoplaste)

Ein charakteristisches Merkmal von Thermoplasten ist, dass sie bei Wärmeeinwirkung erweichen und schmelzen. Außerdem können sie mehrmals recycelt werden.

Zu dieser Gruppe gehören Materialien wie PE, PP, PS, PVC, PTFE, PA, PC oder ABS.

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Duroplastische Kunststoffe

Im Gegensatz zu Thermoplasten werden sie bei hohen Temperaturen unschmelzbar und unlöslich. Einmal ausgehärtet, lassen sie sich nicht mehr weiterverarbeiten. Materialien wie Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze oder bestimmte Silikonharze gehören zu dieser Gruppe.

Aufschlüsselung nach Herkunft:

Synthetische Kunststoffe (Polymere)

Es handelt sich um Kunststoffe, die durch chemische Synthese gewonnen werden, d.h. künstlich hergestellt sind.

Polymere (Kunststoffe) natürlichen Ursprungs

Sie werden von lebenden Organismen hergestellt (z. B. Zellulose, Chitin, Naturkautschuk)

Modifizierte Polymere

Dabei handelt es sich um natürliche Polymere, denen modifizierende Zusatzstoffe zugesetzt werden, um ihre funktionellen Eigenschaften zu verändern. Die Möglichkeiten für die Zugabe einer Vielzahl von modifizierenden Zusatzstoffen sind praktisch unbegrenzt.

Einteilung der Kunststoffe nach Topologie:

Linear

Das sind Kunststoffe, deren Hauptketten gerade sind und keine Verzweigungen aufweisen.

Verzweigt

Dies sind Kunststoffe, deren Hauptketten verzweigt sind.

Leiter

Das sind Kunststoffe, deren zwei parallele Hauptketten durch Seitenketten verbunden sind.

Vernetzte

Es handelt sich um solche Kunststoffe, die ein räumliches Netz bilden.

Einteilung der Kunststoffe nach ihrer inneren Struktur:

Amorphes

Amorphe Kunststoffe sind solche, deren innere Struktur ungeordnet ist und deren energetische Wechselwirkung schwach ist.

Beispiele für Kunststoffe mit dieser Struktur sind. PS (Polystyrol), PVC (Polyvinylchlorid), PMMA (Polymethylmethacrylat), SAN (Poly(styrol-co-acrylnitril)) oder PC (Polycarbonat);

kristallin

Die innere Struktur kristalliner Kunststoffe bildet ein räumliches, geordnetes Netzwerk und die energetische Wechselwirkung ist hoch.

Beispiele hierfür sind: PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PA (Polyamid), POM (Polyoxymethylen) oder PEEK (Polyetheretherketon).

Einteilung der Kunststoffe nach Eigenschaften:

Elastomere

Elastomere, d. h. Kunststoffe, die bei Raumtemperatur sehr große elastische Verformungen (bis zu mehreren hundert Prozent) aufweisen und in ihren Zustand vor der Dehnung zurückkehren. Elastomere kehren in ihre ursprüngliche Form zurück, wenn die Kraft aufgehoben wird. Sie können bei der Verarbeitung in eine unterschiedliche, gewünschte Form gebracht werden.

Plastomere

Plastomere werden auch in Unterkategorien unterteilt. Hier unterscheidet man zwischen Duroplasten (d. h. Kunststoffen, die vom plastischen in den gehärteten Zustand übergehen – dieser Vorgang ist irreversibel) und Thermoplasten, d. h. Kunststoffen, die bei höheren Temperaturen vom festen in den plastischen Zustand übergehen und bei niedrigeren Temperaturen (z. B. Umgebungstemperatur) aushärten. Dieser Prozess ist umkehrbar. Thermoplastische Kunststoffe können auch wiederholt verarbeitet werden). Die wiederholte Verarbeitung macht die Produkte umweltfreundlicher.

Gruppen von Kunststoffen mit Beispielen

Es gibt viele Gruppen von Polymer-Kunststoffen. Die bekanntesten davon sind:

Polyolefine

PP und PE gehören zu dieser Gruppe. Sie gehören zu den am häufigsten verwendeten Materialien. Polyolefine zeichnen sich durch ihre relativ hohe Flexibilität aus. Ihr Nachteil ist, dass sie eine geringe Steifigkeit und Festigkeit aufweisen.

Polyamide

Sie sind eine breite Gruppe. Beispiele sind. PA6 oder PA66. Polyamide zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit, hohe Steifigkeit und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen aus.

Polyurethane

Zu dieser Gruppe gehört zum Beispiel das TPU-Material. Polyurethane sind relativ leicht zu verarbeiten und zeichnen sich durch ihre hohe Elastizität oder Schwingungsdämpfung aus.

Die Verwendung von Kunststoffen.

Kunststoffe haben eine sehr breite Palette von Anwendungen. Sie werden in fast allen Bereichen unseres Lebens eingesetzt. Sie führen oft zu Verbesserungen im Leben der Menschen (Sicherheitshelme, Prothesen) und machen das Leben sicherlich viel einfacher. Die Anwendungsbeispiele sind zahlreich. Sie werden u.a. verwendet Sie werden z. B. bei der Herstellung von optischen Geräten, bei der Verpackungsherstellung, bei der Folienherstellung, bei der Flaschenherstellung verwendet. Wir stellen daraus auch Zahnräder her, Bauteile in der Elektroindustrie usw. Viele Haushaltsgegenstände werden aus Kunststoffen hergestellt, ebenso wie Spielzeug, Fahrzeugteile usw.

Auch die Umstellung von anderen Materialien auf Kunststoffe wird immer häufiger praktiziert. Es ist immer zu prüfen, ob dies für die Anwendung möglich ist. Der Wechsel von Materialgruppen ist nicht immer möglich. Wir ersetzen u.a. Stahl, Aluminium, Holz, Beton, Pappe, Laminat, usw.

In einem anderen Beitrag finden Sie unseren Artikel über den Inhalt der Verwendung von Kunststoffen in der Heizungsindustrie.

Vor- und Nachteile von Kunststoffen (Plastik).

Kunststoffe sind eigentlich eine Gruppe von Tausenden verschiedener Materialien, die ein sehr breites Spektrum an Anwendungen haben. Die Eigenschaften von Kunststoffen sind spezifisch und im Vergleich zu anderen Materialien einzigartig, weshalb sie so schwer zu ersetzen sind. Ihre Verwendung hat aber auch Nachteile.

Vorteile von Kunststoffen

Kunststoffe zeichnen sich u. a. durch folgende Merkmale aus:

• Geringe Dichte
• Niedrige Produktionskosten
• Abwesenheit von Korrosion
• Vielfalt
• Recycling
• Ästhetik
• Leichte Handhabung und Verarbeitung

Nachteile von Kunststoffen

Zu den Nachteilen der Verwendung von Polymer-Kunststoffen gehören:

• geringere Festigkeit (im Vergleich zu anderen Materialien, z. B. Stahl)
• die meisten Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt
• relativ lange Zersetzungszeit
• geringe Beständigkeit gegen hohe Temperaturen (kann sich unter Hitzeeinwirkung verformen)

Die Vor- und Nachteile von Kunststoffen haben wir in einem eigenen Artikel ausführlich beschrieben.

Kunststoffe und Ökologie.

Mit einem bewussten Ansatz hat die Verwendung von Kunststoffen keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Dies wird durch Wiederverwendbarkeit und ordnungsgemäße Entsorgung beeinflusst. Im Folgenden erörtern wir einige wichtige Möglichkeiten für einen umweltfreundlicheren Ansatz bei der Kunststoffverarbeitung.

Verwendung von Regranulaten

Regranulat ist ein recycelter Kunststoff, der zuvor zur Herstellung anderer Produkte verwendet und dann für die Wiederverwendung gemahlen wurde. Dies macht die Verwendung von Kunststoff in Form von Regranulat zu einer umweltfreundlicheren Option als Neuware.
Darüber hinaus ist der Preis für Sekundärkunststoff niedriger, manchmal um bis zu 20 %.

Weitere Informationen finden Sie in einem anderen Artikel.

Herstellung von Produkten mit langer Lebensdauer

Die Herstellung langlebiger Produkte verringert die negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Dies geschieht u. a. durch

• Auswahl der richtigen Haltbarkeitseigenschaften, damit die Produkte ihre Funktion langfristig erfüllen
• Zugabe spezieller Zusatzstoffe wie UV-Stabilisatoren, um die Haltbarkeit der Produkte im Freien zu verlängern
• Verwendung von Spezialbeschichtungen

Verwendung von biologisch abbaubaren Kunststoffen

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind solche, die biologisch abbaubar sind und sich in viel kürzerer Zeit zersetzen als Standardkunststoffe.

Durch biologische Zersetzung können Kunststoffgegenstände und -verpackungen in Wasser, Kohlendioxid oder Biomasse umgewandelt werden. Diese Kunststoffe zersetzen sich, wenn sie Pilzen, Bakterien, Luft, Wasser, Licht oder einer bestimmten Kombination dieser Faktoren ausgesetzt sind.

Wie herkömmliche Kunststoffe können biologisch abbaubare Kunststoffe mit allen Kunststoffverarbeitungstechnologien verarbeitet werden, z. B. Thermoformen, Kunststoffextrusion oder Spritzgießen.

Biologisch abbaubare Kunststoffe haben für Unternehmen einen entscheidenden Nachteil: Sie sind immer noch teurer als Standardkunststoffe.

Lesen Sie auch den Artikel Was sind biologisch abbaubare Kunststoffe und lohnt es sich, sie zu verwenden?

Zusammenfassung

Kunststoffe werden als eine Gruppe von Tausenden verschiedener Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften bezeichnet. Sie sind so einzigartig, dass sie für einige Anwendungen schwer oder gar nicht zu ersetzen sind.

Polymere Kunststoffe finden sowohl in der Industrie als auch bei alltäglichen Bauteilen eine breite Anwendung. Dank ihrer geringen Dichte (und dem daraus resultierenden geringen Gewicht) lassen sich Kunststoffprodukte auch leichter zusammenbauen. Das geringere Gewicht der Produkte wirkt sich auch auf die Transportkosten aus.

Neben ihren einzigartigen Vorteilen haben Kunststoffe auch ihre Nachteile. Ihr Einsatz ist insbesondere bei sehr hohen Belastungen nicht möglich. In diesem Fall ist eine sehr hohe mechanische Festigkeit erforderlich, die z. B. nur durch metallische Bauteile erreicht werden kann. Auch für sehr hohe Temperaturen sind Kunststoffe nicht geeignet.

Die Verwendung von Kunststoffen muss nicht zwangsläufig umweltschädlich sein. Der Einsatz von Regranulaten, die Konstruktion langlebiger Produkte oder die Verwendung biologisch abbaubarer Kunststoffe sind wichtige Aspekte für eine umweltfreundlichere Produktion.

Sie denken über eine Fertigung mit Kunststoffen nach? Beraten Sie Ihr Projekt mit uns und holen Sie sich das nötige Wissen darüber, ob es sich lohnt.