Die Kunststoffe bei der Stocker Kunststoff GmbH

Wir hatten Ihnen in den letzten Newsbeiträgen berichtet, wie sich aus den ersten Erfahrungen und Experimenten der Menschen mit elastischen Stoffen langsam die Erkenntnis bildete, dass man solche Stoffe wohl auch selber herstellen könnte. Ging es in den ersten Jahrzehnten der Arbeit im 19. Und 20. Jahrhundert noch darum die natürlich vorkommenden Stoffe wie den Kautschuk zu bearbeiten und in seinen Eigenschaften zu erweitern, führten die wissenschaftlichen Forschungen solcher klugen Köpfe wie Hermann Staudinger (1881 – 1965) dazu, dass man der chemischen Zusammensetzung dieser Stoffe auf den Grund gehen konnte. Staudinger erhielt 1953 verdientermaßen den Nobelpreis für seine Entdeckungen. Er war der erste, der erkannte, dass es sogenannte Makromoleküle geben musste, die aus über 100.000 Atomen bestehen würden. Zusammen mit seinen Mitarbeitern fand er heraus, dass sich diese Makromoleküle bilden, um ein chemisches Ungleichgewicht auszugleichen, das im ursprünglichen Molekül besteht. In Folge binden sich immer solcher Moleküle daran und verknüpfen sich sozusagen zu einer langen Kette oder auch zu Netzwerken und anderen Strukturen. Der Prozess der Aneinanderbindung solcher ungesättigten Moleküle dauert so lange an, bis ein Zustand der Sättigung erreicht ist. Um 1920 schrieb Staudinger: „so kann man annehmen, daß primär eine Vereinigung von ungesättigten Molekülen eingetreten ist…und nun zahlreiche, evtl. hunderte von Molekülen sich zusammenlagern, so lange bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen den einzelnen großen Molekülen, der von der Temperatur, Konzentration und dem Lösungsmittel abhängen mag, eingestellt hat.“ (H. Staudinger, Über Polymerisation,1920, S. 1081.) Wenn man also die Umstände kennt und beeinflussen kann, die dazu führen, dass die Moleküle sich also praktisch von selbst aneinanderbinden, hat man den Stein der Weisen entdeckt. Zumindest so muss es den Forschern damals vorgekommen sein, denn sie hatten das Prinzip entdeckt, wie man aus einem einzigen Startermolekül, dem sogenannten Initiator, immer mehr Moleküle entstehen lassen und dazu bringen kann, sich an den Initiator anzuhängen.

Polymere

Die Moleküle, die sich an den Initiator anhängen, nennt man Monomere. Die entstehenden Ketten von Molekülen nennt man Polymer. Die Faszination, die von diesen Entdeckungen ausging und natürlich die Möglichkeiten der Produktion neuartiger Stoffe, die praktisch aus dem Nichts entstanden, brachten tausende Menschen zum Chemiestudium. Die neu entstehende Polymerchemie machte aufbauend auf den Entdeckungen Staudingers schnell enorme Fortschritte. Bald hatte man viele Formen von halbsynthetischen und vollsynthetischen Kunststoffen entdeckt und entwickelt. Die Einteilung all dieser Kunststoffe ist nicht ganz leicht, sie kann zum Beispiel nach ihrem Ursprung, ihrer Verwendung oder ihrem Verhalten erfolgen. Üblicherweise teilen wir die Kunststoffe aber nach ihrem Verhalten unter mechanischer und thermischer Belastung ein.

Thermoplaste

Je nachdem, wie sich die Polymere miteinander verknüpfen, erhalten die Kunststoffe unterschiedliche Fähigkeiten. Wenn sich die Moleküle in den Polymeren zu langen, linearen Ketten zusammenschließen, ergeben sich die sogenannten Thermoplaste. Die Thermoplaste verringern ihre Festigkeit unter Zufuhr von Hitze und werden schließlich weich und formbar. Sie behalten die neue Form bei, wenn sie wieder abkühlen. Werden sie erneut erhitzt, werden sie wieder weich bis flüssig. Das ist natürlich ungeheuer praktisch, weil man aus ihnen alle möglichen Werkstücke aber auch Folien herstellen kann. Die meisten der heute verwendeten Kunststoffe zum Beispiel in der Verpackungsindustrie sind Thermoplaste, darunter Polyester und Polyethylen.

Duroplaste

Kunstharze und andere sehr stabilen Kunststoffe bestehen aus den Duroplasten. In ihnen haben sich Makromoleküle in netzartigen Strukturen miteinander verbunden. Diese Verbindung wird meist mit großem Hitzeeinfluss hergestellt. Durch die Art ihrer Verbindung behalten die Duroplaste allerdings ihre Form bei, wenn sie wieder erhitzt werden und zerfallen höchstens, wenn die Temperatur hoch genug ist. Durch ihre Härte und Stabilität eignen sie sich besonders für Elektroinstallationen. Wie bei allen Kunststoffen besteht auch bei den Duroplasten eine äußerst gering Leitfähigkeit für elektrischen Strom, daher sind sie gut geeignet, um den Strom zu isolieren.

Elastomere

Die zuerst bekannten Formen von Stoffen mit elastischen Eigenschaften sind schließlich die Elastomere. Sie sind wie der Kautschuk mit ihren Molekülen weitmaschig vernetzt. Daher sind sie unter mechanischer Einwirkung flexibel und zum Beispiel dehnbar. Gleich darauf nehmen sie ihre ursprüngliche Form wieder an. Ist ihre Dichte hoch genug, geht dieser Vorgang sehr schnell vor sich, und man erhält zum Beispiel einen Gummiball. Wenn der auf den Boden trifft, drückt die kinetische Energie des Aufpralls das Elastomer des Gummis zusammen. Gleich darauf nimmt das Elastomer seine ursprüngliche Form wieder an. Die kinetische Energie wird also praktisch aus dem Gummi zurückgegeben. Der Effekt ist allen bekannt. Der Ball springt wieder in die Höhe. Elastomere werden nicht weich wie die Thermoplasten oder zerbröseln wie die Duroplasten, wenn man sie erhitzt. Irgendwann fangen sie Feuer.

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