Kunststoffe

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Kunststoffe

Begriffsbestimmung

Mit dem Substanzbegriff „Kunststoffe“ werden synthetisch-organische Werkstoffe bezeichnet, die als wesentliche Bestandteile Makromoleküle enthalten [1].

Alle Naturstoffe (Kautschuk, Eiweiß, Cellulose) und auch die Kunststoffe enthalten als kleinste Teilchen Moleküle, die ihrerseits aus einer großen Zahl von Atomen bestehen. Mit dem Begriff „Makromolekül“ wird dieser Besonderheit Rechnung getragen, wobei als unterste Grenze eine Zahl von mindestens 1000 Atomen pro Makromolekül angesehen wird. Es wird zwischen den niedermolekularen Verbindungen, wie z. B. Wasser H₂O und den hochmolekularen Verbindungen unterschieden.

Die in einem Kunststoff vorhandenen Makromoleküle variieren in der Anzahl zugehöriger Atome pro Makromolekül und damit in ihrer Molmasse bzw. Molmassenverteilung.

Makromoleküle sind in der Regel aus vielen gleichen oder gleichartigen Teilchen aufgebaut und werden in der Fachsprache der Chemie häufig auch als Polymermoleküle bzw. verkürzend als Polymere bezeichnet.

Die Bedeutung der Kunststoffverarbeitung

Eine besondere Bedeutung bei den Kunststoffen kommt der Verarbeitung, d. h. der Kunststoffverarbeitung [2] zu. Erst durch diesen Verarbeitungsprozess erhält das Polymer als Rohstoff seine Endeigenschaften als ein Werkstoff. Es besteht also ein deutlicher Unterschied zwischen einem „Polymer(en)“ und „Kunststoff(en)“. Dieser Unterschied wird häufig in der Literatur nicht beachtet.

Das nachfolgende Schema beschreibt den Werdegang eines Kunststoffs – beginnend mit einem Polymer als Kunststoff-Rohstoff – in der Reihenfolge der Begriffe Polymer (Substanz), Formmasse (Substanzmischung), Kunststoff (Form-/Werkstoff).

Bild:

Unterscheidung der Begriffe: Polymer (Substanz), Formmasse (Substanz-Mischung), Kunststoff (Form-/Werkstoff) [1]

Das Wort „Kunststoff“ steht als Sammelbegriff für eine ganze Werkstoffklasse, dessen Endeigenschaften nicht nur durch das polymere Material bestimmt werden, sondern auch entscheidend durch die Zusatzstoffe wie Weichmacher, Lösemittel, Farbmittel (Pigmente), Füll- und Verstärkungsstoffe, Gleitmittel, Stabilisatoren u.v.a.m.

Die Einteilung in Werkstoffgruppen

Eine Einteilung der Kunststoffe erfolgt unter dem Aspekt, ob unter Anwendung von Wärme und/oder Druck eine plastische Verformbarkeit möglich ist in unvernetzte und vernetzte Kunststoffe. Bei Erwärmung zeigen unvernetzte und vernetzte Kunststoffe prinzipiell ein unterschiedliches Verhalten. Bei unvernetzten Kunststoffen ist die plastische Formgebung wiederholbar, d. h. mehrmals möglich. Demgegenüber findet bei vernetzten Kunststoffen eine irreversible Aushärtung statt, d. h. sie erweichen bei erneutem Erwärmen nicht noch einmal.

In der Kunststoffpraxis verwendet man eine Einteilung nach dem thermisch-mechanischen Verhalten in drei verschiedene Kategorien:

• Thermoplaste und thermoplastische Elastomere
• Elastomere
• Duroplaste

Eine weitere Klassifizierung erfolgt bei den Thermoplasten nach dem Ordnungszustand in

• amorphe Thermoplaste (ungeordnet)

und

• teilkristalline Thermoplaste (teilweise geordnet).

Siehe auch

• Polymer
• Polymerblends
• Barriere-Kunststoffe
• Schichtsilikatverstärkte Polymere
• Bio-Kunststoffe
• Kurzfaserverstärkte Verbundwerkstoffe
• Smart Materials
• Teilchengefüllte Kunststoffe

Literaturhinweise

[1]	Kaiser, W.: Kunststoffchemie für Ingenieure. Carl Hanser Verlag, München Wien (2006) S. 30/31 (ISBN 3-446-22069-0; siehe AMK-Büchersammlung unter N 12)
[2]	Radusch, H.-J.: Bestimmung verarbeitungsrelevanter Eigenschaften. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2024) 4. Auflage, S. 41–73 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe AMK-Büchersammlung unter A 23)