Kunststoff Herstellung & Geschichte: gestern bis heute

Wie der Begriff Kunststoff schon vermuten lässt, ist Kunststoff ein Stoff, der künstlich hergestellt wurde. Es handelt sich dabei um technisch hergestellte polymere Festkörper, die meist synthetisch aus organischen Monomeren (das sind die Grundbausteine des Polymers) hergestellt werden. Vorbilder der technischen Herstellung von künstlichen Polymeren waren in der Natur vorkommende Biopolymere. Das Cellulose-Polymer, das Pflanzen zu ihrer Stabilität verhilft, wird beispielsweise durch Photosynthese aus Glucose-Monomeren hergestellt. Haare und Wolle sind beispielsweise von Menschen und Tieren aus Eiweiss-Bausteinen hergestellte Protein-Polymere. Wer Kunststoff erfunden hat, wie sich die Kunststoffindustrie entwickelt und mehr über die Probleme mit dem Plastikmüll hier im Überblick.

Die Themen im Überblick:

Die Geschichte des Kunststoffs
Woraus werden Kunststoffe hergestellt?
Das grosse Plastikmüllproblem
Recycling
Welcher Kunststoff ist was?
Eine Welt ohne Plastik?
Vieles rund um Kunststoff im Web

Produktionslinie – viele blaue Plastikflaschenverschlüsse fallen vom Förderband in einer Fabrik.

Die Geschichte des Kunststoffs

Wer hat Kunststoff erfunden? Der Kunststoff, mit dem Mitte des 19. Jahrhunderts der Siegeszug des Plastiks in unserem Alltag begann, war künstlich gehärteter Naturkautschuk, aus dem Tabakpfeifen, Klaviertasten und Teile der ersten Telefone hergestellt wurden. Im späteren 19. Jahrhundert ging die Kunststoffentwicklung, beispielsweise mit Celluloid, rasant weiter, obwohl man seinerzeit noch nicht viel über die Strukturen von polymeren Materialien wusste.

Als Begründer der Polymerchemie gilt der Chemiker Hermann Staudinger. Bereits 1917 äusserte er vor der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft, dass «hochmolekulare Verbindungen» aus fest miteinander verbundenen Molekülen mit langen Ketten bestehen. Im Jahr 1953 erhielt Staudinger für seine Forschungen den Nobel-Preis.

Die Entwicklung neuer Kunststoffe nimmt Fahrt auf

Anfang des 20. Jahrhunderts wurden viele neue Kunststoffe entwickelt. 1912 wurde ein industrielles Verfahren für die Produktion von PVC generiert. 1928 meldete Otto Röhm ein Patent für Polymethylmethacrylat an, das unter dem Handelsnamen «Plexiglas» immer noch häufig verwendet wird.

Polystyrol und Polyethylen gingen Anfang der 1930er Jahre in Produktion. In diesem Jahrzehnt wurde auch Polyamid 6.6 (Nylon) und Polyamid 6 (Perlon) entwickelt, die heutzutage noch vor allem in der Textilindustrie eingesetzt werden, aber auch das Polytetrafluorethylen (Teflon), ohne das das Kochen in antihaftbeschichteten Pfannen oder auch die schmutz- und wasserabweisende Beschichtung von Textilien nicht denkbar wären.

Neue Verfahren

Anfang der 1950er Jahre entwickelte Karl Ziegler neue Verfahren zur Polymerisation. Dies war die Grundlage für die Herstellung der Kunststoffe PE (Polyethylen), PP (Polypropylen) und PS (Polystyrol). Die Produktionskosten sanken durch neue Verfahren und günstige Rohstoffe. Kunststoff wurde ein billiges Massenprodukt.

Die geschickte Hand des Bauern sammelt die kostbare Kautschukflüssigkeit aus dem Kautschukbaum, eine Symbiose zwischen Natur und menschlicher Verantwortung.

Woraus und wie werden Kunststoffe hergestellt?

Leider ist die Rohstoffbasis der wichtigsten, in grossen Massen eingesetzten Kunststoffe (wie PE, PP, PET etc.) aus dem endlichen Rohstoff Erdöl. Es werden jedoch mittlerweile immer mehr Biokunststoffe hergestellt, die aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden und/oder biologisch abbaubar und somit kompostierbar sind. Hierzu gehören u. a. Celluloseprodukte, wie das Celluloseacetat (nicht biologisch abbaubar), PLA (Polymilchsäure) oder auch PHB, das ähnliche Eigenschaften aufweist wie PP (Polypropylen).

Kunststoff und Umweltschutz: Probleme durch Plastikmüll

Die meisten Kunststoffe sind weder wasserlöslich noch biologisch abbaubar. Deshalb ist es wichtig, dass wir gebrauchte Kunststoffabfälle schonend beseitigen oder wiederverwerten.

Rücksichtslose Müllentsorgung, durch welche enorme Plastikmassen in den Weltmeeren gelandet sind, hat beispielsweise zum Phänomen des Great Pacific Garbage Patch (zu Deutsch Grosser Pazifikmüllfleck) geführt. Das unsachgemäss entsorgte Plastik wird im Meer durch Strömung und Wellen zerkleinert, von Plankton und Fischen aufgenommen und landet schliesslich mit sämtlichen angelagerten Giftstoffen und Abbauprodukten auf unseren Tellern.

Herausforderung Kunststoffentsorgung

Recycling

Thermoplaste sind durch Erwärmen verformbare Kunststoffe. Diese können eingeschmolzen und zu neuen Produkten geformt werden. Wichtig ist hierbei, dass die Kunststoffe sortenrein verarbeitet werden. Die Beimischung verschiedener anderer Polymere führt zu starken Qualitätsverlusten.

Sortenreine Polymere als Ziel

Durch Thermolyse (thermische Spaltung) kann man die Kunststoff-Polymere auch wieder in ihre ursprünglichen Monomere spalten. Aber auch hierbei ist es wichtig, sortenreine Polymere vorliegen zu haben. Häufigste Art des Recyclings ist die energetische Verwertung. Hierbei werden die Kunststoffe zur Energiegewinnung genutzt. Der Heizwert der Plastikabfälle entspricht ungefähr dem Wert von Steinkohle.

Ein noch vernachlässigbar geringer Teil der Kunststoffe sind biologisch abbaubar (s. a. Biokunststoff).

Welcher Kunststoff ist was?

PE (Polyethylen)
PE (Polyethylen) wird für Plastikflaschen, Getränkekästen, Eimer, Schüsseln, Verpackungsfolien für CDs, Bücher und Papiertaschentücher verwendet.
PP (Polypropylen)
PP (Polypropylen) ist ein sehr stabiler, mechanisch belastbarer Kunststoff, der hauptsächlich in technischen Bereichen, jedoch auch für Lebensmittelverpackungen eingesetzt wird. Im Automobil sind beispielsweise Luftfilter- und Scheinwerfergehäuse sowie Gaspedale aus PP-Kunststoff. Auch Gartenmöbel, Kunstrasen, Toilettendeckel und sterilisierbare medizinische Gegenstände werden aus PP hergestellt.
PVC (Polyvinylchlorid)
PVC (Polyvinylchlorid) wird viel in der Bauindustrie eingesetzt. Bodenbeläge, Dachbahnen, Dichtungen und Abwasserrohre sind meistens aus PVC. Größter Nachteil des PVCs: Beim Verbrennen werden giftiges Chlorgas und Salzsäure frei.
Polystyrol
Polystyrol, am besten bekannt als aufgeschäumtes Polystyrol unter dem Handelsnamen Styropor, wird sowohl in der Verpackungsindustrie auch als Dämmstoff eingesetzt.
Polyurethane (PUR)
Polyurethane (PUR) gibt es in den unterschiedlichsten Erscheinungen: hochelastische Polyurethane geben als Elastan Kleidungsstücken eine flexible Passform. Aufgeschäumte Polyurethane sorgen in Matratzen, Autositzen und Sitzmöbeln für das bequeme Sitzen und Liegen.
PET (Polyethylenterephthalat)
PET (Polyethylenterephthalat) wird meistens für Haushaltsgeräte und Computer eingesetzt. Im Maschinenbau sind häufig Zahnräder, Lager und Federn aus PET. Im Auto schützt uns der PET-Sicherheitsgurt. Auch als PET-Flaschen halten wir diesen Kunststoff häufig in Händen.

Eine Welt ohne Plastik?

Ein kurzer Blick auf mich und meinen Schreibtisch zeigt mir, dass ohne Kunststoff wenig rund um mich herum übrigbleiben würde.

Die alte Zinn-Uhr vor mir würde ohne ihr Kunststoff-Uhrwerk keine Zeit mehr anzeigen können.
Vom Telefon würden wohl nur noch ein paar Metallkabel, etwas Kupfer und vielleicht eine kleine Glasplatte (ich gehe davon aus, dass es ein Glas-Display hat, könnte aber auch Plastik sein) übrigbleiben.
Der PC hätte nie meine alte Schreibmaschine verdrängt.
Statt auf einem bequemen Schreibtischdrehsessel sässe ich auf einem Holzstuhl.
Meine Ordner und Kunststoffhüllen würden meine Papiere nicht ordnen.
Und an meinem Leib würde ich wahrscheinlich Baumwollunterwäsche, ein T-Shirt und einen Wollpullover, eine Jeans, unelastische Socken und Ledersandalen tragen. Die Kleidungsnähte wären wohl weniger stabil als gewohnt, weil sie nicht aus hochreissfestem Polyestergarn sondern aus Baumwollfaden wären.
Auch der Print auf meinem T-Shirt wäre nicht mehr da. Vielleicht wäre es stattdessen bestickt?
Meine Brille hätte keine Gläser mehr, vielleicht hätte ich einen Metallzwicker auf der Nase sitzen.

Sie können mal einen Blick in Ihr Bad oder Ihre Küche werfen. Wahrscheinlich bliebe – nachdem man sämtliche Kunststoffe entfernt hätte – auch nicht mehr viel übrig.

Vieles rund um Kunststoff im Web

Kunststoff Verpackungen

Werbung: Bachmann Forming AG – Massgeschneiderte und intelligente Verpackungslösungen

Was ist eigentlich Kunststoff?

Raeber-Leben-Blog.ch:

Entwicklungsgeschichte der Kunststoffe

Chemie.de: Biopolymere und natürlich vorkommende Polymere werden von Menschen schon seit Urzeiten verwendet. Holz dient dem Menschen als Baumaterial und Wolle als Bekleidung.

Trends rund um Kunststoff

Literaturtipps zum Thema Kunststoff

exlibris.ch: Recycling von Kunststoffen
Dieses Buch verschafft dem Leser einen Überblick über den Stand der Technik und die wesentlichen Aspekte, Methoden und Verfahren des Kunststoffrecyclings. Es ist weniger ein akademisches Lehrbuch als ein kompaktes Werk für Interessierte aus Industrie und Gesellschaft sowie Politik, das Orientierung in den komplexen Strukturen und Technologien bietet und die wesentlichen Grundlagen vermittelt. In diesem Sinne eignet es sich als Grundlagenwerk ebenfalls für die akademische und berufliche Aus- und Weiterbildung. Das Buch legt die besonderen strukturellen Herausforderungen beim Wandel zur Kreislaufwirtschaft dar und befasst sich daher in einem einleitenden Abschnitt A mit grundlegenden Fragen der Nachhaltigkeit und des Abfallmanagements.
Biokunststoffe: Struktur, Eigenschaften, Herstellung, Verarbeitung, Anwendung, Recycling, Entsorgung
Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Vermüllung der Umwelt durch Plastik und der gleichzeitig immer stärker ins öffentliche Bewusstsein drängenden Problematik der Begrenztheit fossiler Ressourcen, rücken Biokunststoffe als potentielle Alternativen verstärkt in den Fokus des gesellschaftlichen Interesses. Das vorliegende Buch gibt einen Überblick über die verschiedenen Klassen von Biokunststoffen sowie deren besondere Eigenschaften in der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung. Anhand des biobasierten Anteils und der biologischen Abbaubarkeit werden spezifische umweltrelevante Aspekte dieser Werkstoffgruppe eingehend beschrieben und hinsichtlich ihrer Vorteile, aber auch Limitierungen, erörtert. An geeigneter Stelle sind einzelnen Kapiteln Berechnungs- und Anwendungsbeispiele zur Veranschaulichung beigefügt.
exlibris.ch: #Einfach plastikfrei leben: Schritt für Schritt zu einem nachhaltigen Alltag
Ob zu Hause, im Büro oder auf Reisen: Wir benutzen ständig Plastik und produzieren viel zu viel Müll. Charlotte Schüler hatte vor einigen Jahren genug von diesem unachtsamen Umgang mit unserem Planeten und lebt seitdem (nahezu) plastikfrei. Ihren nachhaltigen Alltag dokumentiert die junge Münchnerin mit großem Erfolg auf ihrem Blog und in den sozialen Medien. In diesem Ratgeber erklärt sie, wie wir alte Gewohnheiten mit einfachen Mitteln nach und nach verändern können. Die Autorin präsentiert ein 4-Schritte-Programm für alle Lebensbereiche und hat inspirierende Ideen für viele Alltagssituationen. Ihre Vorschläge sind mühelos in die Tat umsetzbar und werden durch spannendes Hintergrundwissen, DIY-Anleitungen und Checklisten ergänzt.

Das Thema Kunststoff auf industrie-produkte.ch

Kunststoff-Industrie: Herausforderungen und Chancen

Kunststoff: Herausforderungen und Chancen

Von A wie Autoteile über V wie Verpackungen bis Z wie Zahnbürsten: Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Besonders bei uns in der Schweiz ist Kunststoff bzw. Plastik – wie das Material oft etwas unscharf genannt wird – sehr beliebt. So zählt der Schweizer Plastikverbrauch mit 127 Kilogramm pro Jahr und Person zu den höchsten der Welt. 2017 lag dieser noch bei lediglich 120 Kilogramm. Diese Zahlen sind deshalb relevant, weil es sowohl zu Wohlstand als auch zu Umweltproblemen durch Kunststoffe kommen kann. Das damit verbundene Konfliktfeld betrifft dabei vor allem Kunststoffhersteller und Unternehmen, die nach Produktlösungen suchen, bei denen das vielseitige Material zum Einsatz kommen sollen. Für ein möglichst ausgewogenes Bild betrachten wir einerseits die Anwendungsbereiche und Vorteile und Rolle von Kunststoffen, andererseits aber auch Herausforderungen und Lösungsansätze.

Beispiel Lebensmittelverpackung als Herausforderung für Hersteller

Die vielseitigen Herausforderungen der Hersteller Lebensmittelverpackungen

Kunststoffverarbeitung, Verpackung

Lebensmittel gehören zu den Basisgütern in der Gesellschaft. Alle Menschen nutzen Nahrungsmittel. Einige Erzeugnisse stammen aus dem Gemüsegarten oder dem eigenen Hühnerstall. Die allermeisten Produkte jedoch werden in der Lebensmittelproduktion verarbeitet und finden sich verpackt im Ladenregal. Die Aufmerksamkeit von Lebensmittelherstellern sowie Verbraucher*innen konzentriert sich in zunehmendem Masse auf die Verpackung von Nahrungsmitteln. Sie übt wichtige Funktionen aus, belastet aber auch die Umwelt. Wie können Hersteller von Lebensmittelverpackungen auf diese Anforderungen reagieren und wie sieht ihr Beitrag zum Umweltschutz aus? Ein Blick auf die Herausforderungen der Hersteller von Lebensmittelverpackungen.

Über die Recyclierbarkeit von Kunststoff

Kunststoffverarbeitung, Produktion, Verpackung, Werkzeugbau und Formenbau

Kunststoff ist ein Alleskönner, der viel mehr im Rampenlicht stehen müsste. Im Volksmund auch als «Plastik» bekannt, wird das Image von Kunststoff nicht annähernd seinen umfangreichen Fähigkeiten gerecht. Kunststoff ist schliesslich nicht gleich Kunststoff: Kein anderes Material ist in seiner Zusammensetzung, Herstellung und den daraus resultierenden Eigenschaften so vielfältig. Durch kleine Modifikationen im Produktionsprozess können völlig unterschiedliche Varianten des Alltagskünstlers entstehen. Der Fokus sollte demnach nicht auf der Assoziation mit dem negativ konnotierten «künstlich» gelegt werden, sondern auf die Kunst des Stoffes, sich in unterschiedlichen Ausprägungen zu zeigen.

Verpackungsindustrie – Hintergründe im Vordergrund

Kunststoffverarbeitung, Verpackung

Lieferengpässe sowie Angebot und Nachfrage, welche die Preise schwanken lassen, kennen wir zum Beispiel aus der Treibstoffbranche. Dass dies bei Verpackungsmaterialien auch der Fall ist, ist den meisten von uns eher nicht bewusst. Die Beschaffung von Verpackungen und ihre Herausforderungen hier im Fokus. Die Verpackungsindustrie gehört zu den Gewinnern der Coronazeit. Dadurch, dass ein Einkauf in vielen Läden nicht möglich war, haben wir einfach auf das Internet zugegriffen. «Dann bringt es halt der Postbote» so denken wir. Mehr Bestellungen = mehr Bedarf an sicheren, schützenden und gleichzeitig preisgünstigen Verpackungsmaterialien, egal ob aus Kunststoff oder Karton.