Kleine Geschichte der Kunststoffe (eBook)

Dietrich Braun (Autor)

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2017 | 2., aktualisierte und erweiterte Auflage
360 Seiten
Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
978-3-446-45242-8 (ISBN)

Infos

Die kleine Geschichte der Kunststoffe ganz groß, für alle die sich für das Entstehen der Kunststoffe und die Entwicklung dieser Werkstoffklasse zu ihrer heutigen Bedeutung interessieren. Das Buch bietet genau die richtige Mischung aus Fach- u. Sachbuch und ist somit für den Ingenieur genauso geeignet wie für den Kunststudenten.
Die gesamte Geschichte der Kunststoffe wird erstmalig von der historischen Entwicklung dieser jüngsten Werkstoffklasse vom Altertum bis zur Gegenwart dargestellt. Nach einer kurzen Einführung in die Grundbegriffe und das Entstehen der Kunststoffe werden die Epochen der Kunststoffgeschichte von der Vorzeit bis zur Gegenwart und die wichtigsten dabei entstandenen, technisch genutzten Produkte unter Berücksichtigung der Sozial- und Technikgeschichte beschrieben. Eine Zeittafel mit den wesentlichen Jahreszahlen und Namen zur Kunststoffgeschichte ermöglicht einen guten Überblick.
Die zweite Auflage wurde durchgehend verbessert und beinhaltet einige Ergänzungen.

Autor

Prof. Dr. Dietrich Braun war bis zum Jahr 2000 Leiter des Deutschen Kunststoff-Instituts (DKI) in Darmstadt. Er ist Autor zahlreicher Fach- und Lehrbücher. Seit vielen Jahren leitet er Seminare zum Thema Kunststofftechnik für Kaufleute und Einsteiger. Er ist Präsident des Kunststoff-Museums-Vereins e.V. Düsseldorf.

Inhalt

Inhalt 8
Vorwort zur zweiten Auflage 12
Vorwort 13
1 Einführung 20
1.1?Plastische Massen, Kunststoffe, Plastics 20
Richard Escales prägt ein neues Wort 20
Auch Zeitschriften haben ihre Schicksale 24
Kunststoff – ein deutsches Wort 27
Zur Einteilung der Kunststoffe 30
Eine Industrie stellt sich vor 34
Im Zaubergarten der Kunststoffe: ­Handelsnamen 36
Kunststoffe als Ersatzstoffe 39
Zur Sozialgeschichte der Kunststoffe 42
1.2?Eine neue Wissenschaft: Hermann Staudinger als ­Begründer der makromolekularen Chemie 46
1.3?Vom Rohstoff zum Fertig­erzeugnis 53
2 Das Kunststoffzeitalter 64
2.1?Epochen der Kunststoffgeschichte 64
2.2?Anfänge der Kunststoffindustrie 68
2.3?Kunststoffrohstoffe 71
Fossile Rohstoffe 74
Biopolymere – nachwachsende Rohstoffe 79
Grüne Chemie – Biomasse als Rohstoff 83
Alternative Kohlenstoffquellen 89
2.4?Kunststoffwirtschaft 93
Abfallwirtschaft 96
3 Vorzeit – bis ca. 1800 102
3.1?Terpenharze 103
3.2?Wildkautschuk 104
3.3?Frühe Kunststoffe aus Eiweißstoffen 107
Gelatine 108
Albumin 112
Kasein 113
3.4?Das „maleable“ Glas der Alten 116
4 Frühzeit – 1800 bis 1900 120
4.1?Hornartige Kunststoffvorgänger 122
Horn 122
Schildpatt 123
Steinnuss 125
Fischbein 126
Elfenbein 127
4.2?Naturharze 128
Bernstein 128
Kopal 132
Schellack 134
Schellack als Schallplattenmasse 138
4.3?Frühe Proteoplaste 141
Kunststoffe aus Blut 142
Fischleim 144
4.4?Polyisoprene 145
Naturkautschuk und Guttapercha 147
Elastomere 149
Wildkautschuk 150
Anfänge der Kautschukindustrie 152
Vulkanisation 154
Hartgummi 159
Vom Wildkautschuk zum Plantagenkautschuk 160
Beginn der Kautschukforschung 163
Synthesekautschuk 164
Zur Geschichte des Gummireifens 170
Guttapercha und Balata 172
Guttapercha als Isolierstoff in der ­Elektrotechnik 174
4.5?Celluloseabkömmlinge 179
Cellulose 180
Papyrus und Pappmaschee 182
Pergamentpapier und Vulkanfiber 187
Belagstoffe 192
Wachstuch 193
Kamptulikon und Linoleum 194
Cellulosekunststoffe 199
Celluloid 199
Zellglas 211
Celluloseether 213
5 Neuzeit – 1900 bis 1960 220
5.1?Frühe Kunstharze 223
Beginn der Industrie plastischer Massen 223
Eigenständige Materialien und Surrogate 225
5.2?Kunsthorn 230
Kasein 233
Milch als Rohstoff 234
Galalith 237
Das Ende des Kunsthorns 244
Kaseinfasern 245
5.3?Phenoplaste und Aminoplaste 247
Phenoplaste 247
Bakelite – „the material of thousand uses“ 259
Aminoplaste 263
5.4?Die großen Drei 268
Polyvinylchlorid 268
Polymerisation 269
Stabilisierung 272
Weichmachen 273
Verarbeitung 275
PVC und Umwelt 276
Polystyrol 278
Polyolefine 284
Polyethylen 285
Polypropylen 288
Stereospezifische Polymerisation 288
Polyisobutylen 291
5.5?Polyacrylate – Organisches Glas 292
5.6?Polyamide 299
5.7?Polyurethane 304
5.8?Polyester 307
Polyalkylenterephthalate 307
Polycarbonate 308
Ungesättigte Polyester 310
5.9?Polyacetale 313
5.10?Fluorkunststoffe 315
5.11?Epoxidharze 317
5.12?Silicone 320
Anhang 328
A?Zeittafel zur Geschichte der Kunststoffe 329
B?Ergänzende und weiterführende ­Literatur zur Geschichte der Kunststoffe 343
Bücher zur Kunststoffgeschichte und für Sammler von Kunststoffobjekten: 346
Probensammlungen: 346
C?Deutsche Museen mit Kunststoff­sammlungen 347
D?Der Autor 349
Index 350

Textauszug

DAS KUNSTSTOFFZEITALTER

2.1	Epochen der Kunststoffgeschichte

Wie schon erläutert, sind Kunststoffe in unserem heutigen Sprachgebrauch industriell mit chemischen Verfahren hergestellte hochmolekulare Produkte, die vor allem als Werkstoffe, aber auch als sog. Funktionspolymere oder Effektstoffe Anwendung finden, z. B. für Ionenaustauscher, Superabsorber, Membranen zur Stofftrennung oder für elektronische Bauteile.

In diesem Sinne beginnt die neuere Geschichte der Kunststoffe in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wenn man einige natürliche Harze und die aus Naturkautschuk erhaltenen Materialien mit einbezieht, finden sich auch schon gegen Ende des 18. Jahrhunderts Vorläufer „künstlicher“, von Menschenhand gefertigter Stoffe (siehe Kapitel 3 „Vorzeit“), weshalb man mit O. Krätz die der Neuzeit vorangegangenen Perioden auch als Vor- und Frühgeschichte der Kunststoffe zusammenfassen kann [1].

Die Neuzeit der Kunststoffgeschichte beginnt in der ersten Dekade des 20. Jahrhunderts mit der industriellen Herstellung synthetischer hochmolekularer Stoffe. Am Anfang stehen die unter dem bis heute als Warenzeichen geschützten Namen Bakelit bekannt gewordenen Phenolharze (Phenoplaste). Geprägt wird die Neuzeit aber auch durch die wissenschaftliche Aufklärung der Bildungsprozesse und der chemischen und physikalischen Struktur der Kunststoffe durch Staudinger, Carothers, Flory und viele weitere Forscher (siehe Abschnitt 1.2 „Eine neue Wissenschaft“).

Etwa um 1930 kamen die ersten sog. Vinylpolymeren wie Polyvinylchlorid (PVC) und Polystyrol (PS) auf den Markt und wenige Jahre danach die Polyolefine (zuerst Polyethylen (PE) und später Polypropylen (PP)) sowie einige sog. technische Kunststoffe wie z. B. die Polyamide (PA), aber auch die nicht zu den Kunststoffen gezählten Synthesekautschuke und Synthesefasern.

Der damit verbundene Aufschwung der Kunststoffindustrie hat schon um 1940 dazu geführt, dass vom Zeitalter der Kunststoffe gesprochen wurde [2]. Damals mag diese Bezeichnung noch verfrüht gewesen sein; um 1950 war es aber dann sicher berechtigt, mit Hans Beck, einem der Erfinder der Schneckenspritzgießmaschine, zu erwarten [3], dass im „engeren Rahmen des Industriezeitalters, wie man den jüngsten Abschnitt unserer Kulturgeschichte durchaus bezeichnen kann, diesem die Kunststoffe zweifellos ein neues Gesicht geben werden“. Karl Mienes (1905 – 1985) sprach 1962 in latinisierter Form vom „Plasticeum“ [4], Hj. Saechtling [5] fasste 1961 die Technik- und Wirtschaftsgeschichte der Kunststoffe von 1910 bis 1960 unter der Überschrift „Werkstoffe aus Menschenhand“ zusammen.

1950 betrug die Welterzeugung an Kunststoffen rund 1,5 Millionen t, während heute über 300 Millionen t jährlich hergestellt werden. Wenn man mit einer durchschnittlichen Dichte der Kunststoffe von 1,2 g/cm3 rechnet, überstieg schon um 1983 der Kunststoffweltverbrauch volumenmäßig den von Stahl.

Dank intensiver und systematischer Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Industrie und Hochschulen folgt etwa um 1960 ein neuer, bis in die Gegenwart reichender Abschnitt, in dem zahlreiche weitere technische Kunststoffe, z. B. Polycarbonate (PC) und Polyoxymethylen (POM), marktreif wurden. Daneben wurden für hohe Ansprüche an Festigkeit und Temperaturbeständigkeit verwendbare Hochleistungskunststoffe entwickelt und Polymere nicht nur als Werkstoffe sondern unter Ausnutzen ihrer besonderen Eigenschaften auch in immer größerem Maße als Funktionsträger eingesetzt.

Damit lässt sich mit den in den Geschichtswissenschaften üblichen, aber natürlich für andere Zeiträume gebrauchten Begriffen die Historie der Kunststoffe in vier Epochen einteilen (Tabelle 2.1).

Tabelle 2.1 Epochen der Kunststoffgeschichte

bis ca. 1800

Vorzeit mit Naturharzen, Gelatine, Horn, Milcheiweiß (Kasein), pflanzlichen Ölen und Wildkautschuk als Rohstoffen

1800 bis 1900

Frühzeit mit hochmolekularen und chemisch abgewandelten Naturstoffen auf der Basis von Kautschuk, Guttapercha, Cellulose, Eiweißstoffen sowie mit Naturharzen wie Bernstein und Schellack

1900 bis 1960

Neuzeit mit der Einführung des Begriffs „Kunststoff“ durch R. Escales (1911) und den ersten vollsynthetischen Kunststoffen wie Phenoplasten, Aminoplasten, den sog. Standard-Thermoplasten (PS, PVC, PE, PP) und den frühen technischen Kunststoffen (PA) sowie mit Synthesekautschuken und Synthesefasern. Gekennzeichnet ist diese Periode durch die Begründung der Polymerwissenschaft (H. Staudinger) mit der Erforschung der Bildungsreaktionen und der Struktur und Eigenschaften der als Kunststoffe eingesetzten Polymeren.

ab etwa 1960

Gegenwart mit neuen. technischen Kunststoffen (PC, POM, PPE usw.), Hochleistungskunststoffen und Funktionspolymeren.

Die hier verwendete Gliederung beruht vor allem auf den Zeitabschnitten, in denen die genannten Rohmaterialien oder die daraus erhaltenen Kunststoffe auftauchen. Anschaulich macht dies Bild 2.1 mit den wichtigsten in der Früh- und Neuzeit entstandenen Kunststoffen und der weltweiten Kunststofferzeugung bis etwa 1950.

Bild 2.1 Die wichtigsten bis etwa 1950 auf den Markt gekommenen Kunststoffe. Die durchgezogene schwarze Linie zeigt die Kunststoffwelterzeugung bis 1950 (Bildquelle: H. Hopff, Chem. Ind. 4 (1952), S. 725 und [5])

Allerdings darf diese natürlich grobe und etwas willkürliche Einteilung keinesfalls zu der falschen Auffassung verleiten, dass die als Beispiele genannten Produkte nur in dem jeweiligen Zeitabschnitt gebraucht worden sind. Viele ältere Kunststoffe haben auch jetzt noch praktische Bedeutung und werden bis in die Gegenwart eingesetzt; andere wurden längst durch leistungsfähigere oder kostengünstigere ersetzt und sind daher inzwischen nur noch historisch interessant.

2.2	Anfänge der Kunststoffindustrie

Die Geschichte der Kunststoffe ist eng mit der Technik zum Erzeugen und Verarbeiten dieser immer noch relativ jungen Werkstoffgruppe verbunden; die Kunststoffgeschichte muss deshalb auch einige industrielle und wirtschaftliche Aspekte berücksichtigen, ohne dass sich daraus eine systematische Wirtschaftgeschichte der Kunststoffe ableiten ließe; siehe dazu z. B. S. 15, 133 und 204. Epochenübergreifend finden sich in Abschnitt 2.2 einige Erläuterungen, aus denen sich die wirtschaftliche Bedeutung der Kunststoffe und ihrer Rohstoffe erkennen lässt.

Am Anfang des Kunststoffzeitalters im 18. Jahrhundert waren die meisten der erst mit dem Beginn der wissenschaftlichen organischen Chemie nach etwa 1800 aufgeklärten Reaktionen zum Verknüpfen von kleinen zu größeren Molekülen noch unbekannt. Dennoch entstand schon im 19. Jahrhundert ein Wirtschaftzweig, der zunächst als Industrie plastischer Massen oder auch der Kunstharze bezeichnet wurde, ehe sich daraus im zwanzigsten Jahrhundert die moderne Kunststoffindustrie entwickelte.

Anfangs dienten nur einige in der Natur durch biochemische Prozesse gebildete, mehr oder minder hochmolekulare Rohstoffe aus Naturharzen, tierischem Kollagen, Proteinen (aus Milch, Eiern und Blut) sowie Wildkautschuk, Guttapercha und Cellulose als Ausgangsmaterial für die Vorgänger der erst im zwanzigsten Jahrhundert als Kunststoffe bezeichneten Produkte.

Aus solchen, auch als Biopolymere bezeichneten natürlichen makromolekularen Stoffen entstanden empirisch und durch zunächst noch nicht verstandene chemische Umsetzungen die ersten organischen Werkstoffe, sog. „veredelte Naturprodukte“, oft mit Zusätzen wie z. B. Holzmehl, anorganischen Pigmenten oder mit mineralischen Füllstoffen wie Schiefermehl oder Kreide.

Inzwischen sind Kunststoffe industriell erzeugte Werkstoffe, die – von wenigen Ausnahmen abgesehen – aus organischen...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 7.8.2017
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Altertum • Epoche • Gegenwart • Grundbegriffe • Produkte • Vorzeit • Werkstoffe
• ISBN-10: 3-446-45242-7 / 3446452427
• ISBN-13: 978-3-446-45242-8 / 9783446452428