Eigenschaften diverser Kunststoffe
Der Einsetzbarkeit von Kunststoffen sind kaum Grenzen gesetzt. Nicht ohne Grund wurden seit den 1950er-Jahren weltweit rund neun Milliarden Tonnen Kunststoff hergestellt. Rund die Hälfte davon stammt aus den vergangenen zwei Jahrzehnten. Und spätestens seit der Erfindung des 3D-Drucks wurde Plastik vom Gebrauchsmaterial zum echten Kunstobjekt.
Doch wie kam es eigentlich dazu, dass Kunststoffe diesen hohen Status erreichten und aus dem heutigen, modernen Leben kaum noch wegzudenken sind? Die Möglichkeit, Produkte schnell und kostengünstig in großen Mengen zu produzieren, spielt sicherlich eine Rolle. Aber noch wichtiger dürften die Eigenschaften von Kunststoffen sein.
Und diese schauen wir uns jetzt einmal genauer an:
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Geringe Dichte
Bei den meisten Kunststoffen bewegt sich die Dichte in einem Bereich zwischen 0,8 und 2,2 g/cm3. Im Vergleich dazu hat Silber eine Dichte von 10,49 g/cm3 und Gold sogar von 19,32 g/cm3. Kunststoffe sind damit deutlich leichter als Metalle oder keramische Werkstoffe.
So kann Kunststoff zum Beispiel bis zu achtmal leichter sein als Stahl und bis zu zwanzigmal leichter als Gold.
Die geringe Dichte und das daraus resultierende geringe Gewicht macht Kunststoffe für viele Einsatzbereiche interessant. Ein moderner Mittelklassewagen etwa besteht zu rund 15 Prozent aus Kunststoffbauteilen. Weil er dadurch weniger wiegt, verbraucht er weniger Treibstoff und stößt weniger Emissionen aus.
Hohe Festigkeit
Möglich wird das unter anderem, indem dickere Wandstärken konstruiert oder faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt werden.
Hinzu kommt, dass Kunststoffe meist eine gute Zähigkeit aufweisen. Obwohl sie weniger steif und fest sind, brechen Kunststoffe deshalb nicht so schnell wie etwa Glas oder Keramik. Das ist ein Grund dafür, dass viele Gebrauchsgegenstände wie Schüsseln, Vorratsgefäße oder auch Spielzeuge oft aus Kunststoff gefertigt werden.
Niedrige Temperaturen bei der Verarbeitung
Kunststoffe werden üblicherweise in einem Bereich zwischen 250 und 300 Grad Celsius verarbeitet. Während Metalle sehr viel höhere Temperaturen erfordern, damit sie gegossen werden können, und die Materialien für die Gussformen begrenzt sind, können aus Thermoplasten selbst komplexe Formteile vergleichsweise einfach hergestellt werden.
Im Zuge der Verarbeitung können Kunststoffe außerdem mit Additiven wie Fasern oder Farbpigmenten angereichert werden. Solche Zusätze würden sich bei den hohen Temperaturen beim Gießen von Metall oder Brennen von Keramik zersetzen.
Gute Isolatoren
Die elektrische Leitfähigkeit von Kunststoff ist durchschnittlich fünfzehnmal kleiner als die von Metallen. Bei elektrischen Anwendungen haben Kunststoffe damit einen klaren Vorteil.
Sie können hervorragend zur Isolation eingesetzt werden, so zum Beispiel in Form von Kabelummantelungen, Leiterplatten oder Schutzgehäusen.
Schwache Wärmeleitfähigkeit
Die Fähigkeit, Wärme zu leiten, ist bei Kunststoffen eher gering. Bei einer Berührung wird nur wenig Wärmeenergie von der Hand übertragen und selbst wenn es kalt ist, fühlt sich ein Kunststoff angenehm warm an. Aus diesem Grund werden die Griffe von Werkzeugen, Geländer oder die Lenker von Fahrrädern oft aus Kunststoff hergestellt oder damit überzogen.
Auch bei Kleidung und Matratzen wird häufig Kunststoff eingesetzt, damit die Textilien dem Körper so wenig Wärmeenergie wie möglich entziehen. Ein Minuspunkt ist aber, dass Kunststofffasern schneller brennen als zum Beispiel Glas-, Stein-, Baum- oder Schafwolle.
Gute chemische Beständigkeit
Weil Kunststoffe organische Polymere sind, sind sie beständig gegenüber anorganischen Flüssigkeiten wie Mineralsäuren, Laugen oder Salzlösungen. Deshalb werden Kunststoffe gerne für pflegeleichte Elektrogeräte, Innenausstattungen im Wohnbereich, Komponenten im Fahrzeuginneren, Haushaltswaren oder Spielsachen verwendet.
Außerdem kommen Kunststoffe gut mit Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen zurecht. Das macht sie zu einem effizienten und zugleich kostengünstigen Verpackungsmaterial.
Anders als Metalle reagieren Kunststoffe aber empfindlich auf organische Lösungsmittel wie Aceton, Alkohol oder Benzin. Doch auch hier konnten inzwischen beständige und leistungsstarke Kunststoffe entwickelt werden. Ein Beispiel dafür sind Kraftstofftanks aus Polyethylen in modernen Autos, die unempfindlich gegenüber Benzin sind und, im Gegensatz zu ihren Gegenstücken aus Metall, nicht rosten.
Kunststoffe sind ohne Frage einzigartige und faszinierende Materialien. Ob als Isolierung für Kabel, als Salatschüssel in der Küche, als Werkzeuggriff, als Fensterprofil oder als Einwegspritze in der Medizin, ermöglichen die Eigenschaften von Kunststoffen vielfältigste Anwendungen.
Vom unscheinbaren Dübel bis zum hochmodernen Auto haben Kunststoffe in vielen Bereichen entscheidend zu technologischen Fortschritten beigetragen.
Kunststoffe rosten nicht, sind wartungsarm und überaus langlebig. Gerade letztere Eigenschaft erweist sich aber als Umweltproblem, denn die Entsorgung von Kunststoffen ist schwierig und die Müllberge wachsen. Doch auch hier sind Lösungen in Sicht.
Dank moderner Recyclingmethoden können immer mehr Kunststoffe aufbereitet und wiederverwendet werden. Zudem wird an Kunststoffen geforscht, die biologisch abbaubar sind. Kunststoffe sind also auf dem besten Weg in eine nachhaltige Zukunft.