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Kunststoff Produktion

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BKM Kunststoff Produktion

Wir nutzen jeden Tag Gegenstände aus Kunststoff. Plastikprodukte sind allgegenwärtig und tragen in vielen Bereichen zu einer höheren Lebensqualität bei.

Doch was genau sind Kunststoffe eigentlich? Wie wird Kunststoff produziert? Und welches Material ist für die Plastikproduktion erforderlich?

Das und mehr beantworten wir in diesem Beitrag!:

Der Rohstoff für die Kunststoffproduktion

Als es Charles Goodyear im Jahr 1839 gelang, Kautschuk und Schwefel miteinander zu kombinieren, war der Grundstein für die Kunststoffproduktion gelegt. Rund 100 Jahre und etliche Entwicklungsversuche später nahmen Kunststoffe so richtig Fahrt auf und laufen seitdem regelmäßig übers Band.

Kunststoff ist bislang das einzige Material, das leicht, flexibel, bruchfest, temperaturbeständig und kostengünstig in unterschiedlichen Härtegraden produziert werden kann. Dabei beginnt alles mit Rohöl.

Erdöl ist eine komplexe Mischung aus tausenden Verbindungen und muss für seine Verwendung verarbeitet werden. Bei der Kunststoffproduktion macht die Destillierung von Rohöl den Anfang. In einer Ölraffinerie wird das schwere Rohöl dazu in Gruppen aus leichteren Fraktionen zerlegt.

Jede Fraktion ist eine chemische Verbindung mit Kohlenstoff und Wasserstoff, wobei sich die Kohlenwasserstoffketten in der Größe und der Zusammensetzung der Moleküle unterscheiden.

Wenn das Erdöl destilliert wird, fallen Gase, Öle und Rohbenzin an. Das Rohbenzin, das sogenannte Naphtha, ist die entscheidende Fraktion für die Kunststoffproduktion.

Das Naphtha wird dann noch weiter in Ethylen, Propylen und andere Kohlenwasserstoff-Verbindungen zerlegt. Diese Bestandteile können anschließend zur Herstellung von Kunststoff genutzt werden.

3 Arten der Kunststoffproduktion

Die kleinen Moleküle, sogenannte Monomere, werden synthetisch miteinander verbunden. Dadurch entstehen große, ketten- oder netzförmige Moleküle. Das sind die sogenannten Polymere und damit die Kunststoffe.

Dabei gibt es drei verschiedene Synthese-Verfahren:

  • Polymerisation: Viele kleine Moleküle werden unter Einwirkung von Hitze oder Licht zu einem großen Polymer verknüpft. Auf diese Weise entstehen Kunststoffe wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol.
  • Polykondensation: Im Unterschied zur Polymerisation entstehen bei der Polykondensation Nebenprodukte wie Wasser, Ammoniak oder Alkohole. Bei dem Verfahren werden verschiedene Ausgangsmaterialien zu einem großen Molekül aneinandergereiht, um Thermoplaste oder Duroplaste herzustellen.
  • Polyaddition: Auch bei der Polyaddition werden unterschiedliche Ausgangsstoffe zusammengefügt. Dazu heften sich Wasserstoffatome an andere Atome an, um sie binden. Nebenprodukte entstehen bei diesem Synthese-Verfahren nicht. Ein Kunststoff, der durch Polyaddition hergestellt wird, ist zum Beispiel Polyurethan.

Je nachdem, welche Monomere in welcher Form miteinander verknüpft werden, entstehen ganz unterschiedliche Kunststoffarten. Jedes Polymer hat seine eigene Struktur und seine spezifischen Eigenschaften.

Polymerisation

Unterschiedliche Kunststoffarten

Mithilfe der Synthese-Verfahren und der verschiedenen Monomere können ganz unterschiedliche Kunststoffe produziert werden. Inzwischen gibt es mehrere tausend Kunststoffe, die für die verschiedensten Anwendungen genutzt werden können.

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Doch grundsätzlich werden drei große Arten von Kunststoffen voneinander unterschieden:

  • Thermoplasten bestehen aus nicht-vernetzten Polymeren. Sie können beliebig oft erhitzt werden, sind sehr flexibel einsetzbar und können in die verschiedensten Formen gebracht werden. Verpackungen, Rohre, Spielsachen oder Haushaltsgegenstände sind nur ein paar Beispiele für Produkte aus Thermoplasten.
  • Duroplaste sind meistens hart und recht spröde. Weil sie aus eng vernetzten Polymeren bestehen, können sie nur einmal erhitzt und geformt werden. Typische Beispiele für Produkte aus Duroplasten sind Steckdosen oder Griffe von Töpfen und Pfannen.
  • Elastomere kennzeichnen sich durch ihre Elastizität. Sie bestehen aus weitmaschig vernetzten Polymeren und lassen sich sogar von Hand verbiegen. Produkte aus Elastomeren sind beispielsweise Reifen, Gummibänder oder Spülschwämme.

Um einen Kunststoff für die geplante Anwendung noch weiter zu optimieren, können ihm Zusätze beigemischt werden. Bei diesen sogenannten Additiven kann es sich um Stabilisatoren, Weichmacher, Brandschutzmittel, Farbpigmente und vieles andere mehr handeln.

Kunststoffe als Wirtschaftsfaktor

Kunststoff steht für Innovation und Fortschritt. Aus Kunststoff können wir nicht nur verschiedenste Dinge produzieren, sondern die Produkte äußerst vielseitig und flexibel gestalten. Denn die einzelnen Kunststoffe unterscheiden sich in ihren Merkmalen.

Wirtschaftsfaktor

Mit Blick auf die jeweiligen Anwendungen spielen Eigenschaften wie zum Beispiel die Zugfestigkeit, die Dichte und der Härtegrad, die Bruchdehnung, die Durchschlagsfestigkeit, die Wärmebeständigkeit oder die Feuchtigkeitsaufnahme eine Rolle.

Fertigung:
Heutzutage werden jedes Jahr weltweit ungefähr 370 Millionen Tonnen Kunststoff produziert. Denn es gibt bislang kein anderes Material, das mit vergleichbaren Eigenschaften und in verschiedenen Härtegraden ähnlich effizient und kostengünstig hergestellt werden kann. Unternehmen nutzen Kunststoffe für die Fertigung ihrer Produkte und für die dazugehörigen Produktverpackungen.

Dabei sind Kunststoffe in nahezu allen Bereichen vertreten, angefangen beim Bauwesen und der Automobilindustrie über die Medizin und die Elektronikbranche bis hin zu Spielsachen, Sportgerät, Textilien oder Haushaltswaren des täglichen Bedarfs. Selbst erneuerbare Energien wie die Wind- oder die Solarenergie könnten ohne Kunststoffe nicht eingefangen werden.

Die Erfindung des Kunststoffs hat unsere Lebensqualität maßgeblich erhöht und viele Innovationen erst möglich gemacht. Allerdings haben wir uns lange Zeit nur auf die Vorteile von Kunststoff konzentriert und die Herausforderungen kaum im Blick gehabt. Klassische Kunststoffe sind biologisch nicht abbaubar und benötigen mit Erdöl eine Ressource, die nur begrenzt zur Verfügung steht.

Mit Blick auf die Zukunft müssen wir deshalb zum einen das Recycling verbessern. Neue Kunststoffe in anderen Zusammensetzungen und weiterentwickelte Recyclingtechnologien tragen dazu bei, bereits produzierte Kunststoffe wiederzuverwenden und dadurch Ressourcen zu schonen. Zum anderen gilt es, an alternativen, umweltfreundlichen Kunststoffen zu forschen.

Biologisch abbaubare Kunststoffe oder Biokunststoffe aus Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr sind Beispiele für vielversprechende Ansätze. Kunststoffe sind unverzichtbar und letztlich unersetzbar. Unsere Aufgabe wird sein, die Kunststoffproduktion in eine neue, nachhaltige Ära zu führen, um so die Grundlage für weitere Innovationen zu schaffen.