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E-Book

Kleine Geschichte der Kunststoffe

AutorDietrich Braun
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2017
Seitenanzahl360 Seiten
ISBN9783446452428
FormatPDF/ePUB
KopierschutzWasserzeichen
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis29,99 EUR
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.

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Leseprobe
DAS KUNSTSTOFFZEITALTER
2.1Epochen 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.

2.2Anfänge 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...

Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhalt8
Vorwort zur zweiten Auflage12
Vorwort13
1 Einführung20
1.1?Plastische Massen, Kunststoffe, Plastics20
Richard Escales prägt ein neues Wort20
Auch Zeitschriften haben ihre Schicksale24
Kunststoff – ein deutsches Wort27
Zur Einteilung der Kunststoffe30
Eine Industrie stellt sich vor34
Im Zaubergarten der Kunststoffe: ­Handelsnamen36
Kunststoffe als Ersatzstoffe39
Zur Sozialgeschichte der Kunststoffe42
1.2?Eine neue Wissenschaft: Hermann Staudinger als ­Begründer der makromolekularen Chemie46
1.3?Vom Rohstoff zum Fertig­erzeugnis53
2 Das Kunststoffzeitalter64
2.1?Epochen der Kunststoffgeschichte64
2.2?Anfänge der Kunststoffindustrie68
2.3?Kunststoffrohstoffe71
Fossile Rohstoffe74
Biopolymere – nachwachsende Rohstoffe79
Grüne Chemie – Biomasse als Rohstoff83
Alternative Kohlenstoffquellen89
2.4?Kunststoffwirtschaft93
Abfallwirtschaft96
3 Vorzeit – bis ca. 1800102
3.1?Terpenharze103
3.2?Wildkautschuk104
3.3?Frühe Kunststoffe aus Eiweißstoffen107
Gelatine108
Albumin112
Kasein113
3.4?Das „maleable“ Glas der Alten116
4 Frühzeit – 1800 bis 1900120
4.1?Hornartige Kunststoffvorgänger122
Horn122
Schildpatt123
Steinnuss125
Fischbein126
Elfenbein127
4.2?Naturharze128
Bernstein128
Kopal132
Schellack134
Schellack als Schallplattenmasse138
4.3?Frühe Proteoplaste141
Kunststoffe aus Blut142
Fischleim144
4.4?Polyisoprene145
Naturkautschuk und Guttapercha147
Elastomere149
Wildkautschuk150
Anfänge der Kautschukindustrie152
Vulkanisation154
Hartgummi159
Vom Wildkautschuk zum Plantagenkautschuk160
Beginn der Kautschukforschung163
Synthesekautschuk164
Zur Geschichte des Gummireifens170
Guttapercha und Balata172
Guttapercha als Isolierstoff in der ­Elektrotechnik174
4.5?Celluloseabkömmlinge179
Cellulose180
Papyrus und Pappmaschee182
Pergamentpapier und Vulkanfiber187
Belagstoffe192
Wachstuch193
Kamptulikon und Linoleum194
Cellulosekunststoffe199
Celluloid199
Zellglas211
Celluloseether213
5 Neuzeit – 1900 bis 1960220
5.1?Frühe Kunstharze223
Beginn der Industrie plastischer Massen223
Eigenständige Materialien und Surrogate225
5.2?Kunsthorn230
Kasein233
Milch als Rohstoff234
Galalith237
Das Ende des Kunsthorns244
Kaseinfasern245
5.3?Phenoplaste und Aminoplaste247
Phenoplaste247
Bakelite – „the material of thousand uses“259
Aminoplaste263
5.4?Die großen Drei268
Polyvinylchlorid268
Polymerisation269
Stabilisierung272
Weichmachen273
Verarbeitung275
PVC und Umwelt276
Polystyrol278
Polyolefine284
Polyethylen285
Polypropylen288
Stereospezifische Polymerisation288
Polyisobutylen291
5.5?Polyacrylate – Organisches Glas292
5.6?Polyamide299
5.7?Polyurethane304
5.8?Polyester307
Polyalkylenterephthalate307
Polycarbonate308
Ungesättigte Polyester310
5.9?Polyacetale313
5.10?Fluorkunststoffe315
5.11?Epoxidharze317
5.12?Silicone320
Anhang328
A?Zeittafel zur Geschichte der Kunststoffe329
B?Ergänzende und weiterführende ­Literatur zur Geschichte der Kunststoffe343
Bücher zur Kunststoffgeschichte und für Sammler von Kunststoffobjekten:346
Probensammlungen:346
C?Deutsche Museen mit Kunststoff­sammlungen347
D?Der Autor349
Index350

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