Kunststoffe erklärt: Typen, Anwendungen und Vorteile im Alltag

Wenn wir uns überall umsehen, müssen wir Kunststoffe finden. Sie machen das Leben einfacher, sicherer, sauberer und sogar angenehmer. Der Begriff wird häufig verwendet, um eine breite Palette synthetischer oder halbsynthetischer Materialien zu beschreiben, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Kunststoffe finden sich in unseren Häusern, Kleidern, Autos, Spielzeugen, Bildschirmen, medizinischen Geräten etc.

Heute erfahren Sie Definition, Anwendungen, Struktur, Eigenschaften, Klassifizierungen, Typen und einige großartige Vorteile von Kunststoffen.

Was ist Kunststoff?

Der Begriff „Kunststoff“ leitet sich vom griechischen Wort „plastikos“ ab, was „zum Formen geeignet“ bedeutet. Dies bezieht sich auf die Formbarkeit des Materials oder Plastizität während der Herstellung, wodurch es in eine Vielzahl von Formen wie Folien, Platten, Fasern, Flaschen, Boxen und viele mehr gegossen, gepresst oder geformt werden kann.

Wie bereits erwähnt, sind Kunststoffe eine breite Palette synthetischer oder halbsynthetischer organischer Verbindungen, die formbar sind und in feste Objekte geformt werden können. Kunststoffe sind organische Materialien, genau wie Holz, Papier oder Wolle, die mit Rohstoffen hergestellt werden, die Naturprodukte sind wie Zellulose, Kohle, Erdgas, Salz und Rohöl.

Im Allgemeinen ist Plastizität eine Eigenschaft, die bei Materialien auftreten kann, die sich irreversibel verformen, ohne zu brechen. Im Fall von formbaren Polymeren tritt dies jedoch in einem solchen Ausmaß auf, dass ihr eigentlicher Name von dieser spezifischen Fähigkeit abgeleitet wird.

Es gibt verschiedene Kunststoffarten mit unterschiedlichen Eigenschaften und Vorteilen. Es gibt organische Kunststoffe, die Kohlenstoff enthalten, und anorganische Kunststoffe, die dies nicht tun. Einige Kunststoffe kommen in der Natur vor, wie Kautschuk, während einige hart und bruchfest sind. Andere sind weich und flexibel.

Kunststoffe treten als viele Dinge auf, die Menschen nicht als Kunststoff erkennen, wie Klebstoffe, Farben, Schutzbeschichtungen und Auskleidungen, Dichtungsmassen und Isolierungen. Einige Kunststoffe enthalten sogar Additive, die sie bakterien- oder feuerbeständig machen, einige Additive geben ein Regenbogen von Farben, machen sie flexibel oder füllen sie mit Blasen, was sie zu besseren Isolatoren macht.

Anwendungen und einige Vorteile von Kunststoffen

Nachfolgend sind die Anwendungen und Vorteile verschiedener Kunststoffarten aufgeführt:

Kunststoffe unterstützen Langlebigkeit, Nachhaltigkeit und langlebige Designs und Konstruktion in Gebäuden, Häusern und Infrastruktur wie Brücken.

Zubehör wie Computer, Handys, Fernseher, Mikrowellen etc. sind langlebig, leicht und sogar erschwinglich, da sie Kunststoff enthalten.

Vielfalt im Sport wird mit Kunststoff hergestellt, wie Kunststoffhelme, Mundschutz, Schutzbrillen, Schutzpolster etc. In diesem Fall hilft Kunststoff, Sicherheit im Sport zu gewährleisten; zum Beispiel hilft ein stoßabsorbierender Kunststoffschaum, die Füße stabil und unterstützt zu halten. Robuste Kunststoffschalen an Helmen und Polstern schützen Köpfe, Gelenke und Knochen.

Kunststoffe haben Leistung, Sicherheit und Kraftstoffeffizienz in der Automobilindustrie verbessert und beigetragen.

In der Produktverpackung hilft Kunststoff, Waren zu schützen und zu konservieren und reduziert auch das Gewicht im Transport. Dadurch wird Kraftstoff gespart und Treibhausgasemissionen reduziert.

Struktur, Eigenschaften und Klassifizierungen von Kunststoffen

In Industrien, in denen Kunststoffe hergestellt werden, werden sie entweder als „Commodity“-Harze (Massenkunststoffe) oder „Specialty“-Harze (Technische Kunststoffe) gesehen. Der Begriff Harz wird seit den frühen Jahren der Kunststoffindustrie verwendet. Harz bezog sich ursprünglich auf natürlich vorkommende amorphe Feststoffe wie Schellack und Kolophonium.

Commodity-Harze sind Kunststoffe, die in hohem Volumen und niedrigen Kosten für langlebige Güter und die meisten gängigen Einwegartikel produziert werden. Diese Kunststoffarten umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polystyrol. Alle diese Kunststoffe werden weiter erklärt.

Andererseits sind Specialty-Harze Kunststoffe, deren Eigenschaften für einige Anwendungen geeignet sind. Sie sind weit bekannt als technische Kunststoffe oder Engineering Resins. Der Kunststoff wird in geringem Volumen und höheren Kosten produziert. Specialty-Kunststoffe haben die Fähigkeit, mit Druckgussmetallen in Sanitär, Hardware, Automobil- und Landwirtschaftsanwendungen zu konkurrieren. Beispiele für diese Kunststoffe sind Polyacetal, Polyamid (bekannt als Nylon), Polytetrafluorethylen (Markenname Teflon), Polycarbonat, Polyphenylensulfid, Epoxid und Polyetherketon. Thermoplastische Elastomere sind ein weiteres Mitglied der Specialty-Harze. Sie haben die elastischen Eigenschaften von Gummi, können aber bei Erhitzen wiederholt geformt werden.

Sehen Sie sich das Video unten an, um mehr über Kunststoffe zu erfahren:

Kunststoffe können auch in zwei unterschiedliche Kategorien basierend auf ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert werden. Eine dieser Kategorien sind Kunststoffe, die aus Polymeren bestehen, die nur aliphatische (lineare) Kohlenstoffatome in ihren Rückgratketten enthalten. Dazu gehören Polyethylenterephthalat und Polyvinylchlorid, allgemein als PET und PVC bezeichnet. Es gibt viele andere oben aufgeführte Typen, aber die Struktur von Polypropylen kann als Beispiel dienen. Das Kohlenstoffatom enthält eine pendant Methylgruppe (CH₃):

Die zweite Kategorie von Kunststoffen besteht aus Heteroketten-Polymeren, die Atome wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel in ihren Rückgratketten enthalten, zusätzlich zu Kohlenstoff. Die meisten technischen Kunststoffe bestehen aus Heteroketten-Polymeren. Ein gutes Beispiel ist Polycarbonat, das zwei aromatische (Benzol-)Ringe in seinen Molekülen enthält:

Typen von Kunststoffen

Wie bereits erwähnt, werden Kunststoffe in zwei Kategorien eingeteilt: Commodity-Kunststoffe (Standardkunststoffe) und technische Kunststoffe (Engineering Plastics). Nachfolgend sind die verschiedenen Kunststoffarten aufgeführt, die wir um uns herum sehen können.

Commodity-Kunststoffe (Massenkunststoffe):

Nachfolgend sind die verschiedenen Typen von Commodity-Kunststoffen aufgeführt:

Polyamide (PA) oder Nylons – werden als Fasern, Zahnbürstenborsten, Schläuche, Angelschnur und niedrigfeste Maschinenteile wie Motorteile oder Waffenrahmen verwendet.

Polycarbonat (PC) – Polycarbonat wird zur Herstellung von Compact Discs, Schutzschildern, Ampeln, Brillengläsern, Sicherheitsfenstern, Linsen etc. verwendet.

Polyester (PES) – wird in Mode und Textilien als Fasern und Textilien weit verbreitet eingesetzt.

Polyethylen (PE) – dies sind kostengünstige Kunststoffarten für die Herstellung von Supermarkttüten und Kunststoffflaschen. Es gibt drei Typen:

• Hochdichtes Polyethylen (HDPE) – Milchkannen, geformte Kunststoffkoffer und Waschmittelflaschen werden damit hergestellt.
• Niedrigdichtes Polyethylen (LDPE) – wird für Gartenmöbel, Verkleidungen, Bodenfliesen, Duschvorhänge, Klappverpackungen etc. verwendet.
• Polyethylenterephthalat (PET) – wird für kohlensäurehaltige Getränkeflaschen, Erdnussbuttergläser, mikrowellengeeignete Verpackungen, Kunststofffolien etc. verwendet.

Polypropylen (PP) – wird als Flaschenverschlüsse, Joghurtbehälter, Trinkhalme, Geräte, Kunststoffdruckrohrsysteme, Stoßstangen etc. verwendet.

Polystyrol (PS) – wird weit verbreitet für die Herstellung von Lebensmittelbehältern, Styropor, Einwegbechern, Kunststoffgeschirr, Tellern, Besteck, Compact-Discs, Kassettenboxen etc. verwendet.

• Hochschlagzähes Polystyrol (HIPS) – wird als Lebensmittelverpackung und Automatenbecher verwendet.

Polyurethan (PU) – diese Kunststoffarten werden zur Herstellung von Wärmeisolierschäumen, Oberflächenbeschichtungen, Druckwalzen, Polsterschäumen etc. verwendet.

Polyvinylchlorid (PVC) – verwendet als Elektrokabel-Isolierung, Sanitärrohre und Dachrinnen, Fensterrahmen, Duschvorhänge, Bodenbeläge etc.

Polyvinylidendichlorid (PVDC) – diese Kunststofftypen werden weit für Lebensmittelverpackungen verwendet.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) – wird in Gehäusen elektronischer Geräte wie Computermonitore, Tastaturen, Drucker etc. und Abflussrohren verwendet.

Technische Kunststoffe (Specialist Plastics / Engineering Plastics)

Nachfolgend sind die verschiedenen Typen technischer Kunststoffe aufgeführt, die auch als Hochleistungskunststoffe bezeichnet werden können.

Polyepoxid – auch als Epoxidharz bekannt, verwendet als Klebstoff, Vergießmittel für elektrische Teile. Es wird auch als Matrix für ein Verbundmaterial mit Härtern einschließlich Amin, Amid und Bortrifluorid verwendet.

Polymethylmethacrylat (PMMA) – auch als Acrylglas (Plexiglas) bekannt.

Polytetrafluorethylen (PTFE) – auch als Teflon bekannt. Hat gute Hitzebeständigkeit, reibungsarme Beschichtungen. Wird in Klempnerband, Wasserrutschen und antihaftbeschichteten Pfannen verwendet.

Phenolharze oder Phenol-Formaldehyd (PF) – diese Polymerarten sind relativ hitzebeständig, haben hohen Modul und gute Feuerbeständigkeit. Deshalb werden sie oft für isolierende Teile in elektrischen Verbindungen verwendet. Sie werden auch in papierlaminierten Produkten wie Formica und Wärmedämmungsschäumen eingesetzt.

Einige andere Typen technischer Kunststoffe umfassen:

Melamin-Formaldehyd (MF) – diese Kunststoffarten sind eines der Aminoplaste, verwendet als mehrfarbige Alternative zu Phenolharzen wie Formteilen. Bruchfeste Alternative zu Keramiktassen, Tellern und Schüsseln für Kinder.

Thermoplastische Biokompatibilität ist einer der teuersten kommerziellen Polymere. Es ermöglicht den Einsatz in medizinischen Implantatanwendungen wie Luft- und Raumfahrtformteilen.

Maleimid/Bismaleimid – diese Kunststoffarten werden in Hochtemperatur-Verbundmaterialien verwendet.

Furan – ein Harz auf Basis von Furfurylalkohol, verwendet in Gießereisanden und biologisch abgeleiteten Verbundwerkstoffen.

Silikon-Poly – ein Diketoenamin-hitzebeständiges Harz, hauptsächlich als Dichtungsmittel verwendet, aber auch für hochtemperaturbeständige Kochutensilien. Es wird auch als Basisharz für Industrielacke verwendet.

Polyetherimid (PEI) – auch als Ultem bekannt. Ein hochtemperaturbeständiges, chemisch stabiles Polymer, das nicht kristallisiert.

Polyimid – ist auch ein hochtemperaturspezialisierter Kunststofftyp, verwendet in Materialien wie Kapton-Band.

Plutarch-Material – dies ist ein biologisch abbaubares und hitzebeständiges Thermoplast, das modifizierte Maisstärke enthält.

Polymilchsäure (PLA) – es ist auch ein biologisch abbaubarer Thermoplast, der in eine Vielzahl von aliphatischen Polyestern umgewandelt werden kann, die aus Milchsäure gewonnen werden. Dies kann durch Fermentation verschiedener Agrarprodukte wie Maisstärke hergestellt werden, wenn es aus Milchprodukten stammt.

Harnstoff-Formaldehyd (UF) – es ist auch eines der Aminoplaste, verwendet als mehrfarbige Alternative zu Phenolharzen. Es wird als Holzklebstoff für Sperrholz, Hartfaserplatten, Spanplatten verwendet. Es wird auch als Gehäuse für elektrische Schalter verwendet.

Polysulfon – diese Kunststoffarten sind hochtemperaturverarbeitbare Harze, verwendet in Membranen, Filtrationsmedien, Warmwasser-Eintauchrohren und anderen Hochtemperaturanwendungen.

Polydiketoenamin (PDK) – es ist ein neuer Kunststofftyp, der in Säure getaucht werden kann und endlos die Form ändern kann.

Fazit

In diesem Artikel haben wir die wesentlichen Grundlagen beleuchtet, die Studierende über Kunststoffe wissen müssen: Definition, Anwendungen, Struktur, Eigenschaften, Klassifizierungen, Typen und einige Vorteile von Kunststoffen.

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