Kunststoffe für industrielle Nutzung

Kunststoff ist ein Werkstoff, der aus natürlichen oder synthetischen Polymeren – langen Molekülketten – besteht. Es lässt sich durch Wärme und Druck formen und gestalten. Kunststoffe sind sowohl in der Industrie als auch im Alltag zu unverzichtbaren Helfern geworden, vor allem aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit, ihres geringen Gewichts, ihrer Langlebigkeit und ihrer im Vergleich zu herkömmlichen Materialien geringeren Herstellungskosten. Ihre ökologischen Auswirkungen stellen jedoch eine große Herausforderung dar.

Wer hat den Kunststoff erfunden?
Brit Parkes – stellte 1862 den ersten synthetischen Kunststoff aus Nitrocellulose vor, das sogenannte Parkesin, das elastisch und formbar war.
Der Amerikaner Hyatt – verbesserte im Jahr 1869 das Zelluloid, das fester und elastischer war als Parkesine und vor allem zur Herstellung von Filmstreifen verwendet wurde.
Der Belgier Baekeland – erfand 1907 Bakelit, den ersten vollständig synthetischen Kunststoff aus Phenol und Formaldehyd. Bakelit war aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit und Nichtleitfähigkeit das ideale Material für elektrische und mechanische Anwendungen.

Gründe für die Erfindung von Kunststoffen:

Die Notwendigkeit, auf natürliche Materialien zurückzugreifen (Dieser Grund stand insbesondere in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg im Vordergrund.)

• begrenzte Ressourcen
• hoher Preis (Elfenbein, Schildpatt, Harze, Glas, Metall)

Verbesserung der Materialeigenschaften

• höhere Beständigkeit gegen Hitze, Feuchtigkeit und Chemikalien

Industrieproduktion

• Kunststoffe ermöglichten die kostengünstige und einfache Massenproduktion weiterer Produkte – insbesondere in der Automobil-, Pharma- und Verpackungsindustrie sowie in der Elektronik.

Vorteile von Kunststoffen:

• Geringes Gewicht (leichter als Metalle und Glas) – Senkung der Transport- und Handhabungskosten
• Feuchtigkeits- und Schädlingsresistenz, geringerer Pflegeaufwand
• sie lassen sich leicht in verschiedene Formen und Größen bringen
• Korrosionsbeständigkeit
• gute elektrische und wärmeisolierende Eigenschaften
• in der Regel eine kostengünstigere Fertigungsvariante im Vergleich zu herkömmlichen Materialien

Nachteile von Kunststoffen:

• geringere thermische und chemische Beständigkeit im Vergleich zu Glas
• geringere Festigkeit und Beständigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung im Vergleich zu Metallen
• ökologische Belastung
• schwieriges Recycling
• Mögliche Gesundheitsrisiken (Freisetzung von Mikroplastik, Phthalatgehalt)

Bisherige Nutzung:

• Verpackungen
• Autoteile und -komponenten
• Baurohre, Dämmstoffe, Bauteile (z. B. Fenster)
• Elektronikkomponenten: Gehäuse, Leitungsisolierungen
• Konsumgüter

Ist es sinnvoll, in der heutigen Industrie weiterhin Kunststoffe zu verwenden? *

Derzeit ist beispielsweise die Entwicklung fast aller Bereiche des Maschinenbaus ohne den Einsatz von Kunststoffen nicht mehr vorstellbar. Bei der Konstruktion technischer Produkte geht der Trend mittlerweile hin zur Nutzung der Symbiose von Metallen und Kunststoffen. Kunststoffe eröffnen dem Maschinenbau völlig neue Materialvorteile – für Maschinenbauingenieure ist insbesondere Folgendes attraktiv:

• Kunststoffe mit geringer Dichte
• mechanische Dämpfung und Schalldämpfung durch Kunststoffe
• Kunststoffe ermöglichen mehr Flexibilität bei der Entwicklung neuer Konstruktionslösungen
• Einsatz von Verbundwerkstoffen mit Polymermatrix insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie
• Das Recycling von Materialien ist dank der Entwicklung von Biopolymeren und Biokompositen möglich
• Kunststoffteile und -komponenten können hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften mit Stahl mithalten, vorausgesetzt, es wird ein geeigneter Konstruktionskunststoff gewählt, eine optimale Konstruktionslösung gefunden und die Verarbeitungsbedingungen sind angemessen
• Das Bestreben von Wissenschaftlern und Konstrukteuren, negative ökologische Auswirkungen bei der Verwendung von Kunststoffen im Maschinenbau auszuschließen

Möchten Sie sich schnell einen Überblick über die einzelnen Kunststoffarten verschaffen?

Wir haben für Sie einen Vergleich der wichtigsten Kunststoffarten durchgeführt, auch unter Berücksichtigung ihres unterschiedlichen Verhaltens bei Erwärmung:

Thermoplaste

• Beim Erwärmen werden sie weich und lassen sich wiederholt formen und biegen
• Nach der Verarbeitung kühlt es ab und verfestigt sich; die physikalische Veränderung ist reversibel

Duroplaste

• sind nur für eine bestimmte Zeit nach dem Erwärmen formbar
• Ausgehärtete Kunststoffe können nicht weiterverarbeitet werden, die endgültige Form ist festgelegt

Hinweis:
Preisbewertung: 10 × * = höchster Preis; 1 × * = niedrigster Preis. Der Preisvergleich dient lediglich als Anhaltspunkt und kann je nach Anbieter und aktuellen Marktbedingungen variieren.
Die Temperaturbeständigkeit der einzelnen Kunststoffe kann je nach spezifischer Zusammensetzung des Kunststoffmaterials variieren, was auf die Art des Polymers, das Vorhandensein von Additiven, die Verarbeitungsweise, das Molekulargewicht usw. zurückzuführen ist. Den Temperaturbereich, in dem ein bestimmter Kunststoff aus dem GUMEX-Sortiment einsetzbar ist, finden Sie im beigefügten technischen Datenblatt (Katalogblatt) des Herstellers.
Quelle: https://copilot.microsoft.com/; https://chatgpt.com/; Eingabeaufforderung: Vergleich der Vor- und Nachteile, Eigenschaften, des Temperaturverhaltens, der Preise und der Anwendungsbereiche von Kunststoffen

Tipp:
Wir arbeiten bereits seit 2020 mit Kunststoffen und können diese so verarbeiten, dass Sie die fertigen Produkte einfach „nehmen und einbauen“ können.
Seit Juni 2024 haben wir unser Leistungsangebot um eine Neuheit erweitert – maschinelle Bearbeitung und CNC-Fräsen von Kunststoffen, Gummi, Verbundwerkstoffen, Schaumstoffen und Nichteisenmetallen.

Möchten Sie wissen, wie unser neues Team KUNSTSTOFFE entstanden ist und wie es funktioniert? Lesen Sie ein Interview mit seinem Leiter Michal Zháňal.

*) Quelle: Ingenieurakademie der Tschechischen Republik, Prof. Josef Steidl, emeritierter Professor der Technischen Universität Prag (ČVUT), https://www.mmspektrum.com/clanek/plasty-pomahaji-modernizovat-strojirenstvi; gekürzt