Historische Entwicklung von Kunststoffen

Wenn wir kurz nachdenken, in welchen alltäglichen Produkten „Kunststoffe“ als Werkstoffe verwendet werden, stellen wir schnell fest, dass ein „modernes“ Leben ohne Kunststoffe nicht möglich wäre. Autos, Folien, Schläuche und viele andere alltäglichen Produkte enthalten Kunststoffe. Oft hört man auch, dass „Kunststoffe“ unser ganzes Leben „durchdrungen“ haben. Bei dieser Aussage, sollte man sich auch bewusst sein, dass „Kunststoffe“ ein interpretierbarer Begriff ist, schließlich bedeutet „Kunststoff“ wörtlich ein „künstlicher“ Stoff, also alle synthetisch hergestellten Stoffe. Da die meisten Stoffe heute künstlich hergestellt werden, wäre also fast jeder Stoff ein Kunststoff (zur genauen Definition aber später). Dennoch sind „Kunststoffe“ in den letzten Jahrzehnten zu einem bedeutenden Wirtschaftsfaktor geworden. Kunststoffe als Werkstoffe finden in fast allen Bereichen wie Bekleidungs-, Verpackungs- und Automobilindustrie, sogar auch in Medizin und Elektrik.

Die historische Entwicklung von Kunststoffen

Wie eingangs erwähnt, sind heute Kunststoffe (aufgrund ihrer wirtschaftlichen Bedeutung) eine „besondere“ Stoffklasse in der Chemie, obwohl der „Aufstieg“ der Kunststoffe erst vor gut 100 Jahren begann:

Zum einen liegt das am Rohstoff, der für die Herstellung von Kunststoff benötigt wird. Das Erdöl ist neben Erdgas und Kohle der wichtigste Rohstoff, wobei nur ein geringer Teil der weltweiten Rohölproduktion nötig ist, um die benötigten Rohstoffe zu liefern. Mit Hilfe von sogenannten Crack- und Reformingverfahren können heute aus (Roh)erdöl Stoffe wie Ethen oder Ethin gewonnen werden, aber auch aromatische Verbindungen wie Toluol oder Xylol, die als Grundstoffe für die Kunststoffherstellung verwendet werden. Der Aufstieg der „Kunststoffe“ war daher in erster Linie eine Preisfrage, die Rohstoffe (Erdöl, Erdgas und Kohle) sind in ausreichendem Maße vorhanden und im Vergleich zu vielen metallischen Rohstoffen günstiger.

Zum anderen hat der Fortschritt der Chemie in den letzten Jahrzehnten eine effiziente Synthese von Kunststoffen den Aufstieg erst ermöglicht. „Erst“ zu Beginn des 20. Jhds gelang es dem dt. Chemiker Herrmann Staudinger die Struktur von Bakelit (einem damals bekannten „Kunststoff“) zu ermitteln. Bakelit wird durch die Reaktion von Phenol und Formaldehyd hergestellt. Da beide Ausgangsstoffe in der Natur nicht vorkommen, ist Bakelit der erste künstlich hergestellte Kunststoff.

Diese Ergebnisse waren die Grundlage für die weitere Entwicklung von Kunststoffen. So konnte beispielsweise die strukturellen Erkenntnisse beim Bakelit auf andere, neue Kunststoffe angewandt werden. Das Polystyrol, dass erstmals 1930 auf den Markt kam und heute als Verpackungsmaterial oder Schaumstoffen Anwendung findet, konnte mit den Erkenntnissen der Bakelit-Entschlüsselung hergestellt werden. 1940 wurde erstmals Nylon künstlich hergestellt und für Strümpfe verwendet und erreichten so den Alltag vieler Menschen. Durch die „Entdeckung“ von Silicon (für Dichtungen) und Polypropylen (für verschiedene Haushaltswaren) erreichten Kunststoffhaltige Produkte (fast) jeden Bereich des menschlichen Alltags. Der wesentliche Vorteil von Kunststoffen gegenüber anderen Werkstoffen wie Metalle ist das geringe Gewicht und die Formenvielfalt.

Heute unterscheidet man vier verschiedene Klassen von Kunststoffen (aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften): Thermoplasten, Duroplasten, Elastomere und natürliche Polymere, die im Wesentlichen durch Polykondensation, Polymerisation und Polyaddition geeigneter Ausgangsstoffe (= Monomere) hergestellt werden. Die bekanntesten Kunststoffe sind neben dem Polystyrol Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP).