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Transkript Eigenschaften von Kunststoffen (Expertenwissen)

Guten Tag und herzlich willkommen! Dieses Video heißt "Eigenschaften von Kunststoffen (Leistungskurs)", der Film gehört zur Reihe "Kunststoffe". Als notwendige Vorkenntnisse solltest du das chemische Wissen bis zur 10. Klasse mitbringen. Mein Ziel ist es, dir in diesem Video die grundlegenden Vorstellungen über die Eigenschaften von Kunststoffen zu vermitteln. Der Film ist in 7 Abschnitte untergliedert: 1. Anforderungen an einen Kunststoff, 2. Eigenschaften und ihre Veränderungen, 3. Polyethylen, 4. Polystyrol, 5. Polyvinylchlorid, 6. Recycling und Abbau und 7. Zusammenfassung.

  1. Anforderungen an einen Kunststoff Bei Kunststoffen handelt es sich um künstliche Polymere. Für einen Kunststoff sind kostengünstige Herstellung und ein damit verbundener annehmbarer Preis wichtig. Als Konstruktionsmaterial soll ein Kunststoff über gute Gebrauchseigenschaften verfügen. Wichtig ist eine gute Verarbeitbarkeit des Rohmaterials und schließlich sind Recycling und biologischer Abbau von großer Bedeutung. Die letzten drei Punkte wollen wir im Video erörtern. Zu Herstellung und Preis möchte ich einige Worte sagen. Kunststoffe werden großtechnisch, wie in dieser Fertigungsanlage, produziert. Für die ungefähren Preise habe ich für den September 2011 folgende Werte im Internet gefunden. Zunächst für Standardkunststoffe, das sind zum Beispiel Polyethylen oder PVC: Eine Tonne kostet zwischen 1100 und 1600 Euro. Die Preise für technische Kunststoffe, zu ihnen gehört Plexiglas, sind höher: 2500 bis 3500 Euro pro Tonne.

  2. Eigenschaften von Kunststoffen und ihre Veränderungen Kunststoffe haben gute Gebrauchseigenschaften. Sie sind leicht, spanbar pressbar und korrosionsbeständig. Kunststoffe sind beständig gegen Säuren und Basen, außerdem sind sie beständig gegen Wasser. Sie sind schlechte Wärmeleiter. Kunststoffe sind elektrische Isolatoren. Einige Kunststoffe sind recycelbar, jedoch nur ein kleiner Teil lässt sich biologisch abbauen. Ein großer Nachteil der meisten Kunststoffe ist ihre geringe mechanische Festigkeit. Man kann sie jedoch mit Zusatzstoffen vermischen. Im Ergebnis erhält man eine verbesserte Stabilität. Manche Kunststoffe sind spröde und hart, daher werden ihnen Weichmacher zugegeben. Im Ergebnis werden sie weich und verarbeitbar. Die meisten Herstellungsverfahren für Kunststoffe liefern Moleküle unterschiedlicher Kettenlänge. Im Ergebnis gibt es keine exakte, sondern eine mittlere molare Masse. Daher schmelzen Kunststoffe nicht scharf, sondern in einem Intervall. Es ist möglich, durch eine gezielte Synthese das Schmelzintervall einzuengen. Interessant für Verarbeitung und die Gebrauchseigenschaften sind Polymere mit einer regelmäßigen Struktur. Moleküle solcher Kunststoffe bezeichnet mal als isotaktisch. Sie sind das Ergebnis einer gezielten Synthese. Ein hoher isotaktischer Anteil führt zu einem hohen Kristallinanteil. Das bedeutet für den Kunststoff gute Verarbeitungseigenschaften. Zwischen den Molekülketten, den Kunststoffen, können unterschiedlich viele Bindungen vorliegen. Zum Beispiel gar keine oder einige wenige, eine größere Anzahl oder sehr viele. Wir sprechen hier vom Vernetzungsgrad, der von links nach rechts wächst. Von der Tendenz her erhält man Elastomere, Thermoplaste oder Duroplaste. Bei geringer Vernetzung haben wir Gummi. Thermoplaste sind mehrfach formbar, Duroplaste sind nach dem Aushärten nicht mehr verformbar. Kunststoffstücke besitzen keine glatte Oberfläche. Sie weisen Vertiefungen und Aushöhlungen auf. Dort können sich bei einigen Kunststoffen Lösungsmittelteilchen einlagern. Der Kunststoff wird größer, er quillt auf. Den Vorgang bezeichnet man als Quellen. Mitunter erfolgt bei Lösungsmittelzugabe zu einem Kunststoff eine Auflösung. Es bildet sich keine echte, sondern eine kolloidale Lösung. Manche Kunststoffe werden von Säuren und Basen angegriffen und fast alle von oxidierenden Stoffen. Die dargestellten Prozesse sind stark vom Kunststoff abhängig, bis auf den mit * markierten Prozess sind sie eher selten.

  3. Polyethylen Der Kunststoff Polyethylen hat diese Formel. Viele Gebrauchsgegenstände, wie zum Beispiel diese Flasche, werden aus Polyethylen gefertigt. Polyethylen ist etwas leichter als Wasser. Man kann es kristallin herstellen. Polyethylen ist milchig trüb. Es schmilzt in einem Bereich von 130 bis 145 °C. Polyethylen ist beständig gegenüber Säuren, Laugen, Öl, Alkohol und Benzin. Polyethylen nimmt kaum Wasser auf. Bei Temperaturerhöhung ist Polyethylen in 1,2,4-Trichlorbenzol und in Xylol löslich. Polyethylen kann verspant und umgeformt werden.

  4. Polystyrol Das ist die Formel von Polystyrol. Viele Gebrauchsgegenstände und Verpackungsmaterial werden aus Polystyrol gefertigt. Polystyrol ist physiologisch unbedenklich. Seine Dichte liegt bloß leicht über der von Wasser. Frisch synthetisiertes Polystyrol ist glasklar. Polystyrol schmilzt höher als Polyethylen, zwischen 240 und 270 °C. Es ist unempfindlich gegenüber heißem Wasser. Polystyrol ist beständig gegenüber Laugen und Alkoholen. Organische Lösungsmittel greifen Polystyrol an, wie Ester, Ether, Ketone und Kohlenwasserstoffe. Der Kunststoff kann gut umgeformt werden, wie zum Beispiel durch Spritzguss. Polystyrol ist vollständig wiederverwendbar. Bei seiner Verbrennung bilden sich ausschließlich Kohlenstoffdioxid und Wasser.

  5. Polyvinylchlorid, kurz: PVC Das ist die Formel von Polyvinylchlorid. Es ist ein klassischer Rohstoff, wird heute für viele Sachen verwendet, wie für dieses Rohr und auch noch für Schallplatten. Im Unterschied zu Polyethylen ist PVC amorph und spröde, um das zu umgehen, werden Weichmacher zugesetzt. PVC ist klar schwerer als Wasser. Frisch hergestellt erhält man ein weißes Pulver. Durch Wasser wird PVC kaum verändert. Löslich ist es in Aceton und Ester. PVC ist beständig gegenüber Alkalien, Säuren und Benzin. Der Kunststoff ist schwer entflammbar, einmal in Brand gesetzt entwickeln sich Chlorwasserstoff, Dioxin und aromatische Verbindungen. PVC ist nicht biologisch abbaubar.

  6. Recycling und Abbau Aus Kunststoffen werden verschiedene Gebrauchsgegenstände gefertigt, diese altern und gehen entzwei. Wir sind umweltbewusst und überlassen sie nicht der Natur. Eine Möglichkeit der Entsorgung ist das Recycling. Hier gibt es die Möglichkeit, den Rohstoff durch Pyrolyse rückzugewinnen. Es bilden sich Kohlenstoffmonoxid, Benzol, Chlorwasserstoff, Aromaten sowie C1 bis C2 Moleküle. Ich habe hier den Fall für PVC skizziert. Alternativ ist es möglich, über Recycling direkt den Werkstoff zu gewinnen, das ist für Polyethylen gut möglich. Neben dem Recycling ist der biologische Abbau möglich, er erfolgt durch Kompostieren. Die Zersetzung besorgen Mikroorganismen. Gut geeignet für Kompostieren sind halbsynthetische Polymere, wie Celluloseacetat. Der Anteil an biologisch abgebauten Polymeren betrug 2007 weniger als 1 Prozent. Auch das Verbrennen zählt zum Recycling. Es ist billig, setzt jedoch Schadstoffe frei.

  7. Zusammenfassung Für die Verwendung von Kunststoffen sind einige Faktoren wichtig: Herstellung, Preis, Gebrauchseigenschaften, Verarbeitbarkeit, Recycling und biologischer Abbau. Bis auf den letzten Punkt sind alle Bedingungen zufriedenstellend erfüllt. Kunststoffe sind leicht, sie sind Isolatoren und schlechte Wärmeleiter. Kunststoffe sind formbar. Im Video habe ich die Kunststoffe Polyethylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid vorgestellt. Kunststoffe sind streng genommen Stoffgemische und schmelzen daher nicht scharf. Wasser kann den meisten Kunststoffen nichts anhaben, auch Säuren und Laugen vertragen die meisten Kunststoffe. Bei den organischen Lösungsmitteln gibt es schon gewisse Ausnahmen. Der Vernetzungsgrad von Kunststoffen bestimmt ihre Eigenschaften. Es gibt Elastomere, Thermoplaste und Duroplaste. Zu bestimmten Kunststoffen muss man Weichmacher zusetzen. Recycling und biologischer Abbau sind in wichtigen Punkten schon gelöst, allerdings sind diese Probleme noch entwicklungsfähig.

Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen!

Informationen zum Video
3 Kommentare
  1. Default

    Ah okay :)

    Von Easyfreezy, vor mehr als 4 Jahren
  2. 001

    Ich habe lediglich die Tendenzen dargestellt. In manchen Büchern wird es allerdings auch so abgebildet, wie du es vorschlägst.

    Alles Gute

    André Otto

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  3. Default

    Ich glaube bei 4:23 wurden die Begriffe Elastomere und Thermoplaste über den Abbildungen vertauscht...

    Von Easyfreezy, vor mehr als 4 Jahren