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Eigenschaften von Kunststoffen 09:09 min

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Transkript Eigenschaften von Kunststoffen

Guten Tag und herzlich willkommen! Dieses Video heißt: Eigenschaften von Kunststoffen für die Klassenstufe 10. Der Film gehört zur Reihe Kunststoffe. Für die notwendigen Vorkenntnisse solltest du den Abschluss der 8. Klasse erreicht haben. Mein Ziel ist es, dir einen Überblick über die Eigenschaften von Kunststoffen zu verschaffen. Das Video hab ich in sechs Abschnitte untergliedert:

1) Was sind Kunststoffe? 2) Kunststoffe, Holz und Metalle 3) Wirkung von Lösungsmitteln und Chemikalien 4) Verwendung 5) Recycling und biologischer Abbau 6) Zusammenfassung   1) Was sind Kunststoffe? Viele Gegenstände unseres täglichen Lebens bestehen aus Kunststoffen, z. B. mein Füller oder der rote Stift, mit dem ich Videos mache. Mein Fass mit grüner Tinte. Die Laminierfolie unter der Aufschrift "Kunststoffe". Die Verpackungsfolie, der Gewürzbehälter und die Zahnbürste. Kunststoffe nennt man auch umgangssprachlich Plaste, Plast oder Plastik. Es handelt sich dabei um künstliche Polymere. Diese bestehen aus vielen, kleinen Bausteinen, den Monomeren. Sie sind aus langen Ketten zusammengesetzt, die auch Abzweigungen haben können. Das hier dargestellte Bild ist nur ein kleiner Ausschnitt des Polymeren. Es handelt sich somit um große Moleküle mit immer wiederkehrenden Einheiten. Poly bedeutet viel, das große Molekül besteht aus vielen, kleinen Teilchen. Daher bezeichnet man es als Polymer. Und ein künstliches Polymer ist ein Kunststoff. 2) Kunststoffe, Holz und Metalle Wir wollen in diesem Abschnitt diese drei großen Gruppen der Werkstoffe miteinander vergleichen. Wie wir eingangs gesehen haben, sind Kunststoffe wertvolle Werkstoffe. In der Tabelle werden wir drei Zeilen untereinander anordnen: Kunststoffe, Holz und Metalle. An Eigenschaften werden wir vergleichen: die Dichte, die elektrische Leitfähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit, die Verformbarkeit, die Zugfestigkeit, die Transparenz und die biologische Abbaubarkeit. Kunststoffe sind mit 0,8-2,2 g/cm³ Dichte relativ leichte Werkstoffe. Die Dichte von Holz ist mit 0,2-1,2 g/cm³ noch geringer. Metalle überstreichen einen großen Bereich von 0,5-10 g/cm³. Die meisten Dichten befinden sich jedoch im oberen Drittel. Sowohl Kunststoffe als auch Holz sind elektrische Nichtleiter. Metalle sind elektrische Leiter. Die Wärme wird von Kunststoffen und Holz schlecht geleitet. Metalle sind gute Wärmeleiter. Die meisten Kunststoffe sind gut verformbar. Auf Holz trifft das nicht zu. Die Metalle hingegen sind gut verformbar. Die Zugfestigkeit der Kunststoffe ist sehr gering. Bei Holz ist sie etwas besser. Bei Metallen ist die Zugfestigkeit relativ groß. Die meisten Kunststoffe sind transparent, das heißt durchscheinend. Diese Eigenschaft besitzt weder Holz noch die Metalle. Beim heutigen Stand der Technik ist die biologische Abbaubarkeit der Polymere nur gering. Holz kann viel besser abgebaut werden. Für Metalle stellt sich diese Frage nicht, da sie recycelt werden. 3) Wirkung von Lösungsmitteln und Chemikalien Stellen wir uns vor, wir haben ein Stückchen von einem Kunststoff. Dieses verfügt über verschiedene Öffnungen und Aushöhlungen. Dem Polymermolekül nähern sich Teilchen eines Lösungsmittels. Sie dringen nach und nach in die Aushöhlungen und Öffnungen ein. Dadurch wird das Polymerteilchen größer. Es wird durch die Lösungsmittelteilchen praktisch aufgepumpt. Dieser Vorgang der Vergrößerung des Volumens eines Kunststoffes durch Lösungsmittelteilchen bezeichnet man als Quellung. Im Unterschied zu Holz führt bei Kunststoffen kaltes Wasser nicht zur Quellung. Nehmen wir nun ein Stückchen Kunststoff. Auf dieses soll Salzsäure oder Natronlauge einwirken. Bei einigen wichtigen Kunststoffen kommt es dabei zur Zerstörung. Zerstört werden Polyamid und Plexiglas. Keine Zerstörung findet statt bei PVC und Polyethylen. 4) Verwendung Kunststoffe sind leicht, gut formbar und leicht färbbar. Daher werden aus ihnen viele Gebrauchsgegenstände gefertigt. So zum Beispiel Folien, Verpackungsmaterialien und Textilfasern. Aus Kunststoffe werden Bodenbeläge gefertigt, sie sind Bestandteile von Lacken, Klebstoffen und Kosmetika. In der Elektrotechnik werden Kunststoffe für Isolierungen, Leiterplatten und Gehäuse verwendet. Im Fahrzeugbau werden aus Kunststoffen Reifen, Autositze und Armaturenbretter gefertigt. Viele Haushaltsgegenstände sind vollständig oder anteilig aus Kunststoffen gefertigt: Trinkröhrchen, Messbecher, Kühlschrank und der Staubsauger. Ohne Kunststoffe wären Sport und Spiel undenkbar. Dieses Spielzeug besteht daraus, der Tennisball, der Tennisschläger, der Basketball, der Fußball und dieser Football-Helm. Das alles wird aus Kunststoffen gefertigt und noch viel, viel mehr..! 5) Recycling und biologischer Abbau Nach der Herstellung eines Kunststoffes wird aus ihm ein Gebrauchsgegenstand gefertigt. Eines Tages geht dieser entzwei. Wir sind umweltbewusst und tragen ihn nicht einfach in den Wald. Aber wie entsorgen? Da gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen das Recycling. Durch eine chemische Reaktion kann hier den Rohstoff wieder gewinnen. Das ist eine Verbindung, die dem Benzin sehr ähnlich ist. Im nächsten Schritt wird daraus wieder ein Kunststoff gewonnen. Das zweite Verfahren geht über den Werkstoff. Der Kunststoff wird zerkleinert und ein neuer Kunststoff daraus gewonnen. Und schließlich gehört zum Recycling auch die thermische Verwertung, das heisst die Verbrennung des Kunststoffes. Die zweite Möglichkeit der Entsorgung besteht im biologischen Abbau. Der Abbau des Kunststoffes erfolgt durch Kompostieren. Mikroorganismen zersetzen ihn. Im Jahre 2007 konnten 300.000 Tonnen kompostierbarer Kunststoff verwertet werden. Im Vergleich dazu gab es gewaltige 240 Millionen Tonnen Standard-Kunststoff. 6) Zusammenfassung Bei Kunststoffen handelt es sich um künstliche Polymere. Sie sind leicht, isolierend und gut verarbeitbar. Lösungsmittel führen bei Kunststoffen zu einer Quellung. Salzsäure und Natronlauge können einige Kunststoffe zerstören. In der heutigen Zeit ist die Kunststoffentsorgung sehr wichtig. Defekte Kunststoffgegenstände dürfen nicht in den Wald gebracht werden. Eine Möglichkeit der Entsorgung ist das Recycling. Es erfolgt als Rohstoffrecycling oder als Werkstoffrecycling. Die dritte Möglichkeit ist die Verbrennung des Kunststoffes. Außerdem besteht die Möglichkeit des biologischen Abbaus durch Kompostieren. Weit weniger als 1 % des produzierten Kunststoffes können so entsorgt werden. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit, alles Gute! Auf Wiedersehen.  

2 Kommentare
  1. Ich bitte darum, präzise Fragen zu stellen. Diese werde ich gerne beantworten.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  2. Was haben eigentlich Alkohole carbonsäuren und fetten mit den Kunststoffen zu tun?

    Von Echerichiacoli, vor mehr als 3 Jahren

Eigenschaften von Kunststoffen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Eigenschaften von Kunststoffen kannst du es wiederholen und üben.

  • Definiere die Stoffklasse der Kunststoffe.

    Tipps

    Poly bedeutet viel, mono hingegen eins.

    Lösung

    Wie dir der Name schon verrät, sind Kunst-Stoffe Verbindungen, die künstlich hergestellt werden. In einer Polymerisationsreaktion entstehen dabei aus kleinen Molekülen große polymere Strukturen. Genau wie auch die natürlichen Polymere (Stärke, Eiweiße,...) bestehen auch Kunststoffe aus immer wiederkehrende Einheiten. Kunststoffe sind also künstliche Polymere.

  • Benenne die Gegenstände, die aus Kunststoff bestehen.

    Tipps

    Vergleiche die Eigenschaften der einzelnen Gegenstände.

    Lösung

    Kunststoffe können vielseitig eingesetzt werden. Grund dafür sind ihre Eigenschaften:

    • Sie sind gut formbar.
    • Sie können eingefärbt werden.
    • Sie sind resistent gegen viele Säuren, Laugen und anorganische Substanzen.
    • Sie haben ein gute Zug- und Reißfestigkeit.
    Somit können Kugelschreiber, Strohhalme, Zahnbürsten und Verpackungsfolien aus Kunststoff hergestellt werden.

  • Erkläre den Recyclingweg von PET-Flaschen.

    Tipps

    Plastik wird in den gelben Säcken gesammelt und nach dem Recycling wiederverwendet.

    Lösung

    Es werden drei Verfahren angewendet, um PET wiederzuverwenden.

    1. Das rohstoffliche Recycling: Die Flasche wird in die Ausgangsstoffe Ethylenglykol und Terephthalsäure zerlegt. Diese Stoffe werden dann wieder zur Herstellung einer PET-Flasche verwendet.
    2. Die thermische Verwertung: PET-Flaschenreste ersetzen wertvolles Brennmaterial und verbrennen praktisch rückstandsfrei. Hierbei werden die Rohstoffe nicht wiederverwendet.
    3. Das werkstoffliche Recycling: Dieses Verfahren wird hauptsächlich angewendet. PET wird zerkleinert, gewaschen, sortiert, getrocknet, wieder eingeschmolzen und zu Granulat verarbeitet. Gewöhnlich werden aus dem Recycling-Granulat Textilien hergestellt sowie Flaschen, die nicht für Getränke verwendet werden.
    Eine Systematik wurde durch den Recycling-Code eingeführt, den man im Wesentlichen auf Produkten aus Kunststoff, aber auch auf anderen Gegenständen finden kann. Direkte Wiederverwendung von gebrauchten Gegenständen und Stoffen ist die am wenigsten energie- und damit am wenigsten $CO_2$-aufwändige Weiternutzung von Ressourcen. 1991 wurde von der Bundesregierung die Verpackungsverordnung erlassen, der zufolge zwecks Müllvermeidung ab einem bestimmten Marktanteil von Einwegverpackungen für Getränke ein Einwegpfand erhoben werden sollte. Dieses Pfand wird seit 2003 auf die meisten Einweg-PET-Flaschen und Getränkedosen erhoben. Die halbautomatische Pfandflaschen-Rücknahme in Supermärkten wurde inzwischen vielerorts entsprechend angepasst durch Rücknahme-Automaten, die Dosen und PET-Einwegflaschen zusammenpressen und von Pfandflaschen separieren, oder sie wurden um entsprechende separate Einwegverpackungs-Rücknahmeautomaten ergänzt. Für die Getränkedosen wurde dadurch eine Recyclingquote erreicht, die fast dem Ideal der Kreislaufwirtschaft entspricht, während PET-Flaschen teils auch verbrannt oder zu Polyesterfasern verarbeitet werden.

  • Beschreibe die Eigenschaften der Werkstoffe.

    Tipps

    Denke an die Eigenschaften der Gegenstände in deinem Alltag.

    Lösung

    Die Werkstoffe Kunststoff, Holz und Metall zeigen unterschiedliche Eigenschaften. Um sie ideal einsetzen zu können, muss man diese Eigenschaften kennen.

    Kunststoffe haben eine Dichte von 0,8-2,2 $\frac{g}{cm^3}$ und sind nicht elektrisch leitfähig. Daher dienen sie oft als Isolierung von Kabeln. Sie sind keine Wärmeleiter und können gut verformt werden. Ihr Zugfähigkeit ist sehr gering. Einige Kunststoffe sind transparent, weshalb sie als Folien verwendet werden können. Nachteilig ist ihre schlechte Abbaubarkeit.

    Holz hat eine Dichte von 0,2-1,2 $\frac{g}{cm^3}$ und ist auch nicht elektrisch und thermisch leitfähig. Es kann schlecht verformt werden und hat eine geringe Zugfestigkeit. Im Gegensatz zu den Kunststoffen kann Holz allerdings gut biologisch abgebaut werden.

    Metall hat eine Dichte von 0,5-10 $\frac{g}{cm^3}$. Metall ist außerdem ein Werkstoff, der sowohl elektrisch als auch thermisch leitfähig ist. Metalle sind daher oft als Material für Kabel oder auf Leiterplatten zu finden. Außerdem sind sie gut verformbar und haben eine gute Zugfähigkeit. Metalle können gut recycelt werden.

  • Unterscheide zwischen Naturstoffen und Kunststoffen.

    Tipps

    Bei der Polymerisation reagieren gleiche Moleküle miteinander.

    Lösung

    Ein Polymer ist ein künstlicher oder natürlicher Stoff, der aus Makromolekülen besteht. Die Makromoleküle eines Stoffes sind aus einer oder mehreren Struktureinheiten aufgebaut. Das Adjektiv polymer bedeutet entsprechend „aus vielen (gleichen) Teilen aufgebaut“. In vielen Fällen besteht ein Polymer aus nicht identischen Makromolekülen, da die Anzahl der Wiederholeinheiten, und damit die Molekülmasse der Moleküle, variiert. Künstliche Polymere, also Kunststoffe, sind zum Beispiel Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) und Polystyrol (PS). Diese Polymere sind dir bestimmt ein Begriff bei Bodenbelägen, Plastikflaschen oder dem Styropor. Natürliche Polymere, also Naturstoffe, sind Cellulose oder Amylopektin.

  • Erkläre, welche Eigenschaften auf den Kunststoff Polyethylen zutreffen.

    Tipps

    Die allgemeinen Eigenschaften von Kunststoffen treffen auch auf Polyethylen zu.

    Die Eigenschaften von Kunststoffen und Metallen sind sehr verschieden.

    Lösung

    In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften ist Polyethylen anderen Werkstoffklassen häufig unterlegen. Seine Festigkeit und Steifheit erreicht meist nicht die von Metallen. Obwohl die Festigkeit vergleichsweise niedrig ist, brechen Kunststoffteile durch ihre zumeist gute Zähigkeit weniger leicht als beispielsweise Porzellan oder Glas . Dies ist ein Grund, warum Gebrauchsgegenstände und Spielzeug vielfach aus Kunststoff gefertigt werden. Viele Kunststoffe sind im Gegensatz zu Metallen aufgrund ihrer organischen Natur beständig gegenüber anorganischen Medien. Die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen ist allerdings nur einen Bruchteil so groß wie die von Metallen. Da aus diesem Grund bei einer Berührung vergleichsweise wenig Wärmeenergie von der Hand übertragen wird, werden Griffe an Werkzeugen oder Geländern gerne aus Kunststoff hergestellt oder damit überzogen. Allerdings erweicht Polyethylen bei 80°C.