VDI-Fachbereich Kunststofftechnik

Entwicklungsgeschichte der Kunststoffe

18. Jahrhundert

Schon immer gab es natürliche Polymere wie Bernstein, Schildpatt und Horn, die ein ähnliches Verhalten wie künstlich erzeugte Polymere aufwiesen und auch in artverwandten Gebieten eingesetzt wurden. So wurde z. B. im 18ten Jahrhundert Horn, das durch Erhitzen transparent und blass gelb wird, als Glasersatz verwendet.

Die Geschichte der modernen Kunststoffe geht fast 140 Jahre zurück bis ins Jahr 1862, was, verglichen mit anderen Materialien, jedoch nicht sehr viel ist. In diesem Jahr wurde auf der Great International Exhibition in London von Alexander Parkes der erste semi-synthetische Kunststoff, Cellulose Nitrat, vorgestellt. Zuerst als Parkensin, dann als Xylonit bekannt, wurde das Material für Ornamente, Messergriffe und Boxen sowie flexiblere Manschetten und Kragen verwendet.

Spätes 19. Jahrhundert

Im späten 19ten Jahrhundert wurde das Billardspielen so populär, dass hunderte von Elefanten pro Tag getötet werden mussten, damit der enorme Bedarf an Billardkugeln aus Elfenbein gedeckt werden konnte. Um einen Ersatz für das wertvolle Material zu finden, experimentierte der Amerikaner John Wesley Hyatt mit Kollodium. Kugeln dieser Substanz explodierten allerdings beim Aufeinandertreffen, was durch die Zugabe von Kampfer, einem Derivat des Lorbeerbaumes, verhindert werden konnte. Das so entstandene Celluloid wurde als erster Thermoplast 1870 patentiert und in den darauffolgenden Jahren im Dentalbereich, in der Fotografie und im Film verwendet.

1907 - Bakelit

Der erste vollkommen synthetische, künstlich hergestellte Werkstoff, ein harter, dunkler Kunststoff, wurde 1907 von dem in Belgien geborenen Chemiker Leo Baekeland erfunden, der dieses flüssige Harz Bakelit nannte. Bakelit als erstes duroplastisches Material behielt im Gegensatz zu den vorher bekannten, auf Celluloid basierenden Werkstoffen, einmal ausgehärtet unter allen Umständen seinen Zustand bei und konnte zu beinahe allen Materialien hinzugefügt werden. Es war chemisch stabil, hitzebeständig, bruchfest und nicht leitend, außerdem zeigte es keine Veränderung durch Einwirkung von Sonne, Feuchtigkeit oder Salz. Aus diesen Gründen wurden viele alltägliche Produkte wie Fotoapparate, Aschenbecher und Armaturenbretter für Autos, aber auch Waffen, die im zweiten Weltkrieg verwendet wurden, aus Bakelit gefertigt.

 

 

1922 - Superpolymere

1922 fand Hermann Staudinger heraus, dass Kunststoffe aus Ketten von tausenden miteinander verbundenen Molekülen bestehen, "Superpolymere" genannt. Zu dieser Zeit setzte das DuPont-Labor mit dem jungen Chemiker Wallace Hume Carothers, aufbauend auf der Entdeckung des deutschen Chemikers, auf die Entwicklung von modernen Kunststoffen, wie z. B. Nylon, das damals noch Faser 66 genannt wurde. Carothers zeigte, dass durch Substitution und Einfügen von Elementen in die chemische Kette, neuartige Materialien und Anwendungen entwickelt werden können, die besonders in den 40er Jahren in Form von Nylon, Acryl, Neopren, Polyethylen und vielen anderen populär wurden.

 

 

1938 - Teflon

Zuerst aber konnte in den 30er Jahren mit der Massenproduktion von Kunststoffen begonnen werden, da diese nun auch aus Petroleum gewonnen werden konnten und die Spritzgusstechnik vorangeschritten war. In dieser Zeit wurde Polyvinylchlorid (PVC oder Vinyl) durch Waldo Semon bei dem Versuch, Gummi mit Metall zu binden, entdeckt. 1933 fand Ralph Wiley ebenfalls versehentlich Saran, das erst zum Schutz von militärischer Ausrüstung verwendet wurde, wie sich später herausstellte, in Behältern und Geschirr verarbeitet, hervorragend zum Frischhalten von Lebensmitteln geeignet war. Ein weiterer wichtiger Punkt war 1938 die genauso zufällige Entdeckung von Teflon, das sowohl unter Kälte, als auch Hitze säurenundurchlässig ist.

 

 

1938 - Polyethylen

Bei Versuchen mit verschiedenen Chemikalien unter Hochdruck fanden die Forscher Fawcett und Gibson 1933 heraus, dass bei 1000 atm Druck Ethylen und Benzaldehyd durch Polymerisation zu Polyethylen reagieren. Durch dieses, sich durch geringes Gewicht auszeichnende Material, wurde der Einsatz von z. B. Radargeräten in Flugzeugen im zweiten Weltkrieg möglich. Später wurde Polyethylen zum meistverkauften Kunststoff und auch heute, nach der Entwicklung von sicheren Herstellungsverfahren in den 50ern, gehört es zu den wichtigsten Kunststoffen überhaupt, egal ob in Flaschen, als Tupperware oder in Einkaufstüten verarbeitet.

 

 

 

50er Jahre - PVC

Anfang der 50er Jahre zog PVC entgültig in Form von Schallplatten in die Privathaushalte ein und unterstütze damit den damaligen Boom der Musikindustrie. Auch wurden dekorative Laminate wie Formica und Polyester, Lycra und Nylon als praktische, preisgünstige Materialien für Bekleidung modern.
1956 wurde die Automobilindustrie erstmals auf Kunststoffe aufmerksam, als der Citroen DS mit einem Dach aus glasfaserverstärktem Polyester vorgestellt wurde. Von da an wurde die Kombination von Polyester mit Glasfaser eine beliebte Wahl bei der Konstruktion von Automobilkarosserieteilen und im Schiffsbau.

 

 

 

 

 

60er Jahre - Superpolymere

Die 60er, geprägt von Style und Trends, brachten im Modedesign Produkte aus transparentem Acryl und einem Wet-Look erzeugenden Polyurethan hervor, bevor in den 70ern der Trend als Folge davon eher wieder zu natürlichen Materialien ging. So wurde nicht zuletzt durch die Energiekrise und daraus resultierender Verknappung von Rohstoffen der Einsatz von Kunststoffen gebremst. Sie wurden zu dieser Zeit eher im Hintergrund eingesetzt und weiterentwickelt. Wichtig waren sie in diesem Zusammenhang in der Automobilindustrie, wo erkannt wurde, dass durch den gezielten Einsatz von Kunststoffen das Gesamtgewicht und damit auch der Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge reduziert werden konnte, aber auch z. B. für die Computerindustrie, wo neue "Superpolymere" Metall ersetzten.

1976 - Rekordjahr

Doch schließlich wurden Kunststoffe seit 1976 zum meist verwendeten Werkstoff der Welt, so dass zur Zeit gut 110 Millionen Tonnen pro Jahr weltweit produziert werden. Heute werden Kunststoffe in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, so z. B. in der Verpackungsindustrie, Konstruktion, Baugewerbe, Elektrik und Elektronik, Medizin, Sport, Raumfahrttechnik und in der Automobilindustrie als Komponenten in Stoßfängern, Lampen, Sicherheitsbauteilen, Verkleidungen und Spiegelgehäusen, um nur einige zu nennen [vgl. APC (2001), S. 1 ff.; APME (2001c), S. 1 ff. und Senftleben (2001), S. 4 ff.].

Literaturverzeichnis

[APC(2001)] American Plastics Council: About plastics, History of Plastics, 15. Januar 2001  
     
[APME(2001c)] Association of Plastics Manufacturers in Europe: Plastics past, 2001  
     
[Senftleben(2001)] Senftleben, D.: Bewertung und Unterstützung einer Technologieentwicklung zur schnellen Erkennung und Sortierung einer Kunststoffmischfraktion unter Berücksichtigung der am Markt verfügbaren Kunststoffe aus Alt-KFZs sowie der vorhandenen Alternativtechnologien, Diplomarbeit, Universität Siegen, Siegen, 2001