Kunststoffe werden in allen Bereichen menschlichen Lebens und Technik eingesetzt. Sie ersetzen oftmals tradierte Werkstoffe. Die auf die jeweiligen Bedürfnisse einstellbaren Materialeigenschaften, die durch Kunststoffe ermöglicht werden, haben zu einer weiten Verbreitung geführt.

Hier bringen wir einige Beispiele. Aber auch die Schüler sollten sich kundig machen und zu den einzelnen Bereichen Verwendungsbeispiele zusammentragen. Dabei sollte auch auf die Anfertigung von Begründungen geachtet werden: „Warum setzt man diesen Kunststoff ausgerechnet hier ein?“ Warum zum Beispiel Polycarbonate in medizinischen Apparaten wie zur Dialyse? Dabei kann wieder auf chemische Inhalte zurückgegriffen werden.

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Kunststoffverwendung im Maschinenbau und Apparatebau
Kunststoffe finden im Maschinenbau in vielen Bereichen Verwendung. So werden sie als Zahnräder in Getrieben eingesetzt. Ihre Vorteile zu den sonst eingesetzten Metallen sind die geringere Dichte, die zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung führt, die einfachere Bearbeitung, die gerade bei der Massenproduktion erheblich die Kosten senkt und vor allen Dingen ihre Laufeigenschaften.

Kunststoffzahnräder besitzen erheblich weniger Abrieb als Metallzahnräder, sie verschleißen also weniger. Außerdem laufen sie ruhiger, da sie die entstehenden Schallwellen dämpfen und gute Gleiteigenschaften aufweisen. Zu all diesen Eigenschaften kommt noch hinzu, dass sie korrosionsbeständig sind.

Außerdem werden aus einigen Kunststoffen Lager hergestellt. Aufgrund ihrer selbstschmierenden Eigenschaften und der Möglichkeit, Schmiermittel wie Graphit oder Molybdänsulfid direkt mit in den Kunststoff zu mischen, besitzen sie, wenn die eigentliche Schmierung ausfallen sollte, hervorragende Notlaufeigenschaften.

Im Apparatebau werden Kunststoffe z. B. als säure- und lösungsmittelbeständiges Material für Tanks verwendet. Ebenso werden Heizöltanks oder Tanks für die Regenwassernutzung aus Kunststoffen gefertigt.

Kunststoffe im Auto
Weil dieses Thema so umfangreich ist, haben wir hierzu eine eigene Webseite.

Kunststoffe und Bautechnik

Bild 1: Gasrohre aus PE
(Foto: Dietmar)

30 % der hergestellten Kunststoffe werden in der Bauindustrie verwendet. Die Hälfte davon dient als Anstrichmittel. Ob Dachrinnen, Baufolien zum Grundwasserschutz, Rohrleitungen für die Trinkwasserversorgung oder die Fußbodenheizung: Der Einsatz der Kunststoffe in der Bautechnik ist weit verbreitet.

Bild 2: Moderne Badewanne aus PMMA
(Foto: Dietmar)

Kunststoffe in der Luft- und Raumfahrttechnik
In Flugzeugen werden neben den klassischen Kunststoffen vor allem Hochleistungskunststoffe eingesetzt. Im Vordergrund stehen die Verbundstoffe. Ganze Teile der Flügel des Airbus bestehen aus mit Kohlefasern verstärktem Material.

Weiterhin werden Hitzeschilde von Weltraumfähren aus Verbundfasern wie z. B. mit Glas- oder Carbonfasern gefüllten Phenolharzen hergestellt. Ihre Oberfläche verbrennt zwar anfänglich, doch bildet sich eine "Zunderschicht", die aus Glas und Kohlenstoff besteht und sehr hitzebeständig ist. Da Kunststoffe im Allgemeinen schlecht die Wärme leiten, wird das zu schützende Material gut gegen die Hitze abgeschirmt. Die gegen Hitze schützenden Eigenschaften gehen sogar soweit, dass mit diesem Material Brennkammern von Raketenmotoren ausgekleidet werden können.

Aus glasfaserverstärkten Epoxidharzen werden auch Hubschrauber-Rotoren hergestellt. Sie müssen einerseits verwindungssteif und zäh sein, andererseits wenig Gewicht mitbringen, um die bei den hohen Drehzahlen auftretenden zerstörerischen Fliehkräfte gering zu halten.

Kunststoffverwendung in der Elektrotechnik

Bild 3: Gehäuse eines Verteilerkastens aus GFK
(Foto: Dietmar)

Die Elektrotechnik und EDV, wie man sie heute kennt, wäre ohne Kunststoffe nicht denkbar. Angefangen von Gehäusen bis zu Schaltschränken, die eine Isolierung gegen die Gefahr des elektrischen Stroms benötigen oder Kondensatoren und Lichtleitfasern zur Datenübertragung. Moderne Datenbearbeitung oder der Fluss der Elektrizität wären ohne Kunststoff nicht möglich. Zu den hervorragenden Isolationseigenschaften kommen die gute Formbarkeit, die Temperatur- und Kriechstrombeständigkeit und die schwere Entflammbarkeit einiger Kunststoffe.
Nicht umsonst fielen die Anfänge der Kunststoffindustrie und die der Elektroindustrie in den gleichen Zeitraum, nämlich das ausgehende 19. Jahrhundert.

Bild 4: Vier verschiedene Isolierungen aus Kunststoff beim Telefonkabel
(Foto: Dietmar)

Kunststoffverwendung in der Medizin

Bild 5: Spritze und Urinbeutel
(Fotos: Dietmar)

Die Medizin hat sich Kunststoffe in vielfacher Hinsicht zu Nutze gemacht. Angefangen mit Verschlüssen und Klammern, die als Massenprodukte günstig zu fertigen sind, bis zu Ersatzteilen für den menschlichen Körper, wie Prothesen und künstlichen Augenlinsen. Kunststoffe lassen sich in vielfacher Hinsicht einsetzen. Eigenschaften, die von den Medizinern geschätzt werden, sind unter anderem, dass sich die Kunststoffe mit dem Körpergewebe vertragen und es zu keinen allergischen Reaktionen kommt. Außerdem lassen sich die Kunststoffe gut sterilisieren, was bei Massenartikeln zu einer Reduzierung der Kosten führt.

Kunststoffe lassen sich den gewünschten Bedingungen genau anpassen. Für Augenlinsen und Zahnfüllungen wird der gleiche Kunststoff verwendet: PMMA, besser bekannt als Plexiglas.

Zum Vernähen von Schnittwunden sind Fäden aus Kunststoff unerlässlich.

Bild 5a: OP-Faden
(Foto: Blume)

Besondere Fäden der Chirurgie verbleiben im Körper und werden dort abgebaut. Wurden früher Metallnägel und Schrauben aus Titan benutzt, um gebrochene Knochen wieder "in Form" zu bringen, so werden heutzutage oftmals auch schon Kunststoffe wie Polymilchsäure eingesetzt, die durch den Stoffwechsel abgebaut werden. Der Vorteil bei diesen Materialien ist, dass es keiner weiteren Operationen bedarf, um sie wieder aus dem Körper zu entfernen. Das gilt aber nicht für alle im Körper genutzten Fäden! Fäden wie die zum Befestigen von Herzklappen müssen sich im Gegenteil jahrelang als stabil erweisen.

Kunststoffverwendung im Sport

Bild 6: Fußballplatz mit Belag aus Kunstrasen
(Foto: Dietmar)

Heutige Höchstleistungen im Sport wären ohne Kunststoffe unmöglich. Wenn man sich allein die Stabhochspringer vorstellt, die ohne faserverstärkte Kunststoffe nie in die heutigen Höhen vorgedrungen wären, oder den Segelflieger, der der Stabilität, der Leichtigkeit und der einfachen Verarbeitbarkeit von Verbundkunststoffen einen Großteil seiner Höhenflüge verdankt.

Kunststoffverwendung in der Verpackungsindustrie

Bild 7: In Folie eingeschweißte Dachziegel
(Foto: Dietmar)

In der Verpackungsindustrie finden Kunststoffe aus verschiedenen Gründen Verwendung. Bestimmte Kunststoffe verhalten sich gegenüber Lebensmitteln sowohl geschmacksneutral als auch gesundheitlich unbedenklich. Durch diese Eigenschaft, den geringen Materialverbrauch und die geringe Dichte sind sie vielen herkömmlichen Verpackungsmaterialien überlegen. Durch ihre einfachen Verarbeitungsmöglichkeiten tragen sie zudem zu einer Kostensenkung bei. So kann man Güter vakuumdicht in Folien einschweißen. Das schützt nicht nur, sondern erhöht gleichzeitig die Haltbarkeit, da sie den Sauerstoff der Luft fernhalten.

Bild 8: Semmelknödel im Kochbeutel,
Folie mit zweierlei Aufgaben: Verpackung und Kochhilfe
(Foto: Dietmar)

Kunststoffverwendung in der Landwirtschaft

Bild 9: Stegplatte aus Kunststoff im Gewächshausbau
(Foto: Dietmar)

Kunststoffe und Landwirtschaft sind zwei Dinge, die vielleicht auf Anhieb nicht recht zusammenpassen wollen. Doch auch in der Landwirtschaft hat das Kunststoffzeitalter Einzug gehalten. Um Frühkulturen gegen die Kälte des beginnenden oder endenden Jahres zu schützen, wird die Aussaat gerne unter Folien ausgebracht. Durch die Wärmeisolierung unter der Folie können sich die Pflanzen erheblich frühzeitiger entwickeln und die natürliche Vegetationszeit kann verlängert werden. Den gleichen Effekt haben Gewächshäuser, die es ermöglichen, uns das ganze Jahr über mit frischem Gemüse zu versorgen. Hier nutzt man einerseits die guten Isolationseigenschaften der Kunststoffe, die dazu beitragen, die Energiemenge, die zum Beheizen benötigt wird, gering zu halten.

Kunststoffverwendung in der Textilindustrie
Auch hierzu haben wir eine besondere Webseite.

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