Kleine Geschichte der Kunststoffe

 
 
Hanser (Verlag)
  • 2. Auflage
  • |
  • erschienen am 7. August 2017
  • |
  • 360 Seiten
 
E-Book | PDF mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-446-45242-8 (ISBN)
 
Die kleine Geschichte der Kunststoffe ganz groß, für alle die sich für das Entstehen der Kunststoffe und die Entwicklung dieser Werkstoffklasse zu ihrer heutigen Bedeutung interessieren. Das Buch bietet genau die richtige Mischung aus Fach- u. Sachbuch und ist somit für den Ingenieur genauso geeignet wie für den Kunststudenten.
Die gesamte Geschichte der Kunststoffe wird erstmalig von der historischen Entwicklung dieser jüngsten Werkstoffklasse vom Altertum bis zur Gegenwart dargestellt. Nach einer kurzen Einführung in die Grundbegriffe und das Entstehen der Kunststoffe werden die Epochen der Kunststoffgeschichte von der Vorzeit bis zur Gegenwart und die wichtigsten dabei entstandenen, technisch genutzten Produkte unter Berücksichtigung der Sozial- und Technikgeschichte beschrieben. Eine Zeittafel mit den wesentlichen Jahreszahlen und Namen zur Kunststoffgeschichte ermöglicht einen guten Überblick.
Die zweite Auflage wurde durchgehend verbessert und beinhaltet einige Ergänzungen.
2., aktualisierte und erweiterte Auflage
  • Deutsch
  • München
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  • Deutschland
  • 19,52 MB
978-3-446-45242-8 (9783446452428)
3446452427 (3446452427)
http://dx.doi.org/10.3139/9783446452428
weitere Ausgaben werden ermittelt
Prof. Dr. Dietrich Braun war bis zum Jahr 2000 Leiter des Deutschen Kunststoff-Instituts (DKI) in Darmstadt. Er ist Autor zahlreicher Fach- und Lehrbücher. Seit vielen Jahren leitet er Seminare zum Thema Kunststofftechnik für Kaufleute und Einsteiger. Er ist Präsident des Kunststoff-Museums-Vereins e.V. Düsseldorf.
1 - Inhalt [Seite 8]
2 - Vorwort zur zweiten Auflage [Seite 12]
3 - Vorwort [Seite 13]
4 - 1 Einführung [Seite 20]
4.1 - 1.1?Plastische Massen, Kunststoffe, Plastics [Seite 20]
4.1.1 - Richard Escales prägt ein neues Wort [Seite 20]
4.1.2 - Auch Zeitschriften haben ihre Schicksale [Seite 24]
4.1.3 - Kunststoff - ein deutsches Wort [Seite 27]
4.1.4 - Zur Einteilung der Kunststoffe [Seite 30]
4.1.5 - Eine Industrie stellt sich vor [Seite 34]
4.1.6 - Im Zaubergarten der Kunststoffe: ­Handelsnamen [Seite 36]
4.1.7 - Kunststoffe als Ersatzstoffe [Seite 39]
4.1.8 - Zur Sozialgeschichte der Kunststoffe [Seite 42]
4.2 - 1.2?Eine neue Wissenschaft: Hermann Staudinger als ­Begründer der makromolekularen Chemie [Seite 46]
4.3 - 1.3?Vom Rohstoff zum Fertig­erzeugnis [Seite 53]
5 - 2 Das Kunststoffzeitalter [Seite 64]
5.1 - 2.1?Epochen der Kunststoffgeschichte [Seite 64]
5.2 - 2.2?Anfänge der Kunststoffindustrie [Seite 68]
5.3 - 2.3?Kunststoffrohstoffe [Seite 71]
5.3.1 - Fossile Rohstoffe [Seite 74]
5.3.2 - Biopolymere - nachwachsende Rohstoffe [Seite 79]
5.3.3 - Grüne Chemie - Biomasse als Rohstoff [Seite 83]
5.3.4 - Alternative Kohlenstoffquellen [Seite 89]
5.4 - 2.4?Kunststoffwirtschaft [Seite 93]
5.4.1 - Abfallwirtschaft [Seite 96]
6 - 3 Vorzeit - bis ca. 1800 [Seite 102]
6.1 - 3.1?Terpenharze [Seite 103]
6.2 - 3.2?Wildkautschuk [Seite 104]
6.3 - 3.3?Frühe Kunststoffe aus Eiweißstoffen [Seite 107]
6.3.1 - Gelatine [Seite 108]
6.3.2 - Albumin [Seite 112]
6.3.3 - Kasein [Seite 113]
6.4 - 3.4?Das "maleable" Glas der Alten [Seite 116]
7 - 4 Frühzeit - 1800 bis 1900 [Seite 120]
7.1 - 4.1?Hornartige Kunststoffvorgänger [Seite 122]
7.1.1 - Horn [Seite 122]
7.1.2 - Schildpatt [Seite 123]
7.1.3 - Steinnuss [Seite 125]
7.1.4 - Fischbein [Seite 126]
7.1.5 - Elfenbein [Seite 127]
7.2 - 4.2?Naturharze [Seite 128]
7.2.1 - Bernstein [Seite 128]
7.2.2 - Kopal [Seite 132]
7.2.3 - Schellack [Seite 134]
7.2.4 - Schellack als Schallplattenmasse [Seite 138]
7.3 - 4.3?Frühe Proteoplaste [Seite 141]
7.3.1 - Kunststoffe aus Blut [Seite 142]
7.3.2 - Fischleim [Seite 144]
7.4 - 4.4?Polyisoprene [Seite 145]
7.4.1 - Naturkautschuk und Guttapercha [Seite 147]
7.4.2 - Elastomere [Seite 149]
7.4.3 - Wildkautschuk [Seite 150]
7.4.4 - Anfänge der Kautschukindustrie [Seite 152]
7.4.5 - Vulkanisation [Seite 154]
7.4.6 - Hartgummi [Seite 159]
7.4.7 - Vom Wildkautschuk zum Plantagenkautschuk [Seite 160]
7.4.8 - Beginn der Kautschukforschung [Seite 163]
7.4.9 - Synthesekautschuk [Seite 164]
7.4.10 - Zur Geschichte des Gummireifens [Seite 170]
7.4.11 - Guttapercha und Balata [Seite 172]
7.4.12 - Guttapercha als Isolierstoff in der ­Elektrotechnik [Seite 174]
7.5 - 4.5?Celluloseabkömmlinge [Seite 179]
7.5.1 - Cellulose [Seite 180]
7.5.2 - Papyrus und Pappmaschee [Seite 182]
7.5.3 - Pergamentpapier und Vulkanfiber [Seite 187]
7.5.4 - Belagstoffe [Seite 192]
7.5.5 - Wachstuch [Seite 193]
7.5.6 - Kamptulikon und Linoleum [Seite 194]
7.5.7 - Cellulosekunststoffe [Seite 199]
7.5.8 - Celluloid [Seite 199]
7.5.9 - Zellglas [Seite 211]
7.5.10 - Celluloseether [Seite 213]
8 - 5 Neuzeit - 1900 bis 1960 [Seite 220]
8.1 - 5.1?Frühe Kunstharze [Seite 223]
8.1.1 - Beginn der Industrie plastischer Massen [Seite 223]
8.1.2 - Eigenständige Materialien und Surrogate [Seite 225]
8.2 - 5.2?Kunsthorn [Seite 230]
8.2.1 - Kasein [Seite 233]
8.2.2 - Milch als Rohstoff [Seite 234]
8.2.3 - Galalith [Seite 237]
8.2.4 - Das Ende des Kunsthorns [Seite 244]
8.2.5 - Kaseinfasern [Seite 245]
8.3 - 5.3?Phenoplaste und Aminoplaste [Seite 247]
8.3.1 - Phenoplaste [Seite 247]
8.3.2 - Bakelite - "the material of thousand uses" [Seite 259]
8.3.3 - Aminoplaste [Seite 263]
8.4 - 5.4?Die großen Drei [Seite 268]
8.4.1 - Polyvinylchlorid [Seite 268]
8.4.2 - Polymerisation [Seite 269]
8.4.3 - Stabilisierung [Seite 272]
8.4.4 - Weichmachen [Seite 273]
8.4.5 - Verarbeitung [Seite 275]
8.4.6 - PVC und Umwelt [Seite 276]
8.4.7 - Polystyrol [Seite 278]
8.4.8 - Polyolefine [Seite 284]
8.4.9 - Polyethylen [Seite 285]
8.4.10 - Polypropylen [Seite 288]
8.4.11 - Stereospezifische Polymerisation [Seite 288]
8.4.12 - Polyisobutylen [Seite 291]
8.5 - 5.5?Polyacrylate - Organisches Glas [Seite 292]
8.6 - 5.6?Polyamide [Seite 299]
8.7 - 5.7?Polyurethane [Seite 304]
8.8 - 5.8?Polyester [Seite 307]
8.8.1 - Polyalkylenterephthalate [Seite 307]
8.8.2 - Polycarbonate [Seite 308]
8.8.3 - Ungesättigte Polyester [Seite 310]
8.9 - 5.9?Polyacetale [Seite 313]
8.10 - 5.10?Fluorkunststoffe [Seite 315]
8.11 - 5.11?Epoxidharze [Seite 317]
8.12 - 5.12?Silicone [Seite 320]
9 - Anhang [Seite 328]
9.1 - A?Zeittafel zur Geschichte der Kunststoffe [Seite 329]
9.2 - B?Ergänzende und weiterführende ­Literatur zur Geschichte der Kunststoffe [Seite 343]
9.2.1 - Bücher zur Kunststoffgeschichte und für Sammler von Kunststoffobjekten: [Seite 346]
9.2.2 - Probensammlungen: [Seite 346]
9.3 - C?Deutsche Museen mit Kunststoff­sammlungen [Seite 347]
9.4 - D?Der Autor [Seite 349]
10 - Index [Seite 350]
DAS KUNSTSTOFFZEITALTER 2.1 Epochen der Kunststoffgeschichte

Wie schon erläutert, sind Kunststoffe in unserem heutigen Sprachgebrauch industriell mit chemischen Verfahren hergestellte hochmolekulare Produkte, die vor allem als Werkstoffe, aber auch als sog. Funktionspolymere oder Effektstoffe Anwendung finden, z.?B. für Ionenaustauscher, Superabsorber, Membranen zur Stofftrennung oder für elektronische Bauteile.

In diesem Sinne beginnt die neuere Geschichte der Kunststoffe in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wenn man einige natürliche Harze und die aus Naturkautschuk erhaltenen Materialien mit einbezieht, finden sich auch schon gegen Ende des 18. Jahrhunderts Vorläufer "künstlicher", von Menschenhand gefertigter Stoffe (siehe Kapitel 3 "Vorzeit"), weshalb man mit O. Krätz die der Neuzeit vorangegangenen Perioden auch als Vor- und Frühgeschichte der Kunststoffe zusammenfassen kann [1].

Die Neuzeit der Kunststoffgeschichte beginnt in der ersten Dekade des 20. Jahrhunderts mit der industriellen Herstellung synthetischer hochmolekularer Stoffe. Am Anfang stehen die unter dem bis heute als Warenzeichen geschützten Namen Bakelit bekannt gewordenen Phenolharze (Phenoplaste). Geprägt wird die Neuzeit aber auch durch die wissenschaftliche Aufklärung der Bildungsprozesse und der chemischen und physikalischen Struktur der Kunststoffe durch Staudinger, Carothers, Flory und viele weitere Forscher (siehe Abschnitt 1.2 "Eine neue Wissenschaft").

Etwa um 1930 kamen die ersten sog. Vinylpolymeren wie Polyvinylchlorid (PVC) und Polystyrol (PS) auf den Markt und wenige Jahre danach die Polyolefine (zuerst Polyethylen (PE) und später Polypropylen (PP)) sowie einige sog. technische Kunststoffe wie z.?B. die Polyamide (PA), aber auch die nicht zu den Kunststoffen gezählten Synthesekautschuke und Synthesefasern.

Der damit verbundene Aufschwung der Kunststoffindustrie hat schon um 1940 dazu geführt, dass vom Zeitalter der Kunststoffe gesprochen wurde [2]. Damals mag diese Bezeichnung noch verfrüht gewesen sein; um 1950 war es aber dann sicher berechtigt, mit Hans Beck, einem der Erfinder der Schneckenspritzgießmaschine, zu erwarten [3], dass im "engeren Rahmen des Industriezeitalters, wie man den jüngsten Abschnitt unserer Kulturgeschichte durchaus bezeichnen kann, diesem die Kunststoffe zweifellos ein neues Gesicht geben werden". Karl Mienes (1905?-?1985) sprach 1962 in latinisierter Form vom "Plasticeum" [4], Hj. Saechtling [5] fasste 1961 die Technik- und Wirtschaftsgeschichte der Kunststoffe von 1910 bis 1960 unter der Überschrift "Werkstoffe aus Menschenhand" zusammen.

1950 betrug die Welterzeugung an Kunststoffen rund 1,5 Millionen t, während heute über 300 Millionen t jährlich hergestellt werden. Wenn man mit einer durchschnittlichen Dichte der Kunststoffe von 1,2 g/cm3 rechnet, überstieg schon um 1983 der Kunststoffweltverbrauch volumenmäßig den von Stahl.

Dank intensiver und systematischer Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Industrie und Hochschulen folgt etwa um 1960 ein neuer, bis in die Gegenwart reichender Abschnitt, in dem zahlreiche weitere technische Kunststoffe, z.?B. Polycarbonate (PC) und Polyoxymethylen (POM), marktreif wurden. Daneben wurden für hohe Ansprüche an Festigkeit und Temperaturbeständigkeit verwendbare Hochleistungskunststoffe entwickelt und Polymere nicht nur als Werkstoffe sondern unter Ausnutzen ihrer besonderen Eigenschaften auch in immer größerem Maße als Funktionsträger eingesetzt.

Damit lässt sich mit den in den Geschichtswissenschaften üblichen, aber natürlich für andere Zeiträume gebrauchten Begriffen die Historie der Kunststoffe in vier Epochen einteilen (Tabelle 2.1).

Tabelle 2.1 Epochen der Kunststoffgeschichte

bis ca. 1800

Vorzeit mit Naturharzen, Gelatine, Horn, Milcheiweiß (Kasein), pflanzlichen Ölen und Wildkautschuk als Rohstoffen

1800 bis 1900

Frühzeit mit hochmolekularen und chemisch abgewandelten Naturstoffen auf der Basis von Kautschuk, Guttapercha, Cellulose, Eiweißstoffen sowie mit Naturharzen wie Bernstein und Schellack

1900 bis 1960

Neuzeit mit der Einführung des Begriffs "Kunststoff" durch R. Escales (1911) und den ersten vollsynthetischen Kunststoffen wie Phenoplasten, Aminoplasten, den sog. Standard-Thermoplasten (PS, PVC, PE, PP) und den frühen technischen Kunststoffen (PA) sowie mit Synthesekautschuken und Synthesefasern.
Gekennzeichnet ist diese Periode durch die Begründung der Polymerwissenschaft (H. Staudinger) mit der Erforschung der Bildungsreaktionen und der Struktur und Eigenschaften der als Kunststoffe eingesetzten Polymeren.

ab etwa 1960

Gegenwart mit neuen. technischen Kunststoffen (PC, POM, PPE usw.), Hochleistungskunststoffen und Funktionspolymeren.

Die hier verwendete Gliederung beruht vor allem auf den Zeitabschnitten, in denen die genannten Rohmaterialien oder die daraus erhaltenen Kunststoffe auftauchen. Anschaulich macht dies Bild 2.1 mit den wichtigsten in der Früh- und Neuzeit entstandenen Kunststoffen und der weltweiten Kunststofferzeugung bis etwa 1950.

Bild 2.1 Die wichtigsten bis etwa 1950 auf den Markt gekommenen Kunststoffe. Die durchgezogene schwarze Linie zeigt die Kunststoffwelterzeugung bis 1950 (Bildquelle: H. Hopff, Chem. Ind. 4 (1952), S. 725 und [5])

Allerdings darf diese natürlich grobe und etwas willkürliche Einteilung keinesfalls zu der falschen Auffassung verleiten, dass die als Beispiele genannten Produkte nur in dem jeweiligen Zeitabschnitt gebraucht worden sind. Viele ältere Kunststoffe haben auch jetzt noch praktische Bedeutung und werden bis in die Gegenwart eingesetzt; andere wurden längst durch leistungsfähigere oder kostengünstigere ersetzt und sind daher inzwischen nur noch historisch interessant.

2.2 Anfänge der Kunststoffindustrie

Die Geschichte der Kunststoffe ist eng mit der Technik zum Erzeugen und Verarbeiten dieser immer noch relativ jungen Werkstoffgruppe verbunden; die Kunststoffgeschichte muss deshalb auch einige industrielle und wirtschaftliche Aspekte berücksichtigen, ohne dass sich daraus eine systematische Wirtschaftgeschichte der Kunststoffe ableiten ließe; siehe dazu z.?B. S. 15, 133 und 204. Epochenübergreifend finden sich in Abschnitt 2.2 einige Erläuterungen, aus denen sich die wirtschaftliche Bedeutung der Kunststoffe und ihrer Rohstoffe erkennen lässt.

Am Anfang des Kunststoffzeitalters im 18. Jahrhundert waren die meisten der erst mit dem Beginn der wissenschaftlichen organischen Chemie nach etwa 1800 aufgeklärten Reaktionen zum Verknüpfen von kleinen zu größeren Molekülen noch unbekannt. Dennoch entstand schon im 19. Jahrhundert ein Wirtschaftzweig, der zunächst als Industrie plastischer Massen oder auch der Kunstharze bezeichnet wurde, ehe sich daraus im zwanzigsten Jahrhundert die moderne Kunststoffindustrie entwickelte.

Anfangs dienten nur einige in der Natur durch biochemische Prozesse gebildete, mehr oder minder hochmolekulare Rohstoffe aus Naturharzen, tierischem Kollagen, Proteinen (aus Milch, Eiern und Blut) sowie Wildkautschuk, Guttapercha und Cellulose als Ausgangsmaterial für die Vorgänger der erst im zwanzigsten Jahrhundert als Kunststoffe bezeichneten Produkte.

Aus solchen, auch als Biopolymere bezeichneten natürlichen makromolekularen Stoffen entstanden empirisch und durch zunächst noch nicht verstandene chemische Umsetzungen die ersten organischen Werkstoffe, sog. "veredelte Naturprodukte", oft mit Zusätzen wie z.?B. Holzmehl, anorganischen Pigmenten oder mit mineralischen Füllstoffen wie Schiefermehl oder Kreide.

Inzwischen sind Kunststoffe industriell erzeugte Werkstoffe, die - von wenigen Ausnahmen abgesehen - aus organischen...

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