Erdöl ist die wichtigste Rohstoffquelle für die meisten Kunststoffe ...

PidS
NuT – 10
Erdöl ist die wichtigste Rohstoffquelle für die meisten Kunststoffe. Trotz der hohen,
Jahreserzeugung von, weltweit 100 Millionen Tonnen Kunststoffen wandern aber nur
4 % des gesamten Rohölverbrauchs in die Kunststofferzeugung. Der größte Anteil
nämlich ungefähr 80% des wertvollen Rohstoffs Erdöl, wird als Heizöl und
Motorkraftstoff verbraucht.
Erdöl ist ein Naturstoff aus einem Gemisch zahlreicher Stoffe. In Raffinerien wird
Erdöl durch Erhitzen in verschiedene Bestandteilgemische getrennt. Ein Teilgemisch
ist hierbei das Rohbenzin. Aus dem Rohbenzin werden die chemischen Grundstoffe
für die Kunststofferzeugung gewonnen. Aus diesen werden Formmassen für die
Kunststoffverarbeitung hergestellt, als Granulat (Körner), Pulver, Pasten oder flüssige
Harze. Die Formmassen werden zu Halbzeugen (Folien, Platten, Rohre, Profile, ... )
und zu vielen Fertigprodukten erarbeitet.
Die chemische Industrie produziert mehr als 50 Kunststoffsorten. Jede einzelne
Kunststoffsorte kann in zahlreichen Varianten hergestellt werden, z. B. durch
Zusatzstoffe zum Weichmachen (Weichmacher), Verstärken, durch Einfärben
(Färbemittel), Stabilisieren (Stabilisatoren) gegen das Sonnenlicht, Füllstoffe,
Trennmittel usw.
Kunststofftechnik: Vom Rohstoff zum
Gebrauchsgegenstand
Die chemischen Bezeichnungen der Kunststoffe können sehr kompliziert sein Die
Kurzbezeichnungen lassen sich leichter aussprechen, z. B. PS für Polystyrol, PE für
Polyethen, PP für Polypropen, PVC für Polyvinylchlorid. PS, PE, PP und PVC bilden
den Hauptanteil der Massenproduktion von Kunststoffartikeln.
Viele Kunststoffe sind uns nicht mit den chemischen Bezeichnungen, sondern mit
den Handelsnamen bekannt, z. B. Nylon, Perlon, Plexiglas, Styropor.
Mathieu/
Szasz

PidS
NuT – 10
Ergänze mit Hilfe des Textes:
Chemische Verarbeitung:
Lacke, Kunststofffasern,
Klebstoff,…
Hilfs- und Zusatzstoffe:
-
-
-
-
Verarbeitung von Halbzeugen
und Halbfertigprodukten
Abkanten, Biegen, Tiefziehen,
Blasformen, Schweißen, Kleben,
Bohren, Sägen
Kunststofftechnik
Rohstoffquellen:
-
-
Aufgangsstoffe:
-
-
Formmassen:
-
-
-
-
Kunststoffverarbeitung:
Spritzgießen, Extrudieren,
Kalandrieren, Schäumen
Gebrauchsgegenstände
aus Kunststoff
-
-
-
Mathieu/
Szasz

PidS
NuT – 10
Ergänze mit Hilfe des Textes:
Chemische Verarbeitung:
Lacke, Kunststofffasern,
Klebstoff,…
Hilfs- und Zusatzstoffe:
- Weichmacher
- Füllstoffe
- Färbemittel
- Stabilisatoren
Verarbeitung von Halbzeugen
und Halbfertigprodukten
Abkanten, Biegen, Tiefziehen,
Blasformen, Schweißen, Kleben,
Bohren, Sägen
Kunststofftechnik:
Rohstoffquellen:
- Erdöl, Erdgas
- Steinkohle
Aufgangsstoffe:
- Rohbenzin
- Zellulose
Formmassen:
- Granulat
- Pulver
- Paste
- flüssiges Harz
Kunststoffverarbeitung:
Spritzgießen, Extrudieren,
Kalandrieren, Schäumen
Gebrauchsgegenstände
aus Kunststoff
- Joghurtbecher
- CDs, Legosteine
- Wasserkisten
Mathieu/
Szasz

PidS
NuT – 10
Kunststoffe verhalten sich bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich. Sie
lassen sich dementsprechend in drei Gruppen einteilen, in Thermoplaste, Duroplaste
und Elastomere.
Thermoplaste (thermos = warm) sind bei
Raumtemperaturen fest. Sie verlieren mit
zunehmender Temperatur ihre Festigkeit und
werden gummiartig - elastisch. Nach dem
Erkalten behalten umgeformte Thermoplaste ihre
Form bei. Beim Wiedererwärmen gehen sie durch innere Spannkräfte in ihre
Ausgangsform zurück.
Kunststofftechnik: Thermo-, Duroplaste,
Elastomere
Werden Thermoplaste über den thermoplastischen Bereich hinaus erwärmt,
erreichen sie einen teigig - zähen bis flüssigen, plastischen Zustand. Bei Erwärmung
über den plastischen Bereich hinaus zersetzen sie sich und sind nicht mehr
verwendbar. Beim Übergang vom festen Zustand zum elastischen und vom
elastischen zum plastischen Bereich gibt es keine scharfen Temperaturgrenzen. Die
Zustände ändern sich nicht schlagartig. Es gibt breite Übergangsbereiche.
Duroplaste (durus = hart) sind bei Raum-
temperatur hart und bleiben auch bei
Erwärmung fest. Erwärmung führt nicht zur
Erweichung, sondern eine zu starke
Erwärmung nur zur chemischen Zersetzung.
Die Form-massen sind flüssige, pastenartige,
Mathieu/
Szasz
pulverförmige, granulierte (körnerartige) oder tablettenartige Harze. Die Herstellung
von Gegenständen erfolgt bei harten Formmassen durch Pressen unter
Hitzeeinwirkung. Bei flüssigen Reaktionsharzen wird vor der Formgebung Härter

hinzugefügt. Nach der Formgebung lassen sich Duroplaste nur noch spanend
bearbeiten, z. B. durch Bohren, Sägen und Feilen.
Elastomere (elastisch = dehnbar, biegsam, z.B. Schwamm) lassen sich bei
Raumtemperatur gummiartig dehnen. Ihre Elastizität behalten sie über einen sehr
großen Temperaturbereich bei. Werden sie stark erhitzt, erreichen sie nicht den
plastischen Zustand, sondern zersetzen sich und sind nicht mehr verwendbar. Bei
sehr großer Kälte werden Elastomere steif.

PidS
NuT – 10
Kunststofftechnik: Verarbeitung von Kunststoffen
Extrudieren, Extrusionsblasen und Spritzgießen zählen zu den wichtigsten
Verarbeitungsverfahren von Kunststoffen. Bei diesen Verfahren werden
Thermoplaste bis in den plastischen Bereich erwärmt. Beim Extrudieren wird
Granulat über den Einfülltrichter dem Zylinder zugeführt. Eine Schnecke fördert die
Kunstoffmasse wie bei einem Fleischwolf zum Werkzeug. Die Kunststoffmasse wird
erwärmt, durchgeknetet und verdichtet. Das plastifizierte Material wird durch ein
Extruderwerkzeug gepresst und anschließend gekühlt. Durch die Form des
Extruderwerkzeugs entstehen endlose Profile, wie Tafeln, Folien, Schläuche, Rohre,
Fäden oder Drahtummantelungen.
Mathieu/
Szasz

Schemazeichnung von Extruder und Werkzeugen
Extrusionsblasen von Hohlkörpern
Zur Herstellung von Flaschen, Kanistern oder anderen
Hohlkörpern wird ein Schlauch extrudiert, von einem geöffneten
Hohlwerkzeug erfasst und luftdicht abgequetscht. Eingeblasene
Druckluft weitet den Schlauch auf und drückt ihn an die
Innenwände des Hohlwerkzeugs. Extrusionsgeblasene
Hohlkörper lassen sich zumeist an der "Längsnaht" erkennen, die
durch die Schließfuge des Werkzeugs zustande kommt.

Beim Spritzgießen wird Granulat wie beim Extrudieren in einen beheizten Zylinder
gefüllt. Die Schnecke ist aber zusätzlich längs verschiebbar. Sie fördert die
Formmasse, plastifiziert sie und stößt sie aus.
Durch Spritzgießautomaten können komplizierte Formteile mit großer
Maßgenauigkeit, ohne Nacharbeit und in hoher Stückzahl hergestellt werden, z. B.
Telefongehäuse, Modellbauteile, Zahnräder und Haushaltsartikel. Spritzgussteile
sind zumeist an der Angussstelle zu erkennen.
Schäumen
Schema Spritzgießen
Wie bei der Herstellung von Schlagsahne kann in weiche
Kunststoffmassen Luft eingeschlagen werden. Luft oder ein
anderes Gas können auch eingeblasen werden. Dieses
Verfahren wird z. B. beim Schäumen von PVC angewandt.
PUR- Schaum lässt sich durch Zusammenmischen von zwei
flüssigen Stoffen herstellen. Beim Mischvorgang entsteht

Gas, das die Stoffmischung aufschäumt.
Häufig wird mit chemischen Treibmitteln geschäumt. Beim PS- Hartschaum (z. B.
Styropor) erfolgt das Schäumen in zwei Stufen: Zunächst werden aus dem Rohstoff
treibmittelhaltige Polystyrol- Körnchen hergestellt. Durch Erwärmen mit heißem
Wasserdampf blähen die Treibmittel die Körnchen auf. Sie vergrößern sich auf das
70fache. Nach diesem Vorschäumen muss in die Perlen Luft einwandern. In der 2.
Stufe wird ein Formwerkzeug mit den vorgeschäumten Perlen gefüllt. Die
geschlossene Form wird erwärmt. Die Perlen blähen auf und drücken in der
geschlossenen Form aufeinander. Sie verschweißen sich so, dass ein fester
Schaumstoffkörper entsteht.
Kalandrieren
Der Kalander ist eine Maschine, mit der weich gemachter Kunststoff ausgewalzt wird,
um Folien herzustellen. Das Auswalzen geschieht im Prinzip wie beim Breitwalzen
von Kuchenteig mit der Teigrolle. Der Kunststoff läuft zwischen heißen Walzen
hindurch, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Durch eingravierte Muster auf kalten
Walzen können auch Oberflächen geprägt werden. Mit dem Kalander wird z. B.
weiches Kunstleder hergestellt.
Warmformen
Thermoplaste verlieren mit zunehmender Wärmezufuhr ihre Festigkeit und werden
formbar. Dies nutzt man beim Warmformen aus, um z. B. Folien, Tafeln und Profile
durch Biegen, Drücken oder Ziehen in die gewünschte Form zu bringen. Nach der
Formgebung wird das Teil so lange festgehalten, bis es abgekühlt und wieder fest
geworden ist. Wasser oder Druckluft sorgen für schnelle Abkühlung. Durch
Warmformen werden Kleinteile, wie z. B. Einlagen von Pralinenschachteln,
Klarsichtverpackungen, und Großteile, wie Kühlschrankinnenteile, Bootskörper oder
Badewannen, hergestellt.
Die folgenden beiden Warmformverfahren lassen sich auch im Unterricht anwenden:

Biegeumformen
Das Kunststoffhalbzeug wird nur in der Zone erwärmt, in der es
gebogen werden muss. Soll die Biegestelle einen kleinen Radius
einnehmen und möglichst kantig sein, wird nur eine schmale
Zone erwärmt. Das Halbzeug wird nur in der Erwärmungszone
weich, da Thermoplaste die Wärme schlecht weiterleiten.
Vor dem Biegen von Rohren werden diese mit Sand oder
Korkmehl gefüllt und an den Enden verschlossen. Dadurch lässt
sich das Einknicken des Rohrs an der Biegestelle vermeiden.
Tiefziehen
Beim Tiefziehen wird die umzuformende Folie oder Tafel auf die Umformtemperatur
gebracht und im Werkzeug eingespannt. Durch Druck mit einem Stempel, Blasen mit
Druckluft oder Saugen kann geformt werden. Die Wanddicken des geformten Stücks
sind geringer als die des Ausgangsmaterials.
Um möglichst gleichmäßige Wandstärken und große Ziehtiefen zu erreichen, werden
mehrere Verfahren kombiniert, wie Vordehnen, Saugen, Einblasen von Heißluft oder
Beheizen des Stempels. Der große Vorteil des Tiefziehens im Vergleich zum
Spritzgießen liegt in den niedrigeren Herstellungskosten für das Formwerkzeug.

PidS
NuT – 10
Kunststoffingenieure/ Kunststoffingenieurinnen befassen sich mit den
chemischen Grundlagen der Kunststoffe und mit der Konstruktion von Kunststoff
maschinen. Sie forschen in allen Bereichen der Kunststoffverarbeitung, -anwendung
und -prüfung.
Chemikanten/ Chemikantinnen steuern und überwachen hauptsächlich
Produktionsvorgänge zur Herstellung der Formmassen (Pulver, Pasten, Harze,
Granulat) für die Kunststoffverarbeitung. Sie warten die Anlagen und führen
selbstständig kleinere Reparaturen durch.
Kunststofftechniker/ Kunststofftechnikerinnen entwerfen Werkzeuge und
Vorrichtungen für die Kunststoff verarbeitenden Maschinen und sind für deren
Einrichtung und Oberwachung zuständig. Sie prüfen und kontrollieren Formmassen,
Fertigerzeugnisse und den Produktionsablauf.
Kunststoff- Formgeber/ Kunststoff- Formgeberinnen stellen Halbzeuge (Rohre,
Tafeln, Stäbe, ...) aus Formmassen her. Sie bedienen Kunststoff maschinen, richten
sie ein, kontrollieren sie, überwachen den Verarbeitungsablauf und beseitigen an den
Maschinen Betriebsstörungen.
Kunststofftechnik: Kunststoffberufe
Kunststoffschlosser/ Kunststoffschlosserinnen stellen Apparate, Rohrleitungen
oder Behälter her. Sie bearbeiten dazu Halbzeuge durch Bohren, Drehen,
Schweißen, Kleben oder Umformen mit Wärme.
Zahlreiche andere Berufe sind direkt mit der Herstellung, Verarbeitung und Prüfung
von Kunststoffen und den dazu benötigten Maschinen und Werkzeugen beschäftigt,
z.B. Werkstoffprüfer/ Werkstoffprüferinnen und Werkzeugmechaniker/
Werkzeugmechanikerinnen. Aber auch in fast allen anderen technischen
Berufszweigen wird mit Kunststoffen gearbeitet.
Mathieu/
Szasz