Bakelit kunststoff unter strom - FIZ CHEMIE Berlin

Deutsche Version www.chemistry.de
25. Erscheinungsjahr / 63. Ausgabe
+report+
Magazin aus der Chemie und angrenzenden Naturwissenschaften
kunststoff unter strom
tapete ersetzt lampe und fernseher
Bakelit
Die industrielle entwicklung des kunststoffes

2 >> editorial
Wenn Plastik quietscht und kein
auto mehr fährt
Liebe Leserinnen, Liebe Leser
Heutige Schätzungen datieren das Alter der Menschheit
auf ca. 2 Millionen Jahre. Aus dieser frühen Zeit stammen
Knochenreste der ersten Menschen der Gattung
Homo. Diese Menschen kannten für Werkzeuge und
Gebrauchsgegenstände nur zwei Materialien - Holz und
Stein. Vor ca. 8.000 Jahren entdeckten die Menschen
keramische Werkstoffe und fanden Möglichkeiten zur
Bearbeitung von Kupfer. Nochmals 5.000 Jahre später
hält mit der Verarbeitung von Bronze die Epoche der
Metallbearbeitung Einzug. Tatsächlich beginnt erst im
Jahr 1905 mit den Arbeiten von Leo H. Baekeland an
Phenolharzen, dem späteren Bakelit, das heute oft zitierte
Kunststoffzeitalter. Umso erstaunlicher, in wie viele
Lebensbereiche Kunststoffe mittlerweile Einzug gehalten
haben und wie weit sie klassische Werkstoffe schon
ersetzt haben. Über 280 Millionen Tonnen Kunststoff
wurden im Jahr 2008 weltweit produziert. Das entspricht
700.000 voll besetzten ICE-3-Zügen der Deutschen
Bahn. 700.000 ICEs – können Sie sich das vorstellen?
Richard Huber
Leiter Marketing & Kommunikation
Doch was wäre eine Welt ohne Kunststoffe? Sie sind
überall um uns herum und in vielerlei Hinsicht nicht
mehr wegzudenken. Nehmen Sie sich doch einmal einen
Augenblick Zeit und sehen Sie sich um. Wie viel Kunststoff
umgibt Sie gerade? Und haben Sie eigentlich einen
Kunststofffavoriten?
Unsere Redaktion recherchierte und ist dem Kunststoff
auf den Grund gegangen. Herausgekommen ist
ein unterhaltsamer Einblick in die Welt der Kunststoffe,
über deren Entwicklung, Einsatz und Verarbeitung.
Kennen Sie den Unterschied zwischen Plastik und
Kunststoff oder wissen Sie, warum Marder Autokabel so
gerne haben? Erfahren Sie, warum der Kunststoff die
medizinische Forschung revolutioniert hat und stellen
Sie sich ein Leben mit leuchtender Tapete vor, die mit
einem Klick den Fernseher ersetzt. Abgerundet wird
der +report+ durch den Gastartikel von Herrn Prof.
Dr. Koßmehl, der die Geschichte und Verwendung der
Kunststoffe und vor allem des Bakelit im 20. Jahrhundert
anschaulich und informativ unter die Lupe nimmt.
Fasziniert von dem Thema Kunststoff und dessen
Vielseitigkeit, angeregt von der Frage eines Kunststofffavoriten
haben unsere Autoren ihre Lieblinge kurz
vorgestellt. Erfahren Sie, was unseren Autoren am Herzen
liegt. Vielleicht ist das ein oder andere ja auch Ihr
Plastikjuwel?
Die Arbeit der FIZ CHEMIE +report+ Redaktion ist
wieder abgeschlossen. Wir wünschen Ihnen, liebe Leserin
und lieber Leser, viel Spaß beim Lesen dieser neuen
Ausgabe.
Herzlichst Ihr
Richard Huber

Vorwort der
Geschäftsführung
Bis zu 350.000 Lernende und Lehrende in Deutschland
greifen Monat für Monat auf unsere naturwissenschaftliche,
multimediale Chemieenzyklopädie ChemgaPedia
zu. Über mehr als zehn Jahre hinweg engagiert sich FIZ
CHEMIE nun schon in der Erstellung und Pflege multimedialer,
webbasierter Ausbildungsinhalte und hat sich
mit den über 1.700 Lerneinheiten zu einem der wichtigsten
Inhaltsanbieter in Deutschland entwickelt. In einem
aktuellen Vergleich wurden die Kosten für Investitionen
in die Ausbildungsenzyklopädie den volkswirtschaftlichen
Auswirkungen auf den Bildungssektor in Deutschland
– gemessen an den Kosten alternativer Lernmaterialien
– gegenübergestellt. Dabei ergibt sich, wenn man ausschließlich
die Nutzung an den Universitäten zugrunde
legt, dass für jeden in die ChemgaPedia investierten Euro
das Bildungssystem ca. drei Euro zurückerhält.
Informationskompetenz und Ausbildung sind zwei Schlüsselforderungen
an die Wissensgesellschaft der kommenden
Jahrzehnte in Deutschland. Und exakt diese Felder
besetzt das FIZ CHEMIE seit geraumer Zeit. Ausgehend
von den vielfältigen Informationsquellen des Instituts
werden wir in den kommenden Jahren mit dem FIZ CHE-
MIE einen grundlegenden Wandel hin zu einem stärker in
den Informationswissenschaften forschenden und entwickelnden
Leibniz-Institut vollziehen.
Diese grundsätzliche Neufestlegung der Prioritäten des
FIZ CHEMIE wird in enger Abstimmung mit Hochschulen,
Schulen und Ausbildungseinrichtungen der Industrie
erfolgen. Apropos Industrie – auch hier gibt es Neues
zu vermelden. Seit Anfang 2010 arbeiten wir im Ausbildungsbereich
mit bisher vier Industriepartnern zusammen,
welche im Rahmen von industriellen Lerneinheiten
hochspezialisierte Einblicke in Arbeitsweisen, Prozesse
und Berufsbilder in der Wirtschaft erstellen, die in der
ChemgaPedia veröffentlicht werden. So nutzen wir unsere
Ausbildungsplattform zukünftig verstärkt auch als
Prof. Dr. René Deplanque
Geschäftsführer
Fenster und Motivationsinstrument zur Begeisterung für
MINT-Technologien und unterstützen die Anstrengungen
von Unternehmen, junge Menschen für die tragenden
Wirtschaftsbereiche der deutschen Industrie zu begeistern.
Diese Entwicklungen bringen viel Neues. Dabei wollen wir
aber unsere traditionellen Grundwerte nicht über Bord
werfen. FIZ CHEMIE steht auch in Zukunft für die Verlässlichkeit
und Beständigkeit von hochgradig spezialisierter
Information für Chemie, Pharmazie und den gesamten
naturwissenschaftlichen Ausbildungsbereich. Zusammen
mit Kollegen und Partnern des Instituts bereiten wir das
Wissen der Fachwelt auf und stellen es Ihnen, unseren
Kunden in immer neuen, zielgruppenorientierten Aufbereitungsformen
zur Verfügung.
Mit der konzentrierten Unterstützung durch Politik,
Wissenschaft und Industrie garantieren wir Ihnen auch
in Zukunft höchste Qualität und beste Forschungs- und
Entwicklungsergebnisse.
Ihr
René Deplanque
Vorwort

Impressum
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25. Erscheinungsjahr - 2 Ausgaben p.A.
Geschäftsführer
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Aufsichtsratsvorsitzender
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Herausgeber
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Chefredaktion
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Redaktion
Annette Prahl (ap),
Ann Seidel (as),
Dr. Ulrich Rößler (roe),
Michael Laumer (lau)
Dr. Jörg Homann (hm),
Dr. Annett Bartels (bar),
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Dominik Sollmann (djs),
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Dr. Axel Parlow (pa)
Koordination & Anzeigenservice
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z.Z. gültige Preisliste Nr. 25 ab 01.02.2010
Layout
Vanessa Vogt-Herrmann
Redaktionsschluss für diese Ausgabe
26. August 2010
Auflage
2.500 Stück / 500 Stück (dt./engl.)
ISSN
0930-276X
4 >> impressum + inhalt
© 2010 FIZ CHEMIE
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5 >> Was ist Plastik?
6 >> Mein Kunststofffavorit
7 >> Bakelit ®
9 >> Freundeskreis Chemie-Museum Erkner e.V. (FCME)
10 >> Verpackungen
11 >> Mein Kunststofffavorit
12 >> Weichmacher
14 >> Kunststoff unter Strom
14 >> Dotierung von Polymeren
17 >> Mein Kunststofffavorit
18 >> Spritzguß
19 >> Mein Kunststofffavorit
21 >> Mein Kunststofffavorit
22 >> Einkaufswagenchips, Plastikringe, Hasenzähne
23 >> Mein Kunststofffavorit
24 >> Ein Kunststoff und die Kunst der chemischen Synthese
25 >> Unser Kunststofffavorit
26 >> Wohin mit dem Quietscheentchen?
26 >> Mein Kunststofffavorit
27 >> Neues von der Datenbank
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diesem Artikel in unserem Online-+report+ im Internet finden.
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JetZt noCH meHr
informationen!!!

Plastik wird umgangssprachlich oft als Synonym für
Kunststoff verwendet, doch Plastik und Kunststoff sind
keineswegs identisch.
Der Begriff „Plastik“ stammt aus dem Griechischen und
bedeutet plastisch, geformt, formend. Er wurde sprachlich
populär, als die Kunststoffe durch Umformungsverfahren
zur Herstellung von Massenprodukten genutzt
wurden. Seitdem haben sich Kunststoffe jedoch so stark
weiterentwickelt, dass für viele Anwendungen der Begriff
Plastik nicht mehr zutreffend erscheint.
Kunststoffe sind synthetisch - aus Erdöl - oder halbsynthetisch
- durch Modifikation von natürlichen Polymeren
- hergestellte Stoffe. Einer der ersten Kunststoffe ist
Galalith oder das sogenannte Kunsthorn, das durch die
Polykondensation von Casein und Formaldehyd entsteht
und als der erste Casein-Kunststoff (1897 von Krische/
Spitteler) entwickelt wurde.
Die industrielle Produktion von Kunststoffen begann Anfang
des zwanzigsten Jahrhunderts. 1905 erforschte der
Belgier Leo H. Baekeland die Kondensation von Phenol
und Formaldehyd und meldete 1907 sein „Druck- und
Hitzepatent“ zur Synthese von Phenolharz in den USA
an. Unter dem Handelsnamen Bakelit wurde Phenolharz
als der erste vollsynthetische Kunststoff weltbekannt.
(siehe Artikel von Prof. Dr. Koßmehl Seite 7)
Kunststoffe und ihre Eigenschaften
A B C
Abb: A=Thermoplaste, B=Duroplaste, C=Elastoplaste
Kunststoffe können anhand verschiedener Kriterien in
Gruppen eingeteilt werden. So ist zum Beispiel neben
einer Sortierung anhand ihrer Entstehungsreaktionen
(Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition)
Was ist Plastik?
Was ist Plastik?

6 >> Was ist Plastik?
spanend erfolgen, z.B. durch Fräsen, Raspeln oder Sägen.
Übrigens: Werden Duromere nach dem Aushärten
erhitzt, zersetzen sie sich.
Elastomere
Gummi, Elastan u.a.
Elastomere sind Polymernetzwerke aus verknäulten Molekülketten,
die sich bereits bei geringster Krafteinwirkung
dehnen lassen und beim Loslassen wieder in ihren
mein kunststofffavorit
Silikonbackformen gibt es in den unterschiedlichsten Formen und Größen. Das Be-
sondere im Gegensatz zu herkömmlichen (Metall-)Backformen ist ihre Flexibilität. Der
Kuchen haftet nicht an der Form und lässt sich leicht aus der Form drücken. Die Formen
sind in einem Temperaturbereich von -60 bis 260 °C nutzbar.
Silikone - genauer Polysiloxane - gehören zu der Gruppe der synthetischen Polyme-
re. Sie können als Ringe oder Ketten aufgebaut sein. Die Silicium-Atome sind über
Sauerstoff-Atome verknüpft. Die freien Valenzelektronen des Siliciums sind meist durch
Methyl-Gruppen abgesättigt.
Da Siloxane sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden können
und biegsam sind, ist es möglich die Backformen ohne Zusatzstoffe (oder nur in ver-
nachlässigbaren Mengen) herzustellen.
verknäulten Ausgangszustand zurückkehren, was der
Vernetzung ihrer Grundmoleküle zu verdanken ist. Beim
Dehnen werden die Ketten in die Zugrichtung gestreckt,
können aber nicht voneinander abgleiten. Sie sind zu
hohem Maß reversibel verformbar; ihre Reißdehnung
(Formänderung ohne Rissbildung) hängt dabei stark
vom Grad der Vernetzung ab.
In unserer CHEMGAPEDIA finden Sie weitere nützliche Details und Hintergrundinformationen zu
den Kunststoffklassen: www.chemgapedia.de
+as

Die industrielle entwicklung des
kunststoffes
Bakelit ®
In Erkner, der Stadt direkt vor den Toren Berlins, fand
ein chemiehistorisch bedeutsames Ereignis statt - 1909
wurde auf der Basis der Patente von Leo Hendrik Baekeland
bei den Rütgerswerken erstmalig ein vollsynthetisches
Kunstharz - das Bakelit - im industriellen Maßstab
hergestellt. Nachdem dieses neue Material, das von
dem Siemens-Kabelwerk sofort positiv bewertet wurde,
in vielen Bereichen der Technik Eingang fand, wurde
im Mai 1910 die Bakelite GmbH Berlin - Erkner als die
weltweit erste Kunststofffabrik gegründet. Bakelit hat
sich als das „Material der 1000 Möglichkeiten“ einen festen
Platz in allen Lebensbereichen - Haushalt, Technik,
Kunst - erobert und den Boden für weitere vollsynthetische
Werkstoffe bereitet, die uns heute im Kunststoff-
Zeitalter hervorragende Dienste leisten.
Alles fing damit an, dass Adolf Bayer in Berlin 1872
Phenol mit Formaldehyd umsetzte und dabei ein harzartiges,
klebriges Produkt erhielt, das mit den damaligen
Methoden nicht charakterisiert werden konnte.
Viele Forscher nahmen sich dieser Reaktion an, um ein
brauchbares Harz als Ersatz für die immer knapper und
teurer werdenden industriell genutzten Naturharze zu
entwickeln. Einen vorübergehenden Erfolg hatte Carl
Heinrich Meyer auf der Basis seines Patents von 1902.
Sein Laccain wurde anstelle von Schellack, ein natürliches
Harz, das aus einem Sekret weiblicher Lackschildläuse
(Kerria lacca) gewonnen wird, als Möbelpolitur
eingesetzt. Es hatte aber den Nachteil, dass es lange
Zeit nach Phenol roch und die damit behandelten Möbel
stark braun verfärbte.
Leo Hendrik Baekeland beschäftigte sich viele Jahre mit
Prof. Dr. koßmehl
Prof. Dr. Koßmehl war Professor für Chemie an der Freien Universität Berlin
und ist heute Vorsitzender des Freundeskreises Chemie-Museum Erkner e.V.
dieser Reaktion, die er schließlich so steuern konnte,
dass ein besonders für die Elektroindustrie interessantes
Isolationsmaterial gezielt hergestellt werden konnte.
1907 beschrieb er in dem sogenannten „Hitze-Druck-
Patent“ einen neuen Werkstoff, „der beständiger als
Holz, leichter als Eisen und haltbarer als Gummi ist und
die Elektrizität bändigen kann“. Diese Botschaft fiel in
Erkner bei den Rütgerswerken auf fruchtbaren Boden,
zumal dort für Phenol, das in großer Menge aus Steinkohlenteer
gewonnen wurde, ein lukratives Anwendungsgebiet
gesucht wurde. Im Sommer 1909 wurden
mit Unterstützung von Baekeland die ersten Chargen
Phenolharz im industriellen Maßstab in einem Druckkessel
(„Bakelizer“) hergestellt. Erste Prüfungen beim
Siemens-Kabelwerk nahe Berlin (dem heutigen Berlin-
Siemensstadt) als Isolationsmaterial fielen positiv aus
und so konnte das neue Material seinen Siegeszug in
der Elektroindustrie, aber auch in anderen Industriezweigen
antreten.
Leo Hendrik Baekeland
(1863 – 1944)
Chemiker und Erfinder
von Phenolharzen,
Entdecker des ersten
vollsynthetischen Kunststoffes
Bakelit ®
Bakelit

8

Seit den 1940er Jahren wurde
Bakelit bei vielen einfachen
Anwendungen in zunehmendem
Maße durch die auf den
Markt drängenden billigeren
und leichter zu verarbeitenden
Massenkunstoffe, die auf
petrochemischer Basis hergestellt
werden, verdrängt.
Wegen der Rohstoffsituation
in der DDR spielte Phenoplast
weiterhin eine herausragende Rolle in vielen Industriezweigen.
Wegen der Knappheit an Tiefziehblechen
wurde von 1957 bis 1991 in Zwickau der Trabant mit
einer Phenoplast-Karosserie hergestellt. Das in Erkner
für diesen Zweck entwickelte und gelieferte Phenoplast
(17kg) wurde mit Baumwollvlies als Trägermaterial zu
den Duroplast-Karosserieteilen verpresst, die dann auf
das Stahlgerippe aufgeklebt wurden.
1993 wurde das Werk privatisiert und firmiert seit
2002 als DYNEA Erkner GmbH des finnischen DYNEA-
Konzerns. Die Produktpalette wurde stark erweitert
und umfasst heute über 250 Phenolharz-Typen, die den
jeweiligen Anwenderwünschen exakt angepasst sind.
Nach wie vor spielen Phenolharze in praktisch allen
Bereichen der Technik eine wichtige Rolle. Allerdings
treten sie nicht so stark wie früher als Werkstoffe für
alltägliche Gegenstände in Erscheinung. Sie sind essentielle
Bestandteile unzähliger Produkte des täglichen
Lebens und erfüllen Aufgaben, wo es auf spezielle und
anspruchsvolle Anforderungen ankommt: So unter
Bakelit
anderem zur Holzveredlung bei Pressholzplatten und
Holzwerkstoffen für Laminatfußböden und dekorative
Schichtpressstoffe, als Grundstoff für Lacke und als
Bernsteinersatz bei Modeschmuck, als Bindemittel für
Schleifscheiben und Bremsbeläge, für hochbeanspruchte
und temperaturbelastbare Autoteile im Austausch gegen
Metallteile zur Gewichtsverringerung und die einfach im
einstufigen Pressverfahren herstellbar sind, als hochbelastbares
Isolationsmaterial in der Elektrotechnik, für
Feuerfestmaterialien und Flammschutzmittel, die ohne
Rauchentwicklung in Graphit übergehen, als Hitzeschild
für Raumfahrzeuge und für Bergwerksschäume sowie als
Blumensteckschaumstoff.
Unzählige Gegenstände vergangener Jahre aus den
verschiedensten Lebensbereichen aus Bakelit bzw. Phenoplast
haben als Kultobjekte eine begeisterte Sammlergemeinde
gefunden. Viele Nostalgiker statten ihre
Wohnungen aus den 1920er Jahren mit Lichtschaltern
und Steckdosen aus Bakelit bzw. Phenoplast aus, die auf
Trödelmärkten sowie im Nostalgie-Fachhandel erworben
werden können. Der wohl prominenteste Kultgegenstand
ist eindeutig der liebevoll gepflegte Trabant.
freundeskreis Chemie-museum erkner e.V. (fCme)
+koß
2003, im Jahr der Chemie, gründete sich der Freundeskreis Chemie-Museum Erkner e.V. (FCME), um die chemiehistorische
Entwicklung rund um das Bakelit aufzuarbeiten und der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Der Verein bietet
im Rahmen des „Forum Chemie Erkner“ in Vorträgen und Experimentalshows historische und aktuelle Informationen
mit dem Ziel, das Bild der Chemie in der Öffentlichkeit angemessen darzustellen und Aufklärungsarbeit gegen den
gedankenlosen und rücksichtslosen Umgang mit chemischen Produkten zu leisten. Im November 2009 entwickelte
der Verein in Zusammenarbeit mit der DYNEA GmbH und der Stadt Erkner die Ausstellung „100 Jahre Bakelit“, die
als Wanderausstellung bereits an verschiedenen bekannten Orten wie z.B. in der Bundesanstalt für Materialforschung
und -prüfung, Hochschule Wildau, Urania Berlin und BASF in Schwarzheide zu sehen war. Weitere Ausstellungsorte
sind geplant. Nähere Informationen erhalten Sie unter www.chemieforum-erkner.de.

© knipseline / pixelio.de
10 >>
Welches Wasser bevorzugen Sie? Aus dem Wasserhahn
gezapft oder direkt an der Quelle geschöpft? Still oder
mit Kohlensäure versetzt? Aus der Glas- oder aus der
Kunststoffflasche? Pur oder mit leichtem Aroma?
Ich zapfe mein Wasser entweder direkt aus dem Wasserhahn,
koche es und aromatisiere es mit Teebeuteln
oder ich kaufe kohlensäurehaltiges Wasser in Einweg-
Kunststoffflaschen im Supermarkt um die Ecke. Wasser
aus Glasflaschen kaufe ich so gut wie nie, da ich sie als
unpraktisch empfinde. Ich bin viel zu Fuß und mit dem
Fahrrad unterwegs, somit hat die leichte und schwer
zerbrechliche Flasche aus Polyethylenterephthalat
(PET) einen großen Vorteil gegenüber der Glasflasche.
Der amorphe thermoplastische Kunststoff PET wird in
der Lebensmittelindustrie bevorzugt eingesetzt, weil
er durch die geringe Packungsdichte und ungeordnete
Struktur der Atome eine geringere Dichte als kristalline
Stoffe aufweist und damit nicht so hart und spröde ist.
Zudem weist das PET eine hohe Lichtdurchlässigkeit auf.
O
O
Verpackungen
Pet oder nicht Pet, dass ist hier die frage
Verpackungen
PET (Polyethylenterephthalat) /
Summenformel: (C H O ) / CAS-RN*: 25038-59-9
10 8 4 n
Und prompt sind wir bei den Nachteilen des Wassergenusses
aus PET-Flaschen. Der aufmerksame Verbraucher
hat sich sicherlich schon einmal gefragt, warum die
Mindesthaltbarkeitsdaten der abgefüllten Glasflasche
und der PET-Flasche so unterschiedlich ausfallen. Ist das
Wasser in Glasflaschen mehrere Jahre haltbar, sind es
bei der PET-Flasche in der Regel nur mehrere Monate.
O
O
n
ohne H-Atome
*CAS REGISTRY Number® (CAS-RN) is a Registered Trademark of the American Chemical Society.
Die Antwort liegt im Kunststoff. Polyethylenterephthalat
ist nicht gasdicht, weshalb die Kohlensäure diffundiert.
Bei der Herstellung der Flaschen entsteht in Spuren das
bedenkliche Acetaldehyd (CH CHO), eine brennbare
3
farblose Flüssigkeit und hochreaktive Verbindung mit
charakteristisch stechendem Geruch, die aus den PET-
Gebinden wieder freigesetzt werden kann und somit in
das Wasser übergeht und es geschmacklich verändern
kann. Es ist dies der Grund für die Ablehnung, die Wasser
aus PET-Flaschen in der Gunst vieler Verbraucher erfährt.
Erst in sehr hohen Mengen ist Acetaldehyd für den
menschlichen Organismus gefährlich. Stilles Wasser ist
übrigens nicht betroffen, da Kohlensäure den Lösungsvorgang
von Acetaldehyd begünstigt.
O
H 3C H
Acetaldehyd (Ethanal) / Summenformel: C 2 H 4 O / CAS-
RN*: 75-07-0 / InChI-Key: IKHGUXGNUITLKF-UHFF-
FAOYAB
Ein weiterer Stoff, der sich aus PET-Flaschen herauslösen
kann, ist Antimon. Antimonoxide dienen als Katalysator
zur Herstellung von PET. In der EU gilt für Antimon
ein Grenzwert von 5 µg/l Trinkwasser. Getränkeproben
aus PET-Flaschen ergaben Antimonkonzentrationen von
bis zu 44,7 µg/l. Die Gefahrstoffkennzeichnung gliedert
Antimon in die Gruppe der reizenden Substanzen ein.
Nach der Recherche an diesem Artikel muss ich zugeben,
dass meine Skepsis gegenüber PET-Flaschen
zugenommen hat, und so werde ich mein Wasser nicht
mehr auf Vorrat kaufen. Der Gefahren des Acetaldehyds
und des Antimons bin ich mir bewusst. Und ein positiver

Aspekt kommt hinzu: PET landet hierzulande
nicht auf der Mülldeponie, sondern durchläuft
verschiedene Recyclingzyklen.
Das erleichtert mir die Nutzung von PET-
Flaschen und ich freue mich, wenn ich den
nächsten Einkauf mit dem Pfandgeld der
zurückgebrachten Flaschen refinanziere.
www.chemgaroo.de
CHEMGAROO ®
Jump to Knowledge
+lau
mein kunststofffavorit
Während meiner Kindheit hielt ich vieles in den Händen. Papier in der Schule, Holz beim
Basteln, Metall beim Essen und in ganz jungen Jahren Sand auf dem Spielplatz. Doch bis
zur ersten Freundin war mir das Liebste in meinen Fingern ein Gamepad aus Kunststoff.
Raumschiffe wurden so präzise durch fremde Galaxien manövriert, Autos mit Höchstge-
schwindigkeit über Highways gejagt, Amok laufende Roboter recycelt und pillenabhängige
Smileys durch Labyrinthe gesteuert. Um die Welt und andere Welten zu retten, bedurfte es
nur Kunststoff in Form eines Steuerkreuzes und vierer Knöpfe.
• Neue Wege in der Ausbildung - Chemie Lernen leicht gemacht
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Verpackungen

12 >>
Ob Kinderspielzeug oder Haushaltsgeräte, viele Alltagsgegenstände
bestehen zu einem nicht unerheblichen
Teil aus Kunststoff. Die Anforderungen an Kunststoffe
können grundverschieden sein: Je nach zu erzeugendem
Produkt werden entweder harte und starre oder weiche
und flexible Werkstoffe benötigt. Viele Kunststoffe (in
der Regel organische Polymere) wie das weit verbreitete
PVC sind in unbehandelter Form hart und spröde. Durch
Zugabe von Weichmachern – der sogenannten äußeren
Weichmachung – lässt sich diese Eigenschaft ändern
und man erhält entsprechend flexible Kunststoffe. Hierbei
schieben sich die Weichmachermoleküle zwischen die
Polymerketten und wechselwirken mit diesen, wodurch
es zu einer Auflockerung der Polymerketten kommt.
Neben der äußeren gibt es auch eine innere Weichmachung.
In diesem Fall erfolgt die Weichmachung nicht,
wie oben beschrieben, durch dem Polymer zugefügte
Zusatzstoffe, sondern schon während des Polymerisationsvorganges
durch den Einbau von sperrigen Comonomeren
in die Polymerketten. So wird z.B. Vinylchlorid
mit Vinylacetat oder Methylacrylat copolymerisiert.
Dieser Artikel konzentriert sich im Weiteren auf die
äußere Weichmachung und stellt einige der wichtigsten
Weichmacherklassen vor.
Phthalate
Weichmacher – Die kunst, harte stoffe weich zu machen
Die kunst, harte stoffe weich zu machen
Weichmacher
starre abflussrohre und flexible Bodenbeläge – zwei auf den ersten Blick
verschiedene Gegenstände, die aber aus dem gleichen Werkstoff bestehen
können: Polyvinylchlorid (PVC). Den entscheidenden unterschied in den
materialeigenschaften machen Weichmacher.
Phthalate – die Diester der ortho-Phthalsäure – gehören
zu den bekanntesten Weichmachern. Mit Ausnahme des
Butylbenzylphthalats sind bei den industriell relevanten
Phthalaten die beiden Alkyl-Reste der Esterfunktionen
gleich. Die Synthese der verschiedenen Phthalate erfolgt
sowohl aus Phthalsäure als auch Phthalsäureanhyd-
*CAS REGISTRY Number ® (CAS-RN) is a Registered Trademark of the American Chemical Society.
rid mit den entsprechenden Alkoholen. Besonders die
längerkettigen Alkohole werden häufig nicht isomerenrein
eingesetzt, so dass auch die daraus resultierenden
Phthalate Isomerengemische darstellen wie z.B. DINP
und DIDP mit ihren Isononyl- bzw. Isodecyl-Resten.
Eingesetzt als Weichmacher werden die Phthalate unter
anderem in PVC (DEHP, DINP, DIDP), Cellulosenitrat
(BBP, DEHP) oder Polystyrol (BBP).
O
O
O
O
R 1
R 2
Butylbenzylphthalat (BBP; R 1 = CH 2 C 6 H 5 , R 2 = n-C 4 H 9 ) /
Summenformel: C 19 H 20 O 4 / CAS-RN*: 85-68-7 / InChI-
Key: IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYAR
ortho-Phthalsäure (1,2-Benzoldicarbonsäure; R1 = R2 = H) / Summenformel: C H O / CAS-RN*: 88-99-3 /
8 6 4
InChI-Key: XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYAX
Bis(2-ethylhexyl)phthalat (Diethylhexylphthalat, DEHP;
R1 = R2 = CH CH(n-C H )(n-C H )) / Summenformel:
2 2 5 4 9
C H O / CAS-RN*: 117-81-7 / InChI-Key: BJQHL-
24 38 4
KABXJIVAM-UHFFFAOYAB
Dibutylphthalat (DBP; R1 = R2 = n-C H ) / Summenfor-
4 9
mel: C H O / CAS-RN*: 84-74-2 / InChI-Key: DOIR-
16 22 4
QSBPFJWKBE-UHFFFAOYAM

Weichmacher – Die kunst, harte stoffe weich zu machen

Polymere können auch leuchten. in oleD (organischen leuchtdioden) sollen
sie künftig nicht nur als Displays in mobilen Geräten wie Handys zu
finden sein, sondern auch als extrem dünne und großflächige lichtquelle
eingesetzt werden: auf unterschiedlich gebogenen, transparenten oder sogar
flexiblen substraten gefertigt, bis hin zu leuchtenden tapeten oder
hoch auflösenden Bildschirmen an der Wand.
a
b
c
d
e
14 >>
M +
kunststoff unter strom
kunststoff unter
M
M
ab 2020 könnte die tapete lampe und
M +
M +
Wahnsinn! Während ich im Bett liege und die ganzflä-
chig leuchtenden Wände meines Schlafzimmers langsam
von orangegelb nach dunkelrot dimme, werde ich
richtig euphorisch. Insgesamt 32 Jahre habe ich darauf
gewartet – seit ich sie 1990 zum ersten Mal in einem
Science-Fiction-Film gesehen habe. Gut, noch sind diese
Multifunktionstapeten ziemlich teuer. Dafür verbrauchen
sie im Vergleich zu entsprechenden Glühbirnen, die zwischen
2009 und 2016 nach und nach verboten wurden,
rund siebenmal weniger Energie. Das rechnet sich, denn
die Strompreise sind in den vergangenen Jahren weiterhin
stark gestiegen. Das Beste ist aber, dass ich mir das
lästige Streichen sparen konnte. Einfach die Leuchttapeten
auf die Magnetstreifen an der Wand drücken, fertig – mit
Strom werden sie kabellos versorgt.
Dotierung von Polymeren
Der Begriff „Dotierung“ wurde aus der Halbleitertechnik entlehnt. Allerdings
steht er hier nicht für den Einbau von Fremdatomen in Halbleiterkristalle. Mit
starken Oxidations- oder Reduktionsmitteln entstehen in einem Polymer mit
einem ausgedehnten π-Elektronensystem (c) delokalisierte ionische Zentren.
Zu diesen bildet das jeweilige Dotierungsmittel das Gegenion. Die Oxidation,
etwa mit einem Halogen oder AsF 5 , wird als p-Dotierung (b, a) bezeichnet,
die Reduktion, etwa mit einem Alkalimetall, als n-Dotierung (d, e). Die po-
sitiven oder negativen Ladungsträger im Polymer wandern bei angelegter
elektrischer Spannung entlang der Kette.
X - = Halogenidanion, M + = Alkalimetallkation, X • , M • = ungeladenes
Halogen- bzw. Alkalimetallatom
Quelle: ChemgaPedia

strom
fernseher ersetzen
Licht aus einer Plastikfolie: Anfang der 1990er war das,
was ich 2022 endlich besitze, in „Total Recall – Die totale
Erinnerung“ zu sehen. Zu dieser Zeit erstrahlten gerade
mal die ersten kleinen OLED in Forschungslaboren.
Damals wurde Kunststoff in der Elektroindustrie fast
ausschließlich für Gehäuse und Kabelummantelungen
eingesetzt - weil er isolierte, also elektrischen Strom
nicht leitete.
Schon damals waren die Chemiker allerdings längst
so weit, auch Kunststoffe in elektrische Halbleiter und
sogar Leiter zu verwandeln: Polymere, die „extrinsisch“
leiten, indem man ihnen Metallpulver oder Ruße beimengt,
und auch solche die intrinsisch leiten. Letztere
besitzen ein ausgedehntes π-Elektronensystem. Ohne
weitere „chemische Extras“ liegt die Leitfähigkeit im Bereich
von Halb- oder Nichtleitern. Erst wenn man solche
Polymere dotiert, steigt sie deutlich an.
Können Kunststoffe Strom leiten, lassen sich daraus
elektronische Bauteile herstellen, die früher aus Metallen
und anorganischen Halbleitern gefertigt werden mussten:
meine neuen Tapeten mit OLED, den organischen
Leuchtdioden, zum Beispiel. Wenn ich daran denke, wie
„dick“ der erste OLED-Fernseher mit seiner mickrigen
Bildschirmdiagonale von elf Zoll war, den Sony 2008
auf den japanischen Markt brachte: klobige drei Millimeter.
Auch 2010 hatte man noch keinen anderen Weg
gefunden, die empfindlichen Schichten einer OLED luftund
wasserdicht einzuschließen, als sie zwischen zwei
Glasplatten zu packen. Nur dadurch wurden sie so dick,
denn die restlichen Schichten machen zusammen nur
wenige 100 Nanometer aus und sind damit wesentlich
dünner als ein menschliches Haar. Meine Tapeten sind
nicht nur hauchdünn, sondern auch flexibel – weil es
später gelungen ist, dünne Kunststofffolien und Verkapselungstechniken
zu entwickeln, welche die OLED sicher
einschließen.
Im Zimmer ist es jetzt stockfinster und mit der Fern-
kunststoff unter strom

16 >>
kunststoff unter strom
und das Licht entweder verschatteten oder durchließen
und färbten. OLED leuchten von alleine.
Wenn man sie abschaltet, wird es richtig dunkel – der
Kontrast ist praktisch unendlich. Deshalb liebe ich es,
Horrorfilme auf meiner neuen Tapete zu schauen. So
finster wurde mein Zimmer mit meinem ersten LCD-
Fernseher nie. Weil das Rücklicht an blieb, war der Kontrast
durch die schlecht verschattenden Kristalle miserabel:
Schwarz war nur ein dunkles Grau. Selbst durch
die Tür von der Toilette kann ich bequem weiterschauen,
ohne dass eine Farbe verfälscht wird - und das trotz
eines Blickwinkels von etwa 15 Grad. Das liegt ebenfalls
daran, dass die OLED selbst leuchten, praktisch direkt
an der Oberfläche.
Plastik das selber leuchtet … wie funktionierte das noch
gleich?! OLED steht für organische, Licht emittierende
Dioden. Stimmt, und die funktionieren wie ihre anorganischen
Pendants: LED. Beide bestehen aus einem
n-leitenden Halbleiter. Der heißt so, weil er Elektronen
transportieren kann, die negativ geladen sind. Über
dem n-Leiter befindet sich eine p-Halbleiterschicht, die
positive Elektronenlücken oder –löcher in hoher Dichte
enthält (siehe Abbildung S.15). Wie bei einer normalen
Diode vereinen sich auch in LED die Elektronen mit den
Löchern in der Grenzschicht, wo sich beide Materialien
berühren. Dabei geben die Elektronen ihre Energie
in Form von Licht ab. Über eine Stromquelle werden
*CAS REGISTRY Number ® (CAS-RN) is a Registered Trademark of the American Chemical Society.
permanent Elektronen und Löcher nachgeliefert. Dazu
befindet sich unter der n-Schicht eine Metall-Kathode,
über der p-Schicht die Anode, die oft aus Indiumzinnoxid
besteht. Da Anode und Lochleiterschicht durchsichtig
sind, kann das Licht entweichen. Schon bei kleinen
Stromstärken, nimmt man Licht wahr. Erhöht man sie,
wächst die Lichtintensität proportional.
Während in LED Mischkristalle wie Galliumarsenid als
Halbleiter eingesetzt wurden, waren es in polymeren
OLED zunächst Polymere wie PEDOT/PSS als Lochtransportschicht.
S +
O O
n
PEDOT/PSS [Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Polystyrol-
sulfonat] / CAS-RN*: 155090-83-8
Für den Elektronentransport kann man PPV verwenden.
PPV [Poly(p-phenylenvinylen)] / Summenformel: (C 8 H 6 ) n
/ CAS-RN*: 26009-24-5
n
SO 3 -
n

Weil in polymeren OLED die Elektronen und Löcher nicht genau
zwischen der p- und n-Schicht rekombinieren, sondern
in der n-Schicht, bezeichnet man diese als Emitterschicht.
Die chemische Struktur des Polymers, das darin zum Einsatz
kommt, bestimmt die Farbe des emittierten Lichtes.
So funktionierten OLED zumindest um 2010. Seitdem habe
ich die technische Entwicklung nicht mehr ganz so intensiv
verfolgt. Der Film ist so langweilig, dass ich nur noch
abschweife und müde bin. Ich schalte auf „Sleep“. Vor und
neben mir blendet der Sandstrand einer Insel mit Blick aufs
weite Meer ein. Während ich einschlafe, geht am Horizont
langsam die rote Sonne unter bis der Raum finster ist.
mein kunststofffavorit
Es gibt bestimmte Rituale im Leben, auf die möchte man einfach nicht verzichten. Für mich
ist eines dieser Rituale mein morgendlicher Kaffee. Ohne ihn läuft gar nichts, und ohne ihn
möchte man mir auch ganz sicher nicht über den Weg laufen.
Da man üblicherweise am Morgen meist im Stress ist, ist es am einfachsten den Kaffee
einfach auf dem Weg zu genießen. Coffee-to-Go heißt das Phänomen, das immer mehr
Menschen lieben lernen. Nun soll der Kaffee aber nicht im Auto oder auf der Hose landen.
Da kommt er ins Spiel - der Thermobecher. Mein Becher ist aus doppelwandigem Kunst-
stoff, hält den Kaffee dadurch länger warm, und da verschließbar, passt er auf, dass der
Kaffee da bleibt, wo er hingehört, im Becher.
kunststoff unter strom

© by CyBio AG, Jena
18 >>
spritzguß - je präziser, desto schneller zum Wirkstoff
spritzguß
Je präziser, desto schneller zum Wirkstoff
Eine kleine Geschichte zu kleinen Pipetten
HTS - High Throughput Screening – meint ein nahezu
vollautomatisiertes Verfahren in der pharmazeutischen
Wirkstoffsuche, welches die Untersuchung zigtausender
Substanzen hinsichtlich einer gewünschten Wirkung in
wenigen Stunden bis Tagen ermöglicht. Die Millionen
von Substanzen, die in den klimatisierten Lagern der
Pharmakonzerne ihrer Bestimmung harren, können
durch Laborkräfte nicht mehr in bezahlbarer Zeit von
Hand bewältigt werden.
Bis noch vor etwa zwanzig Jahren war stets ein größeres
Team von hochqualifizierten Wissenschaftlern Monate,
wenn nicht Jahre, damit beschäftigt, den Kreis der
infrage kommenden Verbindungen auf vielleicht 40 bis
50 Aspiranten einzuengen, die mittels Händen, Augen,
Handpipetten, Armbewegungen etc. noch gut untersucht
werden konnten.
Dieses Verfahren hat sich, zum Vorteile des Produzenten
aber auch Konsumenten, insofern umgekehrt, dass in
einem wesentlich verkürzten Forschungsvorlauf und mit
Hilfe von Datenbanken, jedwede Verbindung, die auch
nur entfernt in Verdacht steht, die gewünschte Wirkung
zu entfalten, in den Untersuchungsprozess einbezogen
werden kann. Die Anzahl dieser Substanzen erreicht
somit häufig die erwähnte Größenordnung. Der Ruf:
„Aha, also wieder Masse statt Klasse und wegrationalisiertes
Personal“ liegt zwar nahe, ist aber nach kurzer
Betrachtung nicht richtig. Erstens kann so das intellektuelle,
also gehaltsbestimmende Potential qualifizierter
Mitarbeiter unbeeinträchtigt von körperlichen Abnutzungserscheinungen
an geeigneterer Stelle zum Einsatz
kommen. Zweitens favorisieren sich in diesem Prozess

spritzguß - je präziser, desto schneller zum Wirkstoff

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spritzguß - je präziser, desto schneller zum Wirkstoff
Anlagenkomponenten kommuniziert, aufgezeichnet. Dieses
Programm weiß, welche Substanz in welchem Well
und welcher Platte leuchtet. Diese Kandidaten werden
erneut aus dem Substanzlager angefordert und je nach
Anzahl auf der entsprechenden Platte durch Pipettoren
mit wenigen und variablen Pipetten zusammengeführt
und einem weiteren Analyseprozess unterzogen. Nach
ein paar Stunden oder einer Woche gehen eine Hand
voll Verbindungen („hot hits“- Vorsicht, jetzt nicht fallen
lassen, Software kann irren) zu weiteren Untersuchungen
in die Hände des Wissenschaftlers im Labor. Die in
den Platten mit 96 und 384 Vertiefungen verbleibenden
Mengen - die Vertiefungen werden von Platte zu Platte
naturgemäß kleiner - werden wieder versiegelt und gelagert,
einem zweiten Reaktionspartner zugeführt oder,
wenn nicht kostenintensiv, verworfen.
Man könnte sich nun fragen, weshalb der Pipettierkopf
mit 96 Pipetten, nicht in 16 unterschiedlichen Positionen
die 1536er Platte befüllt? Es könnten Substanzen,
Pipettenspitzen, Investitionen (Pipettierer) und eventuell
ein Weiteres an Zeit eingespart werden.
Man arbeitet an der Einsparung von Zwischenschritten.
Es ist im Wesentlichen eine Frage der Präzision; der
Präzision von Bewegung der Plattenwagen bzw. Halterungen,
des Pipettierkopfes (der bis zu 25 kg wiegt)
über den Platten sowie der winzigen Kolben, die sich in
den Pipetten wenige Millimeter heben und senken. Hier
entscheiden, je nach Länge der Ereigniskette, Differenzen
im Zehntel- bis in den Hundertstelmillimeter. Doch
dies ist ein eigenes Thema.
Hier geht es um die Frage der Präzision und Reproduzierbarkeit
der Spritzgussprodukte Pipettenspitze und
Substanzplatte, die in der Regel aus Polypropylen bestehen.
Die Platten sind ca. 13 cm lang und 9 cm breit, die Breite
eines der 1536* Wells beträgt etwa 1,5 mm mit einer
Tiefe von max. 5 mm. Wir sprechen also von der Befüllung
von Reaktoren mit einem Reaktionsvolumen von
0,2 (!) bis etwa 10 µl (10-3 ml). Hier dominieren Oberflächenkräfte
längst die Schwerkraft, soll heißen: Wenn die
Pipette nicht genau trifft, kann die eine Substanz an der
einen Reaktorinnenwand (Well) kleben und die andere
unbemerkt an der anderen, ohne dass sich beide berühren
und vielleicht zu einem „hot hit“ vereinen.
Die Romeos und Julias der Pharmazie
Auch wenn zur Vermeidung des zuletzt genannten
Phänomens mittlerweile Plattenhalter mit Vibratoren
eingesetzt werden, bestehen weiterhin ungeheuer hohe
Anforderungen an die Fertigung der Plastikspitzen und
Platten. Gewiss, fräs- oder laserbares Material könnte
die geforderten Parameter liefern, ist angesichts des
enormen Verschleißes im HTS jedoch viel zu teuer. Der
Markt für entsprechende Pipettenspitzen für das 1536er-
HTS ist daher auch nur unter wenigen Herstellern (wenn
auch unter vielen Anbietern) aufgeteilt. Die Anforderungen
bestehen im Wesentlichen aus der absoluten
Dichtheit an der Kolbeneinfassung, Geradheit in der
Länge, Glätte und Gratfreiheit der Oberfläche und des
Auslasses, Abwesenheit von Blasen und Einschlüssen
sowie der absoluten Kontaminationsfreiheit. Allein an
der Herstellung der Verpackung sind viele erfahrene
Hersteller gescheitert. Das Spritzgusswerkzeug, also das
geometrische Gegenstück zur Pipettenspitze, muss im
Mikrometerbereich gefertigt werden. Weiterhin erfordert
die Optimierung von Einspritzdruck und -zeit sowie
Abkühldauer bis zum Auswurf ein hohes Maß an Ingenieurskenntnis
und Erfahrung. Welches Verhältnis wählt
*Übrigens: Forscher experimentieren inzwischen mit 6144 Wells. Neben den beschriebenen Faktoren stößt man hier jedoch auch
an die Grenzen der Bildauflösung der Detektoren.

spritzguß - je präziser, desto schneller zum Wirkstoff

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einkaufswagenchips, Plastikringe, Hasenzähne
einkaufswagenchips,
Plastikringe, Hasenzähne
Das messe–roadteam zeigt, wie es geht!
Kunststoffe umgeben uns Menschen der modernen Zivilisationsgesellschaft
so vielfältig wie selbstverständlich.
Wir nutzen vom Joghurtdeckel bis zum Einkaufschip tausenderlei
Gebrauchsgegenstände aus unterschiedlichen
plastischen bis spröden Werkstoffen aus den Hexenküchen
der makromolekularen Chemie. Konträr zu diesem
selbstverständlichen Umgang und Gebrauch von Kunststoffen
ist bei vielen Mitmenschen ein weitgehendes
Unwissen über Herstellungsverfahren und Eigenschaften
zu beobachten.
Umso neugieriger zeigen sich Besucher aller Altersgruppen,
wenn das Roadteam von FIZ CHEMIE und
Technischer Hochschule Wildau auf Veranstaltungen und
Leitmessen an ihren Mitmachmesseständen Spritzgießmaschinen
im laufenden Produktionsprozess vorführt.
Schnell bilden sich Menschentrauben um die kleinen
Anlagen der Firma Babyplast, die aus dem Labor- und
Übungsbetrieb der Hochschule entliehen, zusammen mit
multimedialen Lerneinheiten des FIZ CHEMIE und aufbereitet
durch den tatkräftigen Einsatz von Tutoren gerade
jungen Zielgruppen ein Fenster in die Welt der Kunststofftechnik
eröffnen. Gespritzt werden bunter Modeschmuck,
Einkaufschips, Hasenzähne - kleine Andenken,
die sich jeder Besucher, noch warm vom Herstellungsprozess,
in die Tasche stecken darf.
Die Anlagen der Firma Babyplast sind für diesen Demonstrationseinsatz
prädestiniert. Zum einen ermöglichen
kompakte Abmessungen und Gewicht (ca. 120kg)
einen vergleichsweise unkomplizierten Transport, zum
anderen erlaubt der wartungsarme Dauerbetrieb einen
durchgehenden Produktionsprozess auf Messen und
Kongressen. Durch die transparente Schutzabdeckung
kann der Standbesucher Ausschnitte des eigentlichen
Produktionszyklus vom Verschließen des Werkzeugs bis
zum Auswerfen des Kunststoffteils verfolgen. Bemerkenswert
erscheint vielen Besuchern auch die Intensität
der Farbpellets im Kunststoffgranulat. So reicht ca.
ein Farbgranulatkorn auf ca. eintausend transparente
Granulatkügelchen zum vollständigen Durchfärben des
Produktes z.B. bunt marmorierter Kunststoffringe.
Durch den Einsatz der Spritzgießmaschinen zusammen
mit vielen weiteren Exponaten aus den Bereichen
Naturwissenschaft und Technik konnte das FCH Messeteam
auf der ACHEMA 2009 und der Hannover Messe
2010 jeweils etwa 12.000 zumeist junge Besucherinnen
und Besucher für Naturwissenschaft und Technik (MINT-
FIZ CHEMIE deckt den dringenden Bedarf an einer aussagekräftigen Darstellung von anspruchsvollen Arbeitsplätzen und Arbeits-
prozessen in der Industrie mit einer neuen Idee. Unternehmen können Forschungsfelder und Produktionsprozesse, Technologien,
Geräte und Verfahren auf der kostenlos zugänglichen Bildungsplattform ChemgaPedia in industriellen Lerneinheiten (ILE) selbst
vorstellen. Die CHEMGAROO-Fachredaktion des FIZ CHEMIE unterstützt dabei technisch und didaktisch. ChemgaPedia ist heute mit
durchschnittlich 350.000 Nutzern pro Monat die meistbesuchte naturwissenschaftlich-technische Ausbildungsplattform im deutsch-
sprachigen Raum. Die ersten fünf industriellen Lerneinheiten der Firmen INMATEC, KNAUER, ORGENTEC und Heraeus sind
bereits online verfügbar unter www.chemgapedia.de

Technologien) begeistern. Das durchweg positive Feedback
der Zielgruppen zeigt, dass gerade der ansonsten
wenig beachtete Bereich der Kunststofftechnik durch das
Vorstellen von Produktionsprozessen und Technologien in
der Gunst der Besucherinnen und Besucher eine deutliche
Aufwertung erfährt.
mein kunststofffavorit
Mein Lieblingskunststoffgegenstand ist von zylindrischer Gestalt, ca. 40 mm
hoch und 20 mm im Durchmesser. Der aus Silikonen oder Polyethylen bestehende
+rh
Gegenstand wird im Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren hergestellt und trägt dazu bei, dass
eine zunehmende Anzahl der 1.200.000.000 Pendants aus Kork, die jedes Jahr in Deutschland
verwendet werden, in Zukunft eingespart werden kann. Mein Gegenstand ist absolut lebens-
mittelecht und bildet, anders als sein Naturpendant kein Trichloranisol (TCA). TCA kann durch
eine Reaktion von chlorgebleichtem Naturkork und im Korken verbliebenen Pilzen entstehen und
ist bei 5%-10% der weltweiten Weinproduktion für ein vorzeitiges Verderben des Traubensafts
verantwortlich. Na, jetzt hab ich meinen Lieblingskunststoffgegenstand ja schon fast verraten. Es
ist der Kunststoffkorken.
einkaufswagenchips, Plastikringe, Hasenzähne

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ein kunststoff und die kunst der chemischen synthese
ein kunststoff und die kunst
der chemischen synthese
Jeder, der sich in seinem Leben mit organischen Synthesen
herumplagen musste, weiß, wie viel Mühe es
machen kann, nach einer erfolgreichen chemischen Reaktion
noch viele Schritte der Reinigung, Aufkonzentrierung
und chromatografischen Trennung durchführen zu
müssen. Die Natur geht hier einen geschickteren Weg:
Sie bindet im Vorfeld bereits einen Reaktionspartner
an einen festen Träger und löst das Reaktionsprodukt
nach erfolgter chemischer Reaktion einfach wieder vom
Träger ab.
B. Merrifield machte sich erstmals in den 60er Jahren
dieses Prinzip des Aufbaus von komplexen Molekülen
wie Proteinen aus einem relativ kleinen Pool von Aminosäuren
bei der Automatisierung der Peptidsynthese
zunutze.
Die sogenannten Festphasenreaktionen sind seitdem
eine interessante Alternative zur „klassischen Chemie
in Lösung“. Als Träger werden organische Kunststoffe
verwendet (meist vernetzte Polystyrole), an die über
einen sogenannten Linker (gängiger Begriff in der Polymerchemie:
Anker) einer der Ausgangstoffe gebunden
wird. Diese Bindung ist idealerweise inert gegenüber
den Reaktionsbedingungen der nachfolgenden Reaktionen,
lässt sich aber am Ende unter genau definierten
Bedingungen wieder lösen. Während der eigentlichen
Synthese aber bleibt das Produkt oder Zwischenprodukt
fest am unlöslichen Träger gebunden und kann mit
verschiedenen Reagenzien und Waschlösungen zusammengebracht
werden. Eine einfache Filtration ersetzt
hier zeitaufwendiges Abtrennen mittels Destillation oder
Chromatographie von anderen Ausgangsstoffen, Nebenprodukten
und Reaktionsmedien.
Diese Vorteile und eben auch die oben genannte leichtere
Automatisierbarkeit führten dazu, dass seit 1963 bis
zur Gegenwart zehntausende Anwendungen und Weiterentwicklungen
dieser innovativen Technik in den Fachzeitschriften
auftauchen und es einen steigenden Bedarf
gibt, diese zusammenzufassen und zu systematisieren.
- eine Spezialdatendank von FIZ CHEMIE und
Accelrys
In der Solid Phase Organic Reactions (SPORE) Datenbank
werden Reaktionen zusammengetragen, die sich
ausschließlich mit der Synthese kleiner organischer Moleküle
an fester Phase beschäftigen. Diese Reaktionendatenbank
wurde speziell für den organischen Chemiker
entwickelt, der im Bereich der organischen Synthese an
fester Phase tätig ist. Die Datenbank enthält seit der
ersten Veröffentlichung von Merrifield im Jahre 1963 bis
zur Gegenwart alle Reaktionen, die die folgenden Prozesse
beschreiben:
- Kupplungsreaktionen an die feste Phase und
Abspaltung von der festen Phase
- Einführung von Linkern und Spacern
- Reaktionen der polymer-gebundenen Moleküle
- Einführung und Abspaltung von Schutzgruppen
an funktionellen Gruppen
- Modifikation von Polymeren

ein kunststoff und die kunst der chemischen synthese

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Wohin mit dem Quietscheentchen?
Wohin mit dem Quietscheentchen?
Diese Frage stellte ich mir ganz besorgt, als ich über
meinen Lieblingsgegenstand aus Kunststoff schrieb und
recherchierte, dass in Deutschland das ausgediente
Badeentchen bislang in die graue Restemülltonne gehört
und damit letztendlich leider in der Verbrennungsanlage
verschwindet.
So ergeht es bis heute nicht nur den vielen tausend
alten Quietscheentchen, sondern auch anderen Kunststoffgegenständen,
die in den grauen Mülltonnen
Deutschlands verschwinden. Doch Rettung naht, denn
in Zukunft müssen in Deutschland neue Wege beschritten
werden, die den EU-Abfallrahmenrichtlinien zur
Abfallvermeidung und zum Recycling sowie zur Ressourcenschonung
der weltweit immer knapper werdenden
Rohstoffe genügen. Diese Richtlinien müssen von den
EU-Mitgliedsstaaten bis zum Ende des Jahres 2010 umgesetzt
werden.
mein kunststofffavorit
In Deutschland wird es daher bald ein neues Kreislaufwirtschaftsgesetz
geben, welches unter anderem die
Einführung einer neuen Wertstofftonne bzw. eine Erweiterung
der gelben Tonne vorsieht, um mehr Wertstoffe
aus den Haushalten ziehen zu können. So werden dann
neben dem Verpackungsmüll außerdem andere recyclingfähige
Materialien wie Textilien und Kunststoffteile
ohne grünen Punkt, also auch altes Spielzeug, gesammelt
bzw. von der grauen Tonne hin zur neuen Wertstofftonne
umgeschichtet.
Erfolgreiche Modellprojekte der letzten Jahre in Berlin,
Hamburg und Leipzig mit der „Gelben Tonne Plus“ zeigen
bereits, dass so mehr kostbare Wertstoffe gesammelt
und wieder im Recyclingsystem genutzt werden
können. Drücken wir die Daumen, dass dieses System
ab dem kommenden Jahr praktisch und flächendeckend
auch in ganz Deutschland umgesetzt wird.
Sie ist so süß, so gelb und so bekannt. Sie wurde in den 1970er Jahren besungen in der Sesamstraße und es wird um sie
gestritten in Herrn Müller-Lüdenscheidts Badewanne. Sie schwamm seit 1992 sogar schon auf den Weltmeeren herum
und sorgte für wissenschaftliche Erkenntnisse über die Meeresströmungen. Sie ist eine Freude für groß und klein und hat
schon so manche Sammlerleidenschaft hervorgerufen – heute existieren bereits weit über 1.000 verschiedene Varianten
von ihr.
Auch bei mir zu Hause hat das Quietscheentchen aus dem elastischen Kunststoff seinen festen Platz auf dem Badewan-
nenrand und sitzt an gemütlichen Abenden, an denen ich mich im warmen Schaumwasser vom arbeitsreichen Alltag
erhole, neben meinem Glas trockenem Rotwein (natürlich aus einer Flasche mit Kunststoffkorken).
Und eines ist damit wohl klar, für mich stellt sich nicht die heute heiß diskutierte Frage nach der Entsorgung. Ich bleibe
meiner Quietscheente treu, denn wegen ihrem hohen Anteil an Weichmachern, bislang hineingeworfen in die Restemüll-
tonne, würde man sie in der Verbrennungsanlage elendig sterben lassen. Und das wäre wirklich sehr traurig!
+ap

neues von der Datenbank - Cheminform und inChi
Neues von der Datenbank
Cheminform und inChi
fiZ aktuell27
In den Datenspeichern des ChemInform haben sich in den
nunmehr nahezu 20 Jahren seines Bestehens erhebliche
Mengen an Information angesammelt. Außer den etwa 1,3
Millionen Reaktionen, den Hauptelementen der Datenbanken, finden sich dort derzeit etwa 1,4 Millionen
unterschiedliche Moleküle. Es ist jedoch nicht einfach, ein bestimmtes Molekül zu identifizieren, etwa für
eine Abfrage nach bestimmten Informationen über dieses Molekül. Eindeutig festgelegt ist die chemische
Struktur, also die Strukturformel mit der Beschreibung der Atome und Bindungen, aber diese ist meist sehr
komplex und nur mit spezieller Software zu handhaben. Seit einigen Jahren gibt es daher den InChI, den
IUPAC International Chemical Identifier, der von der IUPAC (International Union of Pure and Applied Che-
mistry) und dem NIST (National Institute of Standards and Technology) entwickelt wurde. Es handelt sich
dabei um einen automatisch generierbaren Code, der sich aus der Struktur ableitet, und der auch wieder
rückwärts die Erzeugung der Struktur aus dem Code erlaubt. Er stellt sozusagen den eindeutigen „Namen“
einer chemischen Substanz dar und ist zum internationalen Standard geworden. Die zahllosen auf der gan-
zen Welt verteilten, in Datenbanken gespeicherten oder neu publizierten Informationen und
Daten lassen sich mit seiner Hilfe einfach korrelieren und gegenseitig ergänzen.
Auch die Moleküle des ChemInform sind jetzt „InChIfied“, mit dem InChI-Code versehen.
Die für die Erzeugung notwendige Software, die auf der IUPAC-Website frei heruntergeladen werden kann,
konnte vor kurzem erfolgreich für das Betriebssystem OpenVMS adaptiert und in den Produktionsprozess
integriert werden. Mit Hilfe des InChI-Codes können die Kunden des ChemInform wesentlich leichter als
früher die Eigenschaften von Molekülen, wie etwa die kommerzielle Verfügbarkeit, recherchieren.
InChI macht chemische Strukturformeln im Internet für
alle Suchmaschinen sichtbar
Chemie-Fachgesellschaften, Wissenschaftsverlage und FIZ CHEMIE engagieren sich mit einem internationalen Trust
für die Verbreitung und Weiterentwicklung einer standardisierten Kennung für chemische Strukturen im Internet. Die
Identifikations-Zeichenkette 'InChI' ermöglicht Suchmaschinen die sichere quellenübergreifende Identifizierung von
Substanzen. Werkzeuge zum Erzeugen der InChI-Codes sind im Internet kostenlos bereitgestellt. Nähere Informationen
unter http://www.inchi-trust.org.

www.cheminform.com
ChemInform ®
The best compendium in organic synthesis
phone: +49 30 399 77 0 · e-mail: cheminform@fiz-chemie.de