Wolfgang Korsus Dipl.-Ing. NT, Astrophysiker
Kapitel 333/15 Teil 2
Die Menschheit fing an zu denken, aber an wen oder was ? oder genauer, in welcher Zeit hatte man „KUNSTSTOFF erstmals, in der eigenen Hand ? Na ich bin kein Freund des „Ratens“, also Tacheles ( komme ich zur Sache ! )
ich starte! ……mit der
‼ Entwicklungsgeschichte der Kunststoffe ‼
Die ersten Anfänge !
Ich mag es kaum glauben, Biopolymere und natürlich vorkommende Polymere werden von Menschen schon seit Urzeiten verwendet. Zum Beispiel „Holz“ dient dem Menschen als Baumaterial und Wolle als Bekleidung…..in Arabien wurden Wasserbecken und Kanäle mit natürlichem „Asphalt“ abgedichtet. Des gleichen wurden dort bestimmte Baumharze als „Gummi Arabicum„ eingesetzt“ und sogar nach Europa exportiert. Aus Osteuropa ist Bernstein als fossiles Harz für die Verwendung bei Pfeilspitzen und Schmuckgegenständen bekannt und im Mittelalter wurde dann Tierhorn durch bestimmte Verfahrensschritte in einen plastisch verformbaren Stoff verwandelt. Bereits um 1530 wurde im Hause der Fugger nach einem Rezept des bayerischen Benediktinermönches „Wolfgang Seidel“ durchsichtiges Kunsthorn ? … Ja aus Ziegenkäse gefertigt und auch vertrieben.
Es folgte ein bekannter Name „Zelluloid“, so bezeichnete man eine Gruppe von Kunststoff-Verbindungen, die aus Cellulosenitrat und Campher hergestellt wurden. Zelluloid wird angesehen denn man kann es leicht schmelzen und formen. Mit Zelluloid war man erstmals in der Lage, Imitate von Luxusartikeln aus Naturptodukten wie Elfenbein, Korallen, Ebenholz, Hornsubstanz, Schildpott oder Perlmutt in Massenfertigung (Druckgusstechnik) herzustellen.
Zelluloid wird durch Mischen von Cellulosenitrat mit Campher hergestellt. Campher dient hier als Plastifizierer für das Cellulosenitrat.
Ein typisches Zelluloid enthält etwa 70 bis 80 Teile Cellulosenitrat, auf 11 % Stickstoff nitriert, 30 Teile Campher, 0 bis 14 Teile Farbstoff, 1 bis 5 Teile Ethanol, weitere Stabilisatoren und Zusätze, die den Kunststoff haltbarer und flammresistenter machen.
Geschichte und Entwicklung
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Der erste industrielle Produktionskomplex der Celluloid Company in Newark, New Jersey, um 1890
Das erste Zelluloid wurde so um 1856 von Alexander Parkes hergestellt, dem es aber nicht gelang, seine Erfindung Parkesine zu verwerten. Der Name Zelluloid entstand aus der 1870 registrierten Handelsmarke „Celluloïd“ der Celluloid Manufacturing Company, die die Zelluloide herstellte, die durch die Patente von John Wesley Hyatt geschützt waren. Hyatt hatte nach einem preiswerten Ersatzmaterial für dasElfenbein von Billardkugeln gesucht und dabei einen Prozess entwickelt, bei dem Hitze und Druck die Herstellung vereinfachten. 1878 hatte er Parkes das Patent für Parkesine abgekauft.
In Deutschland wurde 1887 mit der Deutschen Zelluloid Fabrik in Eilenburg eine Produktionsstätte für Zelluloid errichtet. Vor dem Ersten Weltkrieg betrug der jährliche Produktionsausstoß etwa 12.700 Tonnen Zelluloid.
Zelluloid-Film
In den späten 80er Jahren des 19. Jahrhunderts wurden Zelluloide als durchsichtiger Träger für fotografische Filme entwickelt. Sowohl Hannibal Goodwin (1887) als auch die Eastman Company (1889) erhielten Patente für einen Goodwin und die Investoren, denen er später seine Patente verkaufte, gewannen 1898 ein Patentverletzungsverfahren gegen die Eastman Kodak Company.
Am 1. Januar 1951 stellten Filmfabriken weltweit offiziell die Herstellung von Zelluloid-Rohfilm ein. Bis die Lagerbestände ausverkauft waren, dauerte es allerdings noch bis Mitte der 1950er Jahre, und erst mit dem Verbot des Materials als leicht entzündlicher Gefahrstoff in mehr und mehr einzelnen Ländern verschwand es auch aus den Lichtspieltheatern.
VerwendungSpritzgussteile
Bereits im Jahre 1869 bezeichnete Daniel Spill, ein Partner von Alexander Parkes, den Kunststoff Xylonite(eine Weiterentwicklung von Parkesine) als geeignet, um daraus „Gears and Friction Wheels“ (Zahnräder) und Reibräder sowie „Bearings for Machinery“ (Gleitlagerhersteller)
Als Termoplaste fanden die Zelluloide eine breite Anwendung im 19. und in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Aus diesem Material stellte man unter anderem Kämme, Messergriffe, Kugelschreibergehäuse, Brillengestelle und Spielzeug her.[7]Allerdings war es leicht brennbar und verwitterte, weshalb es durch Celluloseacetat – Kunststoffe und seit 1950 mehr und mehr durch PET ersetzt wird.
Für sehr hochwertige Schreibstifte und Füllhalter wird Zelluloid nach wie vor als Schaftmaterial genutzt, da die haptischen Eigenschaften von Zelluloid bisher mit anderen Kunststoffen nicht erreicht werden.
In der Musikinstrumentenindustrie spielt Zelluloid als Material für Plektren, Einfassungen von Musikinstrumenten (Bindings) und für Folien im Trommelbau auch heute eine Rolle.
Filmmaterial
Mit der Entwicklung des Zelluloidfilms wurde der Grundstein für den fotografischen Film im heutigen Verständnis des verbreiteten Rollfillms und Kleinbildfilms gelegt, der nun in Konkurrenz zur fotografischen Platten trat und schließlich zur Entwicklung von Kinofilmen führte. In trockener Umgebung sinkt allmählich der Wassergehalt von Celluloidfilm. Der Stoff nimmt dabei mit der Zeit Sprengstoffcharakter an und kann sich spontan entzünden.[8] Deswegen dürfen Nitrozellulosefilme, zum Beispiel im Bundesfilmarchif nurunter besonderen Sicherungsvorkehrungen gelagert werden.[9]
Tischtennisball
Tischtennisbälle aus Zelluloid (Durchmessertraditionell aus Zelluloid hergestellt. Um zu einem Material zu kommen, das nicht als gefährlich eingestuft wird, und dessen Rohstoffe in ausreichend Mengen dauerhaft weltweit verfügbar sind, einigten sich die Ballhersteller mit der ITTF)im Jahr 2014 auf den sogenannten Plastikball. Dies war das Ergebnis einiger Jahre Forschung und Entwicklung.
Während bei Wettbewerben auf Bundesebene schnell ausschließlich Plastikbälle zum Einsatz kamen, wurden auf regionaler Ebene noch längere Zeit Zelluloid-Bälle aufgrund ihrer höheren Beständigkeit eingesetzt.
Langzeitzünder
Ein Zelluloidring hier chemisch -mechanischen Langzeitzündern umgangssprachlich „Säurezünder“, „ obwohl eigentlich keine Säure enthalten ist), die im Zweiten Weltkrieg in großem Umfang eingesetzt wurden, die Schlagbolzenfeder. Beim Abwurf der Bombe wurde durch ein vorher entsichertes Windrad eine Spindel in den Zünder geschraubt, welche dort eine Glasampulle mit Azeton zerstörte. Das Aceton löste in der Folge das Zelluloid auf und die Auslösekugeln wurden durch die Federkraft in das weiche Zelluloid gedrückt, womit die Schlagbolzenfedersperre beseitigt wurde. Die Detonationsverzögerung bei Langzeitzündern konnte über unterschiedliche Acetonkonzentrationen und verschiedene Anzahl an Lagen von Zelluloidringen zwischen 2 und 144 Stunden variiert werden.[10] Eine Vielzahl der heute noch gefährlichen Bombenblindgänger ist mit derartigen Zündern ausgestattet, die aus verschiedenen Gründen die Detonation auch nach der gewünschten zeitlichen Verzögerung nicht ausgelöst haben.
Rauchbombe
Wird Zelluloid bei niedriger Temperatur ohne offene Flamme zur Reaktion gebracht, entwickelt sich ähnlich zu militärischen Rauchgranaten starker Qualm. Im Internet kursieren eine Vielzahl von Bauanleitungen, die meist auf zerkleinerten Tischtennisbällen basieren.
Kunststoffe im Einzelnen :
PVC
Polyvinylchlorid, kurz PVC genannt, steckt in Mengen vom Industrie-und Konsumgütern. Es wird zur Herstellung von Lack, Tapeten, Fensterrahmen, Fußbodenbeläge, Schallplatten, Kämme und Knöpfe genutzt. Es war deutsche Chemiker Fritz Klatte, er brachte Salzsäure und Quecksilber-Verbindungen mit dem Gas Acetylen zusammen und siehe da, er erhielt das süßlich riechende Vinylchlorid und meldete es dann eiligst 1912 zum Patent an. Je nach Fabrikation fühlt sich PVC hart, geschmeidig oder weich an. Es ist sehr wandelbar und lässt sich schnell in sehr bgroßen Mengen produzieren.
……wir kommen zu KEVIAR
Ein äußerst leistungsfähig Kunststoff, extrem fest, kann sogar Hitze von 400 Grad Celsius und Kälte von minus 190 Grad Celsius „widerstehen“. Ich erkläre diese Eigenschaften durch eine sehr enge Verkettung der Moleküle, die extrem starke Barrieren aufbauen. Genutzt wird das Kevlar z.B. für unterschiedliche Bereiche, es ist hervorragend zu gebrauchen zum Schutz, etwa bei kugelsicheren Westen, beim Sport, etwa für Hockeyschläger oder Jachtsegel, oder auch für Schlagzeuge. Ihr könnt euch vorstellen das man deshalb nach weiteren Hochleistungskunststoffen wie Kevlar bis heute eifrig forscht.
Der nächste interessante ist „Styropor“
Behandelt man manche Kunststoffe mit „Gas“, so verändern sie ihre Eigenschaften extrem. Polystyrol etwa wandelt sich dann von einer „kompakten“ in eine „leichte“ und „poröse“ Masse, in einen wohlbekannten Schaumstoff. Aus diesem Grund meldeten die IG Farben 1930 das Patent für diesen Stoff an. Nebenbei erwähnt, bleibt er dicht und hart, kennt man ihn von Kleiderbügeln oder Wäscheklammern her ! Gibt man jedoch Gas und Wasserstoff zu, dehnt er sich aus und wird angenehm weich und leicht. Ihr kennt es „Schneeweiß“ so kommt das „Styropor“ als Verpackung, zum Einpacken sehr empfindlicher Waren oder gar ganzer Gebäude daher.
….weiter zum PET
Diese Abkürzung steht für Polyethylenterephthalat. Genutzt wird es von Verbrauchern vor allem als „Flüssigkeitsbehälter“. Der Stoff Startschuss ist allgemein bekannt: Er erfolgte 1978 von Coca-Cola mit einer „2-Liter-Flasche“. Wie wir wissen werden heute weltweit ein Drittel aller Getränke in PET-Flaschen gefüllt. Nachdenklich macht, und „Strittig“ ist, ob sie Substanzen abgeben, die beim Menschen Schäden hinterlassen ???
Meine Nachforschungen ergaben unterschiedliche Studien mit diversen Ergebnissen, die ich hier nicht erläutern möchte ! Der Vorteil aber der weichen Kunststoffbehälter ist ihre bekannte „Leichtigkeit“ , denn sie wiegen gerade mal zwölf bis 112 Gramm. PET gehört zur Polyesterfamilie, deren Fasern ebenfalls als Trevira und Diolen bekannt wurden.
Ich sage „Teflon“
Das kann es auch geben……⇒ ⇒ ⇒
Die amerikanische Chemie-Firma Dupont hat selbstverständlich auch Forscher, denen passierte folgendes:
Sie forschten lang und müßig, erkannten aber den Nutzen eines Stoffes lange nicht, den sie 1938 erfunden hatten. So vergingen ganze 5 Jahre und erst 1943 wurde etwas gebraucht, was so unempfindlich wie möglich gegen scharfe Säuren ist.
Hurra!!! „…….Polytetrafluorethylen“kam zum Einsatz und wird „seither“ zur Beschichtung von Rohrleitungen und Behältern genutzt. Es kommt noch besser, 1954 beschichtete man die erste Bratpfanne damit, seither gibt es Teflon in vielen Haushalten. Sogar in der jugendlichen Sprache hat Teflon sogar eine Bedeutung erlangt,ich hab mich erkundigt, für etwas oder jemanden, an dem alles „abgleitet“.
Nylon…….da denke ich grundsätzlich immer an schlanke, mich anmachende Frauenbeine !!!
Denn da gab es einen Tag, an dem ein Menschenauflauf von Frauen ins Kaufhaus in den USA drängten !!! ..warum ?….die ersten Nylon-Strümpfe wurden angeboten. Es waren 4 Millionen Paare, sie waren im Nu verkauft. Das hatte mit einem Wunder absolut nichts zu tun………. Kein Wunder ‼ ….bis 1940 mussten durchsichtige Strümpfe aus Seide gefertigt werden und galten „deshalb“ als unerschwingliche Luxusartikel. Die reißfeste Kunstfaser Nylon wurde damals zum „Synonym für die elegante Beinbekleidung“. Aber diese Eigenschaft“ erfüllen heute auch weit andere Kunststoffe. Es ähnliche Kunststoffe mit ebenfalls „ähnlichen“ Eigenschaften, auch für Strümpfe, aber die Nylons, „mit oder ohne Naht“ bleiben stramm auf dem „Markt“stehen.
…..ein paar folgen noch : Plexiglas
Otto Röhm (ein Chemiker)meldete 1928 einen neuen Kunststoff zum Patent an und vermarktete ihn als Plexiglas. Sofort denke ich an meine Kindheit; damals ein „Übrall-Stoff“, ich kenne diesen Stoff auch als Acrylglas. Ich habe mir sagen lassen „Er wird häufig von Architekten und Designern genutzt“. Ein prominentes Beispiel ist der Deckel des Radio-Plattenspielers Braun SK 4 von 1956, des sogenannten Schneewittchensargs. Die Evonik Röhm GmbH besitzt bis heute die Rechte an dem eingetragenen Markennamen. Plexiglas findet in vielen Bereichen Verwendung, von der Uhr bis zur Medizin.
Selen
Das Element Silizium macht Silikone „widerstandsfähig“ und „beständig“. Man schrieb 1940, da suchte der deutsche Chemiker Richard Müller einen künstlichen Nebel, jedoch wie verhext, fand er stattdessen „eine weiße Masse“, wieder wie verhext, die so bedeutungsvoll ist, das „sie“ zu einem der stark eingesetzten Werkstoff der Industrie wird. Bereits oder schon?; in den Fünfzigerjahren zählten Fachleute „Hunderte Silikonprodukte“, heute, ohne Anzustrengen, sind es Tausende. Selbst die gerade lebenden Geborenen (Babys) finden das Ding bestimmt „weltumwerfend“ gut!!! ……………………
………….es ist der Schnuller ! — Der erste Kunstoff ihres Lebens ‼
Der umsatzbeteiligte „Seller“ würde so ganz nebenbei erwähnen :
Kauft….Implantate, Schminke, Cremes, Dämmstoffe oder Autolacke !
„Fachmännisch betrachtet gelten diese durch Silikon als besonders „zäh“und „Wasser“ undurchlässig !
Ganz leise zum Glas Plexi !……falsch! , ich meine…. Plexiglas
Der Chemiker Otto Röhm meldete 1928 einen neuen Kunststoff zum Patent an und vermarktete ihn als Plexiglas. Man kennt diesen Stoff auch als Acrylglas. Er wird häufig von Architekten und Designern genutzt. Ein prominentes Beispiel ist der Deckel des Radio-Plattenspielers Braun SK 4 von 1956, des sogenannten Schneewittchensargs. Die Evonik Röhm GmbH besitzt bis heute die Rechte an dem eingetragenen Markennamen. Fast sprachlos füge ich noch hinzu :
Plexiglas findet in vielen Bereichen Verwendung, von der Uhr bis zur kilometerweit entfernten Medizin.
Polyethylen
Die Chemiker Karl Ziegler und Giulio Natta fanden heraus, wie man ohne großen Druck und hohe Temperaturen Monomere zu Polymeren verknüpft. Die beiden erhielten 1963 für ihr Katalysator-Verfahren den Nobelpreis. Die chemische Industrie konnte damit Kunststoffe in großen Mengen herstellen, die bereits zuvor entdeckten Polyethylene. Einkaufstüten, Mülltonnen, Getränkekisten werden daraus gemacht, viel zu viele für den Geschmack von Umweltschützern. Ethylen stammt zudem aus Erdöl, also aus „fossiler Energie“. ( Bitte stark beachten )
Zelluloid
Als das Billardspiel in Mode kam, entstanden die Kugeln noch aus Elfenbein. Der Amerikaner John Wesley Hyatt experimentierte und meldete 1865 ein Patent für einen thermoplastischen Kunststoff an. Anfangs knallte es beim Spielen mit seinen Zellulosekugeln so heftig, dass am Pooltisch stehende Cowboys zu ihren Colts griffen. Später stellte Hyatt mit seinem Zelluloid Gebisse, Schmuck und Spielzeug her. Auch die Traumfabriken in Hollywood schätzten dieses Material, auf das sie fortan ihre Filme bannten.
Kunststoffe fertig …….es folgt Teil 3