Wie entstehen technische Kunststoffe? Ein Blick in die Herstellung
Technische Kunststoffe sind aus der modernen Industrie nicht mehr wegzudenken. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo herkömmliche Werkstoffe an ihre Grenzen stoßen – etwa in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, in der Medizintechnik oder in der Elektrotechnik. Doch wie entstehen diese hochwertigen Materialien eigentlich? Die Herstellung technischer Kunststoffe ist ein komplexer Prozess, der tief in die Welt der Polymerchemie führt.
Vom Rohstoff zum Hochleistungswerkstoff
Am Anfang der Herstellung steht die Auswahl geeigneter Rohstoffe. Technische Kunststoffe basieren in der Regel auf synthetischen Polymeren, die aus Monomeren wie Ethylen, Propylen, Styrol oder speziellen aromatischen Verbindungen bestehen. Diese Monomere werden durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition zu langen Molekülketten verbunden – den sogenannten Polymeren.
Je nach gewünschter Eigenschaft – wie Temperaturbeständigkeit, Chemikalienresistenz oder mechanische Belastbarkeit – werden bestimmte Polymerstrukturen gezielt synthetisiert. Die Auswahl des Verfahrens hängt von der chemischen Zusammensetzung der Monomere ab:
Polymerisation: Kettenreaktion, bei der Monomere mit Doppelbindungen miteinander verknüpft werden (z. B. Polyethylen, Polystyrol).
Polykondensation: Reaktion unter Abspaltung eines Nebenprodukts (z. B. Wasser), typisches Beispiel: Polyamide (PA), Polyester.
Polyaddition: Additionsreaktion ohne Nebenprodukte, etwa bei Polyurethanen.
Verarbeitungsschritte: Vom Polymer zum Bauteil
Nach der Synthese der Polymere folgen weitere Schritte, um daraus verarbeitbare Werkstoffe zu machen. Der Kunststoff liegt zunächst als Granulat oder Pulver vor und wird je nach Einsatzgebiet modifiziert:
Typische Veredelungsprozesse:
Mischung mit Additiven: Für UV-Stabilität, Flammschutz, Gleitfähigkeit, Schlagzähigkeit.
Verstärkung durch Fasern: Etwa Glas- oder Kohlenstofffasern für höhere Festigkeit.
Einbringen von Füllstoffen: Zur Kostensenkung oder Verbesserung bestimmter Eigenschaften.
Anschließend wird der Kunststoff mittels thermischer Verfahren wie das Spritzgussverfahren, Extrusion oder Pressen in Form gebracht. Diese Verfahren ermöglichen die Herstellung hochpräziser Teile für unterschiedlichste Anwendungen.
Unterschiede zu Standardkunststoffen
Technische Kunststoffe zeichnen sich durch deutlich bessere physikalische, chemische und thermische Eigenschaften aus. Im Vergleich zu Standardkunststoffen wie PE oder PP sind sie deutlich teurer, bieten jedoch dafür entscheidende Vorteile:
| Eigenschaft | Standardkunststoffe (z. B. PE, PP) | Technische Kunststoffe (z. B. PA, POM, PEEK) |
|---|---|---|
| Temperaturbeständigkeit | Bis ca. 100 °C | Teilweise > 250 °C |
| Chemische Beständigkeit | Eingeschränkt | Sehr hoch |
| Mechanische Festigkeit | Mittel | Hoch bis extrem hoch |
| Preis | Niedrig | Hoch |
Typische technische Kunststoffe und ihre Eigenschaften
Die Bandbreite technischer Kunststoffe ist groß. Jeder Werkstoff bringt spezifische Vorteile mit sich:
Polyamid (PA): Gute Verschleißfestigkeit, selbstschmierend, z. B. für Zahnräder und Lager.
Polyoxymethylen (POM): Hohe Maßhaltigkeit, ideal für Präzisionsteile.
Polyetheretherketon (PEEK): Extrem temperatur- und chemikalienbeständig, Einsatz in Luft- und Raumfahrt.
Polycarbonat (PC): Schlagzäh, transparent, z. B. für Sicherheitsgläser.
Fazit: Hightech aus der Molekülebene
Die Herstellung technischer Kunststoffe ist ein aufwändiger Prozess, der tiefes chemisches und technisches Know-how erfordert. Vom Monomer über die Polymerisation bis zur Veredelung und Formgebung – jeder Schritt ist entscheidend für die späteren Materialeigenschaften. Dank dieser präzisen Fertigungsmethoden lassen sich Kunststoffe herstellen, die mit Metallen konkurrieren können und in zahlreichen Industrien unverzichtbar geworden sind.
Die Herstellung technischer Kunststoffe ist damit weit mehr als ein industrieller Standardprozess – sie ist die Grundlage für innovative und langlebige Produkte der modernen Technik.