Plastik – Fluch und Segen. Teil 2: Geschichte der Kunststoffe

Dieser Artikel ist der 2. Teil einer Reihe von Beiträgen zum Thema „Plastik – Fluch und Segen“, die in ihrer Gesamtheit die theoretische Grundlage für eine vollständige Unterrichtsreihe bilden.

Gut 100 Jahre vergingen von der Erfindung des ersten halbsynthetischen Kunststoffs bis zum Beginn der industriellen Massenproduktion der Kunststoffe in den 1950er Jahren. Zunehmend ersetzten sie traditionelle Materialien wie Glas, Holz und Metall in vielen Gegenständen des täglichen Bedarfs und mauserten sich schließlich vom Nischenprodukt zum Massenprodukt. Sie galten als schick, modern und sauber, vermittelten damit das Gefühl von mehr Lebensqualität und prägten zunehmend auch den Lebensstil.

Die frühen Phasen der Kunststoffentwicklung

Im Jahr 1839 gelang es Charles Goodyear aus Kautschuk und Schwefel durch Vulkanisation Gummi herzustellen. Damit ist er einer der Erfinder des Autoreifens. Je nachdem wie hoch der Anteil an Schwefel bei der Synthese ist, entsteht Weich- oder Hartgummi. Letzteres verwendete man z. B. für Telefone, Füllhalter und in der Zahntechnik.

Alexander Parkes entwickelte 1856 auf der Grundlage von Cellulose einen halbsynthetischen Kunststoff, den er Parkesin nannte. Parkesin konnte durch Erhitzen verformt werden und behielt nach dem Auskühlen seine Form, war aber nicht sehr stabil. Es wurde z. B. zu Knöpfen und Kinderspielzeug verarbeitet. Für Parkesin gab es schon bald einen Nachfolger, das Celluloid.

Eine New Yorker Firma für Billardkugeln schrieb in den 1860er Jahren einen Wettbewerb aus für die Erfindung eines geeigneten, preiswerten Ersatzmaterials zur Herstellung von Billardkugeln. Das bisher verwendete Elfenbein war nicht nur sehr teuer, sondern auch schwer zu bekommen. Nicht zuletzt auch durch den Wettbewerb motiviert, entwickelte John Wesley Hyatt im Jahr 1868 unter Hitze und Druck aus Nitrocellulose und Kampfer das plastisch verformbare Celluloid. Es wurde als Ersatzprodukt für Elfenbein und Tierhorn z. B. zur Produktion von Schmuck, Puppen, Brillen, Kämmen und Fotofilmen eingesetzt und galt daher als Retter der Tierwelt. Gemeinsam mit seinem Bruder meldete Hyatt den Kunststoff im Jahr 1870 zum Patent an. Celluloid wurde bald von modernen Kunststoffen verdrängt, weil es schlecht wasserbeständig, leicht entflammbar und brennbar war.

Die Kunststoffentwicklung ab 1900

Als erster rein synthetisch hergestellter Kunststoff gilt Bakelit, erfunden von Leo Hendrik Beakleland im Jahr 1907. Er synthetisierte den Kunststoff aus Phenol und Formaldehyd. Bakelit ist relativ hitzebeständig und elektrisch isolierend und wurde z. B. für Telefone, Steckdosen und Gehäuse für Elektrogeräte jeder Art genutzt. Heute wird Bakelit nur noch selten und dann für Spezialanwendungen verwendet.
Der Chemiker Frederic S. Kipping synthetisierte 1901 das erste Silikonpolymer aus Silizium und Sauerstoff, konnte es allerdings nicht zur Anwendung bringen.

Die erste industrielle Herstellung begann erst 1942, nachdem die Chemiker Eugen G. Rochow und Richard Müller, unabhängig voneinander, eine Möglichkeit zur großtechnischen Produktion wichtiger Zwischenprodukte zur Herstellung der Silikone entdeckt hatten.

Fritz Klatte entwickelte im Jahr 1912 das Polyvinylchlorid (PVC) und bekam im Jahr 1913 das Patent darauf. Der Kunststoff war allerdings so hart und spröde, dass es ihm nicht gelang, ein verkäufliches Produkt daraus herzustellen. Nach Freigabe des Patentes widmeten sich andere dieser Aufgabe.

Die Kunststoffentwicklung ab den 30er-Jahren

1934 gelang es Chemikern der IG-Farben endlich, einen Stoff herzustellen, der sich sehr gut verarbeiten ließ. Unter anderem nutzte man PVC damals, um Rohre und Profile herzustellen. Als man etwa Mitte des Jahrhunderts herausfand, dass ein Abfall der chemischen Industrie, nämlich Chlor, für die Herstellung von PVC genutzt werden kann, erlebte es einen enormen Aufstieg zum meistproduzierten Kunststoff. Chlor ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Natronlauge.

Der heute am meisten verwendete Kunststoff Polyethylen (heute Polyethen, PET) wurde 1933 in einem britischen Unternehmen erstmalig industriell hergestellt. Es wurde z. B. für Kabelisolierungen eingesetzt und ab 1945 ersetzten Polyethylenflaschen für Shampoos und Flüssigseifen Flaschen aus Glas.

Ebenfalls in den 30er-Jahren kamen die Kunststoffe Polystyrol und Polymethylmethacrylat (Plexiglas oder Acrylglas) auf den Markt. Letzteres entdeckten Otto Röhm und seine Mitarbeiter. Acrylglas zeichnet sich dadurch aus, dass es wesentlich bruchsicherer als Glas ist.
Der Amerikaner Wallace Hume Carothers erfand im Jahr 1935 die erste vollsynthetische Faser, das Nylon. Nylon wurde z. B. für Damenstrümpfe und Angelschnüre genutzt. Nur drei Jahre später entwickelte Paul Schlack in Deutschland mit Perlon eine Faser mit ähnlichen Eigenschaften als Ersatz für Wolle, Baumwolle und Seide.

Der 2. Weltkrieg beschleunigte die Entwicklung und Produktion der Kunststoffe vor allem in den USA massiv, denn sie konnten in verschiedenen Militärprodukten eingesetzt werden. Aus Nylon wurden z. B. Fallschirme, Fäden für Wundnähte, Fliegeranzüge hergestellt, mit PVC wurden Kabel auf Militärschiffen ummantelt und Plexiglas wurde für Gasmasken und Fensterscheiben in Kampfflugzeugen eingesetzt.

Nach dem Krieg fertigte man aus Plexiglas z. B. Zahnfüllungen, Gaumenplatten, Brillengläser und Kontaktlinsen, später dann z. B. auch Überdachungen für Wintergärten und Bahnhofshallen. Auch heute noch ist Acrylglas von Bedeutung. Es gibt aber inzwischen weitere transparente Kunststoffe, wie z. B. das Polycarbonat (aus Kohlenoxiddichlorid und Bisphenol A). Es wurde im Jahr 1953 von dem Chemiker Hermann Schnell entdeckt. Polycarbonat ist absolut bruchsicher. Zu den ersten Produkten aus Polycarbonat gehörten Folien, die man zu Herstellung von Filmen nutzte.

Im Jahr 1949 entwickelte Fritz Stastny ein Verfahren zum Aufschäumen von Polystyrol zu Styropor. Eingesetzt wurde es vor allem für Verpackungen und zur Isolation.

Guilio Natta entwickelt 1954 das Polypropylen (PP). Anwendung fand es z. B. im medizinischen Bereich, bei Haushaltsgeräten und Spielwaren. Neben PVC und Polyethen gehört es heute zu den am meisten genutzten Kunststoffen.

Kunststoffentwicklung heute

Seit den 1960er Jahren wird vor allem an der Optimierung der vorhandenen Kunststoffe gearbeitet, Neuerfindungen beziehen sich oft auf Spezialanwendungen. Darüber hinaus beschäftigt sich die Forschung vor allem mit der Entwicklung von Kunststoffen die biologisch abbaubar und erneuerbar sind.

Auf den Punkt gebracht

1839 wird Gummi, aus Kautschuk und Schwefel hergestellt.
1909 gelingt die Synthese des ersten synthetischen Kunststoffs, des Bakelits.
Gut 100 Jahre vergehen von der Erfindung des ersten halbsynthetischen Kunststoffs bis zur industriellen Massenproduktion von Kunststoffen in den 1950er-Jahren.
Heute widmet man sich vor allem der Optimierung, der biologischen Abbaubarkeit und der Recycelbarkeit von Kunststoffen.