Plastik – Fluch und Segen. Teil 4: Das Multitalent

Dieser Artikel ist der 4. Teil einer Reihe von Beiträgen zum Thema „Plastik – Fluch und Segen“, die in ihrer Gesamtheit die theoretische Grundlage für eine vollständige Unterrichtsreihe bilden.

Plastik – das Multitalent

Kunststoffe verfügen über eine Vielfalt von Eigenschaften wie sie kein anderer Werkstoff aufweist und können daher viel weitreichender und flexibler eingesetzt werden. Ohne ihren Einsatz wäre die moderne Technik nicht möglich, ebenso wie zahlreiche wissenschaftliche Errungenschaften.
In der Medizin sind Kunststoffe die am meisten verwendeten Materialien. Die Anwendung reicht von künstlichen Implantaten und Prothesen, Kathetern und Schlauchsystemen, sterilen Verpackungen, Bauteilen für medizinische Instrumente bis hin zu Medikamentenfreisetzung (z. B. Coating bei Filmtabletten). In der Luft- und Raumfahrt werden Kunststoffe nicht nur für den Innenausbau verwendet, sondern zunehmend schätzt man ihre Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Materialien, wie z. B. Metallen, auch für Strukturbauteile wie z. B. Bug- und Landeklappen und Seiten- und Höhenleitwerke.

Ob Computer, Smartphone oder LCD-Flachbildschirm entscheidende Teile aller modernen Geräte bestehen aus Kunststoffen. Kunststoffe in Kosmetika wie z. B. in Haarspülungen, Cremes und Lippenstiften haben zwar einen schlechten Ruf, halten sich bei uns dennoch hartnäckig, und Verbote kommen nur schleppend in Gang. Ein Alltag ohne Kunststoffprodukte ist nicht mehr vorstellbar.

Die vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten erfordern entsprechende Materialeigenschaften, die an die Kunststoffe gestellt werden. Bestimmend dafür sind Syntheseverfahren, Ausgangsmaterial (die Wahl der Makromoleküle) und die Beimischung von Zusatzstoffen, sogenannter Additive. Das sind z. B. Farbstoffe, Weichmacher, UV-Schutz, Flammschutzmittel, Wärmestabilisatoren.

Verwendungsbereiche der Kunststoffe – was macht sie so beliebt und vielfältig einsetzbar?

Die Tabelle gibt einen Überblick über die Verwendungsbereiche der verarbeiteten Kunststoffe, nennt jeweils Beispiele für die Verwendung und Eigenschaften für den Verwendungszweck.

Verwendungsbereich der in Deutschland verarbeiteten Kunststoffe	Beispiele für die Verwendung	vorteilhafte/notwendige Eigenschaften für den Verwendungszweck
Verpackungen* (31,2 %)	Lebensmittelverpackungen (z. B. Polypropylen, PP Polyethylen, PE Polyethylenterephthalat, PET), To-Go-Verpackungen, Versandverpackungen	durchlässig für Gase sehr gut formbar gegenüber chemischen Substanzen beständig wasserfest schützend vor Kontaminierung leicht, langlebig und hygienisch…
Bauen (26,3 %)	Kunststofffenster und Bodenbeläge, Kunststoffrohre (z. B. Polyvinylchlorid, PVC), Dämmmaterial (z.B. Polystyrol, PS)	leicht witterungsbeständig effektiv kälte- und wärmeisolierend lange haltbar brandfest…
Fahrzeugindustrie (8,8 %)	Innenausbau und Strukturbausteine von Verkehrsmitteln** (z. B. Polybutylenterephthalat, Acrylnitril-Butadien-Styrol)	leicht korrosionsbeständig strahlungsbeständig mechanisch stabil sehr resistent gegenüber Umwelteinflüssen…
Elektronik und Elektrogeräte (6,4 %)	Smartphones, Computer, Mixer (z. B. Polybutylenterephthalat)	formbar zu komplexen Formen leicht und langlebig elektrisch isolierend durchlässig für Radio- und Mobilfunkwellen…
Landwirtschaft (4,2 %)	Folientunnel, Gewächshäuser, Silonetze, Hüllsubstanz für Düngemittel	witterungsbeständig wärmend (schwarz) bzw. kühlend (weiß)…
Haushaltswaren, Spielwaren, Sportgeräte und ähnliche Dinge (3,3 %)		leicht, fest, haltbar zu komplexen Formen gießbar…
Möbel (3,1 %)	Gartenmöbel, Polstermöbel	witterungsbeständig leicht, fest und haltbar…
Medizin (2 %)	künstliche Gliedmaßen und Gelenke, Blutgefäße, Einmalspritzen, Blutbeutel, Infusionsflaschen, Kontaktlinsen (z. B. PVC Polyamid, PA Polycarbonat, PC)	sterilisierbar biokompatibel temperatur- und chemikalienbeständig…
Sonstiges (14,7 %)

Aufgaben

Die Lernenden skizzieren ihr Zimmer mit Mobiliar und sonstigem Inventar und markieren die Dinge, in denen Plastik enthalten ist.
Die Lernenden nennen fünf Tätigkeiten in ihrem Tagesablauf, bei denen sie Gegenstände aus/mit Plastik benutzt haben.
Die Lernenden zeichnen zu den Anteilen der Verwendungsbereiche der Kunststoffe (s. Tabelle) ein Säulendiagramm, ein Kreisdiagramm oder ein additives Diagramm.
Die Lernenden nennen selbst Beispiele für Produkte in den verschiedenen Verwendungsbereichen. Die 2. Spalte der Tabelle wird dazu verdeckt.
Die Lernenden stellen selbst Überlegungen dazu an, welche Eigenschaften Kunststoffe für die verschiedenen Einsatzbereiche haben sollten/müssen. Die 3. Spalte der Tabelle wird dazu verdeckt.

Zum Download

Arbeitsblatt „Plastik als Multitalent“ (docx)

Arbeitsblatt „Plastik als Multitalent“ (pdf)

Auf den Punkt gebracht

Kunststoffe zeichnen sich z. B. durch die folgenden Eigenschaften aus:

sie sind sehr vielseitig in der Anwendung und übertreffen damit andere Werkstoffe
sie haben eine sehr lange Lebensdauer, was z. B. in der Bau- und Konsumgüterbranche sehr bedeutsam ist
sie sind wasserbeständig, eine Eigenschaft, die für viele Produkte wie Wasserflaschen, Verpackungsmaterialien etc. essentiell ist
sie sind sehr leicht, was eine massive Einsparung von Energie beim Transport z. B. in der Auto- und Flugzeugbranche bedeutet
sie sind in der Produktion, im Vergleich zu anderen Materialien, preiswert
sie eignen sich, wie kein anderer Werkstoff, für den Einsatz in der Medizin
sie sind witterungsbeständig, was bei Möbeln für den Außenbereich und vor allem in der Baubranche wichtig ist.

*Verpackung ist hier definiert als Material, das eingesetzt wird, um Produkte zu umhüllen, sie zu schützen, zu sichern, zu organisieren oder fachgerecht zu transportieren und zu präsentieren.
**Die Verwendung von Kunststoffbauteilen führt zu einer Reduktion des Fahrzeuggewichtes von um 50 % gegenüber anderen Materialien. Das wiederum zieht eine Ersparnis von Kraftstoffen um 25 bis 35 % nach sich.