1. Einleitung 1.1. Definition von Kunststoffen Hochpolymere Werkstoffe (Molekülgewichte > 8000), ganz oder teilweise synthetisch hergestellt, im wesentlichen organischer Aufbau, liegen im festen oder flüssigem Zustand vor und werden durch chemische oder physikalische Manipulation in den festen Zustand überführt. Historisches: 1839 vulkanisierter Kautschuk 1859 Vulkanfiber 1869 Celluloid 1872 erste Versuche mit Phenol-Foraldehyd-Harzen (A. von Baeyer) 1902 erste Patentanmeldung zu Phenol-Formaldehyd-Harzen (C.H. Meyer) 1910 Markteinführung der ersten Phenol-Formaldehyd-Harze nach Weiterentwicklung durch L.H. Baekeland (Bakelite) 1928 technische Herstellung von Polymethacrylaten 1930 technische Herstellung von Polystyrol Es (Celluliod) besitzt, ähnlich dem vulkanisiertem Kautschuk, eine ungemein mannigfache Verwendbarkeit, und die daraus gefertigten Gegenstände zeichnen sich durch Eleganz und Leichtigkeit aus. Man benutzt es zu allerhand Schmucksachen, Kämmen, Billardbällen, Schirm- und Messergriffen, Pferdegeschirrbelegen, chirurgischen Instrumenten, künstlichen Gebissen... (aus Meyers Konversationslexikon, Fünfte Auflage von 1893) Verfahrenstypen zur Herstellung: Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition 1.2. Vor - und Nachteile von Kunststoffen 1.2.1.Vorteile - geringe Dichte bei guten mechanischen Eigenschaften - gutes elektrisches Isoliervermögen - geringe Wärmeleitfähigkeit - sehr gute Beständigkeit gegen Chemikalien - komplexe Geometrien preiswert herstellbar - physiologisch unbedenklich - (Zusätze beachten) - Eigenschaften gezielt beeinflußbar auf den Anwendungsfall zugeschnittene Stoffe herstellbar 1.2.2. Nachteile - geringe Wärmebeständigkeit, - brennbar z.t. giftige Zersetzungsprodukte - große Wärmeausdehnung - niedriger Elastizitätsmodul - Zeit- und Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften - UV-empfindlich Seite 1 von 8
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1.3. Anwendungsbeispiele von Kunststoffen 1.3.1. Automobilindustrie Von der in Westeuropa 1998 verbrauchten Kunststoffmenge von 32 Mio. t wurden im Sektor Automobil 8 % oder 2,5 Mio. t Kunststoff verbraucht. Dieser Wert bezieht sich auf die Herstellung von Fahrzeugen, d.h. Pkw und Nutzfahrzeuge. Mit einem Anteil von 29 % liegt dabei der Verbrauch in Deutschland an der Spitze, gefolgt vom Verbrauch in Frankreich (20 %), Spanien (16 %) und Italien (15 %). Nach den verwendeten Kunststoffen betrachtet, stellen Standardkunststoffe mit 48 % vor Technischen Thermoplasten mit 31 % und Duroplasten mit 21 % die größte Materialgruppe dar. Dabei wurden im Innenraum 47 %, im Außenbereich 22 % und im Motorraum 20 % der Kunststoffteile eingesetzt. Wurden 1990 1,7 Mio. t Kunststoffe im Automobilbau verwendet, so stieg der Einsatz bis 1998 auf 2,45 Mio. t und wird voraussichtlich bis 2005 auf 3,3 Mio. t steigen. Seite 4 von 8
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1.3.2. Elektrotechnik Von der in Westeuropa 1998 verbrauchten Kunststoffmenge von 32 Mio. t wurden im Sektor Elektro-/Elektronik 9 % oder rd. 2,8 Mio. t Kunststoff verbraucht. Mit einem Anteil von 24 % liegt dabei der Verbrauch in Deutschland an der Spitze, gefolgt vom Verbrauch in Italien (20 %), Frankreich (17 %), Großbritannien (13 %) und Spanien mit 7 %. Nach den verwendeten Kunststoffen betrachtet, stellen Standardkunststoffe mit 58 % vor Technischen Kunststoffen mit 33 % und Duroplasten mit 9 % die größte Materialgruppe dar. In der Aufgliederung des Kunststoffeinsatzes in die verschiedenen Anwendungsbereiche sind Kabelanwendungen mit 28 % der größte Bereich, gefolgt von den Bereichen Weiße Ware (17 %), Kleingeräte (10 %) und Licht- bzw. Installationstechnik (jeweils 8 %) und Datentechnik (7 %). Wurden 1990 2,2 Mio. t Kunststoffe im Elektrobereich verwendet, so stieg der Einsatz bis 1998 auf 2,8 Mio. t und wird voraussichtlich bis 2005 auf 3,5 Mio. t steigen. Seite 6 von 8
1.3.3. Verpackungsindustrie Von der in Westeuropa 1998 verbrauchten Kunststoffmenge von 32 Mio. t wurden 37 % oder 12,1 Mio. t Kunststoff im Verpackungssektor verwendet. Im Vergleich der Länder wurden in Deutschland und Italien jeweils 20 %, in Großbritannien und Frankreich jeweils 14 % und in Spanien 11 % verbraucht. In der Literatur schwanken die jeweiligen Angaben des Verpackungsanteils am Gesamt -Kunststoffverbrauch zum Teil erheblich. Dies liegt zum einen an teilweise nicht ausreichenden Mengenabschätzungen und zum anderen an uneinheitlicher Definition der verpackungsrelevanten Anwendungen. Erfasst wurden bei nachfolgender Darstellung alle Kunststoff-Werkstoffe in Westeuropa, abgegrenzt nach Primär-, Transport- und Verkaufsverpackungen. Nicht als Verpackung definiert wurden dabei Produkte wie z. B. Haushaltsfolie, Windelfolie, Müllbeutel/Mülltonnen, CD-Hüllen, Kassettenschachteln sowie ähnliche, nicht verpackungsrelevante Anwendungen. Tragetaschen als kurzlebige Transportverpackungen wurden berücksichtigt. Bei der Aufteilung nach Einsatzgebieten wurden Becher und Behälter aus Tiefziehfolie, z. B. für Milchprodukte, im Segment Dünnwandige Kleinbehälter erfaßt. Die im Verpackungsbereich eingesetzten wesentlichen Kunststoffe sind PE-LD/ LLD (36 %), PE-HD (20 %), PP (19 %) und PET sowie PS/EPS. Nach der heutigen Datenlage ist zu erwarten, daß der Kunststoffverbrauch für Verpackungen bis zum Jahr 2005 auf 16,1 Mio. t in Westeuropa steigen wird. Seite 7 von 8
1.3.4. Bauwesen Von der in Westeuropa 1998 verbrauchten Kunststoffmenge von 32 Mio. t wurden 20 % oder rd. 6,4 Mio. t Kunststoff im Baubereich verwendet. Spitzenreiter im Einsatz von Kunststoffen im Baubereich bildet dabei Deutschland mit 27 %, gefolgt von Italien (15 %) und Großbritannien und Frankreich mit jeweils 13 %. Standardkunststoffe dominieren mit 85 % den Baubereich, gefolgt von Duroplasten mit 10 % und technischen Thermoplasten mit 5 %. Größter Einzelkunststoff ist dabei PVC mit 48 %, gefolgt von PS/EPS mit 14 % und PE-HD mit 12 %. Große Anwendungsfelder sind dabei der Rohr-/Rohrleitungsbau, der Dämm- und Isolierbereich sowie Fenster-, Türen- und Profilbereich. Wurden 1990 rd. 4,9 Mio. t in Westeuropa im Baubereich verwendet, so stieg der Einsatz bis 1998 auf 6,4 Mio. t und wird voraussichtlich bis 2005 auf rd. 8 Mio. t ansteigen. Dies entspricht einem durchschnittlichen Wachstum von ca. 3,3 % pro Jahr. Seite 8 von 8