Wie werden Kunststoffe hergestellt?

Kunststoff ist heute das vielseitigste und am weitesten verbreitete Kunststoffmaterial auf dem Markt. Sie sind Polymere, dh große Moleküle (Molekulargewicht ~ 10.000+), die aus langen sich wiederholenden Ketten kleinerer Moleküle (Molekulargewicht ~ 100) bestehen, die als Monomere bekannt sind. Bei der Herstellung von Kunststoffen verwendete übliche Monomere wie Vinylacetat, Styrol, Butadien und Vinylchlorid werden aus Erdöl oder Erdgas extrahiert. Monomere fallen in die Klasse der als Petrochemikalien bekannten Chemikalien.

Kunststoffe werden nach einem als Polymerisation bezeichneten Verfahren hergestellt, bei dem viele tausend Monomere zu einer Polymerkette zusammengefügt werden. Monomere bestehen aus Atomen wie Chlor, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Schwefel. Monomere lassen sich leicht aus reichlich vorhandenen organischen Quellen gewinnen, auch wenn der Preis für Rohöl steigt, steigt auch der Preis für Kunststoffe.

Es gibt zwei Haupttypen von Kunststoff; Duroplaste und Thermoplaste. Beide werden hergestellt, indem flüssige Monomere in eine Form gegossen werden, in der sie polymerisiert werden. Duroplaste sind nach dem Formen dauerhaft - sie verformen sich nicht unter Hitze. Thermoplaste schmelzen unter Hitze und können wiederholt reformiert werden. Der Polymerisationsprozess erhöht das Molekulargewicht der Molekülbestandteile und verwandelt flüssige Monomere in feste Polymere. (Eine Erhöhung des Molekulargewichts bewirkt eine Phasenänderung der Substanz.)

Während des Formprozesses wird die Monomersuppe unter einem Druck von vielen Atmosphären überhitzt und kondensiert. Dies bewirkt eine Polymerisation und stellt sicher, dass der Kunststoff fest und gleichmäßig ist und keine inneren Luftblasen aufweist (ein großes Problem, das in den Anfängen von Kunststoffen umgangen werden musste). Das Ergebnis ist ein fertiges Kunststoffprodukt. Bekannte Kunststoffe sind Bakelit®, Nylon, PVC, Synthesekautschuk, Acryl, Polyethylen (Tupperware®), Formica® und Teflon®. Der Nachteil ihrer Kunststoffe ist ihre Auswirkung auf die Umwelt. Es dauert viele tausend (oder sogar Millionen) Jahre, bis sie biologisch abgebaut sind. In den letzten Jahrzehnten wurde das Recycling von Kunststoffen gefördert, obwohl nur etwa 5% der heutigen Kunststoffe in den USA tatsächlich recycelt werden.