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Werkstoffliche Aspekte
2.1 Werkstoffe und wichtige Stoffströme
Traditionelle Werkstoffe der Menschheit sind Holz, Leder, Wolle und Metalle [1]. Im Indus-
triezeitalter kamen die Kunststoffe hinzu, deren Geburtsstunde bei den Thermoplasten je nach
Definition im Jahr 1856 war (Alexander Parkes, Anmeldung von Patenten zu einem Cellulose-
Kunststoff) oder im Jahr 1862 (Vorstellung des „Parkesins“ durch Parkes auf der Londoner
Weltausstellung) [2]. Eine industriell nutzbare Variante eines Kunststoffs auf Cellulose-Basis
entstand jedoch erst im Jahr 1870 als J. W. Hyatt die Herstellung von Celluloid in anwendbarer
Form gelang [2], [3]. Bei den Duroplasten dauerte es bis zum Jahr 1907 als L. H. Baekeland
mit Bakelit den ersten komplett synthetischen industriell anwendbaren Kunststoff herstellte [4],
[5]. Elastomere wurden schon ab dem Jahr 1840 eingeführt, als C. N. Goodyear die Vulkanisa-
tion von Naturkautschuk gelang [3]. Noch viel älter ist die erste dokumentierte Rezeptur eines
duroplastischen Kunststoffs auf Basis von Milchcasein (siehe Kap. 3.4) [2]. Diese geht schon
auf das Jahr 1530 zurück, als in Augsburg der Metallhändler Bartholomäus Schobinger auf den
Mönch Wolfgang Seidel (1492-1562) traf, der Schobingers Beschreibung der Herstellung von
Caseinkunststoff in seiner Sammlung chemischer und medizinischer Verfahren niederschrieb.
Zur Geschichte der Kunststoffe siehe insbesondere [2], [6].
Der ideale Werkstoff wäre fest, zäh und leicht. Diese Eigenschaften in einem einkomponentigen
Werkstoff zu realisieren ist schwierig und auch Mischungen (sogenannte Compounds) können
nur sehr begrenzt auf ein Maximum in allen Eigenschaften hin optimiert werden. So sind Metal-
le und auch deren Legierungen beispielsweise sehr fest und zäh - aber verglichen mit anderen
Werkstoffen nicht leicht. Kunststoffe sind besonders leicht, in begrenztem Maß auch zäh aller-
dings - verglichen mit Metallen - nicht fest (siehe Tabelle 2). Keramik ist schließlich sehr fest
aber nicht sehr leicht und überhaupt nicht zäh. Verbundwerkstoffe (siehe Kap. 2.2) bieten die
Möglichkeit, durch Kombination geeigneter Komponenten neue, mit einkomponentigen Werk-
stoffen nicht zugängliche Eigenschaftsprofile zu erschließen und - zumindest in einem be-
stimmten Rahmen - gegensätzliche Eigenschaften gleichzeitig zu optimieren.
Tabelle 2 Grundsätzliche Eigenschaften der Werkstoffe Metalle, Kunststoff, Keramik, Holz und von
Verbundwerkstoffen in erster Näherung betrachtet (in Anlehnung an [1]).
Werkstoff
leicht
fest
zäh
Metalle
+ +
+ +
Kunststoffe
+ +
+
Keramik
+ +
− −
Holz
+ +
+
Verbundwerkstoffe
+
+
Innovative Produkte beruhen zu 70 % auf der Verwendung innovativer Materialien [7], so dass
im Hinblick auf Innovationen generell den Werkstoffen eine besondere Bedeutung zukommt.
Angesichts der in den vorangegangenen Kapiteln dargestellten Problematiken trifft dies für
zukünftige Materialentwicklungen besonders zu.
 
 
 
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