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Die Geschichte des Kunststoffes

Institut Vorschulstufe und Primarstufe IVP NMS Bern

Modul: Technikwoche 2012

von

Stefanie Stauffer und Stefanie Aeschlimann

[email protected]

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Jahrgang 09, KGU

Eingereicht bei Thomas Stuber

Frühlingssemester 2012

IVP NMS Bern Technikwoche 2012 Frühlingssemester

Stefanie Aeschlimann und Stefanie Stauffer 1

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung ...................................................................................................... 2 2. Geschichte des Kunststoffes......................................................................... 2 3. Herstellung von Kunststoff ............................................................................ 4 4. Bedeutung und Funktion des Kunststoffes für den Menschen...................... 6 5. Umweltbezug ................................................................................................ 7 6. Bezug zur technischen Umwelt der Lernenden ............................................ 7 7. Mögliche Fragestellungen für Forschungsberichte ....................................... 8 8. Didaktische Umsetzungen ............................................................................ 9 9. Quellenverzeichnis...................................................................................... 10



Abb. 1: Knopf aus Kunsthorn

1. Einleitung Wir begegnen täglich verschiedenen Kunststoffen. Unter dem Begriff Kunststoff ver-

steht man im weitesten Sinne: „Organische Werkstoffe, die als Makromoleküle auf-

gebaut sind und durch Umwandlung von Naturprodukten oder durch Synthese von

Primärstoffen aus Erdöl, Erdgas oder Kohle entstehen“ (Arbeitsgemeinschaft Deutsche Kunststoff-Industrie 2009, S. 26). In der Wissenschaft spricht man vom

Begriff „Polymere“. Er ist abgeleitet von den griechischen Wörtern poly = viel und

meros = Teil. Zudem unterscheidet man zwischen drei Gruppen von Kunstoffen, den

Thermoplasten, den Duroplasten und den Elastomeren (vgl. Wikipedia/Kunststoff). Kunststoffe sind Teil unseres Alltags, zum Beispiel als Zahnbürste, als Handy oder

als PET-Flasche. Wir benutzen Kunststoffe ganz selbstverständlich in der Küche, im

Auto, bei der Kommunikation oder für Verpackungen. Des Weiteren sind sie auch

aus dem modernen Umweltschutz nicht mehr wegzudenken, so zum Beispiel bei

Sonnenkollektoren und Windmühlen.

2. Geschichte des Kunststoffes Das Material Kunststoff ist älter als man denkt. In allen Kulturen gab es Vorläufer von

Kunststoffen. Schon im Jahre 1531 entdeckte Wolf-

gang Seidel, eine Benediktinerpater aus Augsburg,

dass man aus erkaltetem Magerkäse ein festes Ma-

terial herstellen kann. In einer langen Prozedur, in

welcher er den Käse erhitzte, entstand schliesslich

Kunsthorn oder Kasein. Das Material wurde hart und

konnte zur Herstellung von Trinkgeschirr,

Schmuckstücken und Formen verwendet werden.



Abb 2: Charles Goodyear

Abb. 3: Produktion von Billardkugeln

Im 17. und 18. Jahrhundert brachten Naturforscher aus Malaysia und Brasilien ela-

stische Massen, gewonnen aus milchigen Baumsäften mit. Somit wurde der Begriff

Gummi in Deutschland verbreitet, und es entwickelte sich eine rasch wachsende

Gummi-Industrie. Der Erfinder Charles Goodyear fand heraus, dass sich Gummi

durch Hinzufügen von Schwefel und Vulkanisation in einen Reifenwerkstoff verwan-

deln lässt. Er fertigte mit dem neuen Material zunächst Gummihandschuhe an. Spä-

ter entdeckte er auch Hartgummi, aus welchem

sich Schmuckstücke, Füllfederhalten, Teile aus

Musikinstrumenten etc. herstellen liessen. Dieser

erste Duroplast startete die Entwicklung der

Kunststoffe im Umfeld des Menschen. Allerdings

dauerte es noch lange, bis es gelang, die makro-

molekularen Naturstoffe künstlich nachzubauen.

Dieses Material ist ein wichtiger Werkstoff unserer

Zeit. Heute gibt es fast kein Produkt mehr ohne diesen Stoff.

Bei der Entwicklung des Zelluloids waren meh-

rere Chemiker beteiligt. Um 1846 stellte Chri-

stian Friedrich Schönbein aus Baumwolle ni-

trierte Zellulose her. Auch John Wesley Hyatt

hatte das gleiche Ziel wie Schönbein, mischte

jedoch noch Kampfer hinzu und setzte diese

Masse unter Hitze und Druck. Das Ergebnis

daraus war Thermoplast, eine Masse die ihre

Form behält, selbst wenn man die Kräfte, die sie geformt haben, entfernt. Mit diesem

neu entstandenen Material entwickelte Hyatt eine Billardkugel, welche nicht mehr

aus Elfenbein hergestellt werden musste.

1860 befasst sich mit Alexander Parks ein weiterer Erfinder mit der Verarbeitung von

Naturgummi. Er beschäftigte sich mit dem Zellulosenitrat und fand ein neues Materi-

al, welches in festem, verformbaren und in flüssigem Zustand verwendet werden

konnte. Man konnte es wie Metall mit dem Werkezeug bearbeiten und in die ge-

wünschte Form stanzen. Sein neues Material galt als der erste und ursprüngliche

Kunststoff. Um 1884 wurde die erste Kunstfaser entwickelt. Dies war der erste Schritt

ins Plastikzeitalter.

Anfangs des 20. Jahrhunderts waren die Chemiker so weit, dass sie Plastik auch aus

künstlich erzeugten Ausgangsstoffen herstellen konnten. Der zweite Schritt ins Pla-



Abb. 4: Bakelizer

Abb. 5: Hermann Staudinger

stikzeitalter war somit gelegt. Zur selben Zeit befasst sich Leo Hendrik Baekeland mit

der Phenol-Formaldehyd- Reaktion. Das Ziel war, mit diesen beiden Stoffen ein Iso-

lationsmaterial für elektrische Leitungen herzustellen. Nach fünfjähriger Forschung

gelang es ihm schliesslich, einen Druckkessel, den „Bakelizer“, zu entwickeln, in wel-

chem er unlösliche Kondensationsprodukte aus Phenolen und Formaldehyd herstell-

te. Im Gegensatz zu einer thermoplastischen

Verbindung war Bakelit das erste hitzebeständi-

ge Plastik. Es konnte als Isolator von Hochspan-

nungsleitungen, als Fassung für Glühbirnen, als

Material für Plattenspielergehäuse bis hin zur

Zahnbürste verwendet werden. Bakelit war wis-

senschaftlich das erste voll synthetische Material

der Menschheit. Wie die stabile Verbindung von

Phenol und Formaldehyd jedoch zustande kam, konnte sich niemand erklären.

Der Chemiker Hermann Staudinger fand

schliesslich heraus, dass durch die Verknüp-

fung vieler einzelner Moleküle (Monomere) zu

Makromolekülen (Polymere) Bakelit zu einer

stabilen Struktur kommt. Seine Forschungser-

gebnisse waren die Geburtsstunde der Poly-

mer-Chemie. Zu einem der ersten Materialien,

welches durch Polymere hergestellt wurde, ge-

hörte das Acrylglas, besser bekannt als Plexiglas.

Im Jahre 1940 kam das Nylon auf den Markt. Viele Menschen wollten keine Baum-

wolle mehr tragen, sondern bevorzugten Kleider aus modernen Kunstfasern. Ständig

kamen neue Produkte in die Kaufhäuser. Um 1956 startete die massenhafte Herstel-

lung von verschiedenen Materialien, aus welchen heute die meisten Kunststoffpro-

dukte bestehen, zum Beispiel Margarinepackungen, Wischtücher, Frischhaltefolien,

Sportkleidungen, Klebebänder oder Müllsäcke. Kunststoffe sind aus unserem tägli-

chen Leben nicht mehr wegzudenken (vgl. Kunststoff – Schweiz).

3. Herstellung von Kunststoff Kunststoff wird aus organischen Produkten hergestellt. Natürliche Produkte wie Zel-

lulose, Kohle, Gas, Salz und Erdöl sind Ausgangsstoffe für die Erzeugung von Kunst-



Kunststoff. In Raffinerien wird Erdöl in seine verschiedenen Bestandteile zerlegt. Ihre

Herstellung erfolgt immer durch die Verknüpfung vieler kleiner Moleküle (Monomere)

zu den grossen Makromolekülen (Polymere) der Kunststoffe. Natürliche Polymere

kommen in Pflanzen und Tieren vor. Hingegen werden synthetische Polymere

hauptsächlich aus Erdöl hergestellt. Zur Verknüpfung der Monomere werden je nach

chemischen Eigenschaften verschiedene Verfahren verwendet. Die vier wichtigsten

Verfahren sind: die Polymerisation, die Polykondensation, die Polyaddition sowie die

Vulkanisation. Das Verfahren und die Monomere, welche verwendet werden, sind

massgebend beim Entstehen verschiedener Arten von Kunststoffen (vgl. Chemie-

macht-Spass).

Hier sind verschieden Kunststoffe nach ihren Eigenschaften und Verwendungen auf-

gelistet:

Kunststoff Verwendung

PE Polyethen

Plastikbeutel, Eimer, Frischhalte-Folie, Bierkästen, Schläuche, Flaschen von Reinigungsmitteln

PP Polypropen

Einwegbecher, Joghurt-Becher, Batteriekästen, Schuhabsätze

PS Polystyrol

Einwegbecher, Joghurt-Becher, Kugelschreiber, Dia-Rahmen, Tonbandkasseten, Styropor

PVC Polyvinylchlorid

Fussbodenbeläge, Kabelumman-telungen, Abflussrohre, Schall-platten, Duschvorhänge, Lüster-klemmen, Schläuche

PA Polyamid

Dübel, Angelschnur, Brillengestel-le, Nylon, Perlon

Thermoplaste

PMMA Polymethylmethacrylat

Autorücklichter, Lineale, bruchfe-ste Verglasungen, Plexiglas

Duroplaste

MF Melami-Formaldehyd-Harz (Phenoplaste)

Kochlöffel, Oberfläche von Kü-chenmöbeln, elektr. Isoliermateri-al, Bakelit



UF Aminoplaste

Steckdosen, elektr. Isoliermateri-al, Eierbecher, Tabletts, Licht-schalter, Becher

PUR Polyurethan

Matratzen, Fugendichtung, Wär-medämmung, Schaumstoffe

Elastomere

Vulkanisierter Kautschuk (Gummi)

Gummistiefel, Autoreifen, Latex-handschuhe, Gummibänder, Schnuller, Präservative

Abb. 6: Kunststoffe ihre Eigenschaften und Verwendungen

4. Bedeutung und Funktion des Kunststoffes für den Men-schen

Kunststoffe sind in unserem Alltag von wichtiger Bedeutung. Sie helfen uns in vieler-

lei Hinsicht das Leben leichter, sicherer, angenehmer und sauberer zu gestalten.

Heutzutage werden Kunststoffe überall verwendet und ersetzen andere Materialien

wie Papier, Keramik, Metall, Holz oder Glas. Auch in der Autoindustrie ist Kunststoff

nicht mehr wegzudenken. Kunststoffe haben eine wichtige Funktion, da sie in allen

Berufsfeldern verwendet werden, sei es in der Nahrungs-, Bau-, oder Elektroindu-

strie. Auch in der Landwirtschaft, der Medizin sowie in der Mobilität und Freizeit wird

Kunststoff gebraucht. Dies wird auf den untenstehenden Bildern illustriert (vgl. Pla-

stics–Europe).

Abb. 7: PET Flasche Abb. 8: Gummibänder Abb. 9: Geodreieck



Abb. 10: Steckdose Abb. 11: Auto Abb. 12: Zahnbürste

5. Umweltbezug Die Problematik für die Umwelt liegt bei der Entsorgung von Kunststoffe. Kunststoff

verrottet nur sehr langsam, da die meisten synthetischen Kunstoffe biologisch nicht

abbaubar sind. Dies führt dazu, dass auf unserer Welt immer mehr Kunststoffmüll

entsteht und unsere Umwelt damit schwerwiegend belastet. Im Weiteren ist auch das

Verbrennen von Kunststoffen ein Problem, da dabei giftige Stoffe entstehen, die

auch uns Menschen schaden. Deshalb ist es sehr wichtig, dass man Kunststoffe

richtig recycelt. Man kann Kunststoffabfälle wieder einschmelzen und neu verarbei-

ten. So wird der Kunststoffmüll verringert, und Rohstoffe können eingespart werden.

Nichts desto trotz darf man auch die Vorteile des Kunststoffes nicht vergessen. Täg-

lich verbessern sie die Lebensqualität des Menschen und schützen natürliche Res-

sourcen. Das ist sehr wichtig, da wir in einer Welt leben, in der die Bevölkerung stän-

dig zunimmt und der Bedarf an Wasser, Nahrung, Schutz, Hygiene, medizinischer

Versorgung und wirtschaftlicher Sicherheit ständig wächst (vgl. Plastics-Europe).

6. Bezug zur technischen Umwelt der Lernenden Kunststoff begleitet die Kinder täglich in ihrem Alltag. Viele Spiel-

zeuge bestehen heutzutage aus Kunststoff, sei dies die

Barbiepuppe, die elektrische Eisenbahn oder Legos. Deshalb

kann das Thema Kunststoff bereits im Kindergarten spielerisch

thematisiert werden. Die Kinder sollen dabei das Grundver-

ständnis bekommen, dass es auf der Welt viele Rohstoffe wie

Erdöl, Wasser etc. gibt, welche für die Menschen wichtig sind.

Dazu gehört auch, dass darauf geachtet wird die Verwendung,

Entsorgung und Wiederverwertung von Kunststoffen im Unter-

richt zu behandeln.

Dies könnte man gut mit dem Thema Abfall umsetzen und dann noch vertieft auf ein

Kunststoffmaterial eingehen, z.B. die PET-Flasche. Jedoch haben viele Lehrkräfte

Abb. 13: Barbiepup-pe



Abb.14: Legofigur

Respekt vor technisch, komplexen Themen. Trotzdem sollte

man sich auch mit schwierigeren Themen befassen und

diese mit den Kindern behandeln. Die Kinder sind im

Grundschulalter von Natur aus neugierig. Dies sollte man

als Lehrkraft nutzen und die Kinder fördern. Die Beschäfti-

gung mit technischen und naturwissenschaftlichen Phäno-

menen auf der Unterstufe legt einen wichtigen Grundstein.

Bei den Kindern wird so das Verständnis für Technik und

Naturwissenschaft gefördert.

7. Mögliche Fragestellungen für Forschungsberichte Forscherfragen für KG – 2. Klasse:

• Was ist Kunststoff (Plastik) • Wie sieht Kunststoff (Plastik) aus?

• Wie fühlt sich Kunststoff (Plastik) an? • Versuche die Gegenstände zu sortieren. Welche sind aus Kunststoff (Plastik),

welche nicht? http://muldenschmid.ch/kunststoff/ • Welche Dinge sind aus Kunststoff (Plastik) hergestellt? (Gehe selbst auf Ent-

deckungsreise im Kindergarten/Schulzimmer) • Wie entsorgt man Kunststoff (Plastik)? (Stellt zusammen eine Abfallentsor-

gungsstation her.)

Forscherfragen für 3. – 6. Klasse:

• Was ist Kunststoff?

• Was besteht alles aus Kunststoff? (Welche Gegenstände im Klassenzimmer

sind aus Kunststoff hergestellt?)

• Nimm das Arbeitsblatt „Welche Dinge sind aus Kunststoff gemacht?“, und fülle

es aus. http://plasticseurope.cefic.org/documents/document/20100730153944-kuno-

schuelerbuch.pdf • Kunststoff wächst nicht einfach in der Natur wie Holz oder Gemüse. Wo

kommt er her? Lies den Text „Wo kommt der Kunststoff her?“, und beantworte

die Fragen. http://plasticseurope.cefic.org/documents/document/20100730153944-

kuno-schuelerbuch.pdf • Wie verhalten sich Kunststoffe im Wasser und in der Erde? Führe das Expe-

riment mit verschiedenen Plastikfolien durch.



http://plasticseurope.cefic.org/documents/document/20100730153944-kuno-

schuelerbuch.pdf

• Wo entsorgt man den Kunststoff? Informiere dich mit Hilfe des Textes „ Wohin

mit dem Kunststoffmüll?“ http://plasticseurope.cefic.org/documents/document/20100730153944-kuno-

schuelerbuch.pdf • Was wird aus dem recycelten Material hergestellt? Entsteht wieder ein gleich-

wertiges oder ein völlig anderes Produkt? Suche in der Bibliothek und im In-

ternet nach Informationen.

8. Didaktische Umsetzungen Umsetzung für die KGU – Stufe: PET- Flaschenfiguren verhüllen und verkleiden (Weber 2005, S.145f.)

Material: • PET-Flaschen, für Kinderhände sind auch 0.5l Flaschen geeignet • Styroporkugeln • Makulaturpapier • Tapetenkleister • Alttextilien, Stoffreste, Acrylfarbe • Glasstecknadeln mit schwarzen Knöpfen • Allenfalls Wolle oder Plüsch für die Haare

Diese didaktische Umsetzung eignet sich sehr gut, um

sie mit Kindern der KGU – Stufe durchzuführen. PET-

Flaschen kann man schnell und zu günstigen Preisen

auftreiben, und die Kinder kennen sie bestens aus

ihrem Alltag. Das Verfahren ist nicht sehr aufwändig

und einfach. Zudem lieben es die Kinder im Grund-

schulalter, sich selber oder Puppen und andere Ge-

genstände einzukleiden.

Umsetzung für die Mittelstufe: Tetra Pak – Etui Material:

• Tetra Pak, gut eignen sich Milch oder sonstige Getränkebeuteln

Abb. 15: PET- Flaschenfiguren



• Durchsichtige Klebfolie • Bostitch • Blaues Isolierband • Klettverschluss

Da diese Umsetzung bereits etwas mehr Geschicklichkeit

voraussetzt als die PET – Flaschenfigur, eignet sie sich

besser für Kinder der Mittelstufe. So wie ihnen die PET –

Flaschen bekannt sind, kennen sie auch verschiedene Te-

traverpackungen zur Genüge. Ein Etui können die Schulkin-

der gut brauchen, und einmal ein aussergewöhnliches Etui

selber zu machen, bereitet ihnen bestimmt Freude.

9. Quellenverzeichnis Literaturverzeichnis

• Arbeitsgemeinschaft Deutsche Kunststoffe (2009): Kunststoffe Werkstoffe unsere

Zeit. Frankfurt am Main: Druck- und Verlagshaus Zarbock.

• Weber, Karolin (2005): Werkweiser 1 für technisches und textiles Gestalten. Hand-

buch für Lehrkräfte. Kindergarten bis 2. Schuljahr. Bern: Schulverlag. Internetquellen

• Chemie-macht-Spass: http://www.chemie-macht-

spass.de/projekte/Moerderische_Chemie/gruppe1/Chemie-Kunststoffe-Referat.htm,

(17.7.2012)

• Kunststoff-Schweiz: www.kunststoff-schweiz.ch/html/1__seite.html, (17.7.2012).

• Plastics-Europe: http://www.plasticseurope.de/anwendung.aspx, (17.7.2012).

• Plastics-Europe : http://www.plasticseurope.de/kunststoff-ist-nachhaltig.aspx,

(17.7.2012) • Wikipedia/Kunststoff: www.wikipedia.org/kunststoff,(16.7.2012).

Bilderverzeichnis • Titelseite: Kunststoff, aus: http://www.kuvbb.de/images/kunststoffe.jpg

• Abb. 1: Knopf aus Kunsthorn, aus: http://www.seilnacht.com/Lexikon/k_thorn.JPG

Abb. 15: Tetra Pak – Etui



• Abb. 2: Charles Goodyear, aus:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/Charles_Goodyear.png/22

0px-Charles_Goodyear.png

• Abb. 3: Produktion von Billardkugeln, aus:

http://www.kerngmbh.de/kunststoff/service/glossar/biographien/hyatt_produktion.jpg

• Abb. 4: Bakelizer, aus: http://juliensart.be/bakeliet/bakelizer.jpg

• Abb. 5: Hermann Staudinger, aus:

http://www-ics.ustrasbg.fr/~etsp/lecture/mhisto_poly/f/staudinger.jpg

• Abb. 6: Kunststoffe ihre Eigenschaften und Verwendungen, aus: http://www.chemie-

macht-spass.de/projekte/Moerderische_Chemie/gruppe1/Chemie-Kunststoffe-

Referat.htm

• Abb. 7: PET Flasche, aus:

• http://www.flaschenland.de/images/product_images/info_images/1946_0.jpg

• Abb. 8: Gummibänder, aus:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Gummisnoddar.jpeg

• Abb. 9: Geodreieck, aus:

http://files.rakuten.de/29c00b1f722690839983d47a4b18094e/images/3c73a2b45545

b8659d99db868d3a02e0.jpg

• Abb. 10: Steckdose, aus:

http://www.bfu.ch/German/produkte/kinder/PublishingImages/kindersicheresteckdose.

jpg

• Abb. 11: Auto, aus

http://fotos.autozeitung.de/462x347/images/bildergalerie/2010/11/Auto-Trophy-2010-

Kompakt-VW-Golf.jpg

• Abb. 12: Zahnbürste, aus: http://www.profimed.ch/shop/media/images/877_big.jpg

• Abb. 13: Barbiepuppe, aus:

http://4.bp.blogspot.com/_gojoMZbGSCI/TOk92FhSotI/AAAAAAAABkM/RXkBg0J6F

SQ/s1600/quintessentialbarbieiiiiii899000.jpg

• Abb. 14: Legofigur, aus http://img2.limango-outlet.de/372039/1/675/900/lego_figur.jpg

• Abb. 15: PET – Flaschenfigur, hergestellt und fotografiert von Stefanie Aeschlimann

und Stefanie Stauffer

• Abb. 16: Tetra Pak – Etui, hergestellt von Stefanie Aeschlimann und fotografiert von

Stefanie Stauffer

Documents

Die Geschichte des Kunststoffes - DO-IT- · PDF fileAbb. 10: Steckdose Abb. 11 ... Trotzdem sollte man sich auch mit schwierigeren Themen befassen und ... • Welche Dinge sind aus