Kunststoff Erfinder Fritz Stastny (1908 – 1985)

Revolution aus dem Trockenschrank

Es gibt nur wenige Kunststoffe, die im Alltag so sichtbar sind wie das sogenannte „expandierte Polystyrol“ (XPS), das unter dem Handelsnamen „Styropor®“ von der BASF vermarktet wird. 

Noch vor wenigen Jahren konnte man kein Elektrogerät kaufen, das für den Transport nicht in XPS-Blöcken eingepackt war. Inzwischen greifen viele Anbieter zu scheinbar ökologischeren Materialien wie recyceltem Papier – was aber nicht bedeutet, das Polystyrol per se ein umweltfeindlicher Werkstoff wäre. Im Gegenteil: Als Dämmstoff macht dieses Material – wenn auch zum Teil in modifizierter Form – auch heute noch eine ausgezeichnete Figur. So hilft es, fossile Brennstoffe einzusparen. Damit ist es ein wichtiger Schlüssel für die Lösung des Klima-Problems.

Als Erfinder dieses Schaumstoffs darf Friedrich Rudolf („Fritz“) Stastny gelten, der 1908 in Brünn bzw. Brno in Österreich-Ungarn (heute Tschechien) geboren wurde. Tatsächlich galt Stastny damit als österreichischer Chemi-ker, heute wäre er Tscheche – das ist der Lauf der Zeit. Tatsächlich wuchs Stastny zweisprachig auf, was ihm später einmal sehr helfen würde. 1926 machte er sein Abitur, dann studierte er Chemie und Chemische Technologie an der Universität seiner Heimatstadt. Sein Studium finanzierte er übrigens – Stastnys Vater war leider früh verstorben und konnte ihn nicht unterstützen – durch eine Musikband: Kein Wunder, Stastnys Großmutter war Klavierpädagogin und hatte ihm wohl eine Menge beigebracht.

Gehen Schaumstoffe auch aus anderen Kunststoffen?

Anders als bei diesem Jo-Jo aus Polystyrol (1950) ging es mit dem Werkstoff nicht auf und ab, sondern steil bergauf.

Seine Promotionsurkunde holte Stastny sich 1933 ab; interessanterweise hatte das Thema, das sein Professor ihm dafür auf den Schreibtisch gelegt hatte, nichts mit Kunststoffen oder Polymerchemie zu tun. So ging es denn nach dem Aufsetzen des Doktorhuts auch erst zum Tschechoslowakischen Elektrotechnischen Verband und zu einer Lederfabrik, bis er bei den Semperit-Gummiwerken in Wien anheuerte, wo sich der junge Mann innerhalb eines Jahres zum Laborleiter hocharbeitete. Für viele wäre das die Lebensanstellung gewesen – aber Stastny wollte mehr: 1939 unterschrieb er bei der heutigen BASF, die damals „lediglich“ der Ludwigshafener Standort der großen IG Farben war. Größer konnte man als Industriechemiker damals nicht hinauskommen. Booster für die Einstellung soll übrigens gewesen sein, dass Stastny mehrere Sprachen beherrschte. 

Sein tägliches Brot war zunächst die Suche nach neuen Allerwelts-Chemikalien wie Bindemitteln und Weichmachern. Bald ließ man ihn allerdings auch auf Polymere los – die Chemiebranche hatte in den Jahrzehnten davor bereits bemerkenswerte Erfolge bei der Herstellung künstlicher Kautschuke gefeiert, die später von Herrmann Staudinger als Kettenmoleküle enttarnt worden waren. Und mit Kautschuken kannte Stastny sich seit seiner Zeit bei Semperit schließlich aus.

„Neckisch wie eine Baskenmütze“

Eine Spardose aus Polystyrol (1950). Dass man aus diesem Kunststoff einmal Schaumstoffe machen könnte, daran dachte bis zu Fritz Stastnys Arbeit noch niemand.

Dass sich die IG Farben in dieser Zeit mehr und mehr mit Polymeren beschäftigte, hatte einen guten Grund: Etwa um die Zeit, als Stastny bei der heutigen BASF an Bord kam, arbeitete ein IG-Kollege, Otto Bayer, in Leverkusen an den ersten Polyurethanen, die etwa zu dieser Zeit bereits zu stabilen Schaumstoffen verarbeitet wurden. Grund für die IG-Chefs, einmal zu schauen, ob man nicht auch andere Kunststoffe irgendwie aufschäumen kann. Zumal gerade erst die Bundespost angeklopft hatte: Sie suchte nach einem neuen Material, mit dem sie ihre Telefonkabel isolieren konnte. Ein Großauftrag! Jemand, der schon mal mit Polymeren gearbeitet hatte, dürfte da durchaus gefragt gewesen sein. 

Und Stastny stürzte sich auch hier in die Arbeit. Schon 1949 hatte er Erfolg – und zwar mit einem Kunststoff, der im Prinzip schon bekannt war: Polystyrol. Allerdings hatte auch ihm wie so vielen großen Forschern Kollege Zufall geholfen. Zitat aus dem Laborjournal: „Klare Lösung, bei Raumtemperatur bis 1.12.1949 gelagert. Durchsichtige harte Scheibe entnommen.“ Diese Scheibe kam dann in wie üblich den Trockenschrank, wo sie dann allerdings jemand vergessen haben muss. Gut so: In den folgenden 36 Stunden verwandelte sie sich nämlich „zu einem kleinen Schaummonster. […] Der Dosendeckel saß neckisch wie eine Baskenmütze auf einem 26 cm hohen Schaumstrang.“

Ein Polymer aus Baumharz

Ein Isolierbehälter aus expandiertem bzw. geschäumten Polystyrol (Alter unbekannt) aus dem Fundus des Kunststoff Museums-Vereins.

Das Polystyrol selbst hat eine etwas längere Geschichte: So wunderte sich bereits im 19. Jahrhundert ein Apotheker, wieso ein Baumharz, das er auf einer Fensterbank vergessen hatte, mit der Zeit fest wurde. Dieses Harz hieß „Styrax“, darin war eine Verbindung, die man heute als Styrol kennt und nicht mehr aus Bäumen, sondern zum Beispiel aus Steinkohleteer gewinnt. Und Styrol polymerisiert eben auch ohne magische Chemikerhand gerne mal von selbst. Über die Jahre müssen deswegen in den weltweiten Chemielaboratorien hunderte von Styrol-Flaschen weggeworfen worden sein. Inhalt hart, nicht mehr zu gebrauchen, weg damit. Bis man irgendwann lernte, die Polymerisation gezielt anzustoßen.

Aber Schaumstoffe aus Polystyrol: Das war neu! Wie viele begnadete Erfinder warf Stastny die Probe mit der Baskenmütze also nicht weg, sondern untersuchte sie und erkannte, was sich in seinem Trockenschrank abgespielt hatte. Bald brachte er den Polymerbaustein Styrol gemeinsam mit anderen Kohlenwasserstoffen zur Polymerisation. Der Trick: Er suchte gezielt solche aus, die bei niedrigen Temperaturen zu kochen beginnen. Während das Monomer Styrol sich in Polystyrol verwandelt, wird Wärme frei – genug, um die Kohlenwasserstoffe verdampfen zu lassen. Die Gasbläschen blieben dann im aushärtenden Kunststoff gefangen. 

Später klappte das sogar mit Wasserdampf. Die Patentschrift für die Herstellung des sogenannten „expandierten Polystyrols“, EPS (oder XPS) flatterte 1952 auf Stastnys Schreibtisch, auf der sich allerdings auch sein Chef Rudolf Gäth verewigte – im akademischen Bereich durchaus üblich.

Schiffchen zum Mitnehmen

Ein Bootsmodell aus Polystyrol (1941 – 1945). Kleine Schiffchen aus expandiertem Polystyrol waren Jahre später (Anfang der 1950er Jahre) ein Hit auf der Kunststoffmesse, auf der das neue Material der Fachwelt vorgestellt wurde.

Die Tinte auf dem Patent war noch nicht trocken, da zeigte die BASF – inzwischen, der Krieg war vorbei, die IG Farben zerfallen, so hatte das Unternehmen seinen alten Rufnahmen zurückbekommen – das neue Material bereits auf einer großen Kunststoffmesse. Damals schäumte man auf dem Messestand kleine Schaumstoff-Schiffchen – Hightech zum Mitnehmen! Das war der Startschuss für eine ganze Reihe von neuen Anwendungen, die die Welt zuvor noch nicht gesehen hatte. Denn im Kern besteht expandiertes Polystyrol letztlich zu 98% aus nichts anderem als: Luft, die in den Bläschen gefangen ist. 

Und damit lässt sich viel anstellen: Luft ist nämlich leicht und leitet die Wärme schlecht. Zu den ersten Produkten aus EPS gehörten Rettungsringe für eine schwedische Reederei; 1964 wurde in einer spektakulären Aktion ein gesunkenes Schiff mit Hilfe von 2.500 Kubikmetern Styropor® gehoben – Vorbild soll ein Donald Duck-Comic gewesen sein, in dem den Entenhausenern etwas ähnliches mit tausenden von Ping-Pong-Bällen gelingt. In diesen Jahren beginnt der Schaumstoff aus Ludwigshafen als ultramodernes Verpackungsmaterial außerdem Glaswolle, Torf, Stroh und Kork zu ersetzen. Erst langsam, dann in immer größerem Tempo.

Bekanntester Dämmstoff der Neuzeit

Eine Kühltasche mit einem Innenleben aus expandiertem Polystyrol, den Farben nach zu urteilen vermutlich aus den fröhlichen 1970er Jahren: EPS besteht praktisch nur aus Luft – und die leitet Wärme bekanntlich schlecht.

Auch für eher ungewöhnliche Ideen war Platz: So kam ein findiger Rentner bereits in den Kindertagen des neuen Schaumstoffs auf die Idee, Weihnachtsglocken aus diesem Material als Tannenbaum-Deko zu verkaufen – es soll ein sehr einträgliches Geschäft gewesen sein. Zu einem eher ungewöhnlichen Einsatz kam XPS auch in der Malaria-Bekämpfung: Deckt man Wasserstellen mit ungiftigen Styropor®-Kugeln ab, vertrocknet die Mückenbrut, bevor sie Unheil über die Menschen bringen kann.

Ihren schwarzen Gürtel machten Styrol-Schaumstoffe allerdings in der Disziplin Wärmedämmung. Noch heute sind sie die Nr. 1 unter den Dämmstoffen und sparen in diesem Job riesige Mengen an Heizöl oder Gas; zum Teil kommen hier inzwischen weiterentwickelte Varianten zum Einsatz, etwa XPS-Platten mit einer wärmereflektierenden Oberfläche. Damit konnte man bereits zur Jahrtausendwende „Drei Liter Häuser“ mit sensationell niedrigem Energiebedarf errichten, die pro Jahr und Quadratmeter gerade einmal die besagten drei Liter Heizöl schlürfen. Auch Kunststoffe können also Umwelt-Helden sein! 

Stastny starb 1985 in Ludwigshafen. Das war zwar lange vor der heute akuten Klimawandel-Diskussion, die seinen Schaumstoff erst so richtig interessant macht. Aber bereits die vielen anderen Einsatzgebiete seiner Entdeckung mit der Baskenmütze dürften ihm viel Spaß gemacht haben.