HighTech am Babypo: Wie eine Windel funktioniert

 

Wer zum ersten Mal eine volle Windel in den Händen hält, ist verblüfft darüber, wie schwer sie ist. Eine mittelgroße Windel (Größe 4) kann mehr als einen Liter Wasser aufnehmen. Und selbst dann fühlt sie sich innen noch ganz trocken an, sogar wenn man mit den Fingern drückt.

 

Vier Schichten der Windel

Dem Geheimnis dieser erstaunlichen Saugkraft kommt am besten auf die Spur, wer die Windel aufschneidet. Dabei kommen verschiedene Schichten zum Vorschein, die sich gut mit blau gefärbten Wasser testen lassen. Die innerste Schicht lässt Wasser ganz leicht durch, dann kommt eine Schicht, die Wasser in verschiedene Bereiche der Windel leitet. Das ist sinnvoll, da auf diese Weise die Flüssigkeit in der gesamten Windel verteilt wird. Dadurch erhöht sich das Speichervermögen der Windel. Als nächstes folgt die wasserspeichernde Schicht und schließlich außen eine wasserundurchlässige Schicht aus Polyethen, die verhindert, dass Nässe aus der Windel austritt. Diesen Zweck erfüllen auch elastische Beinabschlüsse. Zum bequemen Windelwechseln gibt es wiederverschließbare Klettverschlüsse.

 

Superabsorber

Das Herzstück der Windel ist die wasserspeichernde Schicht. Im trockenen Zustand rieselt beim Aufschneiden der Windel ein körniges Pulver heraus, das in einer watteähnlichen Füllung eingebettet ist: Dieser Superabsorber kann bis zum 1000fachen seines Gewichts an Wasser aufnehmen. Aber natürlich produziert ein Baby nicht reines Wasser, sondern Urin. Der kann am besten mit einer Salzlösung simuliert werden. Wiederholt man den Versuch mit destilliertem Wasser oder Salzlösungen unterschiedlicher Konzentration, kommt man zu Resultaten, die mit der Struktur des Superabsorbers gut zu erklären sind.

Seit Superabsorber eingesetzt werden, sind die Windeln wesentlich dünner geworden. Und die Trageeigenschaften haben sich so verbessert, dass Kinder heutzutage deutlich länger Windeln tragen als noch in den Sechziger Jahren. Das freut auch die Hersteller.

 

Einsatz im Unterricht

Am Thema "Windeln" lassen sich praxisnah und eigenständig Struktur-Eigenschafts-Beziehungen untersuchen. Außerdem kann ein alltägliches Produkt auf seine Umweltverträglichkeit geprüft werden.  Das geht schon in der Einführungsphase. Oder in der Qualifikationsphase im Zusammenhang mit dem Bau von Kunststoffen. In diesem Fall kann auch auf die Synthese der Windelbestandteile näher eingegangen werden.

 

Curricularer Bezug
Die Schülerinnen und Schüler....
  • erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über zwischenmolekulare Wechselwirkungen: Van-der-Waals-Kräfte, DipolDipol, Wasserstoffbrückenbindungen. 
  • unterscheiden zwischen Hydrophilie und Lipophilie. 
  • nutzen ihre Erkenntnisse zu zwischenmolekularen Wechselwirkungen zur Erklärung von Phänomenen in ihrer Lebenswelt.
Quelle: Kerncurriculum Chemie für die Einführungsphase der gymnasialen Oberstufe in Niedersachsen 2017

 

Tipps für den Unterricht - Bau und Funktion einer Babywindel
  • Überraschender Einstieg: Windelwechsel an einer Babypuppe
  • Speicherkapazität der Windel als Demonstrationsversuch
  • Eigenständige Erforschung in Gruppen (ohne Versuchsanleitung) mit einem Zeitlimit und folgenden Materialien: Windeln, Scheren, gefärbtes Leitungswasser, Salzlösungen unterschiedlicher Konzentration, destilliertes Wasser, Pinzetten, Waagen, Stereolupen, Petrischalen, Bechergläser.
  • Lassen Sie die Gruppen gegeneinander antreten und anschließend einen Forschungsbericht schreiben, der im Plenum vorgestellt wird.
  • Der Forschungsbericht kann mit Handyfotos bebildert als Präsentation gestaltet werden. Oder in Form eines Erklärvideos?
  • Arbeitsblatt mit Strukturformeln der Windelbestandteile und Zuordnung zu den gefundenen Schichten; Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
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