Was ist PET?
PET ist eigentlich ein "alter Bekannter" unter den Kunststoffen, denn das Grundmaterial wurde bereits 1941 von den englischen Chemikern Whinfield und Dickson als Polyester entdeckt. Das heutige PET ist ein veredelter Polyester mit nochmals verbesserten Materialeigenschaften und gehört zu der Gruppe Thermoplasten. Als äußerst belastbarer Kunststoff eignet PET sich für Verpackungen, Behälter, Folien, Fasern und vieles mehr.

Wie wird PET hergestellt?

Die Ausgangsprodukte von PET - Ethylenglykol und Terephthalat-Verbindungeen - werden aus Erdöl gewonnen. Zur Herstellung von PET werden diese Stoffe zu langen Kettenmolekülen verbunden. Dabei werden die Ausgangsmoleküle, die ausschließlich aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen, durch sogenannte Esterbindungen aneinandergehängt. Daher stammt auch der Name: "Poly" (viele) und "ester" (für die Art der Bindung). Am Ende der Polykondensation erhält man eine zähflüssige Schmelze, die in dünne Stangen gepresst, abgekühlt und zu Granulat geschnitten wird.
Um PET für Verpackungen herzustellen, wird das Granulat einem zusätzlichen Veredelungsschritt unterzogen, bei dem unter anderem die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs weiter verbessert werden. Dazu wird das feste Granulat kristallisiert und in der sogenannten Feststoffkondensation erhitzt. Hierbei wird die Länge der Molekülketten durch weitere Esterbindungen nochmals vergrößert. Abschließend erhält man ein farbloses PET-Granulat, das in der Industrie als fertiges Vorprodukt direkt weiterverarbeitet werden kann.

Wie wird PET verarbeitet?

Als thermoplastischer Kunststoff ist PET bei Temperaturen von 250°C formbar. Die Molekülketten werden dann so beweglich, dass der Kunststoff schmilzt und eine zähflüssige Masse entsteht, die in nahezu jede beliebige Form gebracht werden kann. Beim Erkalten frieren die Molekülketten wieder ein und der Kunststoff erstarrt in der gewünschten Form - ein einfaches und mehrfach wiederholbares Prinzip.
Dieses Verfahren wird beispielsweise auch bei der Herstellung von PET-Behältern angewandt. In einem ersten Schritt werden sogenannte "Vorformlinge" hergestellt. Als Vorläufer der PET-Flaschen verfügen diese Vorformlinge bereits über fertige Schraubgewinde. Damit man "richtige" Flaschen erhält, werden sie bei 100° Celsius nochmals erweicht, mit Druckluft gestreckt und zu einer Flasche geblasen (Streckblasprozeß). Ähnlich einfach sind auch die Herstellungsprozesse anderer PET-Produkte. Um beispielsweise Folien oder Bänder zu erhalten, wird die heiße Schmelze durch Schlitzdüsen gepresst und anschließend mit Hilfe von Walzen in die endgültige Form gebracht.
All diese Vorgänge laufen in vollautomatischen Prozessen und mit größter Präzision ab. Zur Kontrolle passieren die fertigen PET-Erzeugnisse Inspektionsmaschinen, die sie auf Form und Dichtigkeit prüfen. PET-Behälter erhalten zum Schluß der Produktion eine maschinenlesbare Codierung,

Das besondere an PET

PET weist eine hohe chemische Beständigkeit auf und reagiert nicht mit anderen Stoffen.
Deshalb werden viele kosmetische Produkte, Reinigungsmittel und natürliche Lebensmittel in PET-Behältern abgefühlt. Außerdem ist PET ein einwandfreies hygienisches Material. Das beweißt ihr Einsatz vor allem in der Medizin.

Insbesondere zeichnen sich PET-Verpackungen bei der Herstellung und beim Transport bis zur Entsorgung durch einen geringen Rohstoff- und Energiebedarf aus. So lassen sich beispielsweise aus nur einen Liter Erdöl mehr als ein Dutzend PET-Flaschen Fertigen. Eine Studie belegte, dass der Verbrauch von Energie und natürlichen Ressourcen bei PET geringer ist als bei Glas.

Vergleiche PET und POM

PET hat gegenüber von POM

• Höhere Maßbeständigkeit
• Niedrigeren Gleitwiederstand
• Hohe Festigkeit und Steifigkeit
• Sehr hohe Abriebfestigkeit

PET stellt eine alternative zu Polyacetal (POM) bei feinmechanische Bauteilen im Gerätebau dar.

Wichtige Werkstoffeigenschaften

Dichte 1,38 g/cm³

Mechanische Eigenschaften
Streckspannung MPa DIN EN ISO 527 85
Reißdehnung % DIN EN ISO 527 15
E-Modul (Zug) MPa DIN EN ISO 527 3.000
Kerbschlagzähigkeit (Charpy) KJ/m² ISO 179/1eA(Pendel 1J) 3,5
Kugeldruckhärte N/mm² DIN EN ISO 2039-1 170
Shore-Härte Skala D DIN 53505 82

Thermische Eigenschaften
Schmelztemperatur °C ISO 11357 255
Wärmeleitfähigkeit W/(K x m) DIN 52612 0,28
Linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient 10-6 x K-1 Ø zw. 20°C – 60°C 60
Anwendungstemperatur – langfristig °C -20 bis 115
Anwendungstemperatur – kurzzeitig, maximal °C 160
Wärmeformbeständigkeit, Methode A: 1,8 Mpa °C DIN EN ISO 75 80

Elektrische Eigenschaften
Dielektrizitätszahl, 50 Hz IEC 60250 3,4
Dielektrischer Verlustfaktor, 50Hz IEC 60250 0,001
Spezifischer Durchgangswiderstand Ohm cm IEC 60093 1018
Oberflächenwiderstand Ohm IEC 60093 1016

Mögliche Anwendungsgebiete

· Transport-/Fördertechnik
· Lebensmitteltechnik
· Elektrotechnik
· Medizintechnik
· Maschinebau
· Feinmechanik
· Automobilindustrie
· Haushaltsgeräte

Merkmale von PET

· sehr gut zerspanbar
· gut klebbar
· zäh
· sehr gut elektrisch isolierend
· gute Gleit-/ Reibungseigenschaften
· gut schweißbar
· sehr fest
· verschleißfest
· hohe Steifigkeit
· beständig gegen zahlreiche Lösungsmittel
· nicht heißwasserbeständig über 60°C
· gut polierbar

Polypropylen (Kurzzeichen PP, gelegentlich auch Polypropen genannt) ist ein teilkristalliner Thermoplast und gehört zu der Gruppe der Polyolefine. Polypropylen wird durch Polymerisation des Monomers Propen mit Hilfe von Katalysatoren gewonnen. Im Jahr 2001 wurden 30 Millionen Tonnen Polypropylen hergestellt.

Polypropylen wurde vermutlich 1951 zum ersten Mal von John Paul Hogan und Robert Banks synthetisiert. Die großtechnische Synthese begann 1957 durch die Arbeit von Giulio Natta.

Da im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen die Molekülstruktur, die mittlere Molmasse, Molmasseverteilung sowie weitere Parameter stark variieren und somit auch die Eigenschaften beeinflusst werden können, existiert eine Vielzahl von PP-Sorten.

Die Dichte von PP liegt zwischen 0,895 g/cm³ und 0,92 g/cm³. PP ist somit der leichteste aller Kunststoffe.

PP hat eine höhere Steifigkeit, Härte und Festigkeit als Polyethylen, diese sind jedoch niedriger als bei anderen Kunststoffen wie dem Polyamid.

PP hat eine Glasübergangstemperatur von 0°C und wird somit bei Kälte spröde. Die obere Gebrauchstemperatur liegt bei 100 bis 110°C. Der Kristallit-Schmelzbereich liegt bei 160 bis 165°C.

PP ist geruchslos und hautverträglich, für Anwendungen im Lebensmittelbereich und der Pharmazie ist es geeignet, es ist physiologisch unbedenklich.

PP wird durch Polymerisation von Propen hergestellt.

Strukturformel von PP:

H H

| |

··· - C- C - ···

| |

H CH3

Ca. 5 Mio. t jährlich werden zu Fasern (Filamentgarne, Stapelfasergarne) gezogen. Daraus werden u.a. Vliese und Gewebe hergestellt.

Autor: Frank Wendland

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Polycarbonate sind synthetische Polymere aus der Familie der Polyester, und zwar aus Kohlensäure und Diolen.

1953 wurde das erste industriell relevante Polycarbonat (Kurzzeichen PC) von Hermann Schnell bei der Bayer AG entwickelt. Dieses basierte auf 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A).

Polycarbonate sind glasklar, einfärbbar, schweißbar und klebbar, außerdem sehr dimensionsstabil und besitzen eine hohe Schlagzähigkeit. Daher werden sie für Spritzgussartikel, wie zum Beispiel für die Herstellung von CDs und Isolierfolien eingesetzt.

Ihre Struktur ist amorph bis gering kristallin, sie sind hart und unzerbrechlich.

Kennwerte:

Dichte: 1,19 bis 1,24 g/cm³
Reißdehnung: 12 bis 60 %
maximale Gebrauchstemperatur: 125, kurzzeitig 135 °C
Schmelztemperatur: 148 °C

Chemische Beständigkeit:
unbeständig gegen: Basen, konzentrierte Säuren, Chlorkohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Methanol
beständig gegen: verdünnte Säuren, Öle, Ethanol

Verarbeitungsverfahren:

Spritzguss, Prägespritzguss, Extrusion
Verarbeitungstemperatur: 250-300 °C
Fließfähigkeit: je nach Typ und Verfahren sehr gut bis mäßig

Spritzguss:





Autor: Marco Schott

Geschichte

Polymethylmethacrylat (Kurzzeichen PMMA), bekannter unter den Handelsnamen „Plexiglas“ (Fa. Röhm) oder auch als Acrylglas ist ein synthetischer, glasähnlicher thermoplastischer Kunststoff. In den ehemaligen RGW-Staaten wurde PMMA als 'Piacryl' bezeichnet.

Aufbau und Eigenschaften

Strukturformel von Polymethylmethacrylat:
H CH3
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··· -C-C- ···
| |
H COOCH3
Durch die Polymerisation der Grundstoffe Aceton, Blausäure, Schwefelsäure und Methanol entsteht PMMA. Diese Stoffe sind zwar giftig, das Produkt PMMA ist aber ungiftig, was es auch für die innere Medizin und andere sensible Bereiche interessant macht. PMMA verbrennt knisternd, mit gelblicher Flamme, süßlichem Geruch, ohne zu Tropfen und ohne Rückstände.

Eigenschaften von PMMA:

• ca. 50 Prozent geringere Dichte gegenüber Mineral-Glas (ca. 1,2 g/cm3)
• elastisch und schlagfest
• gute spanabhebende Bearbeitung möglich
• ab 100°C leicht verformbar. Bei Abkühlung in Wasser bleibt diese Form erhalten
• Verbindungen durch Kleben oder Schweißen möglich
• lässt sich sehr gut mit CO2-Lasern schneiden oder gravieren
• transmittiert Licht besser als normales Glas
• witterungs- und alterungsbeständig
• beständig gegen Säuren und Laugen mittlerer Konzentration.
• beständig gegen Benzin und Öl
• Alkohol und Benzol greifen PMMA an
• kratzempfindlich
• lässt je nach Typ ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen durch aber hält Infrarotstrahlung zurück. Wird dehalb auch für Gewächshäuser und in der Röntgenstrahllithographie verwendet.

Auch die Möglichkeiten der Formgebung sind sehr vielfältig. So kann es nicht nur als Glasersatz bei Fenstern eingesetzt werden, sondern auch für Haushaltsgegenstände wie z. B. Schüssel.
PMMA ist sehr spannungsrissempfindlich. Daher dürfen Plexiglasflächen auch nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln gereinigt werden.

Einsatzgebiete

Aus Polymethylmethacrylat werden unter anderem optische Linsen und Brillengläser, Verglasungen, Lampen und Sanitärteile hergestellt.
PMMA ist unentbehrlich in der Medizin besonders der Zahnmedizin, wo es für Prothesen eingesetzt wird. Hierfür wird der Kunststoff mit Metallsalzen eingefärbt, so daß die typische rosa Farbe entsteht. In durchsichtiger Form wird er für Verbandsschienen eingesetzt. Der Kunststoff wird frei angemischt und härtet unter Hitze und Druck aus. Es können auch Aktivatoren zugesetzt werden.
PMMA ist zudem Bestandteil von Fotolacken, welche in der Photolithographie Verwendung finden.

Weitere Einsatzgebiete:

Kfz-Industrie: Rückleuchtenglas, Reflektor, Lichtleiter, Blinkerglas
Elektroindustrie: Lichttechnik, Leuchtenabdeckung
Optische Industrie: Schauglas, Linsen, Brillenglas, Prismenplatten, Lichtleiter
Haushaltsartikel: CD / DVD , Tastenkappe, Handydisplay, Gehäuse
Bauwesen: Polymerbeton, Industriefussboden, Verglasungen, Sanitärbauteil (z.B. Badewanne), Möbel
Orthopädie: Knochenzement (z.B. zur Verankerung von Hüftendoprothesen)
Zahnmedizin: Total- und Teilprothesen

Autor: Domenik Zawicki