Archive for December 2012

Polyethylen (PE)

Polyethylen gehört zu den Thermoplasten und ist der chemisch am einfachsten aufgebaute Kunststoff. Hergestellt wird er aus Ethylengas, das entweder herkömmlich aus der Petrochemie stammt oder aus Ethanol gewonnen werden kann, dieses Verfahren befindet sich derzeit allerdings noch in der Erprobung. Polyethylen ist von milchig-weißer Farbe und findet aufgrund seiner einfachen und daher kostengünstigen Herstellung fast überall Verwendung als Massenkunststoff. Polyethylen besitzt eine wachsartige, gleitfähige Oberfläche und ist sowohl gegen Säuren als auch Laugen beständig. Diesen Vorteilen steht eine geringe Temperaturfestigkeit gegenüber, wärmeformbeständig ist Polyethylen nur bis etwa 80 °C (PE-HD). Je nach Herstellungsprozess erhält man Polyethylen mit unterschiedlicher Struktur. Unter hohem Druck und bei hoher Temperatur erhält man das sogenannte PE-LD (LD steht für „low density“, niedrige Dichte). Seine Polymerketten sind stark verzweigt, daher hat PE-LD eine geringe Dichte. Es wird aufgrund seiner Weichheit vor allem für die Folienproduktion verwendet (Müllsäcke, Schrumpffolien, Folien für Anwendungen in der Landwirtschaft, Siegelfolien, etc.), in geringem Umfang aber auch als Material für Kabelummantelungen und als Dielektrikum in Koaxialkabeln (entweder fest oder aufgeschäumt). Ein neuerer Prozess liefert bei wesentlich geringerem Druck und niedrigeren Temperaturen das sogenannte PE-HD (und das ähnlich wie PE-LD verwendbare PE-LLD, das durch Copolymerisation von Ethen mit Buten, Hexen oder Octen erzeugt wird). Dieses Polyethylen ist fester, da es durch seine schwach verzweigten Polymerketten eine höhere Dichte erreicht (HD steht hier für „high density“). Der wichtigste Verwendungszweck für PE-HD sind Hohlkörper, die üblicherweise im Blasformverfahren hergestellt werden. Die Spannbreite reicht hier von kleinvolumigen Flaschen für Getränke, Reinigungsmittel und andere Flüssigkeiten über Kanister bis hin zu als IBC bezeichneten großvolumigen Behältern mit Fassungsvermögen von bis zu über 1000 Litern. Im Spritzgussverfahren wird PE-HD darüber hinaus auch zu Verpackungen, Haushaltswaren und technischen Artikeln verarbeitet. Im Wasser-, Straßen-, Böschungs- und Deponiebau werden aus PE-HD hergestellte Folien, Geogitter und -vliese verwendet, für die Gas- und Wasserversorgung werden Rohrleitungen aus PE-HD mit 80 oder 100 mm Innendurchmesser verwendet. In einem weiteren Verfahren lässt sich Polyethylen mit sehr hoher Dichte herstellen (PE-UHMW). Es eignet sich aufgrund seiner hohen Festigkeit für Pumpenteile, Zahnräder und Gleitbuchsen. Auch Implantate werden aufgrund der guten Biokompatibilität daraus hergestellt, und auch Endoprothesen-Oberflächen werden daraus hergestellt, da der Werkstoff einen sehr leichten Lauf bei gleichzeitig hoher Abriebfestigkeit bietet. Als Faser ausgeformt gehört PE-UHMW auf sein Gewicht bezogen zu den stärksten bekannten Kunstfasern, eingesetzt werden diese beispielsweise für chirurgische Nähte.

Polyesterharze (UP)

Polyesterharze, genauer gesagt ungesättigte Polyesterharze (UP), werden als Gießharze, Spachtelmassen und zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe verwendet. In Mischung mit einem Lösungsmittel, Farbpigmenten und Hilfsstoffen können sie auch als Lacke verwendet werden. Verdunstet das Lösungsmittel, härtet das Harz aus und schließt dabei die Farbpigmente ein, so dass eine durchgängige, farbige Schutzschicht entsteht. Sie gehören zur Kategorie der Duroplaste, sind aber durch die jeweilige Zusammensetzung variabel in Härte und Sprödigkeit, bis hin zu weichzähen, elastischen Harzen. In der flüssigen Phase zeigen sie neben der guten Vergießbarkeit auch gute Haftfähigkeit. Nach Aushärten sind sie gegenüber verdünnten Säuren und Basen sowie Kraftstoffen beständig.

Polycarbonate (PC)

Polycarbonate gehören ebenfalls zu den thermoplastischen Kunststoffen. Ihre Hauptmerkmale sind hohe Schlagzähigkeit, Steifigkeit, Festigkeit und Härte. Sie sind gute Isolatoren gegen elektrischen Strom und weitgehend beständig gegen Umwelteinflüsse. Diesen guten Eigenschaften steht eine nur geringe Beständigkeit gegenüber einigen Chemikalien gegenüber, beispielsweise greifen einige CKWs sowie Ammoniak und wässrige alkalische Lösungen den Kunststoff an. Bei Reinigungsmitteln ist daher Vorsicht geboten. Polycarbonate selbst sind farblos und transparent, können aber durch Beimischung von Farbstoffen in beliebigen Farbtönen und Transparenzen hergestellt werden. Da Polycarbonate vergleichsweise teuer in der Herstellung sind, werden sie meist dort verwendet, wo günstigere Kunststoffe in ihren Eigenschaften nicht den Anforderungen genügen, beispielsweise bei Schlagzähigkeit oder Transparenz, Festigkeit oder Formbeständigkeit. Sie finden sich daher als Brillengläser, Trägermaterial für CDs und DVDs, Streuscheiben von Kfz-Scheinwerfern, Flugzeugfenster, Schutzbrillen und Visiere, aber auch Lüfter, Stecker und Schalter sowie Gehäuseteile. Viele medizinische Einmalprodukte werden aus Polycarbonaten hergestellt, da sie eine gute Biokompatibilität aufweisen.

Polybutylenterephthalat (PBT)

Polybutylenterephthalat gehört wie beispielsweise auch Polyamid zu den thermoplastischen Kunststoffen. Es bietet ähnlich gute Eigenschaften wie Polyamid, ist ihm aber bei der Maßbeständigkeit deutlich überlegen. Diesen Vorteil erkauft man sich mit etwas geringerer Temperaturbeständigkeit, gängig ist der Einsatz in Temperaturbereichen, zwischen -50 °C und 150 °C. PBT ist sehr beständig gegen viele Lösungsmittel, bei Zimmertemperatur lässt es sich nicht anlösen. Die gute Verarbeitbarkeit in Kombination mit Beständigkeit gegen Treibstoffe, Schmier- und Lösungsmittel und die elektrischen Eigenschaften (guter Isolator, hohe Spannungsfestigkeit) führen dazu, dass PBT vielfach für Stecker, Gehäuse und als Platinenmaterial verwendet wird. Im Haushalt ist es unter anderem bei Bügeleisen und Duschköpfen zu finden. Auch als Faser wird PBT verarbeitet, hier findet es sich zum Beispiel bei Zahnbürsten und als Ummantelung von Lichtwellenleitern.