PP Temperaturbeständigkeit
Zusammen mit Polyethylen (PE) ist Polypropylen (PP) der am häufigsten verwendete Kunststoff. Der thermoplastische Standardkunststoff punktet mit guten chemischen und technischen Eigenschaften.
Der günstige Preis und die vorteilhaften Verarbeitungs- und Verwertungsmöglichkeiten machen PP zu einer optimalen Lösung für die verschiedensten Anwendungen.
Die maximale Gebrauchstemperatur bewegt sich zwischen 100 und 140 Grad Celsius.
Inhalt:
Die Definition von Polypropylen
Bei Polypropylen, kurz PP, handelt es sich um einen teilkristallinen, unpolaren, thermoplastischen Kunststoff aus der Gruppe der Polyolefine. Weil er durch die Polymerisation von Propen entsteht, ist ein anderer Name Polypropen.
PP lässt sich sehr gut an die geplante Anwendung anpassen, indem zum Beispiel Verstärkungsstoffe, Füllstoffe oder Additive hinzugefügt oder auch die Verarbeitungsmethoden entsprechend gewählt und ausgelegt werden.
Aus chemischer Sicht sind sich Polypropylen und Polyethylen ähnlich. PP ist aber deutlich härter, fester und thermisch höher belastbar.
Die Herstellung von Polypropylen
Polypropylen entsteht durch Kettenpolymerisation des Gases und Monomers Propen. Dabei werden Katalysatoren eingesetzt, die die Kohlenstoff-Doppelbindungen des Propens aufbrechen und in lange Kohlenwasserstoffketten umwandeln.
Bei diesem Vorgang bilden sich Methylgruppen und ihre Ausrichtung entscheidet über die Art des Polypropylens:
- Ataktisches Polypropylen (PP-at) hat eine zufällig ausgerichtete Methylgruppe.
- Syndiotaktisches Polypropylen (PP-st) hat eine Methylgruppe mit einer alternierenden, also abwechselnden Ausrichtung.
- Isotaktisches Polypropylen (PP-it) verfügt über eine gleichmäßige Ausrichtung der Methylgruppe.
Die Anordnung hat Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs. Grundsätzlich gilt, dass die Kristallinität umso besser ist, je regelmäßiger die Methylgruppe verteilt ist. Das kommerziell verfügbare Polypropylen ist größtenteils isotaktisch ausgerichtet.
Biobasiertes Polypropylen
Das Propen, das für die Herstellung von PP benötigt wird, kann durch chemische Prozesse aus Erdöl oder Erdgas gewonnen werden. Durch chemische Transformation ist aber auch möglich, es aus natürlichen Quellen wie Pflanzenölen oder pflanzlichen Fetten zu erzeugen.
Die Herstellung von biobasiertem PP, auch Bio-PP genannt, ist deutlich aufwändiger. Deshalb ist Bio-PP auch wesentlich teurer als Polypropylen auf Mineralölbasis. Aus Kostengründen wird daher nur ein recht geringer Teil des konventionellen PP durch biobasiertes PP ersetzt.
Die Eigenschaften und die Temperaturbeständigkeit von Polypropylen
Die Vielfalt der verfügbaren Sorten von Polypropylen ist größer als bei den meisten anderen Kunststoffen. Denn bei PP ist es möglich, die Molekülstruktur, die Höhe der mittleren Molmasse, die Verteilung der Molmasse, die Kristallinität und die Sphärolithstruktur in weitem Umfang zu variieren. Dadurch lassen sich auch die Eigenschaften des Kunststoffs beeinflussen.
Verglichen mit PE einerseits und den technischen Kunststoffen wie ABS oder Polyamid andererseits liegen die Steifigkeit und die Festigkeit von PP dazwischen. Die dynamische Belastbarkeit ist relativ hoch. Dadurch eignet sich der Kunststoff für viele verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen.
Die elektrischen Eigenschaften ähneln denen von PE, eine Lagerung in Wasser beeinträchtigt sie nicht. Die Dielektrizitätszahl und der dielektrische Verlustfaktor werden von der Temperatur und der Frequenz kaum beeinflusst. Außerdem sind die Wasseraufnahme und die Wasserdurchlässigkeit bei PP minimal.
Kunststoffprodukte aus PP mit einer lebensmittelrechtlichen Zulassung können heiß sterilisiert werden und eignen sich, um Heißgetränke und andere Nahrungsmittel abzufüllen. Gase, insbesondere CO2, Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Siedepunkt und Chlorkohlenwasserstoffe strömen durch PP aus.
Der nichtpolare Charakter von PP bringt eine hohe chemische Beständigkeit mit sich. So ist Polypropylen bis zu einer Temperatur von 120 Grad Celsius beständig gegenüber wässrigen Lösungen von Salzen, starken Säuren, Alkalien und einigen Waschlaugen. Die hochkristallinen Typen bieten beste Beständigkeit gegen polare organische Lösungsmittel, Alkohole, Ester, Ketone, Fette und Öle.
Treibstoffen halten bei höheren Temperaturen nur Spezialtypen stand. Starke Oxidationsmittel wie Chlorsulfonsäure, Halogene oder konzentrierte Salpetersäure greifen Polypropylen bereits bei Raumtemperatur an.
Für den Außeneinsatz muss PP für die Witterung stabilisiert werden, kann mit PE aber trotzdem nicht mithalten. Nach Wegnahme der Zündquelle brennt PP mit schwach leuchtender Flamme weiter. Typen, die flammgeschützt sind, sind aber verfügbar.
Formteile aus PP sind durchscheinend. Eine höhere Transparenz lässt sich durch Verstreckung unterhalb der Kristallit-Schmelztemperatur erreichen. Gleiches gilt, wenn Nukleierungsmittel zugegeben werden, um ein feinkörniges Kristallitgefüge zu erzeugen.
Im Vergleich zu herkömmlichem PP können bei syndiotktischem Polypropylen mehrere Eigenschaften modifiziert werden. Dazu gehört, dass der Schmelzpunkt auf etwa 150 Grad Celsius gesenkt und aufgrund der höheren Schlagzähigkeit der Glanz und die Transparenz erhöht werden können, ohne an Steifigkeit einzubüßen.
Außerdem ist möglich, die Schmelzviskosität zu reduzieren und die Barriere-Eigenschaften zu verbessern.
