PP Kunststoff – Polypropylen
Polypropylen, kurz PP, ist ein thermoplastischer Kunststoff, der durch die Kettenpolymerisation von Propen entsteht. Er gehört in die Gruppe der Polyolefine, ist teilkristallin und unpolar. Was die Eigenschaften angeht, ist Polypropylen mit Polyethylen (PE) vergleichbar.
Allerdings ist PP etwas härter und beständiger gegenüber Wärme.
Nach Polyethylen belegt Polypropylen den zweiten Platz der weltweit wichtigsten und am häufigsten verwendeten Standardkunststoffe.
Inhalt:
Die Eigenschaften von Polypropylen
PP und PE sind sich in vielen Eigenschaften ähnlich, insbesondere was die elektrischen Eigenschaften und das Lösungsverhalten angeht.
Weil PP aber zusätzlich eine Methylgruppe enthält, sind seine mechanischen Eigenschaften, seine Wärmebeständigkeit und seine chemische Beständigkeit besser. Lediglich die Beständigkeit gegenüber Oxidationsmitteln ist etwas geringer.
Die mechanischen Eigenschaften von PP
Mit einer Dichte zwischen 0,895 und 0,92 g/cm3 ist PP der Standardkunststoff mit der geringsten Dichte. Die geringe Dichte führt dazu, dass Formteile mit weniger Gewicht und aus einer bestimmten Kunststoffmenge mehr Teile hergestellt werden können. Die amorphen und kristallinen Bereiche unterscheiden sich in ihrer Dichte kaum.
Verglichen mit Polyethylen, sind die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit, Härte und Festigkeit von PP höher. Erwähnenswert ist außerdem die hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung. Aus diesem Grund können zum Beispiel Etuis mitsamt der Scharniere vollständig aus PP gefertigt werden.
PP können mineralische Füllstoffe wie Kreide, Talkum oder Glasfasern zugesetzt werden. Dadurch verändert sich zwar die Dichte. Aber gleichzeitig erweitert sich das Spektrum der mechanischen Eigenschaften deutlich.
Die thermischen Eigenschaften von PP
Polypropylen hat eine höhere Schmelz- und Gebrauchstemperatur als Polyethylen. So lässt sich PP dauerhaft in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 100 Grad Celsius verwenden. Unterhalb von 0 Grad Celsius wird der Kunststoff spröde.
Durch Copolymerisation kann der Temperaturbereich vergrößert werden. Im Pressgussverfahren hergestellte Produkte können dann nach dem Aushärten auf bis zu 140 Grad Celsius erwärmt werden.
Mit 100-200 10-6/K ist die Wärmedehnung von PP sehr groß, wenn auch etwas kleiner als die von PE.
Die chemischen Eigenschaften von PP
Bei Raumtemperatur ist PP beständig gegen Fette und fast alle organischen Lösungsmittel. Nur starken Oxidationsmitteln hält der Kunststoff schlecht stand. Behälter aus PP eignen sich für die Lagerung von nichtoxidierende Säuren und Laugen. Bei erhöhter Temperatur kann PP in wenig polaren Lösungsmitteln gelöst werden.
Generell weist PP eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber fast allen Chemikalien auf. Außerdem ist der Kunststoff geruchslos und hautverträglich.
Zudem ist PP physiologisch unbedenklich und biologisch inert. Deshalb eignet sich der Kunststoff auch für Anwendungen im Lebensmittelbereich, der Pharmazie und der Medizin.
Die Verwendung von Polypropylen
Die vorteilhaften Eigenschaften und die unterschiedlichen Fertigungsverfahren erlauben einen sehr breiten Einsatz von Polypropylen.
Hier ein paar Beispiele:
-
Im Maschinen- und Fahrzeugbau wird PP für Innenausstattungen, Armaturenbretter, Batteriegehäuse, Stoßstangen, aber auch Kindersitze und Fahrradhelme eingesetzt.
-
In der Elektrotechnik findet sich PP zum Beispiel in Form von Trafogehäusen, Draht- und Kabelummantelungen oder Isolierfolien.
-
Armaturen, Fittings und Rohrleitungen sind Beispiele für Anwendungen im Bauwesen. In der Lüftungs- und Klimatechnik wird PP in einer korrosiven Umgebung oder bei der Förderung von korrosiven Gasen meist in Form von PP-S eingesetzt. Das S steht für schwer entflammbar.
-
Um die Brandschutzeigenschaften zu verbessern, können Stahl- und Spannbeton mit Polypropylen-Fasern angereichert werden. Bei Erhitzung schmelzen und verbrennen die Fasern und hinterlassen Poren, durch die sich der Wasserdampf ausdehnen und entweichen kann.
-
In der Textilindustrie kommen Filamente und Kammgarne aus PP zum Einsatz. Aus Polypropylen-Fasern können zum Beispiel Heimtextilien, Sportbekleidung, Hygiene- und Medizinprodukte oder Verpackungsmaterialien gefertigt werden. Außerdem lassen sich die Fasern zu technischen Textilien wie Gurtbändern oder schwimmfähigen Seilen verarbeiten.
-
In der Lebensmittelindustrie, in der Verpackungsindustrie und auch im Haushalt ist PP in den verschiedensten Formen vorhanden. Die Palette reicht von Joghurtbechern und Flaschenverschlüssen über kochfeste Folien, Warmhaltebehälter und Vorratsgefäße bis hin zu Trinkhalmen, Babyflaschen und Klebefolien.
-
Im Flugmodellbau werden widerstandsfähige und anfängerfreundliche Modellflugzeuge aus PP hergestellt. Denn sie verkraften einen Absturz wesentlich besser als klassische Modellflieger aus Balsaholz.
-
In Frachtcontainern werden zur Ladungssicherung Polstersäcke eingesetzt, die aus PP bestehen und mit Luft gefüllt sind.
-
Die Chirurgie greift auf Netze aus PP zurück, um zum Beispiel bei älteren Patienten, komplizierten Leistenbrüchen oder wiederholten Hernien die Brüche zu schließen und die Bauchdecke zu stärken.
-
In der Werbung bilden bedruckte oder beklebte Hohlkammerplatten aus PP die Basis für Plakate und Displays.
-
In feuchten Regionen werden sogar Geldscheine aus dem Kunststoff PP gefertigt, so zum Beispiel der australische und der neuseeländische Dollar.
Die Beispiele zeigen, wie vielfältig PP eingesetzt werden kann. Dabei setzt sich der Kunststoff zunehmend gegen die teureren Thermoplasten wie ABS und Polyamid (PA) durch.
Das Recycling von Polypropylen
Grundsätzlich lässt sich PP gut recyceln. Seit es technisch möglich ist, Kunststoffmischungen ausreichend sortenrein zu sortieren, gehört Polypropylen zu den am häufigsten recycelten Materialien.
Wegen der Degradation und enthaltenen Verunreinigungen ist die Recyclingquote für eine funktionsgleiche Verwendung aber sehr gering. Zumal recycelte PP-Produkte nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen sind.
Aus diesem Grund ist das sogenannte Downcycling üblich. Dabei werden zum Beispiel aus Lebensmittelverpackungen keine neuen Verpackungen für Lebensmittel, sondern stattdessen Gartenmöbel, Geräte oder Verpackungen für Reinigungsmittel produziert.
FAQ: Herstellung von PP-Kunststoffen
Wie wird Polypropylen (PP) hergestellt?
Polypropylen wird hergestellt, indem Propen, ein Gas, das aus Erdöl oder Erdgas gewonnen wird, polymerisiert. Der Prozess läuft in mehreren Schritten ab, zunächst um das Propen zu reinigen und vorzubehandeln. Anschließend wird das Propen mit Hilfe eines Katalysators, z.B. Ziegler-Natta-Katalysatoren oder Metallocen-Katalysatoren, in einem Reaktor unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen polymerisiert. Dabei entstehen langkettige Moleküle, die den Kunststoff Polypropylen bilden.
Mit welchen Verfahren werden PP-Kunststoffe hergestellt?
Bei der Herstellung von PP-Kunststoffen kommen im Wesentlichen zwei Verfahren zum Einsatz: die Gasphasenpolymerisation und die Lösungspolymerisation. Bei der Polymerisation in der Gasphase wird das Propen direkt als Gas in den Reaktor eingespeist, bei der Polymerisation in Lösung wird das Propen in einem Lösungsmittel gelöst. Im Hinblick auf Produktqualität, Produktionskosten und Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Produktionsanforderungen haben beide Verfahren spezifische Vor- und Nachteile.
Welche Rolle spielen Katalysatoren bei der Polypropylenherstellung?
Bei der Polymerisation von Propen zu Polypropylen spielen Katalysatoren eine entscheidende Rolle. Durch sie wird die Reaktion beschleunigt, indem die Aktivierungsenergie gesenkt und die Bildung der gewünschten Polymerketten gefördert wird. Je nach den spezifischen Anforderungen des Produktionsprozesses und den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes können verschiedene Katalysatortypen eingesetzt werden.
Wie werden die Eigenschaften von PP-Kunststoffen während des Herstellungsprozesses gesteuert?
Die Eigenschaften von Kunststoffen aus PP werden während des Herstellungsprozesses durch verschiedene Faktoren beeinflusst, wie z.B. die Auswahl und Menge der Katalysatoren, die Temperatur- und Druckverhältnisse im Reaktor, die Polymerisationsgeschwindigkeit und die Zusammensetzung eventueller Zusatzstoffe. Durch die genaue Kontrolle dieser Parameter ist der Hersteller in der Lage, gezielt Einfluss auf die mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften des Endprodukts zu nehmen.
Gibt es alternative Verfahren zur Herstellung von PP-Kunststoffen?
Neben den klassischen Polymerisationsverfahren sind auch alternative Verfahren zur Herstellung von PP-Kunststoffen Gegenstand der Forschung und Entwicklung. Dazu gehören biobasierte Syntheserouten, die den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen wie Biomasse oder biologisch abbaubaren Monomeren ermöglichen. Außerdem werden neue Katalysatorsysteme und Verfahrenstechnologien untersucht, um die Effizienz und Nachhaltigkeit der PP-Herstellung weiter zu steigern.
Welche Rolle spielt die Qualitätssicherung bei der Produktion von PP-Kunststoffen?
Um sicherzustellen, dass die Produkte den geforderten Spezifikationen und Standards entsprechen, spielt die Qualitätssicherung bei der Herstellung von PP-Kunststoffen eine entscheidende Rolle. Dazu gehören die Überwachung und Kontrolle aller Prozessparameter, die Durchführung periodischer Qualitätsprüfungen und -tests während des Produktionsprozesses sowie die Einhaltung von Qualitätsmanagementrichtlinien und -prozessen. Die Hersteller sind in der Lage, die Konsistenz, Zuverlässigkeit und Leistung ihrer PP-Produkte durch eine effektive Qualitätssicherung zu gewährleisten.
