Polypropylen
Was verbindet Verpackungsfolie, medizinische Geräte, Autoteile und Gartenmöbel? Sie alle können aus Polypropylen gefertigt werden. Polypropylen, kurz PP, ist ein vielseitiger thermoplastischer Kunststoff mit einer beeindruckenden Bandbreite an Anwendungen. Es gehört zur Gruppe der Polyolefine und wird aus der Polymerisation von Propen hergestellt. Es ähnelt dem Polyethylen, hat jedoch eine geringere Dichte und ist härter. Die Vielseitigkeit dieses Kunststoffs ist bemerkenswert.
Seine Entdeckung und die anschließende Entwicklung haben die Welt der Kunststoffe revolutioniert. Weltweit werden heute jährlich um die 45 Millionen Tonnen PP erzeugt, von denen etwa 40% für Verpackungsmaterialien eingesetzt werden. Bei der Stocker Kunststoff GmbH verwenden wir Polypropylen praktisch von Beginn an. Wir produzieren damit Produkte z.B. für die Spielzeughersteller und den Elektro-Großhandel.
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Die Erfindung des Polypropylen
Die Chemiker Banks und Hogan konnten Polypropylen erstmals 1951 herstellen, als man begann, die Polymerisation von Propen zu erforschen. Drei Jahre später erfolgte die Erfindung des kristallinen Polypropylen (PP). Sie ist eng mit den Namen Giulio Natta und Karl Rehn verknüpft, die parallel an der Entwicklung arbeiteten. Diese Bemühungen führten nach Beigabe bestimmter Katalysatoren zur Entdeckung der synthetischen Herstellungsform. Natta meldete das Material als erster zum Patent an.
Dennoch kam es später wie üblich zu einem Rechtsstreit zwischen den Erfindern und den Unternehmen, für die sie arbeiteten. Polypropylen sticht als Kunststoff durch seine außergewöhnlichen Eigenschaften wie Leichtigkeit, Festigkeit und Chemikalienbeständigkeit hervor. Die Erfindung des PP war ein Wendepunkt für die Kunststoffindustrie, da es die Herstellung von ganz neuartigen Produkten ermöglichte. Natta erhielt zusammen mit seinem Kollegen Ziegler für seine Arbeit auf diesem Gebiet 1963 den Nobelpreis für Chemie. Diese Anerkennung unterstreicht die Bedeutung dieser Entdeckung.
Eigenschaften des PP
Polypropylen ist bekannt für seine Vielseitigkeit und wird in vielen Bereichen eingesetzt. Zu seinen herausragenden Eigenschaften gehören:
- Eine Dichte von etwa 0,90 g/cm³, die es zu einem der leichtesten Kunststoffe macht.
- Eine Dauergebrauchstemperatur zwischen 0° und > 100° Grad Celsius, je nach Art.
- Gute mechanische Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit.
- Das Material zeigt eine sehr hohe Dauerbiegefestigkeit.
- Es besitzt eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit gegenüber vielen Säuren und Basen.
- PP isoliert sehr gut und wird daher oft für entsprechende Geräte und Schalter verwendet.
- Polypropylen ist zudem relativ hart und weist eine hohe Abriebfestigkeit auf.
- PP hemmt das Bakterienwachstum und eignet sich daher besonders für den medizinischen Bereich.
- PP neigt allerdings bei tiefen Temperaturen zu Sprödigkeit, man behilft sich mit chemischen Zusätzen bei der Herstellung oder einem leicht veränderten Aufbau.
Diese Eigenschaften machen PP zu einem idealen Material für Produkte, die sowohl Leichtigkeit als auch Festigkeit erfordern.
PP beim Spritzgiessen
Der Prozess beim Spritzgießen mit PP ist aufgrund seiner Fließeigenschaften recht effizient. PP schmilzt bei einer Temperatur von etwa 160° bis 220° Celsius, was relativ niedrig im Vergleich zu anderen Kunststoffen ist. Diese niedrige Schmelztemperatur ermöglicht es, Energiekosten beim Spritzguss zu sparen. Die Massetemperatur liegt beim Spritzguss etwa bei 250°C. Bei heißem und feuchtem Wetter kann sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Granulats niederschlagen. Vor der thermoplastischen Verarbeitung sollte dies durch Trocknung z.B. mit Entgasungsschnecken entfernt werden. PP fließt relativ gut, was es erleichtert, komplexe und detaillierte Formen zu produzieren. Bei der Verarbeitung ist jedoch auf eine angemessene Kühlzeit zu achten, da PP dazu neigt, bei zu schneller Abkühlung zu schrumpfen. Dies kann zu Verzerrungen oder Schwächen im fertigen Produkt führen. Um dies zu verhindern, wird das Werkzeug auf eine Temperatur zwischen 50 und 100 °C erwärmt, um ein gleichmäßiges Abkühlen zu gewährleisten. Die genauen Verarbeitungsparameter hängen von der spezifischen Art des verwendeten PP und dem gewünschten Endprodukt ab. Weitere Formen der Verarbeitung des Polypropylen liegen im Extrudieren und im Schäumen.
Die Nachbearbeitung den PP nach dem Spritzguss
Nach dem Spritzgussprozess bietet PP eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Nachbearbeitung. Zu den häufigsten Methoden gehören das Schweißen und das Verkleben zu größeren Bauteilen. Das Schweißen von PP ist besonders effektiv, da es eine starke, nahtlose Verbindung zwischen zwei Teilen ermöglicht. Dies ist besonders in der Automobil- und Verpackungsindustrie von Bedeutung, wo dichte und haltbare Verbindungen gefragt sind. Beim Verkleben muss darauf geachtet werden, dass der richtige Klebstoff verwendet wird. Die Oberfläche eines unbehandelten PP erzeugt an den Händen dieses typisch wächserne Gefühl, ähnlich wie bei Polyethylen. PP weist also eine geringe Oberflächenenergie auf und ist daher nicht mit allen Klebstoffen erfolgreich zu bearbeiten. PP ist bekannt für seine gute Lackierbarkeit. Das macht es zu einem bevorzugten Material für sichtbare Teile in Automobilen und Haushaltsgeräten. Noch ein wichtiger Aspekt der Nachbearbeitung ist das Bedrucken von PP, was insbesondere in der Verpackungsindustrie weit verbreitet ist, um Produktinformationen und Markenlogos aufzutragen.
PP und die Nachhaltigkeit
Beim Thema Nachhaltigkeit hat PP einiges zu bieten. Wenn man von der Entsorgung von Folien und anderen Produkten aus PP in den Weltmeeren absieht, lässt sich PP durchaus nachhaltig einsetzen. Das Material ist in reiner Form vollständig recycelbar. Es verbrennt bei richtiger Entsorgung zu Wasser und Kohlendioxid, es ist also ein verhältnismäßig umweltfreundlicher Kunststoff. PP hat den Recycling-Code 05. Die Entwicklung biobasierter Polypropylene, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, ist ebenfalls ein wachsender Trend, der die Umweltauswirkungen von PP noch mehr reduziert.
FAQ zu Polypropylen
Ist Polypropylen gesundheitsschädlich?
Nein, PP gilt als einer der sichersten Kunststoffe und wird häufig für Lebensmittelverpackungen und medizinische Geräte verwendet.
Kann PP hohe Temperaturen aushalten?
PP hat eine gute Wärmebeständigkeit und kann Temperaturen von bis zu 100° Celsius standhalten, was es für viele Anwendungen geeignet macht. Mit der Beigabe von Zusätzen bei der Herstellung und Verarbeitung erhalten viele größere Teile aus diesem Kunststoff eine höhere Hitzebeständigkeit bis zu 120° Grad und mehr.
Ist PP umweltfreundlich?
Abgesehen von allen Bedenken gegenüber Kunststoffen in Folienform, ist PP vollständig recycelbar und verbrennt zu nicht-toxischen Stoffen. Zudem gibt es Entwicklungen für biobasierte PP, die noch umweltfreundlicher sind.
In welchen Bereichen wird PP hauptsächlich eingesetzt?
PP wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter Verpackungen, Automobilindustrie, Bauwesen, Textilien, Medizingeräte und manch anderes.
Was kostet Polypropylen?
Der Kunststoff gehört zu den preiswerten Materialien. Heute werden auf dem Markt für ein Kilogramm Granulat ca. 75 Cent verlangt. Es ist damit etwas teurer als Polyethylen.