PE-HD (HDPE)

schwach verzweigte Polymerketten, daher hohe Dichte zwischen 0,94 g/cm³ und 0,97 g/cm³, („HD“ steht für „high density“).

Anwendungsgebiet von HDPE

Wichtigstes Anwendungsgebiet sind im Blasformverfahren hergestellte Hohlkörper, beispielsweise Flaschen für Reinigungsmittel im Haushalt, aber auch großvolumige Behälter mit einem Fassungsvermögen von bis zu 1000 l (sogenannte IBC). Über 8 Millionen Tonnen, also fast ein Drittel der weltweit produzierten Menge, wurden im Jahr 2007 für dieses Anwendungsgebiet verwendet. Vor allem China, wo erst 2005 Getränkeflaschen aus HDPE eingeführt wurden, ist wegen seines steigenden Lebensstandards ein wachsender Absatzmarkt für starre HDPE-Verpackungen. Durch Extrusion hergestellte HDPE-Platten und HDPE-Folien werden zudem tiefgezogen und in der Verpackungsindustrie verwendet. Außerdem wird PE-HD zu Spritzgussteilen, z. B. Verpackungen und Haushaltswaren, sowie auch zu technischen Artikeln verarbeitet. Zudem werden Fasern, Folien und Rohre aus Polyethylen im Extrusionsverfahren und Vakuumverfahren hergestellt. Aus PE-HD werden auch Folien für den Wasserbau und Deponiebau hergestellt sowie Geogitter und Geovliese für den Deponiebau oder den Straßen- und Böschungsbau. Ein weiteres Einsatzgebiet, das besonders in den Schwellenländern stark wächst, sind Kabelleitungen und Rohre, etwa für die Gas- und Trinkwasserversorgung. Hier werden oft Rohrleitungen des Typs PE-80 oder PE-100 eingesetzt, die Rohre aus Beton oder PVC ersetzen können. PE-HD ist gut schweißbar, bei Verlegung im Erdreich muss die Leitung aber in Sand eingebettet werden.

Polyethylen (Kurzzeichen PE, veraltet Polyäthylen, gelegentlich auch Polyethen) ist ein durch Kettenpolymerisation von Ethen [CH₂=CH₂] hergestellter thermoplastischer Kunststoff mit der vereinfachten Ketten-Strukturformel

Polyethylen ist mit einem Anteil von ca. 29 Prozent der weltweit am meisten produzierte Kunststoff. Im Jahr 2001 wurden 52 Millionen Tonnen hergestellt.

Eigenschaften

Ungefärbtes Polyethylen ist milchig-trüb und matt. Es fühlt sich wachsartig an und ist mit dem Fingernagel ritzbar. Es brennt mit tropfender, heller Flamme und brennt auch weiter, wenn man die Flamme entfernt. Das Brandabgas riecht ähnlich dem einer Wachskerzenflamme. Chemisch besteht es aus Wasserstoff und Kohlenstoff in Form hochmolekularer Alkane. Die Eigenschaften von Polyethylen lassen sich durch geeignete Copolymerisation gezielt ändern. Polyethylen besitzt eine hohe Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und weitere Chemikalien.

Polyethylen ist teilkristallin. Durch höhere Kristallinität erhöhen sich die Dichte und auch die mechanische und chemische Stabilität.

Polyethylen nimmt kaum Wasser auf, es schwimmt auf Wasser. Die Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit (nur polare Gase) ist niedriger als bei den meisten Kunststoffen; Sauerstoff, Kohlendioxid und Aromastoffe lässt es hingegen gut durch.

Die Verwendbarkeit wird dadurch eingeschränkt, dass es bei Temperaturen von über 80 °C erweicht (HDPE, niederkristalline Typen erweichen früher). Polyethylen ohne geeignete Vorbehandlung ist nicht oder nur schlecht zu bedrucken oder zu kleben. Durch Sonneneinstrahlung kann PE verspröden, meist wird Ruß als UV-Stabilisator eingesetzt.

Quelle: wikipedia.org

Polyethylenterephthalat  (PET)

Polyethylenterephthalat (Kurzzeichen PET) ist ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyester. PET hat vielfältige Einsatzbereiche und wird unter anderem zur Herstellung von Kunststoffflaschen (PET-Flaschen), Folien und Textilfasern verwendet. Die weltweite Produktion liegt bei 40 Millionen Tonnen im Jahr.

Physikalische Eigenschaften

PET ist polar, wodurch starke zwischenmolekulare Kräfte vorhanden sind. Das Molekül ist zudem linear ohne Vernetzungen aufgebaut. Beides sind Voraussetzungen für teilkristalline Bereiche und Fasern. Durch diese Bereiche ergibt sich auch eine hohe Bruchfestigkeit und Formbeständigkeit bei einer Temperatur über 80 °C. Die Schlagzähigkeit ist jedoch gering, das Gleit- und Verschleißverhalten gut. Die Glasübergangstemperatur liegt bei etwa 80 °C. In den teilkristallinen Zustand (C-PET) geht PET bei etwa 140 °C über. Die Elementarzelle ist triklin {a = 4,56 nm, b = 5,94 nm, c = 10,75 nm, α = 98,5°, β = 118°, γ = 112°}. Die Dichte von amorphem PET (A-PET) beträgt 1,33–1,35 g·cm³ und von teilkristallinem C-PET 1,38–1,40 g·cm³. Im Vergleich zu C-PET besitzt A-PET eine etwas geringere Steifigkeit und Härte, aber eine höhere Schlagzähigkeit. Die Dichte der kristallinen Bereiche ist abhängig von der Dauer und der Temperatur der Festphasenpolykondensation, die zur Erzielung höhermolekularer PET-Güten standardmäßig durchgeführt wird. Der Kristallisationsgrad übersteigt 70 % kaum. Der Schmelzpunkt liegt (abhängig vom Kristallisationsgrad und vom Polymerisationsgrad) zwischen 235 und 260 °C.

Bei starkem Erhitzen zieht sich eine durch Blasen hergestellte Flasche aus PET – ähnlich wie vakuumgezogene Joghurtbecher aus PS – teilweise wieder zusammen.

Chemische Eigenschaften

Gegen den Angriff starker anorganischer Säuren, insbesondere Schwefelsäure oder Salpeter- und Salzsäure, ist PET unbeständig. Getränkeflaschen dürfen allerdings schon wegen der Verwechslungsgefahr nicht mit Chemikalien oder anderen nicht-trinkbaren Flüssigkeiten gefüllt werden.

Quelle: wikipedia.org

Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH)

Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, in der Regel EVOH abgekürzt, ist ein Copolymer formal aufgebaut aus den Monomeren Ethen und Vinylalkohol (Ethenol) .

Herstellung & Eigenschaften

Da Vinylalkohol ein Tautomer von Acetaldehyd ist, wird durch Polymerisation zunächst ein Copolymer von Ethen und Vinylacetat hergestellt. Aus diesem Copolymer wird die Acetylgruppe abhydrolysiert und es entsteht Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und Essigsäure. Dieses Copolymer wird als Kunststoff in der Regel zur Verpackung von Nahrungsmitteln eingesetzt und seit kurzem auch für die Herstellung von Tankbehältern in der Automobilindustrie. Der Primärverwendungszweck ist die Herstellung einer Barriere, um Sauerstoff bei Lebensmitteln und Kohlendioxid bei Tankbehältern fernzuhalten. Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer wird entweder extrudiert oder als eine dünne Schicht auf Pappe, Folie oder andere Kunststoffe laminiert. Die Eigenschaften des Copolymers hängen vom Anteil an Ethen im Copolymer ab. Niedrige Ethen-Anteile führen zu einem Copolymer mit verbesserten Trennungs-Eigenschaften, höhere Ethen-Anteile erniedrigen die Verarbeitungstemperatur (Erweichungstemperatur) des Copolymerisats.

Quelle: wikipedia.org

Polyamide (PA)

Polyamide (Kurzzeichen PA) sind lineare Polymere mit sich regelmäßig wiederholenden Amidbindungen entlang der Hauptkette. Die Amidgruppe kann als Kondensationsprodukt einer Carbonsäure und eines Amins aufgefasst werden. Die dabei entstehende Bindung ist eine Amidbindung, die hydrolytisch wieder spaltbar ist.

Polyamide werden wegen ihrer hervorragenden Festigkeit und Zähigkeit oft als Konstruktionswerkstoffe verwendet. Gute chemische Beständigkeit besteht gegenüber organischen Lösungsmitteln, doch können sie leicht von Säuren und oxidierenden Chemikalien angegriffen werden.

Die Bezeichnung Polyamide wird üblicherweise als Bezeichnung für synthetische, technisch verwendbare thermoplastische Kunststoffe verwendet und grenzt diese Stoffklasse damit von den chemisch verwandten Proteinen ab. Fast alle bedeutsamen Polyamide leiten sich von primären Aminen ab, denn die sich wiederholende Einheit besteht aus der funktionellen Gruppe –CO–NH–. Daneben existieren auch Polyamide von sekundären Aminen (–CO–NR–, R = organischer Rest). Als Monomere für die Polyamide werden besonders Aminocarbonsäuren, Lactame und/oder Diamine und Dicarbonsäuren verwendet.

Eigenschaften

Viele technisch bedeutsame Polyamide sind teilkristalline thermoplastische Polymere und zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit aus, besitzen eine gute Chemikalienbeständigkeit und Verarbeitbarkeit. Viele Eigenschaften der Polyamide werden weitgehend durch die Amidgruppen dominiert, die über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander wechselwirken.

Genaue Werte für die Eigenschaften der Polyamide hängen unter anderem von deren kristallinem Gefüge und insbesondere von deren Wassergehalt ab. Polyamide reagieren auf den Feuchtegehalt der Umgebung mit reversibler Wasseraufnahme oder -abgabe. Dabei wird das Wasser in die amorphen Bereiche des Polyamids eingelagert. Ganz wesentlich hängt die Wasseraufnahme von der Konzentration der Amidgruppen ab. An Umgebungsluft nimmt PA 6 ca. 2,5–3,5 % Wasser auf, PA 12 aber nur ca. 0,2–0,5 %. Es sind Additive auf Polyolefin-Basis entwickelt worden, um auch im trockenen Zustand hohe Schlagzähigkeit zu gewährleisten.

Handelsnamen

Fasern

• Altech, Markenname für PA6 und PA66 der Fa. Albis Plastic
• Akulon, Markenname für PA6 der Fa. DSM
• Dederon, Markenname für PA-6-Fasern aus der DDR
• Grilon, Markenname des Schweizer Polyamid-Produzenten Ems-Chemie
• Nylon, DuPont de Nemours
• Perlon, I. G. Farbenindustrie
• Timbrelle, Markenname für PA6.6 Filamentgarne der Fa. TWD Fibres
• Miramid, Ultramid, Capron, Markennamen für Polyamide der Fa. BASF

Weitere Handelsnamen waren oder sind: Polycaprolactam; Caprolan (Honeywell); Silon; Danamid; Nivion; Enka; Hydrofil (Honeywell); Dorlon (später Bayer-Perlon); Lamigamid (Schwartz); Anjamid (almaak); Radilon (Radici Plastics); Schulamid (A. Schulman).

Bekannte synthetische Vertreter der Polyamide sind unter den Namen Nylon (PA 66), Cordura, Kevlar und Perlon (PA 6) im Handel. In der DDR war letzterer Kunststoff als Dederon bekannt. Auch Proteine gehören chemisch zu den Polyamiden, auch wenn diese Benennung nicht üblich ist.

Perlon, Nylon und Dederon sind Warenzeichen für chemisch verwandte Kunstfaserprodukte. Perlon (PA 6) (auch: Nylon 6) wird durch Polymerisation von Caprolactam hergestellt. Es ist dem aus Adipinsäure hergestellten Nylon (PA 6.6) sehr ähnlich, nimmt jedoch leichter Farbstoffe auf und hat einen niedrigeren Schmelzpunkt.

Kompaktes Polyamid

Wichtige Handelsnamen für nichtfasrige Polyamide sind Akulon (DSM), Durethan (Lanxess), Frianyl (NILIT Plastics Europe, ehem. Frisetta Polymer), Akromid, Akroloy, Schulamid (A. Schulman), Technyl (Rhodia), Torzen (Invista),Ultramid, Miramid (BASF), UNYLON (UNYLON Polymers), Vestamid (Evonik Industries) und Zytel (DuPont). Daneben bieten zahlreiche kleinere Compoundeure kompaktes Polyamid unter jeweils eigenen Handelsnamen an. Alle diese Materialien können wiederum mit Fasern, meist Glasfasern, verstärkt werden.

Der Großteil der nichtfaserigen Polyamide kommt als Kunststoffgranulat in den Handel und wird mittels Spritzguss verarbeitet.

Quelle: wikipedia.org

Aluminium

Aluminium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Al und der Ordnungszahl 13. Im Periodensystem gehört Aluminium zur dritten Hauptgruppe und zur 13. IUPAC-Gruppe, der Borgruppe, die früher auch als Gruppe der Erdmetalle bezeichnet wurde. Aluminium ist ein silbrig-weißes Leichtmetall. Es ist das dritthäufigste Element und häufigste Metall in der Erdkruste. 2010 wurden 41 Mio. t Primäraluminium hergestellt. Obwohl das Metall sehr unedel ist, reagiert es wegen Passivierung bei Raumtemperatur nur oberflächlich mit Luft und Wasser.

Verwendung - Verpackung und Behälter

In der Verpackungsindustrie wird Aluminium zu Getränke- und Konservendosen sowie zu Aluminiumfolie verarbeitet. Dabei macht man sich die Eigenschaft der absoluten Barrierewirkung gegenüber Sauerstoff, Licht und anderen Umwelteinflüssen bei gleichzeitig relativ geringem Gewicht zunutze, um Lebensmittel zu schützen. Dünne Folien werden in Stärken von 6 Mikrometer hergestellt und dann zumeist in Verbundsystemen eingesetzt, beispielsweise in Tetra Paks. Kunststofffolien können durch Bedampfen mit Aluminium mit einer dünnen Schicht versehen werden, welche dann eine hohe (aber nicht vollständige) Barrierefunktion aufweist.

Aus Aluminium werden auch Kochtöpfe und andere Küchengeräte, wie die klassische italienische Espressokanne, sowie Reise- und Militär-Geschirr hergestellt.

Die Aufbewahrung und Zubereitung von säurehaltigen Lebensmitteln in Aluminiumbehältern beziehungsweise -folie ist problematisch, da es dabei lösliche Aluminiumsalze bildet, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Aluminiumschichten in Verpackungsmitteln werden daher häufig durch eine Kunststoffschicht geschützt.

Aluminium wird für eine Vielzahl von Behältern und Gehäusen verarbeitet, da es sich gut durch Umformen bearbeiten lässt. Gegenstände aus Aluminium werden häufig durch eine Eloxalschicht vor Oxidation und Abrieb geschützt.

Physikalische Eigenschaften

Aluminium ist ein relativ weiches und zähes Metall, die Zugfestigkeit von absolut reinem Aluminium liegt bei 45 N/mm², die Streckgrenze bei 17 N/mm² und die Bruchdehnung bei 60 %, während bei handelsüblich reinem Aluminium die Zugfestigkeit bei 90 N/mm² liegt, die Streckgrenze bei 34 N/mm² und die Bruchdehnung bei 45 %. Die Zugfestigkeit seiner Legierungen liegt dagegen bei bis zu 710 N/mm² (Legierung 7068). Sein Elastizitätsmodul liegt bei etwa 70.000 MPa.

Der Schmelzpunkt liegt bei 660,4 °C und der Siedepunkt bei 2470 °C. Die Schmelztemperatur ist deutlich niedriger als die von Kupfer (1.100 °C) und Eisen (1.375 °C).

Mit einer Dichte von 2,7 g/cm³ (etwa ein Drittel von Stahl) ist Aluminium ein typisches Leichtmetall.

Aluminium besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 237 W·m⁻¹·K⁻¹ (Silber: 429 W·m⁻¹·K⁻¹, Kupfer 401 W·m⁻¹·K⁻¹). Auch der Wärmeausdehnungskoeffizient ist mit 23,1 μm·m⁻¹·K⁻¹ hoch.

Bei einer Sprungtemperatur von 1,2 K wird reines Aluminium supraleitend.^[34]

Chemische Eigenschaften

Das reine Leichtmetall Aluminium hat aufgrund einer sich sehr schnell an der Luft bildenden dünnen Oxidschicht ein stumpfes, silbergraues Aussehen. Diese passivierende Oxidschicht macht reines Aluminium bei pH-Werten von 4 bis 9 sehr korrosionsbeständig, sie erreicht eine Dicke von etwa 0,05 µm.

Diese Oxidschicht schützt auch vor weiterer Oxidation, ist aber bei der elektrischen Kontaktierung und beim Löten hinderlich. Sie kann durch elektrische Oxidation (Eloxieren) oder auf chemischem Weg verstärkt werden.

Die Oxidschicht kann mittels Komplexbildungsreaktionen aufgelöst werden. Einen außerordentlich stabilen und wasserlöslichen Neutralkomplex geht Aluminium in neutraler chloridischer Lösung ein.

Quelle: wikipedia.org