Polypropylen
Polypropylen (PP) ist ein vielseitiger thermoplastischer Kunststoff aus der Gruppe der Polyolefine, der auch als Polypropen bekannt ist. Er wird weltweit in großen Mengen hergestellt und gehört zu den meist verwendeten Kunststoffen überhaupt. Das gilt sowohl in Industrieanwendungen als auch im Alltag. Seine geringe Dichte, hohe Widerstandsfähigkeit, gute Hitzebeständigkeit und Recyclingfähigkeit machen ihn zu einem der gefragtesten Werkstoffe in Verpackung, Technik, Medizin und Textil.
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Was ist Polypropylen?
Polypropylen ist ein teilkristalliner Thermoplast, der durch Kettenpolymerisation des Monomers Propen (C₃H₆) hergestellt wird. Dabei kommen Ziegler-Natta- oder Metallocen-Katalysatoren zum Einsatz. Das Ergebnis ist ein Kunststoff mit sehr geringem Gewicht (Dichte 0,895–0,92 g/cm³), hoher Steifigkeit, guter Chemikalienbeständigkeit und vielseitiger Formbarkeit.
Erstmals synthetisiert wurde PP im Jahr 1951 durch Hogan und Banks. Die industrielle Nutzung begann jedoch erst nach der Weiterentwicklung durch Giulio Natta, der 1957 isotaktisches Polypropylen großtechnisch umsetzte und dafür 1963 gemeinsam mit Karl Ziegler den Nobelpreis für Chemie erhielt.
Eigenschaften von Polypropylen
Polypropylen zeichnet sich durch eine Vielzahl positiver Materialeigenschaften aus, die durch gezielte Modifikation weiter angepasst werden können.
- Dichte: 0,895–0,92 g/cm³ (leichtester gebräuchlicher Kunststoff)
- Temperaturbeständigkeit: Einsatzbereich von –10 °C bis +100 °C, kurzzeitig bis 140 °C
- Mechanik: Gute Steifigkeit und Festigkeit (E-Modul ~1450 N/mm²), hohe Ermüdungsbeständigkeit
- Chemikalienresistenz: Beständig gegen viele Säuren, Laugen, Fette, Alkohole und aliphatische Kohlenwasserstoffe
- Hygiene: Geruchlos, hautverträglich, physiologisch unbedenklich, frei von Weichmachern
- Feuchtigkeitsverhalten: Nimmt kaum Wasser auf, schwimmt auf Wasser, leitet Schweiß schnell ab
- UV-Beständigkeit: Ohne Additive begrenzt. PP zersetzt sich unter UV-Strahlung
- Verarbeitbarkeit: Thermoplastisch, schweißbar, aber schwer kleb- und bedruckbar (niedrige Oberflächenenergie)
Durch Zusatzstoffe wie Talkum, Glasfasern oder spezielle Additive können Eigenschaften wie Hitzestabilität, Schlagzähigkeit oder UV-Beständigkeit gezielt verbessert werden.
Modifizierungen und spezialisierte Varianten
Taktizität
Die molekulare Struktur von Polypropylen, also die Anordnung der Methyl-Seitengruppen, beeinflusst maßgeblich die Materialeigenschaften:
- Isotaktisches PP: Hohe Kristallinität, mechanisch fest, kommerziell am bedeutendsten
- Ataktisches PP: Ungeordnet, amorph, weich
- Syndiotaktisches PP: Höhere Wärmeformbeständigkeit, teurer
Expandiertes Polypropylen (EPP)
EPP ist ein geschäumter Partikelschaum, der ohne Treibmittel ausgeliefert wird. Die Formteile entstehen durch Dampfaufschäumung (140 – 165 °C) in speziellen Maschinen. EPP ist leicht, stoßdämpfend, langlebig und vollständig recyclebar. Es kommt u. a. in Fahrradhelmen, Verpackungen, Thermoboxen und Kindersitzen zum Einsatz.
BOPP / OPP-Folien
Durch biaxiales oder uniaxiales Verstrecken entstehen orientierte PP-Folien (BOPP, OPP). Diese bieten hohe Festigkeit, geringere Wasserdampf-Permeabilität, aber auch Einschränkungen bei der Bedruckbarkeit und Siegelfähigkeit. Sie sind ideal für Verpackungsfolien, Klebebänder und Beutel.
Anwendungsbereiche von Polypropylen
Die Einsatzmöglichkeiten von Polypropylen sind breit gefächert und reichen von Alltagsprodukten bis hin zu Hightech-Komponenten.
Polypropylen ist der dominierende Werkstoff in der Verpackungsindustrie, etwa für Joghurtbecher, Kochbeutel, Blisterverpackungen oder Flaschenverschlüsse. In der Automobilindustrie findet sich PP in Stoßfängern, Innenverkleidungen, Batteriegehäusen oder Kindersitzen, je nach Bedarf verstärkt mit Glasfasern.
Die Medizintechnik nutzt PP wegen seiner Hygiene, Hautverträglichkeit und chemischen Stabilität für Einwegspritzen, Masken, Katheter, Nahtmaterial oder Verpackungen.
Im Bauwesen wird Polypropylen für Rohre, Fittinge, Dämmstoffe oder Betonzusätze verwendet, oft auch bei korrosiven Medien und unter Brandschutzanforderungen.
In der Elektrotechnik wird es für Kabelummantelungen, Isolierfolien und Trafogehäuse eingesetzt, während in der Textilindustrie Polypropylenfasern für Sportbekleidung, Teppiche, Geotextilien oder Matratzenbezüge verwendet werden. Hier ist das PP so erfolgreich dank seiner Fähigkeit zur Feuchtigkeits-Ableitung und dem geringem Gewicht.
Sogar in Geldscheinen kommt PP zum Einsatz, da es wasserfest und langlebig ist. So werden in Australien oder Neuseeland die umlaufenden Geldscheine sukzessive durch PP ersetzt.
Verarbeitung von Polypropylen
PP ist ausgesprochen verarbeitungsfreundlich. Zu den gängigen Verfahren gehören:
- Spritzgießen: Verarbeitung bei 250 – 270 °C, für komplexe Formteile wie Gehäuse, Geschirr oder technische Komponenten
- Extrusion: Für Rohre, Profile, Platten und Folien
- Blasformen und/oder Tiefziehen: Flaschen, Behälter, Verpackungen
- Schmelzspinnen und Faserzug: Für Stapel- und Filamentgarne in Vliesstoffen und Textilien
- Partikelschaum (EPP): Dampfaufschäumung im Formteilautomaten
- Schweißen: PP ist thermoplastisch gut verschweißbar, insbesondere bei Rohrsystemen
Eine chemische Vorbehandlung ist nötig, wenn PP bedruckt, lackiert oder galvanisiert werden soll, sonst erschwert die geringe Oberflächenenergie die Haftung.
Nachhaltigkeit und Recycling von PP
Polypropylen gilt als vergleichsweise umweltfreundlicher Kunststoff. Das liegt aber nicht daran, dass er biologisch abbaubar wäre, sondern weil er effizient recycelbar und gesundheitlich unbedenklich ist. Er enthält keine Weichmacher, verbrennt rückstandsfrei (CO₂ + H₂O) und lässt sich mit modernen Sortiertechniken gut trennen.
In Deutschland wird PP über den Gelben Sack bzw. die Gelbe Tonne gesammelt und im Dualen System recycelt. Aus recyceltem PP entstehen z.B. Blumentöpfe, Eimer, Verpackungen oder Bauprodukte. Der Recyclingcode lautet „PP 5“.
Dennoch bleibt PP wie alle Kunststoffe ein Problem, wenn es achtlos in der Umwelt landet. Unter UV-Einfluss zersetzt es sich in Mikroplastik, das Schadstoffe aufnimmt und langfristig in Nahrungsketten gelangt.
Daher gilt für die Konsumenten: Besser recyceltes oder biobasiertes Polypropylen verwenden oder ganz auf unnötige Kunststoffverpackungen verzichten.
Häufige Fragen zu Polypropylen
Ist Polypropylen gesundheitsschädlich?
Nein. Polypropylen gilt als einer der sichersten Kunststoffe. Es ist frei von Weichmachern, geruchsneutral, hautverträglich und für Lebensmittel- sowie Medizinanwendungen zugelassen.
Wie hitzebeständig ist Polypropylen?
Polypropylen hält Temperaturen von bis zu 100 °C dauerhaft und kurzzeitig sogar bis zu 140 °C stand. Es ist damit mikrowellentauglich, sollte jedoch nicht direkt mit Heizquellen in Kontakt kommen.
Ist Polypropylen umweltfreundlich?
Polypropylen ist vollständig recycelbar und kann sauber thermisch verwertet werden. Dennoch bleibt es ein Kunststoff auf Erdölbasis, daher sind biobasierte Alternativen und die Nutzung von Recyclingprodukten nachhaltiger.
Wofür wird Polypropylen hauptsächlich verwendet?
PP findet sich in Verpackungen, Haushaltswaren, Textilien, Automobilteilen, Rohrsystemen, Medizinprodukten und vielen technischen Anwendungen. Seine Vielseitigkeit macht ihn in fast allen Branchen unentbehrlich.
Wie erkennt man Polypropylen beim Recycling?
Polypropylen ist mit dem Recyclingcode „PP 5“ gekennzeichnet. Diese Kennzeichnung besteht meist aus einem Dreieck aus Pfeilen auf der Verpackung. Es gehört in den Gelben Sack oder die Gelbe Tonne.