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PP / Polypropylen

Entscheidend für die Entwicklung von Polypropylen war die Entdeckung neuer Katalysatoren. Polypropylen wird im Rahmen des Polymerisationsverfahrens bei niedrigen Drücken oder in der Gasphase aus dem Monomer Propen hergestellt.

Je nach Anordnung der Methylgruppen (CH3-Atomgruppen) in der Polymerkette unterscheidet man zwischen isotaktischen und ataktischen Polypropylenen. Die unterschiedliche Struktur der Polymerketten hat wiederum unterschiedliche Eigenschaften des Polypropylens zur Folge.

Isotaktisches PP hat eine hohe Kristallinität und weist eine hohe Steifigkeit / Festigkeit auf, während ataktisches PP eher weich und zäh ist und eine untergeordnete Rolle einnimmt. Der Anteil an isotaktischen Polypropylenen liegt bei über 90 %. Polypropylen ist härter als PE-HD und besitzt einen höheren Erweichungsbereich bei niedriger Dichte. Bei -10 bis -15 °C erreicht Polypropylen die so genannte Glasübergangstemperatur und neigt somit bei tiefen Temperaturen zum Verspröden, es wird also bei tiefen Temperaturen zerbrechlich. Hompolymerisierte Polypropylene können somit faktisch nicht unter 0 °C eingesetzt werden. Um dieses Defizit zu beseitigen, werden durch Copolymerisation geringe Mengen an Ethylen beigemischt.

Folien aus Polypropylen werden als ungereckte, monoaxial gereckte und biaxial gereckte Folien hergestellt. Die bei weitem wichtigste Verwendung von Polypropylen im Folienbereich ist die Herstellung von biaxial orientierten Polypropylen-Folien (PP-BO). Diese vereinigen in sich eine Reihe hervorragender Eigenschaften. Am herausragendsten sind die sehr guten mechanischen Eigenschaften wie Reiß-, Stoß- und Durchstoßfestigkeit kombiniert mit hervorragenden optischen Eigenschaften wie Glanz und Transparenz.

Die Folien sind unempfindlich gegen Wasser und undurchlässig für Wasserdampf. Sie besitzen eine ausgezeichnete Wärme- und Kältebeständigkeit sowie eine hervorragende Dimensionsstabilität und Kratzfestigkeit. Sie weisen eine sehr gute Beständigkeit gegen Öle, Fette und Lösungsmittel auf und sind geruchs- und geschmacksneutral sowie physiologisch einwandfrei.

PP-BO kann in sehr dünnen Foliendicken eingesetzt werden und ist frei von Weichmachern. Es wird für Beutel und Einschläge oder als sehr dünne Haushalts- oder Frischhaltefolie für Lebensmittel verwendet. Eine weitere wichtige Anwendung von Polypropylen sind nicht gereckte, durch Extrusion hergestellte Flachfolien mit Weiterverarbeitung zum Laminieren oder Coextrudieren mit anderen Thermoplasten, zum Metallisieren oder als Schrumpffolie. Es werden ebenfalls Extrusionsblaskörper und Spritzgussgefäße wie Flaschen, Eimer, Fässer und Dosen vornehmlich aus isotaktischem oder coploymerem Polypropylen hergestellt. Weiteres Einsatzgebiet ist die Herstellung von Säcken und Großpackmitteln (Big Bags) aus homopolymerem Polypropylen. Umfangreich ist der Einsatz gespritzter Teile wie für Becher, Transportkästen, Kassetten und Deckel.

Aufgrund seiner hohen Temperaturbeständigkeit eignet sich Polypropylen für die Verpackung von Lebensmitteln, zur Erwärmung in der Mikrowelle sowie zum Heißfüllen von Flüssigkeiten. Diese Folien werden biaxial, also sowohl in Längs- wie auch in Querrichtung verstreckt. Sie haben mit nahezu 90 % Anteil den bedeutendsten Anteil in der Produktion von Polypropylenfolien. Sie sind häufig unter der Bezeichnung BOPP (biaxial orientiertes PP) bekannt. Nach neueren Konventionen wird jedoch das Kürzel PP-BO verwendet, da innerhalb neuer Normen immer zuerst das Kurzzeichen für das polymere Basismaterial angegeben wird. Durch die biaxiale Verstreckung erreicht man wesentliche Verbesserungen der Folien-Eigenschaften hinsichtlich Transparenz, Steifigkeit, Kältebeständigkeit und Undurchlässigkeit von Wasserdampf und Gasen.

Polypropylenfolien sind ohne Weiterbearbeitung nicht heißsiegelfähig. In diesem Zustand werden sie beispielsweise zur Hochglanzkaschierung von Kartons oder als Trennfolien eingesetzt. Insbesondere PP-BO wird auch zur Herstellung von Verbundfolien in Kombination mit Aluminiumfolien, anderen Kunststoff-Folien und Papier eingesetzt. Eine wichtige Voraussetzung für die Weiterverarbeitung der Folien in dem für die Verpackungstechnologie wichtigem Heißsiegelverfahren ist jedoch die Siegelfähigkeit von PP-Folien. Dazu bedient man sich verschiedener Verfahren:

Coextrusion: Aufgrund bedeutsamer Fortschritte der Folientechnologie in den letzen Jahren stellt die Coextrusion auch im Bereich der Polypropylen-Folien das verbreiteste Verfahren zur Herstellung von heißsiegelfähigen PP-BO Folien dar. Dazu werden kleinere Extruder an das Reckverfahren gekoppelt. Als Siegelschichten dienen Coploymere aus Ethylen und einem hohen Anteil an Propylen oder aus Venylacetat, Ethylen und Propylen. Da die Siegelschichten ebenfalls das Reckverfahren durchlaufen, sind durch dieses Verfahren Folien mit sehr geringer Foliendicke möglich.

Aufgrund seiner hohen Variationsbreite und insbesondere aufgrund seiner deutlich wirtschaftlicheren Herstellungsweise ist die Coextrusion den Lackierverfahren überlegen. Heißsiegelfähige PP-BO Folien werden für die Lebensmittelverpackung beispielsweise von Süß- und Backwaren, Snackartikeln, Teigwaren und Trockenfrüchten oder Kartoffelprodukten eingesetzt. Darüber hinaus finden sie breite Anwendung für die Verpackung von Papierwaren, Textilien, kosmetischen und medizinischen Artikeln. Durch Zusatz von Additiven kann PP-BO antistatisch oder besonders gleitfähig gemacht werden und eignet sich zum Einsatz auf allen Verpackungsmaschinen.

Es hat sich aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften und Vorteile auch in der sehr anspruchsvollen Zigarettenindustrie als Verpackungsfolie gegen das lange Jahrzehnte eingesetzte Cellophan durchgesetzt. Aufgrund des hohen Wettbewerbs von Cellophan und PP-BO bei der Lebensmittel- und Zigarettenverpackung ab Beginn der 1960-er Jahre ist der Begriff „Cellopp-Markt”(Cellophan und BOPP) ein wichtiger Bestandteil in der Geschichte der Folientechnologie. Diese Folien werden unmittelbar nach der Extrusion in Maschinenrichtung einseitig (mono) gestreckt. Damit werden deutliche Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften in Längsrichtung der Folien erreicht. Dieses Verfahren wird beispielsweise bei der Herstellung von Kleberollen eingesetzt. Darüber hinaus hat es eher eine untergeordnete Bedeutung.

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