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Polyethylenterephalat (PET)

PET ist weitläufig unter der Bezeichnung Polyester und häufig im Zusammenhang mit dem Begriff der „PET-Flasche” bekannt. Es wurde Anfang der 1940-er Jahre in den USA zunächst für die Herstellung synthetischer Fasern als Alternative für Seide entwickelt und ist noch heute häufiger Bestandteil in Textilien. Zu Beginn der 1960-er Jahre wurde mit Beginn der Herstellung der so genannten Polyesterfolien ein weiteres großes Anwendungsgebiet für diesen Kunststoff erschlossen. Ab Anfang der 1970-er Jahre wurde mit dem Blasformen von Hohlkörpern – insbesondere Flaschen und Behältern – das dritte große Anwendungsgebiet aufgenommen.

Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Gruppen. Die als A-PET (amorph) bezeichnete Gruppe weist eine niedrige Kristallinität mit einem eher niedrigen Schmelzpunkt auf und kann in einem weiten Temperaturbereich ohne Gefahr des Schmelzebruchs, also des Abrisses bei Verformung unter Wärme, verarbeitet werden.
A-PET wird vor allem für transparente, tiefgezogene Schalen, Behälter oder Flaschen als Verpackung für Lebensmittel, Kosmetika oder chemisch-technische Produkte eingesetzt.

Die als C-PET (crystalline) bezeichnete Gruppe hingegen weist eine hohe Kristallinität mit einem hohen Schmelzpunkt von über 280 ° C auf und zeichnet sich durch hohen Glanz und gute Transparenz aus.
Folien aus C-PET eigenen sich gut zum Warmformen von Behältern, Schalen oder Trays, die als Eigenschaft die so genannte Dual- Ovenability – also Hitzefestigkeit bei Verwendung in Umluftöfen und Mikrowellengeräten – erfüllen.

EIGENSCHAFTEN

Als Rohstoffe dienen die Petrochemikalien P-Dimethylbenzol und Ethylen. Daraus werden Terephthalsäuredimethylester und Ethylenglykol hergestellt. Für Herstellung von PET gibt es zwei Verfahren. Im Rahmen der Polykondensation wird PET aus Terephtalsäure und Diethylenglykol unter Abspaltung von Wasser gewonnen.

Das zweite und am häufigsten angewandte Verfahren besteht in der Umesterung von Terephtalsäuredimethylester mit Ethylenglykol unter Abspaltung von Methanol. Die Reaktion erfolgt unter Wärme bei Temperaturen zwischen 260 bis 270 ° C. In einem weiteren Schritt werden durch mehrstündiges Nacherhitzen noch verbliebene kleine Wasseranteile auf kleine Restwerte unter 0,01 % verringert. Damit wird einerseits der hydrolytische Abbau der Endprodukte verhindert, andererseits verbessern sich die mechanischen Eigenschaften deutlich durch die in diesem Stadium weitergehende Polykondensation. PET wird häufig chemisch modifiziert, um die Kristallisation und damit den Schmelzpunkt zu beeinflussen.

Durch Anwendung spezifischer Verfahren erhält man verschiedene Ausprägungen an PET, die sich in ihren Eigenschaften hinsichtlich ihres Schmelzpunktes und ihrer Verarbeitbarkeit unterscheiden.

Polyesterfolien weisen sehr niedrige Durchlässigkeiten für Wasserdampf, Sauerstoff und Aromastoffe auf, allerdings noch nicht genügend niedrig für den alleinigen Einsatz als Sperrschichtfolie. Sie enthalten keine Weichmacher und besitzen physiologische Unbedenklichkeit. Darüber hinaus sind sie geruchs- und geschmacksfrei und sind gegen die meisten organischen Chemikalien, Lösungsmittel, Fette und Öle beständig.

Das Eigenschaftsprofil von Polyesterfolien ist hervorragend für viele Anwendungsgebiete geeignet und lässt sich durch Abwandlung des Ausgangsmaterials Polyethylenterephthalat und des Herstellungsverfahrens dem jeweiligen Anwendungszweck spezifisch anpassen. Mögliche Anwendungsgebiete sind beispielsweise Photofilme in der Photographie, Magnetbandfolien für magnetische Aufzeichnungen, Mikrofilme und Folien in der Reprographie, Elektro-Isolierfolien und Kondensatorfolien in der Elektrotechnik ein breites Spektrum an Anwendungen in der Verpackungstechnik. Hier werden Polyesterfolien häufig aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihrer hohen Temperaturbeständigkeit im Verbund mit PE eingesetzt. In den Verbund können zusätzlich Sperrschichten beispielsweise aus EVOH (Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer) eingearbeitet werden.

HERSTELLUNGSPROZESS

Polyesterfolien werden im Allgemeinen durch Flachfolienextrusion hergestellt. Nach dem Extrudieren erfolgt eine schnelle Abkühlung, um einen möglichst feinkristallinen Zustand des Polymers zu erreichen. Im Anschluß wird häufig im Reckverfahren eine Weiterverarbeitung zu orientierten Polyesterfolien den sogenannten BOPET-Folien (biaxial-orientiert) vorgenommen. Dadurch wird eine deutliche Erhöhung der Kristallinität der Folie erreicht. Durch Nacherhitzung erreicht man eine weitere Kristallisation und insbesondere Fixierung der Folienstruktur. Dieser Prozess führt zu einer ausgezeichneten Ausprägung der mechanischen Eigenschaften mit dem Ergebnis, dass die orientierten Polyesterfolien eine besonders gute Reiß-, Stoß- und Abriebfestigkeit sowie eine ausgezeichnete Zähigkeit besitzen. Die optischen Eigenschaften sind ausreichend gut. Herausragend sind die thermischen Eigenschaften bezüglich Kälte- und Wärmefestigkeit (etwa -70 °C bis 150 °C) auch bei längerem Gebrauch. Insbesondere wegen ihrer guten Temperaturbeständigkeit werden Polyesterfolien zunehmend als Verpackung für den Einsatz in der Mikrowellentechnik genutzt.

EINSATZGEBIETE

Wichtige Einsatzgebiete für Polyesterfolien oder Verbunde ist die Verwendung als Kochbeutel, Menüschalen mit Dual-Ovenability, Backfolien im Haushalt oder Folien für die medizinische Verpackung. Ein weiterer Vorzug von Polyesterfolien ist ihre hervorragende Eignung zum Metallisieren und Bedrucken. Die herausragendsten Eigenschaften von PET sind seine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit und seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Die optischen Eigenschaften sind befriedigend.

Weiterhin verfügt PET über gute Barriereeigenschaften mit niedrigen Durchlässigkeiten für Gase, Wasserdampf und Aromen. Allerdings reichen die Barrierewerte als alleiniger Einsatz als Sperrschichtfolie nicht aus. Es eignet sich jedoch sehr gut als Verbund mit anderen Kunststoffen wie vorzugsweise PE und eingebundenen Sperrschichten aus Gas oder Kunststoffen wie beispielsweise EVOH und lässt sich leicht als Ergänzungsbeschichtung metallisieren. Darüber hinaus ist es geruchs und aromaneutral, gegen organische Chemikalien, Lösungsmittel, Fette und Öle beständig sowie physiologisch unbedenklich.

PET übertrifft hinsichtlich der Vielseitigkeit seiner Anwendungsgebiete alle anderen Kunststoffe.

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