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Industrielle Verarbeitung von Polymeren

Verarbeitung von Polymeren

Aktivierung der Polymerisation bzw. Vernetzung

Viele Polymere werden erst bei der Verarbeitung vernetzt (siehe Vernetzung). Die Vernetzung kann kovalent durch eine chemische Reaktion, ionisch oder physikalisch erfolgen. Am bedeutendsten ist die kovalente Vernetzung und nur diese wird im Folgenden erläutert.

Die Reaktion bzw. Vernetzung kann durch Temperatur, Katalysator oder auch Rühren ausgelöst werden:

  • Temperaturaktiviert: Das polymere Vorprodukt hat vor dem Erhitzen eine niedrige Molmasse und ist fest; durch das Erhitzen wird das Vorprodukt flüssig und die Vernetzung findet statt. Das Produkt ist fest, weil vernetzt.
  • Katalysatoraktiviert: Das Edukt ist flüssig und hat eine niedrige Molmasse. Nach Zugabe des Katalysators findet Vernetzung statt und das Produkt ist fest.
  • Rühreraktiviert: Hier handelt es sich um zwei Flüssigkeiten, die erst durch Rühren miteinander vermischt werden und reagieren.

Bei der Verarbeitung von Polymergranulaten bzw. Reaktionsmischungen zu gebrauchsfertigen Kunststoffteilen müssen folgende Punkte beachtet werden:

  • Beständigkeit, d.h. Lebensdauer des Polymergranulats bzw. der Edukte der Reaktionsmischung während der Verarbeitung/Reaktion (engl. pot life)
  • Geleffekt
  • Änderungen des physikalischen Zustandes (flüssig zu fest)
  • Molekulare Konfiguration
  • Zeitraum, in dem das Produkt noch formbar ist

Thermoplaste

Thermoplaste werden im Regelfall an den weiterverarbeitetenden Betrieb in fertig polymerisierter Form gegeben. Dieser muss keine chemischen Reaktionen durchführen. Die hauptsächlich zur Verarbeitung von Thermoplasten verwendeten Prozesse sind Extrusion (engl. extrusion) und Spritzgießen (engl. injection moulding). Bei beiden Techniken wird das zu verarbeitende Polymer bis zum flüssigem Stadium erhitzt, in die gewünschte Form gedrückt (oft mit sehr hohem Druck) und dann abgekühlt.

Andere Polymere

Epoxide, Polyester, Formaldehyd-basierte Mischungen und häufig auch Polyurethane müssen dagegen direkt während der Polymerisation in ihre endgültige Form gebracht werden, da eine Verarbeitung des auspolymerisierten Produktes nicht mehr möglich ist. Da es sich bei den Edukten um viskose, reaktive Flüssigkeiten handelt, entstehen spezielle Probleme bei der Herstellung (engl. processing) der Kunststoffprodukte.

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