Was sind Kunststoffe und wo setzt man sie ein?

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Kunststoffe sind auf Grund ihrer Eigenschaften wie Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur- und Wärmebeständigkeit und ihrer chemischen Beständigkeit sehr vielseitig einsetzbar. Welche Kunststoffe es gibt und was die häufigsten Verpackungskunststoffe und die Auswahlkriterien sind, lesen Sie hier.

Kunststoffe sind auf Grund ihrer Eigenschaften wie Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur- und Wärmebeständigkeit und ihrer chemischen Beständigkeit sehr vielseitig einsetzbar. Welche Kunststoffe es gibt und was die häufigsten Verpackungskunststoffe und die Auswahlkriterien sind, lesen Sie hier.

 

Welche Arten von Kunststoffen gibt es?

Kunststoffe sind synthetische Werkstoffe, deren Ausgangsmaterial üblicherweise Erdöl ist. Als Rohstoff kann man aber auch Biomaterialien verwenden. Kunststoffe bestehen aus Millionen, ineinander verschlungenen Molekülketten, den Polymeren, die sich aus sich stets wiederholenden Grundeinheiten, den Monomeren, zusammensetzen. Kunststoffe lassen sich in diese drei Gruppen einteilen:

  • Duroplaste: Duroplastische Polymere erhärten unter Einwirkung von Wärme. Sie lassen sich dann nicht wieder einschmelzen und sind daher nicht recycelbar.
  • Thermoplaste: Sie bestehen aus sehr langen Molekülketten und sind durch Zufuhr von Energie formbar bis plastisch und schmelzen. Sie lassen sich durch verschiedene Verfahren in die gewünschte Form bringen. Thermoplaste kann man mehrmals einschmelzen und wiederverwenden. Diese Materialien verwendet man für die Herstellung von Verpackungen.
  • Elastomere: Sie sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe. Sie werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich. Anwendung finden Elastomere z.B. bei der Herstellung von Reifen und Gummibändern.

 

Die durch Synthese entstandenen Materialien sind als Schüttgut oder als Flüssigprodukt Ausgangsstoffe für unterschiedliche Kunststoffprodukte. Kunststofffolien zur Herstellung von Verpackungen werden meist durch Extrusion hergestellt. Man kann sie aber auch durch Gießen (Gießfolien), Kalandrieren oder Blasformen (Blasfolie) produzieren. Verpackungshohlkörper aus Kunststoff wie beispielsweise Flaschen oder Kanister stellt man mittels Extrusionsblasformen her.

2017 wurden in den EU-28 Ländern einschl. Norwegen und der Schweiz 51,2 Mio. Tonnen Kunststoff[1] verarbeitet. Knapp ein Drittel der verarbeiteten Materialien entfiel dabei auf Polyethylen (PE) und knapp 20 Prozent auf Polypropylen (PP). 

 

Die wichtigsten Kunststoffe zur Herstellung von Verpackungen sind:

 
  • Polyethylen (PE)
    PE verwendet man u.a. zur Herstellung von Verbundmaterialien. Es übernimmt hier u.a. die Aufgabe einer Siegelschicht ein, d.h. beim Verschließen einer Verpackung durch Schmelzen. 
 
Bei PE unterscheidet man zwischen 2 Haupttypen: 
 
  • Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)
    Verwendung zur Herstellung von Folien (einschl. Schrumpf-, Stretch- und Siegelfolien), Beutel, Verschlüsse, Tragetaschen, Säcke
  • Polyethylen hoher Dichte (HDPE)
    Verwendung zur Herstellung von Flaschen, Verschlüsse, Kanister, Fässer
  • Polypropylen (PP)
    Verwendung zur Herstellung von Klarsichtfolien u.a. für Blumen, Textilien und Hygieneartikel, Joghurtbecher, Siegelfolien in sterilisierfesten Verbünden, Verschlüsse
  • Polyvinylchlorid (PCV)
    Verwendung zur Herstellung von Blistern, Deckeln, Flaschen, Schalen, Durchdrückpackungen für Tabletten
  • Polyethylenterephthalat (PET)
    Verwendung zur Herstellung von Flaschen, Schalen, Folien, Beutel
  • Polystyrol (PS)
    Verwendung zur Herstellung von Bechern, Verschlüssen, Gefrierdosen, Kosmetikverpackungen. Expandiertes Polystyrol (EPS) verwendet man für man Transportverpackungen für Gerätepolsterung, Thermoverpackungen, Fastfood Verpackungen

 

Produkteigenschaften und Verpackungsmerkmale müssen bei der Auswahl des Verpackungskunststoffes aufeinander abgestimmt sein.

Kriterien zur Charakterisierung des Packstoffs für den Kontakt zwischen Produkt und Verpackung sind:

  • Durchlässigkeit von Sauerstoff (O2)
  • Durchlässigkeit von Kohlendioxid (CO2)
  • Durchlässigkeit von Wasserdampf
  • UV-Beständigkeit/-Barriere

 

Durch die Kombination unterschiedlicher Kunststoffe und die Verwendung von Barriereschichten lassen sich Kunststoffeigenschaften verbessern. Als Barriere setzt man beispielsweise Ethylen Vinylalkohol (EVOH) ein, ein Copolymer aus Ethen und Vinylacetat. EVOH hat eine hohe Sperrwirkung gegenüber Sauerstoff, d.h. es reduziert die Diffusion von Sauerstoff. Man verwendet es auch als Aromabarriere.

 

 


[1] Plastics – the Facts 2018, PlasticsEurope

 

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