Materialeigenschaften von Kunststoffen

Kunststoffe

EPS (Expandierter Polystyrol-Hartschaum)
SAN (Styrol-Acrylnitrilcopolymere)
PP (Polypropylen)
PE (Polyethylen) - HDPE / LDPE
PET (Polyethylenterephtalat)
PC (Polycarbonat)
PS (Polystyrol)
PETG

EPS

Das Verhalten von Verpackungen aus EPS gegen chemische Substanzen
Die Widerstandsfähigkeit von Schaumstoffen aus Styropor gegen chemische Substanzen entspricht der von Formteilen aus Polystyrol. Durch die vergrößerte Oberfläche erfolgen Schädigungen jedoch schneller oder wirken sich stärker aus als bei dem kompakten Grundstoff Polystyrol. Schaumstoffe mit niedriger Rohdichte werden daher auch rascher bzw. stärker als solche mit höherem Schäumgewicht angegriffen. Die Kenntnisse des Verhaltens von Schaumstoffen aus Styropor bei Kontakt mit den in der Praxis vorkommenden chemischen Substanzen ist sehr wichtig, um Fehler bei der Anwendung zu vermeiden.

Wenn Schaumstoffe aus Styropor mit Substanzen unbekannter Zusammensetzung in Kontakt kommen, z. B. mit Lacken oder Klebstoffen, die schädigende Lösemittel enthalten können, dann vergewissere man sich vorab durch einen Versuch unter praxisnahen Bedingungen, dass der Schaumstoff nicht angegriffen wird.

Beständigkeit von Schaumstoffen aus Styropor gegen Chemikalien:

+     Beständig: der Schaumstoff wird auch bei längerer Einwirkzeit nicht zerstört.
+/-  Bedingt beständig: der Schaumstoff kann bei längerer Einwirkzeit schrumpfen oder oberflächlich angegriffen werden.
-      nicht beständig.

top ▲

SAN

SAN = „Luran“

Styrol-Acrylnitrilcopolymere (SAN) besitzt eine ausgezeichnete Transparenz und hohen Glanz, hohe Steifigkeit und Härte sowie gute Festigkeit, gute Chemikalienresistenz, Temperaturwechselbeständigkeit, hohe Wärmeformbeständigkeit, hohe Dimensionsstabilität, leichte Verarbeitbarkeit und ausgezeichnete Bedruckbarkeit, Verarbeitung im Spritzguss, z. B. zu Kosmetik-Verpackungen. SAN ist an der Oberfläche kratzempfindlich.

Die Zusammensetzung erfüllt die Anforderungen der Bedarfsgegenständeverordnung der Neufassung vom 23.12.97 (Monomere und sonstige Ausgangsstoffe).

Das (die) o.g. Produkt (e) wird (werden) in der Bundesrepublik Deutschland verwendet zur Herstellung von Lebensmittelbedarfs- gegenständen, die in Kontakt mit Lebensmitteln kommen, gemäß §5. Absatz 1, Nr. 1 des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes (LMBG). Diese Lebensmittelbedarfsgegenstände erfüllen die Anforderungen des §30 „Verbote zum Schutz der Gesundheit“ und §31 „Übergang von Stoffen aus Lebensmittel“ des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes (LMBG) in seiner Neufassung vom 09.09.1997 (Bundesgesetzblatt, Jahrgang 1997, Teil 1, Nr. 63, Seite 2296) unter Deutschland:

Die Zusammensetzung erfüllt die Anforderungen der Bedarfsgegenständeverordnung in der Neufassung vom 23.12.1997 (Monomere Ausgangsstoffe) sowie der BgVV (ehemals BGA) - Empfehlung VI. „Styrol-Misch- und sonstige Pfropfpolymerisate und Mischungen von Polystyrol mit Polymerisaten“, Stand vom 01.06.1999.

Einfärbung (en): Die Zusammensetzung erfüllt die Anforderungen der BgVV (ehemals BGA) - Empfehlung IX. „Farbmittel zum Einfärben von Kunststoffen und anderen Polymeren für Bedarfsgegenstände“, Stand 01.06.1994.

Unter der Voraussetzung sachgerechter Verarbeitung bestehen daher gegen die Verwendung der (des) o.g. Produkt(s) bei der Herstellung von Bedarfsgegenständen im Sinne des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes § 5, Absatz 1 Nr. 1 (Lebensmittelbedarfsgegenstände) und Nr. 5 (Spielwaren) keine Bedenken.

Die Eignung der Bedarfsgegenstände für den vorgesehenen Anwendungszweck, die geschmackliche und geruchliche Beeinflussung des Füllgutes und die Einhaltung der Begrenzungen (z.B. Globalmigration, spezifische Begrenzungen und weitere analytische Anforderungen) ist im Einzelfall vom Verwender zu prüfen.

top ▲

PP

Polypropylen (PP)

PP ist ein thermoplastischer, teilkristalliner Kunststoff, der aus Erdöl hergestellt wird. Formteile aus PP lassen sich nach ihrem Lebenszyklus hervorragend recyceln. Bei der Verbrennung (der Heizwert ist beim PP höher als beim Erdöl) entstehen ausschließlich Kohlendioxid und Wasser. Gesundheitliche Gefährdungen durch PP sind nicht bekannt. 

PP kann auch durch verschiedene Polymerisationsverfahren aus Propylen hergestellt werden. Hierdurch und durch Variationen des Comonomeren, durch unterschiedliche Verteilung und Anteile dieser Comonomeren sowie durch Blenden mit anderen Polymeren lassen sich die verschiedensten PP-Qualitäten herstellen.

PP lässt sich in allen bei den Thermoplasten gängigen Verfahren verarbeiten, je nach verwendeter PP-Qualität können die hiermit hergestellten Formteile stark unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So sind z. B. Teile aus Random-Copolymerisaten sehr transparent, aus Block-Copolymerisaten recht schlagzäh und aus Homo-Polymerisaten relativ steif. Allen PP-Qualitäten gemeinsam ist eine gute Chemikalien- und Spannungsrissbeständigkeit, sowie geringe Stoß- und Kratzempfindlichkeit.

In den letzten Jahren hat der Werkstoff Polypropylen (PP) in vielen (Verpackungs-) Bereichen Einzug gehalten. Besonders im Eimerbereich hat sich PP gegenüber PE immer stärker durchgesetzt. Mit PP war es möglich, die Wandstärke – und damit das Gewicht – bei gleicher Belastbarkeit deutlich zu reduzieren.

Dies ist nicht nur eine Vorschrift der Verpackungsverordnung („Vermindern, Vermeiden ...“), sondern macht sich auch bei den gewichtsabhängigen Entsorgungsgebühren deutlich bemerkbar! Neben diesen und vielen anderen Vorteilen haben PP-Gebinde allerdings die Eigenschaft, dass sie bei Lagerung unter + 5° C empfindlicher auf hartes „Handling“ reagieren als solche aus PE. Diese prinzipielle Werkstoff-Eigenschaft ist jedoch durch die Beachtung folgender Punkte in den Griff zu bekommen:

1. Die Gebinde vor der Abfüllung in normal temperierten Räumen vorlagern. Versuche mit verschrumpften Paletten haben gezeigt, dass die Temperatursteigerung innerhalb der geschlossenen Haube ca. 2,5° C pro Stunde beträgt. Werden die Gebinde also z. B. bei – 10° C im Freien gelagert, wird vor der Abfüllung eine Vorlagerung von mindestens 6 Stunden in einem normal temperierten Raum empfohlen, um auf eine Eimertemperatur von + 5° C zu kommen.
   
2. Beschädigungen beim Auspacken der Leergebinde (beispielsweise beim Aufschneiden der Schrumpffolie mit einem Messer) sollten z. B. durch spezielle Folienschneider vermieden werden.
   
3. Bei niedrigen Temperaturen sollte grobes Handling (Stoßen, Schlagen, Werfen der Eimerstapel etc.) vermieden werden.

top ▲

PE

PE zählt zu der Gruppe der Polyolefine und weist somit auch deren charakteristischen Eigenschaften auf. PE ist teilkristallin und wird als PE-HD (Niederdruck-) oder PE-LD (Hochdruckverfahren) hergestellt:
HD: high density = hohe Dichte
LD: low density = niedrige Dichte

Eigenschaften:

• Dichte kleiner als 1g/cmn (schwimmt)
• Hohe Zähigkeit und große Reißdehnung
• Sehr gute elektrische Isoliereigenschaften
• Gute chemische Beständigkeit
• Ungefärbt milchig weiß
• Temperaturbeständig von –50° C bis ca. 75° C

Verarbeitungstemperatur : ca. 200° C
PE ist ein recycelbarer thermoplastischer Kunststoff, der aus Erdöl gewonnen wird. Bei der Verbrennung entsteht ausschließlich Kohlendioxid und Wasser. Gesundheitliche Gefahren durch PE sind nicht bekannt.

PE besitzt ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften, eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und lässt sich mit allen gängigen Methoden verarbeiten. Ohne Stabilisatoren ist PE empfindlich gegen Sauerstoff und UV-Licht.

Die Eigenschaften der Fertigprodukte richten sich nach dem Verzweigungsgrad der Molekülketten. Da lineare Ketten gut kristallisieren, ist die Kristallinität und damit die Dichte und Steifigkeit des Endproduktes hoch. Bei hohem Verzweigungsgrad ist die Kristallinität gestört und es entsteht ein weiches Endprodukt mit niedriger Dichte und Festigkeit, allerdings verbesserter Spannungsrissbeständigkeit.

Man unterscheidet zwei Herstellungsverfahren für PE:
Bei der Hochdruckpolymerisation wird das Ethylen bei hoher Temperatur und unter hohem Druck in der Gasphase aktiviert. Dabei entstehen stark verzweigte Molekülketten, also ein PE niedriger Dichte (PE-LD).
Bei der Niederdruckpolymerisation wird das Ethylen in einem Lösungsmittel gelöst und mit einem Katalysator aktiviert. Daher sind keine hohen Temperaturen und Drücke erforderlich und es entstehen unter gut kontrollierten Bedingungen lineare Moleküle, d. h. ein PE hoher Dichte (PE-HD).
Mit dem zweiten Verfahren können auch PE-Typen mit reduzierter Dichte hergestellt werden, indem man anstatt Ethylen Moleküle mit einer Seitenkette in das Reaktionsgemisch einschleust und auf diese Weise Kurzkettenverzweigungen in die Hauptkette einfügt. Man kann mit diesem Verfahren sogar PE mit Dichten erzeugen, die unterhalb derjenigen von PE-LD liegen. In diesem Fall spricht man von linearem PE niedriger Dichte (PE-LLD).
PE-HD wird hauptsächlich mittels Spritzguss verarbeitet, z. B. für Haushaltsartikel wie Tassen, Becher, Eimer, Siebe usw., außerdem durch Extrusion zu Rohren und mit Extrusionsblasen zu Kunststoff-Flaschen und Dosen.

top ▲

PET

PET ist kristallklar wie kaum ein anderer Kunststoff. PET (Polyethylenterephtalat) ist ein 100 % reiner Kunststoff auf Rohölbasis. Wegen seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften eignet sich PET als ideale Verpackung für zahlreiche Produkte: Pharmazeutika und chemisch-technische Produkte wie Petroleum und Terpentin.
Im Vergleich zu herkömmlichen Flaschen aus Glas oder PVC weist PET wesentliche Vorteile auf:

• hygienisch und rein
• bruchsicher und glasklar
• hervorragende Sperreigenschaften
• geringes Gewicht bringt Vorteile beim Transport

Bauartzulassung für bestimmte Produkte.
Das Spritz-Streck-Blasverfahren bei der Herstellung garantiert engste Toleranzen in Flaschenöffnung und Gewindehals, was optimale Verschlusssicherheit und Leckageschutz gewährleistet.

top ▲

PC

Polycarbonat ist ein amorpher Thermoplast, der verarbeitet eine glasklare Optik hat. Die Flaschen werden wegen des geringem Eigengeruchs und ihrer hoher Temperaturbeständigkeit gerne als Laborgefäße und als Mehrweggefäße für Heilwässer genutzt.

Chemische Beständigkeit
Einige Chemikalien dringen geringfügig und in sehr kleiner Menge in die Oberfläche, führen zu einem Konzentrationsgradienten im Polycarbonat und zu einer Lockerung der zwischenmolekularen Bildungskräfte. In diesem Falle relaxieren Spannungen im Formteil durch Spannungsrissbildung. Spannungsrisse können optisch stören. Durch die starke Kerbwirkung der Spannungsrisse werden einige mechanische Eigenschaften deutlich verschlechtert, insbesondere die aus dem Schlag-, Biege- und Zugversuch ableitbaren Eigenschaften. Bei transparenten Einstellungen sind die Spannungsrisse in der Regel gut zu erkennen. Bei gedeckt eingefärbten Einstellungen können die Spannungsrisse oft nicht erkannt werden. In diesem Falle sind mechanische Prüfungen erforderlich, wobei in Laborversuchen meist die Schlagzähigkeit oder die Biegefestigkeit als Indikatoreigenschaften gewählt werden.

Einige Makrolon-Eigenschaften werden von der Molekülgröße bestimmt. Bewirkt ein Kontaktmedium durch chemische Reaktion einen Molekulargewichts-Abbau, so wird insbesondere das zäh elastische Eigenschaftsverhalten beeinflusst. Die elektrischen Eigenschaften werden praktisch nicht, die thermischen Eigenschaften nur sehr wenig von der Höhe des Molekulargewichts beeinflusst.

Polycarbonat als Ester des Bisphenol-A und der Kohlensäure wird z. B. durch Wasser bei hoher Temperatur langsam in die Komponenten zurückgespalten. Alkalien wirken bei der Hydrolyse als starke Katalysatoren. Die saure Katalyse ist nur schwach. Alkohole und Carbonsäuren können durch Umesterung des Polycarbonats ebenfalls zu einem Molekülabbau führen. Amine können durch Umamidierung teilweise zu einer sehr starken Molekülschädigung führen. Besonders aggressiv sind Ammoniak und niedermolekulare, aliphatische, primäre und sekundäre Amine in Gegenwart von Wasserspuren. Hochmolekulare, schwach basische Amine sind weniger kritisch.

Mit steigender Temperatur reduziert sich die Schädigungszeit. Die notwendige Einwirkzeit für eine erste Schädigung reicht von wenigen Sekunden bis zu mehr als 1000 Stunden, je nach Chemikalie, Temperatur und Spannung. So bilden sich in Formteilen mit starken Spannungen bei Eintauchen in Propylencarbonaten schon nach weniger als einer Minute Spannungsrisse. Spannungsarme Formteile aus hierfür geeigneten Makrolon-Typen können dagegen häufig mit 2%iger wässriger Natronlauge bei 80 °C gereinigt werden; die Verweilzeit ist hierbei kurz und das aggressive Medium wird nach Gebrauch vollständig von der Formteiloberfläche entfernt.

Wenn Fertigteile im praktischen Einsatz mit aggressiven Medien in Kontakt treten können, so ist unbedingt eine praxisgerechte Prüfung erforderlich.

Beständigkeit gegen Chemikalien
+ beständig      - nicht beständig

Makrolon verändert sich nicht bei Kontakt mit den meisten Nahrungs- und Genussmitteln unter üblichen Gebrauchsbedingungen. Unverträglich ist Makrolon gegen einige Kräuter- und Heiltee-Sorten mit ätherischen Ölen sowie gegen einige Gewürze. So können Nelken, Muskat und Piment Makrolon schädigen. Von Fenchel-Tee ist bekannt, dass aus Früchten bereiteter Sud ätherische Öle in Mengen enthalten kann, die Polycarbonat aufquellen.

Makrolon 1239 entspricht bzgl. seiner Monomerzusammensetzung den

- EG-Richtlinien:“ Richtlinien (90/128/EWG, 93/9/EWG, 95/3/EWG und 96/11/EWG) der Kommission vom 23.02.90, vom 14.05.92, vom 15.03.93, vom 14.02.95 und 05.03.96 über Materialien und Gegenständen aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen“ (Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften, Nr. L349/26 von 1990, Nr. L 168/21 von 1992, L 90/26 von 1993, Nr. L 41/44 von 1995 und Nr. LE1/62 von 1996)

- der novellierten deutschen „Bedarfsgegenständeverordnung“ vom 11.04.94 (Bundesgesetzblatt, Teil I, Nr. 23, Jg. 1994, S.775 ff).
Text

top ▲

PS

Polystyrol ist ein hochtransparenter Kunststoff, der im Spritzgussverfahren in der Regel zu Dosen verarbeitet wird.
Polystyrol erfüllt in seiner Zusammensetzung die Anforderungen der folgenden Vorschriften:
Bedarfsgegenständeverordnung vom 10.04.1992 und deren Ergänzungen, die Empfehlung V. „Polystyrol“ (oder VI.) des BgVV (vormals BGA) und die FDA-Vorschrift 21 CFR 177.1640 „Polystyrene and rubber-modified Polystyrene“ in der jeweils gültigen Fassung. Die Eignung der Bedarfsgegenstände insbesondere auf Geruch und Geschmack sowie die Globalmigration und ggfs. spezifische Begrenzungen sind im Einzelfall vom Verwender zu prüfen.

top ▲

PETG

PETG ist ein hochtransparenter Copolyester und wird in erster Linie als Alternative zu PET verwendet, da es im Extrusionsblasverfahren verarbeitet werden kann. Es eignet sich daher besonders bei kleineren Serien, bei denen es nicht wirtschaftlich wäre, teure Spritzwerkzeuge für eine PET-Preform anzuschaffen.
Ein Nachteil gegenüber reinem PET stellt die geringere chemische Resistenz dar. Eine ausreichende Resistenz wird gegenüber den meisten mineralischen Säuren, Basen und Salzen erreicht. Die Eignung ist im Einzelfall vom Verwender zu prüfen.

top ▲