Wie werden die Rohstoffe auf Polyolefinbasis für unsere Verpackungen hergestellt?
Neben dem LDPE, dem LLDPE und dem HDPE sind heute weitere Polymerisate des Ethylens auf dem Rohstoffmarkt verfügbar, deren Eigenschaften vor allem in Abmischungen sehr interessant sind. Weiterhin kennen wir heute verschiedene Polymerisationsverfahren, zu dem beispielsweise auch das Polymerisieren mit dem Metallocen-Katalysator gehört. Zur Herstellung von Kunststoffen gewinnt man durch die Naphtha-Crackung vor allem die Hauptprodukte Ethylen und Propylen. Aus 100 % Naphtha erhält man ca. 30 % Ethylen und 15 % Propylen. Weiterhin ist das mit ca. 10 % anfallende Buten bzw. Isobutylen für die Kunststofferzeugung interessant.
1. Die wichtigsten PE-Strukturen und Copolymerisate
+ 1a LDPE, Dichtebereich 0,910 bis 0,928 g/cm³
+ 1b HDPE, Dichtebereich 0,940 bis 0,960 g/cm³
+ 1c LLDPE, Dichtebereich 0,890 bis 0,940 g/cm³
+ 1d Metallocen-PE, Dichtebereich 0,890 bis 0,920 g/cm³
+ 1e Bimodales PE, Dichtebereich 0,900 bis 0,920 g/cm³
+ 1f EVA-PE
2. Die wichtigsten Kennwerte für die Herstellung von Folien
+ 2a Die Dichte einer Folie
+ 2b Der MFI einer Folie
+ 2c Die Molekulargewichtsverteilung
3. Optische Eigenschaften, Transparenz, Glanz
Die optischen Eigenschaften hängen in erster Linie von der Wahl der verwendeten Rohstoffe und Additive ab. Erheblichen Einfluss haben jedoch auch die Einstellparameter und Randbedingungen im Herstellungsprozess, so z. B. die Abkühlungsgeschwindigkeit. PE, gleich ob LLDPE oder LDPE, ist ein teil-kristalliner Stoff. 40 bis 60 % sind im Gebrauchszustand kristallin, d. h. es haben sich große Sphärolithe, die die Durchsicht verhindern, gebildet. Es gibt heute einige Rohstoffe im LDPE- sowie im LLDPE-Bereich, die aufgrund ihrer Molmassenverteilung nur kleine Sphärolithe bilden und daher für das menschliche Auge durchsichtig erscheinen. Den gleichen Effekt kann man durch geringe Zugaben eines sich anders verhaltenden PE´s erreichen. Zum Beispiel wird ein trübes LLDPE oder Metallocen durch Zugabe geringer Mengen von LDPE transparent.
Um einen hervorragenden Glanz zu erhalten, muss ein hoher MFI oder Abmischungen davon verwendet werden.
4. Abmischungen
Durch Abmischungen verschiedener Rohstoffe können Eigenschaften miteinander kompensiert und für den jeweiligen Zweck ausgenutzt werden. Günstige Eigenschaften sollten hierbei hervorgehoben und ungünstige überlagert werden. Die eingesetzten Rohstoffe sowie die Mischungsverhältnisse sind den Anforderungen anzupassen. Die Rheologie der einzelnen Rohstoffe muss aufeinander abgestimmt sein.
+ 4a LDPE- /LLDPE Abmischungen
+ 4b LDPE-EVA- /LLDPE-Abmischungen
5. Vorteile der Coextrusion
Für Anwendungen, die durch Abmischungen nicht ausreichend realisiert werden können, ist die Coextrusion von Folien prädestiniert. Hier können zwei oder mehrere, fast unterschiedliche Materialien miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel kann die Siegelseite aus einer LDPE-EVA-/LLDPE-Abmischung mit sehr guten Siegeleigenschaften und Hot-Tack bestehen, während die Trägerseite für die notwendige Stabilität ein MDPE darstellt. Oder, es sollen die hervorragenden Eigenschaften des Metallocen-PE genutzt werden. Aus Kostengründen wird der Träger aus LDPE/LLDPE hergestellt.
