- Kunststoffe sind wichtige Materialien für die Industrie, die aufgrund ihrer hohen Festigkeit, Flexibilität und Attraktivität beliebt sind.
- Die Entwicklung von Verarbeitungstechnologien und Materialinnovationen ermöglicht es, Kunststoffe an die Bedürfnisse der Lebensmittel-, Chemie- und Verpackungsindustrie anzupassen.
- Umweltprobleme und der zunehmende Druck zur Schaffung einer Kreislaufwirtschaft beschleunigen die Entwicklung nachhaltiger Kunststoffe und Recyclingtechnologien.
Kunststoffe bilden das Rückgrat der modernen Industrie: von Verpackungen und weißer Ware über Automobilkomponenten bis hin zu medizinischen Geräten und Lebensmittelkomponenten. Ihre Bedeutung nimmt dank der Kombination aus niedrigen Produktionskosten, hoher Leistung und einem breiten Spektrum an Eigenschaften stetig zu. Erfahren Sie, wie Kunststoffe hergestellt werden und wie sie in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden können.
Was ist ein Kunststoff?
Kunststoffe sind polymere Materialien, die durch chemische Synthese gewonnen werden. Sie basieren auf Polymeren, d. h. makromolekularen Verbindungen, die aus sich wiederholenden Einheiten – den Monomeren – bestehen. Es handelt sich dabei um synthetische Verbindungen oder modifizierte natürliche Polymere. Kunststoffe können auch Zusatzstoffe wie UV-Stabilisatoren oder Farbstoffe enthalten. In Bezug auf ihre Eigenschaften können diese Materialien flexibel, hart, temperaturbeständig oder leicht zu formen sein.
Die wichtigsten Rohstoffe für Kunststoffe sind
- erdöl (die wichtigste Quelle für Ethylen, Propylen und andere Monomere),
- erdgas,
- biomasse (für Biokunststoffe),
- recycelte Sekundärrohstoffe.
Produktionsprozess von Kunststoffen
Die Herstellung von Kunststoffen ist ein mehrstufiger petrochemischer Prozess. Er führt zu Kunststoffgranulat, das weiterverarbeitet werden kann. Betrachten wir die einzelnen Schritte des Prozesses der Reihe nach.
Destillation von Rohöl
Die Produktion beginnt mit der Destillation von Rohöl. Dieser Prozess findet in einem Raffinerieofen statt und erzeugt Rohölfraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten und Gewichten. Durch Erhitzen verdampft jede Fraktion und kondensiert dann bei der entsprechenden Temperatur, sodass sie getrennt werden können.
Trennung der schweren Paraffinfraktion
Schweres Paraffin ist eine der wertvollsten Fraktionen für die Polymerindustrie. Das Naphtha wird einer weiteren Verarbeitung unterzogen, bei der die geeigneten Komponenten abgetrennt werden, um Monomere – hauptsächlich ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Ethylen und Propylen – herzustellen.
Das Cracken
Das Kracken (thermisch oder katalytisch) wird eingesetzt, um die schwereren Fraktionen in leichtere Verbindungen, die Monomere, zu zerlegen. Aus diesen werden die häufigsten Polymere gebildet: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester (PET) und viele andere.
Polymerisation – Kondensation oder Addition
Im nächsten Schritt werden die Monomere zusammengeführt, um lange Polymerketten zu bilden. Dieser Prozess, der als Polymerisation bezeichnet wird, findet in Reaktoren statt, in denen Temperatur und Druck streng kontrolliert werden und ein materialspezifischer Katalysator anwesend ist. Je nach Art des Monomers wird die Additions- oder die Kondensationspolymerisation verwendet.
Zusatzstoffe und Granulierung
Alle modifizierenden Additive wie Stabilisatoren, Weichmacher oder Farbstoffe, die die Eigenschaften des Polymers verändern, werden dem Polymer anschließend zugesetzt. Das Polymer wird dann granuliert und das entstandene Granulat wird an kunststoffverarbeitende Betriebe weitergeleitet.
Bei der Herstellung von Biokunststoffen wiederum können Fermentationsprozesse zum Einsatz kommen, und die Herstellung von Kunststoffen aus recycelten Kunststoffabfällen erfordert eine vorherige Verarbeitung zu Regranulaten.
Methoden zur Verarbeitung von Kunststoffen
Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Kunststoffen erfordern eine Reihe von Techniken zur Formung von Granulaten. Die Verarbeitung von Kunststoffen umfasst hauptsächlich die unten aufgeführten Methoden.
Das Spritzgießen
Dies ist die am häufigsten verwendete Technologie, bei der ein geschmolzenes Polymer unter hohem Druck in eine Form gepresst wird. Nach dem Abkühlen nimmt das Polymer die Form der Form an. Diese Technik wird für die Herstellung von Verpackungen sowie von komplex geformten Bauteilen (elektronische Teile, Gerätegehäuse) verwendet.
Extrusion
Auch als Extrusion bekannt, handelt es sich um einen kontinuierlichen Prozess, bei dem das Polymer durch eine Düse mit entsprechendem Querschnitt gedrückt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich lange Komponenten wie Profile, Folien, Rohre, Fasern oder Granulate mit einem konstanten Querschnitt herstellen.
Thermoformen
Hierbei wird eine Kunststofffolie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und in einer Form verformt, um die gewünschte Form zu erhalten. Dieses Verfahren ist schnell, relativ kostengünstig und ermöglicht die Herstellung von Produkten mit dünnen Wänden. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Verpackungen (Becher, Schalen, Behälter, Blister) und großen Bauteilen (z. B. Karosserien von Leichtfahrzeugen, Armaturenbretter, Kühlschrankverkleidungen oder Kunststoffpaletten) verwendet.
Arten von Kunststoffen und ihre Verwendung in verschiedenen Branchen
Auf der Grundlage ihrer Eigenschaften lassen sich Kunststoffe u. a. wie folgt unterteilen
- thermoplaste – sie werden unter Hitzeeinwirkung weich und schmelzen und sind wiederverwertbar (z. B. PE, PP, PVC) ;
- duroplaste – sie sind unschmelzbar und unlöslich (z. B. Harze) ;
- elastomere – weisen bei Raumtemperatur eine sehr hohe Verformbarkeit auf und können beliebig geformt werden;
- plastomere – weisen eine geringe Verformung auf.
Kunststoffe zeichnen sich durch ein breites Spektrum an Eigenschaften aus, sodass sie für eine Vielzahl von Anwendungen in ganz unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden können.
Die Lebensmittelindustrie
Kunststoffe für die Lebensmittelindustrie zeichnen sich durch hohe Reinheit, Stabilität, chemische Beständigkeit und die Einhaltung der Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln aus. Die beliebtesten sind :
- PET – es wird zur Herstellung von Flaschen und Behältern verwendet,
- PE und PP (Polyethylen und Polypropylen) – wird für Folien, Verschlüsse und Verpackungen verwendet,
- PA – wird zur Herstellung von Barrierefolien verwendet,
- PS – wird zur Herstellung von Einwegbechern und Lebensmittelschalen verwendet.
Verpackungsindustrie
Die Verpackungsindustrie ist der größte Kunststoffverbraucher der Welt. Hier werden Materialien mit unterschiedlichen mechanischen, Barriere- und visuellen Eigenschaften verwendet und hergestellt :
- LDPE – Folien und Säcke,
- HDPE – Kanister, Flaschen,
- PP – Lebensmittel- und Kosmetikbehälter,
- PET – durchsichtige Flaschen, Schalen.
Chemische Industrie
In dieser Industrie ist die Beständigkeit gegen Korrosion und chemische Substanzen wichtig. Die daraus entstehenden Produkte werden u. a. im Bauwesen oder in der Automobilindustrie verwendet. Kunststoffe wie :
- PVC – Rohrleitungssysteme, Behälter,
- PP – Bauteile für Pumpen und chemische Fittings,
- PTFE – Dichtungen, nicht absorbierende Beschichtungen.
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Trends und Innovationen bei der Herstellung von Kunststoffen
Die wichtigsten Markttrends, Innovationen im Bereich der Kunststoffherstellung und moderne Technologien zur Kunststoffverarbeitung sind :
- biopolymere und Biokunststoffe – eine Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen auf Erdölbasis ;
- modifikationen von Polymeren zur Verbesserung der Festigkeit, Flexibilität und Barriereeigenschaften ;
- das chemische Recycling von Kunststoffen zur Rückgewinnung vollwertiger Monomere ;
- nachhaltige Kunststoffe.
Ökologie und Abfall: Herausforderungen und Lösungen für eine nachhaltige Entwicklung
Das wachsende Problem des Plastikmülls macht Veränderungen in der Kunststoffbranche erforderlich. Vor allem müssen das Recycling und die Verwendung von erneuerbaren und biologisch abbaubaren Rohstoffen ausgebaut werden. Die Antwort könnte lauten:
- regranulate, die aus wiederaufbereiteten Materialien hergestellt werden,
- biologisch abbaubare Kunststoffe,
- gestaltung von Verpackungen für das Recycling,
- verringerung der Masse der Materialien,
- entwicklung des chemischen Recyclings,
- technologien zur Sortierung und Identifizierung von Polymeren,
- herstellung von Produkten mit langer Lebensdauer.
Die Rolle von Kunststoffen in der Lieferkette und die Möglichkeiten einer Zusammenarbeit mit Foodcom
B2B-Kunststoffe bilden das Rückgrat der Fertigungsanlagen in vielen Industriezweigen. Der Zugang zu einer stabilen Versorgung mit Monomeren, Polymeren und Zusatzstoffen ist für die Lebensmittel-, Chemie-, Verpackungs-, Bau- oder Automobilindustrie von entscheidender Bedeutung.
Als erfahrener Lieferant von Kunststoffrohstoffen bietet Foodcom eine breite Produktpalette in der Kategorie Industriechemikalien und Polymere an, die sowohl Basiskunststoffe als auch Spezialrohstoffe abdeckt. Die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen ermöglicht den Zugang zu bewährten Rohstoffen, Unterstützung bei der Materialauswahl und vor allem eine stabile Versorgung in einer sich dynamisch entwickelnden Marktsituation.
