PP - Polypropylen

PP (Polypropylen) ist ein teilkristalliner Kunststoff (Moleküle teilweise in einer regelmäßigen Kristallstruktur), welcher aufgrund seiner physiologischen Unbedenklichkeit auch für den Einsatz in Trinkwasserleitungen und der Medizintechnik verwendet werden kann. Polypropylen zeichnet sich, wie alle Polyolefine (Polymere aus Kohlenwassertoffen der Strukturformel CnH2n, mit einer Doppelbindung (Ethylen, Propylen, Buten-1, Isobuten)) durch eine hohe chemische Beständigkeit und einer hohen elektrischen Isoliereigenschaft aus.

Aufgrund der teilkristallinen Struktur eignet sich PP nur für einen Temperaturbereich von -10 °C bis +80 °C, kurzzeitig 100 °C. Bei niedrigeren Temperaturen wird PP brüchig. Man spricht auch von der Glasübergangstemperatur, bei der die amorphen Molekülstrukturen (willkürlich angeordnet wie die Fasern bei Filz), welche sich zwischen den kristallinen Strukturen befinden, ebenfalls schwer verformen lassen. Bei hohen Temperaturen werden die kristallinen Molekülstrukturen verformbar, wodurch das PP sehr weich wird. Dies geschieht sprunghaft, weshalb die maximale Einsatztemperatur unbedingt als solche anzusehen ist.

Über verschiedene sogenannte Compounds (Verbund aus mehreren Kunststoffen, ähnlich einer Legierung bei Metallen), Füllstoffen, Verstärkungsstoffen und Additiven lassen sich die Eigenschaften von PP (Polypropylen) beeinflussen.

Eigenschaften

Die Eigenschaften von Polypropylen lassen sich leicht über verschiedene Parameter wie z. B. die Molekülstruktur, die mittlere molare Masse, deren Verteilung und andere beeinflussen, weshalb es eine Vielzahl unterschiedlicher PP-Sorten auf dem Markt gibt, welche je nach Anforderungen an den Einsatzbereich angepasst werden. Bei den folgenden Angaben handelt es sich von daher um Durchschnittswerte. PP ist der Kunststoff mit der geringsten Dichte, welche bei etwa 0,9 g/cm³ liegt. Er ist damit leichter als Wasser.

• PP ist der Kunststoff mit der geringsten Dichte, welche bei etwa 0,9 g/cm³ liegt. Er ist damit leichter als Wasser.
• Die Glastemperatur liegt bei 0 °C bis -10 °C. Darunter bricht PP sehr leicht. Rohrleitungen aus PP im Außenbereich sollten im Winter keinen mechanischen Belastungen ausgesetzt und zusätzlich isoliert werden. Nicht für Kühlsysteme geeignet.
• Die maximale Einsatztemperatur liegt bei etwa 100 °C. Der Schmelzbereich der kristallinen Strukturen liegt bei etwa 160 - 165 °C. Beachten Sie allerdings, dass der Druckbereich in Rohrleitungen immer bei einer Temperatur von 20 °C angegeben ist und mit zunehmender Temperatur erheblich sinken kann.
• PP ist etwas härter als z. B. PE (mit Fingernagel einritzbar), aber im Vergleich zu anderen Kunststoffen ein sehr weicher Kunststoff.
• Der Einsatzbereich von PP kann mit Füllstoffen wie z. B. Glasfaser erweitert werden.
• PP zeichnet sich durch eine hohe Chemikalienbeständigkeit aus.
• PP ist physiologisch unbedenklich und kann für die Trinkwasserversorgung und in der Medizintechnik verwendet werden.
• PP kann nur sehr aufwendig verklebt werden.
• In der Wassertechnik zeichnet sich PP durch eine glatte Oberfläche aus, was eine Ansiedlung von Mikroorganismen erschwert und die Fließgeschwindigkeit weniger beeinträchtigt.
• Polypropylen besitzt eine hohe Abriebfestigkeit und damit einen geringen mechanischen Verschleiß.

Temperatur-/Druckdiagramm

Das Diagramm bezieht sich auf die gängigen Druckstufen, welche im Rohrleitungsbau eingesetzt werden und auf einen Zeitraum von 25 Jahren. Als Medium wird Wasser vorrausgesetzt. Die Druckstufen der Rohre und Verbinder werden als Nenndruck PN (pressure nominal) angegeben. PN = Maximaler Betriebsdruck in bar bei einer Flüssigkeitstemperatur von 20 °C.

Herstellung und Aufbau

Als Grundstoff für die Herstellung von Polypropylen kommt Propen zum Einsatz, welches ebenfalls die chemische Summenformel C₃H₆ besitzt. Die beiden Kohlenstoffatome sind allerdings über eine Doppelbindung (CH₃-CH=CH₂) miteinander verbunden. Propen ist ein Gas, welches als Nebenprodukt bei der Benzinherstellung aus Erdöl anfällt. Die Wasserstoff- und Kohlenstoffatome des Propens (Monomer) werden über eine Polymerisation neu angeordnet und zu dem Polymer PP verarbeitet. Die Polymerisation erfolgt durch Katalysatoren, welche die Reaktion in Gang setzen. Hierbei wird die Mehrfachbindung des Propens (zwischen den beiden Kohlenstoffatomen) aufgelöst und es bildet sich eine Kette aus den einzelnen Monomeren. Ein sogenanntes Polymer.

Strukturformel von Propen (vereinfacht)

      H     H
      |     | 
      C  =  C
      |     |
      H   H-C-H
            |
            H

Nach der Polymerisation zu Polypropylen (Teilausschnitt aus einer Polymerkette)

      H      H
      |      | 
··· - C  -   C - ···
      |      |
      H    H-C-H
             |
             H

Die Punkte geben an, dass sich dieser Propylen-Baustein (Monomer) wiederholt und eine Kette bildet (Polymer). Die Kette kann theoretisch beliebig lang ausfallen.