Polymethylmethacrylat

Wenn Sie den Titel dieser News als Begriff schon kennen, sind Sie offensichtlich chemisch bewandert und wissen, dass Polymethylmethacrylat gerne auch mit PMMA abgekürzt wird. Das Kürzel kennen Sie auch nicht? Na ja, das kann kaum verwundern, aber den populären Begriff Acrylglas haben Sie sicher schon gehört. Acrylglas ist der Hauptwerkstoff für unsere Lichtschachtabdeckungen. Er bietet so viele Vorteile, dass wir hier einmal kurz auf seine Eigenschaften und Herstellungsart eingehen möchten.

Lichtschachtabdeckungen müssen einiges aushalten, wenn z.B. ein Starkregen auf sie niederprasselt. Andererseits sollen sie aber auch sehr einfach und leicht in der Anwendung sein. Zum dritten sollen sie sehr viel Licht durchlassen, damit die Lichtschachtabdeckung keine Dunkelschachtabdeckung wird. Aber Scherz beiseite, die Kellerräume brauchen nunmal das Licht von den Kellerschächten, sonst müssen sie ganz ohne Tageslicht auskommen. All diese Bedingungen, also stabil, leicht und sehr lichtdurchlässig, erfüllt das Acrylglas. Zwar ist es in der Herstellung etwas aufwendiger und kostspieliger als andere Kunststoffarten, aber dennoch können wir die Preise unserer Lichtschachtabdeckungen sehr niedrig halten. Vor allem, wenn man bedenkt, dass die Lichtschachtabdeckungen für den Kellerschutz per Hand in Deutschland produziert und geprüft werden. Aber jetzt zum PMMA.

Das PMMA ist ein transparenter Kunststoff, der thermoplastische Eigenschaften besitzt. Thermoplastisch bedeutet “unter Hitze verformbar”. Da es nach der Abkühlung und Aushärtung die zuletzt gegebene Form beibehält, lässt es sich als Bestandteil vieler Gebrauchsgegenstände finden. Zudem besitzt PMMA eine gewisse Schlagzähigkeit, die es vergleichsweise hart macht. Mit bestimmten Beschichtungen wird seine Oberfläche kratzfest. Durch sein im Verhältnis zum Mineralglas geringes Gewicht wird es sehr oft als Ersatzglas verwendet. Die Witterung mit Hitze, Kälte und ggf. saurem Regen kann dem PMMA nichts anhaben. Nur mit Alkohol muss man vorsichtig sein, da er wie Benzol und Aceton zu Spannungsrissen führen kann. Bei der Herstellung lassen sich einige Eigenschaften des Acrylglases ändern, so dass das PMMA für ganz verschiedene Anforderungen geeignet ist. Sogar die Transparenz kann man ihm nehmen oder es einfärben, aber wir wollen unsere Lichtschachtabdeckung ja so durchsichtig wie möglich. Und in dem Punkt der Lichtdurchlässigkeit schlägt PMMA das Glas deutlich. Bei großer Hitze oder Kälte dehnt sich PMMA aus oder zieht sich zusammen, das muss man bei größeren Bauteilen berücksichtigen. Zwar kann das PMMA Feuer fangen, brennt aber nur so lange wie die Quelle des Feuers Kontakt mit ihm hat.

Durch einen Zufall im Deutschland der vierziger Jahre entdeckt, wird PMMA heute industriell im großen Maßstab gefertigt. Für Nicht-Chemiker ist der Vorgang nicht so leicht verständlich, aber wir wollen es versuchen. Dazu müssen wir ein paar Begriffe erklären.

  • Bei der Polymerisation hängen sich durch die Anziehung von Elektronen immer neue Monomere aneinander und bilden selbsttätig verzweigte oder unverzweigte Ketten, solange der Vorrat an Rohstoff reicht.
  • Als Radikale oder Radikalstarter werden solche Verbindungen bezeichnet, die durch ihren Zerfall bzw. ihre Spaltung unter bestimmten Bedingungen solche Reaktionen auslösen. Dabei entstehen negativ geladene Teilchen, die die “radikale Polymerisation” in Gang setzen.
  • Der Abbruch dieses Prozess erfolgt, wenn ein weiteres Radikal sich anbindet.

 

PMMA kann auf vier verschiedene Arten durch Polymerisation erzeugt werden. Bei der Substanzpolymerisation findet die Anbindung der Monomere ohne Lösungsmittel statt. Dabei kann es zu hohen Temperaturen kommen. Bei der Emulsionspolymerisation findet die Anbindung in einer wässrigen Phase mit einem wasserlöslichen Radikal statt. Bei der Suspensionspolymerisation ist das Radikal nicht wasserlöslich, die Reaktion findet dann in den Monomertröpfchen selbst statt. Seltener ist die anionische Poylmerisation, bei der der Abbruch des Prozesses schwieriger ist.

Zur Radikalenbildung beim Entstehen vom PMMA werden Peroxide verwendet, die bei geringer Wärmezufuhr zerfallen bzw. Kohlenstoffdioxid abtrennen. Das so entstandene Radikal reagiert mit dem Grundstoff Methacrylsäuremethylesther (MMA) und lässt ein größeres Radikal entstehen, das zum besprochenen Kettenwachstum führt. Das MMA besteht aus den Grundstoffen Aceton und Cyanwasserstoff, die zu Acetoncyanhydrin umgebaut werden. Unter Beigabe von Schwefelsäure lässt sich das so entstehende Methacrylsäureamid verestern.

Na, alles klar geworden? Na ja, Hauptsache, das fertige Acrylglas hält, was der komplizierte Prozess verspricht. Unsere Kunden jedenfalls sind es zufrieden.

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