6. Dezember 2019

Acryl – Technische Eigenschaften

Polymethylmethacrylat (Kurzzeichen PMMA, ugs. Acrylglas, Friacryl®, Vitroflex®, Plexiglas®, Limacryl®, Piacryl oder O-Glas), ist ein synthetischer, glasähnlicher thermoplastischer Kunststoff.

Polymethylmethacrylat wurde 1928 etwa zur selben Zeit in Deutschland, Großbritannien und Spanien entwickelt und 1933 zur Marktreife gebracht. Es wird heute in großen Mengen hergestellt und findet vielseitige Verwendung als splitterfreier und leichter Ersatz für Glas (z. B. Schutzbrillen, etc.). Die ersten Kontaktlinsen aus Kunststoff wurden etwa 1939 aus PMMA hergestellt. Eines der ersten Alltagsprodukte aus PMMA waren Deckel von Radio-Plattenspieler-Kombinationen (Braun SK 4 von 1956, der so genannte „Schneewittchensarg“). Außerdem findet der Stoff in der Medizin Einsatz als sog. Knochenzement zur Stabilisierung von Implantaten im Knochen.
Bekannt wurde PMMA unter dem Handelsnamen „Plexiglas“, angemeldet 1933 von Otto Röhm. Dies ist ein eingetragener Markenname

  • in Europa der Röhm GmbH (Degussa Gruppe), aktuell Evonik
  • in den USA der Altuglas International (Arkema Gruppe).

In Europa vermarktet die Arkema Gruppe PMMA unter dem Namen „Altuglas“.
In der DDR wurde der Markenname „O-Glas“ (für „organisches Glas“) verwendet. Einziger Hersteller waren die Stickstoffwerke Piesteritz. Von „Piesteritz“ leitet sich der Handelsname „Piacryl“ ab.

Aufbau, Eigenschaften und Struktur von Polymethylmethacrylat:
PMMA entsteht durch Polymerisation des monomeren Methacrylsäuremethylesters. Die ineinander verflochtenen Polymerketten geben dem Plexiglas seinen Namen (lat. plectere = flechten). PMMA verbrennt knisternd, mit gelblicher Flamme, süßlichem Geruch, ohne zu tropfen und ohne Rückstände. Beim Beklopfen mit dem Fingernagel klingt PMMA im Gegensatz zu transparentem Polystyrol nicht blechern.

Eigenschaften von PMMA:

  • Wärmeleitfähigkeit: 0,19 W/mK
  • Spezifische Wärmekapazität: 1,47 J/gK
  • Brechzahl: 1,492 (zum Vergleich: 1,45–1,9 beim Mineralglas)
  • elastisch, bedingt schlagfest
  • E-Modul (Zug-): 2700–3200 N/mm²
  • Durchschlagsfestigkeit: 35-40 kV/mm
  • Reißfestigkeit: 70 N/mm²
  • gute spanabhebende Bearbeitung möglich
  • ab 100 °C leicht verformbar. Bei Abkühlung in Wasser bleibt diese Form erhalten
  • Verbindungen durch Kleben oder Schweißen möglich
  • lässt sich sehr gut mit CO2-Lasern schneiden oder gravieren
  • transmittiert Licht besser als normales Glas
  • witterungs- und alterungsbeständig
  • beständig gegen Säuren und Laugen mittlerer Konzentration.
  • beständig gegen Benzin und Öl
  • Alkohol, Aceton und Benzol greifen PMMA an, es kommt zur Craquelée
  • vergleichsweise kratzunempfindlich
  • Absorbiert nahes UV-Licht.
  • Spezialscheiben lassen UV-Licht durch und halten Infrarotstrahlung zurück. Wird deshalb auch für Gewächshäuser und in der Röntgenstrahllithographie verwendet.

PMMA ist sehr spannungsrissempfindlich. Daher dürfen Plexiglasflächen auch nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln gereinigt werden. Die sehr gute Witterungsstabilität der Methacrylatpolymere ist bedingt durch die rein aliphatische Struktur und die sterische Abschirmung der Polymerkette. Kommen bei der Polymerisation weitere Monomere (Alkyl- oder Arylmethacrylate) zum Einsatz, ist es möglich, die Eigenschaften des Mischpolymerisats den Produkterfordernissen anzupassen. So kann durch geeignete Wahl des Alkoholrests des monomeren Esters beispielsweise die Polymererweichungstemperatur beeinflusst werden: Langkettige Ester wie Lauryl- und Stearylmethacrylate zeigen bereits wachsartige Polymereigenschaften; Ester mit stark verzweigtem Alkoholrest liefern Polymere mit reduzierter Lösungsviskosität. Auch die Möglichkeiten der Formgebung sind sehr vielfältig. So kann es nicht nur als Glasersatz bei Fenstern eingesetzt werden, sondern auch für Haushaltsgegenstände wie z. B. Schüsseln.

Einsatzgebiete

Aus Polymethylmethacrylat werden unter anderem optische Linsen und Brillengläser, Verglasungen, Lampen und Sanitärteile hergestellt.
PMMA ist unentbehrlich in der Medizin besonders der Zahnmedizin, wo es für Prothesen eingesetzt wird. Hierfür wird der Kunststoff mit Metallsalzen eingefärbt, so dass die typische rosa Farbe entsteht. In durchsichtiger Form wird er für Verbandsschienen eingesetzt. Der Kunststoff wird frei angemischt und härtet unter Hitze und Druck aus. Es können auch Aktivatoren zugesetzt werden.
PMMA ist zudem Bestandteil von Fotolacken, welche in der Photolithographie Verwendung finden. Weitere Einsatzgebiete sind:

  • Kraftfahrzeuge: Rückleuchtenglas, Reflektor, Lichtleiter, Blinkerglas, Lacke und Farben
  • Lichttechnik: Flutlicht-Schilder und Acryl-Lichtdesign, Leuchtenabdeckungen, Leuchtwerbung
  • Optik: Schauglas, Linsen, Brillenglas, Fresnel-Linsen, Lichtleiter, Uhrengläser
  • Schmuck: von Armreifen, Ringen bis zu Plugs für z.B. (gedehnte) Ohrlöcher;
  • Haushaltsartikel: Tastenkappe, Handydisplay, Gehäuse, Salatlöffel, Tabletts
  • Bauwesen: Polymerbeton, Industriefußboden, Verglasungen (z. B. Doppelstegplatten), Abdichtung und Beschichtung von Balkonen und Terrassen, Detailabdichtungen im Flachdach, Industrietorverglasung (Plustherm-Systemverglasung), Sanitärbauteil (z. B. Badewanne), Möbel
  • Orthopädie: Knochenzement (z. B. zur Verankerung von Hüftendoprothesen)
  • Zahnmedizin: Total- und Teilprothesen, Provisorien
  • Hörgeräteakustik: Ohrpassstück (Otoplastik)
  • Textilindustrie: Bestandteil von Polyacrylfasern, siehe Polyacrylnitril
  • Halbleiterindustrie: Verwendung als Resist in der Elektronenstrahllithographie
  • Gartenbau: Bedachungsmaterial, Treibhäuser
  • Pyrotechnik: Bestandteil von Verzögerungssätzen
  • U-Boot-Druckkörper: siehe Deep Rover DR1002
  • Bildende Kunst: Als Werkstoff und Bildträger
  • Werbung und Geschenkartikel: Displays, Einbettungen in Acrylglas

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Plexiglas