Polymethylmethacrylat (PMMA)

Im Volksmund nennt man den thermoplastischen Kunststoff PMMA PLEXIGLAS®. Der Grund dafür liegt in der historischen Entwicklung des Materials. Otto Röhm konnte ihn 1933 erstmals industriell herstellen und verwendete zur Vermarktung eben diesen Namen. Die chemische Bezeichnung ist Polymethylmethacrylat (PMMA). Auf Grund seiner exzellenten optischen Eigenschaften wird der Werkstoff auch Acrylglas genannt. Er findet breite Anwendung bei einer Vielzahl von Produkten mit optischen Qualitäten wie Brillengläser, Linsen oder Gewächshäuser. Mit PMMA stattete 1956 weltweit erstmals das Unternehmen Braun einen Plattenspieler mit einer Kunststoffhaube aus. Dieter Rams setzte sich mit dem SK 4, der auch „Schneewittchensarg“ genannt wird, ein Denkmal.

Eigenschaften

Polymethylmethacrylat ist ein ausgesprochen steifer und harter Werkstoff mit einer amorphen Struktur. Er ist glasklar und weist einen hohen Oberflächenglanz und eine hohe Brillanz auf. Die Dichte liegt bei 1,18 g / cm³. Damit ist PMMA etwa nur halb so schwer wie beispielsweise Kalknatronglas (2,5 g / cm³), das übliche Glas für Fensterscheiben. Sowohl Zug-, Druck- und Biegefestigkeit sind gut. Hinzu kommt die hohe Oberflächenhärte, was dem Material im Vergleich zu anderen Kunststoffen eine geringe Kratzempfindlichkeit verleiht. Für besondere Anwendungen sind auch schlagzähe PMMA-Sorten auf dem Markt verfügbar. Auf Grund der guten Licht-, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit ist der Werkstoff für den Außeneinsatz bestens geeignet. Er weist eine geringe Neigung zur Feuchtigkeitsaufnahme auf und vergilbt nicht. Die Gebrauchstemperaturen liegen zwischen -40 °C und 70 °C. Besonders wärmebeständige PMMA-Typen halten kurzzeitig auch Temperaturen von bis zu 95 °C aus. Acrylglas brennt nach dem Anzünden weiter. Es wird in der Regel aber als normal entflammbar (Baustoffklasse B2) eingestuft. PMMA ist für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen und chemisch beständig gegen Säuren und Laugen mittlerer Konzentration.

Anwendung

Die sehr guten optischen Eigenschaften in Kombination mit der guten Witterungsbeständigkeit und dem geringen Gewicht machen PMMA für Verglasungen beim Flug- und Fahrzeugbau interessant. Außerdem wird es bei der Herstellung von Reflektoren, Warndreiecken, Rücklichtern und Blinkergläsern verwendet. Die außerordentlichen Qualitäten findet man in Produkten der optischen Industrie wieder. So werden Uhrgläser, Lupen, Lichtleitfasern oder Photovoltaik-Anlagen unter Verwendung von Acrylglas hergestellt. Auch für Leuchtenabdeckungen, Lichtwerbung, Verkehrsschilder oder Leuchtbuchstaben ist der Werkstoff nicht mehr wegzudenken. Im Haushalt sind transparente Schüsseln, Kugelschreiber, Becher und Bestecke aus PMMA gefertigt. Beim Modellbau ist Acrylglas wegen seiner Brillanz beliebt. Im Bauwesen sind typische Anwendungen Industriefußböden, Badewannen und Verglasungen. Außerdem ist er ein wichtiger Bestandteil von Polymerbeton. Und auch in der Medizintechnik hat der Werkstoff für die Anfertigung von Zahnprothesen oder als wichtiger Bestandteil von Knochenzement eine Bedeutung.

Verarbeitung

PMMA-Formmassen können sehr gut durch Extrusion oder im Spritz- und Schleuderguss verarbeitet werden. Der Kunststoff wird dazu auf Temperaturen von 200 °C bis 250 °C für das Spritzgießen und 180 °C bis 230 °C für die Extrusion erwärmt. Sollen exzellente optische Qualitäten erzielt werden, ist auf die Sauberkeit der Maschinenkomponenten zu achten. Umformen und Biegen extrudierter Halbzeuge ist bei Temperaturen zwischen 130 °C und 170 °C gut möglich. Um Spannungsrisse zu vermeiden, sollte das Werkstück 2–3 Stunden bei Temperaturen zwischen 60 °C und 80 °C getempert werden. Je nach Umformgrad ist es gegebenenfalls unter Formzwang zu lagern. Anschließend sollte man es sehr langsam abkühlen lassen (maximal 15 °C pro Stunde). Neben den formgebenden Verfahren ist Zerspanen von Acrylglas sehr gut möglich. Dabei werden hohe Schnittgeschwindigkeiten erreicht. Dünne Folien können leicht mit dem Cutter geschnitten werden. Gerade Schnitte durch dickere Platten lassen sich ritzbrechen. Ab einer Materialstärke von 1,5 mm sollte man für den Zuschnitt eine hartmetallbestückte Kreissäge verwenden. Acrylglas kann darüber hinaus auch sehr gut mit dem Laser geschnitten und graviert werden. Der Nachbearbeitungsaufwand zur Erzielung optisch einwandfreier Schnittkanten ist hier geringer. Beim Bohren unterstützt die Verwendung von Bohrerspitzen mit Spitzenwinkel von 60° bis 90° und Bohröl die Erzeugung glatter Löcher. Für die Oberflächenbehandlung empfiehlt sich die Verwendung von kunststoffgeeigneten Schleifpapieren, Poliertüchern und Polierpasten.

Sollen Wärmespannungen vermieden werden, ist Nassschleifen angebracht. Hierzu eignet sich wasserfestes Schleifpapier der Körnungen 320 – 400 – 600 – 1000. Da Acrylglas als polarer und lösungsmittellöslicher Kunststoff sehr gut geklebt werden kann, haben Schweißtechniken keine große Bedeutung. Um spannungsfreie Fügeverbindungen zu erzeugen, sollten die Bauteile vor dem Verkleben getempert werden. Für das Kleben von zwei Acrylglasoberflächen eignet sich Dichlormethan. Bei großen Flächen ist die Verwendung von lichthärtenden Reaktionsklebstoffen auf PMMA-Basis (z. B. Acrifix) angeraten. Dichlormethan verwendet man ebenfalls zur Erzeugung von Klebeverbindungen zwischen Acrylglas und anderen lösungsmittellöslichen Thermoplasten wie Polycarbonat oder Polystyrol. Für unterschiedliche Materialpaarungen sind auch Silikonkautschuke oder Kontaktklebstoffe geeignet.

Lieferformen

PMMA ist grundsätzlich in Form extrudierter oder gegossener Halbzeuge auf dem Markt erhältlich. Während die Abkürzung „XT“ für „extrudiert“ steht, bezeichnet „GS“ gegossene PMMA-Teile. Gegossenes Acrylglas hat einen verarbeitungstechnischen Vorteil. Es lässt sich leichter zerspanen. Acryl XT schmilzt bei der Bearbeitung schneller, verschmiert Bohrer und Sägen und behält eine weiße Schnittkante. Es ist allerdings preisgünstiger als die gegossene Variante. Acryl XT ist in Form dünner Platten und als Stäbe, Rohre, Profile, Kugeln und Würfel erhältlich. Am Bau werden Acryl-Stegplatten eingesetzt. Gegossenes PMMA gibt es in den verschiedensten Farben und Stärken, als dünne und dicke Tafeln bis hin zu Blöcken. Die meisten Acryl-Halbzeuge werden mit Schutzfolie geliefert, damit sie beim Transport nicht zerkratzen.

Handelsnamen

„PLEXIGLAS®“ – Röhm, „Altuglas“, „Velite“, „Oroglas“ – Atoglas, „Deglas“, „Paraglas“ – Degussa, „Primal“ – Rohm & Haas, „Quarite“ – Aristech Chemical, „Cristalite“ – Schock, „Dunova“ – Bayer MaterialScience, „Durocron“ – Mitsubishi, „Lucite“ – DuPont

Alternativen:

Glas, PC, PET, PVC