Plexiglas/Acrylglas (PMMA)

Der Werkstoff Acrylglas wurde bereits im Jahre 1928 entwickelt. Von Otto Röhm 1933 patentiert, trat er unter der Markenbezeichnung "Plexiglas" seinen Siegeszug in der Industrie, des Handwerks und im Handel an.
Die chemische Bezeichnung lautet Polymethylmethacrylat, kurz PMMA. Wir möchten hier auf die hervorragenden Eigenschaften von PMMA näher eingehen und diese differenzieren.

PMMA ist ein amorpher, glasklarer, harter und steifer Kunststoff. Grundsätzlich werden zwei Herstellungsvarianten unterschieden:

a) PMMA GS (gegossen): flüssige Komponenten werden gießtechnisch in eine Form (Glasplatten) eingebracht. Diese härten aus bzw. polymerisieren. Etwas größere Dickentoleranzen sind zu akzeptieren. Geringere innere Spannungen sind jedoch als Vorteil zu vermerken.

b) PMMA XT (extrudiert): Granulat, im Extruder geschmolzen, wird über entsprechende Düsen zu Plattenmaterial, Stäben oder Rohren verarbeitet. Kostengünstigerer Werkstoff mit geringeren Dickentoleranzen und einer großen Farbvielfalt.

 
Bild 1 und 2: Immer wieder hervorgehoben werden die sehr guten optischen Eigenschaften und herausragende
                     Oberflächenbrillanz von PMMA.

Lichtdurchlässigkeit: Die Lichtdurchlässigkeit (Transmission) beträgt bis zu 92 % und liegt damit oberhalb von Glas mit ca. 80 bis 90%. Wesentlich ist hierbei die Durchlässigkeit für den UV-Anteil des Lichtspektrums. Dieser Anteil ist beim PMMA steuerbar. PMMA kann sowohl uv-durchlässig als auch uv-undurchlässig ausgestattet werden. Dies ist z.B. von Bedeutung beim Einsatz von Doppelstegplatten für Gewächshäuser. Hier ist ein erhöhter Anteil des UV-Lichtes für das gute und gehaltvolle Wachstum von Pflanzen (z.B. Tomaten) maßgeblich. (4)

Für den Sonnenschutz wiederum ist neben dem sichtbaren Licht die gesamte solare Energie und dessen Durchlässigkeit von Bedeutung. Das sichtbare, vom menschlichen Auge wahrgenommene, Licht hat eine Wellenlänge von 380 bis 780 nm. Zur solaren Energie zählen auch der ultraviolette Bereich (UV) mit 300 bis 380 nm als auch der nahe Infrarotbereich (NIR) mit 780 bis 2500 nm. Die Durchlässigkeit für diese Energie kann mittels Additive im PMMA einstellbar gestaltet werden. Die Additive werden als Masterbatch beim Extrusionsvorgang zugefügt. Im Temperaturbereich von 25° bis 30 °C setzt der Schalteffekt, d.h. die Trübung des Werkstoffes ein. Die Sonnenstrahlung wird merklich reflektiert bzw. absorbiert und somit ein automatisierter Schutz erreicht. (5)

Transluzent: PMMA-Plattenware und Rohre können mit einseitig oder beidseitig satinierter Oberfläche versehen sein. Einfallendes Licht wird dezent gestreut. Satinierte Plattenware steht sowohl farblos als auch eingefärbt zur Verfügung.

 Bild 3: Oberfläche satiniert

UV- bzw. Witterungsbeständigkeit: Nicht nur die menschliche Haut reagiert auf UV-Strahlung der Sonne sensibel. Die schädigende Wirkung der UV-Strahlung ist auch bei den Kunststoffen zu berücksichtigen. Sie vergilben, verspröden oder verlieren Ihre Lichtdurchlässigkeit. Dies kann innerhalb von Jahren, Monaten oder bereits in wenigen Wochen erfolgen. Insbesondere PMMA hebt sich hier deutlich positiv von anderen Kunststoffen ab. Auch nach Jahrzehnten beträgt die Lichtdurchlässigkeit noch bis zu 90 %. Dies ist ein außerordentlicher Wert und von keinem anderen unbehandelten Kunststoff zu erreichen. Es werden Herstellergarantien von 30 Jahren auf höchste Lichtdurchlässigkeit (kein Vergilben) gegeben. (3) Diese Vorteile kommen in vielen Anwendungen -vom PKW-Rücklicht bis hin zur Balkonverkleidung- im Außeneinsatz zum Tragen.

 Bild 4: Solarium / PMMA, uv-beständig

 Bild 5: Dach Olympiastadion / 
                                                                                                      PMMA, uv- und witterungsbeständig

Entspiegelte Oberflächen: Gut lesbare und blendfreie Instrumente im Auto sind Voraussetzung für den sicheren Umgang mit dem Fahrzeug. Antireflexbeschichtungen werden mittels Spritzprägemaschinen auf PMMA-Oberflächen aufgebracht. Gleichzeitig sind diese äußerst abrieb- bzw. kratzfest. (1)

Kratzfeste Oberflächen: Als transparente Kunststoffe für den technischen Einsatz sind in erster Linie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC) und Polyethylenterephthalat-Glycol (PETG) und Polyvinylchlorid (PVC) bekannt. PMMA besitzt von Haus aus die höchste Kratzbeständigkeit gegenüber den anderen transparenten Kunststoffen. Die Kratzbeständigkeit kann durch Beschichtung der Oberfläche noch erheblich erhöht werden. (2)

Einige physikalische Eigenschaften von PMMA: (6)
Dichte: 1,18 g/cm³
Zugspannung (Streckgrenze): 65 N/mm²
Dehnung (Streckgrenze): 3 %
Zug-E-Modul: 3.300 N/mm²
Schlagzähigkeit (Charpy /+23°C): 20 kJ/m²
Dauergebrauchstemperatur: 80 °C
Wärmeleitzahl: 0,19 W/m*K
Wasseraufnahme: 0,35 %

Schlagzähigkeit: In der Industrie und dem Transportwesen werden Verkleidungen oder Einhausungen teilweise stark beansprucht. Auch Gewächshäuser, Terrassendächer, Wintergärten oder Balkonverkleidungen und weitere sind durchaus den Unbilden der Natur ausgesetzt. Für robuste Einsätze dieser Art wird PMMA schlagzäh modifiziert. Plexiglas-Resist beispielsweise wird in die Typen 45, 65, 75 und 100 eingeteilt. Die Charpy-Schlagzähigkeit deckt hierbei die Spanne von 45 kJ/m², über 65 , 75 bis 100 kJ/m² ab und stellt somit eine Alternative zu Polycarbonat (PC) dar.