Polymerisieren
Polymere sind organische Makromoleküle, deren Einheiten sich unzählige Male in einer kettenförmigen Struktur wiederholen. Sie werden durch Polymerisation gebildet, d.h. durch Verketten und Vernetzen einfacherer chemischer Verbindungen (sogenannter Monomere). Polymerprodukte haben für die Industrie im Laufe der Jahre immer mehr an Bedeutung gewonnen, sind sie doch bei der Herstellung von Kunststoffen, Gummi, Synthetikfasern sowie Verkleidungselementen und Klebstoffen unerlässlich.
Es gibt verschiedene Verfahren der Polymerisation, und jedes einzelne benötigt, in Abhängigkeit von zahlreichen Variablen, bestimmte Bedingungen für seine Ausführung.
Die Unterscheidung der Polymerisationsarten kann anhand der Reaktionsmechanismen oder der daran beteiligten Phasen erfolgen (Polymerisation in Masse, Lösung, Suspension oder Emulsion).
Eine erste Unterscheidung wurde 1929 von Wallace Hume Carothers versucht. Er schlug vor, dass die meisten Polymere in zwei große Kategorien eingeteilt werden könnten: Kondensation oder Addition, je nachdem ob die Reaktion der Polymerisation jeweils nur ein Polymer oder auch eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (zum Beispiel Wasser) erzeugt.
Später, im Jahr 1953, unterschied Paul Flory die Polymere anhand des Reaktionsmechanismus. Die Zusammenfügung von Polymeren läuft über zwei mögliche chemische Mechanismen ab:
- Kettenpolymerisation (englisch: chain polymerization)
- stufenweise Polymerisation (englisch: step polymerization).
Die durch Kettenpolymerisation erzeugten Polymere sind im Allgemeinen Additionspolymere, während es sich bei den durch stufenweise Polymerisation entstandenen meist um Kondensationspolymere handelt. Es gibt jedoch Ausnahmen: Polyurethan zum Beispiel ist ein Additionspolymer, seine Erzeugung erfolgt jedoch durch stufenweise Polymerisation. Die Polymerklassen nach Carothers und die nach Flory stimmen also nicht überein.
Bei der Additionspolymerisation werden Polymere durch wiederholten Additionsprozess von Monomeren gebildet. In dieser Reaktion wird kein anderes Molekül abgespalten, es handelt sich also um eine Neuordnung der Atome.
Bei der Additionspolymerisation werden mindestens zwei verschiedene Monomere angewendet und so die Copolymere erzeugt.
Kondensationspolymerisation: Es werden mindestens zwei verschiedene Monomere unter Abspaltung eines niedermolekularen Stoffes (wie H2O, NH3, HCI) miteinander verknüpft; die Zusammensetzung des Polymers ist somit anders als die der Ausgangsprodukte (im Gegensatz zur Additionspolymerisation).
Kettenpolymerisation: Zum Start der Reaktion dient eine aktive Spezies (Radikal, Kation oder Anion), der sogenannte Initiator. Der Initiator lagert sich an ein Monomermolekül an, das Reaktionszentrum breitet sich entlang der Polymerkette aus, und die Polymerisation läuft selbstständig weiter.
Die Entstehung der Polymerkette erfolgt in drei Phasen: Start, Wachstum und Abbruch.
Ein durch Kettenpolymerisation erzeugtes Polymer ist beispielsweise das Polyethylen.
Stufenweise Polymerisation: erfolgt zwischen chemischen Spezies, die zwei oder mehr reaktive Enden haben (funktionelle Gruppen), die miteinander reagieren können. So wird durch Vereinigung von kürzeren Ketten eine lange Kette gebildet.
Ein durch stufenweise Polymerisation erzeugtes Polymer ist beispielsweise das Nylon.
AMARC erzeugt Öfen für die Polymerisation von Pulvern, Lacken, Harzen und Beschichtungen. Diese Reaktion wird durch die Umwälzung von heißer Luft im Innenraum herbeigeführt.
Die von AMARC gebauten Öfen können hinsichtlich der Abmessungen, Betriebstemperaturen, Heizzyklen, Umluft (die heiße Luftmasse wird in die Nutzkammer eingeleitet und von verstellbaren Leitblechen so gelenkt, dass eine optimale Strömung entsteht) sowie der Möglichkeit zur kontinuierlichen Polymerisation gezielt auf die Bedürfnissen des Kunden hin maßgeschneidert werden.
Über den Schaltkasten mit entsprechender Ausstattung lässt sich zuerst einstellen und danach aufrechterhalten und überprüfen, dass im Innern der Kammer alles nach Vorgaben läuft, Das Informationssystem ermöglicht außerdem die Vernetzung des Ofens mit den Werkssystemen zur Überwachung des Polymerisationsprozesses in Echtzeit sowie Alarmgebung bei Betriebsstörungen.
