PP vs PE-HD: Polypropylen oder Polyethylen?
Strukturelle Unterschiede
Beide gehören zur Polyolefin-Familie (Polymere aus reinen Kohlenwasserstoff-Monomeren), unterscheiden sich aber deutlich:
- PP (Polypropylen) entsteht aus Propylen (CH₂=CH–CH₃) per Ziegler-Natta- oder Metallocen-Katalyse. Die Methylgruppe an jedem zweiten Kohlenstoffatom verhindert dichte Kristallpackung — Dichte 0,90 g/cm³ (eine der niedrigsten unter Standard-Thermoplasten).
- PE-HD (High Density Polyethylene) entsteht aus reinem Ethylen (CH₂=CH₂), die Ketten sind weitgehend linear (geringe Verzweigung). Die hohe Linearität ermöglicht hohe Kristallinität (60–80 %) und Dichten von 0,941–0,965 g/cm³.
Die Methylgruppe in PP gibt zwei wesentliche Eigenschaften: höhere Steifigkeit (sterische Behinderung) und höheren Schmelzpunkt (160–165 °C vs 130–138 °C). Aber sie macht PP auch oxidationsempfindlicher — UV-Strahlung greift die tertiären C–H-Bindungen an. Daher braucht PP für Außenanwendungen UV-Stabilisatoren (HALS).
Kennwerte und Bezeichnungssystem
Beide Materialien werden über MFR (Melt Flow Rate, ISO 1133) klassifiziert:
| Eigenschaft | PP-Homopolymer | PE-HD | Norm |
|---|---|---|---|
| Dichte | 0,895–0,920 g/cm³ | 0,941–0,965 g/cm³ | ISO 1183 |
| Schmelzpunkt Tm | 160–165 °C | 130–138 °C | DSC ISO 11357 |
| Glasübergang Tg | −5 bis 0 °C | −110 bis −90 °C | DMA |
| Zugfestigkeit | 30–40 MPa | 20–35 MPa | ISO 527 |
| E-Modul | 1.300–1.800 MPa | 800–1.200 MPa | ISO 527 |
| Bruchdehnung | 50–600 % | 300–1.000 % | ISO 527 |
| HDT/B (0,45 MPa) | 85–115 °C | 70–90 °C | ISO 75-B |
| Charpy gekerbt (23 °C) | 3–10 kJ/m² | 8–25 kJ/m² (NB Bottle-PE) | ISO 179 |
| Charpy gekerbt (−20 °C) | 1–3 kJ/m² | 6–20 kJ/m² | ISO 179 |
| Dauergebrauchstemp. | bis 100 °C | bis 80 °C | — |
| Schwindung linear | 1,0–2,5 % | 1,5–3,0 % | ISO 294-4 |
| ESCR (Spannungsriss) | mäßig | sehr gut (PE-100) | ISO 22088 |
| Materialpreis (€/kg) | 1,40–1,80 | 1,40–1,90 | 2026 Indikation |
Verarbeitung — Spritzguss, Extrusion, Blasformen
Spritzguss: PP dominiert (höhere Steifigkeit, Filmscharnier möglich). PE-HD wird für Verschlüsse, Eimer und große Behälter verwendet, wo Spannungsrissbeständigkeit kritisch ist.
Extrusion: PP für BOPP-Folien (orientierte Verpackungsfolien), Rohre PP-R (DIN 8077), Faser/Textilien. PE-HD für Druck- und Schwerkraftrohre (PE-100 nach EN 12201/EN 13244 für Trinkwasser/Gas), Folien (Säcke, Tragetaschen).
Blasformen: PE-HD ist hier dominant — Flaschen, Kanister, IBC-Tanks bis 1.000 l. PP wird seltener blasgeformt, vor allem für heißfüllbare Saucen-Flaschen und transparente Behälter.
Die Trocknung ist bei beiden nicht erforderlich (Wasseraufnahme <0,02 %), eine Vorwärmung auf 60–80 °C empfiehlt sich bei kritischer Maßhaltigkeit zur Reduktion von Trichter-Kondensat.
Spannungsriss-Beständigkeit (ESCR) — der entscheidende Unterschied bei Hohlkörpern
ESCR (Environmental Stress Cracking Resistance) beschreibt das Versagen unter kombinierter mechanischer Spannung und chemischer Belastung (z.B. Tenside in Reinigungsmitteln). Hier liegt PE-HD weit vor PP:
- PE-HD-100 (bimodal): ESCR >3.000 h nach ISO 22088 (Vollkreis-Methode) — Standard für Trinkwasser-Druckrohre mit 50-Jahre-Lebenserwartung.
- PE-HD-Standard: ESCR 50–500 h, ausreichend für Pharmaflaschen, Eimer, Kraftstoff-Tanks (HDPE-EVOH-Verbund).
- PP-Homopolymer: ESCR 5–50 h, daher kritisch bei Tensid-Kontakt. PP-Random und PP-Block-Copolymer mit ESCR >100 h verfügbar.
Konsequenz: Reinigungsmittel- und Bleichflaschen sind fast immer PE-HD, nie PP. Klar-Verpackungen für Säfte (kein Tensidkontakt) gerne PP wegen Transparenz.
Auswahlmatrix — Entscheidungskriterien
Konkrete Faustregeln für die Werkstoffwahl:
- PP wählen, wenn: Steifigkeit wichtig (z.B. Sitzschale, Möbelteil), Filmscharnier benötigt (Klappverschluss), Heißfüllung nötig (Saucen, Suppen), höchste mechanische Belastung im Spritzguss, BOPP-Folien für Lebensmittelverpackung.
- PE-HD wählen, wenn: Spannungsrissbeständigkeit kritisch (Reinigungsmittel-Verpackung, Druckrohre), tieftemperaturzäh (Kühlbox-Behälter, Außenanwendung Winter), Hohlkörper im Blasformen, IBC-Tanks und Großbehälter, Schraubverschlüsse mit Liner.
- PE-LD/LLDPE statt PE-HD wählen, wenn: Folie statt Hohlkörper (Tragetaschen, Stretchfolie), Dichtung, Kabelmantel.
- Beide vermeiden, wenn: Steifigkeit höher als 2.000 MPa benötigt (→ PA, ABS, PC), Wärmeformbeständigkeit >120 °C (→ PA, POM, PC), Transparenz hochwertig (→ PMMA, PC, PS).
Häufige Fragen
Weiterführend: Siehe verlinkte Material- und Verfahrensseiten unten.