Polyethylenterephthalat (PET) ist ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Polyester. Das Material wird in großen Mengen für Getränkeflaschen, Folien und Textilfasern eingesetzt und zählt seit Jahrzehnten zu den wichtigsten Synthesekunststoffen. Die Weltweiteproduktion lag 2008 bei etwa 40 Millionen Tonnen und stieg bis 2016 trotz zunehmender Wiederverwertung auf rund 56 Millionen Tonnen.
Einordnung und Grundzüge
PET besteht aus den Monomeren Terephthalsäure und Ethylenglycol. Die lineare Struktur ohne verzweigende Seitenketten ermöglicht die Ausbildung teilkristalliner Bereiche, sofern die Abkühlung langsam erfolgt. Bei schneller Abkühlung unterhalb der Glasübergangstemperatur erstarrt PET amorph und bleibt transparent. Die gebräuchlichen Varianten sind A PET als amorphe, klare Ausführung und C PET als teilkristalline Qualität mit höherer Formbeständigkeit über der Glasübergangstemperatur.
Von den ersten Patenten zur Massenware
Die ersten Arbeiten zu Polyethylenterephthalat stammen aus den 1940er Jahren. John Rex Whinfield und J. T. Dickson stellten in den Laboren der Calico Printers Association einen Polyester aus Ethylenglycol und Terephthalsäure her und beschrieben die Faserherstellung in einem britischen Patent. In der Kriegszeit wurden die Patente zeitweise geheimgehalten. Die weiteren Entwicklungen übernahm zunächst ein Regierungsinstitut, später rückte Imperial Chemical Industries in den Mittelpunkt. Ab 1949 liefen Versuchsproduktionen, die Faser wurde bei ICI unter dem Namen Terylene bekannt. In den USA erwarb Du Pont die Rechte und brachte Dacron auf den Markt. 1953 begann die Großproduktion beider Unternehmen. In Deutschland folgte die Vermarktung unter den Namen Diolen und Trevira. Seit den 1970er Jahren expandierte die Faserproduktion weltweit sehr stark. Heute hält China die führende Stellung als Herstellungsland.
Struktur, Morphologie und Eigenschaften
Physikalische Kennwerte
Amorphes PET zeigt Dichten um 1,33 bis 1,35 Gramm pro Kubikzentimeter, teilkristallines Material liegt bei etwa 1,38 bis 1,40 Gramm pro Kubikzentimeter. Der Schmelzpunkt von C PET hängt vom Kristallinitätsgrad ab und liegt ungefähr zwischen 235 und 260 Grad Celsius. Die Glasübergangstemperatur wird im praktischen Einsatz mit etwa 70 bis 80 Grad Celsius angegeben. Mit steigender Kristallinität nehmen Steifigkeit und Formbeständigkeit zu, während die Schlagzähigkeit abnimmt. Beide Varianten besitzen günstige Reib und Verschleißeigenschaften.
Chemische Beständigkeit
Gegen viele Chemikalien ist PET widerstandsfähig, weshalb es sich als Behältermaterial in Lebensmittelindustrie, Labor und Medizintechnik bewährt. Gegen starke anorganische Säuren ist es unbeständig. In der Analytik sind Protonen und Kohlenstoff NMR etablierte Methoden zur Charakterisierung von PET Strukturen.
Industrielle Synthese und Katalyse
Direktveresterung und Umesterung
Großtechnisch wird PET entweder durch direkte Veresterung von Terephthalsäure mit Ethylenglycol oder durch Umesterung von Dimethylterephthalat mit Ethandiol hergestellt. Da es sich um Gleichgewichtsreaktionen handelt, wird ein Überschuss an Diol eingesetzt und rückgewonnen. Die Schmelzphasenpolykondensation allein führt in technisch sinnvollen Zeiträumen nicht zu den für Flaschen und Industriegarn benötigten Molmassen.
Festphasenpolykondensation
Für hohe Molmassen schließt sich in der Regel eine Festphasenpolykondensation an. Dabei bestimmen Temperatur und Dauer der Nachkondensation die Kettenlänge, die Schmelzeviskosität und die Verarbeitungseigenschaften. Zur Beschleunigung der Kristallisation werden Nukleierungsmittel zugesetzt. In Spuren findet sich im Produkt häufig Antimonoxid, das als Katalysator eingesetzt wurde. Alternativ wurden ringöffnende Verfahren aus Oligomeren beschrieben, die rasch hohe Molmassen erreichen, bisher jedoch vorwiegend im Entwicklungsstadium bleiben.
Formgebung und typische Produkte
PET lässt sich zu Fasern, Folien und Verpackungen verarbeiten. Bei Getränkeflaschen dominiert das Spritz oder Streckblasen. Der Faserbereich ist mengenmäßig der größte Markt, er wird wegen Knitterarmut, Reißfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und geringer Wasseraufnahme geschätzt. Aus den gleichen Gründen dienen PET Gewebe als Hüllmaterial für Heißluftballons. In der Lebensmittelverpackung wird PET amorph und transparent eingesetzt. Weil unbeschichtete PET-Flaschen nur begrenzt gasdicht sind, bringt man innen oder außen im Plasmaverfahren Diffusionsbarrieren aus Siliciumdioxid auf. Bei der Flaschenherstellung entsteht Acetaldehyd, das in geringen Mengen in den Inhalt übergehen und insbesondere Mineralwasser sensorisch beeinflussen kann. Antimon aus dem Katalysator kann ebenfalls in Spuren in das Füllgut migrieren. Für Getränke wurden Konzentrationen von unter 1 bis knapp 45 Mikrogramm pro Liter in Saftkonzentraten gemessen. Die Medizintechnik nutzt PET wegen seiner Gewebeverträglichkeit für Gefäßprothesen.
Polyesterfolien aus PET
Herstellungsprozess und Orientierung
Für Polyesterfolien dienen Rohstoffgranulate oder direkt die Schmelze. Nach dem Trocknen und Extrudieren presst man den Schmelzefilm über eine Breitschlitzdüse auf eine gekühlte Gießwalze. Ein elektrostatisches Pinning verdrängt die Luft und ermöglicht eine gleichmäßige Abkühlung zur Vorfolie. Die endgültigen mechanischen Eigenschaften entstehen durch Längs und Querstreckung bei Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur. Es folgen thermische Fixierung und Abbau innerer Spannungen bei etwa 200 bis 230 Grad Celsius. Je nach Anwendung werden Pigmente zur Verbesserung der Wickeleigenschaften, zur Mattierung oder Einfärbung zugesetzt. Additive für UV Stabilisierung sind gebräuchlich. Durch Copolymerisation mit Isophthalsäure sinken Schmelzpunkt und Kristallisationsneigung, daraus resultieren siegelfähige Folien. Häufig schließt sich eine Beschichtung oder das Verkleben zu Verbunden an, etwa für aromadichte Kaffeeverpackungen. Für Hochtemperaturanwendungen schrumpft man Folie vor, um die Maßhaltigkeit zu sichern.
Metallisierte PET Folien
Rettungsdecken bestehen aus biaxial orientiertem und metallisiertem PET, das früher auch als Flammhemmer eingesetzt wurde. Da sich die Feuerfestigkeit jedoch als unzureichend erwies, identifizierte man sie beim Unfall des Swissair-Fluges 111 als Mitursache.
Recycling und Kreislaufwirtschaft
Sortiertechnik und Märkte
PET trägt den Recycling Code 01. Der wirtschaftliche Wert des Materials förderte die Entwicklung leistungsfähiger Sortiertechnik, etwa Laserspektroskopie zur sortenreinen Trennung von Flaschenbruch. In Europa wurden 2009 knapp die Hälfte aller PET Flaschen gesammelt. Aus dem Rezyklat entstehen überwiegend Fasern, außerdem Folien, Thermoformprodukte sowie neue Flaschen und Umreifungsbänder. Sortenreines PET erzielt relevante Marktpreise und bildet die Basis für hochwertige Regranulate.
Biologische und enzymatische Pfade
Neben mechanischem Recycling rücken biochemische Verfahren in den Fokus. Das Bakterium Ideonella sakaiensis spaltet PET zu Terephthalsäure und Ethylenglycol. Unternehmen entwickeln enzymatische Depolymerisationsprozesse, bei denen sie Monomere gewinnen, erneut polymerisieren und zu neuwertigen Produkten verarbeiten. Demonstrationsanlagen zeigen die technische Machbarkeit. Neu gefundene Enzyme wie PHL7 zersetzen PET innerhalb kurzer Zeit und eröffnen zusätzliche Perspektiven für den Kreislauf.
Lebensmittelsicherheit und Bewertung
Diskutiert wird die Freisetzung hormonaktiver Substanzen bei üblicher Nutzung, weshalb weitere Forschung empfohlen wird. Antimon aus dem Katalysator tritt in sehr geringen Mengen aus, die meisten Messwerte liegen deutlich unter dem europäischen Grenzwert für den Übergang in Lebensmittel. Bisphenol A wird für PET Flaschen nicht verwendet. In PET abgefüllte Getränke zeigen keine höheren Gehalte an hormonähnlichen Substanzen als Inhalte in Glasflaschen. Verunreinigungen mit Acetaldehyd gelten als gesundheitlich unbedenklich, können jedoch den Geschmack beeinflussen.
Rohstoffbasis und Biovarianten
Seit etwa 2010 sind Qualitäten verfügbar, deren Ethylenglycol Komponente aus nachwachsenden Rohstoffen stammt. Die Anteile dieser Biovarianten sind beachtlich, eine vollständig biobasierte PET Flasche wurde präsentiert. Die Herstellung biogener Terephthalsäure hat sich bisher noch nicht breit durchgesetzt, sodass vollständig biogene Produkte derzeit eine Ausnahme bilden.
Der vorliegende Text stellt eine vollständig überarbeitete und neu strukturierte Fassung des Wikipedia-Artikels „Polyethylenterephthalat“ dar. Er unterliegt der Lizenz CC BY-SA 3.0 und enthält keine inhaltlichen Ergänzungen über die Originalquelle hinaus. Stand: 25.08.2025