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Kunststoffe aus Ethen und Ethen-Derivaten

Polyvinylchlorid, PVC (auch Polychlorethen)

Abb.1
Polyvinylchlorid
Abb.2
Monomer Vinylchlorid (Chlorethen)

Dieser Kunststoff steht mit einem Anteil von 11 %, nach PE und PP, an dritter Stelle des Verbrauchs in Europa. Er wird verwendet um z.B. Schläuche (Abb. 3) und Kabel (Abb. 4) herzustellen. Auch Bodenbeläge (Abb. 5) bestehen oft aus PVC. Der größte Teil der PVC-Produktion wird auf dem Bau eingesetzt.

Abb.3
Gartenschlauch
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Abb.4
Kabel
Abb.5
Fußbodenbeläge

Auch bei Polyvinylchlorid gibt es, wie bei den anderen Polymeren, wieder Reste, diesmal die Chlor-Gruppen, die sich unterschiedlich an der Hauptkette anordnen können (Abb. 1) .

Technisch hergestelltes PVC ist zu 90 % amorph, besitzt also im Wesentlichen eine unregeläßige Struktur. Der geringe kristalline Anteil besteht aus regelmäßig aufgebautem, syndiotaktischen PVC.

Vinylchlorid wird zunächst durch Emulsions-, Suspensions- oder Massepolymerisation radikalisch zu Roh-PVC polymerisiert und dann im nächsten Schritt mit Zusätzen wie Weichmachern, Pigmenten, Gleitmitteln, Flammschutzmitteln, Stabilisatoren etc. versetzt. Zur Unterscheidung der PVC-Sorten berücksichtigt man dabei im Wesentlichen, ob es ohne Weichmacher (Hart-PVC) oder mit Weichmacher (Weich-PVC) vorliegt.

Es wird zwischen Hart- und Weich-PVC unterschieden

Hart-PVC
Dieser Kunststoff ist wegen seiner Struktur glasklar. Durch Zusätze von Emulgatoren bei der Herstellung kann er dennoch getrübt sein. PVC ist, bedingt durch die Chlor-Gruppe, schwer entflammbar und brennt außerhalb der Flamme nicht selber weiter (Abb. 6) . Bedingt durch die Zusätze oder brennende Gegenstände in der Nachbarschaft wird PVC jedoch mit verbrannt. Beim Brand wird HCl abgespalten, es entstehen somit sehr giftige und ätzende Gase, die zudem hohe Korrosionsschäden, z.B. im Stahlbeton, bewirken können.Hart-PVC ist schwer zu verarbeiten. Die Schmelze fließt nur schwer, man benötigt somit hohe Verarbeitungstemperaturen von 160 bis 200 °C. Daher benötigt es Zusätze, da sonst ab 140 °C die HCl-Abspaltung beginnt.Hart- PVC wird mannigfaltig verwendet: z.B. Rohre (Abb. 7) , Bauteile für Apparate, Türrahmen, Möbelteile, Behälter und Flaschen. Besonders wenn Fettdichtigkeit verlangt wird, werden Teile aus Hart-PVC gefertigt. Auch spezielle Folien werden aus Hart-PVC hergestellt.Benötigt es besonders hitzebeständige Folien, z.B. für den Mikroewellengebrauch, werden diese aus PVDC (Polyvinylidenchlorid) hergestellt. Statt einem Chlor pro Ethylen-Einheit findet man hier zwei Chlor-Atome. Dadurch ist dieser Kunststoff unbrennbar und findet deshalb für spezielle Bezugsstoffe Verwendung.
Abb.6
Brandverhalten von PVC
Abb.7
Rohre aus Hart-PVC
Weich-PVC
Weich PVC ist PVC, dem bis zu 45 % Weichmacher zugesetzt werden. Die mechanischen Eigenschaften der entstehenden Kunststoffe variieren daher je nach Weichmachermenge stark. Der Weichmacher verschiebt den thermoplastischen Bereich hin zu niedrigeren Temperaturen. Weich-PVC verhält sich somit wie ein thermoplastisches Elastomer, die Reißfestigkeit ist jedoch höher als die von Weichgummi. Mit steigenden Temperaturen nimmt die mechanische Festigkeit ab, oft beträgt die höchste Gebrauchstemperatur nur 40 bis 60 °C.Weich-PVC ist leichter entflammbar und weniger lösungsmittelfest als Hart-PVC. Wässrige Lösungen und Lösungsmittel können Teile des Weichmachers herauslösen und eine Versprödung bewirken.Nachteile des Weichmachers: Weichmacher sind nur im Kunststoff eingelagert und nicht chemisch gebunden, daher können sie auf andere Materialien übertreten. Dann werden anliegende thermoplastische Kunststoffe und Lacke klebrig. Übertretende Weichmacher können zudem gesundheitsschädlich sein. Daher wird der Einsatz, z.B. im Lebensmittelbereich, kontrovers diskutiert. Speziell bei PVC werden vorwiegend, sogenannte Phthalate, als Weichmacher eingesetzt. Diese Verbindungen stehen unter Verdacht, teratogen (fruchtschädigend) und möglicherweise auch carcinogen (krebserregend) zu sein, sowie in das Hormonsystem des Körpers einzugreifen. Weich-PVC wird in den unterschiedlichsten Bereichen angewandt. Gartenschläuche, Beutel in der Medizintechnik z.B. für Bluttransfusionen, Schnüre (Abb. 8) , Zelte, Fensterrahmen, sauerstoffdurchlässige Folien für Frischfleischverpackungen, Kabelummantelungen (Abb. 4) und vieles mehr werden aus Weich-PVC gefertigt. Für die Herstellung von Spielzeug von Kleinkindern wurde Weich-PVC, aufgrund der austretenden Weichmacher, in der EU ab 1999 verboten.
Abb.8
Wäscheleine
Dieses Foto entstand in Kooperation des FIZ CHEMIE und den ChemieFreunden Erkner.
Abb.9
Duschvorhang
Dieses Foto entstand in Kooperation des FIZ CHEMIE und den ChemieFreunden Erkner.

Recyclingsymbol für PVC

Von der Society of Plastics Industry, der International Organization for Standardization (ISO) und dem R3P2 Committee des Institute of Packaging Professionals wurde ein Codierungssystem für Kunststoffe entwickelt. Diese sollen die Abtrennung der Sorten erleichtern.

Für PVC steht folgendes Symbol zur Verfügung:

Abb.10
Recycling-Symbol für PVC
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