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Polyvinylchlorid Dezember 11, 2019  


Polyvinylchlorid

Polyvinylchlorid (Kurzzeichen PVC) ist ein amorpher thermoplastischer Kunststoff. Es ist hart und spröde, von weißer Farbe und wird erst durch Zugabe von Weichmachern und Stabilisatoren weicher, formbar und für technische Anwendungen geeignet.

Aufbau

Polyvinylchlorid wird aus seinem Monomer, Vinylchlorid (chemische Formel CH2 = CHCl) erzeugt. Die Kettenverlängerung erfolgt entweder durch radikalische oder durch ionische Polymerisation.

H     Cl       H   Cl  H   Cl
\     /        |   |   |   |
 C = C   ··· - C - C - C - C - ···
/     \        |   |   |   |
H     H        H   H   H   H
Vinylchlorid Polyvinylchlorid

PVC brennt mit gelber, stark rußender Flamme, und erlischt ohne weitere externe Beflammung schnell. Aufgrund des hohen Chlorgehalts ist PVC schwerentflammbar, im Gegensatz zu anderen technischen Kunststoffen wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, die für das Erreichen dieser Eigenschaft Zusätze von (teils problematischen) Flammhemmern benötigen.

Technik

Das anfänglich verwendete, inzwischen historische Additionsverfahren von Chlor zu Vinylchlorid wird so nicht mehr eingesetzt. Heute werden Rohöl (oder in geringerem Ausmaß Kohle) und weiterhin Kochsalz als preiswertere Rohstoffbasis eingesetzt. Vier verschiedene Polymerisationsverfahren werden benutzt, wobei etwa 80 % der gesamten Weltproduktion nach der, 1935 bei Wacker-Chemie entwickelten, so genannten „Polymerisation in Suspension“ unter Verwendung von Peroxiden als Startermolekül hergestelltwerden.

Heute wird PVC in PVC-weich (PVC-P) und PVC-hart (PVC-U) unterteilt. Ein bekannter Vertreter von PVC-weich ist das Kunstleder, aus Hart-PVC werden Rohre und Profile, z. B. für Fenster hergestellt.

PVC ist ein thermoplastischer Kunststoff, der normalerweise im Temperaturbereich von 160 bis 200 Grad Celsius verarbeitet wird. Das an sich spröde und harte PVC wird mit Additiven, in erster Linie Weichmachern und Stabilisatoren an die verschiedensten Einsatzgebiete angepasst. Die Additive verbessern die physikalischen Eigenschaften wie die Temperatur-, Licht- und Wetterbeständigkeit, die Zähigkeit und Elastizität, und sie dienen der Verbesserung der Verarbeitbarkeit. An die verwendeten PVC-Additive werden hohe Anforderungen gestellt: Sie müssen in möglichst geringer Konzentration eine hohe Wirkung aufweisen, die durch die unterschiedlichen Herstellungsprozesse für das Kunststoff-Formteil nicht beeinträchtigt werden darf. Sie müssen dem Formteil während dessen Gebrauchsdauer die gewünschten Eigenschaften verleihen. Sie sollen auch aus Konsumentensicht sicher anwendbar sein (siehe: Umweltaspekte).

Mit Hilfe von Stabilisatoren wird die Verarbeitung bei Temperaturen zwischen 160 und 200 Grad Celsius erst ermöglicht, da ohne sie Zersetzungsprozesse unter Abspaltung von Chlorwasserstoff einsetzen.

Der Zusatz von Weichmachern verleiht dem von Natur aus harten Werkstoff Eigenschaften ähnlich denen von Gummi. Als Weichmacher werden vor allem Phthalsäureester eingesetzt. Weniger Bedeutung haben Adipinsäureester und Phosphorsäureester. Die Weichmacher lagern sich bei der thermoplastischen Verarbeitung zwischen die Molekülketten des PVC ein und lockern dadurch das Gefüge auf. Da es sich bei der Einlagerung nicht um eine chemische Bindung handelt, können Weichmachermoleküle von der Oberfläche der PVC-Artikel verdampfen oder in andere Stoffe migrieren.

Verwendung

Etwa 70 % der PVC-Anwendungen entfallen auf den Bausektor, hierbei wird das PVC zu Fensterprofilen, Rohren, Fussbodenbelägen oder Dachbahnen verarbeitet. Die Rohre setzen sich wegen ihrer glatten Innenfläche wenig zu. Außerdem werden schwerentflammbare Kabel und Folien hergestellt, letztere z. B. für die Wasserkerne von Wasserbetten.

PVC-Hartschaum findet in der Faserverbundtechnologie Verwendung als Sandwichwerkstoff, zum Beispiel in Sportbooten, Rotorblättern für Windkraftanlagen und im Waggonbau.

Das niedrige Gewicht des Kunststoffs kann zu Energieeinsparungen in Anwendungsbereichen wie Verpackung (Kraftstoffersparnis bei der Verteilung) und Verkehr (geringerer Kraftstoffverbrauch) führen.

Die oft als besonders positiv hervorgehobenen Eigenschaften von PVC wie Säure-, Öl- und Seewasser-Beständigkeit sind bei vielen Anwendungen nicht erforderlich. Daher raten alle Umweltverbände dazu, die Herstellung von PVC (die zur Chlorchemie gehört) baldmöglichst bis auf einige wenige Spezialanwendungen (zum Beispiel Benzintanks und -kanister) einzustellen.

In vielen Anwendungsbereichen können auch andere Kunststoffe wie PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen) statt PVC eingesetzt werden. Insbesondere benötigen sie keine Weichmacher, die aus Weich-PVC ausdünsten können (typischer Plastik-Geruch) und stark gesundheitsschädlich sind.

Weitere Handelsnamen

AKRACEL; Aluplast; Bernhardt Pvc; Bondwave; Cabelec; cecover; Celuform; Crossvinil; Dalian Shide Resin; Delta Dachcolor; Ecolvin; Elson-DC; Eucarigid; Europhan; Evipol; Exnor; FireGuard; Foarex; Fromette; Fromotan; Genotherm; G-Plas; Hahm Tube; Hanwha; Hostaflex; Indovin; InteCel; InteFoam; IRM Resin; Koemalen; Koematerra; Krene; Lacovyl; Lavella; Luvitherm; Martherm; Marvylan; Neo Sunmetal; Norvic; Oltvil; Ondex Diffusion; Ondex Palidex; Ongrodur; Ongromix; Oxy; Palight; Pantalast; Pentafood; Pentatherm; Pevikon; Plastiroll; PlastoLux; Polanwil; POLO-DUR; Polyorc; Protegol; Resinite; Rianyl; Roxan; Sasol; Scobalit; Scudo PVC; Sicobox; Sicolene; Sicovinil; Sinticlad; Slovinyl; Sloviplast; Solvin; Sumilit; Superkleen; Tarwinyl; Tekni-Film; TPC; Trovitex; Uponal; Velkor; Vestolit; Vicir; Vinacel; Vinika; Vinnolit; Vinyloop; Vitacel; Vitrone; Vycell; Wilflex; Wopal

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