Polyvinylchlorid (PVC)

Herstellung und Eigenschaften von PVC

Polyvinylchlorid (PVC) ist einer der weltweit meistverwendeten Kunststoffe und spielt eine zentrale Rolle in zahlreichen Industriezweigen. Es wird aufgrund seiner Vielseitigkeit, Haltbarkeit und kosteneffizienten Produktion geschätzt. Als thermoplastisches Polymer bietet PVC eine breite Palette an physikalischen und chemischen Eigenschaften. Diese Flexibilität macht es zu einem unverzichtbaren Material in der Bau-, Elektro-, Automobil- und Verpackungsindustrie. Das Material wird aus den Grundstoffen Ethylen und Chlor durch eine Polymerisationsreaktion hergestellt. Dabei wird Chlor über Elektrolyse aus Steinsalz gewonnen, was einen ökologischen Vorteil gegenüber anderen Kunststoffen verschafft, da weniger Erdöl erforderlich ist. PVC ist in seiner Grundform ein weißes Pulver und ohne Zusatzstoffe spröde. Um es verarbeitungsfähig zu machen, werden Weichmacher, Stabilisatoren, Füllstoffe und Farbpigmente hinzugefügt. Diese Zusätze modifizieren die Eigenschaften des Materials und ermöglichen eine Anpassung an spezifische Anforderungen. In der Praxis unterscheidet man zwischen hartem und weichem PVC. Hartes PVC (auch "unplasticized PVC" oder "uPVC" genannt) ist formstabil und wird häufig für Rohre, Fensterrahmen und andere Bauprodukte eingesetzt. Weiches PVC enthält Weichmacher und ist flexibler, was es für Anwendungen wie Kabelisolierungen, Schläuche und Bodenbeläge geeignet macht. PVC hat allerdings auch Nachteile (siehe unten), weshalb mitunter andere Materialien bevorzugt werden. Bei GUMMIVOGT lassen sich durch die vielfältigen Möglichkeiten, Polymere zu verarbeiten und zu kombinieren, Produkte mit den unterschiedlichsten Materialeigenschaften produzieren. Die Eigenschaften von PVC lassen sich damit nicht nur erreichen, sondern auch modifizieren und übertreffen.

Ein Überblick über die Verarbeitungstechniken

PVC kann durch verschiedene Verfahren verarbeitet werden, die je nach Endprodukt und gewünschter Eigenschaft gewählt werden. Die Extrusion wird vor allem zur Herstellung von Rohren und Profilen verwendet. PVC-Granulat wird erhitzt und durch eine Düse gepresst, wodurch beliebig lange, formstabile Produkte entstehen. Beim Spritzguss-Verfahren wird erhitztes PVC in eine Form gepresst und abgekühlt. Spritzguss eignet sich für die Herstellung komplexer Formteile in großen Stückzahlen, beispielsweise Steckdosen und andere Kleinteile. Beim Kalandrieren wird das Material zwischen zwei Walzen gepresst und auf die gewünschte Dicke und Breite gebracht. Das Rotationsformen dient zur Herstellung hohler Kunststoffkörper und wird beispielsweise für Spielzeug und Verpackungen verwendet.

Anwendung von PVC in der Industrie

Aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften ist PVC in nahezu jedem Industriezweig anzutreffen. In der Bauwirtschaft ist es eines der wichtigsten Materialien. Hart-PVC findet sich in Fensterrahmen, Dachrinnen, Rohren und Fassadenverkleidungen. Seine Langlebigkeit und Witterungsbeständigkeit sind für Außenanwendungen nützlich. Weich-PVC kommt in Bodenbelägen und Tapeten zum Einsatz, wo Flexibilität und einfache Verarbeitung gefragt sind. PVC ist wegen seiner hohen Isolierfähigkeit und Flammhemmung als Kabelmantel und in Steckverbindungen gefragt. Es verhindert Kurzschlüsse und schützt gegen Überhitzung. In der Elektronikindustrie wird zudem durch spezielle Zusatzstoffe die Entstehung toxischer Gase im Brandfall minimiert. PVC wird für medizinische Anwendungen wie Blutbeutel, Infusionsschläuche und Verpackungen eingesetzt. Hier spielt die Fähigkeit des Materials, in steriler Umgebung eingesetzt werden zu können, eine zentrale Rolle. Im Automobilsektor wird PVC aufgrund seiner Formbarkeit und Beständigkeit in Verkleidungen, Sitzbezügen und Kabelisolierungen genutzt. PVC-Folie eignet sich für die Verpackung von Lebensmitteln, Medikamenten und Konsumgütern. Die hohe Transparenz und Formbarkeit des Materials ermöglichen ansprechende Designs und bieten Schutz gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung. Durch den Zusatz von Weichmachern kann die Flexibilität vielfältig modifiziert werden.

Gummikleinteile aus Polyvinylchlorid

Die Eigenschaften von PVC, insbesondere seine Flexibilität und chemische Beständigkeit, werden stark durch die Art und Menge der eingesetzten Weichmacher beeinflusst. Polyvinylchlorid hat grundsätzlich gute thermische und elektrische Isolierungseigenschaften. Das macht es für den Einsatz in der Elektroindustrie, wo es als Ummantelungsmaterial für Kabel und Leitungen verwendet wird, geeignet. Kleinteile aus PVC kommen häufig in Bereichen zum Einsatz, in denen es darauf ankommt, dass Komponenten vor Feuchtigkeit, Staub und chemischen Einflüssen geschützt sind. Eine exakte Kontrolle der Verarbeitungstemperaturen und -zeiten ist entscheidend, um das Polymer optimal zu verarbeiten und Fehler wie Blasenbildung, Überhitzung oder ungleichmäßige Materialeigenschaften zu vermeiden. Damit PVC-Gummikleinteile besonders im Außenbereich eine hohe Beständigkeit gegen UV-Strahlung und Ozon aufweisen, können spezielle Stabilisatoren hinzugefügt werden. Diese Additive verlängern die Lebensdauer der Teile und verhindern, dass das Material spröde wird oder seine Elastizität verliert. Die Einhaltung internationaler Normen und Zertifizierungen wie REACH und RoHS ist in diesem Zusammenhang wichtig. So kann sichergestellt werden, dass die Produkte umweltfreundlich und für den jeweiligen Einsatz zugelassen und optimal geeignet sind.

Recycling, Gesundheits- und Sicherheitsaspekte

Der hohe Anteil an Chlor gibt PVC einen gewissen ökologischen Vorteil, da weniger fossile Ressourcen benötigt werden. PVC steht jedoch durch seine spezifische Herstellung und Entsorgung oft im Fokus von Umweltdebatten. So können bei der Herstellung giftige Nebenprodukte entstehen, die nur durch aufwendige Abgasfilter vermieden werden können. PVC ist prinzipiell recycelbar, allerdings ist das Recycling komplex, da sich die Vielzahl der verwendeten Zusatzstoffe oft schwer trennen lässt. Mechanisches Recycling ist die gängigste Methode, bei der das Material zerkleinert, gereinigt und zu Granulat verarbeitet wird. Dieses Granulat kann für die Herstellung neuer Produkte eingesetzt werden, allerdings ist die Qualität oft niedriger als bei Neumaterial. Thermisches Recycling, bei dem das Material verbrannt wird, ist ebenfalls möglich, jedoch problematisch aufgrund der toxischen Gase, die bei der Verbrennung freigesetzt werden können. Eine Alternative stellt das chemische Recycling dar. Dabei wird PVC in seine Grundbestandteile zerlegt, sodass die Monomere wiederverwendet werden können. Dieses Verfahren ist jedoch aufwendig und momentan nur begrenzt im industriellen Maßstab umsetzbar. Bei der Verwendung von PVC in Verbraucherprodukten spielt die Sicherheit eine entscheidende Rolle. Weichmacher, die dem Material Flexibilität verleihen, stehen oft im Verdacht, gesundheitsschädlich zu sein. Insbesondere Phthalate, eine Gruppe von Weichmachern, wurden in einigen Regionen verboten oder streng reguliert, da sie als hormonell wirksam gelten. Die Industrie hat jedoch inzwischen alternative Weichmacher entwickelt, die weniger gesundheitliche Risiken bergen. Ein weiteres Problem ist die Freisetzung von Dioxinen bei der Verbrennung von PVC. Dioxine sind hochgiftige Verbindungen, die in die Umwelt gelangen und sich in der Nahrungskette anreichern können. Daher ist es wichtig, PVC-Produkte am Ende ihres Lebenszyklus kontrolliert zu entsorgen und geschlossene Verbrennungsanlagen zu nutzen. Alternative Materialien wie sie von GUMMIVOGT verarbeitet werden, können die gleichen oder günstigere Eigenschaften wie PVC aufweisen, ohne dessen Nachteile zu haben.