Was ist Polyvinylchlorid (PVC)?
Polyvinylchlorid (PVC), auch bekannt als „PVC“ oder „Polyvinylchlorid“, ist ein Kunstharz.
Durch Zugabe von Additiven wie Weichmachern können verschiedene Eigenschaften erzielt werden. Es wird daher als Rohstoff für eine Vielzahl von Produkten verwendet, darunter harte und weiche Kunststoffe und Gummi.
Anwendungen von Polyvinylchlorid (PVC)
Polyvinylchlorid (PVC) wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, da es kostengünstig ist, sich leicht verarbeiten lässt und durch den Austausch von Additiven eine Vielzahl von Eigenschaften entwickeln kann. Polyvinylchlorid wird grob in hartes Polyvinylchlorid und weiches Polyvinylchlorid unterteilt, die jeweils unterschiedliche Anwendungen haben.
1. Hartes Polyvinylchlorid (PVC)
Hartes Polyvinylchlorid hat einen Weichmachergehalt von 10 % oder weniger. Zu seinen Hauptanwendungen gehören Beschilderungen und Schilder, Rohre und Formstücke für Wasser- und Abwasserleitungen, Rohrleitungsmaterialien für korrosive Gase und Chemikalien sowie Rohre für elektrische Leitungen.
2. Weiches Polyvinylchlorid (PVC)
Weiches Polyvinylchlorid enthält 25-50 % Weichmacher. Es ist hauptsächlich in Form von Platten (0,2 mm dick oder dicker), Folien (0,2 mm dick oder weniger), Leder (mit Gewebeunterlage) und extrudierten Formen erhältlich. Für jede dieser Formen gibt es folgende Anwendungen:
- Plattenform: Handtaschen, Gürtel, Hausschuhe, gepolsterte Bodenbeläge, schwimmende Taschen
- Folienform: Mackintoshes, Stiefel, Einweghandschuhe, Bulks, Lebensmittel- und andere Verpackungen, landwirtschaftliche Folien, Kleidung
- Leder: Fahrzeuginnenausstattung, Möbel, Taschen, Kleidung
- Extrudiert: Textilien, Ummantelung elektrischer Leitungen, flexible Gasrohre, Gartenschläuche
Funktionsweise von Polyvinylchlorid (PVC)
Polyvinylchlorid (PVC) ist eine Molekularstruktur, die durch die Polymerisation von Vinylchloridmonomeren zu einem Polymer entsteht. Bei den meisten Produkten handelt es sich um reine Polymere, die ausschließlich aus Polyvinylchlorid-Monomeren hergestellt werden, aber es gibt auch Copolymere, die mit anderen Monomeren wie Vinylacetat und Ethylen-Vinylidenchlorid copolymerisiert werden.
Polyvinylchlorid-Produkte werden durch Mischung der oben genannten Polyvinylchlorid-Polymere mit Stabilisatoren, Weichmachern, Farbstoffen und anderen Additiven in verschiedenen Verarbeitungs- und Formgebungsverfahren hergestellt. Ein wesentliches Merkmal von Polyvinylchlorid ist, dass es durch Änderung der Art und Menge der Zusatzstoffe eine Vielzahl von Funktionen erhalten kann, wie z. B. Hartplastik, Weichplastik oder Gummi.
Eigenschaften von Polyvinylchlorid (PVC)
Im Folgenden werden die Eigenschaften von Polyvinylchlorid im Vergleich zu anderen Allzweckkunststoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) dargestellt.
1. Vorteile
- Aufgrund seiner Kohlenstoff-Chlor-Bindung besitzt es eine ausgezeichnete chemische Stabilität. Es hat auch eine ausgezeichnete Flammbeständigkeit und Haltbarkeit.
- Aufgrund seiner im Vergleich zu anderen Harzen geringen Kristallinität und der polaren Gruppe der Kohlenstoff-Chlor-Bindung ist es leicht mit einer Vielzahl von Substanzen mischbar und kann durch Zugabe einer Vielzahl von Additiven und Modifikatoren verschiedene Funktionen erfüllen.
- Es weist eine hohe Beständigkeit gegenüber Säuren und Basen auf und ist sehr widerstandsfähig gegenüber den meisten anorganischen Chemikalien. Was organische Lösungsmittel betrifft, so löst es sich in Lösungsmitteln mit aromatischen Ringen wie Toluol, Ketonen wie Aceton und zyklischen Ethern wie Tetrahydrofuran, aber seine Beständigkeit gegenüber anderen Chemikalien ist relativ hoch.
2. Schwächen
- Im Vergleich zu Harzen wie Polyethylen hat es eine schlechte Schlagfestigkeit. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen ist es spröde und bricht leicht. Es ist jedoch möglich, die Schlagzähigkeit durch den Zusatz von Weichmachern zu erhöhen.
- Wenn weiche Polyvinylchlorid-Produkte über einen längeren Zeitraum verwendet werden, können die internen Additive an der Oberfläche auslaufen oder sich verflüchtigen.
Weitere Informationen über Polyvinylchlorid (PVC)
1. Herstellungsverfahren von Polyvinylchlorid (PVC)
Polyvinylchlorid wird durch Polymerisation von Vinylchloridmonomeren hergestellt. Zu den industriellen Herstellungsverfahren gehören die Suspensionspolymerisation, die Fällungspolymerisation und die Emulsionspolymerisation.
Suspensionspolymerisation
Das Vinylchloridmonomer, der Polymerisationsinitiator und Wasser werden gemischt und zur Polymerisation in einem unter Druck stehenden Polymerisationstank erhitzt. Nach der Reaktion erhält man eine Aufschlämmung, in der das Polyvinylchloridharz in Wasser dispergiert ist. Nach Entfernung des restlichen Monomers erhält man durch Dehydratisierung und Trocknung das Polyvinylchlorid-Pulver.
Fällungspolymerisation
Hierbei handelt es sich um ein Polymerisationsverfahren in einem Lösungsmittel, in dem das Vinylchloridmonomer gelöst ist, das Polyvinylchlorid jedoch nicht. Wenn das Vinylchlorid-Monomer, der Initiator und das Lösungsmittel gemischt und bei niedriger Temperatur polymerisiert werden, fällt das Polyvinylchlorid (PVC) aus. Durch Filtration dieses Gemischs entsteht ein Polyvinylchlorid-Pulver mit niedriger Polymerisationsrate.
Emulsionspolymerisation
Bei dieser Polymerisationsmethode werden Vinylchloridmonomere, Tenside, Wasser und ein wasserlöslicher Initiator gemischt. Das Monomer wird in Wasser emulgiert und innerhalb der Emulsionströpfchen polymerisiert. Um das Polymer nach der Polymerisation zu gewinnen, wird die emulgierende und dispergierende Wirkung des Tensids durch Zugabe von Salz oder Säure aufgehoben und das Polymer agglomeriert, gefolgt von Dehydratisierung und Trocknung, um ein Polyvinylchlorid-Pulver zu erhalten.
2. Sicherheit von Polyvinylchlorid (PVC)
Polyvinylchlorid (PVC) wird häufig in Alltagsprodukten wie Lebensmitteln und Spielzeug verwendet. Aus diesem Grund sind in verschiedenen Gesetzen und Verordnungen Normen festgelegt, und die Industrieverbände legen freiwillige Standards fest, um die Sicherheit zu gewährleisten.
Für Produkte, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, wie z. B. Plastikfolien, schreibt das Lebensmittelhygienegesetz vor, dass der Restgehalt an Vinylchloridmonomer höchstens 1 ppm betragen darf. Darüber hinaus ist die Verwendung von Phthalatestern in Weichmachern durch die Bekanntmachung Nr. 267 des Ministeriums für Gesundheit, Arbeit und Soziales verboten. Darüber hinaus unterliegt Polyvinylchlorid, das in Blutbeuteln und anderen Produkten verwendet wird, verschiedenen Normen im Rahmen des Gesetzes über pharmazeutische und industrielle Sicherheit.