Neben Polyethylen, kurz PE, ist Polyvinylchlorid der weltweit am meisten hergestellte Kunststoff. Eine klassische Verwendung des Industrieprodukts ist Kunstleder. Ob Taschen, Gürtel oder Schuhe, mit ihren strukturierten Oberflächen ähneln die Konsumartikel dem natürlichen Vorbild bis ins Detail. Besondere Bedeutung erlangt das Material auch aufgrund der geringen Herstellungskosten.
Was ist PVC?
Polyvinylchlorid (kurz: PVC) wird mittels Kettenpolymerisation aus Vinylchlorid hergestellt. Das thermoplastische Polymer gehört mit Polypopylen und Polyethylen zu den wichtigsten Kunststoffen. Man unterscheidet Weich- und Hart-PVC. Das feste Material findet Verwendung etwa in Rohren, Fensterprofilen oder Schallplatten („Vinyl“). Weich-PVC hingegen enthält Weichmacher. Durch seine elastischen Eigenschaften eignet es sich besonders für Bodenbeläge oder Ummantelungen von Kabeln.
Die Geschichte des Werkstoffs
Im Jahre 1835 stellte ein französischer Chemiker mit Namen Henri Victor Regnault als Erster Vinylchlorid her. Bald wurde offenkundig, dass sich bei einem längeren Einwirken von Sonnenlicht ein weißes Pulver bildete, nämlich Polyvinylchlorid. Allerdings war er sich der Bedeutung seines Zufallsfunds nicht bewusst.
In der Chemischen Fabrik Griesheim-Elektron entwickelte 77 Jahre später Fritz Klatte aus Chlorwasserstoff und Ethin die Synthese von Vinylchlorid. Wie sein Vorgänger in Frankreich setzte er Vinylchlorid der Sonne aus und legte so den Grundstein für das Herstellungsverfahren des neuen Materials. Unter dem Titel „Polymerisation von Vinylchlorid und Verwendung als Hornersatz, als Filme, Kunstfaden und für Lacke“ ließ er sich den Stoff 1913 patentieren. Das Unternehmen sah jedoch davon ab, Produkte bis zur Marktreife zu entwickeln.
Erst seit den 20ern industriell hergestellt
Während des Ersten Weltkriege kam es zu Rohstoff-Knappheit und in der Folge zu Preiserhöhungen. Deshalb verstärkten die Betriebe ihre Bemühungen, kostengünstigere Materialien zu entwickeln. Aber erst in den 20er Jahren verwendete man das PVC-Material als preiswerten Rohstoff. In den Vereinigten Staaten kam es 1928 zu großtechnischen Produktionen, gefolgt von Anlagen der BASF in Rheinfelden (Baden) im Jahre 1930. Fünf Jahre später begann auch die I.G. Farben mit der Herstellung.
Und es gelang ebenfalls 1935, Weich-PVC herzustellen. Zuerst verwendete die Chemieindustrie den Werkstoff für Rohre und Folien. Ab 1948 ersetzte der Kunststoff den heute noch bekannten Schellack bei der Herstellung von Schallplatten.
Handelsnamen und Produkte
Der Kunststoff kam unter diversen Bezeichnungen in den Handel. Hart-PVC (auch PVC-U), hieß dann Ekadur, Glastoferan, Dekelith oder Igelit waren Handelsnamen für Weich-PVC (PVC-P).
Der Kabelkanal aus Kunststoff
Nicht nur in der Konsumgüterindustrie findet das Material vielfach Verwendung. In Industrie und Handwerk entwickelte sich ein weiterer Schwerpunkt, in dem die Vorteile des Werkstoffs in vielen Varianten zur Geltung kommen. In einem Kabelkanal etwa verlegt man die für die Gebäude-Installation notwendigen Leitungen. So verhindern die Installateure Stolperfallen und unschöne Aufputzmontagen.
Der Brüstungskanal ist eine Variante der „unauffälligen“ Unterbringung von Kabeln. Er ähnelt einem Sockelleistenkanal. Man verbaut ihn aber auf Brüstungshöhe. Neben den Leitungen befinden sich hier auch Lichtschalter, Steckdosen und andere Bedienelemente. Isolierschläuche nehmen Kabel auf, um sie vor Beschädigungen und Feuchtigkeit zu schützen. Der Schrumpfschlauch hat eine ähnliche Funktion. Ebenso dient das Wellrohr dem Kabelschutz.
Was ist der Vorteil gegenüber anderen Kunststoffen?
Aber andere Produkte haben ebenfalls mit der Zeit das Interesse der Hersteller geweckt. Auch Polypropylen (PP) setzt die Industrie sehr häufig ein. Es ähnelt sehr dem Polyethylen. Seine Eigenschaften können bei vielen Anwendungen überzeugen, besonders bezüglich seiner Temperaturempfindlichkeit, der Härte und seiner Festigkeit.
Polyamid 6 (PA6) kombiniert Festigkeit und Stabilität gegen Abriebe mit hervorragenden Gleiteigenschaften. Der Kunststoff gilt im Maschinenbau als idealer Konstruktionswirkstoff. Anwendungsbeispiele finden sich im Fahrzeugbau in Kraftstoffleitungen sowie in Kupplungs- und Gaspedalen.
Kostengünstig und vielseitig einsetzbar
PVC-Kunststoff ist durch die Beigabe unterschiedlicher Anteile von Weichmachern allerdings flexibel modulierbar. So passen die Hersteller die Zähigkeit dem Zielprodukt je nach Verwendung an. Das Material erweist sich als schwer entflammbar und widersteht den meisten Chemikalien. Mit Klebstoff fügt man es ganz einfach zusammen. Außerdem ist der Werkstoff günstig in der Herstellung. Diese Eigenschaften begründen seinen großen Anwendungsbereich im Baugewerbe, in der Elektroindustrie und im Konsumgüterbereich. All dies sind insgesamt erhebliche Vorteile im Vergleich mit seinen Konkurrenten, die aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften jeweils nur in begrenzten Bereichen verwendbar sind.
Wesentlicher Nachteil des Werkstoffes ist seine schnelle Alterung. Außerdem ist er nicht witterungsbeständig und wird deshalb bei der Produktion von Kabelbindern seit geraumer Zeit nicht mehr verwendet, genauer gesagt seit der Einführung von PA6.6.
Anwendungen des Chemieprodukt
Man unterscheidet das feste PVC-U vom weichen PVC-P. In der ersten Variante sind keine Weichmacher enthalten, sie zeichnet sich durch ihre hohe Festigkeit aus. Man kann PVC-U auch bei Temperaturen von 60 Grad Celsius ohne Bedenken einsetzen. Allerdings kommt es bei sehr tiefen Temperaturen zu Versprödungen. Durch die Beimischung von Weichmachern wie Phthalate erhält der Werkstoff beinah gummiartige Eigenschaften mit einer hohen Dämpfwirkung.
Besonders im Bauwesen findet PVC-U Verwendung, und zwar für Rohrleitungen, Dachrinnen, Rollläden, Fensterprofile, Blendschutzzäune und Straßenleitpfosten. Im Elektrobereich eignet sich das harte Material für Isolierrohre, Kabelführungen oder Verteilerkästen.
Die Verpackungsindustrie nutzt PVC-Folien aus PVC-P, sowie auch der Foto-Sektor und die Medizintechnik. Als Dekorfolie für Möbel, früher auch für transparente Flaschen fand das Material Verwendung, bis es durch PET ersetzt wurde. Fußböden und Tischdecken, Schrumpfschläuche bestehen aus PVC-P, ebenso Schuhsohlen, Schlauchboote, Schwimmtiere, Regenmäntel, Stiefel und Vorhänge. PVC-Hartschäume eignen sich für Sportboote und Rotorblätter von Windkraftanlagen.
Verarbeitung
Die PVC-Formmassen verarbeiten die herstellenden Betriebe mit den bekannten formgebenden Verfahren. Bei knapp 200 Grad Celsius erfolgt das Extrudieren und Spritzgießen. Ein aus PVC-U ?? gefertigter Hohlkörper entsteht durch Blasformen. Der Werkstoff kann außerdem geschäumt werden. Die Umformung vollzieht sich bei Temperaturen von 110 bis 180 Grad Celsius durch Biegen oder Tiefziehen. Zerspanen ist gut durchführbar mit konventionellen Techniken, bei besonders weichen PVC-Varianten aber kaum möglich. Mit Schere oder Cutter schneiden die Hersteller dünne Folien.
Wiederverwenden und Ressourcen schonen
Für PVC-Kunststoffe gibt es – wie in der gesamten Wiederverwertung - ein Rücknahmesystem. Die mit der Aufbereitung beschäftigten Unternehmen sammeln besonders Fußbodenbeläge, PVC-Rohre, Elektrokabel, Fensterprofile und Dachbahnen.
Bereits seit über 20 Jahren existiert das europäische Nachhaltigkeitsprogramm VinylPlus auf Basis einer Selbstverpflichtung der Branche. Der neueste Bericht stammt aus dem Jahre 2020. Im Rahmen des Programms wurden im Jahr 2019 insgesamt 771 313 Tonnen des Materials recycelt. Anschließend konnte der aufbereitete PVC-Kunststoff für die Herstellung weiterer Produkte eingesetzt werden.
In Zukunft erfasst und dokumentiert VinylPlus in einem Verbund mit anderen Recyclern alle relevanten Daten in Europa. Auf der Grundlage des gemeinsamen Systems „RecoTrace“ will die PVC-Branche die Transparenz recyclter Kunststoffe im gesamten Bereich der Produktion und der kompletten Wertschöpfungskette erhöhen.
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