Bezeichnung und Synonyme für PVC:
IUPAC-Name (International Union of Pure and Applied Chemistry):
Polychloroethen
Synonyme:
Vinyl, Vinylchlorid-Homopolymer, Chlorethylen-Polymer
Englisch:
polyvinyl chloride
Spanisch:
policloruro de vinilo
Französisch:
chlorure de polyvinyle
Italienisch:
cloruro di polivinile
Russisch:
Поливинилхлорид
Arabisch:
البولي فينيل كلوريد
Chinesisch:
聚氯乙烯
Japanisch:
ポリ塩化ビニル
Chemische Formel:
H2C=CHCl
CAS-Nr.:
9002-86-2
ESIS-Eintrag:
-- (keine EINECS- oder ELINCS-Registrierung)
PVC ist ein amorpher langkettiger Kunststoff, der durch Polymerisation aus dem Monomer Vinylchlorid (VCM) hergestellt wird. PVC wird seit mehr als 50 Jahren großtechnisch hergestellt und ist eines der Hauptprodukte der chemischen Industrie. Auf PVC entfällt rund ein Fünftel der gesamten Plastikproduktion: Im Jahr 2007 wurden weltweit über 34 Millionen Tonnen verkauft.
PVC unterscheidet sich in seiner Struktur von Polyethylen nur durch das Element Chlor. PVC besteht zu 43% aus dem Erdölderivat Ethylen und zu 57% aus Chlor. Dieser Kunststoff ist daher weniger von Erdöl/Erdgas abhängig als alle anderen Thermoplaste und preiswerter. Chlor macht PVC auch feuerfest, sehr beständig gegen Chemikalien und gut mischbar mit vielen Zusatzstoffen.
Unterschieden werden verschiedene PVC-Sorten:
- Hart-PVC (Englisch: rigid PVC-U = unplasticized) wird zum Beispiel für Verpackungen, Rohre und Fensterprofile gebraucht.
- Weich-PVC (flexible PVC-P = plasticized) enthält bis zu 40% Weichmacher und wird zum Beispiel für Blutbeutel, Kabelisolationen, Bodenbeläge oder Kunstleder verwendet.
- Zähflüssige PVC-Paste, auch Plastisol genannt (englisch z.B.: Paste PVC, Dispersion Resin, Emulsion PVC, Extender PVC), wird zum Beispiel zu Flaschenverschlüssen, Bodenbelägen oder Puppen verarbeitet.
Zu Herstellungsverfahren, Verbrauchsanteilen und Verarbeitungsmethoden für die einzelnen Varianten informiert die Marktstudie Polyvinylchlorid von Ceresana Research.
Wichtige Eigenschaften von PVC:
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Parameter: |
PVC-U (hart): |
PVC-P (weich): |
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Dichte (g/cm³) |
1,38-1,55 |
1,16-1,35 |
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Schmelzpunkt (°C) |
80 (längerer Einsatz > 70°C wird nicht empfohlen) | |
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Gebrauchstemperatur (°C) |
-15 bis 70 | |
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Zugfestigkeit (N/mm²) |
50-75 |
10-25 |
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Reißfestigkeit (N/mm²) |
10-50 |
170-400 |
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chemische Beständigkeit |
sehr beständig gegen konzentrierte und verdünnte Säuren, Alkalien, Alkohole, Öle, aliphatische Kohlenwasserstoffe; beständig gegen Pflanzenöle und Oxidiermittel; begrenzte Festigkeit gegen Aldehyde; Zersetzung durch konzentrierte Salzsäure, Ester, aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ketone | |
PVC fällt in der Produktion als weißes, geruchloses Pulver an. Mechanisch ist es robust und haltbar, beständig gegen Abrasion, Korrosion, Witterungseinflüsse und Wasser. Von Bakterien oder Termiten wird es nicht angegriffen. Allerdings ist es relativ empfindlich gegen Wärme und Licht: Hitze und UV-Strahlen führen zu einem Verlust an Chlor in der Form von Wasserstoffchlorid (HCl). Das kann jedoch durch die Zugabe von Stabilisatoren vermieden werden. Härte und Zähigkeit von PVC können durch die Zugabe von Verbindungen mit geringem Molekulargewicht in die Polymermatrix modifiziert werden. Die Addition dieser so genannten Weichmacher in verschiedenen Mengen führt zu Produkten mit großer Eigenschaftsvielfalt. Zu dem großen Anwendungsbereich von PVC trägt außerdem bei, dass sich gut einfärben lässt. Da PVC elektrisch nicht leitend ist, lässt es sich nicht nur wegen der hohen Festigkeit von PVC-Kabelmänteln gut für Isolationszwecke gebrauchen.
Einen Überblick zu den wichtigsten Eigenschaften von PVC und detaillierte Informationen zu den Additiven, die diesem Kunststoff zugefügt werden, bietet die Marktstudie Polyvinylchlorid von Ceresana Research.
Für die Kennzeichnung von PVC sind keine Gefahrensymbole (R- und S-Sätze) vorgeschrieben. Heftige Angriffe von Umweltschützern haben dazu geführt, dass PVC hinsichtlich Umweltfolgen und Gesundheitswirkungen einer der am meisten und bestuntersuchten Kunststoffe ist. In Ökobilanzen wirken sich die Langlebigkeit von PVC-Produkten, der vergleichsweise niedrige Energiebedarf für ihre Herstellung (Verarbeitungstemperaturen von nur 170 bis 200°C), ihre guten Isolationsfähigkeiten und ihr vergleichsweise leichtes Gewicht positiv aus, da sie den Ressourcen-Verbrauch verringern.
Kontrovers diskutiert wurden und werden weltweit vor allem die Rohstoffbereitstellung durch die Chlorchemie, Gesundheitsgefährdungen bei der Nutzung und Abfallentsorgung von PVC, die Vermeidung von Cadmium und Blei als Stabilisatoren, Verbote von Phthalat-Weichmachern, außerdem die Arbeitsplatzbedingungen in den Anlagen der Chlorchemie und bei der Verarbeitung des Compounds. Zumindest in Westeuropa konnten wesentliche Punkte davon mittlerweile bereinigt werden.
Weiterführende Informationen zur PVC-Umweltdiskussion, zur Rechtslage und zu Recycling sind in der Marktstudie Polyvinylchlorid von Ceresana Research zu finden.
Herstellungsverfahren für PVC:
Von den Rohstoffen führen vier Arbeitsschritte zu den PVC-Endprodukten: Zunächst wird aus Gas und Salz Vinylchlorid-Monomer (VCM) hergestellt. Nach der Polymerisation von VCM zu PVC wird das Grundpolymer mit Additiven gemischt und dann zu Endprodukten weiterverarbeitet, etwa extrudiert.
In China wird PVC auf Basis von Acetylen hergestellt, das heißt, statt Öl wird dabei Kohle als Ausgangsstoff verwendet. In den entwickelten Industriestaaten sind die Ausgangsprodukte dagegen Erdöl und Salz, das heißt Ethylen und Chlor. Aus Erdöl entsteht über die Zwischenstufe Naphtha durch thermische Spaltung (Cracken) Ethylen. Aus Salz wird mit Chlor-Alkali-Elektrolyse, meist im Membranprozess, Chlor gewonnen. Als wichtige Koppelprodukte fallen dabei Natronlauge und Wasserstoff an. Diese sind wiederum Rohstoffe für viele andere Synthesen, etwa für die Aluminium-, Glas- und Papierindustrie. Im nächsten Schritt stellt man aus Ethylen und Chlor bei ca. 80°C mit Eisenverbindungen als Katalysator zunächst Dichlorethan (EDC = ethylene dichloride) her, das dann in einem nachgeschalteten Schritt unter Abspaltung von Chlorwasserstoff bei 500°C zu Vinylchlorid umgesetzt wird.
Die Umsetzung von Vinylchlorid zu PVC erfolgt durch verschiedene Verfahren, die es erlauben, PVC-Typen mit unterschiedlichen Eigenschaften gezielt für bestimmte Anwendungsgebiete zu produzieren: Die Suspensionspolymerisation (S-PVC) spielt heute mit etwa 80% des hergestellten PVC die weitaus größte Rolle, sowohl für hartes wie weiches PVC. Mit Emulsionspolymerisation (E-PVC) werden etwa 10% des PVC produziert, eine geringere Rolle spielt Massepolymerisation (M-PVC). Pasten-PVC kann auch mit Mikrosuspensionspolymerisation (Mikro-S-PVC) produziert werden.
Ausführlichere Informationen zur PVC-Produktion und Verarbeitung liefert die Marktstudie Polyvinylchlorid von Ceresana Research.
PVC kann viel mehr unterschiedliche Additive aufnehmen als alle anderen Kunststoffe und verfügt daher über das breiteste Anwendungsspektrum. Der Löwenanteil des weltweit produzierten PVC wird in der Baubranche verwendet, zum Beispiel in Fußbodenbelägen, Profilen für Fenster und Türen, Sonnenschutzanwendungen und Fassaden, besonders aber für Rohre. Im Bereich Druckrohre wird PVC vor allem für Frisch- und Schmutzwasserrohre gebraucht. Für Kabelisolierungen und Kabelummantelungen ist Weich-PVC bereits seit Jahrzehnten der am häufigsten eingesetzte Kunststoff. Hart-Folien aus PVC werden unter anderem zu Welldächern für Gewächshäuser verarbeitet, PVC-Weichfolien finden dagegen als Dichtungsbahnen im Häuserbau, sowie in Form von Geomembranen im Landschaftsbau und der Landwirtschaft Verwendung. Im Verpackungsbereich haben sich neben Clamshell-Verpackungen auch Blisterverpackungen aus kalandrierten PVC-Hartfolien etabliert, etwa zur dosierten Abgabe von Medikamenten. Beschichtungen aus PVC und PVC-Verbundstoffen werden hauptsächlich im Baubereich als Dicht- und Dämmstoffe, wegen ihrer antikorrosiven Eigenschaften aber auch im Automobilsektor als Unterbodenschutz verwendet. Weitere Einsatzgebiete von PVC sind Schuhsohlen und Flaschen, auch wenn in den entwickelten Industriestaaten die Nachfrage schon seit längerer Zeit rückläufig ist. Weitere Anwendungsbeispiele für PVC sind Kunstleder, Medizinprodukte wie Transfusionsbeutel oder Handschuhe, Spielzeug, Sport- und Freizeitartikel.
Die Marktstudie Polyvinylchlorid von Ceresana Research bietet umfassende Informationen zu den Verbrauchsmengen der einzelnen Anwendungsgebiete, und zwar gegliedert nach den verschiedenen Weltregionen.
PVC-Hersteller und Handelsnamen:
(-> mehr Infos siehe Studien)
Letzte Änderung: 19.01.09
