Vertrauen ist der Anfang von Allem
Parkett, Laminat, Kork, Vinyl

angenommen

Dielenboden

 

Alte Fußbodendiele aus Pitch Pine

Ein Dielenboden, auch Schiffboden oder Riemenboden, ist ein Holzfußboden aus Brettern, in Raumlängen oder variierenden Längen. Er ist neben dem Holzpflaster (auch Stöckelboden genannt) aus kurzen Stirnholz-Abschnitten die älteste Form des Holzbodens.

Eine spätere Entwicklung sind Parkettböden, die aus Holzstäben zusammengesetzt werden, die in der Regel kürzer als ein Meter sind und meist aus Hartholz mit umlaufender Nut oder mit gefräster Nut und Feder vorgefertigt werden.

Die Dielen

Dielen können aus jeder Holzsorte hergestellt werden, die sich in der gewünschten Breite rißfrei aufschneiden lässt. Im Gegensatz zu Brettern für den allgemeinen Bedarf wird das Rundholz bevorzugt im Riftschnitt aufgetrennt, so dass die Jahresringe des fertigen Dielenbretts vorwiegend senkrecht stehend verlaufen. Liegende Jahresringe können insbesondere bei schnellwachsendem Nadelholz dazu führen, dass sich stellenweise eine flach auslaufende, splittrige Holzschicht entlang des Verlaufs der Jahresringe von der Oberfläche des Fußbodens löst.[1]

Erwünscht ist trockenes und maßhaltiges Holz, um eine langfristige versatz- und fugenfreie Oberfläche zu erhalten.

Traditionell werden massive Dielen in Stärken von 21 bis etwa 40 mm und einer Breite ab 80 mm verwendet. (Schnittholz in einer Stärke von mehr als 40 mm wird nicht mehr als Brett, sondern als Bohle bezeichnet.) Ähnlich wie Parkettstäbe werden Dielenbretter heute meist mit ein- oder zweiseitig eingeschnittener Nut sowie herausgefräster Feder auf der jeweils gegenüberliegenden Seite gefertigt. Durch die Nut- und Federverbindung verteilen sich punktuelle Belastungen auf mehrere nebeneinanderliegende Dielen, so dass sich auch dünnere Bretter ab etwa 15 mm Stärke verwenden lassen. Sollten im verlegten Boden Fugen auftreten, so können diese bei gespundeten Brettern mit einer Kittmasse gefüllt oder mit Holzleisten (“Holzspliss”[2]ausgespant werden, ohne dass sich das Fugenmaterial später wieder löst, wie es bei historischen Dielen der Fall ist, die sich gegeneinander bewegen.

Die Größe der Dielen wird begrenzt durch Faktoren wie Stammlänge und -breite, Schwindverhalten des Holzes, Größe der Trockenkammer und den Transportmöglichkeiten. Möglich sind häufig Längen bis etwa 15 m und Breiten bis 60 cm. Besonders breite und lange Massivholzdielen werden als Schlossdielen bezeichnet. Hochwertige Holzböden werden oft durchgehend in Raumlänge verlegt.

Heute werden Dielen auch in der Art von Furnier- oder Brettschichtholz zwei- oder mehrschichtig verleimt und im Handel oft als Landhausdielen bezeichnet.

  • Bei der Fertigung entsteht kaum Verschnitt, da die Schichten vor dem flächigen Verleimen per Keilzinkenverbindung endlos aneinandergesetzt werden.
  • Durch die Verleimung von mehreren vorgetrockneten Schichten kann eine für Trag- und Nutzschichten jeweils passende Holzqualität ausgewählt werden. Dadurch ergibt sich ein sehr maßhaltiger Dielenboden.
  • Für die Sicht- und Nutzfläche wird ein festes und fehlerfreies Holz mit gleichmäßiger Maserung ausgewählt, während in den anderen Schichten Resthölzer verarbeitet werden können.
  • Die oberste Schicht sollte wenigstens 8 mm stark sein, damit der Holzfußboden zur Renovierung einige Male abgeschliffen werden kann, ohne die Nutzschicht durchzuschleifen.

Als Nadelholz werden meist Kiefer, Lärche oder Fichte bzw. Tanne verwendet. In Altbauten wurden um 1900 häufiger die Importhölzer Pitch Pine und Oregon Pine (Douglasie) verwendet. Hochwertigere Fußböden werden aus den Laub- oder Tropenhölzern hergestellt.

 

Spundung bei Holzdielen, die auch stirnseitig angewendet werden kann.

Vor dem Aufkommen von Sägewerken wurden Dielen per Hand gesägt. Sehr breite Dielen wurden aus der Mitte des Stammes gesägt, da sich diese sogenannten „Herzbretter“ weniger verziehen. Damit waren Dielen mit Breiten von bis zu einem Meter möglich, die einen ähnlich gleichmäßig liegenden und stabilen Boden ergeben wie gespundete Bretter. die Rißbildung wurde in Kauf genommen. Mit der industriellen Holzverarbeitung (in Deutschland etwa ab 1850) konnten die Dielen dünner und einheitlich breit gefertigt werden und wurden meist durch eine Nut- und Federverbindung gespundet. Die Länge war so bemessen, dass sie der Raumlänge quer zur Balkenlage entsprach. Bei sehr großen Räumen oder Fluren wurden die Dielen längs auf einem Deckenbalken gestoßen.

Statt den früher üblichen variablen Längen werden Landhausdielen und viele Massivholzdielen heute mit einer feste Konfektionslänge von etwa zwei Meter geliefert und sind allseits gespundet. Durch die Nut- und Feder-Verbindung der Dielen untereinander müssen sie nicht auf den Balken gestossen werden und können somit fortlaufend ohne Verschnitt verlegt werden.

Konstruktion und Funktion

 

Verzapfungsarten und Fixierung von Dielenböden

Bei traditionellen Holzbalkendecken wurden die Dielenbretter direkt auf die Deckenbalken genagelt. Bei gespundeten Dielen werden in der Regel Stifte (Nägel mit kleinem Kopf) schräg durch die Feder getrieben, so dass der Nagel an der Oberfläche nicht sichtbar ist. Bei der Altbausanierung können unebene und durchgebogene Balkenlagen durch entsprechend zurechtgeschnittene Futterhölzer (zum Ende hin spitz auslaufende Leisten) in der Höhe ausgeglichen werden. Ist die Seite der Balken zugänglich, so lässt sich der Höhenausgleich leicht herstellen, indem Bohlen seitlich an die Balken gerschraubt werden. An durchhängenden Balken werden die Bretter den Balken gegenüber nach oben überstehend befestigt, so dass die Dielen an diesen Stellen alleine von den Bohlen getragen werden.

Bis 2008 konnte bei Mauerwerksbauten mit bis zu 2 Vollgeschossen und aussteifenden Wänden nach DIN 1053 Teil 1 Abb. 2.1 eine „Scheibe nach DIN 1052-1 ohne rechnerischen Nachweis“ gemäß DIN 1052:1988 angenommen werden,[3] wenn

  • tragende Deckenschalungen (z. B. Dielenboden) aus Brettern mit wenigstens 12 cm Breite oder Holzwerkstoffplatten vorhanden sind,
  • Zuganker nach DIN 1053 Teil 1 Abschnitt 3.3.3.2. angeordnet werden und
  • das Gebäude durch Wände entsprechend DIN 1053 Teil 1 Tabelle 3, von Wand zu Wand durchlaufend ausgesteift ist.[4]

Historisch wurde die statische Aussteifung auch durch im 45°-Winkel zu den Balken verlegte Dielen oder durch zusätzliche, diagonal verlegte Stahlbänder erreicht. Heute übernehmen dies meistens Unterböden aus breiten Werkstoff- oder Gipsfaserplatten.

Werden Dielen unmittelbar auf den Holzbalken befestigt, so übertragen diese Trittschall und in geringem Masse auch Luftschall auf angrenzende Räume. Darunterliegende Räume können durch eine abgehängte, schalltechnisch entkoppelte Unterdecke vor der Übertragung von Geräuschen geschützt werden. In reinen Holzbauten übertragen die Deckenbalken den Trittschall jedoch über ihre Auflager in das gesamte Bauwerk. In diesem Fall sowie wenn in Massivbauten auf eine schwingend aufgehängte Unterdecke verzichtet werden soll, sollte der Dielenboden nicht direkt auf den Holzbalken befestigt werden.

In der Regel werden heute zunächst Lagerhölzer lose auf die Deckenbalken gelegt, die durch dazwischenliegende Trittschall-Dämmstreifen (z. B. Filz) von den Balken entkoppelt sind. Die Lagerhölzer werden nach dem Verlegen des Bodens ausschließlich mit den Dielen verschraubt. Es ist besonders darauf zu achten, dass keine Schraube durch den Trittschallschutz bis in den Deckenbalken geschraubt wird. Dielen können alternativ auf einen Tragschicht aus Plattenmaterial oder auf einen gut durchgetrockneten Estrich verlegt werden. Traditionell wurden die Lagerhölzer oft auch lose in die Füllung aus Hochofenschlacke gelegt, die zum Brand- und Luftschallschutz in die Zwischenräume der Balken eingebracht wurde und beispielsweise von einem darunter befindlichen Blindboden aus Einschieblingen getragen wurde.

Ein Dielenboden auf Massivdecken wie Beton benötigt Lagerhölzer, die auf dem rohen Boden liegen können oder mit elastischen Klebstoffen direkt auf den Estrich geklebt werden. Die Oberfläche blieb entweder unbehandelt oder wurde mit Ochsenblut oder Bohnerwachs versiegelt. Später kam die Versiegelung mit Klarlack hinzu, in neuester Zeit ist das Ölen eine Alternative.

In der Gegenwart werden Mehrschicht-Dielen, die als gespundet oder auch als Klick- bzw. Lock-Systeme angeboten werden, schwimmend auf Estrich oder Blindböden verlegt oder verklebt. Derartige Bodenaufbauten haben keine tragende oder statische Funktion mehr.

Quelle: Wikipedia

PVC-Polyvinylchlorid

Polyvinylchlorid

Strukturformel
Struktur von Polyvinylchlorid
Allgemeines
Name Polyvinylchlorid
Andere Namen
  • PVC
  • IUPAC: Polychlorethen
CAS-Nummer 9002-86-2
Art des Polymers amorpher Thermoplast
Monomer
Monomer Vinylchlorid
Summenformel C2H3Cl
Molare Masse 62,5 g·mol−1
Eigenschaften
Typ PVC-U (PVC hart) PVC-P (PVC weich)
Aggregatzustand fest fest
Dichte 1,38–1,40 g·cm−3 1,20–1,35 g·cm−3
Schmelzpunkt Zersetzung > 180 °C [1] Zersetzung > 180 °C [1]
Glastemperatur 79[2]
Härte 75–155
Schlagzähigkeit gering [3]
Elastizitätsmodul 1000–3500 MPa
Wasseraufnahme gering [3] gering [3]
Löslichkeit praktisch unlöslich in Wasser [1]
löslich in organischen Lösungsmitteln (Aceton sowie Ester und Fleckenreinigungsmittel) wenn Molgew. ≤ 30.000Da [3]
praktisch unlöslich in Wasser [1]
löslich in organischen Lösungsmitteln (Aceton sowie Ester und Fleckenreinigungsmittel) wenn Molgew. ≤ 30.000Da [3]
Chemische Beständigkeit beständig gegen konz. und verd. Alkalien, Öle, aliph.Kohlenwasserstoffe
Zersetzung durch oxidierendeMineralsäuren [3]
beständig gegen konz. und verd. Alkalien, Öle, aliph.Kohlenwasserstoffe
Zersetzung durch oxidierendeMineralsäuren [3]
Wärmeleitfähigkeit gering [3] gering [3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [4]

07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315319335
EUH: keine EUH-Sätze
P: 261-​305+351+338 [4]
Gefahrstoffkennzeichnung [1]

keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polyvinylchlorid ist ein amorpher thermoplastischer KunststoffPVC (Kurzzeichen) ist hart und spröde und wird erst durch Zugabe von Weichmachern und Stabilisatoren weich, formbar und für technische Anwendungen geeignet. Bekannt ist PVC durch seine Verwendung in Fußbodenbelägen, zu Fensterprofilen, Rohren, für Kabelisolierungen und -ummantelungen und für Schallplatten, die in der englischen Sprache „Vinyls“ genannt werden.

Inhaltsverzeichnis

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Aufbau

Vinylchlorid zu Polyvinylchlorid

Polyvinylchlorid wird durch radikalische oder ionische Polymerisation aus dem Monomer Vinylchlorid (chemische Formel H2C=CHCl) erzeugt.

Eigenschaften

mechanische und elektrische Eigenschaften
Vergleichsparameter PVC-U (PVC hart) PVC-P (PVC weich)
Dichte in g/cm3 1,38−1,40 1,20−1,35
Zugfestigkeit in N/mm2 (nach DIN 53455) 50−75 10−25
Reißdehnung/Reißfestigkeit in % (nach DIN 53455) 10−50 170−400
Zug-E-Modul in N/mm2 (nach DIN 53457) 1000−3500 k.A.
Kugeldruckhärte 10-Sekunden-Wert in N/mm2 DIN 53456 75…155 k.A.
Schlagzähigkeit kJ/m2 (nach DIN 53453) > 20 o.
Kerbschlagzähigkeit in kJ/m2 (nach DIN 53453) 2−75 o. Br.
spezifischer Durchgangswiderstand (nach DIN 5348) in Ω 2 > 1015 > 1011
Oberflächenwiderstand (nach DIN 53482) in Ω 1013 1011
Gebrauchstemperatur in °C −50 − +60 k.A.
Dielektrizitätszahl εr (nach DIN 53483, bei 50 Hz) 3,5 4−8
Dielektrizitätszahl εr (nach DIN 53483, bei 106 Hz) 3,0 4…4,5

Kalottenmodell von Polyvinylchlorid

Durch den Zusatz von Weichmachern lässt sich die Härte und Zähigkeit von PVC gut variieren. Es lässt sich gut einfärben. PVC nimmt kaum Wasser auf, es ist beständig gegen SäurenLaugenAlkoholÖl und Benzin. Angegriffen wird PVC von AcetonEtherBenzolChloroform, und konzentrierter SalzsäureHart-PVC lässt sich gut, Weich-PVC schlecht spanabhebend verarbeiten. Bei Temperaturen von 120 °C bis 150 °C kann es spanlos verformt werden. Verbindungen können mit Klebstoffen (Lösungsmittelklebstoffe, Zweikomponentenklebstoffe) oder durch Schweißen (verschiedene manuelle und maschinelle Schweißverfahren) hergestellt werden.

PVC brennt mit gelber, stark rußender Flamme und erlischt ohne weitere externe Beflammung schnell. Aufgrund des hohen Chlorgehalts ist PVC im Gegensatz zu anderen technischen Kunststoffen wie beispielsweisePolyethylen oder Polypropylen schwer entflammbar. Bei Bränden von PVC-Kunststoffen entstehen allerdings Chlorwasserstoff, Dioxine und auch Aromaten.

PVC ist ein guter Isolator. Die Ausbildung von Dipolen und deren ständige Neuausrichtung im elektrischenWechselstromFeld führt im Vergleich zu den meisten anderen Isolatoren zu hohen Dielektrizitätsverlusten. Wegen der hohen Festigkeit des Kabelmantels und der guten Isoliereigenschaften sind PVC-Niederspannungskabel für die Verlegung unter Putz oder im Freien sehr gut geeignet.

Geschichte

Der französische Chemiker Henri Victor Regnault war 1835 der erste, der im Gießener Laboratorium von Justus von Liebig Vinylchlorid herstellte und bemerkte, dass sich daraus bei längerer Einwirkung von Sonnenlicht ein weißes Pulver – Polyvinylchlorid – bildete, konnte die Bedeutung seiner Entdeckung jedoch nicht erkennen.

Mit ein Grund für den heutigen Einsatz von Polyvinylchlorid ist sicher die Verwendung eines anderen Stoffes und ein daraus entstehendes Abfallproblem. Mit dem Aufblühen der chemischen Industrie wurde der Rohstoff Natronlauge, der auch heute für viele Prozesse und Verfahren eingesetzt wird, in immer größeren Mengen hergestellt. Die wichtigsten Einsatzbereiche der Natronlauge sind die Verarbeitung in der Seifenindustrie, die Celluloseherstellung und die Gewinnung von Aluminium ausBauxit. Die Natronlauge wurde mit Hilfe elektrolytischer Zersetzung aus Kochsalz (Natriumchlorid) gewonnen, übrig blieb dabei Chlor und Wasserstoff.

1912 erhielt der deutsche Chemiker Fritz Klatte von der Chemischen Fabrik Griesheim-Elektron (Griesheim bei Frankfurt), später ein Produktionsort der Firma Hoechst, den Auftrag, für den in großen Mengen vorhandenen Rohstoff Ethen (Ethylen) neue Umsetzungsprodukte zu finden. Auch er setzte für seine Versuche, wie zuvor Regnault, Glasgefäße mit Vinylchlorid und verschiedenen Zusätzen dem Sonnenlicht aus. Seine Forschungen führten 1912 zur Synthese von Vinylchlorid ausAcetylen und Chlorwasserstoff. 1913 erhielt Klatte das Patent auf die „Polymerisation von Vinylchlorid und Verwendung als Hornersatz, als Filme, Kunstfäden und für Lacke“.

Er legte damit die Grundsteine für die Herstellung von PVC, das vorerst nur die Bindung von Chlor ermöglichte und so die Lagerung in großen Mengen gestattete. Mit der Rohstoffknappheit während und nach dem Ersten Weltkrieg wurden die Anstrengungen verstärkt, PVC als Rohstoff zu nutzen, um teure Rohstoffe durch kostengünstige Materialien zu ersetzen. Es kam jedoch erst Ende der 1920er Jahre zu weiteren Anwendungen. 1928 erfolgte die großtechnische Ausweitung durch Produktion in den USA und 1930 in Rheinfelden (Baden) durch die BASF; 1935 nahm die I.G. Farben die PVC-Produktion auf.

1935 gelang in Bitterfeld die Plastifikation von Hart-PVC bei Temperaturen von 160 Grad Celsius: erste Produkte waren Folien und Rohre. Letztere wurden 1935 in Bitterfeld und Salzgitter verlegt. Eine Produktmarke dieser Zeit, die umgangssprachlich auch das Ende der im Namen enthaltenen IG-Farben noch eine Zeitlang überlebte, war das Igelit. Nach 1945 war PVC der meistproduzierte Kunststoff der Welt. Im Jahr 1948 wurden schließlich Schallplatten aus PVC hergestellt, das den Schellack endgültig ablöste. Daher rührt auch die heutige Bezeichnung Vinylplatte.

Die Entwicklung der Chlorchemie beruht ursächlich auf der leichten Zugänglichkeit chlorierter Paraffine und der damit zugänglichen Palette von daraus ableitbaren Substanzen und Materialien. Begünstigt wurde dies dadurch, dass die bei der Herstellung von Natronlauge durch elektrolytische Zersetzung von Natriumchlorid entstehenden großen Mengen an Chlor zu lagern und einer Verwendung zuzuführen waren. Möglich wurde dies durch die großtechnische und kommerzielle Erschließung des thermoplastischen Materials PVC.

Technik

Ursprünglich wurde das Carbidverfahren zur Herstellung von Vinylchlorid (VCM = Vinylchloridmonomer) verwendet. Dabei wird aus Calciumcarbid durch die Umsetzung mit Wasser Acetylen gewonnen. Das Acetylen seinerseits wird mit Salzsäure (HCl) zu Vinylchlorid umgesetzt. Dieses Verfahren spielt in Europa keine Rolle mehr, wohl aber ist es in China das eher dominierende Herstellungsverfahren. Heute wird aus Rohöl Ethen gewonnen. Chlor wird großtechnisch vor allem in der Chlor-Alkali-Elektrolyse aus Kochsalz gewonnen. Das Chlor wird im ersten Schritt an das Ethen addiert, und es entsteht 1,2-Dichlorethan. In einem zweiten Schritt wird daraus HCl abgespalten, wobei VCM entsteht. Unter Druck und Zugabe von Initiatoren und anderen Additiven wird VCM in einem Autoklaven zum PVC polymerisiert. Im Wesentlichen sind drei verschiedene Polymerisationsverfahren bekannt. Das historisch gesehen älteste Verfahren ist die Emulsionspolymerisation (erstmals 1929). Die Initiatoren (zum Beispiel Peroxide und andere Perverbindungen) sind in diesem Falle wasserlöslich. Man erhält das sogenannte E-PVC. Wird das VCM durch intensives Rühren im Wasser verteilt und ist der Initiator (zum Beispiel organische Peroxide, Azobisisobutyronitril [AIBN]) im Monomeren löslich, so spricht man von der Suspensionspolymerisation, das zum S-PVC führt. Wird kein Wasser während der Polymerisation genutzt, so spricht man von Block- bzw. Masse-PVC, auch M-PVC genannt. Dabei ist der Initiator im monomeren Vinylchlorid gelöst.

Heute wird PVC nach der Anwendung in PVC-weich (PVC-P /P=plasticized) und PVC-hart (PVC-U /U=unplasticized) unterteilt. Aus Hart-PVC werden Rohre und Profile, zum Beispiel für Fenster hergestellt, ferner Pharmazie-Folien. PVC-weich enthält bis zu 40 % WeichmacherPVC-hart enthält grundsätzlich keinen Weichmacher. PVC-P spielt in Kabelanwendungen eine große Rolle. Allerdings findet es auch in Fußbodenbelägen, Schläuchen, Schuhsohlen, Dachabdichtungen, „Gummi“-Handschuhen seine Anwendung.

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 Stabilisatoren, Weichmachern, Schlagzäh-Modifier an die verschiedensten Einsatzgebiete angepasst. Die Additive verbessern die physikalischen Eigenschaften wie die Temperatur-, Licht- und Wetterbeständigkeit, die Zähigkeit und Elastizität, die Kerbschlagzähigkeit, den Glanz 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 erzielen, die durch die unterschiedlichen Herstellungsprozesse für das Kunststoffformteil nicht beeinträchtigt werden darf. Sie müssen eine gute Verarbeitbarkeit garantieren und dem Formteil während dessen Gebrauchsdauer die gewünschten Eigenschaften verleihen. Sie sollen auch aus Konsumentensicht sicher anwendbar sein.

Der Zusatz von Thermostabilisatoren ist notwendig, wenn Verarbeitungen bei Temperaturen zwischen 160 °C und 200 °C stattfinden. Bei diesen Temperaturen beginnt ansonsten der Zersetzungsprozesse unter Abspaltung von HCl Chlorwasserstoff. Wenn das PVC bei der Weiterverarbeitung erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist (zum Beispiel durch Heizelementschweißen bei 260 °C), muss das Additivpaket darauf abgestimmt sein.

Der Zusatz von Weichmachern verleiht dem von Natur aus harten Werkstoff plastische Eigenschaften, wie Nachgiebigkeit und Weichheit. Als Weichmacher werden vor allemPhthalsäureester 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. Diese Einlagerung ist eine physikalische Aufdehnung der Struktur, sodass trotz der geringen Flüchtigkeit eine Migration und Gasabgabe erfolgt. Dadurch kommt es je nach Anwendungszweck zu einer sorbierten Oberflächenschicht oder auch zur Wanderung des Weichmachers in angrenzende Materialien oder auch durch den Luftraum in benachbarte Substanzen. Weichmacher auf der Basis Dioctylphthalat (DOP) migrieren. Produkte auf anderer Basis, die auf Grund wesentlich niedrigerer Dampfdrücke langsamer migrieren, sind deutlich teurer, werden aber zunehmend zumindest in Europa eingesetzt.

Durch sogenannte Schlagzähmodifier werden Eigenschaften wie die Kerbschlagzähigkeit verbessert. Solche Modifier bestehen in der Regel aus speziellen Acrylatpolymeren oder chloriertem Polyethylen. Durch Modifier wird auch die Verarbeitung von PVC verbessert, so wird eine schnellere Plastifizierung von PVC erreicht.

Dry-Blends sind spezielle Mischungen mit PVC-Pulver.

Verwendung

Nahezu 40 % der PVC-Anwendungen werden als Fensterprofile, Rohre, Fußbodenbeläge und Dachbahnen im Bausektor eingesetzt. Rohre setzen sich auf Grund der glatten Innenfläche weniger zu, Fensterprofile sind pflegeleicht, wartungsarm und witterungsbeständig, sie sind in den verschiedensten Farben und Dekors herstellbar. PVC wird auch für schwerentflammbare Kabel eingesetzt. Verbreitet sind PVC-Folien in verschiedenen Anwendungen, so etwa für Wasserkerne von Wasserbetten. Für Kunstleder werden ebenfalls PVC-Folien verwendet.

PVC findet verbreitet Verwendung in der Elektroindustrie, als Isolationsmaterial für Kabel, als Schalterdose oder als Einziehrohr. Kreditkarten und ähnliche, wie Telefonwertkarten, sind meist aus PVC. PVC-Hartschaum findet in der Faserverbundtechnologie Verwendung als Sandwichwerkstoff. Anwendungsgebiete sind Sportboote, Rotorblätter für Windkraftanlagen und der Waggonbau. Geschäumtes PVC in Plattenform (FOREX®) wird als Trägermaterial für Werbemedien, wie ausgeplottete Schriftzüge, Bilder und Grafiken verwendet, vor allem wegen des geringen Gewichts und der einfachen Verarbeitung. Spezielle Präparationen finden ihren Einsatz bei künstlerischen Installationen und Events. Stark weichgemachte PVC-Folien werden als Anti-Slip-Unterlagen angeboten.

In einigen Anwendungsbereichen können auch andere Kunststoffe wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) PVC ersetzen. Vorteilhaft ist dabei der Wegfall von Weichmachern, die aus Weich-PVC ausdünsten (typischer Plastik-Geruch) und gesundheitsschädlich sind. Auch die dem PVC zugeschriebene Säure-, Öl- und Seewasser-Beständigkeit sind oft nicht erforderlich. Einige Umweltverbände raten deshalb, die Herstellung von PVC auf einige wenige Spezialanwendungen einzuschränken.

Wirtschaft

Die PVC-Produktion nimmt weiterhin weltweit zu. In den letzten Jahren wurde ein Wachstum von durchschnittlich 5 % pro Jahr erzielt. Somit kann die weltweite PVC-Produktion bis zum Jahr 2016 von derzeit 34 Millionen Tonnen auf voraussichtlich 40 Millionen Tonnen pro Jahr ansteigen.[5] Vorwiegend werden Fenster mit PVC-Rahmen exportiert. Häufig wird PVC für Rohre in Kabeltrassen und für Membrandächer eingesetzt, auch für Bodenbeläge. Im Jahr 2001 erbrachten in Deutschland 150.000 Beschäftigte in 5.000 Unternehmen einen Umsatz von 20 Milliarden Euro, das ist etwa ein Viertel der gesamten Kunststoffbranche.

Nachhaltigkeit

Die europäische PVC-Branche hat im März 2000 eine Selbstverpflichtung zur nachhaltigen Entwicklung verabschiedet. Jedes Jahr wird ein Bericht über das jeweils abgelaufene Jahr veröffentlicht.[6] Es werden fünf Nachhaltigkeitsforderungen für PVC beschrieben, die auf der Basis des Frameworks von The Natural Step (TNS) erarbeitet wurden. Viele Maßnahmen innerhalb von Vinyl 2010 stimmen in der Tat mit den TNS-Nachhaltigkeitsherausforderungen überein.

  • TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung für PVC Nr. 1 beschäftigt sich mit dem Endprodukt intrinsischen Energie- und CO2-Mengen. Das Endziel ist die Erlangung der CO2-Neutralität.
  • Kontrollierte, geschlossene Kreisläufe sind das Ziel von TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung Nr. 2. Hydro Polymers und dessen neuen Eigentümer INEOS sind wichtige Akteure innerhalb der Recovinyl-Initiative im Rahmen von Vinyl2010.
    Eine von vielen Initiativen seitens Hydro Polymers betrifft die Entwicklung einer neuen Produktlinie EcoVin®, das weitgehend aus post-industriellen, aufgearbeiteten PVC-Abfällen von Endkunden besteht und eine Differenzierung von der traditionellen Neuware darstellt. Vinyl 2010 bietet auf starke, beeindruckende Weise in Form von Recovinyl eine Plattform dazu. Recovinyl bietet finanzielle Anreize (Incentives), um das Sammeln von PVC-Abfällen aus dem Bau- und Abbruchgewerbe zu fördern. Sein Ziel ist es, eine ständige Lieferung von Post-Consumer-PVC-Abfällen für das Recycling in Europa sicherzustellen. Recovinyl arbeitet dabei mit den verschiedensten Partnern zusammen: Konsumenten, Gemeinenden, Recyclern, Unternehmen im allgemeinen und Abfallmanagement-Unternehmen im besonderen sowie mit der Europäischen Kommission und nationalen Landesregierungen. Seit 2005 steigen die recyclierten Mengen ständig. 2008 war ein erfolgreiches Jahr für dieses Projekt. Die Abfallregistrierung im Jahr 2008 erbrachte 12.365 PVC-Liefereingänge. 198.000 Tonnen registriertem PVC-Abfall wurden erfasst und recycliert.[7]
  • Die Emission von POPs während des gesamten Lebenszyklus eines PVC-Produkts ist der Fokus der 3. TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung für PVC. Hydro Polymers hat wichtige Schritte in Richtung zur Beseitigung der diffusen Emissionen von potenziell persistenten Stoffen in der PVC-Herstellung gesetzt. Man hat Gummidichtungen durch Titan-Dichtungen wegen der Neigung von Gummioberflächen zur Dioxinbildung ersetzt.
  • Betrachtet man den Einsatz von Additiven, die nicht nur durch ihre Eigenschaften bezüglich der direkten Toxizität zur vollständigen Nachhaltigkeit von PVC-Produkten beitragen, so kommt man zur 4. TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung für PVC. Die Additive bestimmen nicht nur beim Gebrauch, sondern im gesamten Lebenszyklus des Produkts und darüber hinaus während der Wiederverwertung das Nachhaltigkeitspotenzial. Das Ergebnis der extensiven Untersuchungen, die unter der Federführung von Hydro Polymers gemacht wurden sind in Zusammenarbeit mit den strategischen Zulieferern von Rohstoffen[8] In diesem Programm gemeinschaftlicher Untersuchungen sind drei Strategic Supplier Sustainability-Workshops eingebunden gewesen. Ein österreichischer PVC-Stabilisatorhersteller hat in einem gemeinsamen Projekt mit Hydro Polymers seine Rohstoffe, Prozesse und Produkte für Rohranwendungen im Rahmen des TNS-Frameworks evaluiert und gefunden, dass beide Alternativen das beste Potenzial zur vollständigen Nachhaltigkeit haben[9].
  • Die Verpflichtung zur Sensibilisierung für eine nachhaltige Entwicklung in der gesamten PVC-Branche wird in der 5. TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung untermauert. Gemeinsam mit Rohm und Haas (kürzlich von Dow Chemical Company übernommen) hat Hydro Polymers einen Weiterbildungskurs an der Blekinge Tekniska Högskola (Technische Universität Belkinge) in Karlskrona (Schweden) initiiert. Dieser Fernlernkurs hat die Entwicklung in der PVC-Industrie in Richtung Nachhaltigkeit beschleunigt. An diesem Kurs haben Schlüssellieferanten und –kunden von Hydro Polymers teilgenommen.[10].

Umwelt- und Gesundheitsaspekte, Gefahren

PVC ist eine chemisch sehr stabile Verbindung, die kaum verrottet. Sonnenlicht wirkt an der Oberfläche wenig zersetzend. Die mechanischen Eigenschaften werden nicht beeinträchtigt. Produkte und Verpackungen aus PVC sind (meer-)wasser- und luftbeständig und damit während der Zeit einer Mülldeponierung weitestgehend grundwasser– und umweltneutral.

Wird PVC verbrannt, bildet sich ätzender gasförmiger Chlorwasserstoff, der mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit Salzsäure bildet. In Müllverbrennungsanlagen wird diese mit Kalk in den Ablüftungsanlagen neutralisiert. Bei den Temperaturen von PVC-Bränden entstehen hochgiftige Dioxine. Die Verbrennung erfolgt unvollständig und rußend. Der entstehende Rauch undRuß enthält polykondensierte Aromaten, wie Benz(a)-Pyren, Pyren und Chrysen, die hochgiftig und karzinogen wirken. Eine weitere Gefahr geht von schwermetallhaltigen Stabilisatoren wie etwa Bleidistearat aus.

Auch die Verwertung in Müllverbrennungsanlagen kann so die Umwelt beeinträchtigen, wenn nicht die besonderen Bedingungen eingehalten werden. Für PVC-Bauprodukte wie Rohre und Fenster gibt es flächendeckende Rücknahmesysteme der kunststoffverarbeitenden Industrie. So sollen Umweltschäden durch die kommunale Müllentsorgung verringert werden.

Als erste Arbeiter in der PVC-Produktion an Deformationen der Fingerendgliedmaßen erkrankten oder schwere Leberschäden bis hin zu Leberkrebs (Hämangioendothelsarkom) aufwiesen, wurde der Arbeitsschutz bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von PVC verbessert. Die „VC-Krankheit“ wurde von den Berufsgenossenschaften als Berufskrankheitanerkannt.[11] Der Ausgangsstoff für PVC Vinylchlorid kann beim Menschen Krebs erzeugen und wirkt erbgutverändernd. Auch andere Ausgangsstoffe der PVC-Herstellung sind bedenklich.

Weich-PVC ist durch die enthaltenen Weichmacher je nach Einsatzbereich physiologisch bedenklich. Für Spielzeuge ist der Einsatz von Weich-PVC problematisch, obwohl es wegen seines günstigen Preises und der Eigenschaften verbreitet ist. Trotz des geringen Dampfdrucks können Weichmacher über Speichel, Hautkontakt oder die Atemwege in den kindlichen Körper gelangen. Die Phthalatweichmacher sind zum Teil leber- und nierenschädigend und stehen im Verdacht, krebserzeugend zu wirken. Dies ergaben mehrere Untersuchungen bei denen sich deutliche Spuren im Blut fanden. Diethylhexylphthalat (DEHP) wurde durch eine EU-Arbeitsgruppe im Jahr 2000 als frucht- und fruchtbarkeitsschädigend eingestuft. Weich-PVC mit Phthalatweichmachern wurde in der EU im Jahre 1999 für Kleinkinderspielzeug verboten.

„Der menschliche Organismus nimmt PVC-Weichmacher in höheren Mengen auf, als bisher angenommen. Besonders gefährdet sind Kinder. Die weit verbreiteten Weichmacher Phthalate gelten als höchst gesundheitsgefährdend, weil sie in den Hormonhaushalt des Menschen eingreifen und die Fortpflanzung bzw. Entwicklung schädigen“

– Umweltbundesamt

In Lebensmittelverpackungen ist Weich-PVC problematisch, wenn nicht durch Sperrschichten das Einwandern in die Lebensmittel verhindert wird. Für fetthaltige Lebensmittel sollte Weich-PVC unbedingt vermieden werden, da Weichmacher gut vom Fett aufgenommen werden.

Bestimmung

Bei einer Brennprobe riechen die Gase nach Chlorwasserstoff. Beim Verbrennen auf Kupfer färbt sich die Flamme grün (siehe Beilsteinprobe). Für eine solche Brennprobe als auch die Beilsteinprobe sollten (außerhalb der Untersuchungslabore) nur Kleinstmengen benutzt werden, da gesundheitlich bedenkliche chlororganische Verbindungen entstehen.

PVC-Entsorgung

Zur PVC-Entsorgung gibt es drei Verfahren:

Deponierung von organischen Abfällen

Dieses Verfahren war nur bis zum 31. Dezember 2004 erlaubt. Bis zum Jahr 1989 deponierte man etwa siebzig Prozent des Abfallvorkommens. (Hart-PVC vergeht nicht und schadet auch weder Wasser noch Luft, allerdings beanspruchte er großen Raum der Deponie und dies wegen der Unvergänglichkeit für einen langen Zeitraum.) Es kann keine Prognose getroffen werden, ob das Hart-PVC nicht doch irgendwann durch Mikroorganismen oder chemische Vorgänge angegriffen werden kann. Von den PVC-weich-Stoffen kann man aber mit großer Sicherheit behaupten, dass diese aufgrund ihres Weichmachers das Sickerwasser und somit die Umwelt verschmutzen.

Werkstoffliches Recycling

Mittlerweile hat man die Möglichkeit, die PVC-Abfälle wiederzuverwenden und als Recyclingmaterial in neue Produkte einzufügen. Während anfangs etwa achtzig Prozent Neu-PVC mit zur Mischung gegeben werden mussten, kann man heute mit etwa siebzig Prozent Recyclingmaterial einen gleich hochwertigen und qualitativ guten Kunststoff herstellen. Ein Vorteil dieser Recyclingmethode ist, dass durch die Verarbeitung unterhalb von 200 Grad Celsius keine hohen Emissionsmengen entstehen können.

Stoffliches Chlorrecycling

Dieses Chlorrecycling-Konzept besteht seit Mitte der achtziger Jahre. Die bei der Verbrennung von PVC gewonnene Salzsäure wird gereinigt und zurück in den PVC-Kreislauf eingeleitet, oder sie wird direkt auf den Markt gegeben.

Siehe auch

Literatur

  • Schrader, Franke: Kleiner Wissensspeicher Plaste. Zentralinstitut für Schweißtechnik Halle (ZIS). Technisch-wissenschaftliche Abhandlung. Bd 61. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1970.
  • Charles Levinson: PVC zum Beispiel. Krebserkrankungen bei der Kunststoffherstellung. Rowohlt, Reinbek 1985.
  • Robert Hohenadel, Torsten Rehm, Oliver Mieden: Polyvinylchlorid (PVC). Kunststoffe 10/2005, S. 38–43 (2005), ISSN 0023-5563
  • Andrea Westermann: Plastik und politische Kultur in Westdeutschland. Chronos, Zürich 2007; ISBN 978-3-0340-0849-5doi:10.3929/ethz-a-005303277.
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