Polyvinylchlorid (PVC): Entdeckung, Eigenschaften & Herstellungsprozess

PVC im Alltag

Polyvinylchlorid (PVC) ist allgegenwärtig: 24 % Rohre, 19 % Folien & Platten, 17 % Profile & Schläuche, 10 % Kabel & Leitungen, 8 % Flaschen, 5 % Bodenbeläge, 4 % beschichtete Gewebe, 2 % Formteile, 2 % Vinylwaren. PVC ist ein Hauptkunststoff in Bauwesen, Transport, Verpackung, Elektro/Elektronik und Medizintechnik.

Warum PVC?

PVC macht das Leben sicherer, komfortabler und freudvoller und schont natürliche Ressourcen. Im Auto verringert es Verletzungsrisiken bei Unfällen. In Mode, Möbel und Accessoires eröffnet es funktionale und gestalterische Möglichkeiten – optisch ansprechend und praktisch. Kurz: PVC ermöglicht ein besseres, reicheres, vielleicht sogar schöneres Leben.

Entdeckung

PVC wurde 1872 vom deutschen Chemiker Eugen Baumann zufällig synthetisiert. Das Polymer erschien als weißer Feststoff in einem Kolben mit Vinylchlorid, der dem Sonnenlicht ausgesetzt war.

Chemische Eigenschaften

PVC enthält hohe Chlorgehalte (57 %). Es ist chemisch beständig gegen Säuren, Salze, Basen, Fette und Alkohole.

Thermische Eigenschaften

PVC beginnt sich bei 140 °C zu zersetzen, die Schmelztemperatur liegt bei ca. 160 °C. Die thermische Stabilität von Roh-PVC ist sehr gering, daher sind Hitzestabilisatoren während der Verarbeitung zwingend erforderlich, um die Produkteigenschaften zu sichern.

Herstellungsprozess

Die PVC-Herstellung erfolgt in drei Stufen:

Stufe 1: Ethylendichlorid-Produktion

Chlor wird aus MeerSalz durch Elektrolyse gewonnen, Ethylen aus Kohlenwasserstoffen. Beide reagieren zu Ethylendichlorid (1,2-Dichlorethan).

C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

Ethylen + Chlor = Ethylendichlorid

Stufe 2: Vinylchlorid-Monomer (VCM) Produktion

Ethylendichlorid wird in einem Hochtemperatur-Ofen (Cracker) thermisch gespalten:

C₂H₄Cl₂ → C₂H₃Cl + HCl

Ethylendichlorid = Vinylchlorid-Monomer + Chlorwasserstoff

Der entstehende HCl wird mit weiterem Ethylen in Gegenwart von Sauerstoff umgesetzt (Oxychlorierung):

2 HCl + C₂H₄ + ½ O₂ → C₂H₄Cl₂ + H₂O

So entsteht erneut Ethylendichlorid, das wieder gespalten wird; der HCl-Kreislauf schließt sich. Die Gesamtreaktion:

2 C₂H₄ + Cl₂ + ½ O₂ → 2 C₂H₃Cl + H₂O

Ethylen + Chlor + Sauerstoff = VCM + Wasser

Stufe 3: Polymerisation zu PVC

PVC entsteht durch additive Polymerisation (Kettenpolymerisation). Die Doppelbindung des VCM wird geöffnet, benachbarte Moleküle verknüpfen sich zu langen Ketten:

n C₂H₃Cl → (C₂H₃Cl)ₙ

Vinylchlorid-Monomer = Polyvinylchlorid

Anwendungen

• Abwasserrohre und Rohrsysteme, wo Kosten oder Korrosionsanfälligkeit Metall ausschließen.
• Fensterprofile – PVC ist fest, leicht, langlebig, vielseitig.
• Medizinprodukte seit fast 50 Jahren: Chirurgie, Pharmazie, Drug Delivery, Medizinverpackungen.
• Automobil: Innenverkleidungen, Sonnenblenden, Sitzbezüge, Himmel, Dichtungen, Kotflügel, Unterbodenschutz, Bodenbeläge, Seitenschutzleisten, Steinschlagschutz.
• Kabelisolation (elektrische Leitungen).
• Bekleidung: Lederimitat (Kunstleder).