Weichmacher
Aufbau und Funktion
Zahlreiche hochpolymere Werkstoffe und Produkte, insbesondere PVC, haben als reine Stoffe oft ungünstige verarbeitungstechnische und anwendungstechnische Eigenschaften. Die gewünschte Flexibilität, Steifigkeit oder Beständigkeit von Kunststoffen gegen UV-Strahlung wird erst durch verschiedene Zusätze erzielt.
Weichmacher sollen u. a. die Flexibilität und Elastizität verbessern, die Einfriertemperatur herabsetzen und die Härte verringern. Sie werden daher in vielfältiger Weise Kunststoffen, Lacken, Dichtungsmassen und Gummiartikeln zugesetzt. Einige Kunststoffe, wie Polyethylen und Polypropylen, benötigen jedoch keine Weichmacher.
Chemisch gesehen handelt es sich bei den Weichmacher oft um Ester aus langkettigen Alkoholen (z. B. Octanol) mit mehrwertigen Säuren (aliphatische oder aromatische Dicarbonsäuren, Phosphorsäure). Besonders häufig werden Ester der Phthalsäure mit langkettigen Alkoholen (Dioctylphthalate) genutzt. Aber nicht nur Ester finden als Weichmacher Verwendung.
Weichmacher | Verwendung z. B. in |
| aromatische Verbindungen, z. B. Phthalsäureester | PVC |
| Polyalkohole z. B. Glycerin | Kunststoffen auf Cellulosebasis |
| Polyvinylalkohole | Stärkefolien |
Ein idealer Weichmacher soll nicht nur die Elastizität und Härte verbessern, sondern auch noch geruchlos, witterungsbeständig, wasserbeständig, nicht gesundheitsschädlich und nicht flüchtig sein. Diese Anforderungen sind in der Summe kaum erfüllbar.
Nur durch Weichmacher werden manche Kunststoffe flexibel.
Wirkung der Weichmacher
Kunststoffe mit stark polaren Gruppen an der Kette, wie das Polyvinylchlorid (PVC), können starke Dipol-Wechselwirkungen zur benachbarten Kette ausbilden. Die Folge ist, dass diese Kunststoffe sehr steif und spröde sind.
Aufgrund ihrer Molekülstruktur haben die Ester und die Polyalkohole einen polaren Charakter. Die polaren Moleküle des Weichmachers lagern sich zwischen den Polymerketten ein. Dadurch werden die Dipol-Kräfte zwischen den Ketten vermindert und das Material wird flexibler. Die Flexibilität kann über die Menge an zugesetztem Weichmacher beeinflusst werden, beim PVC werden bis zu etwa 50 % Weichmacher zugesetzt.
Probleme durch Weichmachern
Da Weichmacher im Kunststoff praktisch nur gelöst sind, können die Moleküle wandern und auch aus dem Kunststoff austreten, was zu unerwünschten Folgen und Problemen führen kann. Die Wanderungsgeschwindigkeit ist stark von der Temperatur abhängig, sie ist bei 50°C um den Faktor 10 - 20 höher als bei 20°C. Befindet sich weichmacherhaltiger Kunststoff im dauerhaften Kontakt zu anderen Materialien, kann austretender Weichmacher das andere Material aufquellen oder ankleben.
Ein weiteres Problem stellt die Tatsache dar, dass verschiedene Weichmacher in unterschiedlicher Weise gesundheitlich bedenklich sind, insbesondere die häufig eingesetzten Dioctylphthalate. Sie stehen im Verdacht, chronisch toxisch zu sein und eine Erbgut schädigende (mutagene) und Frucht schädigende (teratogene) Wirkung zu haben sowie Allergien auszulösen. Über die Giftigkeit von Weichmachern liegen jedoch noch keine endgültig gesicherten wissenschaftliche Daten vor.
Aus weichmacherhaltigem Kunststoffen als Verpackungsmaterial für fetthaltige Lebensmittel werden Weichmacher im Fett gelöst und gelangen so in den Körper.
Aus PVC-Bodenbelägen entweichen Weichmacher in die Raumluft und stellen besonders für Kleinkinder, die am Boden spielen, ein Gesundheitsrisiko dar.
Aus Sicherheitsgründen wurden auch Phthalsäureester als Weichmacher in Babyspielzeug in der EU verboten, da ein erhöhtes Risiko durch Mundkontakt besteht.
Auch die schwere biologische Abbaubarkeit vieler Weichmacher ist problematisch. Wenn sie aus Kunststoffen auf Deponien freigesetzt werden, können sie ins Grundwasser gelangen und dort zu ökologischen Schäden führen.
Verarbeitungsrezepturen: Beispiele für die Zusammensetzung von PVC
Dioctylphthalate PVC Phtalsäure Polyalkohole Phthalsäure Weichmacher Polyvinylalkohole Polyvinylchlorid Kunststoff
Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.
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