Es gibt eine anhaltende Diskussion zu Weichmachern in Kunststoffen. Oftmals ist aber die gängige Meinung, in Kunststoffen, die weich sind, seien auch chemische Weichmacher enthalten, nur bedingt richtig. Es stellt sich daher die Frage, wie und warum manche thermoplastischen Werkstoffe in Richtung Zähigkeit und Verformbarkeit modifiziert werden können.

Was bedeutet Weichmachung?

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen einer inneren und einer äußeren Weichmachung.

Bei der inneren Weichmachung geht es darum, eine zweite Komponente mittels Copolymerisation in das Grundpolymer einzuarbeiten. Dies bewirkt eine Erhöhung der Beweglichkeit der Molekülketten und eine Veränderung der chemischen Bindekräfte zwischen den Polymerketten.

Bei der äußeren Weichmachung werden im wesentlichen Polymermischungen hergestellt und miteinander physikalisch gemischt. Dabei werden aber, im Gegensatz zu Polymerblends, niedermolekulare Stoffe oder Oligomere verwendet. Je kleiner nun diese Weichmachermoleküle sind, desto besser ist der zu erzielende Effekt. Aufgrund der Kurzkettigkeit dieser Moleküle kommt es infolge des höheren Dampfdrucks zu erhöhter Flüchtigkeit und dadurch wiederum zur Erhöhung von Emissionen.

Wie geht das mit dem Weich-PVC?

Bei Weich-PVC (Polyvinylchlorid) wird die Methode der äußeren Weichmachung angewendet. Das bedeutet, dass durch Einlagerung von Weichmachern, wie etwa Diethylhexylphtalat (DEHP) der Abstand der Kunststoffmoleküle zueinander vergrößert wird und die Beweglichkeit der Molekülketten zunimmt. DEHP oder auch Dioctylphtalat (DOP), ist in der EU als fruchtschädigend und fruchtbarkeitsschädigend eingestuft und darf in gewissen Anwendungen, z. B. in Kinderspielzeugen, nicht verwendet werden.

Was ist mit anderen Thermoplasten?

Bei Kunststoffen, wie etwa Polyamid (PA), funktioniert die Weichmachung mit unterschiedlicher Menge der Wassereinlagerung. Unter anderem hängt der Wassergehalt von PA von der Feuchtigkeit in der Umgebung ab. Wenn PA austrocknet und in wasserfreier Atmosphäre eingesetzt wird, tritt Versprödung ein.

In der Praxis wirken sich diese Schwankungen kaum aus, da ein Quellen des Kunststoffs erst nach einer gewissen Zeitdauer eintritt. Dennoch kann der Wasseraufnahme von PA entgegengewirkt werden, indem man beispielsweise Glasfasern oder –kugeln einmischt. Das vermindert den Wassergehalt und verlangsamt die Wasseraufnahme.

Bei linearem Polyurethan (PUR), auch thermoplastisches Polyurethan (TPU) genannt, liegen die Makromoleküle in Blöcken vor (Blockcopolymere). Diese sind mehrphasige Kunststoffe und enthalten eine disperse, physikalisch vernetzte Hauptphase und eine kohärente, also zusammenhängende, Weichphase. Im Gegensatz dazu besitzen PUR-Hartschäume nur eine amorphe Polymerstruktur.

Wie sieht es dann mit den Eigenschaften aus?

Durch verschiedene Polymerblends und Einsatz von Additiven lassen sich die Eigenschaften von Kunststoffen gezielt einstellen ohne gleich auf niedermolekulare und dadurch flüchtige Weichmacher zurückgreifen zu müssen.

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