PVC Hitzebeständig – BKM
Polyvinylchlorid (PVC) ist ein amorpher, meist eingefärbter Standard-Thermoplast. Er zählt zu den ältesten und am weitesten verbreiteten thermoplastischen Kunststoffen.
Das langlebige und robuste Material zeichnet sich neben einem günstigen Preis vor allem durch seine gute Chemikalienbeständigkeit aus.
Obwohl die mechanische Festigkeit hoch ist, schränkt die Dauergebrauchstemperatur von 60 °C die Anwendungsmöglichkeiten etwas ein.
Inhalt:
PVC als echter Allrounder
Nach Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) ist PVC gemessen an der weltweiten Produktion der drittwichtigste Kunststoff. Gleichzeitig zählt PVC zu den ältesten Kunststoffen.
Die Synthese des Monomers Vinylchlorid gelang dem französischen Chemiker Regnault bereits 1835. Es sollten aber rund 100 Jahre vergehen, bis die industrielle Herstellung im großen Stil erfolgte.
In dieser historischen Form wird PVC heute nicht mehr produziert. Trotzdem wird neben Rohöl nach wie vor Natriumchlorid als kostengünstiges Ausgangsmaterial genutzt. Außerdem ist Chlor auch heute noch ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Natronlauge, das im Überschuss entsteht und als billiges Abfallprodukt gilt.
Und mit verschiedenen Additiven und Zusatzstoffen ausgerüstet, ist Polyvinylchlorid ein Material, das als Allrounder in einem sehr breitgefächerten Einsatzbereich angewendet werden kann.
PVC und die Temperaturen
Bei der Auswahl eines Kunststoffs für eine Anwendung spielen nicht nur die mechanischen und chemischen Eigenschaften eine Rolle. Sehr wichtig ist auch, die thermischen Eigenschaften zu berücksichtigen. Denn nicht jeder Kunststoff verträgt hohe Temperaturen oder kann bei sehr niedrigen Temperaturen eingesetzt werden.
Wird ein Kunststoff bei Minusgraden genutzt, verringert sich seine Belastbarkeit und im schlimmsten Fall kommt es unter Belastung zu einem Materialversagen oder einem Bruch. Wird ein Kunststoff hingegen zu großer Hitze ausgesetzt, kann er erweichen.
Je nachdem, wie lange die thermische Überlastung anhält und wie intensiv sie ist, kann sich der Kunststoff verformen oder sogar thermisch zersetzen. Auch nach dem Abkühlen ist das Produkt dann nicht mehr verwendbar.
Temperatureinsatzbereich von PVC
Der Temperatureinsatzbereich beschreibt, in welchem Temperaturspektrum ein Material sicher eingesetzt werden kann. Bei PVC variiert dieser Bereich danach, um welche Art von PVC es sich handelt und wie der Kunststoff zusammengesetzt ist. Grundsätzlich liegt der Einsatzbereich von Polyvinylchlorid aber zwischen -10 °C und +60 °C.
Für viele Anwendungen reicht dieses Temperaturspektrum aus. Deshalb kann PVC in kühlen Lagerhallen oder in normal temperierten Innenräumen genauso eingesetzt werden wie im Außenbereich.
Die Wärme- und Hitzebeständigkeit von PVC
Die Wärme- oder Hitzebeständigkeit gibt an, wie zuverlässig ein Material seine mechanischen und chemischen Eigenschaften behält, wenn es erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist. PVC bleibt bis zu einer Temperatur von 60 °C hart, stabil, fest und formbeständig. Bei höheren Temperaturen beginnt der Kunststoff, zu erweichen und an Festigkeit zu verlieren.
Kurzzeitig hält PVC zwar Temperaturen um die 90 °C bis 100 °C aus. Allerdings fängt PVC schon bei etwa 80 °C an, sich zu zersetzen. Deshalb sollte die Dauergebrauchstemperatur von 60 °C nicht oder nur kurzzeitig überschritten werden. Andersherum fängt PVC bei Temperaturen ab -10 °C an, zu verspröden.
Um die Hitzebeständigkeit zu verbessern, können dem Polymer Stabilisatoren zugesetzt werden. Stabilisatoren wie Carbonsäure oder Hydrotalcit erhöhen die Hitzebeständigkeit. Auch eine Modifikation mit zum Beispiel chloriertem Polyethylen (CPE) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder eine Mischung mit anderen thermoplastischen Polymeren kann die Wärmebeständigkeit optimieren.
Die Standardausführungen von PVC sind Hart-PVC (PVC-U) und Weich-PVC (PVC-P). Letzteres enthält 20 bis 50 Prozent Weichmacher. Auch im Bereich der Weichmacher gibt es Stoffe, durch die sich die Gebrauchstemperatur von Weich-PVC auf bis zu 105 °C erhöht.
Eine weitere Variante ist chloriertes PVC (PVC-C). Seine Temperaturbeständigkeit ist höher als die von PVC-U. Durch das Chlorieren erhöht sich die Wärmeformbeständigkeit um etwa 30 Prozent. Dadurch kann die Einsatztemperatur um etwa 20 °C höher ausfallen.
Die Verarbeitungstemperatur
PVC wird üblicherweise bei einer Temperatur zwischen 160 °C und 210 °C verarbeitet. Der Kunststoff wird dabei geschmolzen und durch Extrusion, im Spritzguss, durch Blasformen oder andere Fertigungsverfahren geformt.
Wird PVC bei höheren Temperaturen weiterverarbeitet, zum Beispiel durch Schweißen, müssen dem Kunststoff entsprechende Additive zugesetzt sein, damit sich der Chlorwasserstoff nicht abspaltet und sich das Material nicht zersetzt.
Die Verwendung von PVC
Ein großer Pluspunkt von PVC ist seine Haltbarkeit. Sonnenlicht, Wasser und die Luft können dem Kunststoff wenig anhaben. Deshalb wird PVC vor allem für langlebige Produkte verwendet. Sie können transparent, in den verschiedensten Farben und mit allerlei Dekors hergestellt werden.
Hart-PVC kommt unter anderem bei Gartenmöbeln und Fensterrahmen, Rohren, Profilen, Dachrinnen, Gerätegehäusen und Schaltkästen zum Einsatz. Weich-PVC dürften die meisten als Fußbodenbelag oder Kunstleder, aber auch Schlauchboot oder Kabelummantelung kennen.
PVC-Folien finden als Verpackungsmaterial, Teichfolie oder Dachbahnen Verwendung, während geschäumtes PVC ein beliebtes Material für Werbemedien ist.