Alterungsbeständige PVC-Materialien mit Primärweichmachern aus modifizierten Fettsäureestern

• Förderprogramm: IGF (AiF, ZUTECH)
• Bearbeitungszeitraum: 01.11.2004 – 31.10.2006
• Projektpartner: FILK gGmbH, Freiberg

Ausgangslage:

Erzeugnisse aus Polyvinylchlorid (PVC) stehen seit Jahren aus umweltpolitischen Gründen in der öffent-
lichen Kritik. Dies betrifft das Polymer selbst, bestimmte Stabilisatoren (z.B. Blei- und Zinnverbindungen) und Weichmacher. PVC wird aber für viele Produkte der Kunststoffbahnenindustrie mittelfristig der wichtigste Ausgangsstoff bleiben.
Für die Herstellung flexibler großflächiger Erzeugnisse werden als Weichmacher hauptsächlich Ester der Phthalsäure verwendet. Seit einiger Zeit wird eine Umstellung von Di-2-ethylhexylphthalat (DEHP bzw. DOP) auf Phthalate mit längeren Alkoxylgruppen vollzogen. Generell werden die Phthalate jedoch als Umweltschadstoffe angesehen. Ihre physiologische Wirkung ist umstritten.

Unter diesem Aspekt sind in der Vergangenheit verschiedene Stoffgruppen, wie z.B. lkansulfonsäureester, Organophosphate oder Zitronensäureester auf ihre Eignung als Primärweichmacher getestet worden.

Ziele:

Das Ziel dieses Forschungsprojektes besteht in der Entwicklung alterungsbeständiger, geringflüchtiger und migrationsarmer Weichmachersysteme aus epoxidierten Fettsäureestern.

Ergebnisse:

Epoxidierte Fettsäureester erwiesen sich als aussichtsreiche Kandidaten für die Substitution von Phthalaten – sie zeichnen sich durch exzellentes Gelierverhalten und hohe weichmachende Wirkung aus. Nachteilig ist ihre hohe Migrationsneigung.

Durch chemische und physikalische Modifizierung der epoxidierten Fettsäureester konnten geringflüchtige und migrationsarme Weichmachersysteme für alterungsbeständige PVC-Materialien entwickelt werden. Durch Alkoxylgruppen mit großem Raumbedarf konnten Flüchtigkeit und Migration deutlich gesenkt werden. Jedoch erst durch das Blenden mit einem Sekundärweichmacher konnten Weichmachersysteme erzeugt werden, die für die Verarbeitung von Plastisolen zu migrationsarmen PVC-Materialien geeignet sind. Dabei erwies sich die Entfernung der gesättigten Fettsäureester als vorteilhaft.

Im Pilotmaßstab wurden Kunstleder und Folien erzeugt, die ausreichende Alterungsbeständigkeit aufweisen. Die wichtigsten mechanischen Eigenschaften blieben über einen Zeitraum von sechs Monaten nahezu unverändert. Die Emissionen sanken in wenigen Tagen auf ein niedriges Niveau. Die Materialien besitzen eine außergewöhnlich hohe Thermostabilität.

Mit der vorliegenden Studie gelang es zum ersten Mal, alterungsbeständige PVC-Materialien herzustellen, die epoxidierte Fettsäureester enthalten.