Flammhemmende und migrationsarme biobasierte Primärweichmacher für Weich-PVC

• Förderprogramm: IGF –Industrielle Gemeinschaftsforschung
• Laufzeit: 01.05.2020 – 30.04.2022
• Projektpartner:
  • Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH (FILK)

Ausgangslage:

Polyvinylchlorid (PCV) ist das meist-verkaufte thermoplastische Polymer nach Polyethylen und Polypropylen mit mehr als 1,8 Mio. Tonnen allein in Deutschland im Jahr 2017. Davon werden 70 % im Bausektor eingesetzt, z. B. als Fensterprofile, Dachbahnen und Bodenbeläge. Etwa 30 Prozent des produzierten PVCs wird mit Hilfe von Weichmachern zu Weich-PVC verarbeitet. Die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten von PVC in einem kontinuierlich wachsenden Markt machen unter dem Aspekt der Schonung fossiler Ressourcen alternative Rohstoffquellen für die Produktion von PVC und der Herstellung von PVC-Produkten notwendig.

Die am häufigsten eingesetzten Weichmacher sind noch immer petrochemisch gewonnene Ester der Phthalsäure. In der öffentlichkeit wird für einige Phthalate eine schädliche Wirkung auf Mensch und Umwelt diskutiert, z. T. emotional. Die kritische Einschätzung der Phthalate und die Endlichkeit fossiler Ressourcen, haben die Entwicklung „grüner“ und nachhaltig produzierbarer Weichmacher gefördert. Die Produktion biobasierter Weichmacher auf Basis von Zitraten, Zuckern oder Pflanzenölen nimmt zu, findet jedoch hauptsächlich in Nischenbereichen Anwendung. Pflanzenöl-basierte Weichmacher zeigen sehr gute weichmachende Wirkung, jedoch auch eine hohe Migrationsneigung und erhöhte VOC-Werte. PVC-Materialien, die besondere Anforderungen des Brennverhaltens erfüllen müssen, werden diverse Flammschutzmittel zugesetzt. Eine Variante sind bestimmte Phosphorsäureester (z. B. TEHP, TKP), welche zugleich als Weichmacher wirken. Sie weisen jedoch Nachteile wie eine hohe Migrationsneigung und erhöhte Foggingwerte auf.

Industrielle Anwendungsmöglichkeiten:

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Applikation von biobasierten Weichmachern für PVC mit einer flammhemmenden Wirkung und verringerter Migrationsneigung. Zur Herstellung der angestrebten multifunktionalen Weichmacher werden ungesättigte Fettsäureester, die aus nachhaltig produzierten Pflanzenölen gewonnen werden, chemisch mit funktionellen Gruppen modifiziert. Dies erfolgt durch eine vorteilhafte Kombination von Phosphonat- und Epoxidgruppen, um so flammhemmende und weichmachende Eigenschaften in ein Molekül zu integrieren. Eine niedrige Migrationsneigung soll über geeignete Alkylgruppen in allen Estergruppierungen bewirkt werden. Die Charakterisierung und Bewertung der synthetisierten Substanzen erfolgt hinsichtlich ihres Leistungs- und Anwendungspotentials für mit Weich-PVC beschichtete Textilien, Kunststoffbahnen und Folien.

Ergebnisse:

Das Projekt befindet sich derzeit in der Bearbeitung.

Das Forschungsvorhaben wird aus Haushaltmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanziell gefördert (IGF Nr. 21183 BR)