Wie wird PVC überhaupt hergestellt? Ein vollständiger Leitfaden zur Herstellung und Mischung

PVC (Polyvinylchlorid) wird in tausenden verschiedenen Anwendungen verwendet. Wenn du jemanden fragst, wie PVC hergestellt wird, wirst du wahrscheinlich mit einem leeren Blick konfrontiert.

Leere Blicke werden zu hochgezogenen Augenbrauen, wenn du ihnen erzählst, dass die Hauptbestandteile in PVC... Salz und Öl. Wirklich?!

Vinylmischung findet sich in jedem Aspekt unseres täglichen Lebens. Es ist ein vielseitiges Arbeitspferdmaterial, das für alles verwendet werden kann, von medizinischen Schläuchen über Terrassen bis hin zu Stromkabeljacken. Wenn Sie sich jetzt umschauen, werden Sie unzählige Gegenstände finden, die PVC-Komponenten enthalten.

Neugierig, wie PVC hergestellt wird?

PVC, oder Polyvinylchlorid, ist eines der weltweit am weitesten verbreiteten und vielseitigsten Kunststoffe und findet sich in Tausenden von Produkten, von Baumaterialien und medizinischen Geräten bis hin zu Draht- und Kabeldämmung und Konsumgütern. Seine Beliebtheit rührt daher, dass es je nach Formulierung in Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften gefertigt werden kann – starr oder flexibel, langlebig oder elastisch.

Im Kern wird PVC durch einen mehrstufigen chemischen Herstellungsprozess hergestellt, der mit weit verbreiteten Rohstoffen beginnt. Die beiden Hauptinputs sind Salz, das Chlor liefert, und Kohlenwasserstoff-Rohstoffe aus Öl oder Erdgas, die Ethylen liefern. Durch eine Reihe kontrollierter chemischer Reaktionen werden diese Inhaltsstoffe in Vinylchlorid-Monomer (VCM) umgewandelt, das anschließend polymerisiert wird, um PVC-Harz zu erzeugen. Dieses Harz bildet die Grundlage für eine Vielzahl von Vinylverbindungen, die branchenübergreifend verwendet werden.

Der erste Schritt ist die Abtrennung von Ethylen aus dem Ölrohstoff.

Ethylen, ein Erdgasderivat, wird von der petrochemischen Industrie geliefert. Es wird während eines Prozesses aufgefangen, der als thermisches Cracken bezeichnet wird. Flüssiges Erdöl wird in Dampföfen erhitzt und unter extremen Druck gesetzt. Dies führt zu Veränderungen des Molekulargewichts der Chemikalien, die in Erdölrohstoffen enthalten sind. Durch die Änderung des Molekulargewichts kann Ethylen identifiziert, segmentiert und eingefangen werden. Anschließend wird es wieder in einen flüssigen Zustand abgekühlt.

Der andere Schritt ist die Extraktion von Chlor aus Meersalz.

Chlor, das in Salz enthalten ist, das aus Meerwasser gewonnen wird, gewinnt während des Prozesses der Elektrolyse ein zusätzliches Elektron. Indem ein starker Strom durch eine Salzwasserlösung geschickt wird – stark genug, um ihre Molekularstruktur zu verändern – wird Chlor abgetrennt und dann aus der Mischung extrahiert.

Bei der Reaktion von Ethylen und Chlor entsteht Ethylendichlorid (EDC). Dieser durchläuft einen weiteren thermischen Crackprozess, der ein Vinylchlorid-Monomer (VCM) erzeugt.

Der Vinylchloridmonomer wird durch einen katalysatorhaltigen Reaktor geleitet, in dem die Polymerisation stattfindet. Einfach ausgedrückt: Chemikalien bringen die VCM-Moleküle dazu, miteinander zu reagieren, bis sie sich verbinden.

Durch die Verbindung von VCM-Molekülen entsteht PVC-Harz – der Ausgangspunkt aller Vinyl-Compounds.

Compounding ist ein separater nachgelagerter Prozess, bei dem PVC-Harz in anwendungsspezifische Vinylcompounds angepasst wird.

PVC-Harz hat eine nebulöse Struktur und weist von Natur aus flammhemmende sowie chemisch resistente Eigenschaften auf. Individuelle starre, flexible und gemischte Vinylverbindungen werden durch das Mischen von Vinylharz mit verschiedenen Weichmachern, Stabilisatoren und Modifikatoren entwickelt, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen – Schleif- und Fleckenbeständigkeit, UV-Beständigkeit, Wetterbeständigkeit, Farbüberlegungen und Texturierungsfähigkeit, um nur einige zu nennen.

Diese Entscheidungen sind das, wobei die F&E-Teams und Prozessingenieure von Teknor Apex unsere Kunden seit mehr als sechs Jahrzehnten unterstützen. Sie entwickeln weiterhin neue Compounds, unterstützt durch die Fähigkeit unserer Lieferanten, immer neue Additive zu erzeugen, die es ermöglichen, immer anspruchsvollere Anforderungen zu erfüllen.

Die Herstellung von PVC-Harz und Vinylverbindungen sind sehr technische, wissenschaftliche und arbeitsintensive Prozesse. Es gibt mehrere Branchen und einen großen und vielfältigen Berufssektor, die eine unterstützende Rolle dabei spielen, Hersteller auf der ganzen Welt mit den von ihnen benötigten Compounds zu versorgen, die es ihnen ermöglichen, die Produkte herzustellen, die wir alle täglich verwenden.

Die Chemie mag kompliziert erscheinen, aber unsere Begeisterung entsteht dadurch, dass wir unseren Kunden die richtigen Fragen stellen und neue kreative Lösungen finden. Innovation ist bei Vinyl-Compound-Portfolios weiterhin stark!

PVC-Compounds werden in vielen Branchen verwendet, da sie je nach Leistungsbedarf in flexible, starre oder elastomer-modifizierte Materialien angepasst werden können. Flexibles PVC wird häufig dort verwendet, wo Biegbarkeit und Haltbarkeit erforderlich sind, wie z. B. Draht- und Kabeldämmung, Schläuche und Konsumgüter, während starres PVC für Anwendungen mit Festigkeit und Maßstabilität wie Rohre, Fittings, Profile und Bauteile gewählt wird. PVC-basierte Elastomermischungen verlängern die Leistung in anspruchsvollen Umgebungen weiter und unterstützen Produkte wie Industriekabel, Spezialmantelungen und Bauteile, die mechanischen oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.

Die Nachhaltigkeit von PVC-Materialien entwickelt sich weiterhin durch Fortschritte bei Rohstoffen, Formulierungsdesign und Lebenszyklusmanagement weiter, statt durch Veränderungen am Kernpolymer selbst. Aktuelle Trends umfassen die Verwendung von PVC mit recyceltem Inhalt, bio-attributierten Alternativen und Verbindungen, die für eine längere Lebensdauer und verbesserte Verarbeitungseffizienz entwickelt wurden. Diese Ansätze helfen, Materialabfälle zu reduzieren, die Abhängigkeit von jungen Rohstoffen zu verringern und die Einhaltung von Umweltvorschriften zu unterstützen, während gleichzeitig die Leistungsmerkmale erhalten bleiben, die PVC weit verbreitet machen. Mit der fortschreitenden Innovation werden nachhaltige Vinyllösungen zunehmend durch verantwortungsvolle Materialwahl, durchdachtes Design und Zusammenarbeit über die Wertschöpfungskettenprinzipien hinweg definiert, die die kontinuierliche Entwicklung in der PVC-Herstellung und -Compoundierung steuern.