Ziel der Entwicklung

Logo: Mikrokopische Aufnahme: Materialzerstörung an einer Weich-PVC Modellfolie durch Bewitterung (Oben: Draufsicht, Unten: Querschnitt)
Mikrokopische Aufnahme: Materialzerstörung an einer Weich-PVC Modellfolie durch Bewitterung (Oben: Draufsicht, Unten: Querschnitt)

Weichgemachte PVC-Materialien (im Folgenden Weich-PVC genannt) haben aufgrund ihres guten Preis-Leistungs-Verhältnisses ein breites Anwendungsspektrum. Beim Einsatz im Außenbereich sind folgende Anwendungsfelder charakteristisch: textiles Bauen, Auskleidung und Abdeckung von Biogasanlagen, Schlauchboote, Schwimmbadfolien. Bei diesen Verwendungen werden auf einen textilen Träger (meist Polyester) in der Regel beidseitig ein oder mehrere PVC-Schichten aufgetragen. Je nach konkreter Anwendung werden die Materialien im Außenbereich neben der Bewitterung (UV-Oxidation, mechanische Abrasion, saurer Regen) auch chemischen (Biogas, Kohlenwasserstoffe von Kraft- und Schmierstoffen) und biologischen (vor allem Schimmelpilze) Angriffen ausgesetzt, wobei vor allem der Weichmacher ein geeignetes Angriffs- beziehungsweise Nährmedium darstellen kann.
Während der Nutzung in diesen Anwendungsfeldern kommt es regelmäßig zu Reklamationen, die vielfältige Ursachen haben können. Häufige Erscheinungen sind Verfärbungen, Entwicklung unangenehmer Gerüche, Materialverhärtungen bis hin zu sichtbaren Zerstörungen des Materials einschließlich der Verschlechterung mechanischer Eigenschaften. Die Ursachen für die genannten Materialveränderungen waren bislang nicht  bekannt. Durch chemische Materialcharakterisierung kann aber immer wieder ein Materialabbau festgestellt werden.
Ausgehend von den Standardweichmachern auf Phthalatbasis sollten die Ursachen für die oben genannten Abbauvorgänge (PVC-Abbau, Weichmacherhydrolyse) ermittelt werden. Im Mittelpunkt stand die Wirkung der anwendungsspezifischen Belastung auf das komplexe Stoffgemisch Weich-PVC. Dabei sollte die Bedeutung bzw. die Anfälligkeit der einzelnen Rezepturbestandteile für einen Materialabbau herausgearbeitet werden. Es sollte weiterhin herausgefunden werden, welche Abbaureaktionen Materialien mit alternativen Weichmachern zeigen. Diese Ergebnisse sollten mit den über die phthalathaltigen Materialien erzielten verglichen und bewertet werden. Die gegenseitige Beeinflussung der Wirksamkeit von Additiven sollte untersucht werden. Im Mittelpunkt des Interesses standen Witterungsstabilität, Flammschutz und Schutz gegen biologischen Abbau. Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollten allgemeine rezepturelle Strategien zur Vermeidung von Materialabbauvorgängen entwickelt werden. Außerdem sollten Zusammenhänge zwischen der Aussagefähigkeit von Prüfergebnissen und einer Vorhersage für die Eignung eines Materials für eine geplante Anwendung ermittelt werden, woraus bei der Bearbeitung künftiger Schadens- und Reklamationsfälle bessere Lösungsvorschläge abgeleitet werden können.

Vorteile und Lösungen

Im Ergebnis des Projektes konnten umfangreiche Erkenntnisse zum Materialabbau in Weich-PVC gewonnen werden. Die Ursachen für ein Versagen von Weich-PVC-Produkten im Außeneinsatz werden benannt. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass es keine allgemeinen Grundsätze zur Vermeidung eines solchen Materialversagens gibt. Das wiederum kann auch als Chance interpretiert werden, nach der jede Rezeptur ein Anwendungsspektrum haben kann. Dieses muss aber exakt festgestellt und geprüft werden.
Eine derartige Einzelfallprüfung ist dann Voraussetzung für eine Vermeidung von vorzeitigem Materialversagen während der Anwendung sowie für nachfolgende Kosteneinsparungen, gute Kundenzufriedenheit und einer guten Akzeptanz des Materials Weich-PVC.
Darüber hinaus werden für die im Verlauf des Projekts erarbeiteten Untersuchungsmethoden zahlreiche Auftragsanalysen zur Charakterisierung von Weich-PVCMaterialien erwartet. Als Kunden werden hier vor allem Produzenten aus dem Bereich Dachbahnen und Kunststoffbahnenindustrie angesehen. Es ist nun möglich, analytische Verfahren zielgenauer einzusetzen und deren Ergebnisse besser zu interpretieren. Dies führt bereits jetzt zu einer erhöhten Kompetenz des Prüfinstitutes und zu besserer wissenschaftlicher Betreuung von Kundenaufträgen. Im Vergleich zum ursprünglichen Verwertungsplan sei hier noch einmal darauf hingewiesen, dass im Sinne des ursprünglichen Projektzieles Forschungsarbeiten notwendig sind, die speziell die chemisch-physikalischen Zustände und Prozesse auf der Materialoberfläche zum Forschungsgegenstand haben.

Zielgruppe und Zielmarkt

Entsprechend der Schwerpunkte der derzeitigen Prüf- und Forschungstätigkeit des Institutes kommen für die im Projekt bearbeiteten Problemfelder die Kunden aus dem Bereich des textilen Bauens, insbesondere sind dies Hersteller von Planenmaterialien, Schwimmbadfolien und Folien für biotechnische Anlagen. Auch werden die Hersteller von Dachbahnen profitieren.
Weiterhin kann eine Verwertung auch im Bereich der chemischen Industrie erfolgen. Die neuen materialtheoretischen überlegungen hinsichtlich des Einflusses der Materialoberfläche bedeuten einen Schub für neue experimentelle Ansätze zur Aufklärung von Materialeffekten im System Weich-PVC.
Grundsätzlich kann das gewonnene Know-how auch direkt von den Herstellern von Weich-PVC umgesetzt werden. Es kann neben besseren Produktqualitäten die Erschließung neuer Einsatzgebiete erwartet werden, weil die Ergebnisse gezeigt haben, dass jede Rezeptur ihre Chancen auf bestimmte Einsatzgebiete hat und keine generellen Ausschlusskriterien hinsichtlich Bewitterungsstabilität bei Verwendung bestimmter Additive gemacht werden können. Das eröffnet vor allem auch den Herstellern von Additiven neue Anwendungsfelder für ihre Produkte. Allerdings muss dann zur Vermeidung von Reklamationen und für eine sichere Verhaltensprognose des Materials während der Anwendung die bereits oben genannte Betrachtung jeder einzelnen Rezeptur durchgeführt werden und es kann nicht auf allgemeine Richtlinien zurückgegriffen werden. Trotzdem kann der Einsatz des kostengünstigen Materials Weich-PVC bei geeigneter Materialauswahl und -testung zu massiven Kosteneinsparungen, guter Kundenzufriedenheit sowie zu einer allgemein guten Akzeptanz desselben führen.
Weiterhin sind die neuen Erkenntnisse bei der Interpretation von Analysen- und Prüfergebnissen von großer Bedeutung. Diese sind besonders für nichtindustrielle Kunden interessant. Hier sind vor allem Gutachter hervorzuheben, die bei der Begutachtung von Reklamationen und Schadensfällen auch auf Ergebnisse analytischer Untersuchungen und deren Bewertung angewiesen sind.