Weichmacher

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Weichmacher (oder auch Weichmachungsmittel) sind Stoffe, die in großem Umfang Kunststoffen, Farben und Lacken, Gummi, Klebstoffen und Befilmungsüberzügen zugesetzt werden, um diese weicher, flexibler, geschmeidiger und elastischer im Gebrauch oder der weiteren Verarbeitung zu machen. Weichmacher gehören zu den meistverkauften Chemikalien.[1] Für Kunststoffprodukte wurden im Jahr 2012 rund 87% der weltweit verbrauchten Weichmacher eingesetzt, wobei der größte Anteil in die Herstellung von Folien und Kabeln fließt. [2]

Sie können zum Beispiel schwerflüchtige Ester, fette Öle, Weichharze oder auch Campher sein.

Der Weichmacher verschiebt den thermoplastischen Bereich hin zu niedrigeren Temperaturen, so dass also im Bereich der Einsatz-Temperatur der Kunststoff die gewünschten "elastischeren" Eigenschaften aufweist.

Methoden und Beispiele[Bearbeiten]

Beispiele für Weichmacher, die Kunststoffen zugesetzt werden:

Äußere Weichmachung[Bearbeiten]

Bei der äußeren Weichmachung wird der Weichmacher nicht kovalent in das Polymer eingebunden, sondern tritt nur über seine polaren Gruppen mit dem Polymer in Wechselwirkung und erhöht so die Kettenbeweglichkeit.

  • Diethylhexylphthalat (DEHP) wird als Weichmacher für PVC und Elastomere verwendet und ist nach wie vor der mit großem Abstand meistgebrauchte Weichmacher.[1] Aufgrund verschiedener negativer Einschätzungen (unter anderem einer EU-Arbeitsgruppe im Jahr 2000 als fruchtschädigend und fruchtbarkeitsschädigend eingestuft) verzichtet die europäische Kunststoffindustrie weitgehend auf Phthalate in Spielzeugen für Kleinkinder. DEHP wurde auch in Olivenöl nachgewiesen. Eine andere, umgangssprachlich gebräuchlichere Bezeichnung für DEHP ist Dioctylphthalat (DOP). DEHP gehört zur Gruppe der Phthalsäureester.
  • Mesamoll, ein Alkylsulfonsäureester des Phenols (ASE), Weichmacher für PVC, dient als Ersatzstoff für DEHP.
  • Hexamoll DINCH ist ein weiterer Ersatzstoff für DEHP und wird seit dem Jahr 2006 für die Herstellung von Kunststoffartikeln sensibler Anwendungsbereiche wie Kinderspielzeug aus PVC, Medizinartikel und zum Verpacken von Lebensmitteln verwendet.
  • Zitronensäure-basierte Weichmacher, wie Zitronensäuretriethylester sind zwar teurer als Phthalat-basierte Weichmacher[3] aber sie sind kaum toxisch und weisen auch keine hormon-ähnlichen Wirkungen auf.
  • Adipinsäure-basierte Weichmacher, speziell Diethylhexyladipat und Diethyloctyladipat werden ähnlich wie citratbasierte Weichmacher eingesetzt. Auch sie sind zwar toxikologisch unbedenklicher als Phthalate, aber auch teurer.

Innere Weichmachung[Bearbeiten]

Neben diesen als äußere Weichmachung bezeichneten Methoden existiert auch die sog. innere Weichmachung. In diesem Fall wird der Weichmacher im Rahmen einer Copolymerisation eingeführt. Im Gegensatz zur äußeren Weichmachung, bei der der Weichmacher nur über Dipol-Wechselwirkungen mit den Makromolekülen verknüpft ist, wird er bei innerer Weichmachung Teil des Makromoleküls (in dem Fall ein Copolymeres). Dadurch bleibt der Kunststoff dauerhaft weich und es kommt nicht zu einem Ausdiffundieren des Weichmachers. Beispielsweise wird Vinylchlorid mit bis zu 20 Prozent Vinylacetat polymerisiert. Andere Zusätze für die Copolymerisation von Vinylchlorid sind Maleinsäure, Ethen, Methylvinylether oder Acrylsäuremethylester.

Extender[Bearbeiten]

Extender sind Sekundärweichmacher, die eine mäßige Polarität besitzen und daher nur in Abstimmung mit den eigentlichen Weichmachern eingesetzt werden. Sie dienen zur Verbesserung der Verarbeitung und zur Verbilligung der Kunststoffformmasse.[4]

Weichmacher in der Tablettenindustrie[Bearbeiten]

Zur Herstellung von überzogenen Tabletten mit Hilfe von Polymerlösungen oder Polymerdispersionen werden Weichmacher zugesetzt. Dabei handelt es sich oft um niedermolekulare, hochsiedende Flüssigkeiten, wie etwa der Sebacinsäuredibutylester mit einem Siedepunkt von 343 °C.[5] Ziel ist es die Sprödigkeit der Überzüge zu senken und die Flexibilität zu erhöhen. Außerdem wird durch Weichmacher die Mindestfilmbildetemperatur gesenkt. Diese sollte optimalerweise bei Raumtemperatur liegen. Weichmacher lagern sich zwischen Polymerketten und erhöhen somit die Flexibilität und Elastizität der Ketten. Sie verringern die Sprödigkeit und senken im Zusammenhang mit Polymerlösungen für Überzüge deren Mindestfilmbildetemperatur.

Gesundheitliche Auswirkungen und Folgen[Bearbeiten]

Eine generelle Aussage über die Auswirkungen von „Weichmachern“ ist insofern nicht möglich, weil je nach Anwendung unterschiedliche Gruppen von Chemikalien so bezeichnet werden. In der Kritik stehen hauptsächlich Weichmacher für an sich spröde Kunststoffe.

Bestimmte Weichmacher auf Basis von Phthalaten können Unfruchtbarkeit bei Männern verursachen, da sie in ihrer Wirkung bestimmten Hormonen ähnlich sind.[6] Sie beeinflussen die Testosteron-gesteuerten Entwicklungsstufen.[7] Außerdem stehen sie in Verdacht, Diabetes zu verursachen.[8] Auch das als nötiges Antioxidans zugesetzte — also damit vergesellschaftete — Bisphenol A steht im Verdacht gesundheitliche Auswirkungen zu zeigen.

Phthalatweichmacher wurden zwar von der Europäischen Union für Kinderspielzeug verboten, wurden aber dennoch in vielen Buntstiften nachgewiesen. Dies ist auf Dauer für Kinder gefährlich, da sie durch das Kauen auf den lackierten Flächen gesundheitlich geschädigt werden können.[9]

In deutschen Kindergärten wurden im Mittel dreimal so hohe Belastungen mit verschiedenen Weichmachern wie in einem durchschnittlichen deutschen Haushalt festgestellt. Das ist bedenklich, denn Weichmacher stehen im Verdacht, den Hormonhaushalt zu beeinflussen. Besonders für Kinder und Föten im Mutterleib ist das gefährlich: Unfruchtbarkeit, Leberschäden oder Verhaltensstörungen könnten ausgelöst oder gefördert werden.[10]

Alternativen zu Weichmachern aus der Gruppe der Phthalate können nur bei gleichzeitiger Neuoptimierung physikalischer und chemischer Eigenschaften eingesetzt werden, eine einfache Austauschsubstanz existiert nicht.[11]

Vorkommen und Politik[Bearbeiten]

Während Polyethylen und Polypropylen normalerweise keine Weichmacher enthalten, besteht Weich-PVC immer teilweise aus Weichmachern (typischerweise zu 30 bis 35 %).[12] Weichmacher sind unter anderem in Kinderspielzeug aus PVC und häufig in Sexspielzeug aus Fernost zu finden. Beim Kauf solcher Produkte sollte unbedingt auf den Hinweis "frei von Weichmachern/Phthalaten" sowie "BPA-frei" geachtet werden, da sie in der EU noch nicht verboten sind. Jedoch ist "BPA-frei" nicht gleich Bisphenol-frei, denn anstelle von Bisphenol A wird oft einfach ein anderes Bisphenol verwendet, welches nicht deklariert werden muss. Bereits Ende 1999 hatte die EU für Kleinkind-Spielzeug, das bestimmungsgemäß in den Mund genommen wird, ein auf drei Monate begrenztes Verbot von bestimmten Weichmachern erlassen. Diese temporäre Maßnahme ist bis heute immer um je drei Monate verlängert worden. Der Einsatz der Phthalate wurde verboten, da es keine zuverlässige Messmethode gab, die Migration der Phthalate und damit die mögliche Belastung der Kinder zu messen. Inzwischen liegt eine vom Europäischen Chemikalienbüro ECB validierte Methode vor.

Das weltweite Volumen an Weichmachern lag 2004 bei 5,5 Mio. Tonnen, was einem Gesamtwert von etwa 7 Mrd. Euro entspricht.[1]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Ceresana Research: [1], November 2013.
  2. Marktstudie Weichmacher, 3. Auflage, Ceresana, Nov. 2013 [2]
  3. Plastics Additives Von G. Pritchard (Kapitel 4.13.5) bei google-books .
  4. Vogel: Kunststoffkunde. Würzburg 2005 (8. Aufl.). ISBN 3-8023-1987-7 S. 50.
  5. Eintrag zu Sebacinsäuredibutylester in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. Dez. 2009 (JavaScript erforderlich).
  6. "45 Min - Gefahr Weichmacher": Warum sind immer mehr Männer nur noch eingeschränkt fruchtbar?
  7. medizinauskunft.de: Weichmacher machen unfruchtbar (Version vom 5. September 2011 im Internet Archive), 22. März 2010.
  8. IDW-Online 29. Mai 2012
  9. Schulbeginn: Schadstoffe in Stiften, Farben und Radierern, Stiftung Warentest, 5. September 2008 (online abgerufen am 26. Februar 2013).
  10. "Wie gefährlich sind Plastik-Schadstoffe?": Artikel und Video auf wdr.de
  11. Plastics Additives Von G. Pritchard (Kapitel 4.13.5) bei google-books
  12. Umweltbundesamt, Berlin (Hrsg.): Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften. (S.10 & S.3) (PDF; 378 kB) Umweltbundesamt Berlin, Februar 2007.

Literatur[Bearbeiten]

  • Anonymus: Thema: Weichmacher – Die weiche Revolution. In: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Bd. 33, Nr. 4, 2002, ISSN 0933-5137, S. 216–219.
  • Umweltbundesamt, Berlin (Hrsg.): Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften. (PDF; 378 kB) Umweltbundesamt Berlin, Februar 2007.
  • Regine Nagorka, André Conrad, Christiane Scheller, Bettina Süßenbach, Heinz-Jörn Moriske: Weichmacher und Flammschutzmittel im Hausstaub. Teil 1: Phthalate. In: Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft Bd. 70, Nr. 3, 2010, ISSN 0949-8036, S. 70–76.
  • Hermann Fromme, Wolfgang Körner, Ludwig Gruber, Dieter Heitmann, Martin Schlummer, Wolfgang Völkel, Gabriele Bolte: Exposition der Bevölkerung gegenüber Phthalaten. In: Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft Bd. 70, Nr. 3, 2010, ISSN 0949-8036, S. 77–81.
  • Gerhard Volland, Thomas Gabrio, Roman Wodarz, Dagmar Hansen, Volker Mann, Sibylle Hildenbrand: Einfluss von Di(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) in Hausstaub und Innenraumluft auf die tägliche DEHP-Aufnahme. In: Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft Bd. 70, Nr. 3, 2010, ISSN 0949-8036, S. 83–88.

Weblinks[Bearbeiten]