Bei Kinderspielzeug erlaubt die EU nur noch phthalatfreie Weichmacher. Foto: Lanxess AG
Kunststoff-Additive: Was sind Weichmacher und wie funktionieren sie?
Was Weichmacher sind, sagt eigentlich schon ihr Name. Es handelt sich um Zusatzstoffe, die einen Kunststoff weicher und elastischer machen. Sie kommen daher vor allem bei ursprünglich harten und spröden Verbindungen zum Einsatz – insbesondere beim Massenkunststoff PVC. Im Baubereich wird Weich-PVC zum Beispiel für Bodenbeläge, Dichtungsmaterialien oder auch für Folienwerkstoffe eingesetzt. Produkte wie Kunststoff-Rohre oder -Fensterrahmen sind dagegen aus Hart-PVC und enthalten keine Weichmacher.
Chemische Zusammensetzung
Die meisten in der Praxis eingesetzten Weichmacher gehören zur Stoffgruppe der Ester. Das sind Substanzen, die durch die Reaktion einer Säure mit einem Alkohol entstehen. Unter den Estern sind es die Phthalate, die als Kunststoff-Weichmacher eine besonders große Rolle spielen. Phthalate sind chemisch betrachtet die Ester der Phthalsäure. Es gibt sie in vielen verschiedenen Varianten. Eine wichtige Unterteilung bezieht sich auf die Molekülgroße: Man unterscheidet Phthalate aus relativ kleinen Molekülen (niedermolekulare Verbindungen) von solchen, die aus größeren Molekülen bestehen (höhermolekulare Verbindungen). Bei den niedermolekularen Stoffen sind die Teilchen oft so klein, dass sie in die Zellen von Lebewesen eindringen können. Zu den niedermolekularen Phthalaten gehört auch die Substanz Diethylhexylphtalat (DEHP). Das ist der Weichmacher, der lange Zeit am häufigsten in PVC-Produkten eingesetzt wurde – vom Fußbodenbelag über Tapeten und Kabelisolierungen bis hin zu Verpackungen und Spielzeug.
Wie funktionieren Weichmacher?
Die meisten Weichmacher sind so genannte äußere Weichmacher. Sie werden oft auch als „molekulares Schmiermittel“ bezeichnet. Diese Substanzen haben eine zähflüssige bis teigige Konsistenz und werden bei der Herstellung von Kunststoffen heiß in die Polymermasse eingerührt. Dabei geht es nicht nur um kleine Mengen. Der Anteil der äußeren Weichmacher an elastischen Kunststoffprodukten liegt in der Regel zwischen 20 und 50 %, mitunter sogar deutlich darüber. Die äußeren Weichmacher lagern sich innerhalb des Kunststoffs um dessen Molekülketten herum an und sorgen so für eine Auflockerung des Teilchengefüges. Das Gerüst aus Polymerketten wird dadurch in sich beweglicher, formbarer und schlagzäher.
Alternativ lassen sich elastische Kunststoffe auch nach dem Prinzip der inneren Weichmachung herstellen. In diesem Fall ist es nicht so, dass die Weichmacher die Kunststoffmoleküle umhüllen – vielmehr sind sie durch chemische Reaktion selbst ein Bestandteil der Molekülketten geworden. Der Vorteil solcher inneren Weichmacher ist, dass sie fest im Material gebunden sind, sodass eine Abgabe an die Umwelt unmöglich oder zumindest sehr erschwert ist. Allerdings ist die Herstellung solcher Polymere relativ teuer. Daher spielen in der Praxis die äußeren Weichmacher nach wie vor eine deutlich größere Rolle.
