PVAL PVOH (Polyvinylalkohole)

Polyvinylalkohol (PVAL oder auch PVOH) ist ein wasserlösliches, biologisch abbaubares Polymer auf Basis petrochemischer Rohstoffe. Es wird als Granulat oder als Pulver hergestellt, ist weiß bis leicht elfenbeinfarbig und geruchlos. PVAL ist ein ataktischer Kunststoff, bildet aber dennoch über die Hydroxylgruppen kristalline Bereiche aus. PVALs und seine Derivate finden die vielfältigen Anwendungen in der Papier-, Klebstoff- und Textilfaserindustrie. Des Weiteren wird PVAL als Rohstoff für die Herstellung von Polyvinylbutyral (PVB) verwendet. Auf dem Markt sind bereits verschiedene PVAL-Typen kommerziell erhältlich. Bekannte PVAL-Hersteller sind die Firmen Kuraray, Wacker oder Celanese.

Polyvinylalkohole sind Polymere des Vinylalkohols. Da das Vinylalkohol-Monomerder nicht als freies Monomer existiert, kann die Herstellung von PVAL nicht über eine direkte Polymerisation erfolgen. So wird zunächst Vinylacetat zu Polyvinylacetat (PVAC) durch die radikalisch induzierte Polymerisation umgesetzt. Die Polymerisation wird in einem Lösungsmittel (meist im Methanol) durchgeführt. Im nächsten Schritt erfolgt eine Verseifung von Polyvinylacetat zu Polyvinylalkohol (Abbildung 1).

Abbildung 1: Teil- und Vollverseifung des PVAc zum PVAL

Je nach Hydrolysegrad wird dabei zwischen voll- und teilverseiften PVAL-Typen unterschieden. Bei den teilverseiften Polyvinylalkoholen beträgt der Hydrolysegrad 88 mol-% (± 1 mol-%), bei den vollverseiften 98,5 mol-% (± 1 mol-%).

Die Eigenschaften von PVAL hängen vom Polymerisationsgrad und dem Hydrolysegrad, sowie dessen Verteilung ab. Je nach dem Materialtyp hat PVAL eine Dichte von 1,23 – 1,33 g/cm³, eine hohe Zugfestigkeit und Flexibilität. Die mechanischen Eigenschaften von PVAL hängen zusätzlich vom Wassergehalt ab. Bei hoher Luftfeuchtigkeit verliert PVAL an Zugfestigkeit, gewinnt aber an Flexibilität. Die Glasübergangstemperatur liegt im Bereich 75 – 85 °C und die Schmelzetemperatur bei etwa 230°C für die vollständig hydrolysierten PVAL-Typen und im Bereich 180 – 190°C bei teilhydrolysierten PVALs. PVAL ist geruchlos und nicht toxisch, kann allerdings bei zu hohen Temperaturen pyrolysieren. Es ist beständig gegenüber Ölen, Fetten und Lösungsmitteln. PVALs weisen exzellente Barriereeigenschaften gegen Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und Aromen auf. Die Wasserlöslichkeit nimmt mit steigendem Hydrolysegrad ab.

Polyvinylalkohole werden auf Basis petrochemischer Rohstoffe hergestellt.

Im wasserfreien Zustand ist PVAL spröde. Die Sprödigkeit wird verringert durch verbliebene Acetylgruppen (teilverseifte Polyvinylalkohole), einpolymerisierte Monomere oder auch durch Wasseraufnahme. Wasser dient dabei als äußerer, flüchtiger Weichmacher. Durch die Zugabe von Glycerin oder Glykol wird eine gute thermoplastische Verarbeitbarkeit von PVAL ermöglicht. Nach der Weichmachung ist PVAL zur Herstellung blasextrudierter Folien geeignet. Außerdem ist es für 3D-Druck und Spritzguss anwendbar. Die Verarbeitungsparameter sind ebenfalls vom Polymerisationsgrad und dem Hydrolysegrad abhängig.

Die Nachhaltig von PHB beruht auf einer Kombination aus mehreren, dem Kunststoff zu Grunde liegenden Eigenschaften. Zunächst ist PHB zu 100 % biobasiert; es ist während der Herstellung kein zusätzlicher synthetischer Schritt notwendig, da es sich um eine natürliche Polymerisation handelt; das Material ist biokompatibel und es existieren nachhaltige Alternativen für das End-of-life-Management. PHB-Kunststoffe lassen einerseits mechanischen rezirkulieren und können sich in verschiedenen natürlichen, aber auch kontrollierten Bedingungen vollständig abbauen.

Zertifikate PVAL ist nach DIN EN 13432 kompostierbar.

Die biologische Abbaubarkeit von PVAL ist je nach dem Materialtyp unterschiedlich. Die wasserlöslichen Polyvinylalkohole sind biologisch abbaubar und lösen sich komplett in Wasser auf. Sie können Einweg-Kunststoffverpackungen in vielen Bereichen ersetzen und Plastikmüll vermeiden.

Recycling Extrusionsfähige PVAL-Produkte können für den Recyclingkreislauf optimiert werden. Zum aktuellen Zeitpunkt ist ein sortenreiner Sammlungsprozess problematisch.