Weichmacher

Weichmacher bzw. Weichmachungsmittel bewirken, dass Stoffe weicher, flexibler, geschmeidiger und elastischer sind.

87 % der 2012 verbrauchten Weichmacher wurden in Kunststoffprodukten eingesetzt (größtenteils in Folien und Kabeln), danach folgen Gummiprodukte, Farben und Lacke. Darüber hinaus werden sie auch in Klebstoffen und Befilmungsüberzügen eingesetzt.

Weichmacher gehören zu den meistverkauften Chemikalien und sind zum Beispiel schwerflüchtige Carbonsäureester, fette Öle, Weichharze und Campher. Sie verschieben den thermoelastischen Bereich hin zu niedrigeren Temperaturen, so dass also im Bereich der Einsatz-Temperatur der Kunststoff die gewünschten elastischeren Eigenschaften aufweist.

Methoden und Beispiele

Beispiele für Weichmacher, die Kunststoffen zugesetzt werden:

Äußere Weichmachung

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. Aufgrund verschiedener negativer Einschätzungen (unter anderem von 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 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

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

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.

Weichmacher in der Tablettenindustrie

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. 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.

Kurzzeichen nach DIN EN ISO 1043-3

Kurzzeichen	Deutscher Name	CAS-Nr.
ASE	Alkylsulfonsäureester	unbekannt
BAR	Butyl-o-Acetylrizinoleat	140-04-5
BBP	Benzylbutylphthalat	85-68-7
BCHP	Butylcyclohexylphthalat	84-64-0
BNP	Butylnonylphthalat	unbekannt
BOA	Benzyloctyladipat	3089-55-2
BOP	Butyloctylphthalat	85-69-8
BST	Butylstearat	123-95-5
DBA	Dibutyladipat	105-99-7
DBEP	Di-2-Butoxyethylphthalat	117-83-9
DBF	Dibutylfumarat	105-75-9
DBM	Dibutylmaleat	105-76-0
DBP	Dibutylphthalat	84-74-2
DBS	Dibutylsebazat	109-43-3
DBZ	Dibutylazelat	2917-73-9
DCHP	Dicyclohexylphthalat	84-61-7
DCP	Dicaprylphthalat	131-15-7
DDP	Didecylphthalat	84-77-5
DEGDB	Diethylenglykoldibenzoat	120-55-8
DEP	Diethylphthalat	84-66-2
DHP	Diheptylphthalat	3648-21-3
DHXP	Dihexylphthalat	84-75-3
DIBA	Diisobutyladipat	141-04-8
DIBM	Diisobutylmaleat	14234-82-3
DIBP	Diisobutylphthalat	84-69-5
DIDA	Diisodecyladipat	27178-16-1
DIDP	Diisodecylphthalat	26761-40-0
DIHP	Diisoheptylphthalat	41451-28-9
DIHXP	Diisohexylphthalat	71850-09-4
DINA	Diisononyladipat	33703-08-1
DINP	Diisononylphthalat	28553-12-0
DIOA	Diisooctyladipat	1330-86-5
DIOM	Diisooctylmaleat	1330-76-3
DIOP	Diisooctylphthalat	27554-26-3
DIOS	Diisooctylsebazat	27214-90-0
DIOZ	Diisooctylazelat	26544-17-2
DIPP	Diisopentylphthalat	605-50-5
DMEP	Di-2-Methyloxyethylphthalat	117-82-8
DMP	Dimethylphthalat	131-11-3
DMS	Dimethylsebazat	106-79-6
DNF	Dinonylfumarat	2787-63-5
DNM	Dinonylmaleat	2787-64-6
DNOP	Di-n-octylphthalat	117-84-0
DNP	Dinonylphthalat	14103-61-8
DNS	Dinonylsebazat	4121-16-8
DOA	Dioctyladipat	103-23-1
DOIP	Dioctylisophthalat	137-89-3
DOP	Dioctylphthalat	117-81-7
DOS	Dioctylsebazat	122-62-3
DOTP	Dioctylterephthalat	6422-86-2
DOZ	Dioctylazelat	2064-80-4
DPCF	Diphenylkresylphosphat	26444-49-5
DPGDB	Di-x-Propylenglykoldibenzoat	unbekannt
DPOF	Diphenyloctylphosphat	1241-94-7
DPP	Diphenylphthalat	84-62-8
DTDP	Diisotridecylphthalat	27253-26-5
DUP	Diundecylphthalat	3648-20-2
ELO	Epoxidiertes Leinsamenöl	8016-11-3
ESO	Epoxidiertes Sojabohnenöl	8013-07-8
GTA	Glycerintriacetat	102-76-1
HNUA	Heptylnonylundecyladipat (= 711A)	unbekannt
HNUP	Heptylnonylundecylphthalat (= 711P)	68515-42-4
HXODA	Hexyloctyldecyladipat (= 610A)	unbekannt
HXODP	Hexyloctyldecylphthalat (= 610P)	68515-51-5
NUA	Nonylundecyladipat (= 911A)	unbekannt
NUP	Nonylundecylphthalat (= 911P)	unbekannt
ODA	Octyldecyladipat	110-29-2
ODP	Octyldecylphthalat	68515-52-6
ODTM	n-Octyldecyltrimellitat	unbekannt
PO	Paraffinöl	8012-95-1
PPA	Polypropylenadipat	unbekannt
PPS	Polypropylensebazat	unbekannt
SOA	Sucroseoctaacetat	126-14-7
TBAC	Tributyl-o-Acetylcitrat	77-90-7
TBEP	Tri-2-Butoxyethylphosphat	78-51-3
TBP	Tributylphosphat	126-73-8
TCEF	Trichlorethylphosphat	6145-73-9
TCF	Trikresylphosphat	1330-78-5
TDBPP	Tri-2,3-Dibrompropylphosphat	126-72-7
TDCPP	Tri-2,3-Dichlorpropylphosphat	78-43-3
TEAC	Triethyl-o-Acetylcitrat	77-89-4
THFO	Tetrahydrofurfuryloleat	5420-17-7
THTM	Triheptyltrimellitat	1528-48-9
TIOTM	Triisooctyltrimellitat	27251-75-8
TOF	Trioctylphosphat	78-42-2
TOPM	Tetraoctylpyromellitat	3126-80-5
TOTM	Trioctyltrimellitat	89-04-3
TPP	Triphenylphosphat	115-86-6
TXF	Trixylylenphosphat	25155-23-1

Gesundheitliche Auswirkungen und Folgen

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. Die Mitgliedsstaaten der Europäischen Union (EU) stuften die Phthalate DEHP, DBP und BBP als fortpflanzungsgefährdend ein. Sie beeinflussen die Testosteron-gesteuerten Entwicklungsstufen. Außerdem stehen sie in Verdacht, Diabetes zu verursachen. Auch das als nötiges Antioxidans zugesetzte — also damit vergesellschaftete — Bisphenol A steht im Verdacht, gesundheitliche Auswirkungen zu zeigen.

Die Aufnahmewege für den Menschen sind kontaminierte Nahrungsmittel (Hauptanteil der Gesamtaufnahme), Inhalation, Trinkwasser, Muttermilch, und der Hautkontakt mit Kosmetika oder Thermalpapier (bis zu 15 % der Gesamtexposition, enthalten z.B. in Rechnungen, Parktickets, Eintrittskarten etc.) in denen Phthalate in besonders leicht löslicher Form vorliegen und über die Haut aufgenommen werden koennen.

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.

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.

Alternativen zu Weichmachern aus der Gruppe der Phthalate können nur bei gleichzeitiger Neuoptimierung physikalischer und chemischer Eigenschaften eingesetzt werden, eine einfache Austauschsubstanz existiert nicht. So wurden auch die Alternativen zu Bisphenol A, Bisphenol S und F, in aktuellen Studien für hormonell aktiv befunden und stehen in Verdacht, ähnliche Auswirkungen wie Bisphenol A auf die Reproduktion, den Metabolismus und neurologische Funktionen des Menschen und mariner Lebewesen zu haben. Bisphenol S und F als Inhaltsstoffe, sowie viele andere Weichmacher in Produkten sind in Deutschland nicht kennzeichnungspflichtig. Hersteller und Unternehmen sind jedoch laut Europäischer Chemikalienverordnung REACH verpflichtet, besorgten Verbrauchern auf Anfrage Auskunft über alle enthaltenen Bestandteile und deren Gefährlichkeit zu geben.

Auswirkungen auf die Umwelt

Die Freisetzung von Phthalaten durch Auswaschung oder Abrieb erfolgt überwiegend bei Anwendungen im Freien: Etwa aus dem Unterbodenschutz, aus Dachfolien oder aus Lkw-Planen. Auch beim Reinigen von PVC-Böden oder beim Waschen PVC-bedruckter Textilien, gelangen Phthalate in das Abwasser. In den Kläranlagen lagern sie sich überwiegend am Klärschlamm an. Kommt dieser Klärschlamm auf die Felder, gelangen Phthalate in den Boden. Vereinzelt ließen sie sich sogar im Grundwasser nachweisen. Einige Phthalate wurden bereits in einer EU-Risikobewertung (2007) als „persistent“ (langlebig in Sediment und Boden), „bioakkumulierend“ (sich in hohem Maße in Organismen anreichernd) und „toxisch” (giftig für Wasserorganismen) eingestuft. Für viele Weichmacher liegen diesbezüglich jedoch noch keine Daten vor.

Vorkommen und Politik

Während Polyethylen und Polypropylen normalerweise keine Weichmacher enthalten, besteht Weich-PVC immer teilweise aus Weichmachern (typischerweise zu 30 bis 35 %). 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.

Literatur

• 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

• Informationen über Weichmacher
• medizinauskunft.de: Weichmacher machen unfruchtbar (Memento vom 5. September 2011 im Internet Archive), 22. März 2010.
• Phthalate - Was ist das Problem? vom: Bundesministerium für Umwelt (BMU)
• [Deutsches] Umweltbundesamt für Mensch und Umwelt: Phthalate, Die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften (pdf-Datei, zuletzt abgerufen Dezember 2012; 378 kB)
• Informationen, Nachrichten und Studien zum Thema Weichmacher auf den Seiten der Umweltschutzorganisation Plasticontrol e.V.