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Was sind Lösungsmittel und Weichmacher?

Lösemittel sind bei Zimmertemperatur flüssige und mehr oder weniger leicht verdunstende, das heißt, leichtflüchtige Stoffe, die andere Stoffe in sehr feiner Verteilung aufnehmen können, ohne sich oder die aufgenommenen Stoffe chemisch zu verändern. Bei Zimmertemperatur schwerflüchtige Stoffe mit sonst gleichen Eigenschaften werden "Weichmacher" genannt.

Lösungen

Lösungen sind homogene Gemenge von zwei oder mehr Stoffen. Dabei wird in den meisten Fällen unterschieden zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff.

Die Lösungen werden nach der Teilchengröße des gelösten Stoffes eingeteilt.

Echte LösungenKolloide LösungenSuspensionen
Molekulardisperse (ionendisperse) Systeme kolloiddisperse Systemegrobdisperse Systeme
Teilchen optisch nicht erkennbarTeilchen unter dem Ultramikroskop erkennbarTeilchen mit bloßem Auge beziehungsweise unter dem Mikroskop erkennbar
Teilchen laufen durch Papierfilter Teilchen werden von Papierfiltern zurückgehalten

Bei den Suspensionen handelt es sich um heterogene Gemenge. Sie gehören also nicht zu denn Lösungen, wohl aber zu den dispersen Systemen. Im weitesten Sinne werden alle homogenen Gemenge als Lösungen bezeichnet Im engeren Sinne versteht man unter Lösungen nur die homogenen Gemenge, bei denen das Dispersionsmittel (Lösungsmittel) flüssig ist. Als disperse Phase können dabei Stoffe vorliegen, die (unvermischt) bei Zimmertemperatur gasförmig, flüssig oder fest sind.

Beispiele: In flüssigen Lösungsmitteln lösen sich:

Das weitaus wichtigste Lösungsmittel ist das Wasser. Daneben werden auch viele organische Lösungsmittel in großen Mengen verwendet:
Beispiele: Ethanol (Äthylalkohol); Propanon (Azeton); Tetrachlormethan ("Tetra"); Trichloräthen (Trichloräthylen); Kohlendisulfid (Schwefelkohlenstoff); Benzol (Benzen); aber auch flüssiges Ammoniak und flüssiges Schwefeldioxid.

Lösungen spielen für die Chemie eine außerordentlich große Rolle. Fast alle chemischen Prozesse, nicht nur im Labor und in der Produktion, sondern auch alle anderen Prozesse unserer natürlichen Umwelt finden in Lösungen statt. Das Lösemittel, in dem die chemischen Prozesse des Lebens ablaufen, ist das Wasser und ist so unschädlich für die Gesundheit und Umwelt.[1]

Für viele im Alltag verwendete flüssige Produkte ist Wasser als Lösemittel ungeeignet. So sind zum Beispiel nur Leimfarben wirklich wasserlösliche Anstrichmittel. In Kalkfarbe, Zement- und Silikatfarben ist Wasser das Reaktionsmittel zur Erhärtung. Dispersionsfarben, auch die der "Naturfarben" - Hersteller, und sogenannte Wasserlacke enthalten immer mehr oder weniger geringe Zusätze an organischen Lösemitteln, selbst wenn sie als "lösemittelfrei" bezeichnet werden dürfen.[2]

Beispiel:Wasser verdünnbare Beschichtungen (Beschichtungssysteme)

Größere Mengen organischer Lösemittel enthalten vor allem Primer, Grundierungen und Imprägnierungen für alle Untergründe sowie Lacke, Lasuren und Versiegelungen für Holz- oder Metalloberflächen.
Ähnliches gilt für die großflächig verwendeten Baukleber: Für die meisten Zwecke gibt es lösemittelfreie mineralische Produkte mit Gips, Kalk oder Zement als Bindemittel oder lösemittelarme Dispersionskleber - auch für Klebearbeiten mit Holz (Parkett, Dielen), Kork, Linoleum oder Teppichen. Die großflächige Anwendung lösemittelhaltiger Kleber sollte nur noch auf wenige Spezialzwecke erfolgen.
Die im Haushalt und zum Hobby verwendeten Kleber enthalten fast alle große Mengen an Lösemitteln, die beim Kleben ziemlich konzentriert eingeatmet werden.
Viele Lösemittel, wie Ethanol (Spiritus), Propanol und die Terpene, sind nur wenig veränderte pflanzliche Naturprodukte. Die übrigen werden aus Erdgas und Erdöl hergestellt.[2]

Bei den im Alltag häufigsten Lösemitteln handelt es sich um Gemische. Die wichtigsten sind:

Viele Hersteller von Bau- und Renovierungsprodukten sowie Einrichtungsgegenständen sind seit einigen Jahren bestrebt, anstelle leichtflüchtiger organischer Verbindungen (VOC) vermehrt schwerflüchtige organische Verbindungen (SVOC) als Lösemittel oder Additive einzusetzen. Diese Stoffe sind meist nicht zu riechen, in der Regel weniger gesundheitsbedenklich und müssen außerdem nicht als Lösemittel deklariert werden. Denn organische Verbindungen, die oberhalb von etwa 200ºC sieden, gelten nicht als "Lösemittel". Produkte, die solche Verbindungen enthalten, können somit als "lösemittelfrei" angeboten werden und das Prädikat "lösemittelfrei" gilt heute als ein wichtiges Werbe- und Verkaufsargument. [5]

Weichmacher

Sie finden Anwendung, um die Gebrauchseigenschaften synthetischer Werkstoffe zu verändern.

Beispiel: PVC ist bei 20ºC har und erweicht bei 74 bis 79ºC in den plastoelastischen Zustand.
Durch Weichmacher (zum Beispiel hochsiedende Ester mehrbasischer Säuren mit einwertigen Alkoholen oder Glykolen und Extender kann PVC weich eingestellt werden, so dass es sich bei Gebrauchstemperaturen im thermoelastischen Zustand befindet (Einfriertemperatur -10ºC). Der Weichmachergehalt liegt zwischen 10 bis 60 %, je nach Menge und Art werden verschiedene Eigenschaften erreicht. Diese werden mit dem pulverisierten Kunststoff vermischt und dann erhitzt. Der Kunststoff löst sich in dem Weichmacher, er geliert und erstarrt nach Abkühlung zu einem festen Gel. Die Moleküle des Weichmachers schieben sich zwischen die Molekülketten des Plastomers und vergrößern so den Abstand der Molekülketten und der Kunststoff wird weicher. Bei erhöhter Temperatur oder Berührung mit nicht weich gemachten Plastomeren besteht die Gefahr des Weichmacherverlustes (Weichmacherwanderung oder Migration)/3/

Schwerflüchtige organische Verbindungen können aus Produkten, die bei Renovierung oder Neubau von Wohnungen zum Einsatz kommen, in die Raumluft gelangen. Insbesondere Weichmacherverbindungen ("Phthalate"), langkettige Alkane, Alkohole, Fettsäuren und Fettsäureester spielen hierbei eine Rolle.

Diese schwerflüchtigen organischen Verbindungen können unter anderem in

Auch Kunststoffoberflächen zum Beispiel von Möbeln können Weichmacher enthalten, die an die Raumluft abgegeben werden können.
Physikalisch gesehen haben schwerflüchtige organische Verbindungen die Eigenschaft, weniger stark als die früher verwendeten leichtflüchtigen organischen Verbindungen in die Raumluft auszugasen. Dafür tun sie dies aber oft über längere Zeit - in Einzelfällen sogar bis zu zwei Jahren oder länger. Dies führt dazu, dass nach Renovierungsarbeiten, die zum Beispiel im Sommer erfolgt sind, erst in den darauffolgenden Übergangs- und Wintermonaten, wenn geheizt und weniger oft gelüftet wird, die Konzentrationen der schwerflüchtigen organischen Verbindungen in der Raumluft merklich ansteigen und dann - im Zusammenwirken mit anderen Faktoren - zu den plötzlichen Schwarzstaubablagerungen führen können. /5/

Gesundheitsrisiken und Recycling

Bei den industriellen Beschichtungsverfahren geht der Trend weg von lösemittelhaltigen Stoffen hin zu Pulverlack, der elektrostatisch aufgebracht und dann eingebrannt wird oder zu Wasserlacken mit deutlich vermindertem Lösemittelanteil. /3/

Dispersionsfarben enthalten aber fast immer auch mehr oder weniger geringe Zusätze an organischen Lösemitteln, auch dann, wenn sie als "lösemittelfrei" bezeichnet werden dürfen.
Alle anderen Anstrichmittel enthalten größere Mengen von organischen Lösemitteln. Dabei handelt es sich fast immer um abgewandelte Naturprodukte.

Die Ausgangsstoffe sind zum Beispiel:

Aus den so gewonnenen Produkten können dann noch weitere Lösemittelarten hergestellt werden, zum Beispiel Aldehyde, Ester, Ether, Ketone und Chlorkohlenwasserstoffe.

Stark vereinfacht gesagt nimmt das Schadenspotenzial der Lösemittel von den Alkanen über die Aromaten bis zu den chlorierten Kohlenwasserstoffen zu. Aromate enthalten immer mehr Kohlenstoff als vergleichbare Alkane.

Alle Lösemittel sind umweltschädlich, auch die in den Naturfarben verwendeten. In der Atmosphäre werden sie zu Fotooxidantien verändert. Dadurch tragen sie ganz erheblich zur Ozonbildung in den unteren Schichten der Atmosphäre und zur Verstärkung des Treibhauseffekts bei.[4]

Um welche Stoffe beziehungsweise Stoffgemische es sich im einzelnen handelt, muss nicht angegeben werden, es sei denn, Bestandteile des Gemischs sind in der Gefahrstoffverordnung als "giftig", "gesundheitsschädlich" oder "reizend" eingestuft und ihre Konzentration in einem Produkt, zum Beispiel in einem Verdünner oder Pinselreiniger oder einem Anstrichmittel, überschreitet eine bestimmte Grenze. Siehe auch Beitrag giftige und reizende Stoffe. Sie liegt für:

Sind die genannten Konzentrationsgrenzen überschritten, muss der Hersteller die Bestandteile nennen und die Gebinde mit den in der Gefahrstoffverordnung festgesetzten Gefahrensymbolen kennzeichnen. Außerdem muss er mit den dort gleichfalls vorgeschriebenen Risikosätzen1) und Sicherheitshinweisen2) die Gefahren benennen und Sicherheitsmaßnahmen fordern.[2]

Beim Umgang mit Lösemitteln müssen die Gefahrenklassen beachtet werden. Ein Lösemitteldampf-Luftgemisch kann sich bei einer bestimmten Zündtemperatur von selbst entzünden. Es werden 5 Zündgruppen T1 bis T5 und die Gefahrenklassen A oder B unterschieden. So haben Lösemittel der Gefahrenklasse A1 einen Flammpunkt unter 21°C und tragen die Gefahrenbezeichnung "leicht entzündlich". Sie werden mit einem Flammensymbol auf orangegelbem Grund gekennzeichnet. Lösemittel mit einem Flammpunkt zwischen 21ºC und 55ºC gehören der Gefahrenklasse A2 an und werden als "entzündlich" ohne Gefahrensymbol bezeichnet. Die mit Lackierarbeiten Beschäftigten sollen geeignete Hautschutz- und Hautpflegemittel benutzen.[3]

Farb- und Lösemittelreste sowie entfernte Farbschichten gehören zum Sondermüll oder für den privaten Haushalt werden Schadstoffmobile bereitgestellt, wo Reste abgegeben werden können. Ein Recycling ist im allgemeinen nicht möglich.

Gesundheitliche Auswirkungen von ausgewählten Lösemittelgemischen

1)Gefahrenhinweise R-Sätze: Hinweis auf besondere Gefahren aus der Gefahrstoffverordnung GefStoffV, zum Beispiel Gesundheitsschädlich beim Einatmen (R 20), Reiz der Haut (R 38), Kann Krebs erzeugen (R 45) und andere.
2)Sicherheitsratschläge S-Sätze: Begriff aus der Gefahrstoffverordnung für die standardisierten Sicherheitsratschläge, die beim Umgang mit Gefahrstoffen zu beachten sind (englisch: safety). Zum Beispiel darf nicht in die Hände von Kindern gelangen (S 02),Berührung mit der Haut vermeiden (S 24), Bei Verschlucken sofort ärztlichen Rat einholen und Verpackung oder Etikett vorzeigen (S 46)

Quelle:
[1] Schröter, Werner, u. a.; Chemie, VEB Fachbuchverlag Leipzig 1986 S. 40-41
[2] Daunderer, Max; Gifte im Alltag, 1. Aufl. München: Beck, 1999, S. 120-122
[3] Scholz, Wilhelm, u. a.; Baustoffkenntnis, Werner-Verlag, 13. Aufl. 1995, S. 546, 559, 597, 603
[4] Kur, Friedrich; Wohngifte, Handbuch für gesundes Bauen und Einrichtungen, 3. Aufl. Verlag Eichborn, 1993, S. 551, 555 -556
[5] Umweltbundesamt Fachgebiet II 2.3, Innenraumhygiene Postfach 33 00 22, 14191 Berlin, www.umweltbundesamt.de, pdf-Datei, Attacke des schwarzen Staubes - das Phänomen "Schwarze Wohnungen" - Ursachen - Wirkungen - Abhilfe, S. 6,7;

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