Het levensverhaal van polyvinylchloride, ook wel PVC genoemd

Plastic onder vuur

Zeggen dat plastic met een negatief imago kampt, is een understatement. Die perceptie is niet onterecht; plasticsoep, zwerfvuil en microplastics zijn ecologische nachtmerries. Het materiaal voortaan bannen, is als het kind met het badwater weggooien. Het materiaal zelf is immers niet het probleem, maar wel de manier waarop we ermee omspringen, vooral eens een product het einde van zijn levenscyclus bereikt. Als we plastic correct kunnen inzamelen, sorteren en recycleren, wordt het een duurzamer verhaal.

Het ene plastic is ook het andere niet, het zijn vooral ‘single-use plastics’ die problemen veroorzaken, niet het PVC dat we gebruiken om ramen en deuren mee te maken. Een gesprek met de Europese brancheorganisatie van PVC-fabrikanten leerde ons dat PVC wel degelijk zijn plek verdient in de duurzame circulaire economie waar we langzaam naartoe bewegen.

We willen niet alleen vooruitblikken, maar ook achterom kijken: welke weg heeft PVC de voorbije decennia afgelegd? We starten bij het prille begin.

Twee keer ontdekt

Heel wat uitvindingen zijn het resultaat van toevalstreffers, maar weinigen werden tot twee keer toe toevallig ontdekt. Henri Victor Regnault ontdekte in 1838 als eerste PVC. De natuurkundige experimenteerde in die tijd met gasvormige vinylchloride en liet een glazen fles met het goedje per ongeluk een paar dagen in de zon staan. Een aantal dagen later bleek de fles vol wit poeder te liggen waardoor Regnault ontdekte dat er een nieuwe stof ontstaat wanneer vinylchloride aan hitte wordt blootgesteld.

PVC was geboren, maar al even snel weer vergeten. Regnault meldde zijn ontdekking, maar deed er verder niets mee. 34 jaar later, in 1872 deed scheikundige Eugen Baumann dit alles nog eens over. Net als Regnault experimenteerde hij met vinylchloride. Toen hij weken later op zoek ging naar een achteloos op een vensterbank achtergelaten fles trof hij er een vaste witte stof in aan. Baumann publiceerde zijn ontdekking wel meteen in een wetenschappelijk tijdschrift en wordt daarom vaak aangehaald als dé uitvinder van PVC. 

Het zou nog ettelijke jaren duren voor PVC echt furore maakte: het was moeilijk te bewerken en Regnault vond er geen praktische toepassingen voor. De grote doorbraak kwam er pas in 1926, toen de Amerikaanse scheikundige Waldo Semon een methode ontwikkelde om PVC te plastificeren door er allerhande additieven aan toe te voegen. Zo werd het een flexibel en gemakkelijk te bewerken materiaal dat voor uiteenlopende toepassingen kon worden ingezet.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog gebruikten de Amerikanen het om de elektrische bedrading op hun oorlogsschepen te beschermen en na de oorlog leerde ook de rest van de wereld het veelbelovende PVC kennen. Naast flexibel was het ook goedkoop, sterk en ging het lang mee. Geen wonder dat we dachten dat dit hét materiaal van de toekomst was. Vandaag valt het niet meer weg te denken uit onze huishoudens, de medische en de landbouwsector, de verpakkings- en auto-industrie, en natuurlijk ook de bouw.

Wat is PVC nu precies? Een vleugje chemie

Als je het materiaal minder goed kent, frissen we graag je geheugen op, want wat is PVC nu precies?

Polyvinylchloride (PVC) ontstaat door polymerisatie van vinylchloride, dat op zijn beurt bestaat uit etheen en chloor. Etheen wordt gewonnen uit aardolie of aardgas, en chloor uit steenzout. Vinlychloride is een monomeer, een eenvoudige molecule, die kan dienen als bouwsteen voor grotere moleculen. Mono betekent één, een monomeer is dus één stukje. Voeg je twee monomeren samen dan krijg je een dimeer, maar echt interessant wordt het pas wanneer je veel monomeren samenvoegt. Dan ontstaat er een lange keten, een polymeer.

Zoals je hierboven kon lezen, gebeurt die polymerisatie bij PVC door vinylchloride bloot te stellen aan hoge druk en hoge temperaturen. Na enkele raffinagebewerkingen blijft er een wit granulaat of poeder over, waaraan een aantal additieven worden toegevoegd om tot een bruikbaar eindproduct te komen. De verdere verwerking is afhankelijk van de gekozen toepassing. Voor het maken van raamprofielen wordt er gebruik gemaakt van extrusie: het granulaat wordt door een matrijs geperst en krijgt zo zijn uiteindelijke vorm. In deze fase worden er stabilisatoren aan toegevoegd om afbraak tijdens de verdere verwerking te voorkomen.

De eerste ramen en deuren

De eerste PVC-ramen werden in de jaren 50 in Duitsland ontwikkeld. Ze werden gangbaar in de jaren 70; toen de oliecrisis van 1973 en de stijgende olieprijzen heel wat mensen ertoe aanzetten om hun ramen met enkel glas te vervangen door beter isolerende PVC-ramen met dubbel glas. De economische recessie begin jaren 80 luidde een tweede belangrijke groeifase in. Initieel werden PVC-ramen in de markt gezet als een budget- en onderhoudsvriendelijk alternatief voor houten ramen. De vormgeving werd dan ook sterk afgestemd op de toen gangbare houten ramen. De profielen waren uitgesproken, kregen afgeronde hoeken en een dieper liggende glaslijn. Fermettes, pastorijwoningen en Spaanse villa’s maakten furore en de ramen waren veelal klein. De sterktes van PVC kwamen optimaal tot zijn recht.

Het budget- en onderhoudsvriendelijke karakter van PVC bleek niet veel later naast een troef ook een uitdaging te zijn. Vooral architecten kregen het er niet warm van, waarop de profielfabrikanten aan de slag gingen om hen en andere bouwprofessionals ervan te overtuigen dat het materiaal op gelijke voet kon staan met aluminium en hout, zowel op vlak van esthetiek als prestaties.

De introductie van kleur was een eerste stap in die richting. Hout kon men immers in alle mogelijke kleuren schilderen en toen ook het anodiseren en poederlakken van aluminium gangbaar werd, zetten fabrikanten van PVC-profielen de achtervolging in. Ze brachten gecoate profielen op de markt en toonden zo aan dat PVC ook architecturaal heel wat mogelijkheden bood. De onderhoudsvriendelijkheid werd opnieuw een troef, want anders dan hout moet je kunststof ramen en deuren niet om de zoveel tijd herschilderen.

Achtervolger wordt trendsetter

Waar oudere huizen vaak veel kleine ramen kregen, rusten we onze woningen vandaag graag uit met kamerbrede en -hoge ramen. Opnieuw moet PVC zich bewijzen. Hoe groter de glaspartij, hoe groter de kans dat de architect naar een meer rigide materiaal als aluminium grijpt. PVC-profielen zijn inderdaad minder sterk dan pakweg aluminium en staal, maar door ze op de juiste plaats met de juiste materialen (bv. glasvezel, aluminium, kunststof, composiet of staal) te versterken, leent PVC zich prima voor grotere glaspartijen.

Ramen moeten vandaag niet alleen groot, maar ook strak en minimalistisch zijn, met slanke profielen die liefst zo min mogelijk in het oog springen. Met zijn afgeronde hoeken en dieper liggende glaslijn voldoen PVC-profielen vaak niet meer aan het gewenste esthetische plaatje. De nieuwste profielreeksen zijn in niets meer te vergelijken met de profielen die initieel op de markt werden gebracht. Ze zijn slank, rechthoekig en de glaslijn werd naar voor gebracht. Daarnaast zijn er talloze opties op vlak van kleur, dankzij uiteenlopende coatings en folies. Op esthetisch vlak heeft PVC alvast zijn verdienstelijkheid bewezen.

Uitstekende prestaties

Een mooi raam houdt je echter nog niet warm in de winter of koel in de zomer. Alles staat of valt met andere woorden met de prestaties van het profiel en daar werden de voorbije decennia steeds meer eisen aan gesteld.

Hoewel PVC-profielen op zich al goede isolerende eigenschappen hebben, investeerden fabrikanten heel wat R&D in de ontwikkeling van profielen met nog betere thermische eigenschappen. De evolutie van eenkamer naar meerkamerprofielen zorgde ervoor dat PVC-profielen een isolatiewaarde van 1,4 W/m²K haalden. In de kleinere kamers staat de lucht immers stil, en stilstaande lucht werkt isolerend. Stalen versterkingen zijn, zeker bij grote raampartijen, nog gangbaar omdat ze de stabiliteit en draagkracht dusdanig vergroten. Een stalen versterking blijft echter een koudebrug. De laatste jaren wordt deze dan ook steeds vaker vervangen door een thermische versterking op basis van kunststof of zelfs glasvezels. Dankzij deze innovaties zijn vandaag Uf-waarden tot 0,85 W/m²K mogelijk. Gebruik je glas met een goede isolerende waarde, dan is een Uw-waarde onder 1 vandaag absoluut mogelijk, waar deze in de jaren 70 en 80 al snel 3 W/m²K of meer bedroeg.