Produktdefinition

Polyethylen (PE) ist der wichtigste thermoplastische Kunststoff und gehört zu den Polyolefinen. Kunststoffe aus Polyethylen werden eingeteilt in Polyethylen niederer Dichte (LDPE, Low density PE) und Polyethylen hoher Dichte (HDPE, High density PE).

Das Verfahren zur Herstellung von LDPE wurde bereits 1936 patentiert. 1950 begann die industrielle Herstellung. Polyethylen wird durch Polymerisation von Ethylen hergestellt, es besteht lediglich aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Polyethylen niederer Dichte LDPE ist ein durchscheinender bis klarer Kunststoff, auch Polyethylen hoher Dichte HDPE ist transparent.

Wichtige Ethylen-Kunststoffe sind Lineares Polyethylen niederer Dichte (LLDPE), vernetzte Kunststoffe aus Polyethylen (VPE bzw. PE-X), chlorierte Kunststoffe aus Polyethylen (PE-C) und Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA).

 Wichtige Anwendungsbereiche im Bauwesen:

Beschreibungssystematik

Eigenschaften:

Unempfindlich gegen Feuchtigkeit und gegen Salzlösungen, beständig gegenüber Laugen und Säuren. Kann mit organischen Lösemitteln aufquellen. PE-HD ist auch gegenüber Benzin beständig. Weitere Eigenschaften:
hohe Zähigkeit und Reißdehnung, Temperaturbeständigkeit von -85°C bis +90°C, leicht ritzbar, sehr geringe Wasseraufnahme, optisch milchig weiß, die Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit (nur polare Gase) ist niedriger als bei den meisten Kunststoffen.
Durch Sonneneinstrahlung kann PE verspröden, meist wird Ruß als UV-Stabilisator eingesetzt.

Zusammensetzung nach Elementen und Charakterisierung:

Die Zahlenwerte beziehen sich auf die reinen Polymere, ohne Berücksichtigung von Additiven, Weichmachern und Füllstoffen.

Jahresverbrauchszahlen (2007):

PE ist der wichtigste Kunststoff, spielt jedoch im Bausektor höchstens als Schutzfolie oder als Verpackungsmaterial mengenmäßig eine Rolle.

Die Nachfrage von Kunststoffen in der EU27+NO/CH stieg 2007 auf 52,5 Millionen Tonnen (2006: 51 Millionen Tonnen). Diese Steigerungsrate von 3 Prozent übertrifft das BIP-Wachstum. Die weltweite Nachfrage wuchs 2007 auf 260 Millionen Tonnen (2006: 245 Millionen Tonnen). 2007 wurde in der Verwertung von Kunststoffen in den 27 EU-Mitgliedstaaten plus Norwegen und Schweiz (EU27+NO/CH) die 50-Prozent-Marke erreicht.

Die Einsatzgebiete für Kunststoffe in Deutschland 2006 (in %)

Technische Daten

Bei den angegebenen Daten handelt es sich um typische Werte, bezogen auf die angegebenen Kunststoffe in Reinform. Die technischen Daten für spezielle Produkte (z.B. Schaumstoffe, Dichtungsbahnen) befinden sich in den Informationen zu den entsprechenden Produktgruppen.

Brandschutzklasse nach DIN EN 13501-1: E s1 bis s2 und d1 bis d2, je nach Ausrüstung

Technische Regeln (DIN, EN)

Hauptbestandteile

Die Rohstoffquellen sind Erdöl und teilweise Erdgas. Daraus gewinnt man Ethylen, aus dem Polyethylen hergestellt wird.

Rohstoffbedarf für die Herstellung von 1 kg Kunststoff:

Die Zahlenwerte beziehen sich auf den Bedarf für die Herstellung von 1 kg des angegebenen Materials ohne Berücksichtigung von Additiven Hilfsstoffen und Füllstoffen. Bei den Daten für LDPE (HDPE) handelt es sich um Mittelwerte aus der Produktion von 22 (10) Produktionsstätten aus Westeuropa Anfang der neunziger Jahre.

Der Rohstoffbedarf von Polypropylen, Polyethylen und Polystyrol, unterscheidet sich kaum, da sie ausschließlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff zusammengesetzt sind. Es werden keine mineralischen Rohstoffe benötigt.

Herstellungsprozess

Die Herstellung des Vorprodukts Ethylen und dessen Umsetzung zu Polyethylen geschieht durch Betriebe der Großchemie. Es werden verschiedene Herstellungsverfahren verwendet, Polyethylen niederer Dichte LDPE wird in einem Hochdruckprozess (1000 bis 3500 bar) hergestellt, Polyethylen hoher Dichte wird in verschiedenen Prozessen unter niederem Druck (bis zu 200 bar) hergestellt. PE wird als Granulat an die verarbeitenden Betriebe geliefert, die das Granulat zu den entsprechenden Produkten durch Spritzguss, Extrusion, Blasformen usw. weiterverarbeiten.

Umweltindikatoren

Anm.:
Einheitliche Werte zum Primärenergieaufwand soll zukünftig ausschließlich die Datenbank Ökobau.dat des Informationsportals Nachhaltiges Bauen des BMVBS liefern. Soweit Datensätze der Ökobau.dat für eine Produktgruppe in WECOBIS bereits vorliegen, erfolgt eine Darstellung unter Herstellung / Umweltindikatoren. Für Polyethylen liegen derzeit (Stand Oktober 2008) noch keine Datensätze in Ökobau.dat vor. Es werden daher hilfsweise noch andere Quellen angeboten.

Ausgewählte Emissionen bei der Herstellung von 1 kg Kunststoff:

 * : Emissionen als Mittelwerte für LDPE und HDPE

Die Herstellung von PE ist im Vergleich zu anderen Kunststoffen mit einem niederen Energieaufwand verbunden, da Ethylen ein Basisprodukt der chemischen Grundstoff-Herstellung ist. Daraus resultiert ein vergleichsweise einfacher, kurzer Herstellungsweg des Polyethylen über nur wenige Zwischenstufen.

Umweltrelevante Additive:

Prozessrisiken:

Bei der Herstellung der Vorprodukte ist Ethylen als Gefahrstoff mit erheblichem Risikopotential beteiligt.

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

PE-Folien und andere PE-Produkte werden auf der Baustelle in der Regel mechanisch verarbeitet. Beim Verschweißen von PE-Folien können geringe Mengen an Kohlenwasserstoffdämpfen entstehen. Ein Verkleben ist ohne Vorbehandlung nicht möglich, da die PE-Produktoberflächen völlig unpolar sind und erst mit Funkeninduktion angeätzt werden müssen.

Umweltrelevante Informationen

Weitergehende Informationen zu Vorsichtsmaßnahmen und Gefährdungen sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Längerfristige Schadstoffabgabe:

PE ist geruchs- und geschmacksfrei. Es liegen keine Daten zu einer Schadstoffabgabe aus Polyethylen vor. Aufgrund der Tatsache, dass Produkte aus Polyethylen normalerweise keine Weichmacher enthalten, erscheint eine Schadstoffabgabe aus Polyethylenprodukten unwahrscheinlich.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandverhalten:

Polyethylen ist sehr gut brennbar, lässt sich entzünden und brennt nach Entfernen der Zündquelle mit leuchtender Flamme weiter. Aus reinem Polyethylen entstehen aufgrund der vollständigen Verbrennung keine toxischen Brandgase. Da es sich bei Polyethylen um einen thermoplastischen Kunststoff handelt, besteht die Gefahr der Brandausbreitung durch herabtropfendes, brennendes Material. Bauprodukten aus Polyethylen müssen Flammschutzmittel zugesetzt werden. Dabei handelt es sich meist um bromierte oder chlorierte Verbindungen, die giftige Brandgase bilden können. Auf Grund einer freiwilligen Selbstverpflichtung des Verbandes der kunststoffverarbeitenden Industrie und des Verbandes der Textilhilfsmittelhersteller wird auf polybromierte Diphenylether verzichtet und auf Ersatzstoffe ausgewichen.

Gemäß der Richtlinie 2002/95/EG des europäischen Parlaments wird ab dem 1. Juli 2006 die Verwendung von PBB und PBDE in neu in Verkehr gebrachten Elektro- und Elektronikgeräten in der EU untersagt und gemäß der Richtlinie 2003/11/EG dürfen PentaBDE und OctaBDE (Penta- und Octadiphenylether) ab August 2004 nicht mehr in Verkehr gebracht werden.

Die mengenmäßig relevantesten Flammschutzmittel bei der Polyolefinverarbeitung sind die Aluminiumoxidhydrate. Diese sind aus heutiger Sicht toxikologisch unbedenklich.

Beständigkeit Nutzungszustand

Produkte aus Polyethylen (PE) sind beständig, müssen jedoch mit Stabilisatoren gegen Langzeitabbau geschützt werden. Rohre aus HDPE in der Gas- und Wasserversorgung besitzen eine prüftechnisch abgesicherte Haltbarkeitsdauer von 50 Jahren.

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank  mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
-> Datenbank als PDF (Zwischenauswertung vom 01.09.2008)

Stoffliche Verwertung

Bei den meisten Kunststoffen ist eine stoffliche oder energetische Verwertung möglich. Aus grundsätzlich ökologischen Überlegungen ist die stoffliche Verwertung der energetischen vorzuziehen, sofern dadurch Neukunststoff substituiert werden kann. Bei der stofflichen Verwertung, bei der die chemische Struktur des Kunststoffes erhalten bleibt, kann durch Substitution wesentlich mehr Energie eingespart werden, als wenn der Kunststoff verbrannt wird.

Generell ist die stoffliche Verwertung von Thermoplasten durch Einschmelzen und Umschmelzen in neue Formen möglich. Jedoch wird ein werkstoffliches Recycling von Kunststoffen aus Polyethylen (PE) dadurch erschwert, dass die Eigenschaften der Produkte im Wesentlichen durch die chemische Struktur beeinflusst werden. Durch das Einschmelzen von Polyethylen-Kunststoffen entsteht eine Mischung der Eigenschaften der verschiedenen PE-Typen und damit ein minderwertiges Recyclat. Auf der Baustelle können lediglich Plastikfolien separat als PE- und PP-Mix gesammelt werden. Aus diesem Kunststoff-Gemisch an Folien lassen sich wiederum Schutzfolien herstellen. Weil jedoch der Aufwand für das Sammeln relativ groß ist, die Sammellogistik noch kaum funktioniert und keine finanziellen Anreize bestehen, werden PE und PP-Folien kaum recycliert.

Energetische Verwertung

Aufgrund des Aufbaus ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff besitzen Produkte aus Polyethylen einen hohen Heizwert, der dem von Heizöl entspricht.
Sie sollten daher in Verbrennungsanlagen mit hohem Energienutzungsgrad energetisch verwertet werden.
Setzt man eine Verbrennung in modernen Anlagen voraus, ist mit keiner signifikanten Luftbelastung zu rechnen. Wegen eventuell vorhandener Flammschutzmittel kann die Verbrennung der PE-Kunststoffe halogenhaltige Rückstände erzeugen, die deponiert werden müssen.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Produkte aus PE sind derzeit keine besonders überwachungsbedürftigen Abfälle. Eine Ablagerung erscheint jedoch aufgrund des hohen Heizwertes als wenig sinnvoll.Nach Ablauf der Übergangsfristen der TA-Siedlungsabfall 2005 müssen Abfälle aus PE energetisch verwertet werden.

EAK-Abfallschlüssel

17 02 03 Kunststoffe (Bau- und Abbruchabfälle)

Weitere mögliche EAK-Abfallschlüssel aufgrund der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten.

Stiftung Warentest, test 8/2008, ISSN 0040-3946

PlasticsEurope Deutschland e.V., Geschäftsbericht von PlasticsEurope Deutschland e.V. für 2006; 10.Mai 2007, downloadbar in zwei Versionen
www.vke.de/