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Keramikfliesen

Begriffsdefinition

Keramikfliesen und -platten sind gebrannte Erzeugnisse aus einem Rohstoffgemenge aus Ton und Mineralien für den Einsatz als Boden- oder Wandverkleidung im Innen- wie Außenraum. Keramik stammt von dem griechischen Wort für Ton „Keramos“ ab.

Es wird zwischen Steingutfliesen, Irdengutfliesen, Steinzeugfliesen, Cotto und grobkeramischen Produkten (Klinker) unterschieden.

Als Steingut bezeichnet man Keramik, deren „Scherben“ nach dem Brand bei 950–1150 °C eine Wasseraufnahme von mehr als 10% aufweist. Steingutfliesen weisen einen weißen oder leicht getönten Scherben auf. Irdengutfliesen werden ebenfalls dem Steingut zugeordnet, sind aber im Unterschied zu den Steingutfliesen meist farbig.

Steinzeug ist definiert als eine Keramik mit einer Wasseraufnahme von unter 3%. Gegenüber dem poröseren Steingut hat Steinzeug eine höhere Dichte und bessere mechanische Festigkeiten. Als Feinsteinzeug (FSZ) bezeichnet man keramische Fliesen mit einer Wasseraufnahme von unter 0,5%.

Cotto oder Terrakotta wird aus Kalkmergel mit starken „Verunreinigungen“ aus Quarzkrümeln hergestellt. Man nennt dieses Gemisch auch toskanischen Schieferton. Beim Brennen entsteht aus dem blau-grauen Ausgangsmaterial durch Oxidation der typisch rötlich gefärbte Cotto.

Zu den sogenannten grobkeramischen Produkten gehören die klassischen Klinker und Spaltklinker, bestehend aus Schamotte, Feldspat und weiß- oder rotbrennenden Tonen. Spaltklinker haben ihren Namen aus dem Produktionsprozess: Es handelt sich dabei um stranggepresste Klinker, die erst nach dem Brand gespalten werden. Auf der Rückseite sind dann die Rillen der Strangpressung zu erkennen. Durch die Rillen haftet der Mörtel sehr gut.

Quelle: Wikipedia

Wesentliche Bestandteile

Rohstoffe sind unterschiedliche Tonsorten, Kaolin, Porzellanerden, Quarz und Feldspat.
Glasbildende Mineralien (z. B. SiO2) werden für die Glasuren eingesetzt.

Charakteristik

Keramikfliesen werden in unterschiedlichen Qualitäten angeboten, wobei v. a. die Wasseraufnahmefähigkeit, die Frostbeständigkeit, die Rutschsicherheit und die Abriebfestigkeit zur Klassifizierung herangezogen werden. Hervorzuheben ist die lange Lebensdauer der Keramikfliesen, die in der Regel nicht von der Gebrauchs- und Funktionstüchtigkeit begrenzt ist, und sie lassen sich leicht reinigen.

Steingutfliesen besitzen einen relativ weichen weißen, gelblichen oder auch rötlichen Scherben und sind leicht zu bearbeiten. Ihr poröser Scherben nimmt relativ stark Wasser auf. So sind Steingutfliesen daran zu erkennen, dass ein auf die Fliesenrückseite gegebener Wassertropfen langsam aufgesogen wird. Aufgrund dieser relativ hohen Wasseraufnahme sind Steingutfliesen nicht zur Verlegung im Freien geeignet. Das aufgenommene Wasser würde den Fliesenscherben bei Frost sprengen.

Steinzeugfliesen aus Feinkeramik besitzen eine hohe Festigkeit und geringe Porosität, sie sind frostsicher und abriebfest. Häufig werden Steinzeugfliesen mit Glasuren oder werkseitigen Oberflächenvergütungen veredelt, um ästhetisch ansprechende Oberflächen zu erreichen und die Fleckempfindlichkeit zu vermindern. Hier gibt es je nach Art und Ausführung große Unterschiede, unter anderem in der Abriebfestigkeit.

Cotto ist ein atmungsfähiges Material aus roten Tonbestandteilen und überwiegend unbehandelt. Nach der Verlegung ist meist eine Imprägnierung erforderlich.

Die Brenntemperatur von 1200- 1300 °C trägt zu der sehr hohen Dichte von Feinsteinzeug bei. Hierdurch erhält es eine hohe Bruchfestigkeit, Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit. Feinsteinzeug-Fliesen werden unglasiert, poliert oder glasiert angeboten. Die geringe Porosität der Feinsteinzeug-Fliesen bringt es mit sich, dass normaler Zementmörtel für die Verlegung von Feinsteinzeug ungeeignet ist. Es sind spezielle, Kunststoff vergütete Fliesenkleber zu wählen. Das gilt ebenso für die verwendeten Fugenmaterialien.

Hohe Kantenschärfe und Beständigkeit gegen Wasser und Frost machen den Klinker zu einem geeigneten Boden- und Wandbelag für Außenraume.

Quelle: Wikipedia

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Bodenbeläge aus mineralischen Ausgangsstoffen sind vor allem durch ihr hohes Gewicht charakterisiert, dadurch sind die Transportaufwendungen hoch. Der Energieverbrauch für das Brennen bei hohen Temperaturen ist hoch im Vergleich zum Energieverbrauch bei der Herstellung anderen Bodenbelägen. Je höher die Brenntemperatur und je länger die Brenndauer, desto höher ist der Energiebedarf. Diesen Umweltbelastungen aus der Herstellung steht eine sehr lange technische Lebensdauer gegenüber. Fugen sind Bestandteil des Belages und nicht so widerstandsfähig wie die Fliesen. Für die Fugen sollte daher eine unempfindliche Farbe gewählt werden.

Lieferzustand

Da das Planungsraster im Bad auf einem Grundmaß von 60 cm aufbaut, entsprechen die klassischen, quadratischen Steingutfliesen diesem Rastermaß durch die Formate 15x15, 20x20 und 30x30 cm. Es gibt auch Hochformate wie 15x20 und 20x30 cm, die diesem System entsprechen. Daneben gibt es aber auch die Formate 25x25 cm, 15x25, 20x25 und vornehmlich für Küchen die Größe 10,8x10,8 cm. Die Dicke feinkeramischer Steingutfliesen liegt in der Regel je nach Format zwischen 5 und 9 mm.

Bei Steinzeugfliesen ist das Angebot an Formen und Formaten wesentlich umfangreicher als bei den Steingutfliesen. Es reicht vom klassischen Quadrat über das Rechteck bis zu Sechs- und Achtecken. Aufeinander abgestimmte Formate erlauben dabei häufig interessante Formatkombinationen – zum Beispiel von Quadraten und sechseckigen Langformaten (Schiffchen) oder von großen Quadraten und schmalen Rechtecken als Rahmen, wobei die Ecken durch kleine, möglicherweise andersfarbige Quadrate ausgefüllt werden.

Auch Cotto oder Terrakotta besitzt oft eine viel größere Auswahl an Formaten und Formen als Steingutfliesen.

Eine Tendenz zu immer größeren Formaten (120 × 120 cm und darüber hinaus) ist zu beobachten.
Neben großformatigen Fliesen sind aber auch Mosaikfliesen - Fliesen im Format 1×1 cm bis 10×10 cm - verbreitet.

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

Steingutfliesen und Irdengutfliesen sind wegen des hohen Wasseraufnahmevermögens nicht frostsicher und werden innen, im Objekt- und Wohnbereich zur Wand- und Bodenbekleidung verwendet. Sie sind gut für Feuchträume geeignet. Der Belag verfügt über eine große Härte. Typische Anwendungen für Steingut- und Irdengutfliesen sind dekorative Wandbeläge in Innenräumen.

Steinzeugfliesen sind dagegen frostbeständig. Ein Belag aus Steinzeugfliesen kann auch auf der Terrasse fortgesetzt werden. Fast alle Fliesen für stark beanspruchte Anwendungsbereiche, zum Beispiel in Industrie, Gewerbe oder öffentliche Bereichen, sind aus Steinzeug.
Wegen ihrer überragenden physikalischen Eigenschaften (hohe Bruchfestigkeit, Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit) und des breiten Angebots an unterschiedlichsten Optiken werden Feinsteinzeug-Fliesen mittlerweile in vielen verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt.

Quellen:
http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Boden-Keramikfliesen_966949.html

Marktsituation

Die europäische Fliesenindustrie stellt den weltweit größten Exporteur dar und hält einen Anteil von 75 Prozent des internationalen Fliesenhandels. Ein Drittel der in Europa produzierten Fliesen werden exportiert.
Der Großteil der europäischen Produktion ist in zwei Region konzentriert: in Sassuolo (Emilia-Romagna, Italien) und Castellón (Comunidad de Valencia, Spanien). Ein signifikanter Teil an Produktionsstätten befindet sich außerdem in Polen, Portugal, Deutschland, Frankreich, Bulgarien, UK, Rumänien, den Niederlanden, Tschechien und Ungarn.

Im Industrieverband Keramische Fliesen + Platten e. V. haben sich elf führende Unternehmen der deutschen Fliesen- und Spaltplattenindustrie zusammen geschlossen. Auf europäischer Ebene werden die Hersteller von keramischen Fliesen und Platten durch European Ceramic Tile Manufacturers Federation (CET), einer Untergruppe von Cerame-Unie vertreten.

Marktsituation Bodenbeläge Deutschland

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Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen

 

 

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Planungs- und Ausschreibungshilfen

 

 

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Referenz alle

Referenz 

Referenz

Referenz alle

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Umweltdeklarationen

 

 

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Referenz alle

Referenz spez.

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Bewertungssystem

 

 

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Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)

Referenz alle

BNB-Kriterium BN_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Neubau)

Referenz alle + spez.

 

BNB-Kriterium BK_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Komplettmodernisierung)

Referenz alle

Referenz spez.

BNB-Kriterium BN_3.1.3 - Innenraumhygiene

Referenz alle

 

Referenz spez.

BNB-Kriterium BN_4.1.4 - Rückbau, Trennung, Verwertung

Referenz alle

Referenz spez.

Quellen

Referenz  spez.

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Technisches

 

 

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Baustoffklasse nach DIN 4102-1

A1

Euroklasse nach DIN EN 13501-1

A1fl

Beständigkeit

Sehr strapazierbar, dauerhaft

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN 14411 Keramische Fliesen und Platten - Definitionen, Klassifizierung, Eigenschaften, Konformitätsbewertung und Kennzeichnung;
Deutsche Fassung EN 14411:2012
EN ISO 10545 Teile 1 bis 16

Keramische Fliesen und Platten, Prüfnormen
Teil 3: Keramische Fliesen und Platten - Bestimmung von Wasseraufnahme, offener Porosität scheinbarer relativer Dichte und Rohdichte (ISO 10545-3:1995, einschließlich Technischer Korrektur 1:1997); Deutsche Fassung EN ISO 10545-3:1997
Teil 6: Keramische Fliesen und Platten - Bestimmung des Widerstands gegen Tiefenverschleiß für unglasierte Fliesen und Platten (ISO 10545-6:2010); Deutsche Fassung EN ISO 10545-6:2012
Teil 7: Bestimmung des Widerstandes gegen Oberflächenverschleiß - Glasierte Fliesen und Platten (ISO 10545-7:1996); Deutsche Fassung EN ISO 10545-7:1999

DIN 51130

Prüfung von Bodenbelägen - Bestimmung der rutschhemmenden Eigenschaft - Arbeitsräume und Arbeitsbereiche mit Rutschgefahr, Begehungsverfahren - Schiefe Ebene. Ausgabedatum: 2010-10

Die Generalnorm DIN EN 14411 regelt alle Begriffe, Eigenschaften und Anforderungen für keramische Fliesen und Platten, welche durch Strangpress- oder Trockenpresstechniken hergestellt werden. Sie gilt in der gesamten Europäischen Union und löst die einzelnen DIN Normen für die unterschiedlichen Produktgruppen ab. Die DIN EN 14411 enthält Produktanforderungen, Klassifizierungsmerkmale sowie Verweise auf die anzuwendenden Prüfverfahren und sie legt die Anforderunge an die Konformitätsbewertung und CE-Kennzeichnung fest.

Die Prüfung des Wasseraufnahmevermögens erfolgt nach DIN EN ISO 10545-3. Die Unterteilung der keramische Fliesen und Platten nach ihrem Wasseraufnahmevermögen in fünf Gruppen gibt wiederum die DIN EN 14411 vor.

Die theoretische Beanspruchung (Abriebfestigkeit) der Glasur in der Nutzung wird mit einer Prüfung nach DIN EN ISO 10545-7 simuliert.
Bei unglasierten keramischen Fliesen und Platten wird der Tiefenverschleiß nach DIN EN ISO 10545-6 ermittelt.
Die Prüfung der Rutschsicherheit nach DIN 51130 führt zur Einstufung in R-Werte.

Bauregelliste

Das Deutsche Institut für Bautechnik stellt in den Bauregellisten A, B und C die technischen Regeln für Bauprodukte und Bauarten sowie bauaufsichtlich geregelte und nicht geregelte Bauprodukte und Bauarten auf.
Nach Zustimmung der obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder wird die Bauregelliste bekannt gegeben. Erwerb und weiterführende Informationen zu Bauregelliste und ihren Regelungsbereichen siehe unter → www.dibt.de
Eine Darstellung und Erläuterungen zur Klassifizierung von Bauprodukten siehe im Lexikon → Klassifizierung von Bauprodukten

Bauregelliste 2014/1, 7. März 2014:

  • B Teil 1, 1.9.3 Keramische Fliesen und Platten
  • C Teil 2 Bauprodukte für den Ausbau, 2.9 Bodenbeläge

Quellen

Pech, Anton; Pöhn, Christian: Bauphysik. Band 1 von Baukonstruktionen / Baukonstruktionen. Springer DE, 2004.

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Literaturtipps

 

 

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European Commission (2007): Reference Document on Best Available Techniques in the Ceramic Manufacturing Industry. August 2007.  [abgerufen im September 2013]

CERAME-UNIE (2012): Paving the way to 2050. The ceramic industry roadmap. Zugriff:http://www.cerameunie.eu/en/publications/brochures-and-reports (abgerufen im Oktober 2013)

Bodenbeläge im Bürobau: Vergleich über 50 Jahre. KBOB/IPB-Empfehlung 2000/1, KBOB/IPB (Hrsg.), 2000.

Empfehlungen 1999 - 2003“, Bodenbeläge im Bürobau - Vergleich über 50 Jahre, Nr. 2000/1

Mötzl, H., Bauer, B., et al.: Planungsleitfaden: Ökologische Baustoffauswahl, Interreg III A - Projekt Ökologisches Bauen und Beschaffen für Kommunen in der Bodensee-Region, IBO - Österreichisches Institut für Baubiologie und -ökologie GmbH, 2007

 
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

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Hauptbestandteile

Keramik-Fliesen und Platten 2.1.1

Zusammensetzung von Keramikfliesen nach Richtrezeptur

Die keramischen Fliesen und Platten werden aus einem Rohstoffgemenge hergestellt, das aus den oben gezeigten wesentlichen Bestandteilen besteht (Beispielrezeptur gemäß IKF 2011).

Rohstoffgemenge
Ton und Kaolin bilden das plastische Ausgangsmaterial für die Fliesenherstellung. Schamotte, die nicht plastischen Inhaltsstoffe wie Quarz, Feldspat, Calciumcarbonat, Dolomit und Talk erfüllen unterschiedliche Funktionen (z. B. dient Feldspat als Flussmittel oder ermöglicht Calciumcarbonat die Bildung kristalliner Phasen).

Glasuren
Die Glasuren bestehen aus denselben Rohstoffen wie der Fliesenkörper zuzüglich Glasfritten (Zwischenprodukt bei der Herstellung von Glasschmelzen; entsteht durch oberflächliches Schmelzen von Glaspulver, wobei die Glaskörner zusammenbacken), Metalloxide und Farbstoffe.

Zusätzlich können die Glasuren durch Drucke weiter veredelt und individualisiert werden. Hierbei werden Farbpigmente und feingemahlene Gläser mittels Siebdruck, Rollentiefdruck, in malerischer Handarbeit oder anderer Verfahren auf die Glasur aufgebracht.

Farbstoffe
Abhängig von der natürlichen Rohstoff-Zusammensetzung werden Farbstoffe beigegeben, z. B. farbgebende Spinelle wie Eisenoxid Fe3O4 (Magnetit). Diese Farbzusätze führen im Brennvorgang zu den gewünschten Reaktionen und letztlich zu den erwünschten Farben.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Keramik-Fliesen und Platten 2.1.1

Zusammensetzung einer Fliese nach Rohstoffherkunft

Gewinnung der Primärrohstoffe

Die Gewinnung der Tone erfolgt im Tagebau mit Transport zur Zwischenlagerung (Bevorratung, Mischung unterschiedlicher Tonsorten) oder direkt ins Werk (in unmittelbarer Nähe der Tongruben). Der Abbau der Rohstoffe beeinträchtigt das Landschaftsbild und nimmt Flächen in Anspruch. Nach Beendigung des Abbaues sind Rekultivierungen bzw. Renaturierungen erforderlich.

Tone weisen in der Regel einen natürlichen Quarzgehalt auf. Die Quarzgehalte in den Tonen und damit die Quarz-A-Staubkonzentrationen an Arbeitsplätzen mit unmittelbarem Zugang zum Material schwanken dabei je nach Lagerstätte (BGIA-Report 8/2006, Weiteres zu Quarzstäuben →  Verarbeitung / 2.3.2.2 AGW-Werte).

Verfügbarkeit

Die Rohstoffe sind in ausreichendem Maße vorhanden.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Nicht gebrannte Rohstoffe werden dem Produktionsprozess wieder zugeführt.
Gebrannter Bruch kann zu Steinmehl gemahlen und dem Rohstoffgemenge wieder zugesetzt werden.

Radioaktivität

Natürliche Radionuklide in Baustoffen können vorkommen in Abhängigkeit von Material und Zuschlagstoffen. Zum Schutz der Bevölkerung vor Strahlenbelas­tungen werden in Deutschland seit mehr als 20 Jahren Untersuchungen und Bewertungen der radioaktiven Stoffe in Baumaterialien durchge­führt. 
Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten, siehe ausführliche BfS-Informationen zu Baustoffen unter http://www.bfs.de/de/ion/anthropg/baustoffe.html.

In einer Studie des Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) wurden für die Baustoffgruppe Fliesen/Platten/Steingut folgende möglichen Dosisbeiträge gemessen:

  • Dosisbeiträge durch äußere Gammastrahlung (Indexwert I): 0,52 – 0,90 (< 2)
  • Dosisbeiträge durch äußere Gammastrahlung (ohne Untergrundabzug): 0,08 - 0,14 mSv/a (<< 1 mSv/a)
  • Dosisbeiträge durch äußere Gammastrahlung (nach Untergrundabzug): 0 mSv/a (<< 1 mSv/a)
  • Dosisbeiträge durch Radonexhalation (Radonkonzentration im Modellraum): 0,1 - 0,2 Bq/m3 (weniger als 4 Bq/m3 und damit sehr gering)
  • Dosisbeiträge durch Radonexhalation (Interne Exposition): 0,002 mSv/a (weniger als 0,1 mSv/a und damit sehr gering)

Die geringe Radonexposition durch keramische Fliesen ist z.B. auf das Brennen, das Einfluss auf die Kornoberfläche und das Porenvolumen und damit auch auf die Radonfreisetzung hat, zurückzuführen.

Landinanspruchnahme (Landuse)

Landinanspruchnahme durch Tongewinnung im Tagebau, die Flächen werden nach dem Abbau rekultiviert oder renaturiert.

Quellen

IKF 2011 EPD für Keramische Fliesen und Platten. Deklarationsinhaber: Industrieverband Keramische Fliesen und Platten e. V. Institut Bauen und Umwelt e. V (Hrsg.) EPD- IKF-2011111-D.

BGIA-Report 8/2006: Quarzexpositionen am Arbeitsplatz. Hrsg: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaft (HVBG). [abgerufen im September 2013]

Gehrcke, K., Hoffmann, B., Schkade, U., Schmidt, V., Wichterey, K. (Bundesamt für Strahlenschutz): Natürliche Radioaktivität in Baumaterialien und die daraus resultierende Strahlenexposition. 20. Nov. 2012)

 
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Herstellung

 

 

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Prozesskette

Prozess-Keramikfliesen

Herstellungsprozess

Keramische Fliesen werden im Strangpress- oder Trockenpressverfahren hergestellt, wobei letzteres weitaus üblicher ist. Die Herstellung über eine Gießmasse ist nicht üblich (CERAME UNIE 2012).

Steingut- und Irdengutfliesen werden bei 950–1150 °C gebrannt. Heute üblich ist das Einbrandverfahren (Monoprosa), bei dem direkt nach der Formgebung flüssige Glasur aufgetragen und die Fliese mit einem gewünschten Muster bedruckt wird. Beim Zweibrand-Verfahren (Biporosa) wird zuerst der Scherben gebrannt. Danach wird die meist aufwändig gestaltete Glasur aufgetragen und die Fliese nochmals im Ofen gebrannt.

Zur Herstellung von Steinzeug wird der Scherben bei 1150–1300 °C gebrannt. Durch Zugabe von Feldspaten und anderen Flussmitteln bildet sich beim Brand eine Glasphase, die die Zwischenräume der Kristallite auffüllt. Häufig werden Steinzeugfliesen mit Glasuren oder werkseitigen Oberflächenvergütungen veredelt, um ästhetisch ansprechende Oberflächen zu erreichen und die Fleckempfindlichkeit zu vermindern.

Die Herstellung von Feinsteinzeug (FSZ) erfolgt, indem man extrem feines Mineralpulver mit hohen Anteilen an Quarz, Feldspaten und anderen Flussmitteln unter hohem Druck trocken verpresst. Die Brenntemperatur liegt bei 1200- 1300 °C und trägt zu der sehr hohen Dichte bei. Feinsteinzeug-Fliesen werden entweder unglasiert belassen, poliert oder glasiert.

Cotto oder Terrakotta besteht aus Kalkmergel mit starken „Verunreinigungen“ aus Quarzkrümeln. Der im Tagebau gewonnene Ton wird mit Wasser vermengt und geknetet wie Teig, durch einen Wolf gedreht und anschließend strang- beziehungsweise trockengepresst. Alternativ wird die Grundmasse auch in Holzformen gedrückt und an der Luft getrocknet. Die raue Oberfläche wird nach dem Trocknungsprozess durch die Bearbeitung mittels Stahlbürsten erzielt. Bei einer Temperatur von 950-1050 °C wird Cotto nach dem Trocknen dann in einem Ofen 36 bis 48 Stunden lang gebrannt. Dabei wird aus dem blau-grauen Ton durch Oxidation der typisch rötlich gefärbte Cotto. Bei dieser Herstellungsmethode können auch Reliefs oder Muster in den frischen Teig eingedrückt werden.

Zu den sogenannten grobkeramischen Produkten gehören die klassischen Klinker und Spaltklinker. Bestehend aus Schamotte, Feldspäten und weiß- oder rotbrennenden Tonen (d. h. die Farbe entsteht erst durch den Brand), werden sie wie Cotto als Teig angerührt und im Strangpressverfahren geformt. Wenn bei der Trocknung eine Restfeuchte von circa drei Prozent erreicht worden ist, wird der Hartziegel glasiert oder unglasiert bei 1200 °C gebrannt.

Stranggepresste Klinker, die erst nach dem Brand gespalten werden, nennt man Spaltklinker. Auf der Rückseite sind dann die Rillen der Strangpressung zu erkennen.

Umweltindikatoren / Herstellung

Referenz 

Energieaufwand

Wegen des Brennvorgangs ist ein hoher Energieaufwand für die Herstellung von Fliesen erforderlich. Der Energiebedarf für den Brennvorgang ist abhängig von der Fliesenart (v.a. Gewicht), der Brenntechnik (Brennofen, Brenntemperaturen, Anzahl der Brände), der Energieeffizienz des Herstellwerkes und der Qualität des Rohstoffgemisches.

In der europäischen Union wird heute vorwiegend Erdgas als Energieträger eingesetzt. Der Erdgasverbrauch für den Brennprozess beträgt im Mittel ca. 80 % des gesamten Erdgasbedarfs des Werks (CERAME-UNIE 2012). Bei Sprühtrocknung kann ein signifikanter Anteil an Erdgas dafür benötigt werden wie folgende Tabelle aus EUROPEAN COMMISSION (2007) zeigt:

Phase Prozess Erdgasbedarf (GJ/t) Strombedarf (GJ/r)
Rohstoffaufbereitung Trockenmahlung   0.04 – 0.07
  Nassmahlung   0.05 – 0.35
  Sprühtrocknung 1.1 – 2.2 0.01 – 0.07
Formgebung Pressen   0.05 – 0.15
Trocknen   0.3 – 0.8 0.01 – 0.04
Brennen   1.9 – 4.8 0.02 – 0.15

Die große Bandbreite des Energiebedarfs für das Brennen wird aus folgender Aufstellung aus EUROPEAN COMMISSION (2007) ersichtlich (Brenntemperatur: 1150 °C, 1x...Einfachbrand, 2x...Doppelbrand)

Brennofentyp Energiebedarf (kJ/kg)
Tunnelofen (2x) 5920 – 7300
Tunnelofen (1x) 5420 – 6300
Rollenherdofen (2x) 3400 – 4620
Rollenherdofen (1x) 1900 – 4800

Innovationen

In der Region von Valencia, haben einige Fliesenproduzenten Solaranlagen installiert. Die "Almeria solar platform" arbeitet an der Entwicklung von Solaröfen, welche die für die Trocknung notwendigen Temperaturen von 200-300°C bereitstellen können. Sogar an Hochtemperaturöfen zum Brennen von Keramik wird geforscht.

Charakteristische Emissionen

Die Aufbereitung der Rohmaterialien, das Trocknen, die Formgebung, die Glasurherstellung und der Brennprozess führen zu Feinstaubemissionen.
Bei der Trocknung und dem Brennen werden zudem – vorwiegend aus den Rohstoffen –  gasförmige Schadstoffe freigesetzt. Es handelt sich dabei um Schwefeloxide (SOx), Stickoxide (NOx), Fluorwasserstoff (HF), Chlorwasserstoff (HCl), flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Schwermetalle. Die Höhe der Emissionen ist vom technischem Stand des Herstellerwerkes und der chemischen Zusammensetzung des Rohstoffgemenges abhängig.

Der natürliche bzw. zugefügte Kalkanteil in der Tonmischung verursacht außerdem rohstoffbedingte Kohlendioxid-Emissionen.

Die im Produktionsprozess entstehenden gebrannten Tonabfälle werden als Schamotte verkauft (IKF 2011). Staub und Steinmehl können intern verwertet werden. Die nicht verwertbaren mineralischen Abfälle werden deponiert.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Tone weisen einen natürlichen Gehalt an Quarzen auf. Die Quarzgehalte in den Tonen und damit die Quarz-A-Staubkonzentrationen an Arbeitsplätzen mit unmittelbarem Zugang zum Material schwanken dabei stark je nach Lagerstätte (BGIA-Report 8/2006).

In der TRGS 559 „Mineralische Stäube“, Anlage 1, Tabelle 1 werden typische Tätigkeiten mit mineralischen Stäuben aus verschiedenen Branchen drei Expositionskategorien (1-3) zugeordnet. Tätigkeiten bei der Herstellung von Fliesen werden unter "2 Keramische und Glas-Industrie" gelistet (2.2, 2.3, 2.4, 2.7). Die gelisteten Tätigkeiten fallen in die Expositionsklassen 2 bis 3.

Weiteres zu Quarzstaub → Verarbeitung / 2.3.2.2 AGW-Werte

Maßnahmen Umweltschutz

Die verwendeten Tone / Kaoline / Feldspate stammen aus Gruben in überwiegend unmittelbarer Nähe der Produktionsstätten. Nach dem Abbau werden die Gruben gezielt für die Rekultivierung als Biotope vorbereitet, z. B. durch Bildung von Flachwasser- und Tiefwasserzonen, Abbruchkanten usw.

Maßnahmen des Umweltschutzes sind ausgerichtet auf möglichst geringen Energieverbrauch und schadstoffarme Abluft.
Im Brennvorgang wird heute vorwiegend Erdgas statt der früher üblichen Kohle eingesetzt. Die Haupttechniken zur Energiereduktion sind (EUROPÄISCHE COMMISSION 2007):

  • bessere Brennöfen und Trockner
  • Rückgewinnung der Brennerabwärme
  • Kraft-Wärme-Kopplung
  • Modifizierung der Tonmasse

Der Energiebedarf für die Produktion einer Tonne Wand- und Bodenfliesen hat sich von 1980 auf 2003 um 47 % verringert (CERAME-UNIE 2012).

Fluorwasserstoffemissionen können durch Filteranlagen weitgehend reduziert werden; die Emissionen aus dem Brennvorgang liegen unter den Grenzwerten der TA-Luft.
Belastungen von Wasser und Boden entstehen nicht. Der Prozess verläuft in einer Vielzahl der in der Branchen-EPD betrachteten Werke abwasserfrei. Das eingesetzte Anmachwasser wird während des Trockenprozesses in Form von Wasserdampf wieder frei bzw. in den internen Wasserkreislauf zurückgeführt und dort wiederverwendet (IKF 2011).

Transport

Der Hauptrohstoffe (Tone, Feldspat, Kaolin) befindet sich in der Regel in unmittelbarer Nähe des Werkes.

Quellen

European Commission (2007): Reference Document on Best Available Techniques in the Ceramic Manufacturing Industry. August 2007.  [abgerufen im September 2013]

CERAME-UNIE (2012): Paving the way to 2050. The ceramic industry roadmap. Zugriff:http://www.cerameunie.eu/en/publications/brochures-and-reports (abgerufen im Oktober 2013)

IKF 2011 EPD für Keramische Fliesen und Platten. Deklarationsinhaber: Industrieverband Keramische Fliesen und Platten e.V. Institut Bauen und Umwelt e.V (Hrsg.) EPD- IKF-2011111-D. [abgerufen am 30. August 2011]

ZWIENER Gerd, MÖTZL Hildegund (2006): Ökologisches Baustofflexikon. 3. völlig überarbeitete Auflage. C.F. Müller Verlag, 3. neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2006

BGIA-Report 8 /2006: Quarzexpositionen am Arbeitsplatz. Hrsg: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaft (HVBG). [abgerufen im September 2013]

Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS 559 „Mineralischer Staub“ [abgerufen im September 2013]

 
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Verarbeitung

 

 

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Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Keramische Fliesen werden üblicherweise mit Hilfe von Fliesenklebern oder -mörteln auf Zementbasis verlegt, welche im Vergleich zu anderen Verlegewerkstoffen geringe Emissionen in die Raumluft verursachen.

Feinsteinzeug-Fliesen sind hart und spröde und lassen sich nicht so unkompliziert schneiden wie Steingutfliesen. Für den Zuschnitt empfiehlt sich daher eine wassergekühlte Steintrennmaschine mit geschlossener Diamanttrennscheiben von guter Qualität. Für die Verlegung sind spezielle, Kunststoff vergütete Fliesenkleber zu wählen (enthalten Dispersionspulver in der Grüßenordnung von 2,5 bis 10%). Das gilt  ebenso für die verwendeten Fugmaterialien.

Bei der Verwendung von kunststoffvergüteten Klebstoffen ist auf emissionsarme Dispersions-Klebstoffe mit GISCODE D1 bzw. EMICODE EC1 zu achten (Informationen zu Verlegewerkstoffen siehe ⇒ Datenblatt Bodenbeläge, Rubrik „Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen“)

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Beim Schneiden der Fliesen oder Anmachen des Fliesenmörtels kann es zu Staubbelastungen kommen, welche über den Expositionsgrenzwerten liegen. Neben E-Staub (einatembare Fraktion) und A-Staub (alveolengängie Fraktion) entsteht auch alveolengängiger Quarzstaub, da die Fliesen auch Quarze enthalten. In Glasuren dient Quarz als Netzwerkbildner, bei hohen Temperaturen wirkt er als Flussmittel. Einatembarer Quarz kann Krebserkrankungen der Atemwege verursachen (BGIA-Report 8/2006). Zur Verminderung der Staubbelastung können Fliesen z.B. nass geschnitten, entstehender Staub direkt erfasst und die Baustelle gereinigt werden.

Seit 2005 müssen zementhaltige Fliesenkleber grundsätzlich chromatarm sein (maximaler Gehalt an löslichen Chrom-VI 2 mg/kg). Das Risiko an "Maurerkrätze" zu erkranken ist dadurch stark vermindert (WINGIS online). Gesundheitsgefahren gehen von der Alkalität (hoher pH-Wert) zementhaltiger Mörtel aus.

Die Gewichte der Einzelelemente liegen unter den Empfehlungen der Bauberufsgenossenschaft.

AGW-Werte

Allgemeine Staubgrenzwerte:

  • 10 mg/m3 mineralischer Staub, einatembare Fraktion (E-Staub)
  • 3 mg/m3 mineralischer Staub, alveolengängige Fraktion (A-Staub)

Da Quarzstaub mit Erscheinen der TRGS 906 als krebserzeugend K1 eingestuft wurde, ist der ursprüngliche Arbeitsplatzgrenzwert von 0,15 mg/m3 nicht mehr rechtsgültig. In der Handlungs­anleitung für die arbeitsmedizinische Vorsorge der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (BGI/GUV-I 504-1.1, Juni 2009) werden daher Arbeitsverfahren genannt, bei denen der Arbeitgeber eine Arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung (G 1.1 Mineralischer Staub, Teil 1: Quarzhaltiger Staub) durchführen lassen muss. Pflichtuntersuchungen sind bei „Schleif-, Schneid- (Trenn-), Schlitz- und Fräsarbeiten von quarzhaltigen Materialien mit schnell laufenden Maschinen“ erforderlich. Bei anderen Arbeiten mit Quarzstaubkontakt sind G 1.1 Untersuchungen anzubieten (BG Bau, 2011).

REACH / CLP

Referenz Erzeugnisse

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

Das Gefahrstoff-Informationssystem der Berufsgenossenschaft BAU (GISBAU) enthält keine GISCODE-Einstufung für Keramische Fliesen.

GISBAU-Einstufung für Verlegewerkstoffe sind im Datenblatt „Bodenbeläge“ in der Rubrik „Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU“  zu finden, nähere Informationen unter http://www.wingis-online.de/wingisonline/GISCodes.aspx?GGID=1.

Informationen zu Fliesenlegearbeiten sind in www.wingis-online.de unter Bau-Bereich "Fliesenlegearbeten", zu „Tätigkeiten mit quarzhaltigen mineralischen Stäuben“ unter Bau-Bereich „Hochbau“ zu finden.

Emissionen

Aus handelsüblichen Fliesen emittieren - mit Ausnahme von Staub (siehe Rubrik „AGW“) - auch bei der Bearbeitung keine gesundheitsgefährdenden Substanzen.

Umweltrelevante Informationen

Der Energiebedarf für die Verarbeitung ist vernachlässigbar (allenfalls für Schneiden der Steine und Anmischen des Fliesenklebers mit elektrischen Geräten).

Transport

Bei Fliesen wurde der deutsche Markt in den letzten Jahrzehnten hauptsächlich durch italienische Hersteller beherrscht; inzwischen dürfte ihr Marktanteil ebenso wie derjenige der deutschen Produzenten bei etwa 35 % liegen. Weiteres spielen spanische, türkische und tschechische Fliesenhersteller eine nicht zu unterschätzende Rolle. Auch China, der weltweit größte Fliesenproduzent, ist auf dem deutschen Markt vertreten.

Mit weiten Transportwegen ist daher zu rechnen. Wegen des hohen Gewichts ist die benötigte Transportenergie je m2 Bodenbelag höher als bei anderen Bodenbelägen.

Quellen

BGIA-Report 8 /2006: Quarzexpositionen am Arbeitsplatz. Hrsg: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaft (HVBG). [abgerufen im September 2013]

Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS 559 „Mineralischer Staub“ [abgerufen im September 2013]

Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS 906 „Verzeichnis krebserzeugender Tätigkeiten oder Verfahren nach § 3 Abs. 2 Nr. 3 GefStoffV. [abgerufen im September 2013]

BG Bau (2011): Quarzstäube. Komerding, Jobst (Text). Kompetenzzentrum für Unternehmer – Fortbildung nach der DGUV-Vorschrift 2. Infoblatt 1. Februar 2011. [abgerufen im September 2013]

 
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Nutzung

 

 

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Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Siehe Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Siehe Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Aufgrund der Abwesenheit flüchtiger Stoffe verhalten sich Fliesen unproblematisch hinsichtlich Emissionen von Schadstoffen in den Innenraum. Die Inhaltsstoffe sind durch den Sinterprozess bei hohen Temperaturen als feste Stoffe gebunden, sodass auch kein Abrieb stattfindet.

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Mögliche Dosisbeiträge durch Gammastrahlung und Radonexhalation aus Baumaterialien siehe 2.1.2.5 Radioaktivität.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Keramische Fliesen emittieren bei der Außenanwendung keine schädlichen Stoffe in den Außenraum (Luft, Boden, Wasser).

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

Fliesen sind nicht brennbar und stellen im Brandfall daher keine Brandlast dar. Im Brandfall entstehen daher keine umwelt- und gesundheitsschädigenden Gase.

Wassereinwirkung

Es bestehen keine Umwelt- oder Gesundheitsrisiken im Schadensfall durch Wassereinwirkung.

Beständigkeit Nutzungszustand

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

Keramische Fliesen fallen unter die Bauproduktgruppe Deckenbeläge (Code Nr. 352.411), für die eine Nutzungsdauer von mehr als 50 Jahren angegeben wird.

Keramische Bodenbeläge zeichnen sich unter anderem durch ihre hohe Beständigkeit gegen Abrieb, Verkratzen und chemische Substanzen aus. Je nach Einsatzgebiet werden Keramikfliesen in unterschiedlichen Qualitäten angeboten, wobei für die Beständigkeit folgende Eigenschaften wesentlich sind:

  • Die Frostbeständigkeit wird durch das Wasseraufnahmevermögen bestimmt. In der DIN EN 14411 werden keramische Fliesen und Platten nach ihrem Wasseraufnahmevermögen in fünf Gruppen unterteilt.
  • Bei unglasierten keramischen Fliesen und Platten wird der Tiefenverschleiß nach DIN EN ISO 10545-6 ermittelt.
  • Die Abriebfestigkeit einer Fliese wird nach einer Prüfung gemäß DIN EN ISO 10545-7 klassifiziert.

Fugen sind Bestandteil des Belags und nicht so widerstandsfähig wie die Fliesen. Für die Fugen sollte daher eine unempfindliche Farbe gewählt werden.

Instandhaltung

Grundsätzlich sollte ein Bodenbelag der passenden Beanspruchungsklasse gewählt, das Reinigungskonzept an die Nutzung angepasst und Reinigungs- und Pflegeempfehlungen des Herstellers beachtet werden. Bei den Reinigungsmitteln ist die Ergiebigkeit zu berücksichtigen. Umweltzeichen können eine Orientierungshilfe über die Umweltverträglichkeit bieten. Zweckmäßig geplante Schmutzschleusen reduzieren den Reinigungsaufwand beträchtlich, und die regelmäßige Entfernung von losem Schmutz erhöht die Lebensdauer.

Fliesen können bei geringer Verschmutzung mit lauwarmem Wasser und bei Bedarf mit biologisch leicht abbaubaren, umweltverträglichen Wischzusätzen wie handelsüblichen Neutralreinigern hygienisch rein gehalten werden. Auch stärkere alltägliche Verschmutzungen lösen sich in der Regel mit einem gering dosierten Neutralreiniger. Mehr und schärfere Reinigungsmittel können dem Oberflächenbelag schaden. Auch pflegemittelhaltige Reinigungsprodukte können auf Dauer problematisch sein, weil sie eine klebrige Fett-, Wachs- oder Kunststoff-Schicht aufbauen, die die Optik, Hygiene, Trittsicherheit und Reinigungsfreundlichkeit keramischer Oberflächen negativ beeinflussen. Saure Reinigungsmittel können Beschädigungen an den Fugen verursachen.

Bei der Grundreinigung handelt es sich um eine intensive Zwischenreinigung, die bei größerer Verschmutzung angezeigt ist. Durch Einsatz von Spezialreinigern, erhöhter Einwirkungszeit sowie einer durch Bürsten und ggf. Scheuerpulver verstärkten mechanischen Unterstützung kann man keramische Beläge bei Bedarf gründlich reinigen. Poliertes Feinsteinzeug erfordert wegen seiner höheren Fleckempfindlichkeit eine Imprägnierung. Bei Grundreinigung und Imprägnierung (wenn überhaupt nötig) sind mögliche Gesundheits- oder Umweltgefährdungen durch Inhaltsstoffe wie Lösemittel zu vermeiden.

Eingetrocknete Schmutzreste können mit einem Kunststoffspachtel weggekratzt werden. Einzelne Fliesen können ausgetauscht werden; dafür sollten Ersatzfliesen aufbewahrt werden. Die Befestigung ist irreversibel. Beschädigte Oberflächen sind nicht reparierbar.

 
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Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Fliesen enthalten keine gesundheitsgefährdenden Stoffe. Beim Rückbau heute hergestellter Fliesenbeläge ist - außer bei Staubentwicklung - mit keinem besonderen Umwelt- oder Gesundheitsrisiko zu rechnen.

Wiederverwendung

Eine Wiederverwendung ist wegen der guten Haftung am Untergrund kaum möglich. Intakte Fliesen könnten gesäubert und wiederverwendet werden.

Stoffliche Verwertung

Sortenreine Elementreste können von den Schamottherstellern zurückgenommen und in gemahlener Form als Magerungsmittel in der Produktion wiederverwertet werden (IKF 2011). Fliesenbruch kann außerdem als Splittersatz verwendet werden (Downcycling).

Energetische Verwertung

Nicht relevant (kein Heizwert).

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Fliesen können auf Inertstoffdeponien abgelagert werden.

EAK-Abfallschlüssel

17

Bau- und Abbruchabfälle (einschließlich Aushub von verunreinigten Standorten)

17 01 03 Fliesen, Ziegel und Keramik

Quellen

IKF 2011 EPD für Keramische Fliesen und Platten. Deklarationsinhaber: Industrieverband Keramische Fliesen und Platten e.V. Institut Bauen und Umwelt e.V (Hrsg.) EPD- IKF-2011111-D.