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Leitungsdämmung aus flexiblem Elastomerschaum (schwarz), bzw. PIR-Schalen (weiss)

Begriffsdefinition

Flexible Elastomerschäume sind Dämmstoffe aus geschäumtem Synthesekautschuk. Die Dämmwirkung wird durch den Einschluss ruhender Luft bzw. von Treibgasen in den aufgeschäumten Zellen erzeugt. Sie werden im Gebäude vorwiegend zur Dämmung technischer Anlagen und deren Verteilnetze eingesetzt.

Als Material können unterschiedliche synthetische Kautschuke eingesetzt werden. Der Kautschukmischung werden Flammschutzmittel beigesetzt. Diese werden mit einem Treibmittel aufgeschäumt. Schäumung und Vernetzung des Kautschuks erfolgen im selben Produktionsschritt, was die Wahl möglicher Stoffe einschränkt. Als  Treibmittel können Stoffe zum Einsatz kommen mit problematischen Eigenschaften hinsichtlich Gesundheits- und Umweltschutz.

Die Verwendung unterschiedlicher synthetischer Kautschuke führt zu einer grossen Vielfalt bei den eingesetzten Grundstoffen. Die exakten Rezepturen der angebotenen Produkte sind jeweils nur den Herstellern bekannt.

Wesentliche Bestandteile

Synthetischer Kautschuk kann aus unterschiedlichen Komponenten hergestellt werden. Eine Übersicht dazu gibt das Datenblatt Elastomere. Je nach Kautschukart unterscheiden sich die eingesetzten Grundstoffe erheblich. Für technische Anwendungen können Mischungen aus unterschiedlichen Kautschuken und auch Polyurethan-Kunststoffen verwendet werden. Konkrete Angaben zu den eingesetzten Mischungen unterliegen dem Produktionsgeheimnis der Hersteller.

In aktuell hergestellten Produkten kommen nur noch halogenfreie Flammhemmer zum Einsatz. Durch die Verwendung von chloriertem Kautschuk kann die Feuerfestigkeit des Kunststoffes selbst verbessert werden. Als Flammhemmer können Hydroxide, Stannate oder Phosphorverbindungen eingesetzt werden. Das können z.B. Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxide sein.

Zur Schäumung wird häufig Azodicarbonamid verwendet. Dies ist ein besonders besorgniserregender Stoff (SVHC) gemäss REACH-Verordnung der EU. Die Substanz gilt als asthmafördernd und allergieauslösend. Das Azidocarbonamid zersetzt sich während des Schäumungsprozesses thermisch und sollte gar nicht oder in nur noch in geringen Spuren im fertigen Elastomerschaum vorkommen.

Charakteristik

Elastomerschäume sind bei Belastung nicht formstabil und müssen ohne Auflast installiert werden. Sie sind schwarz. Flexible Elastomerschäume weisen eine Wärmeleitfähigkeit von 0.033 bis 0.04 W/(m*K) auf. Sie liegen damit im selben Bereich wie andere Dämmstoffe aus Mineralwolle, PUR/PIR, EPS oder XPS.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Flammschutzmittel

Als halogenhaltige Flammschutzmittel können in eine Reihe sehr problematischer Stoffe zum Einsatz kommen. Die häufig in Kautschuk eingesetzten kurzkettigen Chlorparaffine gelten als besonders besorgniserregender Stoff (SVHC), sie bauen sich in der Umwelt kaum ab und verbreiten sich über die ganze Nahrungskette. Diese Probleme verursachen auch zahlreiche weitere halogenierten Flammschutzmittel. Zum Teil gelten sie darüber hinaus als krebserregend. In Kombination mit bromierten Flammhemmern oder alleine wird Antimontrioxid eingesetzt. Dieses kann vermutlich Krebs erzeugen.

Halogenfreie Flammschutzmittel sind deutlich weniger problematisch. Das häufig in Kunststoffprodukten verwendete Aluminiumhydroxid gilt als reizend für Haut, Augen und Atemwege.

Alternativen bei der Produktauswahl

Flexible Elastomerschäume werden in unterschiedlichen Varianten angeboten:

  • Halogenhaltige Elastomerschäume: stellen heute das Standardprodukt dar. Diese haben die besten Wärmedämmeigenschaften aller Elastomerschäume. Sie sind zudem weniger Wasserdampfdurchlässig als halogenfreie Elastomerschäume.
  • Halogenfreie Elastomerschäume: werden von allen namhaften Herstellern als Zusatzprodukte angeboten. Diese sind aus ökologischer Sicht den Halogenhaltigen vorzuziehen.
  • Erhöht flammwidrige Elastomerschäume: werden für Durchdringungen von Brandabschnitten oder Bereiche mit erhöhten Anforderungen an den Brandschutz verwendet. Für diese Bereiche sind noch keine halogenfreien Produkte erhältlich.

Lieferzustand

  • Als Platten auf Rollen
  • Als Schläuche
  • Als Bänder

Jeweils auch selbstklebend erhältlich.

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

 Technische Wärme- oder Schalldämmung von:

  • Wasserleitungen
  • Lüftungskanälen
  • Technischen Anlagen

Genaue Erläuterung → Anwendungsbereiche Dämmstoffe

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Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen

 

 

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Planungs- und Ausschreibungshilfen

 

 

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Referenz

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Umweltdeklarationen

 

 

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Referenz

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Bewertungssystem

 

 

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Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)

Referenz

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

Referenz

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

Referenz

Referenz

BNB-Kriterium BN_3.1.3 - Innenraumhygiene

Referenz

 

Referenz

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

Referenz

Referenz

Quellen

Referenz

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Technisches

 

 

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Euroklasse nach DIN EN 13501-1

halogenhaltig: B-s3 / halogenfrei: D-s2 oder E

Referenz

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN 13165 Wärmedämmstoffe für Gebäude - Werkmäßig hergestellte Produkte aus Polyurethan-Hartschaum

Quellen

Produktdatenblätter diverser Hersteller

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Literaturtipps

 

 

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Röthemeyer, Fritz; Sommer, Franz; Kautschuk Technologie - Werkstoffe, Verarbeitung, Produkte; 2013; Hanser Verlag, München, ISBN: 978-3-446-43776-0, E-Book-ISBN: 978-3-446-43760-9

Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V.; 2021; www.dikautschuk.de

Armacell; Umweltproduktdeklaration AF/Armaflex; 2021; Institut Bauen und Umwelt, Berlin,

Armacell; Umweltproduktdeklaration NH/Armaflex; 2021; Institut Bauen und Umwelt, Berlin,

Kaiman Gmbh; Umweltproduktdeklaration Kaiflex HFplus s2; 2020; Institut Bauen und Umwelt, Berlin,

Kaiman Gmbh; Umweltproduktdeklaration Kaiflex KKplus s2; 2020; Institut Bauen und Umwelt, Berlin,

Union Foam; Umweltproduktdeklaration Eurobatex; 2020; EPDItaly, Milano,

 
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

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Hauptbestandteile

Synthetischer Kautschuk dient als Bezeichnung für alle Elastomere, die die Eigenschaften des Naturkautschuk nachahmen. Ursprünglich wurde Kautschuk aus dem Gummibaum gewonnen. Im Laufe der letzten zweihundert Jahre wurden diverse synthetische Elastomere entwickelt, die gummiartige Eigenschaften aufweisen. Die chemischen Synthesewege sind sehr unterschiedlich, womit sich auch die verwendeten Zwischenprodukte unterscheiden. Gemeinsam ist den synthetischen Kautschuken, dass sie aus dem Rohstoff Erdöl erzeugt werden.

Generell ist zu den Details der Herstellung von Flexiblen Elastomerschäumen für die Wärmedämmung im Baubereich wenig konkretes zu den verwendeten Kautschukarten öffentlich bekannt. Als halogenfreie Kautschukbasis kommen NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) oder EPM (Etyhlen-Propylen-Kautschuk) in Frage. Halogenhaltige Kautschuke werden ebenfalls eingesetzt, wie z.B. CSM (Chlorsulfoniertes Polyethylen).

siehe auch Elastomere

Basismaterial:  Synthetischer Kautschuk, aus Erdöl synthetisiert
Treibmittel:

Azodicarbonamid, aus Erdöl synthetisiert

Möglicherweise weitere, die durch Hersteller nicht deklariert wurden

Flammschutzmittel:

Aktuell im Baubereich nur noch halogenfreie Flammschutzmittel üblich: Eine Reihe von Flammschutzmitteln sind möglich. Z.B. Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Zinkstannat, Melamincyanurat, Zinkborat, Resorcinoldiphosphat oder Ammoniumphosphat, Graphit.

Füllstoffe:

Ruß, Kieselsäure

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Die Herstellung von synthetischem Kautschuk erfolgt aus Erdölprodukten, die an die verarbeitenden Betriebe geliefert werden. Die Erdölgewinnung erfolgt entweder aus Erdölbohrungen oder aus Tagbau. Mit dem abnehmenden Angebot von Erdöl aus porösem Gestein wird zunehmend Erdöl oder Erdgas aus schwer zugänglichen Quellen gewonnen. Die dafür verwendeten Technologien wie Fracking oder Tagbau von Ölschiefer oder Ölsand sind mit grossen Umweltproblemen verbunden. Fracking führt in den Abbaugebieten zu einer grossflächigen Verschmutzung von Gesteinsschichten und des Grundwassers mit den eingepumpten Frackingchemikalien. Der Tagbau von Erdölschiefer oder -sand führt grossflächig zu erdölverschmutzten Abbaugebieten, die weitgehend vegetationslos bleiben. Über mögliche Renaturierungsmassnahmen dieser Gebiete ist noch wenig bekannt.

Verfügbarkeit

Mit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von fossilen Rohstoffe in wenigen Jahrzehnten. Rohstoffe für Kautschuk könnten auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre. Auch nachwachsende Rohstoffe sind als Quellen denkbar. Dabei ist jedoch die Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung oder die Umwandlung von naturbelassenen Ökosystemen in landwirtschaftliche Flächen problematisch.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Recyclingmaterialien können in der Kautschukproduktion nur sehr begrenzt eingesetzt werden. Beim Ein- und Ausfahren von Produktionsanlagen, z. B. zur Fertigung unterschiedlicher Produkte fallen jeweils größere Mengen von Produktionsabfällen an. Mit einer optimierten Produktionsplanung kann die Menge an Produktionsabfällen minimiert werden. Noch nicht vulkanisierte Produktionsabfälle können oft erneut in der Produktion verwendet werden. Vulkanisierte Abfälle können in der Produktion nicht mehr eingesetzt werden. Möglich ist eine Verwendung als kleinteilige Zusatzstoffe in Produkten mit geringen Qualitätsanforderungen.

Durch Regenerierungsverfahren können aus vulkanisierten Elastomeren wieder unvernetzte Polymere erzeugt werden. Diese Verfahren benötigen Wärme und chemische Hilfsmittel. Zudem entstehen starke Gerüche. Diese Nachteile verhindern meist eine wirtschaftlich interessante Anwendung von Regenerierungsverfahren.

Radioaktivität

Radioaktivität ist für synthetischen Kautschuk nicht relevant.

Landinanspruchnahme (Landuse)

Die Landinanspruchnahme ist bei den Tagbauverfahren von Ölsanden oder Ölschiefer hoch.

 
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Herstellung

 

 

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Prozesskette

Herstellungsprozess

Die Herstellung von Elastomerschäumen beginnt mit der Synthese des synthetischen Kautschuks. Mit der Kautschuk-Herstellung sind lange Synthesewege verbunden. Je nach verwendeter Kautschuksorte unterscheiden sich die chemischen Prozesse. Zudem können auch mehrere Kautschuksorten gemischt werden, was in der Fachsprache als "Verschnitt" bezeichnet wird. Hier kann deshalb nur eine allgemeine Beschreibung des Herstellungswegs gegeben werden.

Der Rohstoff Erdöl wird in einer Raffinerie in Bestandteile zerlegt, die sich in ihrer Flüchtigkeit unterscheiden. Für die chemische Industrie sind insbesondere die schwer flüchtigen Öle als Grundstoffbasis, aber auch die sehr leichtflüchtigen als Lösemittel interessant. Die Synthese zu Kautschuk erfolgt dann für jeden Kautschuk unterschiedlich, wobei auch weitere Rohstoffe wie beispielsweise Mineralsalze verwendet werden. Alle Synthesewegen verursachen einen hohen Energieverbrauch.

Der erste Schritt in der produktspezifischen Herstellung von Elastomerschäumen besteht darin, die Bestandteile gründlich zu mischen. Damit eine homogene Mischung erreicht wird, wird der Prozess häufig in das Grundmischen der Polymere, Flammhemmer und Füllstoffe und das Fertigmischen unter Zugabe von Vernetzungschemikalien und Treibmittel unterteilt. Die beiden Schritte können zeitlich versetzt in derselben Mischvorrichtung oder in getrennten Mischern erfolgen. Wichtig ist besonders bei der Fertigmischung die Temperaturkontrolle. Eine kritische Temperatur darf nicht überschritten werden, damit die Vulkanisation nicht verfrüht einsetzt.

Als Flammhemmer sind heute nur noch halogenfreie Stoffe, wie Aluminiumhydroxide oder Magnesiumhydroxide üblich. Ihr Anteil am fertigen Produkt kann bis zu 50% betragen.

Füllstoffe (Ruß) und weitere Additive dienen dazu, die Eigenschaften des Produkts in der gewünschten Weise zu beeinflussen. Dabei kann es darum gehen, die Stabilität zu verbessern, das Produkt härter oder weicher zu machen oder die Gasdurchlässigkeit zu vermindern.

Die fertige Mischung wird dann gewalzt, falls Platten hergestellt werden sollen. Nach dem Walzen werden die Platten in der gewünschten Länge zugeschnitten. Falls Formteile das Ziel sind, wird die Mischung extrudiert. Dabei wird sie durch eine Düse gepresst, welche die Form des gewünschten Querschnitts des Formteils aufweist.

Das gewalzte oder extrudierten Werkstücke werden dann erwärmt, um die Vulkanisierung und Schäumung auszulösen.

Durch die Vulkanisierung werden die Polymere der Ausgangsmischung miteinander vernetzt. Das heißt, es bilden sich zahlreiche chemische Bindungen zwischen den Polymeren. So wird ein zusammenhängendes Netz (im chemischen Maßstab) riesiger Moleküle geschaffen. Diese sind für die elastischen Eigenschaften der Kautschuke entscheidend. Für die Vulkanisation wird der Kautschukmischung meist Schwefel beigemischt, wobei auch andere Vulkanisationsmittel möglich sind. Zur Beschleunigung der Vernetzung werden Schwermetalle, oft Zinkoxid, beigegeben.

Das beigesetzte Treibmittel ist im Fall der flexiblen Elastomerschäume für die Wärmedämmung meist Azodicarbonamid (ADCA). Während des Schäumungsprozesses zersetzt sich das Azodicarbonamid und spaltet dabei vor allem Stickstoffgas ab. Der Stickstoff erzeugt dann Gasblasen im Polymer, die im fertig vernetzten Produkt zu einem Schaum führen. Der Stickstoff bleibt dabei im Schaum gefangen, es entsteht ein geschlossenzelliger Schaumstoff. Wenn die Reaktion nicht vollständig abläuft, können Reste von Azodicarbonamid (ADCA) im fertigen Produkt verbleiben. Da es sich dabei um einen SVHC gemäß REACH-Verordnung handelt, kann das bei zu hohen Gehalten problematisch sein. Ein Schäumung wäre auch mit anderen Schäumungsmitteln denkbar, wie z.B. Natriumbicarbonat. Allerdings beeinflusst das Schäumungsmittel die technischen Eigenschaften des fertigen Produkts erheblich, was den Ersatz des Schäumungsmittels erschwert.

Umweltindikatoren / Herstellung

Referenz

Energieaufwand

Der Energieaufwand für die Herstellung übersteigt die in den Rohstoffen gespeicherte Energie um rund das Dreifache.

Charakteristische Emissionen

Während der Herstellung von Kautschukprodukten treten typischerweise Emissionen in die Luft auf. Besonderes Augenmerk gilt in der Produktion den krebserregenden N-Nitrosaminen. Diese können über den gesamten Produktionsprozess emittiert werden.

Während der Vulkanisation treten umfangreiche Emissionen in die Luft auf. Diese Emissionen bestehen werden durch Stoffgemische gebildet, die hunderte von Einzelsubstanzen umfassen können. Die genaue Zusammensetzung hängt vom eingesetzten Kautschuk, den beigemischten Zusätzen und der Vulkanisierungsreaktion selbst ab. 

siehe auch Elastomere

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Herstellung von flexiblen Elastomerschäumen kommt eine große Zahl von Chemikalien zum Einsatz. Viele davon weisen problematische Eigenschaften für die Gesundheit auf. Vulkanisationsmittel weisen oft reizende Eigenschaften für Augen und Schleimhäute auf. Vulkanisationsbeschleuniger weisen die gleichen problematischen Eigenschaften auf, und können zusätzlich allergieauslösend sein. Weichmacher können reproduktionstoxisch sein. Alterungschutzmittel können hautsensibilisierend wirken. Für alle aufgezählten Stoffe gilt, dass unterschiedliche Stoffe in der Kautschukherstellung eingesetzt werden können. Ohne genaue Kenntnisse der eingesetzten Stoffe können keine genauen Aussagen zu den möglichen Gefährdungen gemacht werden.

Maßnahmen Umweltschutz

Wie alle Herstellungsverfahren in der chemischen Industrie erfordert die Produktion von Elastomer-Produkten umfangreiche Umweltschutzmaßnahmen. Die unkontrollierte Verteilung von Prozesschemikalien in die Umwelt muss verhindert werden. Gasförmige Emissionen aus dem Produktionsprozess müssen kontrolliert und die entstehende Abluft gereinigt werden. Abwässer und flüssige Abfälle stellen weitere problematisch Bereiche dar, die umfangreiche Maßnahmen zum Umweltschutz erfordern.

Quellen

H-Sätze:

European Chemicals Agency, C&L Inventory Database, echa.europa.eu/web/guest/information-on-chemicals/cl-inventory-database

 

 
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Verarbeitung

 

 

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Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Dämmatten aus flexiblen Elastomerschäumen können auf der Baustelle mit normalen Schneidwerkzeugen einfach zugeschnitten werden. Zur Verklebung werden standardmäßig lösemittelhaltige Klebstoffe eingesetzt, es sind jedoch auch wasserverdünnbare Ersatzklebstoffe verfügbar.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Dämmstoffe aus flexiblen Elastomerschäumen werden auf der Baustelle höchstens mechanisch bearbeitet. Dabei entstehen keine relevanten arbeitshygienischen Risiken oder Gefährdungen für die Umwelt.

REACH / CLP

Referenz

Emissionen

Aus den verwendeten Klebstoffen können während der Verarbeitung organische Lösemittel emittieren. Aus den Dämmmatten selbst sind keine relevanten Emissionen bekannt.

 
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Nutzung

 

 

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Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Belastungen der Innenraumluft durch eingebaute flexible Elastomerschäume sind nach heutigem Kenntnisstand nicht zu erwarten.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Belastungen der Innenraumluft durch eingebaute flexible Elastomerschäume sind nach heutigem Kenntnisstand nicht zu erwarten.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

Im Brandfall zersetzen sich flexible Elastomerschäume, ohne dass brennende Partikel abtropfen. Aus brennenden halogenhaltigen Produkten entstehen Chlorsäuren, die zu zusätzlichen Schäden am Gebäude führen können. Das Löschwasser wird mit wassergefährdenden Halogenverbindungen belastet.

Halogenfreie Elastomerschäume zeigen ein weniger problematisches Brandverhalten. Auch diese erzeugen jedoch wie alle organischen Stoffe beim Brand krebserregende und giftige Stoffe.

Wassereinwirkung

Flexible Elastomere sind praktisch undurchlässig für Wasserdampf. Bei langfristigem Verbleib unter Wasser ist es denkbar, dass Additive aus dem Kunststoff gelöst werden.

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

Instandhaltung

Flexible Elastomerdämmungen sind bei bestimmungsgemässer Nutzung wartungsfrei. Ihre Lebensdauer übertrifft in der Regel diejenige der gedämmten technischen Installationen.

 
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Nachnutzung

 

 

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Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Elastomer-Dämmstoffe müssen in der Müllverbrennung entsorgt werden. Beim Rückbau sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich.

Wiederverwendung

Da Dämmstoffe aus synthetischem Kautschuk für die meisten Verwendungszwecke mit der gedämmten Oberfläche verklebt werden müssen, ist ein zerstörungsfreier Ausbau meistens unmöglich. Dies verhindert auch eine Wiederverwendung.

Stoffliche Verwertung

Kautschuke werden durch Vernetzung während des Produktionsprozesses gebildet. Sie können darum nicht eingeschmolzen und zu neuen Kautschukprodukten verarbeitet werden. Eine stoffliche Verwertung wäre höchstens als Füllstoff möglich. Derzeit findet keine nennenswerte stoffliche Verwertung von Elastomerschäumen statt.

Energetische Verwertung

Dämmstoffe aus synthetischem Kautschuk werden normalerweise der energetischen Verwertung zugeführt. Sie haben einen hohen Brennwert, der sie als Brennstoff auch in industriellen Prozessen interessant macht.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Eine Deponierung von synthetischem Kautschuk ist nicht möglich.

EAK-Abfallschlüssel

17 Bau- und Abbruchabfälle
17 02 03 Kunststoff
17 06 04 Dämmmaterial mit Ausnahme desjenigen, das unter 17 06 01 und 17 06 03 fällt

siehe auch Lexikon / Abfallschlüssel

Quellen

Verordnung über das Europäische Abfallverzeichnis (Abfallverzeichnis-Verordnung – AVV, zuletzt geändert am  30.6.2020, Online-Quelle abgerufen am 9.12.2021.