Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

Abb. 1: Zusammensetzung nach Funktionen

Die oben stehende Kuchengrafik zeigt die durchschnittliche Zusammensetzung nach Hauptbestandteilen aus fünf ausgewerteten Rezepturen für Silikon-Dichtstoffe.

Der wichtigste Bestandteil von Silikon-Dichtungsmassen ist das Bindemittel. Im ausgehärteten Zustand bilden die Polysiloxane ein verzweigtes Netzwerk von mehreren zehntausend Atomen Länge. Sie können im fertigen Produkt einen Anteil von rund 25% bis rund 90% ausmachen.  In der flüssigen Dichtstoffmasse liegen zum einen relativ kurze Polysiloxane mit Kettenlängen von rund 500 bis 2500 Atomen vor. Zum anderen sind Vernetzer enthalten, die meist nur ein Silan enthalten, an das mindestens drei mit Wasser reagierende Atomgruppen (Liganden) anschließen. Diese Atomgruppen reagieren nach dem Ausspritzen des Gemischs mit dem Wasserdampf der Luft, worauf die Silane mit den Polysiloxangruppen reagieren und diese zu großen Netzwerken verbinden. Die Vernetzer bestimmen die Einteilung der Silikon-Dichtstoffe in säure-, neutral- und basischvernetzende.

Die Füllstoffe werden nach verstärkenden und nicht verstärkenden Füllstoffen unterschieden. Verstärkende Füllstoffe sind meist pyrogene Kieselsäuren, als Variante auch hydrophobe Kieselsäuren. Die verstärkenden Füllstoffe verfestigen die Dichtstoff-Paste gleich nach dem Ausspritzen soweit, dass sie nicht zerfließt oder abtropft. Zudem verstärken Sie das Kautschukgeflecht über zahlreiche H-Brücken zu einem zähen und belastbaren Gummi. Als nicht verstärkende Füllstoffe kommen Kalksteine (Kreide), Kaolin (Porzellanerde), Talkum (gemahlener Bimsstein) und Aluminiumoxid zum Einsatz. Die teilweise beigefügten Pigmente färben das Produkt nach Wunsch des Produzenten ein. Titandioxid wird als Weißpigment und Eisenoxide als Buntpigmente verwendet. Füllstoffe und Pigmente sind in den Rezepturen von rund 10% bis 50% vorhanden.

Als Weichmacher kommen Silikonöle, aber auch organische Lösemittel und Weichmacher (Phtalate oder Paraffin) zum Einsatz. Ihr Anteil beträgt rund 10 - 25%.

Weitere Hilfsstoffe werden im Bereich von wenigen Masse-% zugefügt. Dazu gehören Silane als Haftvermittler, Zinn- und Titanverbindungen als Katalysatoren, Fungizide und selten Titanester als Trockner (Benzamidsystem). Zudem können Silikon-Dichtstoffe geringe Anteile an Lösemitteln enthalten.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Silikon-Dichtstoffe enthalten keine nachwachsenden Rohstoffe. Rund die Hälfte der Bindemittel und ein Teil der Hilfsstoffe stammen aus Erdölfraktionen. Die Gewinnung der fossilen Rohstoffe aus Erdöl, Erdgas und Kohle ist mit Umweltrisiken verbunden.

Die Pigmente – v.a. die Weißpigmente – werden aus Metallerzen in verhältnismäßig energieintensiven Prozessen gewonnen. Als Füllstoffe werden oft Gesteinsmehle aus Kieselsäure, Kalk oder Kaolin eingesetzt. Diese mineralischen Komponenten werden im Tagebau abgebaut, was zu bleibenden Terrainveränderungen führt.

Verfügbarkeit

Die Rohstoffverfügbarkeit des Bindemittels ist an die Erdölförderung gekoppelt. Füllstoffe und Pigmente sind als mineralische Gesteine auch weiterhin gut verfügbar.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Bei der Herstellung von Silikon-Dichtstoffen in Einzelchargen müssen die Geräte nach jeder Charge gereinigt werden, was zu höheren Verlusten führt als in der kontinuierlichen Produktion. Die Rückstände aus diesen Reinigungsarbeiten, aber auch aus Wartungsarbeiten, Fehlchargen u. dgl. können nicht wieder eingesetzt werden.

Radioaktivität

Silikon-Dichtstoffe sind nicht radioaktiv. Für die Abdichtung bestehender Gebäude gegen eindringendes Radon können Dichtmassen für den Verschluss bestehender Fugen eingesetzt werden. Radon gelangt aus dem Untergrund zuerst in die Kellergeschosse eines Gebäudes und von dort in das restliche Gebäude. Über die Entstehung von Radon im Untergrund und die damit einhergehende Radonproblematik informiert der Lexikonbegriff natürliche Strahlenexposition ausführlich.

Bei Neubauten in Gebieten mit erhöhter Radon-Belastung soll die Belastung am Baustandort abgeklärt werden. Falls eine erhöhte Radonbelastung festgestellt wird, sind Maßnahmen vorzusehen, um die Belastung des Innenraums mit Radon niedrig zu halten. Alle Abdichtungsbahnen sind grundsätzlich für die Radonabdichtung geeignet. Wesentlich für den Erfolg der Maßnahme ist die Radon-dichte Ausführung aller Anschlüsse und Nähte.

Im Bestand steht als Alternativen zur Abdichtung des Baugrundes die Abdichtung des Erdgeschosses gegenüber dem Keller mit Absaugung der Kellerluft zur Verfügung.

Weitere Informationen zur Radioaktivität sind auf der Webseite des Bundesamts für Strahlenschutz abrufbar.

Landinanspruchnahme (Landuse)

Die Erdölgewinnung für die Kunststoffherstellung ist mit geringem Flächenverbrauch für die Erdölgewinnung und die Raffineriestandorte verbunden. Durch Leckagen während der Erdöl-Förderung oder des Erdöl-Transports können allerdings die Ökosysteme beträchtlicher Flächen längerfristig geschädigt werden.

Der Abbau der mineralischen Komponenten erfolgt im Tagebau (Steinbruch), was zu einer großflächigen Landschaftsveränderung führen kann.

Quellen

Kittel, H., Reul, H. (Hrsg.) (2005): Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Band 7, Produkte für das Bauwesen, Beschichtungen, Bauklebstoffe, Dichtstoffe, Hrsg: S. Hirzel Verlag Stuttgart, 2. Auflage

Herstellung

Prozesskette

Herstellungsprozess

Die Silikonchemie stellt aufgrund ihrer Störanfälligkeit hohe Anforderungen an die Sicherheit der Anlagen und die Rückhaltetechnologie. Bei der Silikonsynthese wird viel Chlor benötigt, das nicht mehr im Endprodukt vorhanden ist und sich in einer großen Menge von chlorhaltigen Nebenprodukten wiederfindet. Die Herstellung der Ausgangsstoffe erfolgt vorwiegend in großen Chemieindustriebetrieben. Es handelt sich um eine Reihe von chemischen Syntheseprozessen, bei denen auch verschiedene Gefahrstoffe (z.B. Blausäure, Ethylenoxid), z.T. mit eindeutig krebserzeugender Wirkung, Verwendung finden. Die Herstellung der Pigmente und Füllstoffe ist nicht produktspezifisch.

Die Formulierung der Dichtstoffe (d.h. die Endverarbeitung und Konditionierung zu gebrauchsfertigen Produkten) kann auch in kleineren Betrieben erfolgen. Die Schwierigkeit bei der Mischung der Grundstoffe liegt darin, dass die Ausgangsstoffe keine Feuchtigkeit aufnehmen dürfen, bis sie dampfdicht verpackt sind. In der Praxis wird das Problem technisch durch Evakuierung der Mischapparatur gelöst. Somit werden alle Komponenten im Vakuum zusammen gemischt. Bei der Mischung der Komponenten spielt die Reihenfolge eine große Rolle. Sie ist je nach Vernetzungstyp unterschiedlich. Im Allgemeinen gilt jedoch, dass der Weichmacher vorgelegt wird dann die Polysiloxane und der Vernetzer zugemischt werden und erst danach die pyrogene Kieselsäure beigegeben wird. Im dritten Schritt kommen weitere Füll- und Hilfsstoffe hinzu bis ganz zuletzt der Katalysator zudosiert wird. Die Mischung erfolgt sowohl in Einzelchargen als auch in kontinuierlichen Systemen.

Umweltindikatoren / Herstellung

Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren in WECOBIS soll zukünftig ausschließlich die Datenbank Ökobau.dat des Informationsportals Nachhaltiges Bauen des BMI liefern.

Die Ökobau.dat stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Lebenszyklusanalyse eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Life-Datensätze.

Weiterführende Informationen zur Ökobau.dat im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Umweltdeklarationen → Ökobau.dat / Umweltindikatoren

Da in der Herstellung von Bauprodukten ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen ist, stellt die Graue Energie (kumulierter Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) dafür einen guten Indikator dar.

Graue Energie

In Ökobau.dat sind Lebenszyklus-Daten für Silikon-Dichtmassen verfügbar. Die Graue Energie für ein Kilogramm Silikon-Dichtmasse wird mit 137 MJ/kg ausgewiesen. Bei einem Fugenquerschnitt von 5 x 5 mm liegt der Dichtstoffverbrauch bei 25 ml / Meter Fuge. Der Verbrauch pro Meter Fuge als Masse ausgedrückt liegt damit bei 25-37.5 g / Meter Fuge.

In der unten stehenden Tabelle werden die Grauen Energien (Primärenergie nicht regenerierbar) der drei Dichtstoffe auf Acrylat-, MS Hybrid- und Silikonbasis verglichen.

 1) siehe MS Hybrid-Dichtstoffe, Blatt Herstellung

Dichtmassen tragen allerdings nur einen sehr geringen Teil zur Grauen Energie eines Gebäudes bei. Eine Optimierung hinsichtlich der Grauen Energie sollte deshalb bei den Baustoffen ansetzen, die in größeren Mengen verbaut werden.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Herstellung von neutralvernetzenden Oxim-Systemen ist darauf zu achten, dass Butanonoxim unter sauren Bedingungen zu Explosionen führen kann.

Maßnahmen Umweltschutz

Wie jede chemische Produktion stellt die Formulierung von Dichtstoffen erhöhte Anforderungen an die umweltfreundliche Entsorgung von Abfällen, die Störfallvorsorge und die Kontrolle von Prozessemissionen. Die eingesetzten Zinnverbindungen sind sehr ökotoxisch und dürfen beim Transport oder der Lagerung nicht in die Umwelt gelangen.

Quellen

Kittel, H., Reul, H. (Hrsg.) (2005): Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Band 7, Produkte für das Bauwesen, Beschichtungen, Bauklebstoffe, Dichtstoffe, Hrsg: S. Hirzel Verlag Stuttgart, 2. Auflage

Verarbeitung

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Vor dem Aufbringen von Silikon-Dichtmassen müssen die Untergründe trocken, staub- und fettfrei sein. Saugfähige Untergründe müssen unter Umständen mit einem Voranstrich vorbehandelt werden. Die Tabelle unter dem Reiter "Allgemeines" in den Fachinformationen gibt Hinweise auf die bevorzugten Anwendungsgebiete der verschiedenen Silikon-Systeme. Kurz nach dem Aufbringen entsteht eine Haut auf der Oberfläche der Fuge. Diese Hautbildungszeit markiert das Ende der Bearbeitbarkeit der Fuge.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Nach dem Aufbringen des Dichtstoffes aus der Kartusche in die Fuge beginnt sofort die Vernetzungsreaktion mit dem Wasserdampf der Luft. Dabei entstehen die für den Vernetzer typischen Emissionen:

• Säurehärtende Acetat-Systeme: Essigsäure
• Neutral-härtende Oxim-Systeme: Hydrolisierte Oxime
• Neutral-härtende Alkoxy-Systeme: Alkohole
• Basisch-härtende Amin-Systeme: Amine

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.

Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

GISBAU führt folgende Produktgruppen für Silikon-Dichtstoffe:

• Silikonkautschuk-Dichtungsmassen, Acetat-System 
• Silikonkautschuk-Dichtungsmassen, Acetat-System, xylolhaltig
• Silikonkautschuk-Dichtungsmassen, Alkoxy-System (2-Methoxyethanol-freisetzend)
• Silikonkautschuk-Dichtungsmassen, Alkoxy-System (methanol-freisetzend)
• Silikonkautschuk-Dichtungsmassen, Oxim-System

Es existieren jedoch keine Produkt-Codes oder GISCODES. Gemäß Auskunft der GISBAU sind GISCODES für Dichtungsmassen im Sanitärbereich in Planung.

Emissionen

Säurehärtende Silikon-Dichtstoffe setzen beim Aushärten durch Reaktion mit der Luftfeuch­tigkeit Essigsäure frei, einige neutral-härtende Systeme 2-Butanonoxim. Bei den amin-­härtenden Systemen werden Amine wie Butylamine oder Cyclohexylamin freigesetzt. Alle diese Stoffe können in Abhängigkeit ihrer Konzentration Reizungen verursachen. Die Aushärtung der Dichtstoffe dauert meist einige Tage. Während dieser Zeit werden die ge­nannten Gefahrstoffe in die Luft abgegeben, wobei die insgesamt freigesetzte Menge dieser Stoffe in der Regel etwa 5% der Menge der einge­setzte Dichtmasse beträgt. Folgende Tabelle zeigt in Abhängigkeit der Systeme einige der möglichen Abspaltprodukte sowie ihre harmonisierte Einordnung als Gefahrstoff gemäß europäischer Verordnung Nr. 1272/2008.

Während bei der Essigsäure vor allem von einer reizenden Wirkung auszugehen ist, sind die Gefährdungen bei den anderen Vernetzungssystemen durch die dabei frei werdenden Chemikalien schwieriger zu beurteilen. 2-Butanonoxim steht im Verdacht krebserzeugend zu sein und kann bei Hautkontakt Allergien auslösen. Amine sind hautresorptiv und als gesundheits­schädlich eingestuft.

Um die Haftung der Dichtungsmassen auf den Oberflächen zu verbessern, werden zum Teil lösemittelhaltige Voranstriche eingesetzt. Bei der Verwendung von lösemittelhaltigen Produkten muss generell mit Grenzwertüberschreitungen und den damit verbundenen Ge­sundheitsgefahren gerechnet werden. Obwohl bei Fugendichtungen die bearbeitete Ober­fläche relativ klein ist, ist beim Verarbeiten von lösemittelhaltigen Silikonvoran­strichen Vorsicht geboten. Es sollten wenn möglich aromatenfreie oder -arme Produkte verwendet werden.

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Nach dem Aufbringen des Dichtstoffes aus der Kartusche in die Fuge beginnt sofort die Vernetzungsreaktion mit dem Wasserdampf der Luft. Dabei entstehen die für den Vernetzer typischen Emissionen. Die Emissionen dauern mehrere Tage an bis zur vollständigen Aushärtung der Fuge:

• Säurehärtende Acetat-Systeme: Essigsäure
• Neutral-härtende Oxim-Systeme: Hydrolisierte Oxime
• Neutral-härtende Alkoxy-Systeme: Alkohole
• Basisch-härtende Amin-Systeme: Amine

Das Emissionsverhalten von Silikon-Dichtstoffen in die Innenraumluft wurde unter anderem im Rahmen einer Forschungsarbeit vom Umweltbundesamt (W. Horn et al.,  2007) untersucht. Dabei wurde bei Prüfkammernmessungen festgestellt, dass die Essigsäure-Emissionen säurehärtender Systeme am 1. Tag am höchsten und nach 28 Tagen nur noch sehr gering sind. Alle Dichtmassen emittierten Siloxane, jedoch mit stark unterschiedlichen Konzentrationen. Die genaue Ursache hierfür blieb unklar. Die Emissionen könnten gemäß den Autoren der Studie von Verunreinigungen aus dem Herstellungsprozess stammen.

Der Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) hat ein Bewertungsschema (AgBB-Bewertungsschema) zur gesundheitlichen Bewertung der Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC und SVOC) aus Bauprodukten entwickelt. Darin sind auch Anforderungen für Dichtstoffe formuliert.

In den Prüfkammermessungen im Auftrag des Umweltbundesamts wurde festgestellt, dass keine der getesteten Silikon-Dichtmassen (Acetat- und Alkoxy-Systeme) die Kriterien des AgBB-Bewertungsschemas bestanden hätte.

Um das Emissionsverhalten von Produkten zuverlässig beschreiben zu können, wurde 1997 von der GEV (Gemeinschaft Emissionskontrollierte Verlegewerkstoffe e.V., Düsseldorf) das Klassifizierungssystem EMICODE eingeführt. Dichtstoffe mit EMICODE-Klassierungen EC1plus, EC1 oder EC2 weisen deutlich geringere Emissionen auf, als im AgBB-Bewertungsschema gefordert.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Nach dem Aushärten emittieren korrekt verarbeitete Fugen keine Schadstoffe. Allerdings sind aus der Praxis zahlreiche Fälle bekannt, bei denen nicht korrekt verarbeitete oder zu früh überdeckte Fugen zu lang anhaltenden Emissionen in den Innenraum führten. In solchen Fällen hilft nur ein Ersatz der betroffenen Fugen. Die Aushärtung dauert bei Dichtmassen länger als bei anderen Baustoffen.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Die Dichtmassen können umweltrelevante Bestandteile wie Weichmacher (Phtalate), Katalysatoren (Zinnverbindungen), Fungizide und Haftmittel enthalten, die durch Abwitterung, Versprödung, Diffusion oder bei der Renovierung (z.B. durch Schleifen) in die Umwelt gelangen können.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Wassereinwirkung

Kurzfristige Feuchte- oder Wasserbelastungen schaden einer Fuge aus Silikon-Dichtstoff nicht. Gegen langandauernde Wassereinwirkung beständig sind jedoch nur Acetat-härtende Systeme. Die anderen Systeme können nicht in Bereichen mit dauernd stehendem Wasser eingesetzt werden. Bei der Zersetzung der Fugen unter Wassereinwirkung können enthaltene Biozide und Zinnkatalysatoren freigesetzt 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

Die größte Gefahr für eine Zerstörung von Fugen im Innenraum stellt der Bewuchs durch Schimmelpilze und andere Mikroorganismen dar. Zur Vermeidung der Schimmelpilzbildung ist auf eine gute Belüftung der Nassräume und die Vermeidung dauerfeuchter Fugen zu achten. Wenn eine Fuge durch Schimmelpilze befallen ist, kann eine Sanierung nur durch Ersatz der Fuge stattfinden.

Quellen

Horn, W. et al. (2007): Umwelt- und Gesundheitsanforderungen an Bauprodukte, Publikation des Umweltbundesamtes (Download)

Nachnutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Beim Rückbau von Dichtstoffen ergeben sich keine besonderen gesundheitlichen Risiken.

Wiederverwendung

Eine Wiederverwendung von Fugen ist nicht möglich.

Stoffliche Verwertung

Dichtstoffe können nicht stofflich verwertet werden.

Mit Dichtstoffen behandelte Baustoffe werden in ihrer Recyclierbarkeit beeinträchtigt. Dies kann zu Qualitätseinbußen von Sekundärbaustoffen führen. Dies gilt insbesondere für mineralische Baustoffe wie Gipsbaustoffe, Mauerwerk und Beton.

Energetische Verwertung

Alle Dichtstoffe können gesundheits- und umweltgefährdende Stoffe enthalten. Gemäß der Gewerbeabfallverordnung (GewAbfV) sollen Dichtstoff-Abfälle mit den Kunststoffen gesammelt und einer thermischen Verwertung zugeführt werden. Falls die Abfälle gemischt erfasst werden, sind sie einer Vorbehandlungsanlage zuzuführen. Die Verwertung ist in beiden Fällen vorgeschrieben. Bei der Verbrennung von Dichtstoffresten oder brennbaren Materialien, die damit verunreinigt sind, ergeben sich keine besonderen Entsorgungsprobleme in Müllheizkraftwerken, Müllverbrennungsanlagen, Altholzverbrennungsanlagen oder Schmelzwerken. Die Verbrennung erzeugt bei vorschriftsmäßiger Rauchgasreinigung keine relevanten Emissionen.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Silikon-Dichtmassen können als organische Verunreinigung mineralischer Baustoffe auf die Deponie gelangen, wo sie über längere Zeiträume abgebaut werden. Spezifische Untersuchungen zum Verhalten der Stoffgruppe in Inertstoff-Deponien sind nicht vorhanden. Bei der Zersestzung der Fugen können enthaltene Biozide und Zinnkatalysatoren freigesetzt werden.

EAK-Abfallschlüssel

Restentleerte Metallgebinde können als Metallschrott verwertet werden. Auf einer vorbild­lichen Baustelle werden keine Gebinde in die Kanalisation ausgewaschen. Die umwelt­gerechten Entsorgungsleistungen beim Arbeiten mit Dichtstoffen sind bereits in der Ausschreibung für alle Unternehmen festzulegen.

Quellen

Verordnung über das Europäische Abfallverzeichnis (Abfallverzeichnis-Verordnung – AVV, zuletzt geändert am 24. Februar 2012). Online-Quelle abgerufen am 11.7.2012

LAGA (2003): Vollzugshinweise zur Gewerbeabfallverordnung (Download)