Produktgruppeninformation |
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BegriffsdefinitionUnter dem Oberbegriff Elastomere werden alle Werkstoffe zusammengefasst, die gummielastische Eigenschaften aufweisen. Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe, deren Glasübergangspunkt sich unterhalb der Raumtemperatur befindet. Heute wird eine fast unübersehbare Vielfalt der verschiedensten Kunststoffe unter diesem Oberbegriff zusammengefasst. Kautschuk ist die Bezeichnung für ein vernetzbares (= vulkanisierbares) Polymer, aus dem durch Vernetzen (= Vulkanisieren) Elastomere hergestellt werden können. Der Begriff Kautschuk wird auch für die (vernetzten) Elastomere selbst verwendet. Ursprünglich handelte es sich bei Kautschuk um das aus dem Kautschukbaum gewonnene Latex, das mit Schwefel verarbeitet wird. 1839 gelang Goodyear erstmalig die Vulkanisation von Naturkautschuk. Anfang des 20. Jahrhunderts begann die Herstellung von Synthesekautschuken. Die Kautschuke werden unterteilt in Naturkautschuk und Synthesekautschuke. In den folgenden Informationen wird bei Synthesekautschuk v.a. Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) als der mengenmäßig mit Abstand wichtigste Vertreter im Bauwesen beschrieben. Die wichtigsten Synthesekautschuke
In der Weiterverarbeitung der Kautschuke durch Vulkanisation zum fertigen Elastomer bestehen keine wesentlichen Unterschiede zwischen Naturkautschuk und den diversen Synthesekautschuken. Aufgrund des sehr unterschiedlichen Gehalts an Füllstoffen und des stark variierenden Vernetzungsgrades können sich die Eigenschaften von Kautschuk-Produkten stark voneinander unterscheiden. Diese Kunststoffe können sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, finden aber danach wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück. Konventionelle Elastomere sind nicht schmelzbar. |
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Wesentliche BestandteileNaturkautschuk wird aus Latex (Pflanzenmilch von Kautschukbäumen) gewonnen. Die Herstellung der Synthesekautschuke erfolgt aus Kombinationen verschiedener Monomere. SBR-Kautschuk wird aus der Umsetzung von Styrol und Butadien hergestellt, CR-Kautschuk wird aus chloriertem Butadien hergestellt. ACM-Kautschuk wird aus Acrylestern, SR-Kautschuk aus aliphatischen Polysulfiden hergestellt. |
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CharakteristikElastomere sind Kunststoffe, die bei niedrigen Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur glasartig hart sind und sich bei Raumtemperatur gummielastisch verhalten. |
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Anwendungsbereiche (Besonderheiten)
Der mit großem Abstand wichtigste Markt für SBR-Kautschuk ist die Automobil- bzw. Reifenindustrie. |
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Produktionsmengen und Verbrauchszahlen
k.D.v.: keine Daten verfügbar |
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Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie e. V. wdk, Die Kautschukindustrie 2011, wdk Produktionszahlen und Verbrauchszahlen: |
Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen |
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Planungs- und Ausschreibungshilfen |
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Umweltdeklarationen |
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Bewertungssystem |
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Technisches |
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Technische Daten
Bei den angegebenen Daten handelt es sich um typische Werte, bezogen auf typische Elastomere. Die technischen Daten für spezielle Produkte können stark von den angegebenen Werten abweichen, da sich die Produkte hinsichtlich Vulkanisationsgrad und Anteil von Füllstoffen stark voneinander unterscheiden können. |
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Referenz |
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Technische Regeln (DIN, EN)
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Literaturtipps |
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe |
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HauptbestandteileNaturkautschuk (NR): Naturkautschuk wird aus dem Pflanzensaft der Kautschukbäume und somit aus natürlichen Ressourcen gewonnen. Rohstoffquellen für die Herstellung von Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Acrylester-Kautschuk (ACM), Polychloropren-Kautschuk (CR) und Polysulfidkautschuk (SR) sind Erdöl und Erdgas, zu einem geringen Teil wird Kohle verwendet. Zur Herstellung von CR wird Chlor verwendet (→ Polyvinylchlorid und Chlorchemie). Die Rohstoffe zur Herstellung der diversen Vulkanisations-Chemikalien können aufgrund ihrer Vielfalt hier nicht diskutiert werden.
k.A.v.: keine Angaben verfügbar Die Zahlenwerte stammen aus den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen). Sie beziehen sich auf den Bedarf für die Herstellung der angegebenen (Vor-) Produkte inklusive Additive und Hilfsstoffe. Nicht berücksichtigt sind die Vulkanisation und Weiterverarbeitung der Kautschuke. |
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Umwelt- und GesundheitsrelevanzGewinnung der PrimärrohstoffeNaturkautschuk wird in den tropischen Regionen rund um die Erde gewonnen. Naturkautschuk weist aufgrund der Verwendung nachwachsender Rohstoffe aus ökologischer Sicht eine vergleichsweise günstige Bilanz auf. Dabei nicht berücksichtigt sind die Umweltprobleme, die mit dem großflächigen Anbau von Kautschuk in Monokulturen verbunden sind (Düngung, Pestizideinsatz usw.). Eine naturnahe Bewirtschaftung waldähnlicher Plantagen ist möglich. VerfügbarkeitAls nachwachsender Rohstoff ist Naturkautschuk unerschöpflich. Die benötigte Produktionsfläche steht jedoch in Konkurrenz zu Naturräumen und den Anbauflächen für Lebensmittel oder andere technische Produkte wie z.B. Biotreibstoffen und ist nur begrenzt verfügbar. Mit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von Synthesegummi und anderen Kunststoffen in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe zur Herstellung von Synthesekautschuk auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre. Verwendung von Recyclingmaterialien / ProduktionsabfällenVulkanisiertes Kautschuk lässt sich nicht erneut als Rohkautschuk verwenden. In der Produktion technisch hochwertiger Produkte wie Altreifen kann vulkanisiertes Kautschuk nur als Zuschlagstoff verwendet werden. Allerdings wird geschredderter Kautschuk für Produkte im Bausektor verwendet. Eine nicht abschließende Auswahl umfasst Bodenbeläge, Gummischrotmatten, Fahrbahnschwellen. RadioaktivitätRadioaktivität spielt bei Naturkautschuk und bei Synthesekautschuk keine Rolle. Landinanspruchnahme (Landuse)Die Inanspruchnahme von Fläche ist bei der Gewinnung von Naturkautschuk beträchtlich. Allerdings ist die Nutzung der dauerhaften Plantagen naturnah möglich, da sie einen waldartigen Charakter haben und weiteren Pflanzen und Tieren Lebensraum bieten können. Synthesekautschukgewinnung ist dagegen mit geringem Flächenverbrauch für die Erdölgewinnung und die Raffineriestandorte verbunden, allerdings können die Flächen zerstörter Naturräume durch Tankerunfälle beträchtlich sein. |
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QuellenI. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Styrene, PlasticsEurope, Brussels, 2005 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Butadiene, PlasticsEurope, Brussels, 2005 PlasticsEurope, Eco-profiles and Environmental Declarations PlasticsEurope Version 2.0 (April 2011), Life Cycle Inventory (LCI) Methodology and Product Category Rules (PCR) for Uncompounded Polymer Resins and Reactive Polymer Precursors, Brüssel 2011 K. Reschner, Recycling von Altreifen und anderen Elastomeren, Online-Quelle abgerufen am 27.7.2012 |
Herstellung |
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Prozesskette |
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HerstellungsprozessBei Naturlatex handelt es sich um eine wässrige Dispersion von 1,4-Polyisopren. Der aus Pflanzen gewonnene Rohlatex wird am Ort der Gewinnung mit Chemikalien gegen Abbau stabilisiert und durch die Entfernung von Wasser getrocknet. Anschließend wird der Naturkautschuk chemisch oder durch Räuchern stabilisiert und als sog. "smoked sheets" in den Handel gebracht. Die Herstellung von Synthesekautschuk erfolgt in der Großchemie und geht in den meisten Fällen von Massenprodukten der Grundstoffchemie wie Styrol, Butadien, Propylen usw. aus. Die Herstellung ist vergleichbar mit derjenigen anderer Massenkunststoffe. Die Kautschuke werden in Betrieben der Elastomer- und Gummiindustrie zu den Endprodukten verarbeitet. Kritischer Schritt hierbei ist die Vulkanisation (Vernetzung der Polymerketten), die unter Einsatz giftiger Schwefelverbindungen oder Peroxide erfolgt. |
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Umweltindikatoren / HerstellungReferenz EnergieaufwandFür die Herstellung von Naturkautschuk ist der Energieaufwand trotz großer Transportdistanzen bedingt durch die Nutzung der externen Energiequelle Sonne und durch die naturnahe Gewinnung der Latexmilch durch Ritzen der Bäume und selbständigen Austropfen der Emulsion signifikant niedriger als für die Herstellung von Synthesekautschuk. Graue EnergieDaten zur Grauen Energie sind nur für die Vorprodukte Styrol und Butadien bekannt. Diese stammen aus den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen). Der Energieaufwand für die Herstellung von Naturkautschuk beträgt etwa ein Zehntel des Energieaufwands zur Herstellung von Synthesekautschuk. Die Graue Energie zur Herstellung der Kautschukmischung, einschließlich der mechanischen Bearbeitung beträgt rund 25,0 kWh/kg ~ 90,0 MJ/kg.1
k.D.v.: keine Daten verfügbar |
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Charakteristische EmissionenBei der Herstellung von Elastomeren werden krebserregende Nitrosamine freigesetzt, die einen sorgfältigen Arbeitsschutz bei der Herstellung und Verarbeitung erforderlich machen. Die Ökobilanz für die Herstellung der Vorprodukte Styrol und Butadien, die in der Produktion von Styrol-Butadien-Kautschuk verwendet werden, werden in den Ökoprofilen von PlasticsEurope ausgewiesen. Für die Endprodukte Naturkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk sind keine Ökobilanzdaten verfügbar.
k.D.v.: keine Daten verfügbar
k.D.v.: keine Daten verfügbar |
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Maßnahmen GesundheitsschutzBei der Herstellung der Vorprodukte sind als Gefahrstoffe mit erheblichem Risikopotential beteiligt: Benzol, Ethylen, Butadien, Acrylnitril sowohl für die Menschen in den Herstellungsprozessen wie auch für die Umwelt bei Störfällen in den Anlagen und Transportunfällen zwischen den Anlagen. Zur Herstellung, Vulkanisation und Eigenschaftsmodifikation von Kautschuken wird eine Vielzahl von Additiven verwendet, die hier nicht detailliert diskutiert werden können. |
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TransportNaturkautschuk wird fast ausschließlich in Asien gewonnen und veredelt. Von dort wird er weltweit zu den Endverarbeitern exportiert. Die Produktions- und Verbrauchsmengen von synthetischen Kautschuk halten sich auf allen Kontinenten ungefähr die Waage. Die Rohstoffe wie auch die Gebrauchsgüter werden jedoch weltweit gehandelt. |
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QuellenPrimärenergieaufwand: Kurt Reschner, Berlin EnTire-Engineering, 2008 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Styrene, PlasticsEurope, Brussels, 2005 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Butadiene, PlasticsEurope, Brussels, 2005 1Kurt Reschner, Berlin EnTire-Engineering, 2008 |
Verarbeitung |
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Arbeitshygienische RisikenAllgemeinesSie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. Bei den Grundstoffen in WECOBIS handelt es sich um Ausgangsstoffe für verschiedene Bauproduktgruppen. Auf der Baustelle erfolgt keine chemische Verarbeitung von Elastomeren. Der Reiter Verarbeitung ist daher nicht vollständig gefüllt. Informationen finden sich in den zugeordneten Bauproduktgruppen (s. Links im rechten Navigationsmenü). REACH / CLPDie folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Gefahrensätze, wie sie von den Produzenten im Rahmen des REACH-Verfahren gemeldet wurden. Die Tabelle führt alle Notifikationen auf, die von einer größeren Anzahl Produzenten gemeldet wurden. Zum Zeitpunkt der Informationsbeschaffung existiert keine harmonisierte Einstufung (Juni 2012). Ein Handelsprodukt wird nicht in jedem Fall alle H-Sätze ausweisen. Informationen über konkrete Produkte können dem Sicherheitsdatenblatt des Produkts entnommen werden.
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Nutzung |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken NeuzustandReferenz |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer NutzungSchadstoffabgabe / Emissionen in den InnenraumÜber eine eventuelle Schadstoffabgabe aus Elastomer-Produkten liegen keine detaillierten Informationen vor. Bei einer Anhäufung von Elastomeren kann es in geschlossenen Räumen aufgrund von Ausdünstungen zu Geruchsbelästigungen kommen. Synthesekautschuke gehören zu den geruchsintensiven Stoffen. Es wurde nachgewiesen, dass beispielsweise bei der Herstellung von SBR-Rückenschichten für Teppichböden geruchsintensive Stoffe entstehen, die noch über längere Zeit an die Luft abgegeben werden. |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken im SchadensfallBrandfallElastomere schmelzen nicht und tropfen nicht ab, womit sie nicht zur Brandausbreitung beitragen. Elastomere brennen unter sehr starker Qualmentwicklung. Aufgrund des enthaltenen Schwefels (aus der Vulkanisation) und anderer Additive können ätzende und toxische Brandgase entstehen. Das Brandverhalten hängt stark vom Anteil der inerten Füllstoffe im jeweiligen Produkt ab. Für Elastomere, die Brandbelastungen ausgesetzt sind, kommen eigentlich nur zwei Kautschuktypen, nämlich Silikon- oder Chloroprene (Neopren) in Frage. Diese Elastomere sind flammwidrig und unterstützen keine Verbrennung. Wirkt eine Flamme auf den Werkstoff ein, brennt das Material mit, erlischt aber sofort oder nach wenigen Sekunden Nachbrenn- oder Nachglühdauer. Diese Werkstoffe sind also selbstverlöschend. Chloropren-Kautschuk ist nach DIN 4102 „schwerentflammbar“. Der Flammpunkt von Silikonkautschuk liegt bei 750 °C und die Zündtemperatur bei 450 °C. Die LOI-Werte liegen weit über dem kritischen Wert für die ungefähre Sauerstoffkonzentration der Luft von 21 % (LOI ist die Kurzbezeichnung für Limiting Oxygen Index, dem sog. Sauerstoff-Index, der angibt bei welcher Sauerstoffkonzentration in einem Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch der Kunststoff nicht selbsttätig weiterbrennt).
Quelle: Chemiedidaktik, Uni Wuppertal Um besonders hohe Flammfestigkeiten zu erreichen, werden Zusätze wie Al(OH)3-Hydrat oder Spuren von Platinverbindungen und TiO2 eingesetzt (selbstverlöschende Qualitäten). WassereinwirkungElastomere sind gut wasserbeständig. |
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Beständigkeit NutzungszustandJe nach Verwendung gelten Produkte aus Elastomeren als sehr beständig. Jedoch sind beispielsweise Elastomere in Widerlagern einem entsprechenden mechanischen Verschleiß unterworfen. Für die verschiedenen Kautschuktypen lassen sich folgende Beständigkeiten angeben:
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Nachnutzung |
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Wiederverwendung / Wiederverwertung / BeseitigungReferenz |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiko RückbauBei einem geordneten Rückbau kommt es zu keinen besonderen Umwelt- oder Gesundheitsrisiken durch Elastomere. |
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WiederverwendungEine Wiederverwendung von Elastomeren findet in der Praxis nicht statt. |
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Stoffliche VerwertungEine stoffliche Verwertung der Elastomere erfolgt z.Zt. nur zur Substitution von Füllstoffen in neuen Produkten. Gummimehl aus Altreifen wird als Füllstoff in neuen Bodenbelägen eingesetzt. Dieses sog. Downcycling ist ökologisch von geringerem Wert, weil dadurch Neukautschuk in technisch anspruchsvollen Anwendungen nicht ersetzt werden kann. Wegen der beträchtlichen Abfallmenge von Altreifen ist eine Erweiterung der Verwertungsangebote z.B. aus dem Baugewerbe sehr von Nöten. Aufgrund der schallschluckenden Eigenschaften von geschreddertem Gummi ist dieses sehr gut als Unterlage für schwimmenden Estrich geeignet. |
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Energetische VerwertungElastomere können aufgrund ihres Heizwertes > 11 MJ/kg energetisch verwertet werden. Dies erscheint auch bei Elastomeren mit erhöhtem Füllstoffgehalt (z.B. Bodenbeläge) sinnvoll, obwohl ihr Heizwert im Vergleich zu anderen Kunststoffen eher gering ist. Bei der Verbrennung entstehen i.d.R. relativ große Mengen an Rückständen aus den Füllstoffen oder den häufig verwendeten Zinkstabilisatoren. Der enthaltene Schwefel (Vernetzungsmittel) kann zu erheblichen Emissionen führen, weshalb eine Verbrennung nur in Anlagen mit entsprechender Rauchgasreinigung durchgeführt werden darf. Die großen Mengen von Elastomeren aus Altreifen werden in Deutschland vor allem in Zementwerken energetisch verwertet. Diese Verwertung ist energetisch und ökologisch sinnvoll, da der Heizwert dieser Elastomere mit 30 - 40 MJ/kg relativ hoch ist und die Rückstände in die Zementmatrix eingebunden werden, sodass sie praktisch nicht mehr mobil sind. Allerdings können nicht unbegrenzt Altgummi in Zementdrehrohöfen verbrannt werden, da die Reststoffe der Verbrennung die geforderten Eigenschaften der gewonnenen Zemente beeinträchtigen können. |
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Beseitigung / Verhalten auf der DeponieDie Ablagerung von Elastomer-Bauprodukten ist seit 2005 nicht mehr möglich, da organische Abfälle gemäß TA-Siedlungsabfall nicht abgelagert werden dürfen. |
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EAK-Abfallschlüssel
Weitere mögliche EAK-Abfallschlüssel aufgrund der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten. |
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