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BegriffsdefinitionDie Gemeinsamkeit der Polyester ist eine chemische Reaktion zweier Grundtypen von Chemikalien. Polyester entstehen durch Umsetzung mehrbasiger Carbonsäuren (auch Fettsäuren) mit mehrwertigen Alkoholen (Polyalkohole), d.h. Alkohole mit mehreren OH-Gruppen (z.B. Glykol oder Glycerin). Die Vielfalt der Kombinationsmöglichkeiten ist groß und schlägt sich in den unterschiedlichsten Eigenschaften der verschiedenen Vertreter nieder. Der erste Polyester wurde 1932 hergestellt. Die industrielle Produktion der ersten Polyestertypen begann 1941. 1961 wurden die sog. thermoplastischen Polyester als Werkstoff eingeführt. | ||||||||||||||||||||||||||||
Wesentliche BestandteileAus den unvernetzten, flüssigen Polyesterharzen entsteht bei Alkydharzen durch Luftoxidation (Härtung des Lackfilms) das feste, vernetzte Alkyd-Harz, welches ein Duroplast ist. Polyester-Harze (UP-Harze) werden beispielsweise durch zugemischtes Styrol und Zugabe eines Härters zum duroplastischen Polyester-Harz ausgehärtet. Durch Einarbeitung von Glasfasern lassen sich sehr stabile Produkte herstellen. Aufgrund des sehr unterschiedlichen Gehalts an Füllstoffen und des stark variierenden Vernetzungsgrades der Harze können sich die Eigenschaften der fertigen Produkte/ Oberflächenbeschichtungen usw. stark unterscheiden. | ||||||||||||||||||||||||||||
CharakteristikPolyester ist der Sammelbegriff für eine Vielzahl von Kunststoffen, von denen PET (Polyethylenterephtalat) im Alltag der bekannteste ist. | ||||||||||||||||||||||||||||
Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und GesundheitsrelevanzBeim Verkleben sollten lösemittelfreie Produkte eingesetzt werden. Mechanische Befestigungen sind möglichen Klebeverbindungen vorzuziehen. | ||||||||||||||||||||||||||||
Anwendungsbereiche (Besonderheiten)
Die Anwendungen im Bauwesen konzentrieren sich vor allem auf die Harze, als Bestandteile von Chemikalien und Baustoffen. Eigenständige Polyester-Anwendungen sind im Bauwesen relativ selten. | ||||||||||||||||||||||||||||
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EinteilungssystematikWichtige thermoplastische Polyester im Bauwesen sind
Wichtige Polyesterharze sind
Kurzbezeichnungen:
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Helmut Schürmann: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden, Springer Verlag, Berlin, 2. Auflage 2007 Produktionszahlen und Verbrauchszahlen: Consultic, Kunststoffe in Deutschland, Kurzfassung, PlasticsEurope, Brussels, 2010, plasticseurope |
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 die angegebenen Kunststoffe in Reinform. Die technischen Daten für spezielle Produkte können von den angegebenen Werten abweichen. | ||||||||||||||||||||
Referenz | ||||||||||||||||||||
Technische Regeln (DIN, EN)
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Literaturtipps |
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe |
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HauptbestandteileRohstoffquellen für die Herstellung von Polyestern und Polyester-Harzen sind Erdöl und Erdgas, zu einem geringen Teil wird Kohle verwendet. Polycarbonat (PC) wird normalerweise hergestellt aus Bisphenol A (⇒ Epoxidharze) und Phosgen. Im Herstellungsprozess von Polycarbonat spielt auch die Chlorchemie eine Rolle. Polyethylen-Terephthalat (PET) wird hergestellt aus Terephthalsäure und Ethylenglycol. Alkydharze können sowohl aus nicht erneuerbaren Ressourcen (mehrbasige Carbonsäuren umgesetzt mit mehrwertigen Alkoholen) als auch unter Verwendung nachwachsender Ressourcen (natürliche Fette und Öle) hergestellt werden. PET benötigt wesentlich weniger Rohstoffe als Polycarbonat. Allerdings unterscheiden sich die Einsatzbereiche der beiden Kunststoffe. Der hohe Bedarf an mineralischen Rohstoffen in der Herstellung von Polycarbonat stammt zum größten Teil aus der Energiebereitstellung für die Natronlaugenproduktion. PET benötigt wesentlich mehr Kühlwasser als PC.
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Umwelt- und GesundheitsrelevanzGewinnung der PrimärrohstoffeAuch in Bezug auf Rohstoffbasis sind die Polyester eine inhomogene Gruppe von Kunststoffen. Während Alkydharze oft (jedoch nicht zwangsläufig) aus natürlichen Fettsäure-Gemischen hergestellt werden, sind die meisten anderen Vertreter aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Auch unter den aus fossilen Rohstoffen hergestellten Polyestern gibt es signifikante quantitative Unterschiede. Die ökologischen Folgen der Gewinnung der fossilen Rohstoffe sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben. VerfügbarkeitMit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von von Polyestern und anderen Kunststoffen in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe zur Herstellung von Polyestern auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre. Verwendung von Recyclingmaterialien / ProduktionsabfällenProduktionsausschüsse aus der Polycarbonat- oder PET-Produktion können wieder in der Produktion eingesetzt werden. RadioaktivitätMaterialien aus Polyester sind nicht radioaktiv. Landinanspruchnahme (Landuse)Die Erdölgewinnung für Polyester ist mit geringem Flächenverbrauch für die Erdölgewinnung und die Raffineriestandorte verbunden, allerdings können die Flächen zerstörter Naturräume durch Tankerunfälle beträchtlich sein. | |||||||||||||||||||||||||
QuellenPlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polycarbonate (PC), Brussels, 2011 PlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polyethylene Terephthalate (PET) (Bottle Grade), Brussels, 2011 |
Herstellung |
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Prozesskette | ||||||||||||||||||||||||||||
HerstellungsprozessDer Herstellungsprozess (Abbildung oben: PET darunter: PC) der verschiedenen Polyester unterscheidet sich erheblich, da sehr viele Modifikationen möglich sind. Die Herstellung der Vorprodukte und der ungeformten und noch nicht ausgehärteten Polyester findet in Betrieben der Großindustrie statt. Die Weiterverarbeitung der Granulate zu Formteilen usw. erfolgt dezentral in der verarbeitenden Industrie. Zur Herstellung der UP-Harze werden diese in einem Vernetzer (z.B. Styrol, ⇒ Polystyrol) gelöst. Der Vernetzer ist für die spätere Aushärtung des Harzes notwendig. Alkydharze werden in Lösemitteln, seit einigen Jahren auch in Wasser gelöst und härten chemisch-oxidativ mit Hilfe von Trocknungsstoffen, sog. Sikkativen. | ||||||||||||||||||||||||||||
Umweltindikatoren / HerstellungReferenz Graue EnergieDie Produktion von PC ist deutlich energieintensiver als diejenige von PET. Auch im Vergleich mit anderen Kunststoffen benötigt die Produktion von PC viel Enegie. Die Daten stammen aus den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen).
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Charakteristische EmissionenDie Emissionen der Herstellung werden gemäß den Ökoprofilen von PlasticsEurope ausgewiesen (siehe Quellen).
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Maßnahmen GesundheitsschutzBei der Herstellung der Vorprodukte für PET und PC ist u.a. auch Phosgen als Gefahrstoff mit erheblichem Risikopotential beteiligt: Phosgen ist tödlich beim Einatmen (H330) und verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden (H314). | ||||||||||||||||||||||||||||
QuellenPlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polycarbonate (PC), Brussels, 2011 PlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polyethylene Terephthalate (PET) (Bottle Grade), Brussels, 2011 |
Verarbeitung |
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Technische Hinweise / VerarbeitungsempfehlungenBeim Umgang mit flüssigen Polyestern (UP-Harzen) auf der Baustelle ist der Kontakt mit dem Harz unbedingt zu vermeiden (Hautschutz, Augenschutz). Diese sog. Gießharze enthalten eine Reihe von gesundheitsgefährdenden Stoffen und produzieren während der Reaktion (dem Aushärten) verschiedene, sehr geruchsintensive Schadstoffe. Alkydharze sind dagegen arbeitshygienisch verhältnismäßig harmlos. | |
Arbeitshygienische RisikenAllgemeinesDer Schleifstaub von Polyestern (z.B. bei nachträglicher Bearbeitung, Renovierung) kann Allergien auslösen. REACH / CLPReferenz
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Umweltrelevante InformationenWeitergehende Informationen zu Vorsichtsmaßnahmen und Gefährdungen sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten. |
Nutzung |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken NeuzustandDer 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 Produkte formuliert, die Alkyd- oder UP-Harze enthalten. | |
Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer NutzungSchadstoffabgabe / Emissionen in den InnenraumÜber eine Schadstoffabgabe aus Polyester-Produkten liegen keine Informationen vor. Wie bei allen Reaktionsharzen, kann es bei unsachgemäßer Anwendung zu erheblichen, längerfristig wirkenden Emissionen kommen. | |
Umwelt- und Gesundheitsrisiken im SchadensfallBrandfallAlkydharze werden nur als Oberflächenbeschichtung oder Kleber verwendet. Das Brandverhalten bietet keine besonderen Probleme und ist wenig relevant. Platten aus Polyethylen-Terephthalat sind auch ohne Zusätze schwer entflammbar und sind der Baustoffklasse B1 zugeordnet. Es ist nicht mit der Abgabe toxischer Brandgase zu rechnen. Polycarbonate brennen rußend mit dunkelgelber Flamme. Bei Wegnahme der Zündquelle verlischt die Flamme. Sie sind in der Regel nicht brandschutzausgerüstet. Bei erhöhten Anforderungen benötigen Kunststoffe aus ungesättigten Polyesterharzen (UP-Harze) eine Brandschutzausrüstung. Polyester-Harze sind heute das wichtigste Einsatzgebiet des Flammschutzmittels TCEP, das im Brandfall giftige Gase bilden kann. WassereinwirkungMit Schäden aufgrund von Wassereinwirkung ist nicht zu rechnen. | |
Beständigkeit NutzungszustandEine sachgemäße Verarbeitung vorausgesetzt, gelten Produkte aus Polyestern als sehr beständig. Eigenschaften thermoplastische Polyester:Beständig gegen Feuchtigkeit, Basen und gegen Salzlösungen, nicht beständig gegenüber Säuren und Oxidationsmitteln. Die Beständigkeit gegenüber organischen Lösemitteln hängt stark vom jeweiligen Produkt ab. Die Produkte werden beispielsweise von konzentrierten Laugen und Säuren und durch Aceton angegriffen. Eigenschaften duroplastischer Polyester (vernetzt):Je nach Produkt sehr beständig gegen Feuchtigkeit, Basen und gegen Salzlösungen. Sehr gute Beständigkeit gegenüber organischen Lösemitteln erreichbar. 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“. | |
InstandhaltungFür die Reinigung von transparenten Polyesterscheiben sind mechanische Verfahren nicht geeignet, da die Gefahr des Verkratzens besteht. Hersteller empfehlen die Reinigung großer Flächen mit dem Hochdruckreiniger. | |
Nachnutzung |
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Wiederverwendung / Wiederverwertung / BeseitigungReferenz | ||||||
Umwelt- und Gesundheitsrisiko RückbauBei einem geordneten Rückbau kommt es zu keinen besonderen Umwelt- oder Gesundheitsrisiken.. Der Schleifstaub von Polyestern kann jedoch Allergien auslösen. | ||||||
WiederverwendungPC und PET können nach der Nutzung prinzipiell wiederverwendet werden. Allerdings ist eine Wiederverwendung von Formteilen schwierig; es müsste in jedem Einzelfall eine neue Verwendung gefunden werden, die nach den exakt gleichen Abmessungen verlangt. | ||||||
Stoffliche VerwertungPET und PC gehören zu den Thermoplasten und sind grundsätzlich stofflich verwertbar, d.h. es lassen sich mit großer Energieeinsparung wiederum neue Kunststoffe herstellen. Da diese Polyester vom Laien auf der Baustelle jedoch nicht identifizierbar sind, können sie auch nicht sortenrein getrennt und gesammelt werden. Polyesterharze gehören zu den Duroplasten und sind deshalb stofflich kaum wiederverwertbar. Als Bindemittel und Beschichtungsstoffe sind sie ohnehin nicht vom gebundenen bzw. behandelten Material trennbar, womit eine stoffliche Verwertung zu neuen Kunststoffen nicht möglich ist. | ||||||
Energetische VerwertungPolyester weisen einen relativ hohen Heizwert auf und sollten daher in Verbrennungsanlagen mit hohem Energienutzungsgrad energetisch verwertet werden. Polyester verursachen in Müllverbrennungsanlagen keine besonderen Probleme und keine Rückstände. Die Heizwerte von Polycarbonat und PET gemäß den Angaben in den Ökoprofilen von PlasticsEurope sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt.
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Beseitigung / Verhalten auf der DeponieGemäss TA-Siedlungsabfall 2005 dürfen Abfälle aus Polyestern nicht abgelagert werden. Abfälle, die Polyesterharze als Beschichtung oder Bindemittel enthalten und nicht verwertet werden können, dürfen nur auf Deponien abgelagert werden, wenn sie Grenzwerte für den organischen Anteil einhalten. Gemäß Anhang B der TA-Siedlungsabfall sind 3 Masse-% organisches Material erlaubt für Deponien der Deponieklasse I und 5 Masse-% für Deponien der Deponieklasse II. Über das Langzeitverhalten von Polyestern in Deponien sind keine Informationen vorhanden. | ||||||
EAK-Abfallschlüsselausgehärtete Polyester-Produkte
Weitere mögliche EAK-Abfallschlüssel aufgrund der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten. | ||||||
QuellenPlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polycarbonate (PC), Brussels, 2011 PlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polyethylene Terephthalate (PET) (Bottle Grade), Brussels, 2011 |