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Fachinformationen
Polypropylen/PolypropenProduktgruppeninformation |
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BegriffsdefinitionPolypropylen (PP) ist ein wichtiger thermoplastischer Kunststoff und gehört zu den Polyolefinen, es besteht lediglich aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Polypropylen wurde 1951 zum ersten Mal von Dr. Karl Rehn in den Farbwerken Hoechst zeitgleich mit John Paul Hogan und Robert Banks synthetisiert. Die großtechnische Synthese begann 1957 durch die Arbeit von Giulio Natta. Seitdem ist die Produktionsmenge von PP im Vergleich zu allen anderen Kunststoffen am stärksten angestiegen. | ||||||||||||||||||||||||||||
Wesentliche BestandteileDie Strukturformel zeigt ein Propylen-Monomer. Polypropylen wird durch Polymerisation von Propen hergestellt. Im Unterschied zu Polyethylen weist es eine seitliche Methylgruppe (CH3) auf.
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CharakteristikPolypropylen ist transparent und weist bei geringem spezifischen Gewicht eine hohe Festigkeit auf. Die mechanischen Eigenschaften von Polypropylen-Kunststoffen können durch Polymerisation mit einem Anteil an Ethylen (Copolymerisation) optimiert werden; EPDM-Polymere. Viele Eigenschaften sind mit denen von Polyethylen (speziell HDPE) sehr ähnlich. Es zeichnet sich aber insbesondere durch höhere Festigkeiten aus. Die Eigenschaften von Kunststoffen aus Polypropylen werden durch die Molekülstruktur (Kettenlänge der Polymere, seitliche Anordnung der Methylgruppen (CH3) an der Polymerkette) bestimmt. PP weist eine höhere Steifigkeit, höhere Schlagzähigkeit, Härte und Festigkeit aus als Polyethylen, diese sind jedoch niedriger als bei anderen Kunststoffen wie z. B. Polyamid. PP kann mit mineralischen Füllstoffen wie z. B. Talkum, Kreide oder Glasfasern gefüllt werden. Dadurch wird das Spektrum der mechanischen Eigenschaften (Steifigkeit, Gebrauchstemperaturen, etc.) deutlich erweitert. | ||||||||||||||||||||||||||||
Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und GesundheitsrelevanzPP ist geruchlos und hautverträglich, es ist physiologisch unbedenklich. | ||||||||||||||||||||||||||||
Anwendungsbereiche (Besonderheiten)Polypropylen gehört insgesamt zu den bedeutendsten Kunststoffen, ist jedoch im Baubereich von relativ geringer Bedeutung. Es wird für Armaturen, Fittinge, Rohrleitungen und Profile verwendet; in der Lüftungs- und Klimatechnik bei korrosionsbegünstigenden Bedingungen und bei der Förderung korrosiver Gase, meist in Form von PP-S (S= schwerentflammbar). Wichtige Anwendungen für Polypropylen sind außerdem Verpackungen und Behälter. | ||||||||||||||||||||||||||||
Produktionsmengen und Verbrauchszahlen
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EinteilungssystematikDa im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen die Molekülstruktur, die mittlere molare Masse, deren Verteilung, Copolymere sowie weitere Parameter stark variieren und somit auch die Eigenschaften beeinflusst werden können, existiert eine Vielzahl von PP-Sorten.
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Stiftung Warentest, test 8/2008, ISSN 0040-3946 Produktionszahlen und Verbrauchszahlen: Consultic, Kunststoffe in Deutschland, Kurzfassung, PlasticsEurope, Brussels, 2010, plasticseurope * Marktstudie Polypropylen von Ceresana Research: »Im Jahr 2001 wurden weltweit 30 Millionen Tonnen Polypropylen hergestellt. Im Jahr 2007 betrug das Produktionsvolumen bereits 45,1 Millionen Tonnen« |
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Polypropylen/PolypropenRisikobetrachtung Lebenszyklusphasen |
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Polypropylen/PolypropenPlanungs- und Ausschreibungshilfen |
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Polypropylen/PolypropenUmweltdeklarationen |
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Polypropylen/PolypropenBewertungssystem |
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Polypropylen/PolypropenTechnisches |
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Technische DatenGlasübergangstemperatur von 0 bis −10 °C, wird somit bei Kälte spröde. Die obere Gebrauchstemperatur liegt bei 100 bis 110 °C. Der Kristallit-Schmelzbereich liegt bei 160 bis 165 °C. PP ist bei höheren Temperaturen gut löslich in Xylol, Tetralin und Decalin sowie weiteren Lösungsmitteln.
Bei den angegebenen Daten handelt es sich um typische Werte, bezogen auf die angegebenen Kunststoffe in Reinform. Die technischen Daten für spezielle Produkte befinden sich in den Informationen zu den entsprechenden Produktgruppen. | ||||||
Baustoffklasse nach DIN 4102-1B2 Euroklasse nach DIN EN 13501-1D-s1,d1 bis D-s2,d2, je nach Ausrüstung. | ||||||
Referenz | ||||||
Technische Regeln (DIN, EN)
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Polypropylen/PolypropenLiteraturtipps |
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Polypropylen/PolypropenRohstoffe / Ausgangsstoffe |
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Hauptbestandteile
Abb. 2.1.1 / Chemische Zusammensetzung von Polypropylen/Polypropen Die untenstehende Tabelle zeigt die Zusammensetzung nach Elementen vonPolypropylen.
Die Zahlenwerte für die elementare Zusammensetzung beziehen sich auf die reinen Polymere, ohne Berücksichtigung von Additiven und Füllstoffen. Für Produkte aus Polypropylen sind keine Weichmacher notwendig, es treten keine Probleme auf aufgrund von Restmonomeren. Die Rohstoffquellen sind Erdöl und teilweise Erdgas. Daraus gewinnt man Propen, aus dem durch Polymerisation Polypropylen hergestellt wird. Zum Vergleich werden in der untenstehenden Tabelle die Werte für Polyethylen ebenfalls aufgeführt. Der Rohstoffbedarf von Polypropylen und Polyethylen unterscheidet sich kaum, da sie ausschließlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff zusammengesetzt sind. Es werden nur wenig mineralische Rohstoffe benötigt.
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Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
Abb. 2.1.2 / Rohstoffherkunft Polypropylen Gewinnung der PrimärrohstoffePolyprpylen wird ausschließlich aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Die ökologischen Folgen der Gewinnung von fossilen Rohstoffen sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben. VerfügbarkeitMit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von Polypropylen und anderen Kunststoffen in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe zur Herstellung von Polypropylen auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre. Verwendung von Recyclingmaterialien / ProduktionsabfällenAbfälle aus der Polypropylenproduktion können wieder als Rohstoff für die Produktion eingesetzt werden. RadioaktivitätPolypropylen ist nicht radioaktiv Landinanspruchnahme (Landuse)Die Polypropylenproduktion ist mit geringem Flächenverbrauch für die Erdölgewinnung und die Raffineriestandorte verbunden, allerdings können die Flächen zerstörter Naturräume durch Tankerunfälle beträchtlich sein. | ||||||||||||||||||||||||||
QuellenI. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2005 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Low Density Polyethylen (LDPE), PlasticsEurope, Brussels, 2005 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, High Density Polyethylen (HDPE), PlasticsEurope, Brussels, 2005 |
Polypropylen/PolypropenHerstellung |
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Prozesskette
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HerstellungsprozessDie Herstellung des Vorprodukts Propen und dessen Umsetzung zu Polypropylen geschieht durch Betriebe der Großchemie. Polypropylen wird mit verschiedenen Prozessen unter Überdruck hergestellt. PP wird als Granulat an die verarbeitenden Betriebe geliefert, die das Granulat zu den entsprechenden Produkten durch Spritzguss, Extrusion, Blasformen usw. weiterverarbeiten. Bei der EPP-Herstellung unterscheidet man zwei Prinzipverfahren: Die Autoklavtechnik (Standard) und die direkte Schaumextrusion (selten). Die Verarbeitung im sog. Formteilprozess findet in speziellen Formteilautomaten statt. Der eigentliche Verarbeitungsschritt besteht darin, die Schaumpartikel mittels Dampf (Dampftemperatur ca. 140 bis 165 °C – je nach Rohmaterialtyp) zu erweichen, damit sie versintern. Polypropylenfolien kann man durch das Verstrecken deutlich stabiler machen. Hierzu wird die extrudierte Folie über Walzen geführt, die in Maschinenrichtung an Geschwindigkeit zunehmen. Das führt zu einer Streckung des Kunststoffs in Längsrichtung. Um OPP (orientiertes PP) zu erhalten, wird das extrudierte PP-Granulat nur längs verstreckt. Es wird zur Herstellung von hochfesten Folien, Verpackungsbändern, Garnen oder auch Verbundfolien eingesetzt. Biaxial orientiertes PP (BOPP) wird zusätzlich noch in Querrichtung verstreckt, um maximale Festigkeit dieses Kunststofftyps zu erhalten. Dies geschieht in einem Heißluftofen. Die Arbeitsschritte sind Vorwärmen – Strecken – Stabilisieren – Kühlen. Um Spannungen zu minimieren, wird die Folie am Ende des Herstellungsprozesses noch einmal erhitzt. Dieser Kunststoff wird vornehmlich zu Verbundfolien kaschiert. Im Bauwesen findet BOPP z.B. Anwendung in Feuchtigkeitssperren. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Umweltindikatoren / HerstellungReferenz Graue EnergieDie Herstellung von PP ist im Vergleich zu anderen Kunststoffen mit einem niederen Energieaufwand verbunden, da Propen ein Basisprodukt der chemischen Grundstoff-Herstellung ist. Daraus resultiert ein vergleichsweise einfacher, kurzer Herstellungsweg des Polypropylen über nur wenige Zwischenstufen. Die Daten in der Tabelle stammen aus den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen).
Umweltrelevante Additive
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Charakteristische EmissionenDie Emissionen der Herstellung werden gemäß den Ökoprofilen von PlasticsEurope ausgewiesen (siehe Quellen). Zum Vergleich werden die Daten für Polyethylen niederer Dichte und Polyethylen hoher Dichte aufgeführt.
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Maßnahmen GesundheitsschutzBei der Herstellung der Vorprodukte ist Propen als Gefahrstoff mit erheblichem Risikopotential beteiligt. Es ist als extrem entzündbares Gas eingestuft (H 220). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
QuellenI. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2005 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Low Density Polyethylen (LDPE), PlasticsEurope, Brussels, 2005 I. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, High Density Polyethylen (HDPE), PlasticsEurope, Brussels, 2005 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Polypropylen/PolypropenVerarbeitung |
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Technische Hinweise / VerarbeitungsempfehlungenPP-Folien und andere Produkte aus PP werden auf der Baustelle in der Regel höchstens mechanisch verarbeitet. Aufgrund seiner geringen Oberflächenenergie lässt es sich sehr schlecht verkleben und bedrucken. | |
Arbeitshygienische RisikenREACH / CLPReferenz EmissionenEmissionen stellen in der Verarbeitung kein Problem dar. | |
Umweltrelevante InformationenWeitergehende Informationen zu Vorsichtsmaßnahmen und Gefährdungen sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten. |
Polypropylen/PolypropenNutzung |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken NeuzustandReferenz
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer NutzungSchadstoffabgabe / Emissionen in den InnenraumPP ist geruchs- und geschmacksfrei. Es liegen keine Daten zu einer Schadstoffabgabe aus Polypropylen vor. Aufgrund der Tatsache, dass Produkte aus Polypropylen normalerweise keine Weichmacher enthalten, erscheint eine Schadstoffabgabe aus Polypropylenprodukten unwahrscheinlich. | |
Umwelt- und Gesundheitsrisiken im SchadensfallBrandfallPolypropylen ist sehr gut brennbar, lässt sich entzünden und brennt nach Entfernen der Zündquelle mit leuchtender Flamme weiter. Aus reinem Polypropylen entstehen aufgrund der vollständigen Verbrennung keine toxischen Brandgase. Da es sich bei Polypropylen um einen thermoplastischen Kunststoff handelt, besteht die Gefahr der Brandausbreitung durch herabtropfendes, brennendes Material. Bauprodukten aus Polypropylen müssen Flammschutzmittel zugesetzt werden. Dabei handelt es sich meist um bromierte oder chlorierte Verbindungen, die sehr giftige Brandgase bilden können. WassereinwirkungPolypropylen ist unempfindlich gegen Feuchtigkeit. Mit Schäden durch Wassereinwirkung ist nicht zu rechnen. | |
Beständigkeit NutzungszustandProdukte aus Polypropylen (PP) sind beständig, müssen jedoch mit Stabilisatoren gegen Langzeitabbau geschützt werden. Sie sind beständig gegenüber fast allen organischen Lösemitteln (kann aber u.U. mit diesen Aufquellen) und Fetten, sowie den meisten Säuren und Laugen. 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“. | |
Polypropylen/PolypropenNachnutzung |
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Wiederverwendung / Wiederverwertung / BeseitigungReferenz | ||
Umwelt- und Gesundheitsrisiko RückbauBei einem geordneten Rückbau kommt es zu keinen besonderen Umwelt- oder Gesundheitsrisiken. | ||
WiederverwendungDurch den stellenweisen Einsatz von Polypropylen im Bauwesen und die allgemein kleinen Mengen, die verwendet werden, ist eine Wiederverwendung der Bauteile aus wirtschaftlichen Gründen kaum vorstellbar. | ||
Stoffliche VerwertungGenerell ist die stoffliche Verwertung von Thermoplasten durch Einschmelzen und Umschmelzen in neue Formen möglich. Aus grundsätzlich ökologischen Überlegungen ist die stoffliche Verwertung der energetischen vorzuziehen, da dadurch Neukunststoff substituiert werden kann. Jedoch wird ein werkstoffliches Recycling von Kunststoffen aus Polypropylen (PP) dadurch erschwert, dass die Eigenschaften der Produkte im Wesentlichen durch die chemische Struktur beeinflusst werden, die bei den verschiedenen PP-Typen durchaus unterschiedlich sein können. Durch das Einschmelzen von Polypropylen-Kunststoffen entsteht eine Mischung der Eigenschaften der verschiedenen PP-Typen und damit ein minderwertiges Recyclat. Auf der Baustelle können lediglich Plastikfolien separat als PP- und PE-Mix gesammelt werden. Aus diesem Kunststoff-Gemisch an Folien lassen sich wiederum Schutzfolien herstellen. Weil jedoch der Aufwand für das Sammeln relativ groß ist, die Sammellogistik noch kaum funktioniert und keine finanziellen Anreize bestehen, werden PE- und PP-Folien kaum recycliert, sondern weitgehend thermisch verwertet. | ||
Energetische VerwertungAufgrund des Aufbaus ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff besitzen Produkte aus Polypropylen einen hohen Heizwert, der dem von Heizöl entspricht. Sie sollten daher in Verbrennungsanlagen mit hohem Energienutzungsgrad energetisch verwertet werden. Der Heizwert von Polypropylen beträgt gemäß den Angaben im Ökoprofil von PlasticsEurope rund 53 MJ / kg PP. | ||
Beseitigung / Verhalten auf der DeponieProdukte aus PP sind derzeit keine besonders überwachungsbedürftigen Abfälle. Gemäß TA-Siedlungsabfall 2005 müssen Abfälle aus PP energetisch verwertet werden. | ||
EAK-Abfallschlüssel
Weitere mögliche EAK-Abfallschlüssel aufgrund der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten. | ||
QuellenI. Bousted: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2005 |