Rohstoffe / Ausgangsstoffe

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

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.

Herstellung

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

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

Verarbeitung

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.

Emissionen

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

Nutzung

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.

Nachnutzung

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

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.