Hauptbestandteile

Neue Tortengrafik "Zusammensetzung nach Funktionen EPDM-Dichtungsbahnen"

Neue Tortengrafik "Zusammensetzung nach Funktionen EVA-Dichtungsbahnen"

Sowohl PVC- wie auch Polyolefin-Dichtungsbahnen bestehen aus Kunststoffdeckschichten und Einlagen aus Glas- oder Polyestervlies. Auch EPDM- und EVA-Bahnen können Einlagen oder Verstärkungen aufweisen. Die Herstellung der Kunststoffe der Deckschichten unterscheidet sich jedoch erheblich und wird gesondert dargestellt.

Polyolefin-Dichtungsbahnen
Der Kunststoffbestandteil aller Polyolefin-Dichtungsbahnen ist das eigentliche Polymer FPO-A, das aus Polyethylen, Polypropylen und Polyisobutylen legiert wird. Die Rohstoffe aller drei Polymere stammen aus der Erdöl-Naphta-Fraktion. 

Der Füllstoff-Anteil kann in Polyolefin-Dichtungsbahnen stark variieren. Rezepturen praktisch ohne Füllstoffe und Rezepturen mit 40% Füllstoff-Anteil sind heute gleichermaßen auf dem Markt erhältlich. Bei der Anwendung als Nacktdach ist ein Flammschutz erforderlich. Es handelt sich um ein Aluminiumhydroxid, ein mineralisches Salz, das beim Bauxitabbau (Aluminiumproduktion) entsteht. Als Füllstoffe kommen bei allen Systemen getrocknete Kalkstein- und andere Gesteinsmehle zum Einsatz. Es handelt sich um Rohstoffe, die alle relativ gut verfügbar sind und lediglich eine einfache Aufbereitung und Verarbeitung erfordern.
Eine weitere wichtige Eigenschaft der flexiblen Polyolefine ist die Abwesenheit von Weichmachern . Die weichen Eigenschaften werden bei den FPO-A durch die Legierung des Polymers herbeigeführt. Das hat Vorteile sowohl in Bezug auf die Ökologie wie auch bezüglich des Alterungsverhaltens.

PVC-Dichtungsbahnen
Der Hauptbestandteil aller PVC-Dichtungsbahnen ist das eigentliche Polymer Polyvinylchlorid (PVC), das je etwa zur Hälfte aus Steinsalz und Erdöl hergestellt wird. Das reine Polymer PVC ist hart, weshalb die Folien etwa zu einem Drittel aus Weichmachern bestehen. Als Weichmacher kommen Phthalate wie z. B. Phthalsäuredibutylester oder Di(ethylhexyl)phthalat DEHP zum Einsatz.

Als Füllstoffe kommen ähnlich wie in bituminösen Systemen getrocknete Kalkstein- und andere Gesteinsmehle zum Einsatz. Es handelt sich um Rohstoffe, die alle relativ gut verfügbar sind und lediglich eine einfache Aufbereitung und Verarbeitung erfordern. In weichgemachten Folien beträgt der Anteil nicht viel mehr als 10%.
Schließlich sind in PVC-Dachfolien Stabilisatoren gegen den Zerfall des Polymers durch UV-Strahlung und für die thermische Stabilität erforderlich. Dabei handelt es sich in der Regel um metallorganische Verbindungen. Auch die Pigmente basieren meistens auf Metallverbindungen. Die Verwendung dieser Stoffe ist sehr produktespezifisch.

EPDM-Dichtungsbahnen
Als Kunststoffe werden Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere (EPDM) und teilweise Polypropylen eingesetzt. Die Kunststoffpolymere machen je nach Hersteller und Produkt rund 20% bis 60% des Gewichts aus. Dazu kommen Füllstoffe und Flammhemmer, die zwischen 30% und 50% zur Mischung beitragen. Als Füllstoffe können Al-Silikate verwendet werden [Zweifel 2000]. Aluminiumhydroxid und Zinkborate werden als Flammschutzmittel zugesetzt. Die weiteren Rezepturbestandteile "Additive" und "Stabilisatoren" machen zusammen weniger als 10% des Bahnengewichts aus. Die Angaben zur Zusammensetzung basieren auf Herstellerangaben in mehreren Umweltproduktdeklarationen. Sowohl die Stoffbezeichnungen wie auch die Anteile der Mischungsbestandteile variieren je nach Quelle erheblich. Als Stabilisatoren kommen Organozinkverbindungen zum Einsatz [Ernst 2009]. EPDM muss zudem gegen den Abbau durch UV-Strahlen stabilisiert werden. Dazu werden Mischungen mehrerer Additive im Bereich von ca. 0.1 - 1 %  eingesetzt. Die UV-Stabilisatoren können aus den Stoffgruppen der sterisch gehinderten Amine (HALS), Phenolbenzotriazole, Schwefelverbindungen oder sterisch gehinderten Phenole stammen [Zweifel 2000].

EVA-Dichtungsbahnen
Die eingesetzten Kunststoffe sind Ethylen-Vinyl-Acetat EVA und Polyvinylchlorid PVC. Das Verhältnis zwischen EVA und PVC kann variieren. Es ist jedoch festzustellen, dass der PVC-Anteil etwa gleich groß ist wie der EVA-Anteil. Man müsste deshalb korrekterweise eigentlich von EVA-PVC-Dichtungsbahnen sprechen. Als Flammhemmer wird Aluminiumhydroxid eingesetzt. Die Stabilisatoren können aus einer Reihe von Stoffen gewählt werden. Dazu gehören Calciumseifen, Zinkseifen und epoxidiertes Sojablumenöl. Als  Weichmacher können Polyadipate oder Phthalate eingesetzt werden. Die Angaben zur Zusammensetzung basieren auf Herstellerangaben in einer Umweltproduktdeklaration. Als Füllstoffe können gemäß einer weiteren Literaturquelle Kalzium-Karbonate (20-50% Anteil an Mischung) und  Talk (10-40%) zum Einsatz kommen [Zweifel 2000].

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

PVC-Dichtungsbahnen
Rohstoffquellen sind Erdöl, Erdgas und Steinsalz (Kochsalz). Aufgrund des hohen Chlor-Anteils der Verbindung spielt im Herstellungsprozess des Vinylchlorids die Chlorchemie (Herstellung von Chlor aus Steinsalz) aus ökologischer Sicht eine bedeutende Rolle. Die Gewinnung der fossilen Rohstoffe aus Erdöl, Erdgas und Kohle ist mit Umweltrisiken verbunden.

Polyolefin-Dichtungsbahnen
Der wichtigste Rohstoff in der Polyolefin-Herstellung ist Erdöl. Die Gewinnung der fossilen Rohstoffe aus Erdöl, Erdgas und Kohle ist mit Umweltrisiken verbunden. Die Kunststoffherstellung benötigt insgesamt rund 4% des weltweit geförderten Erdöls und Erdgases. Die ökologischen Folgen der Gewinnung von fossilen Rohstoffen sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben.

EPDM-Dichtungsbahnen
Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere bestehen aus den Vorläufermonomeren Ethylen, Propylen und einem Dien. Ethylen und Propylen werden ausschließlich aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Die ökologischen Folgen der Gewinnung von fossilen Rohstoffen sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben. Als Dien kommen 1,4-Hexadien, Dicyclopentadien und 5-Ethyliden-2-norbornen in Frage. Sie bestehen nur aus Wasserstoff- und Kohlenstoff-Atomen und werden ebenfalls aus Erdöl oder Erdgas gewonnen.

EVA-Dichtungsbahnen
Ethylenvinylacetat EVA wird aus den Vorprodukten Ethylen und Vinylacetat (auch Essigsäurevinylester genannt) hergestellt. Wichtigste Rohstoffquelle für beide Substanzen sind Erdöl und Erdgas. Rohstoffquellen für das Polyvinylchlorid (PVC) sind Erdöl, Erdgas und Steinsalz (Kochsalz). Aufgrund des hohen Chlor-Anteils der Verbindung spielt im Herstellungsprozess des Vinylchlorids die Chlorchemie (Herstellung von Chlor aus Steinsalz) aus ökologischer Sicht eine bedeutende Rolle. Die Gewinnung der fossilen Rohstoffe aus Erdöl, Erdgas und Kohle ist mit Umweltrisiken verbunden.

Verfügbarkeit

Mit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von Kunststoffen in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe zur Herstellung von Kunststoffen auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Polyolefin-Dichtungsbahnen
Produktionsabfälle aus Polyolefinen können grundsätzlich wieder eingeschmolzen und erneut in der Produktion eingesetzt werden.

PVC-Dichtungsbahnen
Im Rahmen einer freiwilligen Selbstverpflichtung bemüht sich die europäische PVC-Industrie, das Recycling von PVC zu fördern. Unter dem Programm Vinyl^plus will die Industrie bis 2020 ein Recyclingziel für PVC-Abfälle von 800.000t jährlich erreichen. Dies entspricht rund 14% des europäischen PVC-Verbrauchs im Jahr 2010.

EPDM-, EVA-Dichtungsbahnen
Unkaschierte Produktionsreste können wieder der Produktion zugeführt werden.

Radioaktivität

Kunststoffe sind nicht radioaktiv. Abdichtungsbahnen können verwendet werden, um Gebäude vor eindringendem Radon zu schützen. 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.

Prozesskette

Umweltindikatoren / Herstellung

Referenz

Energieaufwand

Die Herstellung der Ausgangsmaterialien ist viel energieintensiver als die Endverarbeitung zu Folien. Für die Ausgangsstoffe PVC und Polyolefine gibt es relativ zuverlässige, für die europäische Produktion repräsentative Durchschnittswerte. Für die Additive gibt es kein entsprechendes Datenmaterial. Hier ist man auf Analogieüberlegungen und Einzelwerte angewiesen, was vor allem in Bezug auf die energetische Bewertung von Weichmachern bei den PVC-Dichtungsbahnen gewisse Unsicherheiten ergibt.

PVC-Dichtungsbahnen

Der Energieaufwand für die Herstellung von PVC-Dichtungsbahnen setzt sich aus dem Ausgangsstoff (PVC-Granulat) und der beim Kalandrieren (Herstellen der Folien) erforderlichen Energie zusammen. Für das Kalandrieren von PVC sind ebenfalls Durchschnittswerte verfügbar. Diese sind vermutlich relativ großen produktbedingten Schwankungen unterworfen.

Polyolefin-Dichtungsbahnen
Der Energieaufwand für die Herstellung von Polyolefin-Dichtungsbahnen setzt sich aus den Ausgangsstoffen (Polyethylen, Polypropylen und Polyisobutylen) und der für das Herstellen der Folien (Extrusion) erforderlichen Energie zusammen. Für die Extrusion von Polyolefine sind Durchschnittswerte verfügbar. Diese sind vermutlich relativ großen produktbedingten Schwankungen unterworfen, spielen jedoch für die Gesamtbeurteilung eine untergeordnete Rolle.

EPDM-, EVA-DichtungsbahnenDer Energieaufwand für die Herstellung von EPDM- und EVA-Dichtungsbahnen setzt sich aus den Ausgangsstoffen (EPDM-, respektive EVA- und PVC-Granulat) und der beim Kalandrieren (Herstellen der Folien) erforderlichen Energie zusammen. Sowohl für die Ausgangsstoffe EPDM und EVA wie auch für das Kalandrieren dieser Materialien sind keine Durchschnittswerte verfügbar.

Graue Energie

Die Graue Energie (kumulierter Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) verschiedener Kunststoff-Dichtungsbahnen pro Flächeneinheit ist nur von der Folienstärke abhängig. In der Tabelle sind zwei Beispiele für PVC-Dichtungsbahnen und zwei Polyolefin-Dichtungsbahnen einer Polymerbitumen-Dichtungsbahn  gegenübergestellt. Die Kunststoffbahnen sind pro Masseneinheit fast doppelt so energieintensiv wie die Polymerbitumen-Dichtungsbahnen, was vor allem mit dem höheren Anteil an Kunststoffen zusammenhängt. Vergleicht man die Produkte pro Flächeneinheit, so sind die Kunststoff-Dichtungsbahnen deutlich weniger energieintensiv. Dabei gilt es zu berücksichtigen, dass man für eine dauerhafte Abdichtung auf dem Flachdach meistens 2 Lagen Polymerbitumen-Dichtungsbahnen braucht, während die Kunststoffbahnen ausschließlich einlagig verlegt werden.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Von der Verarbeitung von Kunststoff-Dichtungsbahnen gehen keine besonderen arbeitshygienischen Risiken aus. Werden diese lose verlegt, gibt es weder für die Arbeiter noch für die Umwelt irgendwelche Auswirkungen. Das Warmgas- oder Heizkeil-Schweißen verursacht einen zu vernachlässigenden Energieverbrauch und praktisch keine Emissionen von flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOC). Lösemittel-Emissionen können auftreten, wenn die Dichtungsbahnen auf dem Untergrund verklebt oder die Bahnen per Quellschweiß-Verfahren verbunden werden. Da Kunststoff-Dichtungsbahnen in den allermeisten Fällen im Freien verarbeitet werden, können gesundheitsgefährdende Risiken praktisch ausgeschlossen werden.

REACH / CLP

Referenz

Emissionen

Das Verschweißen der Bahnen mit Heissluft, Wärmepistole oder Schweißautomat verursacht einen zu vernachlässigenden Energieverbrauch und praktisch keine Emissionen von flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOC).

Beim Quellschweißen werden die Stöße in der Regel mit Lösemittel-Klebstoffen verklebt, in seltenen Anwendungsbereichen (Nacktdach) werden die Bahnen vollflächig auf die Unterlage verklebt, was entsprechende Lösemittelemissionen verursacht.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Da Kunststoff-Dichtungsbahnen vorwiegend im Außenraum eingesetzt werden, sind Innenraum-Emissionen nicht zu erwarten. Kunststoff-Dichtungsbahnen können in speziellen fällen jedoch zur Abdichtung gegen nicht-drückendes Wasser oder durch Modernisierungsmassnahmen auch im Innenraum eingebaut sein. Für die verschiedenen Kunststofftypen können unterschiedliche Voraussagen bezüglich der Emisisionen von VOC gemacht werden.

Polyolefin-/EPDM-Dichtungsbahnen

Aufgrund der Zusammensetzung sind keine relevanten Emissionen zu erwarten.

PVC-/EVA-Dichtungsbahnen

Der in PVC- oder EVA-Bahnen möglicherweise eingesetzte Weichmacher DEHP (Di(ethylhexyl)phthalat) kann über längere Zeit abgebaut werden. Das Reaktionsprodukt 2-Ethylhexanol ist ein VOC und kann in die Raumluft gelangen. Messungen für PVC-Beläge älteren Datums [Zellweger et al., 1997] zeigen, dass diese erhebliche VOC-Emissionen aufweisen können. Für neu eingebaute PVC-Dichtungsbahnen sind messbare VOC-Emissionen zu erwarten.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Emissionen in den Außenraum sind möglich, jedoch nach derzeitigem Kenntnisstand von beschränkter Relevanz für die Umwelt.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

PVC-, EVA-Dichtungsbahnen
Längerfristig sind bei PVC- und EVA-Dichtungsbahnen Emissionen von Weichmachern denkbar. Da Kunststoff-Dichtungsbahnen als Abdichtung in der Regel nicht in beheizten Innenräumen angewendet werden, ist das Risiko einer daraus resultierenden Gesundheitsgefährdung als praktisch nicht vorhanden einzustufen.

Polyolefin-, EPDM-Dichtungsbahnen
Es sind keine Emissionen in den Innenraum zu erwarten.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

PVC-, EVA-Dichtungsbahnen
Zur Frage der Weichmacher-Migration in PVC-Bahnen gibt es zahlreiche Untersuchungen. Man rechnet, dass eine 20 Jahre alte PVC-Dachbahn etwa 10 % an Gewicht verloren hat, was auf Auswaschung, Diffusion oder den Abbau von Weichmachern zurückzuführen ist. In den heutigen Produkten werden zwei Maßnahmen zur Reduktion der Weichmacher-Migration getroffen: Erstens werden Weichmacher eingesetzt, die den Phthalsäureestern sehr ähnlich sind, jedoch einen deutlich höheren Siedepunkt und Dampfdruck haben. Zweitens werden die PVC-Dichtungsbahnen mit einem Acryllack beschichtet (→ Dispersionslackfarben), der das Austreten von Weichmachern verhindern soll. Zur Wirksamkeit der beiden Maßnahmen sind noch keine Langzeiterfahrungen verfügbar.

PVC-Dichtungsbahnen enthalten in der Regel eine Reihe von Hilfsstoffen, deren Umweltrelevanz geprüft werden muss und die während der Nutzungsdauer auch in die Umwelt emittiert werden können. Der Einsatz schwermetallhaltiger Verbindungen bei gewissen Pigmenten ist für neu installierte Dichtungsbahnen eher unwahrscheinlich.

Als umweltrelevante Bestandteile kommen in Frage:

• Ca. 35 % Weichmacher aus Phthalsäureestern (Phthalsäuredibutylester).
• Ca. 1 % Stabilisatoren, in der Regel Bleistabilisatoren zum Schutz des PVC vor der Zerstörung durch UV-Strahlung.
• < 0.1 % Biozide zur Verhinderung des mikrobiellen Abbaus von Weichmachern.
• Evtl. spez. Farbpigmente auf der Basis von Schwermetallverbindungen.
• Bisphenol A wurde durch Auswaschversuche im Abwasser von einigen PVC-Bahnen festgestellt [Burkhardt 2010]

Vergleichbare spezifische Untersuchungen für EVA-Dichtungsbahnen sind nicht bekannt. Da EVA-Dichtungsbahnen bis zu 50% PVC enthalten können, kommt das Gesagte auch für diese Produkte in Frage.

Polyolefin-Dichtungsbahnen
Eine Auswaschstudie der EAWAG (Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz) bescheinigt den getesteten Polyolefinen das beste Auswaschverhalten aller Kunststoffbahnen mit den niedrigsten Werten für ausgewaschene Metalle und Additive. [Burkhardt 2010]

EPDM-Dichtungsbahnen
In Auswaschversuchen wurde Benzothiazol im Abwasser nachgewiesen [Burkhardt 2010]. Dieses Additiv wird als Vulkanisationsbeschleuniger in der Kautschukproduktion eingesetzt.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

PVC-Dichtungsbahnen
PVC ist aufgrund des hohen Chloranteils schwerentflammbar. Je nach Temperatur, Sauerstoffzufuhr und Einwirkung von Wasser können wie bei allen organischen Materialien eine Vielzahl giftiger Brandgase entstehen. Beim Brand von PVC-Dichtungsbahnen entstehen Salzsäuredämpfe, die korrosiv wirken und eine zusätzliche Gesundheitsgefährdung darstellen können. Dazu entstehen weitere chlorierte organische Verbindungen. Auch EVA-Dichtungsbahnen enthalten PVC, für das vorstehende Bemerkung ebenfalls gilt. In [Ernst 2009] wurde die Standfestigkeit gegenüber brennenden Zigaretten geprüft. Die PVC- und EVA-Dichtungsbahnen schnitten in diesem Test deutlich schlechter ab als Dichtungsbahnen aus anderen Kunststoffen [Ernst 2009].

Polyolefin-, EPDM-Dichtungsbahnen
Polyolefine und EPDM sind normal entflammbar. Aus reinem Polymer entstehen bei einer vollständigen Verbrennung keine toxischen Brandgase. Da es sich jedoch um thermoplastische Kunststoffe handelt, besteht die Gefahr der Brandausbreitung durch herabtropfendes, brennendes Material. Werden Polyolefin- oder EPDM-Dichtungsbahnen für Nacktdächer eingesetzt, müssen Flammschutzmittel zugesetzt werden. Dabei handelt es sich um mineralische Salze (z. B. Aluminium-Hydroxid), die keine giftigen Brandgase bilden. EPDM-Bahnen können zudem mit Zinkboraten flammgeschützt sein.

Wassereinwirkung

Dichtungsbahnen sind gegen Wassereinwirkung beständig.