Produktgruppeninformation
Begriffsdefinition
Polypropylen (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 Bestandteile
Die Strukturformel zeigt ein Propylen-Monomer. Polypropylen wird durch Polymerisation von Propen hergestellt. Im Unterschied zu Polyethylen weist es eine seitliche Methylgruppe (CH3) auf.
Charakteristik
Polypropylen ist transparent und weist bei geringem spezifischem 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 Gesundheitsrelevanz
PP ist geruchlos und hautverträglich, es ist physiologisch unbedenklich. Umwelt- und gesundheitsrelevante bromierte Flammschutzmittel werden auch in Polypropylen eingesetzt, siehe dazu Flammschutzmittel in Bauprodukten. Zudem enthält PP schwermetallhaltige UV- und Thermostabilisatoren.
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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Produktionsmengen 2023 [Mio t] |
Deutschland |
Europa |
Welt |
|
Kunststoff insgesamt |
11,3 |
54 |
413,8 |
|
PP |
1,9 |
8,5 |
78,6 |
|
Verbrauchszahlen 2010 [Mio t] |
Deutschland |
Europa |
Welt |
|
Kunststoff insgesamt |
11,3 (2009) |
53,3 |
k.D.v. |
|
Bausektor |
3,7 (2021) |
12,5 |
k.D.v. |
|
PP |
2,2 |
9,9 |
k.D.v. |
k.D.v.: keine Daten verfügbar
Einteilungssystematik
Da 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.
- Expandiertes Polypropylen (EPP)
- Verstrecktes PP (BOPP) (biaxially oriented polypropylene)
- OPP (oriented polypropylene)
Quellen
Stiftung Warentest, test 8/2008, ISSN 0040-3946
Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2014
Bertling, Jürgen; Bertling, Ralf; Hamann, Leandra: Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Markroplastik, Frauenhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht, 2018
Produktionszahlen und Verbrauchszahlen:
PlasticsEurope, Plastics – the fast Facts 2024, Brussels, 2024, plasticseurope
Consultic, Kunststoffe in Deutschland, Kurzfassung, PlasticsEurope, Brussels, 2016, plasticseurope
Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2023 -Zahlen und Fakten zum Lebensweg von Kunststoffen, Kurzfassung der Conversio Studie, 2024, BKV GmbH
Technisches
Technische Daten
Glasübergangstemperatur 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.
Die technischen Daten für spezielle Produkte befinden sich in den Informationen zu den entsprechenden Produktgruppen.
Baustoffklasse nach DIN 4102-1
B2
Euroklasse nach DIN EN 13501-1
D-s1,d1 bis D-s2,d2, je nach Ausrüstung.
Technische Baubestimmung
Die allgemeinen Anforderungen an bauliche Anlagen und die Verwendung von Bauprodukten werden in den Landesbauordnungen geregelt. Bei Bedarf können diese allgemeinen Vorgaben durch Technische Baubestimmungen konkretisiert werden. Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) macht im Auftrag der Länder die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) bekannt, die als Grundlage für die Umsetzung in Landesrecht dient.
Weitere Informationen dazu bzw. produkt- und bauartspezifische Informationen siehe
→ DIBt / Informationsportal Bauprodukte und Bauarten
→ DIBt / Zulassungs- und Genehmigungsverzeichnisse
Technische Regeln (DIN, EN)
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DIN EN ISO 19069-1-3 |
Kunststoffe - Polypropylen (PP) Formmassen |
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DIN EN 15345 |
Kunststoffe - Kunststoff-Rezyklate - Charakterisierung von Polypropylen (PP)-Rezyklaten |
Rohstoffe / Ausgangsstoffe
Hauptbestandteile
Abb. 2.1.1 / Chemische Zusammensetzung von Polypropylen/Polypropen
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.
Der Rohstoffbedarf von Polypropylen und z.B. Polyethylen unterscheidet sich kaum, da sie ausschließlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff zusammengesetzt sind. Es werden nur wenig mineralische Rohstoffe benötigt.
Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
Abb. 2.1.2 / Rohstoffherkunft Polypropylen
Gewinnung der Primärrohstoffe
Polypropylen wird ausschließlich aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Die ökologischen Folgen der Gewinnung von fossilen Rohstoffen sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben.
Verfügbarkeit
Mit 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 / Produktionsabfällen
Abfälle aus der Polypropylenproduktion können wieder als Rohstoff für die Produktion eingesetzt werden.
Radioaktivität
Polypropylen 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.
Quellen
Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2014
Herstellung
Prozesskette
Herstellungsprozess
Die 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 / Herstellung
Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren (z.B. Primärenergieaufwand, Treibhauspotential) von Bauprodukten liefert die Online-Datenbank ÖKOBAUDAT des Informationsportals Nachhaltiges Bauen. Die Plattform ÖKOBAUDAT stellt Umweltprofile bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Ökobilanzierung (Lebenszyklusanalyse) von Gebäuden eingesetzt werden.
In der Herstellung von Bauprodukten ist ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen. Der in den Datensätzen geführte "kumulierte Primärenergieaufwand nicht erneuerbar" (Graue Energie, PENRT) ist daher ein wichtiger Umweltindikator für den Ressourcenverbrauch und i.d.R. gleichgerichtet mit dem Treibhauspotential (GWP), einem wichtigen Indikator der Umwelt(aus)wirkungen.
Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live-Datensätze in der ÖKOBAUDAT. Aus dem Bereich der Grundstoffe/Ausgangsstoffe findet man dort nur für direkt als Bauprodukte einsetzbare Materialien entsprechende Datensätze wie z.B. für Bindemittel (Gips, Zement, Kalk usw.) oder Zuschläge (Gesteinskörnungen). Datensätze zu Kunststoffen als Ausgangsstoffe findet man dort nicht.
→ Datenbank der ÖKOBAUDAT
Graue Energie
Die Herstellung von PP ist im Vergleich zu anderen Kunststoffen mit einem niedrigeren Energieaufwand verbunden, da Propen ein Basisprodukt der chemischen Grundstoff-Herstellung ist. Daraus resultiert ein vergleichsweise einfacher, kurzer Herstellungsweg des Polypropylen über nur wenige Zwischenstufen. Weitere Daten dazu findet man in den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen).
Umwelt- und gesundheitsrelevante Additive
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Additive |
Typ |
Funktion |
Umweltrelevanz |
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Lichtstabilisatoren |
ca. 0,5 % Amine, auch Spezialruß |
Verhindern den Abbau von PE |
Relativ stabile Verbindungen, über Belastungen wenig bekannt. |
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Antioxidantien |
ca. 0,3 % Phenole und Amine |
Verhindern den Abbau von PE |
Relativ stabile Verbindungen, über Belastungen wenig bekannt. |
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Bromierte und chlorierte Verbindungen |
Verringern die Brennbarkeit des Kunststoffs |
Stabile Verbindungen, im Brandfall Entstehung toxischer Stoffe wie Halogensäuren und halogenierte Folgeprodukte. |
Charakteristische Emissionen
Die Emissionen der Herstellung werden in den Ökoprofilen von PlasticsEurope ausgewiesen (siehe Quellen).
Maßnahmen Gesundheitsschutz
Bei der Herstellung der Vorprodukte ist Propen als Gefahrstoff mit erheblichem Risikopotential beteiligt. Es ist als extrem entzündbares Gas eingestuft (H 220).
Quellen
Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2014
Verarbeitung
Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen
Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. Bei den Grundstoffen in WECOBIS handelt es sich um Ausgangsstoffe für verschiedene Bauproduktgruppen.
PP-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 Risiken
REACH / CLP - Informationspflicht zu SVHC
Flüssige, pastöse, pulvrige Bauprodukte oder deren Ausgangsstoffe (z.B. Dichtmassen, Klebstoffe, Beschichtungen, Farben, Mörtel + Estriche, Schüttungen, Frischbeton, Betonzusatzmittel, Bindemittel, Kunststoffe usw.) werden als Gemisch eingestuft.
Die europäische Chemikalienverordnung REACH unterscheidet Produkte in Stoffe, Gemische und Erzeugnisse. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.
Wird ein Produkt als Stoff oder Gemisch eingestuft, ist für Informationen zu Gefahrstoffen und Einstufungen nach CLP ein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung (z.B. Nachweis gefährliche Stoffe, Nachweis besonders besorgniserregender Stoffe SVHC >= 0,1 Gew.-%) müssen hierfür in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.
Emissionen
Emissionen stellen in der Verarbeitung kein Problem dar.
Umweltrelevante Informationen
Weitergehende Informationen zu Vorsichtsmaßnahmen und Gefährdungen sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten.
Nutzung
Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand
Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. Hierbei handelt es sich um Ausgangsstoffe für verschiedene Bauproduktgruppen. Informationen zum Verhalten in der Nutzungs- oder Nachnutzungsphase findet man deshalb ggf. in zugeordneten Bauproduktgruppen.
→ siehe Auflistung rechter Navigationsbalken
Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung
Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum
PP ist geruchs- und geschmacksfrei. Es liegen keine Daten zu einer Schadstoffabgabe aus Polypropylen vor. Polypropylen enthalten keine Weichmacher, dafür jedoch Stabilisatoren, insbesondere UV- und Thermostabilisatoren. Im Baustoffsektor werden eher mehr Additive beigemischt, wegen langer Nutzungsdauer und Witterung. Gesundheits- oder Umweltgefahren können von den in PP enthaltenen Flammschutzmittel ausgehen. Dies weniger durch die direkte Produktenutzung als durch die langfristige Anreicherung in der Natur und somit auch in der Nahrungskette.
Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall
Brandfall
Polypropylen 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.
Wassereinwirkung
Polypropylen ist unempfindlich gegen Feuchtigkeit. Mit Schäden durch Wassereinwirkung ist nicht zu rechnen.
Beständigkeit Nutzungszustand
Produkte 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“.
Datenbank als PDF
Quellen
Bertling, Jürgen; Bertling, Ralf; Hamann, Leandra: Kunststoffe in der Umwelt: Mikro- und Markroplastik, Frauenhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht, 2018
Nachnutzung
Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. Hierbei handelt es sich um Ausgangsstoffe für verschiedene Bauproduktgruppen. Informationen zum Verhalten in der Nutzungs- oder Nachnutzungsphase findet man deshalb ggf. in zugeordneten Bauproduktgruppen.
→ siehe Auflistung rechter Navigationsbalken
Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau
Bei einem geordneten Rückbau kommt es zu keinen besonderen Umwelt- oder Gesundheitsrisiken.
Wiederverwendung
Durch 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 Verwertung
Generell 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 groß ist, die Sammellogistik noch kaum funktioniert und keine finanziellen Anreize bestehen, werden PE- und PP-Folien kaum recycliert, sondern weitgehend thermisch verwertet.
Energetische Verwertung
Aufgrund 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.
Setzt man eine Verbrennung in modernen Anlagen voraus, ist mit keiner signifikanten Luftbelastung zu rechnen. Wegen eventuell vorhandener Flammschutzmittel kann die Verbrennung der PP-Kunststoffe aber halogenhaltige Rückstände erzeugen.
Der Heizwert von Polypropylen beträgt gemäß den Angaben im Ökoprofil von PlasticsEurope rund 53 MJ / kg PP.
Beseitigung / Verhalten auf der Deponie
Produkte aus PP sind derzeit keine besonders überwachungsbedürftigen Abfälle. Gemäß TA-Siedlungsabfall 2005 müssen Abfälle aus PP energetisch verwertet werden.
EAK-Abfallschlüssel
| 17 02 03 | Kunststoffe (Bau- und Abbruchabfälle) |
Weitere mögliche EAK-Abfallschlüssel aufgrund der verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten.
Quellen
Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polypropylen (PP), PlasticsEurope, Brussels, 2014