Vertrauen ist der Anfang von Allem
Parkett, Laminat, Kork, Vinyl

beständig

Estrich

Als Estrich (althochdeutsch esterih; über lateinisch astracus, astricus „Pflaster (aus Tonziegeln)“ von altgriechisch ὄστρακον óstrakon „Scherbe, irdenes Täfelchen“) bezeichnet man in Deutschland den Aufbau des Fußbodens als ebenen Untergrund für Fußbodenbeläge. Estriche werden je nach entsprechender Art und Ausführung auch fertig nutzbarer Boden genannt.

Das schweizerische Wort für Estrich ist Unterlagsboden, das Wort „Estrich“ bezeichnet dort den Dachboden.

 

Grafische Darstellung eines Fußbodens

Neben seiner Aufgabe als „Füll- und Ausgleichsstoff“ ist ein Estrich vor allem als Lastverteilungsschicht anzusehen, unter der sich Heizungen, Wärme- und Schalldämmungen befinden können. Er kann ebenso die direkte Nutzschicht sein.

Eine Sonderform ist der sogenannte „Nutzestrich“ oder „Sichtestrich“. Dabei ist der Estrich gleichzeitig die „Nutzschicht“ ohne Oberbodenbelag. Estrich wird aus Estrichmörtel hergestellt, dieser besteht aus einer Gesteinskörnung (meist Sand) und einem Bindemittel (z. B. Zement, Calciumsulfat, Magnesiumoxid, Bitumen). Alternativ dazu gibt es auch Trockenestrich aus Fertigteilplatten

 

Frisch verlegter Estrichfußboden

Definition

Die DIN EN 13318 definiert den Begriff Estrich wie folgt: Schicht oder Schichten aus Estrichmörtel, die auf der Baustelle direkt auf dem Untergrund, mit oder ohne Verbund, oder auf einer zwischenliegenden Trenn- oder Dämmschicht verlegt werden, um eine oder mehrere der nachstehenden Funktionen zu erfüllen:

  • den Druck gleichmäßig auf die darunterliegende Dämmung verteilen
  • gleichmäßiger Untergrund für einen Bodenbelag
  • unmittelbare Nutzbarkeit
  • eine vorgegebene Höhenlage zu erreichen[1]

Estriche nach Bindemittel

Estriche können nach ihren Bindemitteln unterschieden werden.

Zementestrich (CT)

Der bekannteste Estrich ist der nach DIN EN 13 813 als CT (von Cementitious screed) bezeichnete Zementestrich. Es handelt sich dabei um einen Mörtel, dessen Korngröße und Mischung auf seine spezielle Verwendung optimiert wurden. Üblicherweise werden Korngrößen bis zu 8 mm verwendet. Bei Estrichdicken über 40 mm darf das Größtkörn maximal 16 mm groß sein. Das Mischverhältnis von Zement zu Sand liegt etwa bei 1:5 bis 1:3.

Der Zementestrich (CT) hat den Vorteil der Beständigkeit gegenüber Wasser nach der Aushärtung. Und auch Kälte und Hitze sind keine Probleme. Außerdem können mit Zement als Bindemittel hohe Festigkeiten erreicht werden. Nachteilig ist die Anfälligkeit des Zements für chemische Angriffe (z. B. durch Säuren) und das Verhalten auf Dämmungen oder Trennlagen. Durch „Schrumpfungsvorgänge“, die sich beim Erhärtungsvorgang des Estrichs in Kriechen und Schwinden infolge der ungleichmäßigen Hydratation ausdrücken, ist die Feldgröße in der Regel auf 36 m² zu begrenzen, da sich in der Konstruktion sonst unkontrolliert Risse bilden. Des Weiteren benötigt der Zementestrich relativ lange bis er belegereif ist.

Zementestrich erfordert nach dem Mischvorgang eine unverzügliche Verarbeitung. Und beim Einbringen und während der ersten drei Tage der Erstarrung eine Mindesttemperatur von 5 °C (auch nachts). Während der Erstarrungsphase darf diese Temperatur nicht unterschritten werden, da sonst mit starken Festigkeitsverlusten zu rechnen ist. Der Estrich ist außerdem vor Zugluft und Wassereintrag (undichtes Dach, Auskippen von Wasser usw.) zu schützen. Die Zugluft führt durch den Kapillarzug zu einer erhöhten Hydratation im Oberflächenbereich. Das bedeutet, dass „oben“ ein kleineres Volumen ist als „unten“ und der Estrich stark schüsselt. Zu viel Wärme zum Beispiel durch Zwangstrocknungen mit Heizungen führen zum Abbruch der Hydratation bzw. des Kristallwachstums. Daraus resultiert ein Schaden, wenn der Estrich Feuchte bekommt, z. B. durch Wasser aus einem Verlegemörtel. Die Begehbarkeit richtet sich nach der Art des Zements (CEM I, CEM II), der Dicke und den Umgebungsbedingungen. Ein schwimmend verlegter Zementestrich sollte frühestens nach 3 Tagen begangen werden. Nach 28 Tagen kann die erste Feuchtemessung durchgeführt werden.

Soll der Zementestrich mit einem Bodenbelag versehen werden, so muss der Estrich „genügend trocken“ (3.1.1 der DIN 18365 – Bodenbelagsarbeiten) sein. Nach einer Empfehlung zweier Verbände aus dem Jahr 2007 soll die Feuchtigkeitsmessung mit der Calciumcarbid-Methode (CM) nach DIN EN 18560 durchgeführt werden. Die so genannte Belegreife soll erreicht sein, wenn der Estrich eine Restfeuchte von maximal 2,0 CM % (unbeheizt) bzw. 1,8 CM % (beheizt) aufweist. Sowohl die Messmethode als auch die empfohlenen Grenzwerte werden kritisiert; nach einer im März 2012 veröffentlichten Studie der Technischen Kommission Bauklebstoffe (TKB) und der Universität Siegen trennt der CM-Grenzwert von 2 % belegreife Estriche nicht sicher von nicht belegreifen Estrichen. Bei diesem Grenzwert werden auch nasse Estriche als trocken bewertet.[2] Die DIN EN 18560 sagt außerdem, dass die Beurteilung der Belegreife zur Prüfpflicht des Oberbodenlegers direkt vor der Verlegung gehört

Bisher wird die Feuchtemessung bei Estrichen jedoch weiterhin nach der CM-Methode nach DIN 18560-1 durchgeführt. Die aktuellste Version der Norm DIN EN 18560 ist aus dem Jahre 2015. Diese Prüfmethode gilt auch für Calciumsulfat- und Magnesiaestriche, nicht aber für Kunstharz- und nicht für Gussasphaltestriche.

Schnellestriche auf Zementbasis bestehen aus Zement mit Zusätzen. Hier gelten andere Bedingungen für die Erhärtung und die Belegreife, die von Art und Wirkung des Zusatzes abhängt. Diese Estriche unterliegen nicht der DIN 13813 und gelten als Sonderkonstruktion. In dem Merkblatt 14 der Technischen Kommission Bauklebstoffe (TKB) wird festgestellt, dass sich bei Schnellestrichen grundsätzlich keine verlässlichen Aussagen zur Belegreife machen lassen. Die Ausnahme bilden Estriche mit ternären Bindemitteln. Dabei handelt es sich um Drei-Stoffgemische bestehend aus Portland-/Normalzement, Aluminatzement (Tonerdeschmelzzement), Calciumsulfat und weiteren Additiven. Dabei sind die Angaben vom Hersteller maßgeblich.

Ausgestemmter Zementestrich gilt als normaler Bauschutt, sofern keine organischen Bestandteile >5 % enthalten sind. Grundlage dafür ist die Verordnung über das Europäische Abfallverzeichnis (AVV).

Gussasphaltestrich (AS)

Der wasserfreie Gussasphaltestrich (AS) (von Mastic Asphalt screed) nach DIN EN 12591 besteht aus einem Gemisch aus Bitumen und Gesteinskörnungen (einschließlich Füller). Je nach Belastungsanforderungen werden normalerweise maximale Korngröße zwischen fünf und elf Millimeter verwendet.

Da dieses Gemisch auf eine Temperatur zwischen 220 °C und 250 °C erhitzt werden muss, ist der Gussasphaltestrich beim Einbau gieß- und streichbar und braucht nicht verdichtet zu werden. Er kann schwellen- und fugenlos eingebracht werden. Seine geringe Wärmeleitfähigkeit und seine trittschallmindernde Eigenschaft können dazu führen, dass abhängig von den bauphysikalischen Anforderungen an die Deckenkonstruktion keine Dämmungen eingebaut werden müssen. Er ist wasser- und wasserdampfdicht und stellt in Verbindung mit geeigneten Bitumen-Schweißbahnen oder einer Asphaltmastix eine Abdichtung im Sinne der DIN 18195 dar.

Die Einbaudicke von Gussasphaltestrich beträgt mindestens 20 mm. Liegt die Einbaudicke bei über 40 mm so muss der Estrich in zwei Lagen eingebracht werden. Vor dem Erkalten wird die Oberfläche mit feinem Sand abgerieben.

Der Gussasphaltestrich kann entweder als Verbundestrich mit einer Bitumen-Schweißbahn als Haftbrücke oder als Schwimmender Estrich auf einer Trennlage mit Dämmschicht eingebaut werden. Auch als Heizestrich ist Gussasphalt einsetzbar, wobei hier nur die Härteklasse ICH 10 zulässig ist. Gussasphaltestrich wird, im Gegensatz zu Estrichen mit anderen Bindemitteln, aufgrund seiner Stempeleindringtiefe (nach DIN EN 12697-20) klassifiziert. Es gibt die Härteklassen IC 10, IC 15, IC 40, IC 100. Je höher die Zahl, desto weicher der Estrich.

Vor einer Belegung mit mineralischen Werkstoffen (Naturstein, Keramik, Betonwerkstein) ist i. d. R. eine Entkopplung oder eine Sperrschicht zu erstellen. Mörtelwasser ist hochalkalisch und kann die Oberfläche des AS kalt verseifen und eine Anhaftung erschweren. Hinzu kommt eine Verfärbungsgefahr durch wandernde bituminöse Stoffe. Ein weiterer Nachteil ist die langsame Bewegung bei Wärme und statischen und dynamischen Lasten.

Der größte Vorteil des Gussasphaltestrichs ist die kurze Belegreife, so lässt sich ein Gussasphaltestrich meist schon nach einer kurzen Abkühlzeit von 2–3 Stunden begehen und im besten Fall nach etwa 4 Stunden belegen. Und die Verlegung ist unabhängig von der Außentemperatur oder Witterung. Zusätzlich ist Gussasphaltestrich resistent gegen die meisten Laugen und Säuren und somit auch für Industriefußböden interessant.

Der größte Nachteil sind die hohen Kosten. Außerdem ist der Einbau in oberen Stockwerken oft problematisch, da der Estrich kaum pumpfähig ist.

Kunstharzestrich (SR)

Mit der internationalen Bezeichnung SR (von synthetic resin screed) werden Kunstharz­estriche, in der Regel Epoxydharz­estriche, bezeichnet. Aber auch Polyurethan, Polymethylmethacrylat und andere Kunststoffe sind möglich. Außerdem werden oft Farbpigmente zugegeben. Kunstharzestriche werden auf trockenen Untergrund meist in einer einzigen dünnen Schicht von ca. 8–15 mm eingebaut. Er ist unmittelbar nach dem Mischvorgang zu verarbeiten und eine Verdichtung ist in der Regel auch notwendig.

Diese sehr teuren Untergründe werden nur in Sonderfällen eingebaut, zum Beispiel wenn man kurze Trocknungszeiten oder hohe dynamische Belastbarkeit benötigt. Die Schrumpfung bei der Polyaddition liegt je nach Produkt bei 1 bis 5 Prozent. Dies ist bei der Auswahl des Verlegematerials zu berücksichtigen.

Kunstharzestrich ist wasserbeständig, er bildet eine nicht staubende flüssigkeitsdichte Schicht die für schwere mechanische Beanspruchung genutzt werden kann. Gegen die meisten Chemikalien ist der Estrich unempfindlich. Neben dem hohen Preis ist gibt es noch den Nachteil, einer möglichen Gefahr durch die Härter, wie z. B. Bisphenol A. Diese stehen in dem Verdacht, Unfruchtbarkeit zu verursachen. Auch ist ggf. eine Änderung der Brandklasse der Gesamtkonstruktion möglich. Der Estrich verliert bei höheren Temperaturen seine Beständigkeit und kann in der Regel Temperaturen über 100 °C nicht widerstehen. Polykondensate, wie Polyester, sind durch die hohe Schrumpfungsrate nicht geeignet.

Die Aushärtungszeiten sind von dem gewählten Kunstharzbindemittel, sowie den Temperaturen bei Einbau und Aushärtung abhängig. Nach 3 bis 7 Tagen ist der Estrich üblicherweise belastbar.

Kunstharzestrich gilt als Sondermüll und muss beim Entsorger entsprechend deklariert werden.

Calciumsulfatestrich (CA)

Unter Calciumsulfatestriche (CA) werden Estriche zusammengefasst, deren Bindemittel auf Calciumsulfathalbhydrat oder auf wasserfreiem natürlichem oder synthetischem Calciumsulfat (sogenannter Anhydrit) besteht. Mit Wasser reagierend entsteht Calciumsulfatdihydrat (Gips). Calciumsulfatestriche werden nach DIN EN 13813 mit CA (vom englischen „calcium sulfat screed“) gekennzeichnet und umgangssprachlich häufig als Anhydritestrich bezeichnet.

Aufgrund des geringen Schwindverhaltens weisen CA nicht das für Zementestrich übliche Schüsseln bzw. spätere Randabsenkungen auf und können großflächig (bis zu 1000 m²) ohne Dehnfugen verlegt werden. Bewegungsfugen der Unterkonstruktion sind jedoch trotzdem zu übernehmen und bei Kombination mit einer Fußbodenheizung sind auch Dehnungsfugen vorzusehen. Sie werden als konventionell zu verarbeitender Estrich oder als Fließestrich eingebaut und sind mit 2–3 Tagen früh begehbar. Calciumsulfatestriche sollten frühestens nach 5 Tagen höher belastet werden. Als Fließestriche können CA nach DIN 18560-2 auch mit CAF gekennzeichnet werden. CAF haben die weiteren Vorteile der schnellen, verarbeitungsfreundlichen Verlegung, der geringeren Estrichdicke und der guten Wärmeleitfähigkeit bei Heizestrichen.

Calciumsulfatestriche sind ökologisch und biologisch unbedenklich und benötigen außerdem keine Nachbehandlung. Allerdings muss der Estrich nach dem Einbringen mindestens zwei Tage auf mindestens 5 °C warm gehalten werden und vor schädlichen Einwirkungen wie zum Beispiel Schlagregen, zu starker Erwärmung oder Zugluft geschützt werden

CA sind nicht wasserbeständig und dürfen keiner andauernden Durchfeuchtung ausgesetzt werden. Sie sind deshalb nicht für den Einsatz in gewerblichen Nassräumen oder für Außenanwendung geeignet. In häuslichen Feuchträumen (z. B. Bad) werden sie durch eine Verbundabdichtung geschützt.

Bei späterer Durchfeuchtung ist ein höheres Schimmelrisiko als bei Zement- oder Gussasphaltestrich zu erwarten.

Vor Belagsverlegung bzw. Voranstrich muss der CA auf eine Restfeuchte von 0,5 %, als Heizestrich auf 0,3 % heruntertrocknen. Die Restfeuchte wird mit einem CM-Messgerät ermittelt.

Calciumsulfatestrich gilt als normaler Bauschutt, wenn keine organischen Bestandteile >5 % vorhanden sind.

Magnesiaestrich (MA)

Magnesia­estrich MA (von Magnesite screed) ist auch unter der früheren Bezeichnung als Steinholz bekannt. Nach 1945 war Zement rationiert, Magnesit nicht. Deshalb ist er in vielen Altbauten zu finden. Magnesia ist vielen von Turnwettbewerben als „Trockenmittel“ für die Hände bekannt. 1867 entdeckte Stanislas Sorel, dass Magnesia mit Magnesiumchlorid zu einer zementartigen Masse erstarrt. MA ist leicht einfärbbar und wurde oft mit Holzmehl oder Holzstückchen vermischt.

Magnesiaestrich wird heute nach DIN 14016 aus kaustischer Magnesia (MgO) und einer wässrigen Magnesiumsalzlösung (MgCl2, MgSO4) hergestellt. Als Zuschlag werden anorganische oder organische Füllstoffe verwendet. Außerdem wird teilweise Farbpigmente hinzugegeben

Sein besonderer Vorteil ist das geringe Gewicht und, aufgrund seiner Leitfähigkeit die Einsatzmöglichkeit als antistatischer Fertigboden. Außerdem weist er gute Wärme- sowie Schalldämmungswerte auf. Sein großer Nachteil ist die Feuchteempfindlichkeit und Korrosivität gegenüber Metallen, da bei Wasserzugabe das enthaltene Chlorid und Magnesiumhydroxid „ausgewaschen“ werden und der MA aufquillt. Er darf nie direkt mit wässrigem Mörtel in Kontakt kommen. Eine typische Verwendung heute ist die Verwendung als Nutzestrich für große trockene Flächen.

Wie die meisten anderen Estrichmörtel auch, muss Magnesiaestrich unverzüglich nach dem Mischvorgang eingebaut werden. Während des Einbaus und die folgenden zwei Tage muss die Temperatur über 5 °C gehalten werden. Außerdem ist der frische Mörtel für mindestens zwei Tage vor Wärme, Schlagregen und Zugluft zu schützen. Der Estrich ist frühstens nach zwei Tagen begehbar und sollte mindestens fünf Tage nicht höher belastet werden. Weiterhin ist Magnesiaestrich über Spannbetondecken wegen der hohen Korrosionsgefahr unzulässig.

Faserbewehrte Estriche

Eine Bewehrung für Estriche ist nach DIN 18560 grundsätzlich nicht erforderlich. Sinnvoll ist sie hauptsächlich bei Zementestrichen auf Dämmschichten zur Aufnahme von Stein- oder Keramikbelägen. Neben der Möglichkeit einer Bewehrung mit Estrichgittern gibt es die Faserbewehrung. Die Estrichgitter sind auf weichen Dämmschichten schwer lagegenau einzubauen und erschweren darüber hinaus den sauberen Einbau einer Estrichschicht, besonders auf Dämmschichten oder bei Heizelementen. Eine Faserbewehrung ist hingegen einfach einzubauen, die Fasern (Stahlfasern, alkalibeständige Glasfasern, Kunststofffasern) werden dem Estrichmörtel zugemischt. Eine Faserbewehrung wird hauptsächlich zur Verminderung von Rissen eingesetzt. Eine vollständige Vermeidung von Rissen kann auch mit einer Faserbewehrung nicht erreicht werden. Die Funktion einer konstruktiven Bewehrung können Fasern erst bei höherer Menge, welche bei Estrichen unüblich sind, übernehmen. Die Zugabe von Fasern kann die Bildung von Schrumpf- und Frühschwindrissen im Estrich verringern. Anzumerken ist jedoch, dass eine Faserzugabe die Konsistenz des Estrichmörtel herabsetzt und so die Verarbeitung erschwert. Gegenüber früher üblichen Stalhbewehrungsmatten ist eine Faserbewehrung deutlich preisgünstiger.

Zementestriche

Für alle zementgebundenen Estriche empfehlen sich alkaliresistente (AR) Glasfasern. Diese sind auch bei der alkalischen Umgebung im Zement beständig. Besonders sinnvoll ist die Verwendung bei Heizestrichen oder Untergründen für keramische oder Natursteinbeläge.

Konstruktionsarten

Bei den Konstruktionsarten des Estrichs wird nicht nach Estrichbindemitteln, sondern nach der Bauweisen bzw. der Konstruktionsart unterteilt.

Verbundestrich

Der Verbundestrich wird direkt auf dem tragenden Untergrund aufgetragen und ist mit diesem kraftschlüssig verbunden. Da alle Kräfte direkt in den Untergrund abgeleitet werden, ist die Tragfähigkeit durch den Untergrund, i. d. R. eine Betondecke, bzw. durch die Druckfestigkeit des Estrichs begrenzt.

Die Estrichdicke spielt somit nicht die entscheidende Rolle. Bei einschichtigen Zement-, Calciumsulfat-, Magnesia- oder Kunstharzestrichen sollte die Nenndicke maximal 50 mm betragen. Bei Gussasphaltestrichen zwischen 20 und 40 mm. Das Wichtigste bei der Herstellung eines Verbundestrichs ist die richtige Untergrundvorbereitung, damit es zu keinen Hohllagen kommt und der Verbund zwischen Estrich und Untergrund gewährleistet ist. Dazu ist der Untergrund gründlich zu reinigen. Er sollte außerdem möglichst frei von Rissen sein. Für einen guten Verbund kann es auch sinnvoll sein eine Haftbrücke, zum Beispiel aus einer Kunststoffdispersion oder –emulsion, auf die Tragschicht aufzutragen. Ebenso ist ein teilweise Strahlen oder Fräsen, und gegebenenfalls ein Vornässen der Tragschicht erforderlich. Sind Rohrleitungen oder Kabel auf dem Untergrund müssen diese in einen Ausgleichsestrich eingebettet werden. Auch wenn der tragende Untergrund nicht eben genug ist, ist ein ebener Ausgleichsestrich einzubauen, auf dem anschließend der Verbundestrich gebaut werden kann. Besonders bei hohen dynamischen Lasten ist ein Verbundestrich zu wählen. Es gilt die DIN 18560-3.

Estrich auf einer Trennschicht bzw. Trennlage

Eine weitere Möglichkeit einen Estrich zu konstruieren ist als Estrich auf Trennschicht. Dabei befindet sich zwischen dem tragenden Untergrund und dem Estrich eine dünne Schicht, die die Bauteile voneinander trennt. Diese Schicht besteht in der Regel aus zwei Lagen, so dass der Estrich vom tragenden Untergrund entkoppelt wird und eine spannungsfreie Bewegung möglich ist. Bei Calciumsulfat- und Gussasphaltestrich ist die Trennschicht nur einlagig auszuführen. Auch an den angrenzenden Wänden wird die Trennschicht und zusätzlich ein Trennstreifen zur Verhinderung von Einspannung verlegt. Als Material für die Trennschicht wird zum Beispiel Polyethylenfolie, kunststoffbeschichtetes Papier, bitumengetränktes Papier oder Rohglasvlies verwendet.

Die Estrichkonstruktion mit Trennschicht wird zum Beispiel bei hohen Biegebeanspruchungen in der Tragkonstruktion eingesetzt oder wenn der Tragbeton wasserabweisend ist. Um den Boden vor aufsteigender Feuchtigkeit zu schützen kann eine Abdichtung eingebaut werden, die zudem auch als eine Lage der zweilagigen Trennschicht gezählt wird.

Für eine funktionierende Konstruktion ist es wichtig, dass der tragende Untergrund eine ebene Fläche ohne unregelmäßige Erhebungen oder störende Rohrleitungen ist. Das Kriechen und Schwinden und die damit einhergehenden Verformungen des Rohbetons können die Ebenheit zusätzlich beeinflussen. Das kann dazu führen, dass die Bewegung des Estrichs eingeschränkt wird und sich durch Zwangsspannungen Risse bilden. Bei einem Altbau ist das Risiko in der Regel nicht mehr gegeben, da im älteren Untergrund so gut wie keine Schwindeffekte mehr auftreten.

Für einen Estrich auf Trennschicht (DIN 18560-4) werden die erforderlichen Festigkeits- bzw. Härteklassen in der DIN EN 13813 geregelt

Estrich auf einer Dämmschicht („schwimmender Estrich“ bzw. „Heizestrich“)

Eine weitere Konstruktionsart ist der Estrich auf Dämmschicht. Der Estrich liegt dabei auf einer Dämmschicht auf und wird seitlich von Dämmstreifen ummantelt, so dass keine direkte Verbindung zu dem angrenzenden Untergrund und den Wänden besteht, der Estrich „schwimmt“ sozusagen. Der Estrich wird dabei auf einer wasserundurchlässigen Folie verlegt, die die Dämmschicht vor Durchfeuchten schützt und die Schallübertragung weiter abdämpft. Sind in dem Estrich oder der Dämmschicht Heizelemente eingebaut, so spricht man von einem Heizestrich.

Die Dämmschicht hat die Funktion der Trittschalldämmung oder der Wärmedämmung. Zudem ist es möglich mehrere Dämmschichtlagen einzubauen. Als Dämmschicht werden meist Dämmmatten oder –platten verwendet. Typische Materialien sind z. B. Polystyrol-Hartschaum (EPS), extrudierter Polystyrol-Hartschaum (XPS), Mineralfasern (Stein- oder Glaswolle) oder Holzweichfasern. Bei der Wahl des Dämmmaterials ist die Verformungsstabilität eine entscheidende Eigenschaft.

Aufgrund der weichen Dämmschicht kommt es immer wieder zu Schäden durch Absenkungen bei schwimmenden Estrichen. Verantwortlich können dafür zu hohe Lasten sein, die besonders in Plattenecken problematisch sind. Durch eine übermäßige Last kann ein einspannender Effekt entstehen wodurch der Estrich seinen schwimmenden Charakter verliert. Besonders das Problem des sogenannten „Aufschüsselns“ ist ein wiederkehrendes Problem.

Bei einem Heizestrich gibt es verschiedene Bauarten. So können die Heizelemente innerhalb (Bauart A), unterhalb des Estrichs (Bauart B) oder in einem Ausgleichsestrich (Bauart C) angeordnet sein.

Normenrechtlich gilt die DIN 18560-2, neben diversen Merkblättern des ZDB (Zentralverband des Deutschen Baugewerbes) und des BEB (Bundesverband Estrich und Belag). Des Weiteren müssen Messstellen für die CM-Feuchtemessung ausgewiesen werden, je Raum mindestens 2 Messstellen, und bei Räumen über 50 m² mindestens 3. Bei Heizestrichen mit mehr als 8 m Seitenlänge oder mehr als 40 m² Fläche müssen unbedingt Bewegungsfugen eingebaut werden.

 

 

 

 

 

Belegereife

Eine Definition der Belegreife lautet: „Die Belegreife ist der erreichte Zustand eines Estrichs in Bezug auf Abbinde- und Trocknungsreaktionen, in dem er für die schadens- und mangelfreie, dauerhafte Aufnahme eines Belags geeignet ist.“ Dazu werden drei wesentliche zeitabhängige Parameter genannt:

• Ausreichende Trocknung

• Ausreichende Festigkeit

• Ausreichender Schwindungsabbau

Üblicherweise wird die Belegreife aber nur an der ausreichenden Trocknung festgemacht, dazu wird die CM-Messung verwendet. Ein Estrich muss die sogenannte Gleichgewichtsfeuchte erreicht haben damit er als belegreif gilt. Das bedeutet, dass sein Wassergehalt im Gleichgewicht mit der umgebenden Raumluft steht. Für Naturstein und Keramik ist zudem auch die Verformungsstabilität entscheidend, während bei Parkett bzw. Weichboden, wie PVC, Linoleum oder Kautschuk die Feuchtigkeit ausschlaggebend ist.

Für den Natursteinbereich bedeutet es, dass die zu erwartende Schwindung des Estrichs so weit wie möglich abgeschlossen sein muss. Bei zu hoher Raumtemperatur oder eingeschalteter Fußbodenheizung wirkt der Estrich zwar trocken, ist aber noch lange nicht belegreif. Für die mit Wasser angemischten Estrichmörtel sind ausreichend lange Trocknungszeiten (inkl. Aushärtung) einzuhalten.

Je nach Luftwechsel, Raumtemperatur, relativer und absoluter Luftfeuchte kann sich diese Zeit erheblich verlängern. Die Werte für die zulässige Restfeuchte bis zur Belegreife sind abhängig von der Estrichart, von der unbeheizten oder beheizten Konstruktion und von der späteren Belagsart. Eine Zwangstrocknung kann zu einer unterbrochenen Hydratation führen und bei späterem Feuchteeintrag (Mörtel des Oberbelags) Verformungen mit Rissbildung hervorrufen. Die Richtwerte für den Feuchtegehalt bei Belegreife nach der CM-Methode betragen für beheizte Zementestriche 1,8 CM-% (bei unbeheizt 2 CM-%). Wenn der gemessene Wert den Richtwert unterschreitet ist der Estrich belegreif.

Bei Calciumsulfatestrichen ist eine erhöhte Trockenheit notwendig. Der Richtwert liegt bei 0,3 CM-% (bei unbeheizt 0,5 CM-%). Außerdem sind Calciumsulfatestriche vor aufsteigender Feuchtigkeit oder Wasserdampfdiffusion mit Dampfsperren und Abdichtungen zu schützen.

Die angegebenen Werte entsprechen CM-%. Diese Werte werden mit einem Calciumcarbid-Messgerät (CM-Gerät) ermittelt. Die CM-Messung ist normativ vorgeschrieben. Dabei wird eine kleine Menge Estrich aus dem vorhandenen Estrich entnommen, zerkleinert und unter Zugabe von Calciumcarbid in einer Stahldruckflasche aufgeschüttelt. Das Calciumcarbid reagiert unter Druckanstieg mit dem Restwasser zu dem Gas Ethin (Acetylen). Der Druck wird mittels Manometer gemessen und kann mit einer Eichtabelle auf CM-% umgerechnet werden. Mit Zusätzen, die so genannte „schnell trocknende Estriche“ enthalten, kann die Belegreife ggf. verkürzt werden. Diese Schnellestriche sind keine normgerechten Estriche, sondern Sonderkonstruktionen. Sie sind daher mit Vorsicht zu benutzen, weil teilweise keine sicheren Aussagen über die Belegreife gemacht werden können, es muss sich auf die Angaben des Herstellers verlassen werden.

Trockenestriche

Unter einen Trockenestrich versteht man einen Estrich aus vorgefertigten Teilen, die auf der Baustelle kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Daher ist er auch unter dem Namen „Fertigteilestrich“ oder „Trockenunterboden“ bekannt. Alle Trockenestriche sind nicht normativ erfasst. Es handelt sich hierbei generell um Sonderkonstruktionen, die besonders beauftragt werden müssen. Hierbei hat der Planer eine wesentlich höhere Verantwortung bzw. Planungshaftung. Es gilt die VOB/C ATV DIN 18340 „Trockenbauarbeiten“ und für Fertigteileestriche aus Holzspanplatten ist die DIN 68771 zu beachten.

Bei Trockenestrichen kommen nachfolgende Materialien zum Einsatz:

• Holzspanplatten (auch zement- oder magnesitgebunden)

• OSB-Platten, Hartholzfaserplatten

• Gipsfaserplatten, Gipskartonplatten

• Beton- und zementäre Estrichplatten.

Bei unebenen Untergründen ist eine Einebnung notwendig, z. B. durch eine Schüttung. Diese besteht je nach System z. B. aus Tonkügelchen, Kunststoffen oder anderen Materialien. Eine Spachtelung des Untergrunds wäre bei kleineren Unebenheiten möglich. Hierbei sind aber das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten und eine Reaktion auf dynamische Lasten zu berücksichtigen (Bauphysik). In Nassbereichen ist zusätzlich die Belastbarkeit durch Feuchte zu berücksichtigen. Es ist erforderlich, dass die einzelnen Fertigteilplatten zu einer tragenden Estrichplatte konstruktiv verbunden werden. Dazu gibt es die folgenden vier Verbindungsarten:

• Stumpf gestoßen und verklebt

• Geklebtes Verbindungssystem mit Nut und Feder

• Breiter Stufenfalz, geklebt oder verschraubt mit Verklebung

• Zweilagige Verlegung mit versetzten Fugen, Lagen ganzflächlig verklebt/verschraubt

Vor- und Nachteile von Trockenestrichen

  • Vorteile von Trockenestrichen:
    • keine Wartezeit durch Trocknung,
    • keine Trocknungsprotokolle,
    • keine CM-Messung notwendig,
    • keine Feuchtigkeitsbelastung des Baukörpers,
    • teilweise leichterer Aufbau, analog einem Magnesitestrich,
    • geringere Konstruktionshöhen als konventionelle Estriche sind möglich,
    • größere Höhendifferenzen sind durch Schüttungen ausgleichbar, dadurch geringere Gewichtsbelastung.
    • bei Fußbodenheizung weniger Masse betroffen, daher schneller aufheizbare Räume.
  • Nachteile von Trockenestrichen:
    • ebener Untergrund ist erforderlich (Schüttung, Spachtelung),
    • die Kombination Konstruktion und Belagsart muss ggf. von einem Bauphysiker errechnet werden,
    • geringere Belastbarkeit bei dynamischen Lasten, wie zum Beispiel Rollstühle,
    • Standardtabellen für Trittschalldämmung sind nicht anwendbar,
    • bei Fußbodenheizungen sind Temperaturobergrenzen zu beachten,
    • die Feuchteempfindlichkeit hängt vom Estrichmaterial und dem System des Höhenausgleichs ab,
    • Standardtabellen zur Wärmeleitfähigkeit bei Heizungen sind nicht anwendbar,
    • höhere Kosten,
    • generell Sonderkonstruktionen mit höherem Haftungsrisiko für den Planer und die ausführenden Unternehmen.

Normen

Die geltenden Normen für Estriche sind innerhalb der EU:

  • DIN EN 13318 Estrichmörtel und Estrich-Begriffe
  • DIN EN 13813 Estrichmörtel und Estrichmassen – Eigenschaften und Anforderungen
  • DIN EN 13892 Prüfverfahren für Estrichmörtel und Estrichmassen, Teil 1 bis 8

Zusätzlich gilt in Deutschland:

  • DIN 18560 Estriche im Bauwesen, deutsche Anwendungsregeln
    • Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Prüfung und Anwendungsregeln
    • Teil 2: Estrich und Heizestriche auf Dämmschichten
    • Teil 3: Verbundestriche
    • Teil 4: Estriche auf Trennschicht
    • Teil 7: Hochbeanspruchte Estriche (Industrieestriche)

Konformitätskontrolle

Die Konformitätskontrolle bei normativ erfassten werkgefertigten Estrichen umfasst die Erstprüfung und eine werkseigene Produktionskontrolle bzw. Eigenüberwachung.

Eine Erstprüfung muss bei Produktionsbeginn des Estrichs bzw. vor der Herstellung eines jeweils neuen Produktes oder aber bei Veränderungen von Reaktanten durchgeführt werden. Auch eine Veränderung und eine Umstellung des Herstellverfahrens erfordern eine jeweilige Erstprüfung. Die erforderlichen Prüfungen für die jeweilige Estrichtart ist in der DIN EN 13813 geregelt.

Bei sogenannten Baustellenestrichen erfolgen eine Prüfung der Lieferscheine sowie eine Sichtprüfung der Edukte. Der Herstellungsvorgang als solcher muss in regelmäßigen Abständen kontrolliert werden. In Ausnahmefällen kann eine Erhärtungsprüfung anfallen und in Sonderfällen, wenn erhebliche Zweifel an der Güte des Estrichs im Bauwerk bestehen, kann auch eine Bestätigungsprüfung notwendig sein

Quelle:wikipedia

PVC-Polyvinylchlorid

Polyvinylchlorid

Strukturformel
Struktur von Polyvinylchlorid
Allgemeines
Name Polyvinylchlorid
Andere Namen
  • PVC
  • IUPAC: Polychlorethen
CAS-Nummer 9002-86-2
Art des Polymers amorpher Thermoplast
Monomer
Monomer Vinylchlorid
Summenformel C2H3Cl
Molare Masse 62,5 g·mol−1
Eigenschaften
Typ PVC-U (PVC hart) PVC-P (PVC weich)
Aggregatzustand fest fest
Dichte 1,38–1,40 g·cm−3 1,20–1,35 g·cm−3
Schmelzpunkt Zersetzung > 180 °C [1] Zersetzung > 180 °C [1]
Glastemperatur 79[2]
Härte 75–155
Schlagzähigkeit gering [3]
Elastizitätsmodul 1000–3500 MPa
Wasseraufnahme gering [3] gering [3]
Löslichkeit praktisch unlöslich in Wasser [1]
löslich in organischen Lösungsmitteln (Aceton sowie Ester und Fleckenreinigungsmittel) wenn Molgew. ≤ 30.000Da [3]
praktisch unlöslich in Wasser [1]
löslich in organischen Lösungsmitteln (Aceton sowie Ester und Fleckenreinigungsmittel) wenn Molgew. ≤ 30.000Da [3]
Chemische Beständigkeit beständig gegen konz. und verd. Alkalien, Öle, aliph.Kohlenwasserstoffe
Zersetzung durch oxidierendeMineralsäuren [3]
beständig gegen konz. und verd. Alkalien, Öle, aliph.Kohlenwasserstoffe
Zersetzung durch oxidierendeMineralsäuren [3]
Wärmeleitfähigkeit gering [3] gering [3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [4]

07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315319335
EUH: keine EUH-Sätze
P: 261-​305+351+338 [4]
Gefahrstoffkennzeichnung [1]

keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polyvinylchlorid ist ein amorpher thermoplastischer KunststoffPVC (Kurzzeichen) ist hart und spröde und wird erst durch Zugabe von Weichmachern und Stabilisatoren weich, formbar und für technische Anwendungen geeignet. Bekannt ist PVC durch seine Verwendung in Fußbodenbelägen, zu Fensterprofilen, Rohren, für Kabelisolierungen und -ummantelungen und für Schallplatten, die in der englischen Sprache „Vinyls“ genannt werden.

Inhaltsverzeichnis

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Aufbau

Vinylchlorid zu Polyvinylchlorid

Polyvinylchlorid wird durch radikalische oder ionische Polymerisation aus dem Monomer Vinylchlorid (chemische Formel H2C=CHCl) erzeugt.

Eigenschaften

mechanische und elektrische Eigenschaften
Vergleichsparameter PVC-U (PVC hart) PVC-P (PVC weich)
Dichte in g/cm3 1,38−1,40 1,20−1,35
Zugfestigkeit in N/mm2 (nach DIN 53455) 50−75 10−25
Reißdehnung/Reißfestigkeit in % (nach DIN 53455) 10−50 170−400
Zug-E-Modul in N/mm2 (nach DIN 53457) 1000−3500 k.A.
Kugeldruckhärte 10-Sekunden-Wert in N/mm2 DIN 53456 75…155 k.A.
Schlagzähigkeit kJ/m2 (nach DIN 53453) > 20 o.
Kerbschlagzähigkeit in kJ/m2 (nach DIN 53453) 2−75 o. Br.
spezifischer Durchgangswiderstand (nach DIN 5348) in Ω 2 > 1015 > 1011
Oberflächenwiderstand (nach DIN 53482) in Ω 1013 1011
Gebrauchstemperatur in °C −50 − +60 k.A.
Dielektrizitätszahl εr (nach DIN 53483, bei 50 Hz) 3,5 4−8
Dielektrizitätszahl εr (nach DIN 53483, bei 106 Hz) 3,0 4…4,5

Kalottenmodell von Polyvinylchlorid

Durch den Zusatz von Weichmachern lässt sich die Härte und Zähigkeit von PVC gut variieren. Es lässt sich gut einfärben. PVC nimmt kaum Wasser auf, es ist beständig gegen SäurenLaugenAlkoholÖl und Benzin. Angegriffen wird PVC von AcetonEtherBenzolChloroform, und konzentrierter SalzsäureHart-PVC lässt sich gut, Weich-PVC schlecht spanabhebend verarbeiten. Bei Temperaturen von 120 °C bis 150 °C kann es spanlos verformt werden. Verbindungen können mit Klebstoffen (Lösungsmittelklebstoffe, Zweikomponentenklebstoffe) oder durch Schweißen (verschiedene manuelle und maschinelle Schweißverfahren) hergestellt werden.

PVC brennt mit gelber, stark rußender Flamme und erlischt ohne weitere externe Beflammung schnell. Aufgrund des hohen Chlorgehalts ist PVC im Gegensatz zu anderen technischen Kunststoffen wie beispielsweisePolyethylen oder Polypropylen schwer entflammbar. Bei Bränden von PVC-Kunststoffen entstehen allerdings Chlorwasserstoff, Dioxine und auch Aromaten.

PVC ist ein guter Isolator. Die Ausbildung von Dipolen und deren ständige Neuausrichtung im elektrischenWechselstromFeld führt im Vergleich zu den meisten anderen Isolatoren zu hohen Dielektrizitätsverlusten. Wegen der hohen Festigkeit des Kabelmantels und der guten Isoliereigenschaften sind PVC-Niederspannungskabel für die Verlegung unter Putz oder im Freien sehr gut geeignet.

Geschichte

Der französische Chemiker Henri Victor Regnault war 1835 der erste, der im Gießener Laboratorium von Justus von Liebig Vinylchlorid herstellte und bemerkte, dass sich daraus bei längerer Einwirkung von Sonnenlicht ein weißes Pulver – Polyvinylchlorid – bildete, konnte die Bedeutung seiner Entdeckung jedoch nicht erkennen.

Mit ein Grund für den heutigen Einsatz von Polyvinylchlorid ist sicher die Verwendung eines anderen Stoffes und ein daraus entstehendes Abfallproblem. Mit dem Aufblühen der chemischen Industrie wurde der Rohstoff Natronlauge, der auch heute für viele Prozesse und Verfahren eingesetzt wird, in immer größeren Mengen hergestellt. Die wichtigsten Einsatzbereiche der Natronlauge sind die Verarbeitung in der Seifenindustrie, die Celluloseherstellung und die Gewinnung von Aluminium ausBauxit. Die Natronlauge wurde mit Hilfe elektrolytischer Zersetzung aus Kochsalz (Natriumchlorid) gewonnen, übrig blieb dabei Chlor und Wasserstoff.

1912 erhielt der deutsche Chemiker Fritz Klatte von der Chemischen Fabrik Griesheim-Elektron (Griesheim bei Frankfurt), später ein Produktionsort der Firma Hoechst, den Auftrag, für den in großen Mengen vorhandenen Rohstoff Ethen (Ethylen) neue Umsetzungsprodukte zu finden. Auch er setzte für seine Versuche, wie zuvor Regnault, Glasgefäße mit Vinylchlorid und verschiedenen Zusätzen dem Sonnenlicht aus. Seine Forschungen führten 1912 zur Synthese von Vinylchlorid ausAcetylen und Chlorwasserstoff. 1913 erhielt Klatte das Patent auf die „Polymerisation von Vinylchlorid und Verwendung als Hornersatz, als Filme, Kunstfäden und für Lacke“.

Er legte damit die Grundsteine für die Herstellung von PVC, das vorerst nur die Bindung von Chlor ermöglichte und so die Lagerung in großen Mengen gestattete. Mit der Rohstoffknappheit während und nach dem Ersten Weltkrieg wurden die Anstrengungen verstärkt, PVC als Rohstoff zu nutzen, um teure Rohstoffe durch kostengünstige Materialien zu ersetzen. Es kam jedoch erst Ende der 1920er Jahre zu weiteren Anwendungen. 1928 erfolgte die großtechnische Ausweitung durch Produktion in den USA und 1930 in Rheinfelden (Baden) durch die BASF; 1935 nahm die I.G. Farben die PVC-Produktion auf.

1935 gelang in Bitterfeld die Plastifikation von Hart-PVC bei Temperaturen von 160 Grad Celsius: erste Produkte waren Folien und Rohre. Letztere wurden 1935 in Bitterfeld und Salzgitter verlegt. Eine Produktmarke dieser Zeit, die umgangssprachlich auch das Ende der im Namen enthaltenen IG-Farben noch eine Zeitlang überlebte, war das Igelit. Nach 1945 war PVC der meistproduzierte Kunststoff der Welt. Im Jahr 1948 wurden schließlich Schallplatten aus PVC hergestellt, das den Schellack endgültig ablöste. Daher rührt auch die heutige Bezeichnung Vinylplatte.

Die Entwicklung der Chlorchemie beruht ursächlich auf der leichten Zugänglichkeit chlorierter Paraffine und der damit zugänglichen Palette von daraus ableitbaren Substanzen und Materialien. Begünstigt wurde dies dadurch, dass die bei der Herstellung von Natronlauge durch elektrolytische Zersetzung von Natriumchlorid entstehenden großen Mengen an Chlor zu lagern und einer Verwendung zuzuführen waren. Möglich wurde dies durch die großtechnische und kommerzielle Erschließung des thermoplastischen Materials PVC.

Technik

Ursprünglich wurde das Carbidverfahren zur Herstellung von Vinylchlorid (VCM = Vinylchloridmonomer) verwendet. Dabei wird aus Calciumcarbid durch die Umsetzung mit Wasser Acetylen gewonnen. Das Acetylen seinerseits wird mit Salzsäure (HCl) zu Vinylchlorid umgesetzt. Dieses Verfahren spielt in Europa keine Rolle mehr, wohl aber ist es in China das eher dominierende Herstellungsverfahren. Heute wird aus Rohöl Ethen gewonnen. Chlor wird großtechnisch vor allem in der Chlor-Alkali-Elektrolyse aus Kochsalz gewonnen. Das Chlor wird im ersten Schritt an das Ethen addiert, und es entsteht 1,2-Dichlorethan. In einem zweiten Schritt wird daraus HCl abgespalten, wobei VCM entsteht. Unter Druck und Zugabe von Initiatoren und anderen Additiven wird VCM in einem Autoklaven zum PVC polymerisiert. Im Wesentlichen sind drei verschiedene Polymerisationsverfahren bekannt. Das historisch gesehen älteste Verfahren ist die Emulsionspolymerisation (erstmals 1929). Die Initiatoren (zum Beispiel Peroxide und andere Perverbindungen) sind in diesem Falle wasserlöslich. Man erhält das sogenannte E-PVC. Wird das VCM durch intensives Rühren im Wasser verteilt und ist der Initiator (zum Beispiel organische Peroxide, Azobisisobutyronitril [AIBN]) im Monomeren löslich, so spricht man von der Suspensionspolymerisation, das zum S-PVC führt. Wird kein Wasser während der Polymerisation genutzt, so spricht man von Block- bzw. Masse-PVC, auch M-PVC genannt. Dabei ist der Initiator im monomeren Vinylchlorid gelöst.

Heute wird PVC nach der Anwendung in PVC-weich (PVC-P /P=plasticized) und PVC-hart (PVC-U /U=unplasticized) unterteilt. Aus Hart-PVC werden Rohre und Profile, zum Beispiel für Fenster hergestellt, ferner Pharmazie-Folien. PVC-weich enthält bis zu 40 % WeichmacherPVC-hart enthält grundsätzlich keinen Weichmacher. PVC-P spielt in Kabelanwendungen eine große Rolle. Allerdings findet es auch in Fußbodenbelägen, Schläuchen, Schuhsohlen, Dachabdichtungen, „Gummi“-Handschuhen seine Anwendung.

PVC ist ein thermoplastischer Kunststoff, der normalerweise im Temperaturbereich von 160 bis 200 Grad Celsius verarbeitet wird. Das an sich spröde und harte PVC wird mit Additiven, in erster Linie Stabilisatoren, Weichmachern, Schlagzäh-Modifier an die verschiedensten Einsatzgebiete angepasst. Die Additive verbessern die physikalischen Eigenschaften wie die Temperatur-, Licht- und Wetterbeständigkeit, die Zähigkeit und Elastizität, die Kerbschlagzähigkeit, den Glanz und sie dienen der Verbesserung der Verarbeitbarkeit. An die verwendeten PVC-Additive werden hohe Anforderungen gestellt: Sie müssen in möglichst geringer Konzentration eine hohe Wirkung erzielen, die durch die unterschiedlichen Herstellungsprozesse für das Kunststoffformteil nicht beeinträchtigt werden darf. Sie müssen eine gute Verarbeitbarkeit garantieren und dem Formteil während dessen Gebrauchsdauer die gewünschten Eigenschaften verleihen. Sie sollen auch aus Konsumentensicht sicher anwendbar sein.

Der Zusatz von Thermostabilisatoren ist notwendig, wenn Verarbeitungen bei Temperaturen zwischen 160 °C und 200 °C stattfinden. Bei diesen Temperaturen beginnt ansonsten der Zersetzungsprozesse unter Abspaltung von HCl Chlorwasserstoff. Wenn das PVC bei der Weiterverarbeitung erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist (zum Beispiel durch Heizelementschweißen bei 260 °C), muss das Additivpaket darauf abgestimmt sein.

Der Zusatz von Weichmachern verleiht dem von Natur aus harten Werkstoff plastische Eigenschaften, wie Nachgiebigkeit und Weichheit. Als Weichmacher werden vor allemPhthalsäureester eingesetzt. Weniger Bedeutung haben Adipinsäureester und Phosphorsäureester. Die Weichmacher lagern sich bei der thermoplastischen Verarbeitung zwischen die Molekülketten des PVC ein und lockern dadurch das Gefüge. Diese Einlagerung ist eine physikalische Aufdehnung der Struktur, sodass trotz der geringen Flüchtigkeit eine Migration und Gasabgabe erfolgt. Dadurch kommt es je nach Anwendungszweck zu einer sorbierten Oberflächenschicht oder auch zur Wanderung des Weichmachers in angrenzende Materialien oder auch durch den Luftraum in benachbarte Substanzen. Weichmacher auf der Basis Dioctylphthalat (DOP) migrieren. Produkte auf anderer Basis, die auf Grund wesentlich niedrigerer Dampfdrücke langsamer migrieren, sind deutlich teurer, werden aber zunehmend zumindest in Europa eingesetzt.

Durch sogenannte Schlagzähmodifier werden Eigenschaften wie die Kerbschlagzähigkeit verbessert. Solche Modifier bestehen in der Regel aus speziellen Acrylatpolymeren oder chloriertem Polyethylen. Durch Modifier wird auch die Verarbeitung von PVC verbessert, so wird eine schnellere Plastifizierung von PVC erreicht.

Dry-Blends sind spezielle Mischungen mit PVC-Pulver.

Verwendung

Nahezu 40 % der PVC-Anwendungen werden als Fensterprofile, Rohre, Fußbodenbeläge und Dachbahnen im Bausektor eingesetzt. Rohre setzen sich auf Grund der glatten Innenfläche weniger zu, Fensterprofile sind pflegeleicht, wartungsarm und witterungsbeständig, sie sind in den verschiedensten Farben und Dekors herstellbar. PVC wird auch für schwerentflammbare Kabel eingesetzt. Verbreitet sind PVC-Folien in verschiedenen Anwendungen, so etwa für Wasserkerne von Wasserbetten. Für Kunstleder werden ebenfalls PVC-Folien verwendet.

PVC findet verbreitet Verwendung in der Elektroindustrie, als Isolationsmaterial für Kabel, als Schalterdose oder als Einziehrohr. Kreditkarten und ähnliche, wie Telefonwertkarten, sind meist aus PVC. PVC-Hartschaum findet in der Faserverbundtechnologie Verwendung als Sandwichwerkstoff. Anwendungsgebiete sind Sportboote, Rotorblätter für Windkraftanlagen und der Waggonbau. Geschäumtes PVC in Plattenform (FOREX®) wird als Trägermaterial für Werbemedien, wie ausgeplottete Schriftzüge, Bilder und Grafiken verwendet, vor allem wegen des geringen Gewichts und der einfachen Verarbeitung. Spezielle Präparationen finden ihren Einsatz bei künstlerischen Installationen und Events. Stark weichgemachte PVC-Folien werden als Anti-Slip-Unterlagen angeboten.

In einigen Anwendungsbereichen können auch andere Kunststoffe wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) PVC ersetzen. Vorteilhaft ist dabei der Wegfall von Weichmachern, die aus Weich-PVC ausdünsten (typischer Plastik-Geruch) und gesundheitsschädlich sind. Auch die dem PVC zugeschriebene Säure-, Öl- und Seewasser-Beständigkeit sind oft nicht erforderlich. Einige Umweltverbände raten deshalb, die Herstellung von PVC auf einige wenige Spezialanwendungen einzuschränken.

Wirtschaft

Die PVC-Produktion nimmt weiterhin weltweit zu. In den letzten Jahren wurde ein Wachstum von durchschnittlich 5 % pro Jahr erzielt. Somit kann die weltweite PVC-Produktion bis zum Jahr 2016 von derzeit 34 Millionen Tonnen auf voraussichtlich 40 Millionen Tonnen pro Jahr ansteigen.[5] Vorwiegend werden Fenster mit PVC-Rahmen exportiert. Häufig wird PVC für Rohre in Kabeltrassen und für Membrandächer eingesetzt, auch für Bodenbeläge. Im Jahr 2001 erbrachten in Deutschland 150.000 Beschäftigte in 5.000 Unternehmen einen Umsatz von 20 Milliarden Euro, das ist etwa ein Viertel der gesamten Kunststoffbranche.

Nachhaltigkeit

Die europäische PVC-Branche hat im März 2000 eine Selbstverpflichtung zur nachhaltigen Entwicklung verabschiedet. Jedes Jahr wird ein Bericht über das jeweils abgelaufene Jahr veröffentlicht.[6] Es werden fünf Nachhaltigkeitsforderungen für PVC beschrieben, die auf der Basis des Frameworks von The Natural Step (TNS) erarbeitet wurden. Viele Maßnahmen innerhalb von Vinyl 2010 stimmen in der Tat mit den TNS-Nachhaltigkeitsherausforderungen überein.

  • TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung für PVC Nr. 1 beschäftigt sich mit dem Endprodukt intrinsischen Energie- und CO2-Mengen. Das Endziel ist die Erlangung der CO2-Neutralität.
  • Kontrollierte, geschlossene Kreisläufe sind das Ziel von TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung Nr. 2. Hydro Polymers und dessen neuen Eigentümer INEOS sind wichtige Akteure innerhalb der Recovinyl-Initiative im Rahmen von Vinyl2010.
    Eine von vielen Initiativen seitens Hydro Polymers betrifft die Entwicklung einer neuen Produktlinie EcoVin®, das weitgehend aus post-industriellen, aufgearbeiteten PVC-Abfällen von Endkunden besteht und eine Differenzierung von der traditionellen Neuware darstellt. Vinyl 2010 bietet auf starke, beeindruckende Weise in Form von Recovinyl eine Plattform dazu. Recovinyl bietet finanzielle Anreize (Incentives), um das Sammeln von PVC-Abfällen aus dem Bau- und Abbruchgewerbe zu fördern. Sein Ziel ist es, eine ständige Lieferung von Post-Consumer-PVC-Abfällen für das Recycling in Europa sicherzustellen. Recovinyl arbeitet dabei mit den verschiedensten Partnern zusammen: Konsumenten, Gemeinenden, Recyclern, Unternehmen im allgemeinen und Abfallmanagement-Unternehmen im besonderen sowie mit der Europäischen Kommission und nationalen Landesregierungen. Seit 2005 steigen die recyclierten Mengen ständig. 2008 war ein erfolgreiches Jahr für dieses Projekt. Die Abfallregistrierung im Jahr 2008 erbrachte 12.365 PVC-Liefereingänge. 198.000 Tonnen registriertem PVC-Abfall wurden erfasst und recycliert.[7]
  • Die Emission von POPs während des gesamten Lebenszyklus eines PVC-Produkts ist der Fokus der 3. TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung für PVC. Hydro Polymers hat wichtige Schritte in Richtung zur Beseitigung der diffusen Emissionen von potenziell persistenten Stoffen in der PVC-Herstellung gesetzt. Man hat Gummidichtungen durch Titan-Dichtungen wegen der Neigung von Gummioberflächen zur Dioxinbildung ersetzt.
  • Betrachtet man den Einsatz von Additiven, die nicht nur durch ihre Eigenschaften bezüglich der direkten Toxizität zur vollständigen Nachhaltigkeit von PVC-Produkten beitragen, so kommt man zur 4. TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung für PVC. Die Additive bestimmen nicht nur beim Gebrauch, sondern im gesamten Lebenszyklus des Produkts und darüber hinaus während der Wiederverwertung das Nachhaltigkeitspotenzial. Das Ergebnis der extensiven Untersuchungen, die unter der Federführung von Hydro Polymers gemacht wurden sind in Zusammenarbeit mit den strategischen Zulieferern von Rohstoffen[8] In diesem Programm gemeinschaftlicher Untersuchungen sind drei Strategic Supplier Sustainability-Workshops eingebunden gewesen. Ein österreichischer PVC-Stabilisatorhersteller hat in einem gemeinsamen Projekt mit Hydro Polymers seine Rohstoffe, Prozesse und Produkte für Rohranwendungen im Rahmen des TNS-Frameworks evaluiert und gefunden, dass beide Alternativen das beste Potenzial zur vollständigen Nachhaltigkeit haben[9].
  • Die Verpflichtung zur Sensibilisierung für eine nachhaltige Entwicklung in der gesamten PVC-Branche wird in der 5. TNS-Nachhaltigkeitsherausforderung untermauert. Gemeinsam mit Rohm und Haas (kürzlich von Dow Chemical Company übernommen) hat Hydro Polymers einen Weiterbildungskurs an der Blekinge Tekniska Högskola (Technische Universität Belkinge) in Karlskrona (Schweden) initiiert. Dieser Fernlernkurs hat die Entwicklung in der PVC-Industrie in Richtung Nachhaltigkeit beschleunigt. An diesem Kurs haben Schlüssellieferanten und –kunden von Hydro Polymers teilgenommen.[10].

Umwelt- und Gesundheitsaspekte, Gefahren

PVC ist eine chemisch sehr stabile Verbindung, die kaum verrottet. Sonnenlicht wirkt an der Oberfläche wenig zersetzend. Die mechanischen Eigenschaften werden nicht beeinträchtigt. Produkte und Verpackungen aus PVC sind (meer-)wasser- und luftbeständig und damit während der Zeit einer Mülldeponierung weitestgehend grundwasser– und umweltneutral.

Wird PVC verbrannt, bildet sich ätzender gasförmiger Chlorwasserstoff, der mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit Salzsäure bildet. In Müllverbrennungsanlagen wird diese mit Kalk in den Ablüftungsanlagen neutralisiert. Bei den Temperaturen von PVC-Bränden entstehen hochgiftige Dioxine. Die Verbrennung erfolgt unvollständig und rußend. Der entstehende Rauch undRuß enthält polykondensierte Aromaten, wie Benz(a)-Pyren, Pyren und Chrysen, die hochgiftig und karzinogen wirken. Eine weitere Gefahr geht von schwermetallhaltigen Stabilisatoren wie etwa Bleidistearat aus.

Auch die Verwertung in Müllverbrennungsanlagen kann so die Umwelt beeinträchtigen, wenn nicht die besonderen Bedingungen eingehalten werden. Für PVC-Bauprodukte wie Rohre und Fenster gibt es flächendeckende Rücknahmesysteme der kunststoffverarbeitenden Industrie. So sollen Umweltschäden durch die kommunale Müllentsorgung verringert werden.

Als erste Arbeiter in der PVC-Produktion an Deformationen der Fingerendgliedmaßen erkrankten oder schwere Leberschäden bis hin zu Leberkrebs (Hämangioendothelsarkom) aufwiesen, wurde der Arbeitsschutz bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von PVC verbessert. Die „VC-Krankheit“ wurde von den Berufsgenossenschaften als Berufskrankheitanerkannt.[11] Der Ausgangsstoff für PVC Vinylchlorid kann beim Menschen Krebs erzeugen und wirkt erbgutverändernd. Auch andere Ausgangsstoffe der PVC-Herstellung sind bedenklich.

Weich-PVC ist durch die enthaltenen Weichmacher je nach Einsatzbereich physiologisch bedenklich. Für Spielzeuge ist der Einsatz von Weich-PVC problematisch, obwohl es wegen seines günstigen Preises und der Eigenschaften verbreitet ist. Trotz des geringen Dampfdrucks können Weichmacher über Speichel, Hautkontakt oder die Atemwege in den kindlichen Körper gelangen. Die Phthalatweichmacher sind zum Teil leber- und nierenschädigend und stehen im Verdacht, krebserzeugend zu wirken. Dies ergaben mehrere Untersuchungen bei denen sich deutliche Spuren im Blut fanden. Diethylhexylphthalat (DEHP) wurde durch eine EU-Arbeitsgruppe im Jahr 2000 als frucht- und fruchtbarkeitsschädigend eingestuft. Weich-PVC mit Phthalatweichmachern wurde in der EU im Jahre 1999 für Kleinkinderspielzeug verboten.

„Der menschliche Organismus nimmt PVC-Weichmacher in höheren Mengen auf, als bisher angenommen. Besonders gefährdet sind Kinder. Die weit verbreiteten Weichmacher Phthalate gelten als höchst gesundheitsgefährdend, weil sie in den Hormonhaushalt des Menschen eingreifen und die Fortpflanzung bzw. Entwicklung schädigen“

– Umweltbundesamt

In Lebensmittelverpackungen ist Weich-PVC problematisch, wenn nicht durch Sperrschichten das Einwandern in die Lebensmittel verhindert wird. Für fetthaltige Lebensmittel sollte Weich-PVC unbedingt vermieden werden, da Weichmacher gut vom Fett aufgenommen werden.

Bestimmung

Bei einer Brennprobe riechen die Gase nach Chlorwasserstoff. Beim Verbrennen auf Kupfer färbt sich die Flamme grün (siehe Beilsteinprobe). Für eine solche Brennprobe als auch die Beilsteinprobe sollten (außerhalb der Untersuchungslabore) nur Kleinstmengen benutzt werden, da gesundheitlich bedenkliche chlororganische Verbindungen entstehen.

PVC-Entsorgung

Zur PVC-Entsorgung gibt es drei Verfahren:

Deponierung von organischen Abfällen

Dieses Verfahren war nur bis zum 31. Dezember 2004 erlaubt. Bis zum Jahr 1989 deponierte man etwa siebzig Prozent des Abfallvorkommens. (Hart-PVC vergeht nicht und schadet auch weder Wasser noch Luft, allerdings beanspruchte er großen Raum der Deponie und dies wegen der Unvergänglichkeit für einen langen Zeitraum.) Es kann keine Prognose getroffen werden, ob das Hart-PVC nicht doch irgendwann durch Mikroorganismen oder chemische Vorgänge angegriffen werden kann. Von den PVC-weich-Stoffen kann man aber mit großer Sicherheit behaupten, dass diese aufgrund ihres Weichmachers das Sickerwasser und somit die Umwelt verschmutzen.

Werkstoffliches Recycling

Mittlerweile hat man die Möglichkeit, die PVC-Abfälle wiederzuverwenden und als Recyclingmaterial in neue Produkte einzufügen. Während anfangs etwa achtzig Prozent Neu-PVC mit zur Mischung gegeben werden mussten, kann man heute mit etwa siebzig Prozent Recyclingmaterial einen gleich hochwertigen und qualitativ guten Kunststoff herstellen. Ein Vorteil dieser Recyclingmethode ist, dass durch die Verarbeitung unterhalb von 200 Grad Celsius keine hohen Emissionsmengen entstehen können.

Stoffliches Chlorrecycling

Dieses Chlorrecycling-Konzept besteht seit Mitte der achtziger Jahre. Die bei der Verbrennung von PVC gewonnene Salzsäure wird gereinigt und zurück in den PVC-Kreislauf eingeleitet, oder sie wird direkt auf den Markt gegeben.

Siehe auch

Literatur

  • Schrader, Franke: Kleiner Wissensspeicher Plaste. Zentralinstitut für Schweißtechnik Halle (ZIS). Technisch-wissenschaftliche Abhandlung. Bd 61. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1970.
  • Charles Levinson: PVC zum Beispiel. Krebserkrankungen bei der Kunststoffherstellung. Rowohlt, Reinbek 1985.
  • Robert Hohenadel, Torsten Rehm, Oliver Mieden: Polyvinylchlorid (PVC). Kunststoffe 10/2005, S. 38–43 (2005), ISSN 0023-5563
  • Andrea Westermann: Plastik und politische Kultur in Westdeutschland. Chronos, Zürich 2007; ISBN 978-3-0340-0849-5doi:10.3929/ethz-a-005303277.
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