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Ist PVC das Material der Zukunft?

Die Entwicklung, Produktion und Einführung von neuen Kunststoffarten sind das Ergebnis der technischen Entwicklung in der letzten Dekade nicht nur in der Kunststoffindustrie. Einige Verbrauchergruppen sind aber in den letzten Jahren einigen Kunststoffarten, wie PVC-U nicht viel geneigt. Zum Jahr 2000 (also nach 70 Jahren seit der Aufnahme der industriellen Produktion) stieg der Verbrauch des PVC Polymers in Europa um ca. 2,5 Millionen Tonnen. Heute sind mehr als 31% aller Leitungen in Europa aus PVC hergestellt.

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Die Entwicklung, Produktion und Einführung von neuen Kunststoffarten sind das Ergebnis der technischen Entwicklung in der letzten Dekade nicht nur in der Kunststoffindustrie. Einige Verbrauchergruppen sind aber in den letzten Jahren einigen Kunststoffarten, wie PVC-U nicht viel geneigt. Zum Jahr 2000 (also nach 70 Jahren seit der Aufnahme der industriellen Produktion) stieg der Verbrauch des PVC Polymers in Europa um ca. 2,5 Millionen Tonnen. Heute sind mehr als 31% aller Leitungen in Europa aus PVC hergestellt.

Heute sind schon mehrere Modifikationen des ursprünglichen PVC-U - koextrudiertes (mehrschichtiges) PVC-U, modifiziertes PVC-P, molekular-orientiertes MO-PVC, chloriertes PVC-C, vernetztes PVC-UX und weitere PVC-Sorten entwickelt, die in vieler Hinsicht bessere Eigenschaften haben. Zum Einsatz kommen auch umweltfreundliche Stabilisatoren auf Basis von Ca+Zn. Die Ergebnisse der Prüfungen der ursprünglichen PVC-Proben aus den 30. Jahren bestätigten, dass ihre Standzeit mehr als 2x höher ist als die Standzeit der ursprünglich geplanten Proben aus den 50. Jahren ist. 


Der Effekt des Material-Recyclings ist heute unschätzbar und unerlässlich (Umweltschutz, Energie- und Materialersparnisse). PVC kann wiederholt extrudiert werden, ohne dass sich seine Eigenschaften verschlechtern. Dadurch kann der Lebenszyklus von PVC auf mehrere hundert Jahre "verlängert" werden. PVC ist das Material mit Zukunft.


Was sagt die Praxis über die Standzeit der Kunststoffe?

Die Bedingung für den Einsatz jedes beliebigen Materials in kostenaufwendigen Bauwerken, zu denen auch die Abwasser- oder Wasserleitungen gehören, ist die ausreichend lange Standzeit. In der Literatur trifft man oft auf das Bedenken, ob die Kunststoffleitungen wirklich die erforderlichen fünfzig oder hundert Jahre erhalten bleiben. Es handelt sich nämlich um relativ neue Materialien "ohne Tradition" und es liegen bisher nicht viele Beweise vor. Bei den meisten anderen Kunststoffanwendungen wird nämlich diese so lange Standzeit nicht vorausgesetzt. Darüber hinaus wird diese Meinung unter den Laien noch durch viele Fälle des Versagens unterstütz, die durch ihre falsche Anwendung verursacht wird - siehe zum Beispiel die bekannte Szene mit dem Kunststofflöffel im Film Spelunken. Die üblicherweise eingesetzten Kunststoffarten PVC, PE und PP gehören derzeit zu sehr gut bekannten, ausprobierten und eingeführten Materialien.

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Die Bedingung für den Einsatz jedes beliebigen Materials in kostenaufwendigen Bauwerken, zu denen auch die Abwasser- oder Wasserleitungen gehören, ist die ausreichend lange Standzeit. In der Literatur trifft man oft auf das Bedenken, ob die Kunststoffleitungen wirklich die erforderlichen fünfzig oder hundert Jahre erhalten bleiben. Es handelt sich nämlich um relativ neue Materialien "ohne Tradition" und es liegen bisher nicht viele Beweise vor. Bei den meisten anderen Kunststoffanwendungen wird nämlich diese so lange Standzeit nicht vorausgesetzt. Darüber hinaus wird diese Meinung unter den Laien noch durch viele Fälle des Versagens unterstütz, die durch ihre falsche Anwendung verursacht wird - siehe zum Beispiel die bekannte Szene mit dem Kunststofflöffel im Film Spelunken. Die üblicherweise eingesetzten Kunststoffarten PVC, PE und PP gehören derzeit zu sehr gut bekannten, ausprobierten und eingeführten Materialien.

Es handelt sich gleichzeitig um die Hauptmaterialien für die Herstellung von Leitungen:
  • Der älteste Thermoplast - PVC - wird ca. seit dem Jahr 1932 hergestellt, für Rohre wird er seit dem Jahr 1935 verwendet. Es ist ein theoretisch und praktisch gründlich geprüftes Material.
  • Polyäthylen wurde im Jahr 1933 entwickelt, für Rohre wird es ca. seit dem Drittel der fünfziger Jahre des vorigen Jahrhunderts verwendet. Zuerst in Form eines verzweigten Polymers (LDPE, rPE), später als lineares PE (Abkürzungen HDPE, LPE). Das lineare PE wird derzeit schon in seiner dritten Entwicklungsgeneration für Rohre (PE 63, PE80, jetzt PE100) verwendet, die weitere Entwicklung dieses nutzbaren Kunststoffs setzt in Meilenschritten fort.
  • Polypropylen wird ca. seit dem Jahr 1955 verarbeitet; sein Verbrauch ist derzeit höher, und zwar nicht nur als Rohrmaterial. Auch seine Entwicklung sagte im Weiten nicht ihr letztes Wort.

Auf Grund der theoretischen Unterlagen und dank der Methode sog. beschleunigten Kunststoffalterung können wir die Standzeit auf Grund von kurzfristigen intensiven Prüfungen voraussagen. Mit dieser Standzeit wird dann in entsprechenden Normen und Berechnungen gerechnet. Nach Angaben der Organisation TEPPFA gelten die Kanalisationsrohre, welche die einschlägigen Normen (ČSN EN 1401-1, ČSN EN 13 476-1 usw.) erfüllen, als Konstruktionselemente mit langer Standzeit, die 100 Jahre beträgt. Analog dazu beträgt die Standzeit der Druckrohre aus PE nach der ČSN EN 12 201 mindestens 100 Jahre.

Sind die Kunststoffe schädlich?

In der Presse treten Artikel auf, die auf die Schädlichkeit der Kunststoffe, also auch der Kunststoffrohre hinweisen. Lassen wir uns diese Argumente aus der Sicht der technischen Fakten analysieren.

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In der Presse treten Artikel auf, die auf die Schädlichkeit der Kunststoffe, also auch der Kunststoffrohre hinweisen. Lassen wir uns diese Argumente aus der Sicht der technischen Fakten analysieren.

Die Herstellung von Polyäthylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC) erfolgt in geschlossenen Systemen, bei Temperaturen, die im Vergleich mit der Herstellung von Metallen, Zement oder mit dem Ausbrennen von Steinzeug sehr niedrig sind. Auch die Verarbeitung auf Rohre und Formstücke ist kein energetisch anspruchsvoller und umweltschädlicher Prozess - die Verarbeitung erfolgt bei Temperaturen von ca. 200 °C, deshalb werden keine Schadstoffe freigesetzt. Das gleiche kann man auch über die normalen Arten des Kunststoffrecyclings sagen. Die Standzeit der Kunststoffrohre wird durch die Normen auf mindestens hundert Jahre garantiert, die vorausgesetzte Standzeit beträgt mehrere hundert Jahre. 


Die Kunststoffe können in den meisten Fällen fast hundertprozentig recycelt werden. Zu verschmutzte Kunststoffe können durch Wärme auf Chemikalien gespaltet werden, die zur wiederholten Herstellung von Polymeren verwendet, oder in entsprechenden Anlagen verbrannt werden können, wobei ihr Energiegehalt genutzt wird. Ähnlich wie die Kunststoffrohre können zum Beispiel auch die Metallrohre recycelt werden. Beton und Steinzeug können auch zerkleinert werden; der Splitt wird im Bauwesen nur als Füllmittel, Schüttmaterial usw. verwendet. Nur geringe Menge des zerkleinerten Steinzeugs kann als Magerstoff wieder verwendet werden.

Die Pulver und Granulate von PVC, Polyäthylen (PE) und Polypropylen PP sind unter normalen Bedingungen gesundheitlich unbedenklich. Zum Beispiel das PVC-Pulver ist ein nicht toxisches Material, das die Schleimhäute nur schwach reizen kann. Es sind keine negativen Einwirkungen auf den menschlichen Organismus bekannt, es werden weder karzinogene oder mutagene Wirkungen noch das Bioakkumulationspotenzial aufgeführt, PVC wird als ein Stoff eingestuft, der das Wasser nicht gefährdet. Ähnliche Angaben gelten auch für Polyäthylen und Polypropylen.

Zumischungen

Bei der Verarbeitung einer ganzen Reihe von Materialien - zum Beispiel auch von lebensmitteln - werden chemische Zumischungen mit verschiedenster Zusammensetzung verwendet. Sie wurden zum Synonym der negativen Einwirkungen. Für die Produktion und die Verarbeitung von Kunststoffen für die Rohre dürfen in den EU-Ländern keine Zumischungen verwendet werden, welche die Umwelt oder die Gesundheit des Menschen beeinträchtigen könnten. Anstelle der früheren bleihaltigen Salze kommen heute Stabilisatoren auf Basis des unschädlichen Kalziums und Zinks zum Einsatz, Schwermetalle sind auch nicht in Farbstoffen enthalten. 


Bei der Herstellung der Rohre werden zu PVC keine Erweichungsmittel zugemischt. Die Rohre für die Erschließungsnetze müssen fest sein, deshalb werden sie aus nicht erweichtem (hartem) PVC hergestellt. Für PP und PE muss gar kein Erweichungsmittel verwendet werden. Die Probleme mit den Additiven können beim Import der Produkte aus den EU-fremden Ländern eintreten, was (leider) oft bei den billigen chinesischen Verbrauchsprodukten der Fall ist. 


Die Kunststoffrohre enthalten also das Minimum an weitere Additiven. Auch diese kleine Menge ist in den Rohren sehr fest gebunden, was sog. Laugenprüfungen von Rohren zeigen, die für den Kontakt mit Trinkwasser bestimmt sind. Die genannten Kunststoffe finden auch Anwendung in der Medizin (Chirurgie), wo sie ohne irgendwelche Folgen in direkten Kontakt mit menschlichen Geweben kommen.

Einwirkungen auf die Luft und den Boden

Der Boden hat keinen chemischen Einfluss auf die Kunststoffe, die Kunststoffe zerfallen im Boden von sich selbst nicht, unter normalen und ein wenig höheren Temperaturen kommt es zu keiner Zersetzung. Die Anwendung oder die Lagerung von nicht mehr benötigten PE-, PP- oder PVC-Rohren stellen keine Umweltgefahr dar, da sich von den Kunststoffen keine Schadstoffe in den Boden, das Wasser, die Luft freisetzen. Das Umweltministerium erteilt den Kunststoffprodukten, bisher nur aus PP und PE, das Umweltzeichen Umweltfreundliches Produkt, welche die Zusammensetzung garantiert und die sichere Herstellungsweise prüft.

Brennen der Kunststoffe

Alle brennenden organischen Stoffe, einschließlich der Kunststoffe, haben eine negative Einwirkung auf die Umwelt, da sie die Quelle von Kohlendioxid, eines der Hauptverursacher der globalen Erwärmung, sind. Bei Verbrennung von Kunststoffen wie PE, PP oder Poly-Buten, die nur aus Kohlen- und Wasserstoffatomen bestehen, entstehen nur Kohlenoxide und das Wasser und nichts anderes. Die Kohlenoxide und das Wasser entstehen jedoch bei jedem Brennen der organischen Stoffe (bei unzureichender Luftzuführung entsteht mehr Kohlenoxid und auch mehr Ruß). Die Vergiftungen mit Kohlenoxiden sind sogar die häufigste Todesursache bei Bränden, viel häufigier als Tod durch Verbrennung oder durch Umkommen in Flammen.

PVC enthält neben Kohle und Wasserstoff ca. 57% Chlor. Deshalb ist es schwer brennbar, selbstentzündlich und braucht für das Brennen die Anwesenheit der Dauerflamme eines anderen brennbaren Materials. Beim Brennen wird weniger Wärme freigesetzt als bei anderen Kunststoffen. Beim Brennen des PVC können auch Schadstoffe entstehen - neben Kohlendioxid oder KOhlenoxid und Wasser wird auch Chlorwasserstoff freigesetzt. Die Konzentration ist 100x kleiner als die gesundheitsschädliche Konzentration, sein stechender Geruch signalisiert aber wirksam den Brand - und reizt dabei die Atemwege der anwesenden Personen. Nach den Brennbedingungen können weiterhin kleine Mengen von gefährlichen chlorierten Kohlenwasserstoffen (einschließlich der bedenklichen Dioxine) entstehen, die zum Glück an die Rußpartikel fest gebunden sind. Nach der Beseitigung der Rußpartikel aus der Brandstelle kommt es zur wesentlichen Reduzierung ihres Vorkommens. Das mögliche Vorkommen dieser chlorierten Kohlenwasserstoffe war seinerzeit der zweite Grund zum Entfesseln der Kampagne gegen die Anwendung von PVC.

Gleiche Stoffe, d.h. Chlorwasserstoff und chlorierte Kohlenwasserstoffe (Dioxine) können beim Brand von allen chlor-, kohle- und wasserstoffhaltigen organischen Stoffe, besonders vom verbrannten Holz entstehen. Sie entstehen auch beim Grillen, Räuchern, aber auch beim Brand von Papier, Tabak, Benzin, Hausabfällen mit Speisesalzgehalt, bzw. von anderen Mischungen, in denen Kohle, Wasserstoff und Chlor enthalten sind. Die Dioxine gibt es auf der Erde seit jeher - typische Quelle von Dioxinen in der Geschichte und Vorgeschichte der Mutter Erde waren die Waldbrände. Die modernen Verbrennungsanlagen können das Problem der Abfallverbrennung dank dem gesteuerten Verbrennungsprozess bewältigen, auch wenn die Abfälle Chlor enthalten.

Schlusswort:

Die Kunststoffe haben einen unvertretbaren Platz im Leben der heutigen Gesellschaft. Bei normaler Anwendung von Grundrohrkunststoffen wie PE, PP, PVC, PEX und CPVC und auch nach dem Ablauf ihrer Standzeit entsteht keine Gefahr für Menschen oder die Umwelt. Beim Brennen der Kunststoffe entstehen Verbrennungsprodukte, die keine höhere Gefahr gegenüber den anderen brennenden Produkten, einschließlich der Naturprodukte darstellen.
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