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Begriffsdefinition

Unter dem Oberbegriff Acrylharze oder Polyacrylharze werden wärmehärtbare, synthetische Harze zusammengefasst, die durch Polymerisation von Acrylsäureestern oder Methacrylsäureestern entstehen. Auch Copolymere mit Styrol oder Vinylestern gehören zu dieser Gruppe. Die Harze selbst sind viskose unvernetzte Polymere, die als Rohstoffe z.B. für Farben, Lacke und Kleber dienen. In den folgenden Informationen wird die Gruppe der Acrylate am Beispiel Polymethylmethacrylat (PMMA) behandelt. PMMA wurde 1929 unter dem Handelsnamen Plexiglas auf den Markt gebracht und wird zur Herstellung von Verglasungen  und für transparente Teile verwendet.

Wesentliche Bestandteile

Die chemische Struktur von PMMA ist relativ komplex. Die untenstehende Strukturformel zeigt einen der Abschnitte des Polymers (das Monomer), welche sich zum Polymer aneinanderreihen.

Charakteristik

Polymethylmethacrylat (PMMA) ist ein glasklarer, thermoplastischer Kunststoff von guter Beständigkeit.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

PMMA gilt als sehr beständig. Spezifische Umwelt- oder Gesundheitsgefahren sind nicht bekannt.

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

Kunststoff-Art

Hauptanwendungsbereiche

PMMA

Verglasungen, Oberlichter, Installationen, transparente Leitungen

Acrylatharze 

Bindemittel von Dünnbettmörteln, kunstharzvergütetem Beton, Beschichtungen, Lacken, Klebstoffen

Produktionsmengen und Verbrauchszahlen

 Produktionsmengen 2010 [Mio t]

 Deutschland

 Europa

Welt

Kunststoff insgesamt

20,7

57

265

 

Verbrauchszahlen 2010 [Mio t]

Deutschland

Europa

Welt

Kunststoff insgesamt

13,3 (2009)

46,4

k.D.v

Bausektor

2,6 (2009)

9,6

k.D.v

PMMA

0,08 (2009)

0,46 (2003/04)

k.D.v

Polyacrylate

k.D.v.

k.D.v.

k.D.v

Polyacrylate im Bausektor

k.D.v.

k.D.v.

k.D.v

k.D.v.: keine Daten verfügbar

Polyacrylate sind rein mengenmäßig von untergeordneter Bedeutung.

Einteilungssystematik

Der Überbegriff der Polyacrylate umfasst zahlreiche Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die Tabelle gibt eine Übersicht über die verschiedenen Acrylpolymere. Im Baubereich von Bedeutung sind PMMA und Acrylatharze.

Polyacrylat

Wichtigste Eigenschaft

Polymethylmetacrylat PMMA

Transparenter harter Kunststoff

Acrylatharze

Gute Haftung auf organischen und mineralischen Oberflächen

Polyacrylsäure

Superabsorber für Flüssigkeiten

Polyacrylamid

Gelbildner, Flockungsmittel

Polyacrylnitril

Organische Faser

J. Falbe, M. Regitz (Hrsg.), Römpp Chemielexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag, New York, 1992
Bremer Umwelt Institut e.V., Umweltstiftung WWF (Hrsg.); Kunststoffe. Umwelt- und Gesundheitsgefahren; 1995; Bremer Umweltinstitut e.V.; Bremen
Creemers 96; Thermoplastische Elastomere, eine Übersicht in Kunststoffe 86 (12); 1996
G. Beer; Kunststoffe 86 (10); 1996;
J.Brandrup (Hrsg.); Die Wiederverwertung von Kunststoffen; 1995; Hanser Verlag; München
P. Kindermann; Bauen mit Kunststoffen und neuen Baustoffen, Band 1; 1995;
U. Berghaus; Kunststoffe 97 (5); 1997;
FfE Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. München; Ganzheitliche Bilanzierung von Grundstoffen und Halbzeugen, Teil IV Kunststoffe, Juli 1999.
Consultic, Kunststoffe in Deutschland, Kurzfassung, PlasticsEurope, Brussels, 2010, plasticseurope
PlasticsEurope, Plastics – the Facts 2011, Brussels, 2011, plasticseurope

Produktionszahlen und Verbrauchszahlen:

Consultic, Kunststoffe in Deutschland, Kurzfassung, PlasticsEurope, Brussels, 2010, plasticseurope
PlasticsEurope, Plastics – the Facts 2011, Brussels, 2011, plasticseurope
Fachinformationszentrum Chemie GmbH, Chemgapedia – Acrylpolymere, 6.8.2012

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Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen

 

 

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Planungs- und Ausschreibungshilfen

 

 

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Umweltdeklarationen

 

 

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Technisches

 

 

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Technische Daten

Technische Daten für Polymethylacrylat (PMMA). Bei den angegebenen Daten handelt es sich um typische Werte, bezogen auf die angegebenen Kunststoffe in Reinform. Die technischen Daten für spezielle Produkte können von den angegebenen Werten abweichen.

Gebrauchstemperaturgrenzen Langzeit [°C]

50-73

Beständigkeit

Beständig gegen Feuchtigkeit, Basen und Säuren, sehr beständig gegen Salzlösungen. Nicht beständig gegenüber Oxidationsmitteln und organischen Lösemitteln.

Referenz

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN ISO 8257-1:

Kunststoffe - Polymethylmethacrylat (PMMA)-Formmassen - Teil 1: Bezeichnungssystem und Basis für Spezifikationen

DIN EN ISO 8257-1:

Berichtigungen zu DIN EN ISO 8257-1:2006-06

DIN EN ISO 8257-2:

Kunststoffe - Polymethylmethacrylat (PMMA)-Formmassen - Teil 2: Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften

DIN EN ISO 7823-1:

Kunststoffe - Tafeln aus Polymethylmethacrylat - Typen, Maße und Eigenschaften - Teil 1: Gegossene Tafeln

DIN EN ISO 7823-2:

Kunststoffe - Tafeln aus Polymethylmethacrylat - Typen, Maße und Eigenschaften - Teil 2: Extrudierte Tafeln

DIN EN ISO 7823-3:

Kunststoffe - Tafeln aus Polymethylmethacrylat - Typen, Maße und Eigenschaften - Teil 3: Endlosprodukte

Quellen

Physikalische Eigenschaften: Produzentenangaben diverser Hersteller

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Literaturtipps

 

 

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Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

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Hauptbestandteile

Polyacrylate 2.1.1 neu

Abb. 2.1.1 / Elementare Zusammensetzung PMMA

Die untenstehende Tabelle zeigt die Zusammensetzung nach Elementen von Polymethylmethacrylat (PMMA) ohne Hilfsstoffe und Modifikatoren.

 

 Wasserstoff, H
Gehalt in Gew.-% 

 Kohlenstoff, C
Gehalt in Gew.-% 

 Sauerstoff, O
Gehalt in Gew.-% 

Gehalt in %

9

59

32

Polymethylmethacrylat wird ausschließlich aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Die geringe Menge mineralische Rohstoffe, die für die Herstellung verbraucht werden, stammen aus vorgelagerten Prozessen. Im Vergleich dazu sieht man, dass für die Herstellung des Polyesters Polycarbonat wesentlich mehr mineralische Rohstoffe verbraucht werden. Dieser Verbrauch stammt größtenteils aus der Energiebereitstellung für die Natronlaugenproduktion. Der Verbrauch an fossilen Rohstoffen ist vergleichbar hoch. Die Herstellung von PMMA benötigt jedoch deutlich mehr Kühlwasser. Beide Kunststoffe gehören zu den rohstoffintensiven Stoffen.

 Rohstoffbedarf pro kg Kunststoff

Polymethylmethacrylat (PMMA), 
Granulat

 Polycarbonat (PC)

nachwachsende Rohstoffe [kg]

-

-

fossile Rohstoffe [kg]

2,7

2,4

mineralische Rohstoffe [kg]

0,08

5,0

Wasserverbrauch ohne Kühlwasser [l]

Wasserverbrauch mit Kühlwasser [l]

7,7

76,1

13,0

22,3

Die Daten stammen aus den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen). Die Zahlenwerte beziehen sich auf den Bedarf für die Herstellung von 1 kg des angegebenen Materials inklusive aller Additive und Modifikatoren. Nicht enthalten sind die Verarbeitungssschritte vom Granulat zum fertigen Produkt sowie allfällige Additive und Modifikatoren, die erst bei der Endverarbeitung zugesetzt werden.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Polyacrylate 2.1.1 neu

Abb. 2.1.2 / Rohstoffherkunft PMMA

Gewinnung der Primärrohstoffe

Alle Polyacrylate, auch Polymethylmethacrylat (PMMA) werden fast ausschließlich aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Die ökologischen Folgen der Gewinnung der fossilen Rohstoffe sind im zugehörigen Lexikonbegriff beschrieben. Zur Herstellung der äußerst giftigen Blausäure wird Ammoniak verwendet (zur Herstellung von Ammoniak -> Formaldehydharze).

Verfügbarkeit

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

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Produktionsabfälle aus der PMMA-Produktion können wieder in der Produktion eingesetzt werden.

Radioaktivität

Polyacrylate sind nicht radioaktiv.

Landinanspruchnahme (Landuse)

Die Erdölgewinnung und Verarbeitung beansprucht verhältnismäßig kleine Flächen. Allerdings können Tankerunfälle zu großräumigen Verschmutzungen führen.

Quellen

PlasticsEurope: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polymethyl methacrylate (PMMA), Brüssel, 2005

PlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polycarbonate (PC), Brussels, 2011

 
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Herstellung

 

 

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Prozesskette

Prozesskette Polyacrylate

Herstellungsprozess

Zur Herstellung von monomerem Methylmethacrylat wird das Zwischenprodukt Aceton mit Blausäure (HCN) zu Acetoncyanhydrin umgesetzt. Dies ist ein kritischer Prozess, der in chemischen Großbetrieben stattfindet. Durch Polymerisation von Methylmethacrylat (MMA) entsteht Polymethylmethacrylat (PMMA). Das PMMA-Granulat wird an die verarbeitende Industrie geliefert, welche dieses zur Herstellung von Fertigprodukten (z. B. Oberlichter) verwendet.

Umweltindikatoren / Herstellung

Referenz

Graue Energie

Die Produktion von PMMA ist energieintensiv. Nachfolgende Tabelle gibt den Verbrauch an nicht-erneuerbarer Energie für die Produktion von 1kg Kunststoff inklusive Rohstoffabbau und Transporte wieder. Die Daten stammen aus den Ökoprofilen von PlasticsEurope (siehe Quellen). Auch PC ist energieintensiv in der Produktion.

Graue Energie pro kg Kunststoff

Polymethylmethacrylat (PMMA)

Polycarbonat (PC)

Nicht-erneuerbarer Energieaufwand

[MJ/kg]

115,5

99,9 – 107,9

Charakteristische Emissionen

Die Emissionen der Herstellung werden gemäß den Ökoprofilen von PlasticsEurope ausgewiesen (siehe Quellen).

Ausgewählte Emissionen pro kg Kunststoff

Polymethylmethacrylat (PMMA)

Polycarbonat (PC)

Treibhausgase

GWP [kg CO2-eq / kg]

7,0

4,13

Luftemissionen

Schwefeldioxid [g SO2 / kg]

28,9

4,1

 

Stickoxide NOx [g NO2-eq / kg]

12,3

5,0

 

Salzsäure [g HCl / kg]

0,2

0.018

Abwasseremissionen

Salze, gesamt [g / kg]

55,2

264,2

 

Kohlenwasserstoffe [g TOC / kg]

0,02

0,05

PC verursacht erheblich höhere Salzfrachten im Abwasser als PMMA.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Herstellung der Vorprodukte ist u.a. Blausäure (HCN) als Gefahrstoff mit erheblichem Risikopotential beteiligt. Blausäure ist als sehr giftig und hochentzündlich eingestuft. Auch in den verarbeitenden Betrieben entstehen Emissionen. Methylmethacrylat ist als Gefahrstoff eingestuft, es besteht die Gefahr der Sensibilisierung. In den verarbeitenden Betrieben sind umfangreiche Arbeitsschutzmaßnahmen notwendig.

Blausäure rein: Reine Blausäure ist als Flüssigkeit und als Dampf extrem entzündbar (H224), es besteht Lebensgefahr beim Einatmen (H330), sie ist sehr giftig für Wasserorganismen (H400) auch mit langfristiger Wirkung (H410).

Blausäure gelöst: Gelöste Blausäure kann tödlich sein beim Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen (H300, H310, H330), sie ist sehr giftig für Wasserorganismen (H400) auch mit langfristiger Wirkung (H410).

Methylmetacrylat ist als Flüssigkeit und als Dampf leicht entzündbar (H225), es verursacht Hautreizungen (H315) und kann allergische Hautreaktionen verursachen (H317), dazu kann es die Atemwege reizen (H335).

Quellen

PlasticsEurope: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polymethyl methacrylate (PMMA), Brüssel, 2005

PlasticsEurope: Eco-profiles and Environmental Product Declarations of the European Plastics Manufacturers, Polycarbonate (PC), Brussels, 2011

 
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Verarbeitung

 

 

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Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Risiken bei der Verarbeitung auf der Baustelle entstehen nur bei Acrylharzen als Bindemittel von Bauchemikalien. Diese sind im Vergleich zu den 2K-Reaktionsharzen (Polyurethanharze, Epoxidharze) jedoch verhältnismäßig gering. Weitere Informationen zu Vorsichtsmaßnahmen und Gefährdungen sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten.

REACH / CLP

Referenz

 

Emissionen

Bei der Verwendung von Acrylharz-haltigen Lacken und Beschichtungen sind produktspezifisch gesundheitlich relevante Emissionen möglich.

 
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Nutzung

 

 

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Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Der Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) hat ein Bewertungsschema (AgBB-Bewertungsschema) zur gesundheitlichen Bewertung der Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC und SVOC) aus Bauprodukten entwickelt. Darin sind auch Anforderungen für Produkte formuliert, die Acrylatharze enthalten.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Über eine Schadstoffabgabe aus Platten oder transparenten Bauteilen aus PMMA sowie aus ausgehärtetem Acrylharzbindemitteln sind keine Informationen verfügbar. Wie bei allen Reaktionsharzen, kann es bei unsachgemäßer Anwendung von Acrylharzen zu erheblichen, längerfristig wirkenden Emissionen kommen.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

PMMA brennt knisternd und gelbleuchtend unter geringer Rauchentwicklung. PMMA tropft nicht ab. Es verbrennt nahezu rückstandsfrei. Besondere Belastungen durch Brandgase aus PMMA sind nicht bekannt. Bei erhöhten Brandschutzanforderungen muss PMMA mit Brandschutzadditiven ausgerüstet werden. Solche Acrylgläser können giftige Brandgase entwickeln.

Weitere Informationen sind ggf. in den zugeordneten Bauproduktgruppen enthalten.

Wassereinwirkung

PMMA ist wasserbeständig, mit Schäden durch Wassereinwirkung ist nicht zu rechnen.

Beständigkeit Nutzungszustand

Polymethylmethacrylat gilt als sehr beständig. Beispielsweise geben Hersteller von transparenten Platten aus PMMA bis zu 10 Jahre Garantie auf die Produkte. PMMA ist beständig gegen Feuchtigkeit, Basen und gegen Säuren, sehr beständig gegen Salzlösungen. Es ist nicht beständig gegenüber Oxidationsmitteln und organischen Lösemitteln. Über die Beständigkeit von Lackfilmen auf Basis von Acrylaten siehe auch unter diversen Dispersionsfarben in der Baustoffgruppe Farben und Lacke.

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
Datenbank als PDF

Instandhaltung

Für die Reinigung von transparenten PMMA-Scheiben sind mechanische Verfahren nicht geeignet, da die Gefahr des Verkratzens besteht. Hersteller empfehlen die Reinigung großer Flächen mit dem Hochdruckreiniger.

 
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Nachnutzung

 

 

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Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Referenz

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Bei einem geordneten Rückbau kommt es zu keinen besonderen Umwelt- oder Gesundheitsrisiken.

Wiederverwendung

PMMA kann nach der Nutzung prinzipiell wiederverwendet werden. Allerdings ist eine Wiederverwendung von Formteilen schwierig; es müsste in jedem Einzelfall eine neue Verwendung gefunden werden, die nach den exakt gleichen Abmessungen verlangt.

Stoffliche Verwertung

Eine stoffliche Verwertung von PMMA nach der Nutzungsphase ist technisch möglich. Altmaterial aus PMMA kann nur bei kleinem Fremdanteil und hoher Sortenreinheit stofflich verwertet werden. Beide Voraussetzungen sind beim Rückbau von Gebäuden sehr schwer erfüllbar. Zudem ist PMMA als Baustoff unbedeutend, sodass eine stoffliche Verwertung nicht wirtschaftlich wäre.

Im Automobilsektor existiert ein Beispiel für das Recycling von PMMA-Produkten. Für qualitätsgesicherte Recyclate aus PMMA sind jedoch aufwendige Aufbereitungs- und Compoundierungstechnologien notwendig.

Energetische Verwertung

Produkte aus Polyacrylaten besitzen einen relativ hohen Heizwert und sollten daher in Verbrennungsanlagen mit hohem Energienutzungsgrad energetisch verwertet werden. Spezielle Emissionen oder Rückstände sind, abgesehen von den Flammschutzmitteln, nicht zu erwarten.

Der Heizwert von PMMA beträgt gemäß Ökoprofil von PlasticsEurope rund 43 MJ / kg PMMA.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Gemäß TA-Siedlungsabfall 2005 dürfen Abfälle aus Polyacrylaten nicht abgelagert werden. Abfälle, die Polyacrylharze als Beschichtung oder Bindemittel enthalten und nicht verwertet werden können, dürfen nur auf Deponien abgelagert werden, wenn sie Grenzwerte für den organischen Anteil einhalten. Gemäß Anhang B der TA-Siedlungsabfall sind 3 Masse-% organisches Material erlaubt für Deponien der Deponieklasse I und 5 Masse-% für Deponien der Deponieklasse II. Über das Langzeitverhalten von Polyacrylaten in Deponien sind keine Informationen verfügbar.

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

PlasticsEurope: Eco-profiles of the European Plastics Industry, Polymethyl methacrylate (PMMA), Brüssel, 2005