Produktgruppeninformation |
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BegriffsdefinitionEpoxidharz-Klebstoffe gehören zur Gruppe der Reaktionsklebstoffe. Der Name Epoxidharze stammt von der sehr reaktionsfreudigen Epoxidgruppe (gespannter Dreiring aus Kohlenstoff und Sauerstoff). | |
Wesentliche BestandteileEpoxidharz-Klebstoffe (EP-Harze) bestehen aus einem Harz- und einem Härtersystem. Die Fließeigenschaften von Harz- und Härtersystem lassen sich durch chemische Modifikationen gezielt beeinflussen, so dass in der Regel relativ wenig Lösemittel erforderlich sind. Daneben werden Füllstoffe häufig auf der Basis von Aluminiumverbindungen zur Viskositätsregelung eingesetzt. | |
CharakteristikEpoxidharz-Klebstoffe binden chemisch ab. Die Epoxidgruppen der Harze reagieren mit den Aminogruppen der Härterkomponente. Damit entstehen große Molekülnetzwerke. Diese Polymere bilden einen festen Kunststoff aus. Bei der Härtungsreaktion werden die Epoxidgruppen chemisch umgewandelt, sodass in der ausgehärteten Klebeschicht keine Epoxidgruppen mehr vorhanden sind. Epoxidharz-Klebstoffe sind kalthärtende 2K-Systeme, deren mechanische Eigenschaften durch Wahl der Additive und Komponenten in großem Maße beeinflusst werden kann. | |
LieferzustandEpoxidharz-Klebstoffe aus zwei Komponenten werden in zwei getrennten Gebinden geliefert. Die flüssigen Komponenten werden bei der Verarbeitung gemischt. Als 1K-Systeme werden Epoxidharz-Klebstoffe in einem Gebinde geliefert. | |
Anwendungsbereiche (Besonderheiten)Die Anwendung von Epoxidharz-Klebstoffen sollte sich auf Spezialfälle beschränken. Sie werden bevorzugt für kraftschlüssige Verbindungen mit langer Gebrauchsdauer eingesetzt. Sie sind geeignet für Verbindungen von Metallen, Beton, Faserzement, Stein, Glas, Holz sowie verschiedenen Kunststoffen mit- und untereinander.
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Alternativen hinsichtlich Umwelt- und GesundheitsrelevanzBeide Komponenten der Epoxidharz-Klebstoffe enthalten reizende Substanzen. Eine Sensibilisierung durch Hautkontakt ist möglich. Entsprechend sind bei der Verarbeitung umfangreiche Schutzmaßnahmen (Handschuhe, lange Kleidung, Atemschutz) notwendig. Die Harzkomponente ist giftig für Wasserorganismen und darf nicht in die Kanalisation oder in Gewässer gelangen. Als Alternative zu Epoxidharz-Klebstoffen ist daher zunächst die Verwendung lösemittelfreier oder lösemittelarmer Dispersions-Klebstoffe zu prüfen. Der Einsatz von Epoxidharz-Klebstoffen ist in der Regel technisch begründet. Gerade bei der Auswahl von Bodenbelägen sollte daher der notwendige Klebstoff bereits in der Planungsphase in die Entscheidung einbezogen werden. | |
FU Berlin, Kunststoffe zum Kennenlernen, Epoxidharze, Online-Quelle abgerufen am 22.6.2012 |
Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen |
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Planungs- und Ausschreibungshilfen |
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Referenz 1.3.1 Planung Einleitung alle | |
Referenz 1.3.2 Planung Klebstoffe | |
Referenz 1.3.4 Lebenszyklus | |
GefahrstoffverordnungReferenz 1.3.6 Klebstoffe GefStoffVO | |
Referenz 1.3.7 Klebstoffe Alternativen | |
Referenz 1.3.8 Querverweise alle | |
Umweltdeklarationen |
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Referenz 1.4.1 Einleitung alle | |
Referenz 1.4.2 Klebstoffe Übersicht | |
Bewertungssystem |
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Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)Referenz 1.5.1 alle | |
BNB-Kriterium BN_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Neubau)Referenz 1.5.3 alle + spez. Klebstoffe | |
BNB-Kriterium BK_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Komplettmodernisierung)Referenz 1.5.4 | |
Referenz 1.5.5 Klebstoffe | |
BNB-Kriterium BN_3.1.3 - InnenraumhygieneReferenz 1.5.7 alle | |
Referenz 1.5.8 Klebstoffe | |
BNB-Kriterium BN_4.1.4 - Rückbau, Trennung, VerwertungReferenz 1.5.9 | |
Referenz 1.5.10 Klebstoffe | |
QuellenReferenz 1.5.12 |
Technisches |
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Technische DatenDie relevantesten technischen Eigenschaften von Klebstoffen im Baubereich umfassen Zugscherfestigkeit, Haftzugfestigkeit, Trocknungszeit, Topfzeit, und Haltbarkeit. Da die Eigenschaften bei Klebstoffen sehr produktspezifisch sind, müssen genauere Angaben aus den jeweiligen technischen Merkblättern der Produkte entnommen werden.
Auszug aus: Übersichtstabelle Oberbegriff Klebstoffe | ||||||||
Referenz | ||||||||
Technische Regeln (DIN, EN)DIN EN 923: Klebstoffe – Begriffe und Definitionen Für die Anwendung von Klebstoffen bestehen anwendungsspezifische Normen. Für die wichtigsten Anwendungsbereiche wird untenstehend eine Auswahl wiedergegeben. BodenbelägeDIN EN 14259: Klebstoffe für Bodenbeläge - Anforderungen an das mechanische und elektrische Verhalten ParkettDIN EN 14293: Klebstoffe - Klebstoffe für das Kleben von Parkett auf einen Untergrund - Prüfverfahren und Mindestanforderungen Fliesen und PlatteDIN EN 12004: Mörtel und Klebstoffe für Fliesen und Platten - Anforderungen, Konformitätsbewertung, Klassifizierung und Bezeichnung RohrleitungssystemeDIN EN 14680: Klebstoffe für drucklose thermoplastische Rohrleitungssysteme – Festlegungen DIN EN 14814: Klebstoffe für Druckrohrleitungssysteme aus thermoplastischen Kunststoffen für Fluide – Festlegungen | ||||||||
Literaturtipps |
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Autorenkollektiv: „Adhesives“ in „Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry“, 5. Auflage. Wiley (2010), online Quelle DELO Industrie Klebstoffe: 'BOND it - Nachschlagewerk zur Klebtechnik` 4., neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2007, 190 S. Gerd Habenicht: Kleben. Grundlagen, Technologie, Anwendungen. 6., aktualisierte Aufl. Springer Verlag, Heidelberg (2009) ISBN 978-3-540-85264-3 Gerhard Fauner, Wilhelm Endlich: Angewandte Klebtechnik. Hanser Fachbuchverlag, München/Wien (1997), ISBN 3-446-12767-4 Hermann Onusseit: Klebstoffe der Natur. Anwendung und Perspektiven für die Technik. In: Biologie in unserer Zeit. 5/34/2004, S. 307-314, Industrieverband Klebstoffe e.V.: Handbuch Klebstoffe 1998/2000 Irving Skeist (Hrsg.): Handbook of Adhesives. 3. Auflage. Van Nostrand Reinhold, New York 1990. Wilhelm Endlich: Kleb- und Dichtstoffe in der modernen Technik. Ein Praxishandbuch der Kleb- und Dichtstoffanwendung. Vulkan-Verlag, Essen 1998 |
Rohstoffe / Ausgangsstoffe |
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HauptbestandteileAbb. 1: Zusammensetzung nach Funktionen Die Chemie der Epoxidharz-Klebstoffe lässt sich relativ eindeutig charakterisieren. Harz- und Härterkomponenten als die reaktiven Stoffe werden in den großen chemischen Industriebetrieben vorwiegend aus Erdöl- und Erdgasderivaten hergestellt. Auch die Hilfsstoffe und die häufig verwendeten Reaktionsverdünner stammen aus der Spezialitätenchemie. Die Füllstoffe sind in der Regel mineralischen Ursprungs, die häufig verwendeten Aluminiumoxide stammen aus dem Bauxit. Weitere Informationen zur Rohstoffherkunft und -intensität von Harz- und Härter-Komponenten sind unter Epoxidharze beschrieben.
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Umwelt- und GesundheitsrelevanzAbb. 2: Zusammensetzung nach Rohstoffherkunft Gewinnung der PrimärrohstoffeDie Gewinnung der fossilen Rohstoffe aus Erdöl, Erdgas und Kohle wie auch der mineralischen Rohstoffe ist mit Umweltrisiken verbunden. VerfügbarkeitMit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von fossilen Rohstoffen in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre. Die mineralischen Rohstoffe (Gesteinsmehl, Glassand) sind auch langfristig nicht erschöpft, eine Knappheit ist nicht zu erwarten. Verwendung von Recyclingmaterialien / ProduktionsabfällenFür Epoxidharze ist die Verwendung von Recyclingrohstoffen nicht sinnvoll. Lösemittel aus industriellen Quellen können gereinigt und erneut eingesetzt werden. Eine Verwendung von Recyclingmaterial für Füllstoffe ist für alle Klebstoffe denkbar. Detaillierte Informationen für die Klebstoffproduktion liegen jedoch nicht vor. RadioaktivitätRadioaktivität spielt für Epoxidharz-Klebstoffe keine Rolle. | ||||||||||||
QuellenU. Kasser, interne Datensammlung büro für umweltchemie Greenpeace, Erdöl – Gefahr für Umwelt, Klima, Menschen, Hamburg, 2002 Umweltbundesamt, Einschätzung der Schiefergasförderung in Deutschland, Stand Dezember 2011, Berlin, 2012 Bundesverband Braunkohle DEBRIV, Gewinnung der Braunkohle, online-Quelle abgerufen am 24.7.2012 |
Herstellung |
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Prozesskette | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HerstellungsprozessDie Herstellung der Harzkomponenten (Bisphenol A) und der Härterkomponente (Amin) ist aufwändig und kompliziert und detaillierter unter Epoxidharze beschrieben. Die Verarbeitung zu Klebstoffen beinhaltet das Einwägen und Mischen der Ausgangsstoffe gemäß Rezeptur. Anschließend werden die Klebstoffe in Gebinde eingefüllt und zur Auslieferung auf Paletten verpackt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Umweltindikatoren / HerstellungReferenz 2.2.3 EnergieaufwandDie Herstellung der Epoxidharz-Klebstoffe ist energieintensiv. Der Energieaufwand für die Herstellung des formulierten Produkts ist vor allem vom Gehalt an Epoxidharz-Komponenten abhängig. Je größer der Füllstoffgehalt, desto weniger Energie ist pro Masseneinheit Produkt erforderlich. Graue EnergieIn der nachfolgenden Tabelle ist die Graue Energie (Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) für die Herstellung der Bestandteile von Klebstoffen und den formulierten Produkten abgeschätzt. Die Berechnung geht von der in jeder Produktgruppe angenommenen Richtrezeptur aus und darf nur als Grobabschätzung betrachtet werden. Die in der Tabelle aufgezeichneten Werte müssen im konkreten Fall auf die Flächeneinheit umgerechnet werden. Doch auch bei einer flächenbezogenen Betrachtung ändern sich die relativen Unterschiede in der Grauen Energie der Produktgruppen nicht. Vor allem bei den leistungsfähigen PUR- und Epoxidharz-Klebstoffen ist die Graue Energie relevant. Sind beispielsweise 2 kg pro m² Epoxidharz für die Befestigung eines Parkettbodens notwendig, so kann die Graue Energie für den Klebstoff diejenige des Bodenbelags ohne weiteres übersteigen. Die Lösemittelemission (vgl. Pkt. Verarbeitung) muss zusätzlich bewertet werden. Diese Art Umweltbelastung wird durch die Graue Energie nicht abgedeckt. Bei der Herstellung von Epoxidharz-Klebstoffen werden pro kg reinem Bindemittel ca. 140 MJ Graue Energie (entspricht ca. 4 Litern Heizöl) benötigt. Grobabschätzung der Grauen Energie von Klebstoff-Produktgruppen
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Charakteristische EmissionenEmissionen in der Herstellung von Klebstoffen sind von der Zusammensetzung des Klebstoffs abhängig. Lösemittelhaltige Klebstoffe führen in der Produktion typischerweise zu Lösemittelemissionen, die kontrolliert werden müssen, z. B. durch Absaugung aus geschlossenen Systemen. Mineralische Füllstoffe können zu Staubemissionen führen. Prozesswasser muss, soweit vorhanden, gemäß den Vorgaben der „Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer“ kontrolliert und behandelt werden. Die Emissionen der Epoxidharzherstellung sind im Grundstoff Epoxidharze eingehend beschrieben. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
TransportDer Transport jener Ausgangsstoffe welche auf fossilen Rohstoffen basieren (Bindemittel, Lösemittel, Hilfsstoffe) ist generell mit längeren Transportwegen und größeren Umweltrisiken behaftet als der Transport der Ausgangsstoffe welche auf mineralischen Rohstoffen basieren (Füllstoffe). In der Produktionskette werden auch Güter mit Gefahrstoffkennzeichnung transportiert. Da jedoch Bindemittel, Lösemittel sowie Hilfsstoffe in einer Vielzahl von verschiedenen Produkten verwendet werden (nicht nur in Klebstoffen) ist die Umweltrelevanz des Transports nicht spezifisch für die Herstellung von Klebstoffen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
QuellenBüro für Umweltchemie (Hrsg.): Graue Energie von Baustoffen, Büro für Umweltchemie, 1995, Zürich |
Verarbeitung |
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Technische Hinweise / VerarbeitungsempfehlungenDie Verarbeitung von Epoxidharz-Klebstoffen ist anspruchsvoll. Die Qualität der Verklebung hängt entscheidend von der guten Durchmischung der Komponenten im angegebenen Verhältnis ab. Epoxidharze können ab Temperaturen von ca. 8-12°C verarbeitet werden. Bei niederen Temperaturen werden die Verarbeitungs- und Erhärtungszeiten länger, bei höheren Temperaturen kürzer. Die Anweisungen der Hersteller zu Mischungsverhältnissen, zulässigen Verarbeitungstemperaturen, Luftfeuchtigkeit und maximal zulässiger Verarbeitungszeit sind unbedingt zu beachten. | ||||||||||
Arbeitshygienische RisikenAllgemeinesBei der Verarbeitung von Epoxidharz-Klebstoffen können arbeitshygienische Risiken auftreten. Für alle Epoxidharz-Klebstoffe ist Hand-, Haut-, Atem-, Körper- und Augenschutz empfohlen. AGW-WerteFür Lösemittel existieren Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW). Diese sind je nach Lösemittel verschieden hoch. Eine detaillierte Aufstellung nach GISBAU Produkt-Codes findet sich auf WINGIS online unter Produktcodes, Kategorie Verlegewerkstoffe. REACH / CLPReferenz 2.3.2.3 für Gemische Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAUEpoxidharz-Klebstoffe können gemäß folgenden Einstufungskatalogen der GISBAU in GISCODES eingeordnet werden:
Die meisten Epoxidharz-Klebstoffe sind sensibilisierend (außer: GISCODE RE05, RE60), d.h. sie können v.a. über Hautkontakt Allergien auslösen und wirken bei sensibilisierten Personen bereits in sehr geringen Mengen allergieauslösend. Zudem sind die meisten Epoxidharz-Klebstoffe gesundheitsschädigend und können durch Kontakt Augen und Haut reizen. Für die Atemwege sind Epoxidharze im Allgemeinen weniger schädlich als PUR-Klebstoffe. Gemäß Minimierungs- und Substitutionsgebot der GefStoffV ist grundsätzlich das Produkt mit den geringstmöglichen Belastungen zu verwenden. Die Verarbeitung von Epoxidharzprodukten stellt immer eine Gesundheitsgefährdung dar, das gilt auch für Epoxidharzdispersionen mit GISCODE RE05. Es ist daher immer zu prüfen, ob der Einsatz weniger gefährlicher Produkte, z.B. lösemittelfreier Dispersions-Klebstoffe (D1), silanmodifizierter Polymerklebstoffe (RS10) oder 1-komponentiger lösemittelfreier Polyurethan-Klebstoffe (RU0,5) möglich ist. (s. GISBAU Produktdatenblätter / Ersatzstoffe) EmissionenDie Viskosität der Harze und Härter kann durch chemische Modifikationen beeinflusst werden. Deshalb ist der Lösemittelgehalt in der Regel bei Epoxidharz-Klebstoffen deutlich geringer als bei Lösemittel-Klebstoffen. Lösemittelemissionen sind abhängig von der Auftragsmenge, die je nach Anwendungsbereich und Untergrund stark variiert.
Die Auftragsmenge ist stark abhängig von der Oberfläche des Untergrundes und der Rückenfläche des Bodenbelags und kann bis zu 2 kg/m² betragen. | ||||||||||
Umweltrelevante InformationenWassergefährdungEpoxidharz-Klebstoffe können in nicht ausgehärtetem Zustand in Gewässern längerfristig schädliche Wirkung haben. Sie sind je nach Rezeptur schädlich bis giftig für Wasserorganismen. Gemäß VwVwS (Einstufung aufgrund der Verwaltungsvorschrift wassergefährdender Stoffe) werden sie als “wassergefährdend“ eingestuft. Entsorgung von RestmaterialNicht ausgehärtete Reste müssen einer speziellen Behandlung unterzogen bzw. an den Sammelstellen abgegeben werden und dürfen nicht als Restmüll entsorgt werden. Restentleerte Metallgebinde können als Metallschrott verwertet werden. Auf einer vorbildlichen Baustelle werden keine Gebinde in die Kanalisation ausgewaschen. Die umweltgerechten Entsorgungsleistungen beim Arbeiten mit Klebstoffen sind bereits in der Ausschreibung für alle Unternehmen festzulegen. TransportDie Komponenten gelten beim Transport als Gefahrgut mit UN-Nummer 3082 „Umweltgefährdender Stoff, flüssig“. QuellenUnterausschuss IV 'Arbeitsplatzbewertung' (Hrsg.): Umgang mit Epoxidharzen, Dokumentation des Workshops vom 25.6.2001, Online-Quelle abgerufen am 21.6.2012 |
Nutzung |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken NeuzustandSchadstoffabgabe / Emissionen in den InnenraumDer 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 Parkettklebstoffe und Universalklebstoffe für Bodenbeläge formuliert. Um das Emissionsverhalten von Produkten zuverlässig beschreiben zu können, wurde 1997 von der GEV (Gemeinschaft Emissionskontrollierte Verlegewerkstoffe e.V., Düsseldorf) das Klassifizierungssystem EMICODE eingeführt. Klebstoffe mit EMICODE-Klassierungen EC1plus, EC1 oder EC2 weisen deutlich tiefere Emissionen auf, als im AgBB-Bewertungsschema gefordert. Epoxidharz-Klebstoffe mit dem GISBAU Produkt-Code RE 1 können sich für EMICODE EC1plus und EMICODE EC1 "sehr emissionsarm" qualifizieren. | |
Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer NutzungSchadstoffabgabe / Emissionen in den InnenraumBeim Einsatz lösemittelfreier Epoxidharz-Klebstoffe (GISBAU Produkt-Code RE 1) entstehen kaum Lösemittelemissionen. Jedoch können höhersiedende Stoffe (z. B. Weichmacher, hochsiedende Lösemittel) über einen längeren Zeitraum austreten. Bei unsachgemäßer Verarbeitung (Temperatur, Feuchtigkeit, Mischungsverhältnis) kann es zu erhöhten Emissionen und Geruchsbelästigungen kommen. Schadstoffabgabe / Emissionen in den AußenraumBei einer Außenanwendung sind die gleichen Emissionen wie bei der Innenanwendung möglich. | |
Umwelt- und Gesundheitsrisiken im SchadensfallBrandfallDa es sich bei vernetzten Epoxidharzen um einen duroplastischen Kunststoff handelt, schmilzt dieser nicht und tropft nicht herab, weshalb die Harze nicht zur Brandausbreitung beitragen. Hingegen ist die Brennbarkeit der vernetzten Epoxidharze größer als die anderer Duroplaste. Beim Brand können sich u.a. Formaldehyde und Phenole bilden. WassereinwirkungEpoxidharz-Klebstoffe sind im ausgehärteten Zustand nicht wasserlöslich. Es sind deshalb keine besonderen Risiken für die Umwelt zu erwarten. | |
Beständigkeit NutzungszustandEpoxidharz-Klebstoffe sind auch bei erhöhter Feuchtigkeit dauerhaft und beständig. Eine Erweichung des Klebers findet nicht statt. Aufgrund der Beständigkeit und der speziellen technischen Eigenschaften werden Epoxidklebstoffe für klebetechnisch anspruchsvolle Aufgabenstellungen verwendet. Epoxidharze härten praktisch schwindungsfrei aus. Sie sind gut beständig gegen Schmiermittel und Treibstoffe. Ebenso weisen sie eine gute Beständigkeit gegen verdünnte Säuren und Laugen auf. Gegenüber Lösemitteln sind Epoxidharze weniger gut beständig. Die UV-Beständigkeit ist umstritten, sie spielt aber im Innenraum praktisch keine Rolle. 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“. In der Datenbank finden sich allerdings nur Informationen zu ggf. verklebten Bodenbelägen. Klebstoffe werden nicht geführt. | |
InstandhaltungVerklebte Bauprodukte lassen sich nur schlecht voneinander trennen. Nach einer Trennung muss der Untergrund verspachtelt und verschliffen werden. | |
QuellenDaten und eigene Berechnungen, büro für umweltchemie. Zürich Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten, AgBB-Bewertungsschema 2012, Online-Quelle abgerufen am 10. Juli 2012 DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) (2010), Grundsätze zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen, Stand Oktober 2010, Online-Quelle abgerufen am 10. Juli 2012 |
Nachnutzung |
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Wiederverwendung / Wiederverwertung / BeseitigungReferenz 2.5.1 | |