PVC-Rahmen bieten einen Einblick in die Nachhaltigkeit

In den letzten 50 Jahren haben sich PVC-Fensterrahmen bei Hausbesitzern zu einer äußerst beliebten Wahl entwickelt. Diese Art von Fensterrahmen wird für ihren minimalen Wartungsaufwand, ihre Energieeffizienz und ihre Kosteneinsparungen geschätzt und macht heute fast drei von vier installierten Ersatzfenstern in Wohngebäuden aus.

Auch anderswo in der Bauindustrie wird PVC häufig eingesetzt; Tatsächlich ist es der mit Abstand am häufigsten verwendete Kunststoff auf dem europäischen Baumarkt. Nach Polyethylen und Polypropylen ist es der am dritthäufigsten verwendete Kunststoff der Welt. PVC findet sich in Rohren, Drahtisolierungen, Fußböden, Türrahmen, Wandverkleidungen und Teppichrücken, um nur einige zu nennen.

Seine Befürworter loben seine Haltbarkeit, Abriebfestigkeit, sein geringes Gewicht, seine gute mechanische Festigkeit und Zähigkeit. PVC ist vielseitig und erschwinglich und lässt sich auch nach jahrzehntelanger Nutzung problemlos recyceln. Laut VinylPlus, dem Engagement der europäischen PVC-Industrie für nachhaltige Entwicklung, weist PVC inhärente Nachhaltigkeitseigenschaften auf. Wie es auf seiner Website heißt, „wird es aus Steinsalz (57 %) und Öl (43 %) hergestellt und enthält weniger Kohlenstoff als die meisten großen Thermoplaste“.

Gleichzeitig geraten PVC-Materialien zunehmend in Ungnade. PVC steht in der Kritik, weil es gefährliche Chemikalien wie Phthalate enthält, die als endokrine Disruptoren gelten, und Schwermetallstabilisatoren. Es kann im Brandfall oder bei der Verbrennung krebserregende Dioxine und Furane freisetzen. Die Exposition gegenüber Vinylchlorid, einem Gas, das bei der Herstellung von PVC freigesetzt wird, wird mit einem erhöhten Risiko für verschiedene Krebsarten in Verbindung gebracht.

Es scheint paradox: Wie kann ein einzelnes Material einerseits als von Natur aus nachhaltig gefeiert und andererseits als „die umweltschädlichste Art von Kunststoff“ bezeichnet werden, die es gibt?

Jelmer Bijlsma

Kennen Sie Ihr PVC Sustainable Plastics sprach mit Jelmer Bijlsma, Nachhaltigkeits- und Innovationsmanager bei der profine Group, einem Unternehmen, das, wie es auf seiner Website heißt, „Kunststoffe zu unserer Kunst gemacht“ hat. Als Hersteller von extrudierten Profilen verfügt profine über umfassendes PVC-Know-how. Bijlsma ist seit fast drei Jahren als Nachhaltigkeitsmanagerin im Unternehmen tätig. Die Rolle ist neu und wurde als Reaktion auf den zunehmenden Fokus auf Nachhaltigkeit und damit verbundene Themen innerhalb und außerhalb des Unternehmens geschaffen.

Die profine Group, so Bijlsma, sei ein inhabergeführtes Unternehmen mit Hauptsitz in Troisdorf, Deutschland. Das Unternehmen produziert und vertreibt weltweit drei verschiedene PVC-Profilmarken: KBE, Kömmerling und TROCAL, jeweils ein Premiumprodukt in ihren jeweiligen Märkten. Nachhaltigkeit ist ein wichtiges Thema für die Gruppe, die einen sogenannten „ganzheitlichen Ansatz“ verfolgt, der über das Einfache hinausgeht Verantwortung für die Umwelt bezieht dabei auch soziale und wirtschaftliche Aspekte mit ein. So engagiert sich das Unternehmen in verschiedenen Initiativen wie der Selbstverpflichtung VinylPlus oder dem Zero Pellet Loss-Programm und ist damit das erste Unternehmen der Fensterbranche, das von der Zertifizierungsstelle zertifiziert wurde letztere. Trotz solcher Bemühungen nicht nur seitens der Profine, sondern auch der gesamten PVC-Branche wird PVC weiterhin von verschiedenen Umweltorganisationen als problematisch und besorgniserregend eingestuft und setzt sich für Nutzungsverbote ein. Teil des Problems ist die Tatsache Bijlsma stellte fest, dass nicht alle PVC-Typen gleich sind. Weich-PVC ist sowohl einer der am häufigsten verwendeten als auch einer der billigsten verfügbaren Kunststoffe. Durch den Zusatz von Weichmachern ist das Material weich und flexibel. Durch den Zusatz von Weichmachern wird das Material weich und flexibel. Weichmacher werden PVC in Mengen von bis zu 60 Gewichtsprozent des Endprodukts zugesetzt. Da sie jedoch nicht chemisch an den Kunststoff gebunden sind, wandern dieselben Weichmacher mit zunehmender Alterung des Materials aus dem PVC an die Oberfläche und machen es hart und starr. Häufig verwendete Weichmacher für PVC sind Phthalsäureester – Phthalate – und diese Chemikalien werden, sobald sie in die Umwelt gelangen, mit einer Vielzahl von gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht. Bei Versuchstieren gelten sie als krebserregend.

Weichmacherfreies PVC, aus dem beispielsweise Fensterrahmen hergestellt werden, enthält weder Phthalate noch BPA. Es ist langlebig, lichtbeständig und bietet einen hervorragenden thermischen Wirkungsgrad. Die von der profine Group produzierten Profile werden alle aus PVC-U, also weichmacherfreiem PVC, hergestellt.

Das Erbe von Blei Ein weiteres Problem besteht darin, dass PVC äußerst empfindlich gegenüber thermischer Belastung ist und nur in Gegenwart von hitzestabilisierenden Zusätzen verarbeitet werden kann, um Veränderungen in der chemischen Struktur zu vermeiden. Bleiverbindungen galten lange Zeit als die kostengünstigste und gebräuchlichste Form von Stabilisatoren für PVC. Aufgrund der Besorgnis über die Bleibelastung und die damit verbundenen schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat die Industrie 2015 freiwillig auf den Einsatz dieser Stabilisatoren verzichtet. Das Unternehmen der profine-Gruppe gehörte zu den ersten Anwendern und verzichtete auf die Verwendung bleibasierter Stabilisatoren in seinem PVC -U-Profile im Jahr 2004 eingeführt und diese durch Stabilisatoren auf Calcium-Zink-Basis ersetzt. Um die Bleiemissionen aus PVC auch auf regulatorischem Wege einzudämmen, gab es bald Bestrebungen, einige Bleiverbindungen als besonders besorgniserregende Stoffe in die REACH-Chemikalienverordnung der EU aufzunehmen .Was dann folgte, war ein Tauziehen auf europäischer Ebene. Die PVC-Industrie ist bestrebt, die Menge recycelter Post-Consumer-PVC-Abfälle zu erhöhen, um die Nachhaltigkeit von PVC zu verbessern. Eine Beschränkung des Bleigehalts im Abfall würde diesem Ziel einen Riegel vorschieben.

Im ursprünglichen Entwurf des Vorschlags waren Ausnahmeregelungen vorgesehen, die die Wiederverwertung von PVC-Abfällen mit Bleistabilisatoren – Altmaterialien – ermöglichen sollten. Für den Bleigehalt galt ein bestimmter Grenzwert, der nach sorgfältiger Prüfung durch den Ausschuss für Risikobewertung (RAC) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) festgelegt wurde. Der RAC schätzte, dass eine kontinuierliche Recyclingverdünnung über einen Zeitraum von 15 bis 20 Jahren dazu führen würde, dass die Bleikonzentration in recycelten PVC-Materialien auf ein Niveau von 0,1 % sinken würde. Die vorgeschlagenen Ausnahmen wurden jedoch vom Europäischen Parlament aufgrund von Bedenken hinsichtlich einer „Verschleppung“ und des anhaltenden Risikos einer Bleiexposition während dieses Zeitraums abgelehnt.

Für die PVC-Industrie war dies ein erheblicher Rückschlag. Es wurde darauf hingewiesen, dass das meiste recycelte PVC aus langlebigen Altprodukten wie Fensterprofilen, Kabeln und Dachbahnen stammt, die aller Wahrscheinlichkeit nach vor dem Ausstieg aus der Verwendung von Bleistabilisatoren hergestellt wurden. Die Ablehnung des Vorschlags stellte eine potenzielle Herausforderung für profine as dar Nun, sagte Bijlsma, denn das Unternehmen verarbeitet nicht nur Industrieabfälle – Reststücke – wieder, sondern verwendet auch recycelte Materialien aus ausgedienten Fensterrahmen. Das Unternehmen ist Gründungsmitglied der deutschen Fensterrahmen-Recycling-Initiative Rewindo, die ein Kreislaufwirtschaftsprogramm für PVC-Rahmen etabliert hat. „Wir haben zum Beispiel Kunden, die Sanierungsprojekte durchführen, bei denen alle PVC-Fensterrahmen ausgetauscht werden – Und das sehen wir immer häufiger, da diese Fenster mittlerweile, sagen wir, 30 Jahre alt sind, vielleicht sogar noch älter. Sie nehmen alle PVC-Rahmen zurück, liefern sie an einen unserer Recyclingpartner, der sie dann auseinandernimmt und das PVC-Material zerkleinert. „Dieses kommt zurück in unsere Fabrik, wo wir es zu neuen Profilen weiterverarbeiten“, erklärte Bijlsma. Zur Erleichterung von Profine und dem Rest der Branche wurde eine modifizierte Version des Beschränkungsvorschlags angenommen, die im März die Prüfung des Europäischen Parlaments bestanden hatte im Rahmen von REACH von der Kommission genehmigt und trat Ende Mai in Kraft.

Kurz gesagt heißt es, dass Artikel, die recyceltes Hart-PVC enthalten, noch für einen bestimmten Zeitraum verkauft und verwendet werden können, um das Recycling zu fördern und jedes Jahr 1,5 Millionen Tonnen CO2-Emissionen und bis zu 8,4 Tonnen Bleiemissionen einzusparen. Um ein sicheres Recycling zu gewährleisten, müssen diese Gegenstände jedoch vollständig mit einer bleifreien Schicht bedeckt sein, damit Mensch und Umwelt vor versehentlicher Bleiexposition geschützt sind. Darüber hinaus kann zurückgewonnenes Hart-PVC nur wieder in die gleiche Anwendung, beispielsweise Fensterprofil für Fensterprofil, zurückgeführt werden. Die Branche begrüßte insbesondere die Beschränkung des Imports von bleihaltigen PVC-Produkten aus Ländern, in denen Blei noch als Stabilisator verwendet wird. da dies dazu beitragen wird, gleiche Wettbewerbsbedingungen zwischen in der EU hergestellten PVC-Produkten und importierten Artikeln zu schaffen.

Ein Fenster zur Nachhaltigkeit Wie wichtig ist Nachhaltigkeit in der Fensterrahmenbranche? Laut Bijlsma ist es entscheidend. „Wenn wir weiterhin das tun, was wir immer getan haben, setzen wir unser Überleben aufs Spiel. Ich denke, wir alle sind uns mittlerweile bewusst, dass endliche Ressourcen wie fossile Brennstoffe zur Neige gehen und dass die mit ihrer Nutzung verbundenen Emissionen zu einer Veränderung unseres Klimas führen. Es ist ganz einfach: Wir müssen uns um unseren Planeten kümmern und unsere Produkte verbessern“, sagte er. Bijlsma fügte hinzu, dass Nachhaltigkeit in den letzten Jahren daher zu einem Treiber in der Produktentwicklung geworden sei. Das Ziel ist ein nachhaltiger Kreislauf für hochwertige Kunststoffe und die profine Group strebt dabei eine Vorbildfunktion an. Mit dem nun frei gewordenen Weg für den weiteren Einsatz von Recyclingmaterial in seinen Produkten arbeitet das Unternehmen an einer Steigerung sein Angebot an umweltfreundlicheren Produkten. Im Jahr 2020 brachte das Unternehmen unter dem Namen Kömmerling ReFrame sein erstes Fensterprofil aus 100 % recyceltem PVC-U auf den Markt; Kürzlich wurde auch ein neues Produkt auf den Markt gebracht: Bioattributierte PVC-Profile von Kömmerling. Dieses letztere Profil wird mit Biovyn von INEOS Inovyn hergestellt – dem ersten kommerziellen PVC, das erneuerbare Rohstoffe enthält.

Die neuen Profile werden aus bioattributiertem, nicht biobasiertem PVC hergestellt, betonte Bijlsma. Der auf Kiefernöl basierende Rohstoff ersetzt einen Teil des Erdöls im Cracker bei der Herstellung des für die Herstellung des PVC verwendeten Ethylens, was eine CO2-Reduktion von bis zu 90 % im Vergleich zu herkömmlichem PVC ermöglicht und einer CO2-Einsparung von zwei Kilogramm pro Kilogramm Material entspricht gebraucht. profine ist vom Rohstoff bis zum fertigen Profil nach dem RSB-Standard – Roundtable on Sustainable Biomaterials – zertifiziert. Kunden erhalten für jede Produktlieferung ein projektbezogenes Prüfzertifikat. „Es ist teurer als herkömmliches PVC, aber das erste Projekt in den Niederlanden ist bereits in Arbeit“, sagte Bijlsma. „Sowohl für den Fensterhersteller Kumij als auch für die Royal BAM Group, die das Projekt durchführt, sind die Nachhaltigkeitsvorteile und die Tatsache, dass die Rahmen genau die gleiche Leistung wie herkömmliche Rahmen bieten, wichtiger als der Preis.“ Das Problem sei, sagte er, dass es nicht viel von diesem Rohstoff gebe. „Sobald die Produktion des Rohstoffs gesteigert wird, wird der Preis sinken.“ Dieses erste Projekt umfasst 19 Wohnungen, die zu Netto-Nullenergie-Sozialwohnungen umgebaut werden. Bei dem Projekt handelt es sich um insgesamt 113 Fenster und Türen der niederländischen Profilserie K-VISION Trend, mit Rahmen im landestypischen Cremeton, mehreren dunkelgrün folierten Flügeln und hochwertiger Dreifachverglasung. Es ist das erste Bauprojekt der Welt, bei dem zertifizierte, biologisch abbaubare PVC-Fensterrahmen zum Einsatz kommen. Der Konzern ist zu Recht stolz auf dieses Produkt. „Es ist eine Premiere in unserer Fensterbranche und wir betrachten es als einen wichtigen Schritt in der Entwicklung nachhaltiger Baumaterialien. Allein durch diese Innovation werden im Projekt rund 6.000 Kilogramm CO2 eingespart“, sagte Bijlsma. „Alles in allem ist es ein gewaltiger Fortschritt. Natürlich gibt es noch so viel zu tun. Aber ich denke, wir machen in der gesamten Baubranche Fortschritte.“

Henri Victor Regnault

PVC – Eine kurze Geschichte Wie die meisten Entdeckungen war die Entstehung von PVC eher zufällig als alles andere – nur im Fall von PVC geschah dies mindestens zweimal. Es wurde erstmals 1838 von einem französischen Physiker und Chemiker namens Henri Victor Regnault entdeckt. Regnault hatte mehrere Flaschen mit dem neu entdeckten Vinylchloridgas dem Sonnenlicht ausgesetzt. Zu seiner Überraschung fand er später in den Flaschen ein weißes festes Polymer. Das Material war spröde und hart, und Regnault, der keinen praktischen Nutzen dafür hatte, patentierte die Entdeckung nie. Fast vierzig Jahre später, im Jahr 1872, tat ein deutscher Chemiker namens Eugen Baumann genau dasselbe. Er erwähnte seine Entdeckung, konnte jedoch wie Regnault keine sinnvolle Anwendung für das Polymer finden. Das erste Patent zur Herstellung der Verbindung wurde 1913 dem deutschen Chemiker Friedrich Klatte erteilt. Klatte entdeckte, wie man Vinylchlorid zu PVC polymerisiert , aber auch er hat das Produkt nie für kommerzielle Zwecke vermarktet.

Erst 1926, mit der Erfindung des weichmacherhaltigen Polyvinylchlorids durch Waldo Lonsbury Semon, einen Forscher der BF Goodrich Company in den Vereinigten Staaten, begann man das wahre Potenzial von PVC zu verstehen. Semon hatte versucht, einen günstigeren synthetischen Ersatz für Naturkautschuk zu finden, als er zufällig einen Weg fand, die Plastizität von PVC zu erhöhen, um es elastischer zu machen. Er entdeckte, dass durch Erhitzen des PVC-Polymers in einem Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt eine gelartige Substanz entstand, die nach dem Abkühlen elastischer Natur war.

Für seine Erfindung erhielt Waldo Semon die US-Patente Nr. 1.929.453 und Nr. 2.188.396 für die „Synthetische kautschukähnliche Zusammensetzung und Methode zu ihrer Herstellung; Methode zur Herstellung von Polyvinylhalogenidprodukten“.

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