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Montageschaum, oft auch Bauschaum, Isolierschaum, Füllschaum oder Dämmschaum genannt, ist ein Ortschaum, der im Bauwesen zur Abdichtung verwendet wird. Man spricht dann von „Ausschäumen“.

Montageschaum basiert normalerweise auf Polyurethan, daher auch die häufig verwendeten Namen PU-Schaum und PUR-Schaum. Er klebt sehr gut auf vielen Materialien. Es gibt ihn als Einkomponenten-Schaum (1K) oder auch als Zweikomponenten-Variante (2K).

Inhaltsverzeichnis

Einkomponenten-MontageschaumBearbeiten

 
Sprühdosen mit Ein-Komponenten-Montageschaum

Dieser Montageschaum (1K-PU-Schaum) wird in Aerosoldosen, bei großen Mengen auch in Druckbehältern aufbewahrt. Der Schaum wird direkt aus der Dose aufgetragen. Die Verarbeitung erfolgt mit einem Handdispenser oder einem Dosiergerät. In 1-K-Dosen werden Isocyanat und Polyol bei der Herstellung in der Dose gemischt, man spricht dann von einem Prepolymer. Diese Verbindungen werden aus höhermolekularen Polyolen mit einem stöchiometrischen Überschuss an Isocyanat hergestellt. Auf diese Weise liegen Verbindungen vor, die bereits über Urethanbindungen verfügen, die aber andererseits noch reaktionsfähige Isocyanatgruppen (sog. Isocyanatopolyurethane) besitzen, die der Reaktion mit Feuchtigkeit zugänglich sind.[1] Die Dosen müssen vor ihrer Anwendung geschüttelt werden, um die Komponenten gut zu vermischen. Ein Treibmittel bewirkt, dass das Material mit hoher Geschwindigkeit austritt und sich zum Schaum aufblähen kann. Der Kontakt mit der umgebenden Luft setzt die chemische Reaktion in Gang, die den Schaum aushärten lässt. Um fest werden zu können, benötigen Einkomponenten-Schäume Wasser, das sie der Luft entziehen. Normalerweise reicht die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit (mindestens 40 % relative Feuchte) aus, nur in warmen und trockenen Tagen ist es ratsam, die betroffenen Flächen anzufeuchten. Entscheidend für die Schaumqualität und den Verlauf der Reaktion sind Umgebungstemperatur, relative Luftfeuchte sowie die Feuchte der Kontaktmaterialien. Bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C ist der 1K-PU-Schaum nach etwa fünf bis acht Stunden ausgehärtet.[2] Die auf dem Bau eingesetzten Polyurethan-Ortschäume (Frothing-Schäume) expandieren durch Verdampfen der gelösten und/oder emulgierten Treibmittel spontan unmittelbar nach Entnahme aus dem Druckbehälter. Die bei Härtereaktion entstehenden primären Amine setzen sich unmittelbar mit weiteren Isocyanatgruppen zu Polyharnstoffen um. Kritisch kann bei dieser Reaktion die Bildung von Kohlendioxid durch den Zerfall der instabilen Carbaminsäurederivate sein. Je nach Formulierung ist durch das gebildete Kohlendioxid eine Blasenbildung in der ausgehärteten Polymerschicht möglich. Diese unerwünschte Eigenschaft wird durch einen hohen Gehalt an Isocyanatgruppen, durch eine geringe Viskosität, eine schnelle Aushärtung und auch bei einem porösen Untergrund begünstigt.[1]

Um diesen Vorgang zu beschleunigen und eine bessere Qualität zu erzielen, empfiehlt es sich, vor und nach dem Schäumen die Stellen (die Anschlussflächen) mit Wasser zu besprühen. Die Schäume härten von außen, wo die Feuchtigkeit zuerst wirkt, nach innen aus. Nach ca. 10 Minuten sind die meisten Schäume klebfrei und nach ca. 45–60 Minuten auch schneidbar. Nach drei bis fünf Stunden können sie voll belastet werden. 1-K-Dosen machen in Deutschland mit 80 Prozent den Großteil des Marktes aus.

Zweikomponenten-MontageschaumBearbeiten

2-K-Schäume haben einen weiteren Reaktionspartner: den sogenannten Vernetzer oder Härter. Dieser befindet sich als zusätzliche Verpackungseinheit entweder in der Dose oder wird extra zugeführt. Anfeuchten zum Aushärten ist hier nicht nötig. Der Anwender muss den Härter aktivieren, wie auf der Dose beschrieben. Gleichmäßig gefärbter Schaum zeigt den Erfolg des Mischvorgangs. 2-K-Schäume, in denen die Stoffe in der Dose reagieren, müssen innerhalb der auf dem Etikett angegebenen Zeitspanne verarbeitet werden. Der 2-K-Schaum erreicht höhere Festigkeiten als 1-K-Schaum und härtet sehr schnell und gleichmäßig aus. Das vereinfacht die Kontrolle der Aushärtung.

Bei unterschiedlichen Systemen findet die Zusammenführung der beiden Komponenten und damit die Auslösung der Reaktion entweder erst unmittelbar nach Austritt aus der Dose oder durch Mischen innerhalb der Kartusche statt. Mit dem Auslösen der Reaktion innerhalb der Kartusche beginnt die Verarbeitungsdauer, die bei diesem System nur wenige Minuten (meist 5 bis 10 Minuten) in Anspruch nehmen darf. Bei Zweikomponenten-Schäumen muss der Untergrund absolut trocken sein. Der Schaum härtet unabhängig von Luft- und Werkstofffeuchte innerhalb von 20 bis 30 Minuten vollständig aus. Die Gefahr einer Nachreaktion wie bei Einkomponentenschaumes besteht nicht.[2]

2-K-Schäume bestehen aus einem niedrigmolekularen Polyisocyanat und einem gleichfalls verhältnismäßig niedrigmolekularen Polyol in stöchiometrischem Verhältnis. Bei bifunktionellen Monomeren entstehen im Wesentlichen lineare, thermoplastische Produkte, die auch als Schmelzklebstoffe Verwendung finden. Tri- und mehrfunktionelle Monomere führen zu hochvernetzten, duromeren Klebschichten. Je nach der Reaktivität der Ausgangsmonomere lassen sich Systeme mit unterschiedlichen Topfzeiten einstellen. Zu lange Reaktionszeiten durch die Zugabe von Beschleunigern (z. B. Triethylamin, Bleioleat) abgekürzt werden. Durch gezielte Auswahl der Monomere lassen sich die klebschichtbestimmenden Eigenschaften wie Festigkeit, Elastizität, deformationsmechanisches Verhalten sowie Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen steuern.[1]

Weitere PUR-SchäumeBearbeiten

Isocyanathaltige SchäumeBearbeiten

Polyurethane (PUR) sind eine besonders vielseitige Gruppe von Kunststoffen für den Einsatz in den unterschiedlichsten Bereichen des täglichen Lebens. So findet sich PUR als Hart- oder Weichschaum in effektiven Wärme- und Kältedämmungen, Möbelpolstern, Autositzen oder Matratzen. Der vielseitige Stoff hat darüber hinaus auch Anwendung als Isolierung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen und findet sich in modernen Hochleistungslacken, aber auch in modernsten Sportschuhen und Bodenbelägen, wieder.

PUR-Schaum-VariantenBearbeiten

Ein isocyanatreduzierter Schaum ist ein Schaum, in dem der Gehalt an Methylendiphenylisocyanate (MDI) auf einen Wert zwischen 0,1 – < 1 % reduziert wurden. Weitere Schäume sind soweit im MDI-Gehalt reduziert, dass sie einen Wert von < 0,1 % an reaktiven Ketten im MDI besitzen. Darüber hinaus gibt es Montageschäume, die zwar auch das Polyurethangerüst, aber keine freien Isocyanatgruppen mehr enthalten, da diese in einer Vorstufe chemisch zum neutralen Urethangerüst umgesetzt wurden. Die Aushärtung der Schäume beruht auf reaktionsfähigen Silangruppen, die nach dem Ausschäumen aus der Dose durch Reaktion mit der Umgebungsfeuchte zur Vernetzung und damit zur Aushärtung des ausgebrachten Schaumes führen. Da bei diesen kein Kohlendioxid als Treibmittel gebildet wird, werden sie durch Propan oder Butan aufgeschäumt. Bei der Vernetzung des Silangruppen entsteht als Reaktionsprodukt Methanol.

VerwendungBearbeiten

Montageschaum dient als Dämmstoff und verhindert Luftaustausch durch sonst undichte Stellen („Wärmebrücken“).

Anwendung findet er beispielsweise bei der Fenstermontage und der Türzargenmontage. Montageschäume sind im ausgehärteten Zustand beständig gegen Wasser, Öl, Benzin, Laugen und diverse Lösungsmittel, allerdings nicht gegen UV-Strahlung. Der Schaum ist unverrottbar und fäulnisresistent. Sehr häufig wird PU-Schaum bei der Montage von Türrahmen oder dem Einbau von Fenstern verwendet. Dabei wird der Raum zwischen der Wand und dem Türrahmen punktuell (nur bei Türen) mit Montageschaum gefüllt. Ein Problem bei PU-Schaum besteht darin, dass er nach dem Auftragen noch sehr stark aufquellen kann, was jedoch durch entsprechendes Verarbeiten bzw. Verarbeitungsgeräte verhindert werden kann. PU-Schaum wird zum Dämmen, Füllen, Kleben und Isolieren eingesetzt und ist im Baustoffhandel in Dosen mit einigen hundert Millilitern (300–750 ml) abgefüllt erhältlich. 1K-Schaum benötigt Feuchtigkeit zum Aushärten. Diese Feuchtigkeit kommt zum einen aus den umgebenden Materialien (z. B. Ziegel) und zum anderen aus der Luft. Um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen ist ein zusätzliches Vorfeuchten der Fuge notwendig, außer bei Frost (Eisbildung), und wird von allen Herstellern von 1K-Schäumen unbedingt vorgeschrieben. Die meisten Mängel bei der Herstellung von einkomponentigen PU-Schaumfugen sind auf unzureichende Feuchtigkeit zurückzuführen. 2K-Schaum härtet in sich aus, ohne die Einwirkung von Feuchtigkeit, da die zum Härten benötigten Komponenten bereits in der Dose sind und beim Aktivieren gemischt werden. 1K-Schäume mit Silangruppen werden genau so verarbeitet wie herkömmliche 1K-PU-Schäume und benötigen für die Härtung ebenfalls Luftfeuchtigkeit.

Durch die Verwendung von speziellem, als Zargenschaum bezeichnetem Montageschaum können beim Einbau von Fenstern und Türen im Allgemeinen bessere Schalldämmwerte erzielt werden. Meist quellen diese Schäume auch weniger stark nach.

Brunnenschaum ist zur Verwendung im Tiefbau an dauerfeuchten Orten gedacht, z. B. zum Abdichten von Schachtringen.

Noch nicht getrockneter, frischer Schaum lässt sich mit Aceton oder acetonhaltigen Mitteln entfernen. Ausgehärteter Schaum ist nur noch mechanisch entfernbar.

EntsorgungBearbeiten

Gebrauchte PUR-Schaumdosen sind in Deutschland vom Gesetzgeber als gefährlicher Abfall (Sondermüll) zur Verwertung eingestuft. Diese Einstufung ist notwendig, da auch entleerte PUR-Schaumdosen noch flüssige Reste enthalten. Sie dürfen deswegen nur über definierte Rücknahmesysteme entsorgt werden. Einzelne Dosen werden von den lokalen Abfallentsorgern kostenfrei entgegengenommen. Auch viele Baumärkte nehmen gebrauchte Montageschaumdosen zurück. Die Verbraucher von größeren Mengen können die jeweiligen Lizenzgeber auch anrufen (im Regelfall über eine Freecall-Nummer), ihre Mengen anmelden und für eine kostenfreie Abholung bereitstellen. Den jeweiligen Lizenzgeber erkennt man an dem Logo auf der PUR-Schaumdose.

Die Rücknahme erfolgt auf der Basis des § 25 Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) in Verbindung mit dem § 8 aus der Verpackungsverordnung. Damit kommen die Hersteller dem § 23 (Produktverantwortung) aus dem KrWG nach.[3]

SicherheitshinweiseBearbeiten

Isocyanate als Hauptbestandteile von Montageschäumen gelten seit längerer Zeit als Risikostoffe, weil sie z. B. Augen-, Haut- und Atemwegsreizungen verursachen können. In neueren Studien stehen diese Stoffe sogar im Verdacht, Krebs auslösen zu können. Alle Bauschäume, die mehr als 1 % MDI enthalten, müssen daher mit dem Hinweis H351Achtung! Kann vermutlich Krebs erzeugen (früher R40Verdacht auf krebserzeugende Wirkung) gekennzeichnet werden. Die so gekennzeichneten Produkte dürfen gemäß deutscher Chemikalien-Verbotsverordnung an Privatkunden nur durch sachkundiges Personal verkauft werden. Somit dürfen sie in Baumärkten nicht mehr frei zugänglich sein, sondern müssen beispielsweise in einer Vitrine verschlossen werden.[4] Ausgenommen von dieser Regelung sind Bauschäume, die unter 1 % freies Isocyanat enthalten, also z. B. isocyanatreduzierte Schäume oder solche, die über Silane vernetzen. Bei letzteren werden die freien Isocyanate schon bei der Herstellung des Prepolymers mit speziellen alpha-Silanen chemisch vollständig abreagiert. Falls der Schaum versehentlich auf die Haut gelangt, kann er ohne weiteres einfach abgerieben werden und hinterlässt nicht die für PU-Schäume typischen schwarzen Flecken.

Wird 1K-Bauschaum ohne Belüftung in geschlossenen Räumen verarbeitet, reicht das Treibgas (Propan-Butangemisch) unter Umständen dazu aus, um zusammen mit der Raumluft ein explosionsfähiges Gas-Luftgemisch zu bilden. Funken von Lichtschaltern und Bürstenfeuer von Bohrmaschinen, Staubsaugern u. ä. genügen für eine Zündung des Gas-Luftgemisches. Das Gas von 750 ml Bauschaum (1 Standarddose) reicht für ca. 6 m³ explosionsfähiges Gas-Luftgemisch.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c Gerd Habenicht: Kleben Grundlagen, Technologien, Anwendungen. Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-85266-7, S. 97 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. a b Ulf Hestermann, Ludwig Rongen: Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 2. Springer-Verlag, 2012, ISBN 978-3-8348-2140-9, S. 557 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Wichtig bei der Entsorgung ist, darauf zu achten, dass die Rücknahmesysteme auch den § 8 Abs. 3 einhalten, zur vorgeschriebenen stofflichen Verwertung der Restinhaltsstoffe (§3 Abs. 7 Nr. 3).
  4. Gemeinsames Merkblatt der IHK Berlin und der Senatsverwaltung für Gesundheit, Umwelt und Verbraucherschutz: Neue Abgaberegeln für MDI-haltige Produkte; z. B. PU-Montageschaum (PDF-Datei) aufgerufen am 6. Sep. 2015

WeblinksBearbeiten