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Werkstoffe der Kunststoff- und Elastomerbahnen

Sicher abgedichtet: Dachbahnen aus Kunststoffen und Elastomeren

25.10.2023

© Moderne Kunststoffbahnen ermöglichen eine einfache und wirtschaftliche Abdichtung – insbesondere bei großflächigen Industriedächern. © Darlin/AdobeStock

Kompakt

Moderne Kunststoffbahnen sind für langlebige und widerstandsfähige Flachdachabdichtungen geeignet, sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen. Sie zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Flexibilität und Dehnbarkeit aus. Es gibt verschiedene Typen wie PVC, PIB, ECB, EVA, FPO, EPDM, jeweils mit spezifischen Eigenschaften. 

Sicher abgedichtet: Dachbahnen aus Kunststoffen und Elastomeren

Ob Neubau oder Sanierung, ob genutztes oder nicht genutztes Dach: Moderne Kunststoff- und Elastomerbahnen ermöglichen eine langlebige und widerstandsfähige Flachdachabdichtung. Dachbahnen aus Kunststoff weisen eine hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität und hohem Dehnvermögen auf. Die einlagige Verlegung ermöglicht eine einfache und wirtschaftliche Verarbeitung auf der Baustelle– insbesondere bei großflächigen Industriedächern.

Erstmals eingesetzt wurden Abdichtungsbahnen aus Kunststoff schon zu Beginn der 1950er-Jahre. Seitdem wurden Bahnen-Rezepturen immer weiter optimiert oder neu entwickelt und an die jeweiligen Anforderungen angepasst. Angeboten werden mittlerweile verschiedenste Bahnentypen, die je nach Anforderung beispielsweise diffusionsfähig, bitumenverträglich, dämmstoffneutral, hoch chemisch beständig oder säurefest sein können. Bahnen aus den folgenden Werkstoffen stehen heute für die Abdichtung von Dächern und Bauwerken zur Verfügung:

  • Polyvinylchlorid (PVC), 
  • Polyisobutylen (PIB), 
  • Ethylen-Propylen-Dien-Mixture (EPDM), 
  • Ethylen-Copolimerisat-Bitumen (ECB), 
  • Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer (EVA) oder 
  • Polyolefin (FPO).

Zu diesen Basispolymeren, die oft für die Namensgebung der Bahnen bestimmend sind, werden je nach Anforderung andere Kunststoffe oder Elastomere, spezielle Stabilisatoren, Flammschutzadditive, UV-Absorber, Pigmente oder Verarbeitungshilfsmittel in speziellen Rezepturen beigemengt, um die jeweils gewünschten Eigenschaften der Bahnen zu erhalten. Kunststoff- und Elastomerbahnen für Abdichtungen sind also immer eine Mischung aus verschiedenen Kunststoffen und/oder Elastomeren sowie weiteren Stoffen.
 

Zurück bis ins Jahr 1835: Die Anfänge von PVC

Mit dem Kunststoff PVC gibt es seit über 70 Jahren Erfahrungen im Bauwesen. Die eigentlichen Ursprünge reichen noch deutlich weiter zurück. Genauer gesagt bis ins Jahr 1835. Damals war im Gießener Labor von Gustav Liebig aus reinem Zufall das Vinylchlorid (VC) entdeckt worden, einer der ältesten Kunststoffe überhaupt. Die wirkliche Bedeutung dieser Entdeckung war damals jedoch noch gar nicht erkannt worden, so dass zunächst keine weiteren Forschungen folgten. Erst 80 Jahre später gelang dem Physiker Fritz Klatte das erste Verfahren zur technischen Herstellung von Vinylchlorid, das später auch die Basis für die Entwicklung und Herstellung des Polymer-Rohstoffs Polyvinylchlorid (PVC) bildete.

Die Zugabe von Weichmachern und Stabilisatoren sorgt dabei dafür, dass das Material weich und formbar gemacht wird. Seit den 1930er-Jahren wurde PVC sukzessive in immer mehr Anwendungsbereichen eingesetzt, darunter im Rohrbau oder bei der Fertigung von Bodenbelägen, Folien oder Schallplatten. Seit den 1950er-Jahren kamen dann auch erste Dachabdichtungsahnen aus PVC zur Anwendung. In den ersten Jahren waren die Bahnen meist nur 0,8 bis 1,0 Millimeter dick, erst mit Beginn der 1970er-Jahre wurde die Mindestdicke auf 1,2 Millimeter angehoben. 

Dachbahnen mit Polyisobutylen (PIB)

Parallel zu den ersten Dachbahnen aus PVC wurden seit den 1950er-Jahren auch erste Dachbahnen aus PIB (Polyisobutylen) verlegt. Der Werkstoff war bereits 1931 von der Badischen Anilin- und Sodafabrik (BASF SE) in Ludwigshafen-Oppau entwickelt und unter dem Handelsnamen „Oppanol“ auf den Markt gebracht worden. PIB ist ein klarer, farbloser Kohlenwasserstoff von fester Konsistenz, der gleichzeitig sehr elastisch und dehnbar ist. Zur Bahnenherstellung durch Extrusion werden dem PIB mineralische Zuschlagstoffe (unter anderem Ruß und Graphit) zugesetzt. Die ersten dieser Bahnen waren lediglich 1 Millimeter dick und auf ein 0,6 Millimeter dickes, mit PIB-Paste imprägniertes Glasgewebe aufkaschiert.

Erstmals eingesetzt wurden Dachbahnen aus PIB Mitte der 1960er-Jahre, bevorzugtes Einsatzgebiet war in der Anfangszeit die Herstellung von An-/Abschlüssen in Verbindung mit Flächenabdichtungen aus Bitumenbahnen. 

„Kautschukbahnen“ mit EPDM

An der Molekularstruktur von Kautschuk orientiert ist auch der Werkstoff EPDM (Ethylen-Propylen-Dien), der seit Ende der 1960er-Jahre zur Fertigung von Dachabdichtungsbahnen zum Einsatz kommt. Das Mischpolymer ist aus den Stoffen Ethylen, Propylen und einem Synthesekautschuk wie Butadien zusammengesetzt.

Natürlicher Kautschuk wird aus dem Milchsaft des Kautschukbaumes (hevea brasiliensis) gewonnen und wurde durch die Ureinwohner Mittelamerikas schon seit Jahrhunderten genutzt, um Kleidung oder Schuhe wasserdicht zu machen oder um eine feste und zugleich elastische Masse zu erhalten, die sich flexibel für unterschiedlichste Zwecke einsetzen ließ. Im Zuge von Kolonialisierung und Industrialisierung – und nach der Entdeckung der Vulkanisation von Kautschuk durch den Amerikaner Charles Goodyear im Jahre 1839 –, wurden die flexiblen Anwendungsmöglichkeiten des Materials schnell auch außerhalb der Region bekannt und die Verwendungsmöglichkeiten für Kautschuk-Produkte nahmen rasch zu. Um den wachsenden Bedarf zu decken, wurde deshalb schon früh nach Wegen gesucht, um Kautschuk synthetisch herzustellen. Als erstem gelang dies dem Chemiker Fritz Hofmann, der 1909 in Leverkusen die Herstellung eines Synthesekautschuks und seine Vulkanisation zu einem brauchbaren Gummi entdeckte und damit den Grundstein für die großtechnische Produktion von Synthesekautschuk legte.

In den folgenden Jahrzehnten kamen immer weitere hochspezialisierte Synthesekautschuke auf den Markt, darunter auch der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk EPDM, dessen Witterungs- und Alterungsbeständigkeit ihn auch zu einem flexiblen Rohstoff für Dachbahnen macht. EPDM-Bahnen werden in verschieden Typen hergestellt. Bei voll ausvulkanisierten, einschichtigen Bahnen ist die Nahtfügung nur im Hot-Bonding-Verfahren möglich, das überwiegend bei der Vorfertigung von Dichtungsplanen zum Einsatz kommt. Andere Typen sind mit zusätzlich Schichten ausgerüstet oder bestehen aus einer Mischung, die eine thermoplastische Verarbeitung ermöglicht. Die Nahtfügung erfolgt bei diesen Typen durch Heißluftschweißung.

ECB-Dachbahnen

Fast zeitgleich mit EPDM-Bahnen kamen Ende der 1960er-Jahre auch Dach- und Dichtungsbahnen mit Ethylencopolymerisat-Bitumen (ECB) auf den Markt. Die Bahnen verbinden die Werkstoffeigenschaften von Polyethylen mit denen von Bitumen. ECB-Bahnen werden im Extruderverfahren aus Granulat und einem mittig eingelagerten Glasvlies hergestellt.

Dachbahnen mit Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)

Ebenfalls seit Ende der 1960er-Jahre sind Dachbahnen auf Basis von Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) verfügbar. Erste Versuche, das teilkristalline Polyethylen (PE) durch Hinzufügung von Vinylacetat zu elastifizieren, gab es bereits seit 1938. Der umgekehrte Weg, Polyvinylacetat durch Einbau von Ethylen zu modifizieren, wurde erst Ende der 1950er-Jahre beschritten. 1971 wurde diese Entwicklung zur Marktreife gebracht. Seit etwa 1984 wird EVA unter Zugabe von PVC zur Herstellung von schweißbaren, bitumenverträglichen Dach- und Dichtungsbahnen verwendet.

Dachbahnen aus PE-C und FPO

Zwei jüngere Werkstoffe zur Fertigung von Kunststoffbahnen sind Chloriertes Polyethylen (PE-C) und flexible Polyolefine (FPO). Chlorierter Polyethylen (PE-C) ist ein mit Chlor nachgerüstetes Polyethylen. PE-C-Bahnen wurden seit den 1970er-Jahren angeboten und sind inzwischen wieder vom Markt verschwunden.  
 
Flexibles Polyolefin (FPO) im Ausland oft als thermoplastisches Polyolefin (TPO) bezeichnet, wurde seit den 1970er-Jahren zunächst im Tiefbau eingesetzt. Seit den 1990er-Jahre wird FPO auf Basis von PP oder PE auch zur Fertigung von Dachabdichtungen angewendet. 

Optimierte Nachhaltigkeit 

Im Rahmen der Polymer-Entwicklung der vergangenen Jahrzehnte wurden die Eigenschaften von Kunststoffdachbahnen immer weiter entwickelt und modifiziert. Die Bahnen bieten ein hohes Maß an Leistung bei minimiertem Energieeinsatz. Das gilt für Produktion, Lagerung, Transport und Verlegung, aber auch für das spätere Recycling. Kunststoffdachbahnen lassen sich am Ende ihrer Nutzungszeit bei loser Verlegung, mechanisch befestig oder unter Auflast, sehr gut sortenrein zurückbauen. So können die Werkstoffe getrennt erfasst und Verwertung zugeführt werden.

Flachdachflächen eignen sich hervorragend zur Nutzung

Die Bedeutung einer sicheren Flachdachabdichtung, sei es durch Kunststoff-Dachbahnen oder (Polymer-)Bitumenbahnen, gewinnt angesichts der gegenwärtigen Herausforderungen im Streben nach Klimaneutralität und der Schaffung bezahlbaren Wohnraums erheblich an Gewicht. Das Bauen nimmt eine Schlüsselrolle in diesem Kontext ein, wobei insbesondere das Flachdach in den Fokus rückt. Diese Dachform bietet ein beträchtliches, bisher noch zu wenig ausgeschöpftes Potenzial für begrünte Flächen, Retention und die Installation von Photovoltaik- und Solarmodulen.

Die Bundesregierung plant bis zum Jahr 2030, die Menge der Solarstromproduktion auf eine Gesamtkapazität von 200 GW zu verdreifachen. Rund die Hälfte davon soll über Freiflächenanlagen aufgebaut werden, die andere Hälfte soll auf Dächern und insbesondere Flachdächern entstehen, die sich mit vergleichsweise geringem Aufwand als idealer Ort für gebäudeeigene Solarkraftwerke nutzen lassen. 

Eine sichere Flachdachabdichtung ist von entscheidender Bedeutung, um langfristig die Funktionstüchtigkeit dieser vielseitigen Nutzungsmöglichkeiten zu gewährleisten und gleichzeitig den Anforderungen an Nachhaltigkeit und Energieeffizienz gerecht zu werden.

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