Vergleichstest: Naturklebstoffe contra EC1-Produkte

Öko-Kleber - Versprechungen und Wahrheit

Glaubt man Verbraucher-Magazinen, reicht der Einsatz sehr emissionsarmer Klebstoffe mit Emicode EC1 nicht aus: Sie empfehlen ihren Lesern so genannte "Naturkleber", die einen noch besseren Umwelt- und Verbraucherschutz bieten sollen. Was ist an diesen Behauptungen dran? Sind Naturkleber die "besseren" Produkte? Was können sie in der Praxis leisten? Dr. Matthias Hirsch von Kiesel ist diesen Fragen in Vergleichsuntersuchungen auf den Grund gegangen.

Nicht nur Verbraucher sind verunsichert, wenn Klebstoffe, die einerseits als "sehr emissionsarm" mit dem Emicode EC1 zertifiziert sind, von Verbraucherschutz-Magazinen als "weniger" oder "nicht" empfehlenswert eingestuft werden - wie zuletzt in der Zeitschrift "Öko-Haus". Auch beim Verarbeiter werfen solche Veröffentlichungen Fragen auf: Welchen Kleber darf man einsetzen, wenn der Auftraggeber den Einsatz umweltfreundlicher Produkte verlangt? Wie berät man seinen Kunden richtig, wenn der nach besonders "sauberen" Klebern fragt? Wie schützt man sich vor einschlägigen Reklamationen? Sind EC1-Klebstoffe doch nicht so "harmlos", wie sie vorgeben? Alles Täuschung?

Was bedeutet "umweltfreundlich"?

Keineswegs - wie bei allen Fragen, bestimmt auch hier der Standpunkt den Blickwinkel: Bei der Beurteilung so genannter "Öko-Produkte" kommt es immer darauf an, was man unter "ökologisch" versteht - in welcher Hinsicht das Produkt besonders umweltschonend sein soll: in der Herstellung, in der Verarbeitung, in der Nutzung oder in der Entsorgung?

Bei rein synthetischen Produkten kann man bei der Herstellung genau festlegen, welche Ausgangsstoffe hinein kommen und sie daher so einstellen, dass sie beispielsweise in der Nutzung tatsächlich völlig unbedenklich sind.

Dennoch sind es keine echten "Naturprodukte", sofern sie nicht ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Produkte aus reinen Naturstoffen können hingegen mitunter unkalkulierbare Emissionen abgeben oder sensibilisierend wirken - zumal selten genau bekannt ist, welche Stoffe sie im einzelnen enthalten und wie diese miteinander reagieren. Sie sind also in der Nutzung nicht automatisch unbedenklich, nur weil es "Naturprodukte" sind.

Welche Kriterien legen Verbraucherschützer an?

Die Tester von "Öko-Haus" hatten als Bewertungsmaßstab ausschließlich die Inhalts- bzw. Ausgangsstoffe herangezogen. Klebstoffe, die beispielsweise Kunstharze enthalten, konnten daher von vornherein kein "empfehlenswert" erhalten. Das war lediglich den Produkten auf Basis nachwachsender Rohstoffe - beispielsweise Naturlatex - möglich. Sind diese Kleber deshalb auch wirklich umwelt- bzw. verbraucherfreundlicher?

Zumindest werden bei dieser Art der Bewertung die Emissionen solcher Kleber ebenso wenig berücksichtigt wie ihre Funktionalität. Die Umweltverträglichkeit eines Klebstoffs wird neben dem stofflichen Konzept jedoch auch durch das Emissionsverhalten für beispielsweise flüchtige organische Stoffe (VOC) bestimmt. Kombiniert mit dem Leistungsvermögen und der Nachhaltigkeit des Klebstoffs ergibt sich die ganzheitliche Umweltverträglichkeit des Systems. Schließlich geht es Verarbeitern und Verbrauchern bei der Produktauswahl auch und gerade um den Schutz vor Schäden sowie vor Emissionen und unangenehmen Gerüchen.

Vergleichstest mit Blick auf Umweltschutz und Praxistauglichkeit

Wie sind so genannte "Naturklebstoffe" auf Basis von Naturlatex und nachwachsenden Rohstoffen unter Emissions- und Funktionalitätsgesichtspunkten zu bewerten? Wir haben solche Produkte in aktuell verfügbarer Version untersucht und mit modernen Dispersionsklebstoffen mit Emicode EC1 verglichen. Dafür wurden zwei Naturklebstoffe aus dem Handel gezogen, die wir im folgenden als "A" und "B" bezeichnen.

Sie basieren laut Herstellerangaben auf Naturlatex und anderen nachwachsenden Rohstoffen. Auf "direkte" Synthese-Chemikalien wird bei der Herstellung verzichtet.

Mindestens indirekt bringt die verwendete Bindemittelbasis als Latexkonzentrat jedoch unvermeidliche Stabilisatoren mit sich, die im Fall B beispielsweise in erheblichen Ammoniakmengen ( NH3 ) bestehen. Ansonsten sind Naturlatices immer zu stabilisieren - ob dies reizend mit Ammoniak ( NH3 ), Hydroxylamin oder anderweitig und damit weniger geruchsintensiv erfolgt, hängt von der jeweiligen Latexkonzentratsorte ab. "Naturklebstoff" A ist mit dem Giscode D2 als "lösemittelarmer, aromatenfreier Dispersionsklebstoff" gekennzeichnet - bei Produkt B fehlte eine Giscode-Einstufung.

Als Vergleichgröße haben wir einen hochwertigen Dispersionsklebstoff mit Emicode EC1, Giscode D1 und optimierten Umwelteigenschaften herangezogen - im folgenden "HD-EC1" genannt (bzw. "K" in den Charts). Um die ganzheitliche Umweltweltverträglichkeit der Klebstoffe einschätzen zu können, fanden zunächst klebstoffanalytische Prüfungen statt, denen sich Untersuchungen der klebetechnischen Eigenschaften anschlossen. Da die "Naturklebstoffe" gemäß Herstellerangabe nahezu universell einsetzbar sein sollen, wurden die Klebeversuche für A, B und HD-EC1 (K) mit verschiedenen Bodenbelägen durchgeführt.

Aus welchen Rohstoffkomponenten wurden die Klebstoffe hergestellt?

A und B sollen (nahezu) vollständig auf nachwachsenden Rohstoffe basieren. Damit ist auf der stofflichen Seite prinzipiell eine gute Umweltverträglichkeit zu erwarten. Kontraproduktiv wären in diesem Zusammenhang allerdings nachwachsende Rohstoffe, die nur unter erhöhtem Aufwand - also großem Primärenergiebedarf - herzustellen bzw. zu gewinnen sind oder deren Anbau in erheblichem Maße umweltrelevant ausfällt. Dies wird jedoch im vorliegenden Fall für die Basis von A und B - das Naturlatexkonzentrat - nicht angenommen, was auch für das Naturharz Kolophonium und dessen Derivate gelten soll.

Den größten Mengenanteil machen jeweils Wasser und Füllstoffe aus. Diese Komponenten kann man durchaus als nachwachsend oder neutral einstufen. Es handelt sich um so genannte "indifferente Komponenten", die als nahezu nicht klimarelevant angesehen werden. Den nächsten Block bilden die "Tackharze" aus Kolophoniumharz oder dessen Harzester. Hier liegen auch beim HD-EC1 (K) nachwachsende Rohstoffe vor. Bleibt als letzter Block der polymere Bindemittelanteil. Nur in dieser Komponente mit einem Masseanteil unter 20% unterscheiden sich die Naturkleber A und B vom HD-EC1 (K).

Einziger Unterschied bei den Rohstoffen besteht im polymeren Bindemittel

Die polymeren Bindemittel bestehen beim HD-EC1 (K) aus copolymeren Acrylaten, beim Naturkleber A aus dem "nachwachsenden" Biopolymer Naturkautschuk (Trockenmasse des Naturlatex). Das bedeutet jedoch nicht, dass der entsprechende Naturlatex ohne weiteres zu gewinnen ist. Neben den Aufwendungen für den Anbau sind mehrere Arbeitsschritte zur Gewinnung des Latexkonzentrats erforderlich: Sammlung, Reinigung, Aufkonzentration, Stabilisierung und Transport.

Im Vergleich dazu schneidet die kostengünstige und effiziente Emulsionspolymerisation - die sicherlich von der Natur abgeschaut wurde - nicht schlechter ab. Mit diesem Verfahren lassen sich für die jeweiligen Anwendungen maßgeschneiderte Polymerdispersionen herstellen, die dann als polymeres Bindemittel im HD-EC1 (K) zum Einsatz kommen. Spezielle Inhaltsstoffe, die nur in geringen Mengen vorhanden sind, können jedoch eine unmittelbare Wechselwirkung mit der Umwelt eingehen.

Analyse ergab beim Naturkleber kritische Inhaltsstoffe

Bei der Inhaltsanalyse der Klebstoffe A, B und HD-EC1 (K) fiel auf, dass im Produkt A erhebliche Mengen des Monoterpens Limonen enthalten sind. Vor diesem Hintergrund ist die Giscode-Einstufung D2 realistisch, da Limonen ein Lösemittel gemäß TRGS 610 darstellt. Das bedeutet: Der Naturkleber A kann keine Klassifizierung nach Emicode EC1 erreichen, die als Grundvoraussetzung ein lösemittelfreies Produkt im Sinne der TRGS 610 verlangt wird.

Außerdem ist das allergene Potential von Limonen bekannt. Aus diesem Grund sind solche Monoterpene bei technischen Klebstoffen unerwünscht und werden beim HD-EC1 (K) nicht verwendet.

Zur Stabilisierung des Latex werden im Naturkleber A höchstens geringe Mengen Ammoniak eingesetzt, der bei der Produktprüfung nicht unangenehm auffiel. Topfkonserviert wurde Kleber A mit unproblematischen und nicht flüchtigen Boraten sowie mit dem erwähnten Limonen. Dessen Flüchtigkeit ist allerdings grundsätzlich unerwünscht, da es so in Wechselwirkung mit der Umgebung treten kann (als VOC).

Der in A sowie in B gefundene Naturlatex enthält komplexe Proteine aus dem Schutzkolloidsystem der Naturlatices. Diese können eine Latexallergie auslösen. Entsprechend sensible Personen sollten daher Hautkontakt mit naturlatexhaltigem Material vermeiden. Sehr problematisch beim Naturkleber B sind die massiven Ammoniak-Emissionen (NH3). Schleimhautreizungen bilden nur ein Beispiel für die stark alkalische Wirkung dieses Gases. Beim HD-EC1 (K) treten diese Probleme nicht auf. Durch die nicht-flüchtige Materialkonservierung kommt es zu keinen Ausgasungen und entsprechenden Wechselwirkung mit der Umgebung. Hier wurden ausschließlich geeignete Wirkstoffe verwendet, für die kein allergenes Potential bekannt ist.

Messung der VOC-Emissionen: Ein Naturkleber verfehlte deutlich EC1-Grenzwert

Zum Vergleich des Emissionsverhaltens der untersuchten Produkte erfolgte eine Prüfkammermessung, bei der unter den in der GEV-Methode festgelegten Randbedingungen die VOC-Konzentration der Einzelstoffe nach 240 Stunden (10-Tage-Wert) bestimmt wurde. Entsprechend aufsummiert ergibt sich der maßgebende TVOC-Wert (Konzentrationswert).

Dieser überstieg beim Naturkleber A deutlich den Grenzwert von 500 g/cbm für eine Einstufung als "sehr emissionsarm" entsprechend Emicode EC1 - wofür die Giscode-Kennzeichnung D2 eine Erklärung bietet, die ansich schon einer EC1-Einstufung entgegen steht. Wie die Analyse der VOC-Spektren ergab, machte das zu etwa 1,5% enthaltene Monoterpen Limonen schon allein rund 500 g/cbm des gemessenen TVOC-Wertes von 700 g/cbm aus.

Naturkleber B zeigte hingegen nur einen geringen TVOC-Wert, der durchaus eine EC 1-Klassifizierung ermöglichen würde. Bei der Betrachtung der VOC-Spektren bleibt bei B allerdings die gefundene Emission von Ethylhexanol unklar, das charakteristisch für Acrylatcopolymere ist - aber nicht für Naturklebstoffe. Beim HD-EC1 (K) war dieses VOC zu erwarten und zeigte sich dementsprechend als charakteristischer Spurenstoff im VOC-Spektrum.

Der HD-EC1 (K) bestätigte seine Klassifizierung als Emicode EC1 und wies im Vergleich die niedrigsten Emissionswerte auf. Die in der einschlägigen Presse geäußerte Kritik am Emicode-Konzept dürfte damit widerlegt sein: Die EC1-Grenzwerte und das Prüfverfahren sind zum Erkennen von VOC-frei formulierten Systemen geeignet. Mit dem Grenzwert von 500 g/cbm wird dem natürlichen VOC-Hintergrund im Langzeitemissionsbereich dieser Systeme entsprochen - wie der Vergleich von B und HD-EC1 (K) zeigt.

Klebeeigenschaften: Was können Naturkleber leisten?

Um festzustellen, wie es mit der Funktionalität der Produkte bestellt ist, erfolgten verschiedene Klebeversuche unter Laborbedingungen. Die Naturklebstoffe A und B sollen sich als "Universalklebstoffe" zur Verlegung verschiedener Bodenbeläge eignen. Daher wurde zum Vergleich eine Variante des HD-EC1 (K) ausgewählt, die neben seinem Haupteinsatzgebiet Nadelvlies auch eine grundsätzliche Eignung für PVC- und Gummi-Bodenbeläge aufwies.

1. Unzureichende Festigkeit für PVC-Beläge

Die erste Versuchsreihe erfolgte mit PVC-Bodenbelägen. Für die Herstellung der Prüflinge kam ein homogener Standard-PVC-Belag zum Einsatz. Um die klebeaktive Phase der Klebstoffe zu prüfen, wurden die Belagsstreifen jeweils nach 10 und nach 30 Minuten Ablüftzeit ins Klebstoffbett eingelegt.

Bei den Naturklebern A und B ergaben sich sehr niedrige Schälwerte, die beim Produkt B zudem mit der Ablüftezeit stark abfielen. Der HD-EC1 (K) zeigte wesentlich höhere Schälwerte, die auch nach 30 Minuten Ablüftung noch vorhanden waren. Anhand der Prüfergebnisse konnte also nur der HD-EC1 (K) eine praktische Eignung zur Verlegung von PVC-Bodenbelägen nachweisen.

2. Keine Sicherheit bei Gummi-Belägen

Es folgten Klebeversuche mit Gummi-Bodenbelägen, bei denen ebenfalls ein homogener Standard-Belag mit einer Dicke von 2,5 mm verwendet wurde. Die Schälwerte fielen hier für die Naturkleber A und B besser aus als beim PVC-Belag.

Auch nach einer Wärmelagerung bei 50 über 21 Tagen ergab sich keine Verringerung der Schälwerte durch Alterungseffekte. Dennoch erreichte auch bei den Gummibelägen nur der HD-EC1 (K) Werte, die eine sichere Verlegung in der Praxis gewährleisten. Die bei Gummibelägen sehr wichtige Maßbeständigkeit des Klebverbunds wurde erst gar nicht gemessen.

3. Ungenügende Anfangsklebkraft für Nadelvlies

Bei den Klebeversuchen mit einem homogenen Standard-Nadelvlies in Abhängigkeit von der Ablüftzeit zeigte sich, dass Naturkleber B noch stärker als typischer Nassklebstoff einzuordnen ist als Produkt A. Auch beim HD-EC1 (K) war die Einlegezeit nach 30 Minuten schon überschritten. Er ist auf einen baldigen Kontakt des Belags mit dem nassen Kleberbett ausgelegt. Die sich zunächst trennende Verbindung wird nach einer Anzugszeit von etwa 15 Minuten durch nochmaliges Anpressen geschlossen. Danach ergaben sich beim HD-EC1 (K) wesentlich höhere Schälfestigkeiten als bei den Naturklebern A und B.

Als weiterer wichtiger Klebstoffparameter für Nadelvliesbeläge wurde auch die Anfangsklebekraft geprüft - der so genannte "Nasstack". Der Klebstoffauftrag erfolgte mit der Zahnung B2. Die Ablüftzeit betrug 10 Minuten. Anschließend wurden zuvor geglättete Nadelvliesstreifen in das Kleberbett eingelegt und durch dreimaliges Anwalzen die Verbindung mit dem Belag hergestellt.

Beim Abziehen der Belagstreifen in festgelegten Zeitabständen ließ sich der Abschälwiderstand in Abhängigkeit zur Abbindezeit ermitteln. Beim Abziehen nach 10 und 15 Minuten zeigten die Naturklebstoffe A und B keinen merklichen Abschälwiederstand. Die beim HD-EC1 (K) gemessenen Werte sind hingegen durchaus zum Kompensieren von Belagsspannungen in der Praxis geeignet.

Naturkleber zeigen Grenzen in der Langzeitbeständigkeit

Die mangelnde Anfangsklebekraft von A und B war bereits bei der Herstellung der Prüflinge für die Messung der Nadelvlies-Schälwerte aufgefallen, die nur durch ein vollflächiges Beschweren der Belagsstreifen möglich wurde. Darüber hinaus verringerten sich die Schälwerte bei längerer Wärmelagerung der Prüflinge. Eine spezielle Messung zur Veränderung der Schälwerte bei Langzeitlagerung bestätigte diesen Effekt.

Dabei zeigte sich, dass sich die Schälfestigkeiten von A und B nicht nur unter Wärmelagerung bei 50C verringern. Eine deutliche Reduzierung der Schälfestigkeiten trat ebenso nach 150 Tagen in Normalklima auf. Die Wärmelagerung beschleunigt also nur den Alterungsprozess, mit dem über einen längeren Zeitraum auch bei Normklima zu rechnen ist.

Nach 49 Tagen Wärmelagerung waren die anfänglichen Schälwerte für die Naturkleber A und B auf 50% bzw. weniger als 30% zusammengebrochen. Der HD-EC1 (K) wies hingegen langzeitbeständige Schälwerte auf. Selbst mit zunehmender Wärmelagerungsdauer blieb der Schälwert auf dem Niveau für den vollständig ausgetrockneten Klebstoff.

Bei einer Vergleichsmessung mit dem Produkt B unter Stickstoff als Schutzgas entsprachen die Schälfestigkeitswerte nach 49 Tagen Wärmelagerung dem anfänglichen Schälwert nach 5 Tagen Wärmelagerung. Damit ist nachgewiesen, dass sich die Schälwerte der Naturlatexklebstoffe durch eine oxidative Alterung verringern. Ihre Klebefugen wirkten im Vergleich zu den nicht oxidativ gealterten Klebefugen schmieriger und weicher. Es zeigte sich also keine Versprödung. Vor diesem Hintergrund lässt sich auf einen oxidativen Abbau des Naturlatex-Bindemittels schließen. Die Biopolymere werden oxidativ gespalten und abgebaut. Mit Linoleumbelägen ergab sich bei A und B ein analoges Bild zum Nadelvlies - einschließlich oxidativem Abbau.

Handwerkliche Prüfung: Wie steht es mit der Praxiseignung im Objektalltag?

In der handwerklichen Beurteilung störte bei den Naturklebern A und B vor allem der praktisch nicht vorhandene "Nasstack". Dabei zog B noch besser und stärker an als A. Möglicherweise hängt dieser Effekt mit dem flüchtigen Ammoniakanteil in B zusammen. Der sich schnell verflüchtigende Ammoniak ist allerdings nicht nur für den Verarbeiter unangenehm - er sorgt auch dafür, dass die im Gebinde verbleibende Restmenge instabil und nach mehrmaligem Öffnen unbrauchbar wird.

Die klebetechnischen Untersuchungen ergaben zudem, dass die Produkte A und B keinen wirksamen Alterungsschutz aufweisen. Es ist also keine ausreichende Nachhaltigkeit der Naturklebstoffe gegeben. Diese Probleme traten beim HD-EC1 (K) nicht auf. Hier ist die Langzeitbeständigkeit der Klebung gewährleistet.

Fazit EC1-Klebstoffe gewähleisten ganzheitlichen Umwelt- und Verbraucherschutz.

Die Natur kennt die stärksten Gifte und Cancerogene. Natur kann sinnvoll eingesetzt werden, wenn entsprechende Erkenntnisse aus der Natur in Produkte übertragen werden. So ist das Zusammenwirken von Acrylatcopolymerdispersionen mit nachwachsendem Kolophonium und Derivaten in modernen, umweltverträglichen und nachhaltigen Klebstoffen durchaus sinnvoll. Klebstoffe müssen natürlich konserviert und entsprechend stabilisiert werden - in Abhängigkeit vom Einsatzbereich. Gleichzeitig sind die verschiedenen Anforderungen in bezug auf die Umweltverträglichkeit zu erfüllen. Das alles wurde beim Klebstoff HD-EC1 (K) realisiert.

Der Naturklebstoff B ist wie der HD-EC1 (K) ohne Zugabe von VOC-Komponenten formuliert. Diese Klebstoffe haben einen technischen bzw. natürlichen Spurengehalt an flüchtigen organischen Stoffen. In der Messung der VOC-Langzeitemissionen zeigen sich ähnlich hohe Werte, die durch den EC 1-Grenzwert von 500 g/cbm hinreichend genau von VOC-haltigen Systemen abgegrenzt werden.

Der Grenzwert von 500 g/cbm entspricht dem natürlichen VOC-Hintergrund im Langzeitemissionsbereich dieser Systeme unter Berücksichtigung der unvermeidlichen Schwankungsbreiten für diese VOC-Emissionsmessungen in der Praxis. Kurz: Moderne EC1-Klebstoffe gewähleisten in Emissionsverhalten und Funktionalität sowie auch in der Rohstoffbasis einen optimalen, weil ganzheitlichen Umwelt- und Verbraucherschutz. Darüber hinaus weisen sie im Gegensatz zu Naturklebern uneingeschränkte Praxistaglicheit auf.

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Welche Kleber wurden untersucht?

- "A": Naturklebstoff auf Basis Naturlatex und nachwachsender Rohstoffe, Giscode D2

- "B": Naturklebstoff auf Basis Naturlatex und nachwachsender Rohstoffe (keine Giscode-Kennzeichnung)

- "K": hochwertiger Dispersionsklebstoff, Giscode D1, Emicode EC1 (HD-EC1)

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Die wichtigsten Ergebnisse auf einen Blick

analytische Bewertung:
- Natur- und EC1-Klebstoffe unterscheiden sich bei den Grundkomponenten nur im polymeren Bindemittel
- Inhaltsanalyse ergab bei Naturklebern kritische Inhaltsstoffe - teilweise im Lösemittelbereich
- ein Naturkleber verfehlte deutlich den Emissions-Grenzwert für eine EC1-Einstufung
- EC1-Kleber bestätigte Einstufung als lösemittelfrei nach TRGS 610 sowie als "sehr emissionsarm" gemäß Emicode EC1

klebetechnische Bewertung:
- Naturkleber zeigen deutlich niedrigere Schälwerte als EC1-Klebstoff
- Naturklebstoffe verfügen über keinen wirksamen Alterungsschutz
- Naturkleber zeigen abfallende Klebefestigkeiten nach Wärmelagerung
- EC1-Klebstoff gewährleistet im Gegensatz zu Naturklebern nachhaltige Sicherheit

praktische Bewertung:
- Naturkleber zeigen deutlich niedrigere Schälwerte als EC1-Klebstoff
- Naturkleber weisen nur sehr geringen "Nasstack" auf
- Naturkleber errreichen keine ausreichenden Festigkeiten für PVC-Verlegungen
- Naturkleber sind für Textilbeläge, Gummi- und Linoleumbeläge nur eingeschränkt geeignet (keine ausreichende Sicherheit)
- EC1-Kleber ermöglicht bei allen freigegebenen Belägen sichere Verlegung aus FussbodenTechnik 03/02 (Handwerk)