PE-Teichfolien: weichmacherfrei - aber nicht ohne Alterung

PE-Folien werden als Schlauch geblasen und dann aufgetrennt. Dadurch entstehen bei 1 mm dicker Folie meist etwa 6 m breite Bahnen, bei dünneren Folien auch noch deutlich breiter.

Wenn diese Breite ausreicht, hat das natürlich entscheidende Kostenvorteile. Im Gegensatz zur 2 m breiten PVC-Rollenware müssen PE-Folien dann nicht verschweißt werden. Dünne PE-Folien sind daher bis heute billige Einsteiger-Produkte für den Teichbau.

Oft wird die Folie angepriesen mit den Eigenschaften:

• "weichmacherfrei" (erzeugt die Erwartung, dass sie dauerhaft weich bleibt, weil nichts fehlen kann, was man nicht verlieren kann).
• "100% UV-stabil" (ohne zu sagen, dass das nur für die ersten meist 3.000 Sonnenstunden gilt, also nur 2-3 Jahre).
• "wurzelfest" (ohne zu erläutern, dass das meistens nur ein kurzer Keimtest von Lupinensamen ist)

NaturaGart hat PE/EVA-Folien für große Bauprojekte eingesetzt. Im NaturaGart-Unterwasserpark und bei Pflanzenkläranlagen waren vor allem die großen lieferbaren Bahnbreiten ein Vorteil.

Diese Breiten-Vorteile gelten aber nur für sehr begrenzte Einsatzbereiche. Für "normale" Teiche spielt die Reparaturfähigkeit eine viel wichtigere Rolle. Auf dieser NaturaGart-Baustelle ist das anders: Da liegt die Folie im Unterwasserpark unter Tausenden Tonnen Beton und Fels für die Einbauten. Unter den Bedingungen ist egal, ob man sie theoretisch reparieren könnte - praktisch ist sie unerreichbar. Da braucht man dann Selbstreparatur-Strategien innerhalb des gesamten Abdichtungskonzeptes.

Aber nicht alle Probleme kann man lösen: Für den normalen Versand auf einer Palette ist die relativ steife PE-Folie aus unserer Sicht weniger geeignet, weil stark gefaltete oder geknickte Bereiche beim Transport und bei der Verarbeitung vergleichsweise leicht beschädigt werden können.

Unter der Bezeichnung PE-Teichfolie werden unterschiedliche Werkstoffe angeboten. Dazu gehören Folien aus verschiedenen Polyethylen-Typen sowie Mischungen oder Copolymere mit weiteren Bestandteilen. Für flexible Abdichtungen wird häufig EVA eingesetzt.

EVA steht für Ethylen-Vinylacetat-Copolymer. Dabei werden Ethylen und Vinylacetat nicht nur miteinander vermischt, sondern bei der Herstellung chemisch zu einem gemeinsamen Polymer verbunden. Je höher der Anteil an Vinylacetat ist, desto stärker wird die regelmäßige Kristallstruktur des Polyethylens gestört. Das Material wird dadurch typischerweise weicher, elastischer und bei niedrigen Temperaturen weniger spröde.

ExxonMobil nennt für EVA-Copolymere unter anderem Flexibilität, Schlagfestigkeit und niedrige Schweiß- beziehungsweise Siegeltemperaturen als charakteristische Eigenschaften. Der genaue Materialaufbau und der Vinylacetat-Anteil haben daher großen Einfluss darauf, wie sich eine als "PE-Folie" bezeichnete Abdichtung tatsächlich verhält.

Die Angabe "PE" allein beschreibt die Qualität einer Teichfolie deshalb nur unzureichend. Weitere Kriterien sind der genaue Polymertyp, der EVA- beziehungsweise Vinylacetat-Anteil, die Stabilisierungsrezeptur und die Prüfwerte zur Alterung.

Im üblichen technischen Sinn lautet die Antwort: ja - sofern der Rezeptur keine zusätzlichen Weichmacher zugesetzt wurden.

Bei weichgemachtem PVC liegen die Weichmachermoleküle zwischen den PVC-Ketten. Sie sind nicht chemisch an das PVC gebunden und können das Material grundsätzlich wieder verlassen. Wie stark das geschieht, hängt wesentlich von Art und Molekülgröße des Weichmachers ab.

Bei EVA ist das Vinylacetat dagegen Bestandteil der Polymerkette. Es kann nicht wie ein klassischer PVC-Weichmacher aus der Folie herauswandern. Die Flexibilität entsteht durch den chemischen Aufbau des Polymers. Manchmal wird dies als "innere Weichmachung" bezeichnet. Vinylacetat ist dabei jedoch kein nachträglich zugesetzter Weichmacher.

Die Werbeaussage "weichmacherfrei" kann für eine PE/EVA-Folie daher sachlich zutreffen. Sie beantwortet aber nur die Frage, auf welche Weise die Folie bei der Herstellung flexibel gemacht wurde. Sie sagt nichts darüber aus, ob diese Flexibilität während der gesamten Nutzungsdauer erhalten bleibt.

Außerdem bedeutet "weichmacherfrei" weder "additivfrei" noch "schadstofffrei". Auch PE/EVA-Folien benötigen je nach Rezeptur Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Pigmente und Verarbeitungshilfsmittel.

Aus der Werbung entsteht leicht folgender Eindruck: Wo kein Weichmacher enthalten ist, kann kein Weichmacher verloren gehen - also müsse die Folie dauerhaft weich bleiben. Dieser Schluss ist falsch.

Kunststoffe können ihre Eigenschaften auch verändern, ohne dass ein klassischer Weichmacher auswandert. Bei PE/EVA kommen insbesondere mehrere Alterungsprozesse in Betracht.

PE/EVA ist ein teilkristalliner Kunststoff. Ein Teil der Polymerketten liegt in geordneten kristallinen Bereichen, ein anderer Teil in weniger geordneten Bereichen. Im Laufe der Zeit und durch wiederholte Temperaturwechsel können sich weitere Kettenabschnitte anordnen. Diese sogenannte Nach- oder Sekundärkristallisation kann die Folie steifer machen.

Dieser Prozess darf nicht mit einer Nachpolymerisation verwechselt werden. Gelegentlich wird die Alterung damit erklärt, dass noch in der Folie enthaltene Monomere über Jahre weiterpolymerisieren. Dafür gibt es bei einer gebrauchsfertigen PE/EVA-Folie keine überzeugende Erklärung: Restmonomere sind nur in sehr geringen Mengen zu erwarten und könnten die mechanischen Eigenschaften der gesamten Folie nicht in diesem Umfang verändern.

Wärme, Sauerstoff und vor allem UV-Strahlung können oxidative Reaktionen auslösen. Zunächst werden diese durch die Stabilisatoren der Folie gebremst. Die Schutzstoffe werden jedoch im Laufe der Zeit verbraucht oder können teilweise aus dem Material verloren gehen.

Anschließend können Polymerketten gespalten werden oder sich untereinander vernetzen. Beides kann die Gebrauchseigenschaften verschlechtern. Kettenspaltungen begünstigen Versprödung und Spannungsrisse. Vernetzungen schränken die Beweglichkeit der Molekülketten ein und können dazu führen, dass das Material beim Erwärmen nicht mehr ausreichend fließt.

Die Vinylacetat-Gruppen des EVA sind gegenüber photooxidativen Angriffen empfindlicher als die reine Polyethylenstruktur. Die Alterung kann deshalb bevorzugt an diesen Stellen beginnen. Das Ergebnis hängt von Rezeptur, Temperatur, Sauerstoffzutritt, UV-Belastung und Einbausituation ab.

Die Alterung einer Folie verläuft nicht überall gleich schnell. Besonders gefährdet sind frei liegende Uferbereiche. Dort treffen UV-Strahlung, Sauerstoff und hohe Oberflächentemperaturen zusammen.

Dauerhaft mit Wasser belastete und abgedeckte Bereiche sind vor UV-Strahlung besser geschützt. Auch dort bleiben jedoch Sauerstoff, Temperaturwechsel und chemische Einflüsse wirksam. Eine Folie kann deshalb je nach Einbau und Belastung sehr unterschiedlich altern.

Große Teichanlagen profitieren durch die großen Bahnbreiten der PE/EVA-Folien. Dadurch können weniger werkseitige oder auf der Baustelle hergestellte Schweißnähte erforderlich sein. Das war für den NaturaGart-Unterwasserpark und für Pflanzenkläranlagen ein wesentlicher Vorteil.

Für kleinere Teiche und den Versand entsteht dagegen ein anderes Risikoprofil. Das Material kann an scharfen Falten und Knickstellen empfindlich reagieren. Wird eine steifere Folie kompakt zusammengelegt, entstehen hohe örtliche Belastungen. Transport, niedrige Temperaturen, Kontakt mit anderen Objekten oder unvorsichtiges Auseinanderziehen können dann Vorschädigungen oder Knickbrüche begünstigen.

Eine Teichfolie sollte nicht nur am Tag des Einbaus funktionieren. Entscheidend ist auch, ob sie nach zehn, zwanzig oder mehr Jahren noch repariert werden kann.

Beim thermischen Schweißen werden die Oberflächen zweier Folienstücke erwärmt. Die Polymerketten müssen ausreichend beweglich werden und sich über die Grenzfläche hinweg miteinander verbinden. Dafür müssen Temperatur, Anpressdruck, Materialzusammensetzung und Oberflächenzustand zusammenpassen.

Bei einer gealterten PE/EVA-Folie können gleich mehrere Voraussetzungen fehlen:

• Die Oberfläche ist oxidiert und chemisch verändert.
• Das Material ist durch Nachkristallisation steifer geworden.
• Vernetzte Polymerbereiche fließen beim Erwärmen nicht mehr ausreichend.
• Stabilisatoren sind verbraucht, sodass zusätzliche Wärme das Material weiter schädigen kann.
• Biofilm, Kalk, Sedimente und andere Ablagerungen verhindern eine saubere Verbindung.
• Neues Reparaturmaterial stimmt möglicherweise nicht mehr mit der alten Folienrezeptur überein.

Reinigung und vorsichtiges Abtragen der obersten Schicht können die Bedingungen verbessern. Das hilft jedoch nur, wenn die Veränderung im Wesentlichen auf die Oberfläche begrenzt ist. Hat sich auch die Schmelz- und Fließfähigkeit des Grundmaterials verändert, lässt sich eine dauerhaft belastbare Schweißverbindung kaum noch herstellen.

In der Praxis kann daher eine widersprüchliche Situation entstehen: Die alte Folie ist noch dicht und erfüllt ihre Aufgabe, eine kleinere Beschädigung lässt sich aber nicht mehr zuverlässig mit einem neuen Folienstück verschweißen. Die eingeschränkte Reparierbarkeit wird damit zu einem eigenständigen Lebensdauer-Risiko.

Bei PVC-Teichfolien sind Reparaturen mit abgestimmten Klebe- oder Quellschweißsystemen auch nach langer Nutzung häufig noch möglich, sofern die alte Folie ausreichend gereinigt und mechanisch belastbar ist.

Polyethylen besitzt dagegen eine sehr niedrige Oberflächenenergie. Normale Klebstoffe haften darauf schlecht. Industrielle Klebeverfahren benötigen besondere Vorbehandlungen, Primer oder speziell entwickelte Klebebänder. Unter Wasser, auf einer gealterten und nicht vollständig zugänglichen Teichfolie sind die Bedingungen noch schwieriger.

Ein Klebeband, das zunächst auf einer gereinigten PE-Oberfläche haftet, ist deshalb noch kein Nachweis für eine über viele Jahre wasserdichte und mechanisch belastbare Reparatur. So hatten wir Probleme mit stark schrumpfenden Klebebändern, die sich selbst abgerissen haben.

PE- oder PE/EVA-Folien können vor Ort preisgünstig angeboten und in großen Bahnbreiten verarbeitet werden. Das kann bei bestimmten Projekten ein überzeugender Vorteil sein. Der niedrigere Materialpreis darf aber nicht isoliert betrachtet werden.

Für die wirtschaftliche Bewertung gehören mindestens vier Fragen zusammen:

• Wie empfindlich ist die Folie beim Transport und Einbau?
• Wie verändern sich Flexibilität und Knickfestigkeit während der Nutzung?
• Welches geprüfte Reparaturverfahren steht nach vielen Jahren zur Verfügung?
• Welche Folgen hat es, wenn eine kleine Beschädigung nicht mehr dauerhaft repariert werden kann?

Bei einer Teichabdichtung macht der Folienpreis meist nur einen Teil des Gesamtaufwands aus. Erdarbeiten, Schutzlagen, Uferbau, Bepflanzung und gegebenenfalls technische Einbauten sind häufig wesentlich aufwendiger. Muss eine nicht mehr reparierbare Folie ersetzt werden, steht dieser gesamte Aufbau zur Diskussion.

PE/EVA ist kein grundsätzlich ungeeigneter Werkstoff. NaturaGart hat ihn selbst dort eingesetzt, wo große Bahnbreiten und wenige Schweißnähte besondere Vorteile boten. Für solche Projekte können PE/EVA-Systeme sinnvoll sein, wenn Material, Einbau und spätere Instandhaltung aufeinander abgestimmt sind.

Für den üblichen Gartenteich sehen wir jedoch deutliche Einschränkungen. Empfindliche Knickstellen erschweren Transport und Verarbeitung. Je nach Rezeptur und Einbau kann das Material mit zunehmendem Alter steifer werden. Vor allem ist nicht selbstverständlich, dass eine alte PE/EVA-Folie noch zuverlässig thermisch verschweißt oder dauerhaft geklebt werden kann.

Die Aussage "weichmacherfrei" ist daher keine Aussage über die Lebensdauer. Sie beschreibt einen Teil der Rezeptur - nicht das Alterungsverhalten und erst recht nicht die spätere Reparierbarkeit.

Enthält eine PE/EVA-Folie Vinylacetat als Weichmacher?

Darf eine PE/EVA-Folie als weichmacherfrei bezeichnet werden?

Warum wird PE/EVA trotz fehlender Weichmacher steifer?

Kann man alte PE-Folie schweißen?

Kann PE-Folie stattdessen geklebt werden?