Nun stellt sich die Frage, ab welchem Reststyrolanteil von einer unzureichenden Polymerisation mit negativen Auswirkungen auf Werkstoffeigenschaften zu sprechen ist. Lange wurde an einem maximalen Reststyrolgehalt von 4 % bezogen auf das gesamte Laminat festgehalten. Seit geraumer Zeit wurden die Anforderungen seitens diverser Auftraggeber, wie auch durch das DIBt, auf 2 % bezogen auf das gesamte Laminat gesenkt.

Die Quantifizierung monomeren Styrols ist normiert und wird gemäß DIN 53394-2 oder ISO 4901 durchgeführt. In beiden Fällen erfolgt die laborseitige Probenahme über den gesamten Laminatquerschnitt. Details zur Messmethodik werden hier übersprungen, da sie in der Vergangenheit näher beschrieben wurden (siehe [1]).

Der Aufbau glasfaserverstärkter Kunststoffe (GFK) ähnelt sich grundsätzlich. Glasfasern werden von einer Kunststoffmatrix eingebettet, hier styrolhaltige UP- oder VE-Harze. Die Matrix dient der Ableitung extern anfallender Lasten auf die verstärkend wirkende (ECR-)Glasfaser, wie auch dem Schutz dieser vor Umgebungseinflüssen. Diverse Parameter, wie unter anderem Ausrichtung, Anordnung, Faserondulation oder Faservolumengehalt der hochmoduligen Glasfasern, wie auch die Faser/Matrix-Haftung, entscheiden über die mechanische Leistungsfähigkeit dieser Werkstoffklasse.

Die unterschiedlichen Parametervariationen führen herstellerübergreifend zu variierenden Glas- und damit auch Harzanteilen. Im Rahmen der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) sind die Glasanteile produktspezifisch festgeschrieben. Abbildung 1 zeigt die Unterschiede markttypischer GFK-Liner auf.

Abgesehen von den variierenden Harzanteilen der Systeme, kann der Reststyrolgehalt an Schlauchliner-Baustellenproben aus zwei weiteren Gründen schwanken – trotz handbuchkonformen Einbaus:

Tabelle 1: Normativ definierter Styrolanteil in UP- und VE-Harzen

Dies führt zu der Notwendigkeit eines korrigierten Reststyrolkennwertes. Eine pauschale Beurteilung in Bezug auf die Gesamteinwaage, ergo das gesamte Laminat, ist verzerrend. Nur mittels eines Reststyrolgehaltes bezogen auf den Harzanteil kann ein objektiver Vergleich verschiedener Produkte hinsichtlich ihrer Vernetzung, unter gleichzeitiger Einbeziehung bauseitiger Effekte, getroffen werden.

Die Lösung ist dabei relativ naheliegend: ohne großen Mehraufwand lässt sich der Harzgehalt im Kalzinierungsverfahren (DIN EN ISO 1172) bestimmen, und über Formel 1 ein harzbezogener Reststyrolgehalt berechnen.

Über vorgenannte Formel lassen sich die übergeordneten Anforderungen von 2 bzw. 4 % (bezogen auf das gesamte Laminat) in Abhängigkeit des Harzanteiles umrechnen (vgl. Abbildung 2). Daraus ist ersichtlich, dass – absolut betrachtet – Proben mit <50 % Harzanteil mehr monomeres Styrol beinhalten „dürfen“ und Proben mit >50 % Harzanteil demnach weniger.

Rechnet man nun die zugelassenen Minima und Maxima der Linerprodukte (vgl. Abbildung 1) auf den Mittelwert (bezogen auf die Gesamteinwaaage) zurück, verdeutlicht dies die produktabhängige Schwankungsbreite des Reststyrolgrenzwertes. Insbesondere das „Überschwingen“ konkretisiert die schwammige Bewertungsgrundlage mit starren, systemübergreifenden Vorgabewerten, ohne Berücksichtigung des (realen) Harzanteils einer Probe (siehe Abbildung 4).

Nach aktuellem Stand wird der an Schlauchlinerproben normativ ermittelte Reststyrolgehalt mit starren Grenzwerten evaluiert. Eine Überschreitung dieser führt zu der Annahme einer unvollständigen Vernetzung, und womöglich zum Vertragsbruch zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer. Die Ausführungen dieses Artikels zeigen, dass ein Schwarz-Weiß-Vergleich nicht angebracht ist. Die Gründe werden folgend stichpunktartig zusammengefasst:

Die qualitätssichernde Ermittlung des Reststyrolgehaltes an Schlauchlinerproben ist aus Werkstoff- wie auch Umweltgründen (hier nicht thematisiert) unumgänglich. Die Nachweiskette sollte vorzugsweise bereits bei den Systemherstellern beginnen, welche den initialen Styrolgehalt chargenbasiert dokumentieren. Die Reststyrolanalytik an Schlauchlinerproben, unter Bezug auf die Gesamteinwaage und ohne Beachtung des realen Harzanteils, führt zu einer verzerrten Bewertungsgrundlage. Eine systemübergreifende Pauschalisierung wird daher als nicht zielführend erachtet. Die Einbeziehung des realen Harzanteils korrigiert dies und bietet die Möglichkeit einer objektiven Betrachtung.

Statistische Auswertungen zur Korrelation von Reststyrolgehalt sowie 24h-Kriechneigung (siehe [2]) gaben bereits erste Einblicke in die Auswirkungen des Reststyrolanteils auf mechanisch-physikalische Eigenschaften. Es fehlt jedoch an tiefergehender Empirik hinsichtlich eines maximal zu tolerierenden Reststyrolgehaltes – bestenfalls harzbezogen. Bis zu welchem Anteil werden weder mechanische Kurz- und Langzeitkennwerte, noch die Medienresistenz, negativ beeinflusst?

[1] M. Kopietz, „Reststyrolgehalt in Schlauchlinerproben – Messmethodik und Auswirkungen“, Vulkan-Verlag GmbH, Nr. 04-05 | 2023, Mai 2023, [Online].

[2] M. Kopietz und M. Hoffmann, „Reststyrolgehalt in Schlauchlinerproben – auf der Suche nach dem passenden Grenzwert“, Vulkan-Verlag GmbH, Nr. 04-05 | 2024, [Online].