Zukunftssichere Messingwerkstoffe

Die Diskussion über die maximal zulässige Bleikonzentration im Trinkwasser wird bereits seit Jahrzehnten geführt. Wie bei praktisch allen bedenklichen Sub­stanzen, denen der Mensch ausgesetzt ist, werden die zulässigen Grenzwerte im Sinne eines gesteigerten Gesundheitsbewusstseins zunehmend verschärft.

Basierend auf den einschlägigen Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) reduzierte die Europäische Union mittels einer Richtlinie bereits 1998 den zulässigen Bleianteil im Trinkwasser von vormals 50 µg/l auf den Zielwert von 10 µg/l. Innerhalb der EU werden die europäischen Richtlinien in das jeweilige nationale Recht umgesetzt. In Deutschland regelt die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) den zulässigen Bleianteil. Bis zum November 2003 betrug die zulässige Bleikonzentration im Trinkwasser in Deutschland 40 µg/l. Seit Dezember 2003 ist dieser Wert auf 25 µg/l abgesenkt. Eine weitere Verschärfung erfolgte zum 1. Dezember 2013: Der seitdem gültige Grenzwert beträgt nur noch 10 µg/l, wovon nur 5 µg/l ihren Ursprung im eingesetzten Werkstoff haben dürfen.

Einige – bisher auch in Trinkwasseranwendungen eingesetzte – Werkstoffe werden diese strenge Anforderung nicht erfüllen können. In diesen Marktsegmenten bedarf es neuer Legierungen, die die Vorteile der bisher verwendeten Materialien erhalten und zudem den neuen gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich einer deutlich verringerten Bleiabgabe an das Trinkwasser gerecht werden.

UBA-Liste

Ein wesentliches Instrument der zukünftigen Trinkwasserzulassung ist die UBA-Liste. Es handelt sich um eine vom Umweltbundesamt (UBA) geführte Positivliste für metallene Werkstoffe, die im Kontakt mit Trinkwasser stehen. Diese Liste enthält sieben Kategorien, in denen jeweils bestimmte Legierungsgruppen zusammengefasst sind. Für Werkstoffe, die auf dieser Liste geführt werden, ist durch Tests nach EN 15 664 und DIN 50 930 Teil 6 nachgewiesen worden, dass sie den neuen, verschärften Anforderungen an die Trinkwasserqualität gerecht werden.

Erstmals wurde diese Liste Ende 2012 als eine Empfehlung veröffentlicht. Zum 1. Dezember 2013 wurde aus der bisherigen UBA-Liste mit Empfehlungscharakter eine sogenannte Bewertungsgrundlage.

Die Bedeutung dieser Liste wurde somit zum 1. Dezember 2013 mit im Wesent­lichen zwei Konsequenzen aufgewertet:

Metallbauteile mit Trinkwasserkontakt müssen aus gelisteten Werkstoffen hergestellt sein, damit die Bauteile ab Dezember 2013 eine neue Zertifizierung erhalten können.

Bauteile mit Trinkwasserkontakt, die aus nicht gelisteten Werkstoffen hergestellt sind, dürfen ab Dezember 2013 nur noch dann verbaut werden, wenn im Einzelfall keine Grenzwertüberschreitung stattfindet.

In der Praxisbetrachtung bedeutet dies, dass der fachgerechte Einbau von Bauteilen aus UBA-gelisteten Werkstoffen einen sicheren Weg zur Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an die Trinkwasserqualität darstellt.

Die übergroße Mehrheit der traditionell in der Trinkwasserinstallation eingesetzten Messingwerkstoffe ist auf die UBA-Liste aufgenommen und kann somit weiterhin uneingeschränkt eingesetzt werden. Dies gilt auch für die weitverbreiteten Werkstoffe der Legierungsgruppe Cu-Zn-Pb, die in der Kategorie 3 der UBA-Liste geführt werden. Zudem haben die Mitglieder der Gütegemeinschaft Messing-Sanitär e.V. weitere Messing­legierungen entwickelt und erfolgreich in die Bauteilanwendung überführt. Insbesondere im Bereich der entzinkungsbeständigen Werkstoffe sind einige neue, zukunftssichere Legierungen entstanden. Den neuen gesetzlichen Anforderungen folgend, können diese Werkstoffe nach ihrem Bleianteil in die Gruppen bleifrei, bleiarm und bleihaltig eingeteilt werden. Bleifreie Legierungen geben natürlich kein Blei an das Trinkwasser ab, da kein Blei im Werkstoff vorhanden ist. Bei den bleiarmen Legierungen mit einem Bleianteil von maximal 0,25 % ist die Bleimigration ins Trinkwasser so gering, dass die strengen Anforderungen der Trinkwasserverordnung eingehalten werden. Die bleihaltigen, entzinkungsbeständigen Legierungen sind durch weitere Bestandteile so komponiert, dass sie trotz ihres Bleianteils von über 0,25 % die strengen Anforderungen erfüllen und deshalb auf der UBA-Liste vertreten sind. Somit können die Mitgliedsunternehmen der Gütegemeinschaft Messing-Sanitär e.V. eine Vielzahl zukunftsfähiger Werkstoffe anbieten. Insbesondere bei den entzinkungsbeständigen Werkstoffen stehen dem Anwender Alternativen mit unterschiedlichem Eigenschaftsprofil zur Verfügung.

Bleifreier Werkstoff

CuZn21Si3P ist eine neu entwickelte Kupfer-Zink-Legierung mit einem Kupferanteil von 76 %, einem Zinkanteil von 21 %, einem Siliziumanteil von 3 % und einem Phosphoranteil von 0,05 %. Als bleifreier Werkstoff erfüllt CuZn21Si3P den seit Dezember 2013 geltenden strengen Grenzwert der deutschen Trinkwasserverordnung. Überdies können Bauteile aus CuZn21Si3P im Hinblick auf die Bleiregulierung auf allen Märkten weltweit vertrieben werden, da durch den vollständigen Verzicht auf Blei als Legierungselement alle bekannten Vorschriften zur Bleieliminierung eingehalten werden. Im Hinblick auf die gesetzlichen Vorschriften zum Thema Blei im Trinkwasser ist CuZn21Si3P somit eine sichere Lösung. Die gute Zerspanbarkeit von CuZn21Si3P wird durch den Zusatz von Silizium erreicht. Silizium ist ein Element, das in gebundener Form fast überall in der Natur vorkommt und als völlig unbedenklich gilt.

Im Vergleich zu den bekannten Kupferbasiswerkstoffen für Rohrverbinder und Armaturen der Wasserinstallation weist CuZn21Si3P eine außergewöhnlich hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr guter Bruchdehnung auf. Mit einer Zugfestigkeit von 700 MPa, einer 0,2 %-Dehngrenze von 480 MPa und einer Bruchdehnung von 20 % stößt CuZn21Si3P in einen Festigkeitsbereich vor, der bisher nur von einigen Stahlsorten bekannt war. Für den Installateur bietet die hohe Werkstofffestigkeit von CuZn21Si3P eine zusätzliche Sicherheit bei der Errichtung einer hochwertigen, dauerhaft haltbaren Installation.

Bleiarmer Werkstoff

CuZn38As gilt mit einem Kupferanteil von 63 %, einem Zinkgehalt von 37 % und einem Bleianteil von ca. 0,2 % als bleiarmer Werkstoff. Zur Erreichung der Korrosionsbeständigkeit ist zudem – analog zum bisher eingesetzten Werkstoff CW 602 N – ein kleiner Anteil Arsen zulegiert. Aufgrund der geringen Bleimenge im Werkstoff ist die Bleiabgabe an das Trinkwasser im Vergleich zum bisher eingesetzten CW 602 N deutlich reduziert, so dass die neuen gesetzlichen Anforderungen sicher erfüllt werden können. Darüber hinaus eignet sich der Werkstoff CuZn38As neben Europa auch für den Einsatz in den USA, denn dort ist für Trinkwasseranwendungen ein maximaler Bleianteil von 0,25 % vorgeschrieben.

Reduzierte Bleiabgabe

Die Werkstoffe CuZn33Pb1AlSiAs und CuZn33Pb1,5AlAs zeichnen sich vor allem durch den Vorteil aus, dass sie in ihrer Zusammensetzung dem bisher eingesetzten Werkstoff CW 602 N ähnlich sind und damit insbesondere in ihrem Verarbeitungsverhalten den gewohnt guten Standard erreichen. Durch Zugabe geringer Mengen an Aluminium oder der Kombination von Aluminium und Silizium bildet sich auf der wasserführenden Seite der Bauteile eine Oxidschicht. Diese verringert die Bleiabgabe an das Trinkwasser deutlich, so dass die neuen Anforderungen auch mit diesen Werkstoffen erfüllt werden können.

Korrosionsbeständigkeit

Eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit der verwendeten Werkstoffe und Bauteile ist eine wesentliche Grundlage für eine qualitativ hochwertige Installation. Die Verwendung von korrosionsbeständigen Werkstoffen und Bauteilen liegt daher im Interesse sowohl der Bauteilhersteller als auch der Installateure. Die oben vorgestellten Werkstoffe sind allesamt entzinkungsbeständig nach EN ISO 6509 und den einschlägigen Produktnormen.

Moderner Werkstoff

Moderne Messingwerkstoffe stehen für einen sorgenfreien Umgang mit dem wichtigen Gut Trinkwasser sowohl in ökologischer Hinsicht als auch im Sinne der Gesundheit des Verbrauchers. Auch den ab Dezember 2013 verschärften Anforderungen an die Trinkwasserqualität wird eine Vielzahl von Messingwerkstoffen gerecht.

Darüber hinaus schonen Messinge als typischer Kupferwerkstoff unsere Ressourcen. Messing kann vollständig wiederverwendet werden, da ein funktionierendes Recyclingsystem bereits existiert. Recycling schont nicht nur die Rohstoffe, sondern hilft auch, Energie zu sparen. Denn bei der Wiederverwertung von metallischem Kupfer entfällt der Energieaufwand, der mit Erzabbau, dessen Transport und der Metallgewinnung verbunden ist. So beträgt der Energieeinsatz für das Einschmelzen des Altmetalls nur ein Bruchteil dessen, was bei der Metallgewinnung aus Erzen benötigt wird.

Fazit

Sowohl neue gesetzliche Anforderungen als auch die gestiegenen Erwartungen der Verbraucher fordern eine bewusste Werkstoffauswahl in der Trinkwasserinstallation. Die hier vorgestellten Beispiele zeigen, dass die Unternehmen der Gütegemeinschaft Messing-Sanitär e.V. eine Reihe neuer, vielversprechender Werkstoffe in den Markt einführen, die bereits auf der UBA-Liste geführt werden und daher auch zukünftig verwendet werden können.

In der Summe seiner Eigenschaften überzeugt CuZn21Si3P mit Bleifreiheit, Korrosionsbeständigkeit, Sicherheit und ökologischer Nachhaltigkeit. Damit ist CuZn21Si3P ein Werkstoff, der neue technische Anforderungen als auch gestiegene Verbraucherwartungen erfüllt. Die Marktresonanz zeigt, dass die Kombination dieser Eigenschaften dem zunehmenden Anspruch des Kunden nach ganzheitlichen Lösungen entspricht. Die Werkstoffe CuZn38As und CuZn33Pb1AlSiAs und CuZn33Pb1,5AlAs zeigen ebenfalls ein gutes Verhalten im Hinblick auf technische Eigenschaften. Alle genannten Werkstoffe sind durch ihre Nennung auf der UBA-Liste für Trinkwasseranwendungen zugelassen. Durch ihre zukunftsorientierte Werkstoff- und Produktentwicklung sowie gemeinsame Standards zur Qualitätssicherung bieten die Mitglieder der Gütegemeinschaft Messing-Sanitär e.V. (www.messing-sanitaer.de) nachhaltige und sichere Bauteile für die moderne Trinkwasserinstallation.