DE10104341A1 - Beschichtung mit adsorbierenden Eigenschaften für Innenraumflächen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Beschichtung mit absorbierenden Eigenschaften für Innenraumflächen, im Wesentlichen enthaltend (an-)organische Bindemittel sowie Füllmaterial, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die als weitere Zusätze Stoffe mit absorbierenden Eigenschaften, bevorzugt mit großer innerer Oberfläche, wie Aktivkohle, Diatomeenerde und Zeolithe und/oder Schwefel, Iod, Metalloxide, oberflächenaktive Substanzen, Radikalfänger sowie Mischungen daraus in Anteilen zwischen 0,5 und 20 Massen-% enthält. Diese Beschichtungen, die neben den Hauptbestandteilen Bindemittel, Füllmaterial und sonstige Zusätze auch noch übliche Hilfsstoffe enthalten können, werden insbesondere zur Ab-und/oder Adsorption von organischen und/oder anorganischen Schad- und Geruchsstoffen aus der Luft von Innenräumen und insbesondere Wohnräumen eingesetzt. Mit den vorgeschlagenen Beschichtungen, die allen modernen Anforderungen gerecht werden, ist eine effektive Reduzierung ungewünschter Stoffe aus der Raumluft möglich.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Beschichtung mit adsorbierenden Eigenschaften für Innenraumflächen.

Seit etwa 1975 erlangt das Thema Gebäudeschadstoffe immer größere Bedeutung. Durch die Verwendung von Stoffen wie Asbest, Holzschutzmittel und Produkten mit leicht flüchtigen organischen Inhaltsstoffen wie z. B. Formaldehyd, PCB und anderen kam und kommt es zum Teil zu Belastungen der Raumluft, die gesundheitliche Risiken in sich bergen.

Schadstoffhaltige und/oder emittierende Bauteile stellen nicht nur ein raumlufthygienisches Problem dar, sie können auch einen bedeutenden negativen Einfluss auf den Wert einer Immobilie haben, wenn dadurch deren Nutzbarkeit eingeschränkt wird. Bauherren, Eigentümer und Nutzer haben daher ein berechtigtes Interesse am Auffinden von Schadstoffquellen, insbesondere aber an deren Beseitigung, wobei Innenräume und hier vor allem Wohnbereiche von vorrangigem Interesse sind.

Im Sondergutachten des Rates von Sachverständigen für Umweltfragen 1987 sind "Innenräume" wie folgt definiert: "Wohnungen mit Wohn-, Schlaf-, Bastel-, Sport- und Kellerräumen, Küchen und Badezimmern; Arbeitsräume bzw. Arbeitsplätze in Gebäuden, die nicht im Hinblick auf Luftschadstoffe arbeitsschutzrechtlichen Kontrollen unterliegen (so z. B. Büros und Verkaufsräume); öffentliche Gebäude (Krankenhäuser, Schulen, Kindergärten, Sporthallen, Bibliotheken, Gaststätten, Theater, Kinos und andere Veranstaltungsräume) sowie die Aufenthaltsräume von Kraftfahrzeugen und alle öffentlichen Verkehrsmittel". Der nachfolgend gebrauchte Ausdruck "Innenraum/Innenräume" unterliegt dieser Definition.

Schon aus der Vielzahl der in diesem Sondergutachten angeführten Aufenthaltsmöglichkeiten lässt sich die Menge und Komplexität der möglichen Quellen für Schadstoff- und Geruchsbelästigungen erkennen. Die folgende Aufzählung gibt eine Auswahl an organischen und anorganischen Schadstoffen wieder, wie sie in z. T. grenzwertüberschreitenden Mengen in Innenräumen nachzuweisen sind:

• - Leichtflüchtige Aldehyde (wie z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd),
• - Ozon,
• - Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid, Stickoxide,
• - (halogenierte) Kohlenwasserstoffe (PCB, PCP, PAK, FCKW),
• - Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff,
• - Schwermetalldämpfe (z. B. Quecksilber),
• - Lösemitteldämpfe (z. B. Benzol, Toluol, Kresol, Xylol),

Der Rauch brennender Zigaretten enthält weitere zumindest gesundheitsbeeinträchtigende Stoffe wie z. B. Nitrosamine, Benz(a)pyren, Benz(a)anthrazene, Hydrazin, Anilin, Vinylchlorid sowie Metalle wie Arsen, Blei, Chrom, Cadmium und Nickel.

Eine Verbesserung der Luftqualität kann neben der generellen Vermeidung von Emissionsquellen auch die Verarbeitung sog. funktionaler Baustoffe bewirken. Deren Funktionalität kann zum einen in der chemischen Umwandlung von Schad- und Geruchsstoffen zu weniger toxischen und riechenden Verbindungen bestehen, zum anderen aber in einer Immobilisierung der Schad- und Geruchsstoffe an geeignete Trägermaterialien, die sich auf den Oberflächen befinden.

Die Verarbeitung derartiger funktionaler Baustoffe ist aus dem Tunnelbau bekannt, wo die Innenwand- bzw. Bodenflächen mit entsprechend funktionalen Beschichtungen versehen werden, die i. d. R. Aktivkohle enthalten und die den Gehalt an Inhaltsstoffen aus den Abgasen von Verbrennungsmotoren in der Tunnelluft verringern sollen.

Derartige Beschichtungen haben aber z. T. völlig anderen Anforderungen (Abriebfestigkeit, Klimaschwankungen, Chemikalienbeständigkeit u. ä.) zu genügen, wie sie bspw. an Innenraumbeschichtungen gestellt werden, weshalb sie dafür ungeeignet und auch zu teuer sind.

Wirkungsweisen und Mechanismen von Aktivkohlen sind eingehend untersucht worden und bestens bekannt. Die Adsorption von flüchtigen Aldehyden durch Aktivkohlen ist ebenfalls hinhänglich bekannt und wird in der Technik routinemäßig unter anderem bei der analytischen Bestimmung von Formaldehyd-Konzentrationen sowie zur Luft-, Wasser- und Rauchgasreinigung eingesetzt.

Ebenfalls aus der Analytik ist der Einsatz von Molekularsieben bekannt. Diese basieren auf Alkali- und Erdalkali-Aluminiumsilikaten, sog. Zeolithen. Ihre Wirkung beruht auf der Molekül-Einlagerung in innere Hohlräume, die durch Fenster bzw. Kanäle zugänglich sind. Wie mit Aktivkohlen, kann auch mit Zeolithen eine deutliche Konzentrationsverminderung leicht flüchtiger Stoffe aus der Raumluft erzielt werden, weshalb sie in entsprechenden (Reinraum-)Luftfiltern eingesetzt werden.

Für die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Beschichtung mit adsorbierenden Eigenschaften für Innenraumflächen zu entwickeln, enthaltend im Wesentlichen (an-)organische Bindemittel sowie Füllmaterial. Die Beschichtung soll in einfacher Weise und preiswert herzustellen sowie auf herkömmliche Art und Weise zu verarbeiten sein und allen Anforderungen, die an moderne Beschichtungen im Innenraumbereich gestellt werden, gerecht werden.

Gelöst wurde diese Aufgabe mit einer Beschichtung, die als weitere Zusätze Teilchen mit großer innerer Oberfläche, wie Aktivkohle, Diatomeenerde und Zeolithe und/oder Schwefel, Iod, Metalloxide, oberflächenaktive Substanzen, Radikalfänger sowie Mischungen daraus in Anteilen zwischen 0,5 und 20 Massen-% enthält.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass über die Oberflächen der erfindungsgemäßen Beschichtungen Schadstoffe aus der Raumluft oder dem Mauerwerk von Innenräumen aufgenommen werden und durch chemische Reaktion und/oder physikalische Immobilisierung bei üblichen Raumtemperaturen umgewandelt oder festgelegt werden, so dass eine signifikante und nachhaltige Verringerung der Konzentration von Schad- und Geruchsstoffen in der Raumluft von Innenräumen messbar ist. Zudem sind die weiteren Zusätze in die meist putzartigen Beschichtungen völlig homogen einzubringen, sie entmischen sich nicht und verleihen den erfindungsgemäßen Beschichtungen eine gleichmäßige Optik.

Zur effektiven Reduzierung von Schad- oder Geruchsstoffen aus der Raumluft haben sich Beschichtung als besonders geeignet erwiesen, die die genannten erfindungswesentlichen Zusätze in Anteilen zwischen 1,0 und 10 Massen-% enthalten. Aus der Vielzahl möglicher Stoffe, die als weitere Zusätze geeignet sind, kommen vornehmlich solche in Frage, die adsorbierende Eigenschaften aufweisen, wofür sich prinzipiell alle mit großer innerer Oberfläche anbieten. Speziell solche, mit inneren Oberflächen < 500 m²/kg können als weitere Zusätze eingesetzt werden. Aus der Reihe der als sonstige Zusätze beanspruchten Metalloxide kommen insbesondere Schwermetalloxide, wie z. B. Bleioxid in Betracht; aber auch Erdalkalimetalloxide, wie z. B. das Bariumoxid, können herangezogen werden. Oberflächenaktive Substanzen sind aufgrund ihres amphiphilen Charakters geeignet, Schad- bzw. Geruchsstoffe mit z. B. hydrophilen oder lipophilen Eigenschaften aus der Raumluft zu binden. Sog. Radikalfänger können ebenfalls als weitere Zusätze verwendet werden, da sie in der Lage sind, strahlungsinduzierte Aktivstoffe (Radikale wie bspw. das Hydroxylion, Singulet-Sauerstoff) oder aber Ozon und seine Folgeprodukte (Peroxide) zu eliminieren.

Typische Vertreter von organischen und/oder anorganischen Bindemitteln, die für die erfindungsgemäße Beschichtung mit als Grundstoff dienen, sind Zement, Kalk, Gips, Ton, natürliche oder künstliche Puzzolane, Wasserglas und Polymerharze. Entsprechend dem gewünschten Einsatzzweck können sie in trockener, gelöster oder dispergierter Form der Beschichtung zugesetzt sein.

Ein weiterer Grundstoff für die Beschichtung gemäß Erfindung sind Füllmaterialien, von denen die Erfindung bevorzugt Schwer- und Leichtzuschlagstoffe, wie z. B. Quarz, Kalkstein, Marmor, Basalt, Schwerspat, Dolomit, Ton, Kreide, Bims, Perlite, Blähglas, Bentonit, Talkum, Kaolin und Glimmer vorsieht.

Schließlich kann die Beschichtung gemäß vorliegender Erfindung noch sog. Hilfsstoffe enthalten, worunter vorzugsweise Hydrophobierungsmittel, Fliessmittel, Thixotropierungsmittel, Wasserrückhaltemittel, Luftporenbildner und Luftporenstabilisatoren, Entschäumer, Haftungsverbesserer, Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Expandiermittel, Pigmente und Farbstoffe zu verstehen sind.

Die (an-)organischen Bindemittel, das Füllmaterial und die Hilfsstoffe erlauben durch ihre breiten Kombinationsmöglichkeiten Beschichtungen, die hinsichtlich ihrer Gestaltungsmöglichkeiten (z. B. Oberflächenstruktur, Farbe) und physikalisch/chemischen Eigenschaften (z. B. Nassfestigkeit, Elastizität, Chemikalienbeständigkeit) allen modernen Erfordernissen gerecht werden.

Nicht zuletzt deshalb beansprucht die vorliegende Erfindung neben der Beschichtung selbst auch deren Verwendung zur Ab- und/oder Adsorption von organischen und/oder anorganischen Schad- und Geruchsstoffen aus der Luft von Innenräumen und hier insbesondere von Wohnräumen.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtung sowie ihrer Verwendung in Innenräumen.

Beispiele 1. Immobilisierung von Schwermetalldämpfen

Beispielhaft wurde ein offenporiger Sanierputz mit 2 Massenprozent elementaren Schwefels dotiert und mit der Raumluft eines quecksilberkontaminierten Innenraumes in Kontakt gebracht.

Als Wirksamkeitsnachweis für die erfindungsgemäße Beschichtung wurde neben einer Raumluftanalyse zur Bestimmung der Hintergrundbelastung an vier geputzten Testflächen das Ausgasungsverhalten von Quecksilber bestimmt. Die dafür verwendete Saugglocke wurde an die Testflächen gepresst und mit Hg-freier (Au-Falle) Außenluft gespült (20-facher Luftaustausch). Die Messung des Hg-Gehaltes im Saugglockenraum erfolgte jeweils direkt nach der Spülung. Wie die Werte in nachfolgender Tabelle demonstrieren, konnte mit dem schwefeldotierten Sanierputz eine erhebliche Verringerung der Quecksilberkonzentration in der Raumluft erzielt werden, da der elementare Schwefel mit dem Luftquecksilber zu schwerflüchtigen also immobilisiertem Quecksilbersulfid reagierte.

Diese Vorgehensweise ermöglicht ebenso die Immobilisierung von über längere Zeit im Mauerwerk angereicherten Quecksilberverunreinigungen.

2. Adsorption von Formaldehyd

Ein Kalk-Zement-Putz wurde mit 5 Massenprozent Aktivkohle Precolith FK 345-HS versetzt. Nach dem Anmischen mit Wasser wurde eine 200 × 200 mm Probeplatte mit 20 mm Schichtdicke hergestellt und nach dem Erhärten in eine spezielle Prüfkammer gestellt. Die Atmosphäre in der Probekammer wurde mittels einer Injektionsspritze bis zur doppelten der maximalen Arbeitsplatzkonzentration mit Formaldehyd (FA; MAK = 0,6 mg/m³) eingestellt. Nach fünf Stunden wurde die Formaldehydkonzentration der Prüfkammer-Luft erneut bestimmt: Der Formaldehyd-Gehalt der Luft war nach 5 Stunden bis auf die Hälfte des zugelassenen MAK-Wertes abgesunken und näherte sich in den folgenden Stunden der Nachweisgrenze an.

Claims (6)

1. Beschichtung mit adsorbierenden Eigenschaften für Innenraumflächen, enthaltend im Wesentlichen (an-)organische Bindemittel sowie Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass sie als weitere Zusätze Stoffe mit adsorbierenden Eigenschaften, bevorzugt mit großer innerer Oberfläche, wie Aktivkohle, Diatomeenerde und Zeolithe und/oder Schwefel, Iod, Metalloxide, oberflächenaktive Substanzen, Radikalfänger sowie Mischungen daraus in Anteilen zwischen 0,5 und 20 Massen-% enthält.

2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie die weiteren Zusätze in Anteilen zwischen 1,0 und 10 Massen-% enthält.

3. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als organische und/oder anorganische Bindemittel Zement, Kalk, Gips, Ton, natürliche oder künstliche Puzzolane, Phosphate, Wasserglas, Polymerharze, vorzugsweise in trockener, gelöster oder dispergierter Form, enthält.

4. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Füllmaterial Schwer- und Leichtzuschlagstoffe, wie z. B. Quarz, Kalkstein, Marmor, Basalt, Schwerspat, Dolomit, Ton, Kreide, Bims, Perlite, Blähglas, Bentonit, Talkum, Kaolin und Glimmer enthält.

5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstoffe Hydrophobierungsmittel, Fliessmittel, Thixotropierungsmittel, Wasserrückhaltemittel, Luftporenbildner und Luftporenstabilisatoren, Entschäumer, Haftungsverbesserer, Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Expandiermittel, Pigmente und Farbstoffe enthalten sind.

6. Verwendung der Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Ab- und/oder Adsorption von organischen und/oder anorganischen Schad- und Geruchsstoffen aus der Luft von Innenräumen, vorzugsweise Wohnräumen.