DE10212983C1 - Sanierungsbaustoff für schadstoffbelastete Gebäude - Google Patents

Abstract

Der erfindungsgemäße Sanierungsbaustoff für schadstoffbelastete Gebäude besteht aus einer Trockenmasse aus Tonmehl und Sand, dem Schafwollfasern zugesetzt sind, deren reaktive Fläche durch Schneiden kurzer Faserlängen und Aufbrechen einer oder mehrerer Faserschichten, insbesondere der Keratinschicht, vergrößert worden ist. DOLLAR A In einer bevorzugten Ausführung wird Schafwolle mit einer Faserlänge von kleiner 2 mm zugesetzt, wobei der Anteil von Schafwollfasern an der Trockenmasse Tonmehl kleiner gleich 4% beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Baustoff unter Verwendung von Lehm und Schafwollfasern, der bei der Sanierung von Arbeits- und Wohnräumen zur Schadstoffminimierung eingesetzt wird.

Zahlreiche Schadstoffe belasten die Luft von Wohn- und Arbeitsräumen. Eine große Zahl der Schadstoffe wird von Wänden ausgegast, bei denen Kleber, Dichtungs- und Holz­ schutzmittel eingesetzt wurden oder bei denen der Wandbaustoff selbst die Schadstoffe emittiert.

In den 70er und 80er Jahren war als Folge der exzessiven und unreflektierten Anwendung von Holzschutzmitteln die Raumluft mit den hochtoxischen Gasen Lindan und PCP (Pen­ tachlorphenol) stark belastet. Nach dem Verbot dieser Chemikalien als Zusatz zu Holz­ schutzmitteln werden diese Schadstoffe meist nur noch in Altbauten nachgewiesen. Welche gesundheitsgefährdenden Substanzen jedoch in den Holzschutzmitteln der neueren Genera­ tion vorhanden sind, entzieht sich vorerst den Kenntnissen der Baubiologen und Umwelt­ mediziner, da Volldeklarationen nach deutschem Baurecht nicht erforderlich sind.

Obwohl die OECD schon 1973 empfahl, PCB (polychlorierte Biphenyle) nicht mehr einzu­ setzen, wurde die Herstellung dieser Substanzen, die als Weichmacher bei dauerelastischen Dichtungsmassen und als Flammschutzmittel verwendet werden, in Deutschland erst 1983 eingestellt. Erst im Jahre 1989 veranlasste das BGA, Richtwerte für die PCB Konzentration in der Raumluft festzulegen.

Während Lindan, PCP und PCB wohl eher als Altlasten in Gebäuden zu finden sind, ist heute Formaldehyd als Leitschadstoff in Wohn- und Arbeitsräumen anzusehen. Formalde­ hyd findet sich in Holzwerkstoffen, Möbeln, Parkettversiegelungen, Farben, Lacken, Kle­ bern, Tapeten u. a. m. Die Sensibilisierung der Öffentlichkeit auf Formaldehyd wird wohl zu einem Rückgang dieses Schadstoffes geführt haben, doch selbst aus Holzfaserplatten mit der Angabe "formaldehydarm" und selbst "formaldehydfrei" werden unter normalen Wohn- und Arbeitsbedingungen erhebliche Schadstoffmengen ausgegast.

Eine Sanierung der belasteten Räume erfolgte bisher über die Entfernung der Wandbaustoffe, über Anstriche, durch den Einbau eines Schafwollvlieses (DE 198 09 479 A1) oder auch unter Verwendung eines konfektionierten vernadelten Schafwollfilzes (DE 43 16 695 A1). Diese Möglichkeiten zur Sanierung sind jedoch unbefriedigend, da die Entfernung der Wandbaustoffe vom Kostenaufwand fast einem Abriss des Gebäudes gleichkommt, Anstriche der Abnutzung unterliegen und sich nur zum Schutz vor ausgasenden Holzschutzmitteln eignen und Schafwollvliese und -filze eine arbeitsaufwendige Konstruktion erfordern. Zudem bewirkt ein Anstrich oder ein Schafwollvlies bzw. -filz keine Verbesserung des Raumklimas im Sinne einer Regulierung der relativen Luftfeuchte.

Mit der DE 199 23 803 A1 wurde eine Leichtlehmtapete vorgeschlagen, die aus 84-90 Gewichtsanteilen Tonmehl, 5-8 Gewichtsanteilen Schafwolle mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 2 bis 50 mm sowie 5-8 Gewichtsanteilen Zelluloseleimflocken besteht. Diese Leichtlehmtapete dient zur Oberflächenveredlung von Leichtlehmplatten (DE 195 41 119 B1) als Innenbauelemente für Wohn- und Geschäftsräume, insbesondere zur Verstärkung der Wärme- und Schallisolierung, zur Raumklimatisierung und zur Verminderung der Luftschadstoffbelastung.

Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass Schafwolle, die sich als Armierungsmaterial gut mit Lehm vermengen lässt, sofern die Wollhaarlänge wie oben genannt gewählt wird, in der Lage ist, Luftschadstoffe, wie Aldehyde, insbesondere Formaldehyd, Stick- und Schwefeloxyde, zahlreiche Lösungsmittel und ähnliche Schadstoffe aus der Luft aufzunehmen, indem diese Schadstoffpartikel über sehr feine Poren in das Schafwollhaar gelangen und dort über Kondensationsreaktionen eingebaut werden. Dieser chemische Prozess ist irreversibel und unterscheidet sich damit grundlegend von einer physikalischen, damit jederzeit reversiblen Bindung per Sorption.

Der Lehm zeichnet für die Bindung von Geruchsstoffen verantwortlich und hält die Luftfeuchte in engen Grenzen konstant, so dass ein zu feuchtes oder trockenes Raumklima verhindert wird.

Im Ergebnis weiterer Untersuchungen hat sich nun gezeigt, dass bei der Schafwolle die chemischen Reaktionen zwischen den reaktiven Proteinen (Polypeptidketten im Inneren des Haares) und den Schadstoffen durch die äußeren Schichten des Haares behindert werden, da die kleinen Poren der Haarhülle das Eindringen nur sehr kleiner Schadstoffe in die inneren Bereiche des Schafwollhaares zulassen. Wasserdampf, Formaldehyd, Ozon, SOx, NOx und vergleichbar kleine Moleküle können durch diese Poren in Form der interzelluraren oder transzellularen Diffusion wandern, doch für größere, langkettige Moleküle stellen die kleinen Poren eine äußerst wirksame Diffussionsbarriere dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Baustoff unter Einschluss von Lehm und Schafwollfasern zu entwickeln, der in der Lage ist, ein größeres Spektrum von Schadstoffen zu binden, der gleichzeitig eine deutliche Verbesserung der baubiologischen Bedingungen in Wohn- und Arbeitsräumen gewährleistet und der eine schnelle und preiswerte Sanierung ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Baustoffes nach Anspruch 1, ein Verfahren beschreibt Anspruch 7, Verwendungen beschreiben die Ansprüche 8 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Sanierungsbaustoff für schadstoffbelastete Gebäude besteht aus einer Trockenmasse aus Tonmehl und Sand, dem Schafwollfasern zugesetzt sind, deren reaktive Fläche durch Schneiden kurzer Faserlängen und Aufbrechen einer oder mehrerer Faserschichten, insbesondere der Keratinschicht, vergrößert worden ist.

In einer bevorzugten Ausführung wird Schafwolle mit einer Faserlänge von kleiner 2 mm zusetzt, wobei der Anteil von Schafwollfasern an der Trockenmasse Tonmehl kleiner gleich 4% beträgt.

Das Aufbrechen einer oder mehrerer Schichten der Fasern erfolgt bevorzugt mechanisch, z. B. in einer Hammermühle.

In einer ersten Versuchsanordnung wurde eine Vergleichsuntersuchung zwischen der erfindungsgemäß aufbereiteten Schafwolle und dem Absorbervlies des Standes der Technik durchgeführt. Für diesen Versuch wurde lediglich der "Leitschadstoff" Formaldehyd eingesetzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt:

Der Vergleich ergab das interessante Ergebnis, dass beim Abbau der anfangs sehr hohen Formaldehydkonzentrationen keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Absorbervlies und der aufbereiteten Schafwolle zu erkennen sind. Die Zahl und Größe der Poren in der äußeren Haarschicht scheint bei hohen Schadstoffkonzentrationen den schnellen Abbau kleinster Schadstoffmoleküle nicht zu beeinflussen.

Nach vier Stunden und bei einer Schadstoffkonzentration unter 2,0 mg/m³ zeigt sich jedoch eine signifikante größere Abbaukapazität der erfindungsgemäß aufbereiteten Schafwollhaare gegenüber den Werten des Absorbervlieses. Gerade bei den Formaldehydkonzentrationen, die häufig in Wohn- und Arbeitsräumen gemessen werden (zwischen 0.01 und 1,0), ist demnach eine deutlich höhere Abbaukapazität der erfindungsgemäßen Schafwolle feststell­ bar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, der Trockenmasse aus Tonmehl und Schafwollfasern Aminosäuren zuzusetzen, die lipophile und/oder hydrophile Eigen­ schaften aufweisen, wobei der Anteil an Aminosäuren an der Trockenmasse 2% nicht über­ steigen sollte.

In einem weiteren Versuch zum Nachweis des Abbaus auch sehr großer Mengen von Schadstoffen, insbesondere von Formaldehyd, durch einen solchen erfindungsgemäßen Sanierungsputz wurde auf Holzspanplatten vor Versuchsbeginn Formaldehydlösung aufgetragen. Alle Holzspanplatten entstammen der gleichen Charge. Da dieser Baustoff unter Zulassungsbedingungen (23°C, 45% relative Luftfeuchte) fast kein Formaldehyd ausgast, somit ein Schadstoffabbau unter Normalbedingungen nicht bewiesen werden kann, wurden in der Prüfkammer mit einer relativen Luftfeuchte von 70% und 27°C provokative Prüfbedingungen geschaffen.

Vor Beginn der Untersuchungen wurden die Holzspanplatten weiterhin mit Lindan (langkettiger, polychlorierter Kohlenwasserstoff) und Naphthalin (leichflüchtiger, den Aromaten zugeordneter polycyclischer Kohlenwasserstoff) behandelt, um den Schadstoffabbau auch dieser Substanzen zu messen.

Während 2 Holzfaserplatten (Prüfplattenmaße 625 × 500 mm) vollständig mit einem 2 cm starken Lehmputz, dem eine definierte Menge Proteine und aufbereitete Schafwolle zugegeben wurde, vor der Einbringung in die Prüfkammer beschichtet wurden, erfolgte die Schadstoffbestimmung an den beiden anderen Holzspanplatten ohne Auftrag eines Putzes.

Ausführungsbeispiel der Trockenzusammensetzung des Putzes

2,5 kg Tonmehl
10 kg Sand (Körnung bis 1 mm)
30 g aufbereitete Schafwolle
20 g Milchpulver

Die Schadstoffmessungen mit der unbeschichteten Holzfaserplatte wurde nach 48 Stunden beendet, da die Messergebnisse ohnehin eine hohe Ausgasung ergaben. Die Messungen mit der beschichteten Holzspanplatte wurden über 120 Stunden vorgenommen, um auch die Wirkung bei einer eventuell verzögerten Diffusion durch den Putz aufzuzeigen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt:

Die Messwerte zu Formaldehyd an den unverputzten Holzspanplatten zeigen, dass die Prüf­ platten hohe Mengen Formaldehyd ausgasen.

Die Messergebnisse belegen, dass trotz des hohen Dampfdrucks von Formaldehyd bei 27°C und der hohen relativen Luftfeuchte kein Formaldehyd aus den verputzten Prüfplatten in die Prüfkammer gelangte.

Der erfindungsgemäße Baustoff findet in erster Linie als Sanierungsputz Verwendung. Durch Zugabe von Wasser und Mischen wird eine homogene Masse erzeugt, die sich manu­ ell oder auch mit einer Putzmaschine leicht verarbeiten läßt. Durchschnittliche Putzstärken von 20 mm haben sich bewährt.

Der erfindungsgemäße Baustoff ist selbstverständlich industriell herstellbar und wird als Trockenmasse in Säcken vertrieben.

Darüber hinaus ist es aber auch möglich, Schadstoffe und ihre Konzentrationen vorab zu messen und dann eine auf diese Bedingungen zugeschnittene Mischung aus den Einzelbe­ standteilen herzustellen.

Claims (9)

1. Sanierungsbaustoff für schadstoffbelastete Gebäude umfassend eine Trockenmasse aus Tonmehl, Sand und Schafwollfasern, deren reaktive Fläche durch Schneiden kurzer Faserlängen und Aufbrechen einer oder mehrerer Schichten der Fasern vergrößert ist.

2. Sanierungsbaustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schafwolle mit einer Faserlänge von kleiner 2 mm zugesetzt ist.

3. Sanierungsbaustoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbrechen der Schicht oder Schichten der Fasern mechanisch erfolgt ist.

4. Sanierungsbaustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Schafwollfasern an der Trockenmasse Tonmehl kleiner gleich 4% beträgt.

5. Sanierungsbaustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend Aminosäuren, die lipophile und/oder hydrophile Eigenschaften aufweisen.

6. Sanierungsbaustoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Aminosäuren an der Trockenmasse aus Tonmehl und behandelten Schafwollfasern 2% nicht übersteigt.

7. Verfahren zum Aufbrechen einer oder mehrere Schichten von Schafwollfasern durch mechanische Bearbeitung in einer Hammermühle.

8. Verwendung des Sanierungsbaustoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Sanierungsputz.

9. Verwendung des Sanierungsbaustoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Sanierungsputz zum Abbau langkettiger und/oder cyklischer Schadstoffmoleküle.