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Die Erfindung betrifft neuartige,
Adsorbenzien enthaltende Mischungen zur Beseitigung von Geruchs- und/oder
Schadstoffen, insbesondere in Innenräumen, die in Form eines Anstrichs
auf Oberflächen
aufgebracht werden können.
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Gerüche die von großen Oberflächen, insbesondere
von Gebäudewänden in
Innenräumen
oder von anderen Quellen, wie z. B. Öltanks, emittiert werden, werden
oftmals als störend
oder sogar als nicht zumutbar empfunden. Besonders unangenehm sind
faulige, modrige, erdige, ölige
oder Brand-Gerüche.
Aber auch Gerüche
wie kalter Zigarettenrauch aus Küchen
oder sanitären
Einrichtungen werden als störend
empfunden.
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Der Eigengeruch bzw. unerwünschte Gerüche in Innenräumen von
Gebäuden
ist ein bekanntes Problem, dass häufig nur mit hohem Aufwand
zu beseitigen ist.
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Die Entfernung der Geruchsquelle
ist dabei der beste Weg die Gerüche
nachhaltig zu beseitigen. So wird z.B. häufig nach Wohnungsbränden der
Innenputz entfernt, um die Geruchs- und Schadstoffbelastung zu senken.
Allerdings ist die Beseitigung ganzer Wände bei der Kontamination von
Gebäuden
meist sehr aufwendig wenn nicht sogar ganz unmöglich.
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Ein weiteres Beispiel stellt die
Kontamination von Gebäuden
mit Substanzen wie z. B. Öl
und Fäkalien dar,
wie sie z.B. durch ein Hochwasser erfolgen kann. Aber schon die
Beseitigung von Gerüchen
aus Räumen in
denen ein Öltank
vorhanden ist kann sehr aufwendig sein, selbst wenn die Innenwände nicht
kontaminiert sind, sondern nur der Tank oder Brenner Geruchsstoffe
kontinuierlich emittiert.
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Eine weitere Möglichkeit Gerüche und
Schadstoffe zu beseitigen besteht in der dauerhaften Zwangsbelüftung über Luftreinigungssysteme
die mit einer Filtereinheit versehen sein können. Neben dem permanenten
Energieverbrauch und dem vorhandenen Dauergeräusch ist die Wirkungsweise
der integrierten Filtersysteme bedingt durch die kompakte Bauweise
stark begrenzt. Aus den genannten Gründen ist auch ein Einsatz solcher
Geräte
in geschlossenen Räumen
häufig
nicht zweckmäßig.
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In günstigen Fällen, kann durch Permanentbelüftung z.B.
durch ständig
geöffnete
Fenster, die Geruchsbelästigung
reduziert werden. Hier ist insbesondere der in den kalten Jahreszeiten
auftretende Energieverlust und die unerwünschte Kälte in bewohnten Gebäuden nachteilig.
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Um Geruchs- und Schadstoffe zu entfernen
wird auch auf Adsorbenzien zurückgegriffen,
wobei, wie z.B. in
DE
298 16 749 U1 beschrieben, ein mit Adsorberpartikeln bestückter luftdurchlässiger Träger, der
z.B. ein Vlies, Gewebe, Gelege oder Schaumstoff sein kann, verwendet
werden kann. Die aufwendige Herstellung solcher Aktivkohle bestückter Träger ist
allerdings nachteilig.
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Darüber hinaus ist die Beseitigung
von Radon in Innenräumen
mit Hilfe von Bauelementen die Adsorbenzien enthalten, wie dies
in
DE 196 45 193 A1 beschrieben
ist, Stand der Technik.
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Davon ausgehend besteht ein Bedürfnis an
effizienten, einfach verwendbaren Mitteln zur Beseitigung von Geruchs-
und Schadstoffen, insbesondere in Innenräumen.
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Die Aufgabe wird durch einen neuartigen
Anstrich gelöst,
der mit mindestens einem porösen
Adsorbenz versetzt ist, wobei sich überraschend herausgestellt
hat, dass die Fähigkeit
zur Adsorption von Geruchs- und Schadstoffen des Adsorbenz durch
das Anstrichmedium nicht oder nicht merklich beeinträchtigt wird.
Somit können
einfach durch Einrühren
der Adsorbenzien in ein Anstrichmedium neue geruchs- und schadstoffmindernde
Anstriche erzeugt werden. Dadurch kann, insbesondere bei der großflächigen Aufbringung
von Adsorbenzien auf Wände,
auf die Verwendung eines Trägers
verzichtet werden. Auch auf den Zusatz von Hilfsstoffen, wie z.
B. Klebstoffen, die unter Umständen
die Aktivität
der Adsorbenzien negativ beeinflussen, kann verzichtet werden. Zudem
ist der benötigte
Anteil an Adsorbenzien überraschend
gering, um eine wahrnehmbare Geruchs- und Schadstoffbeseitigung
zu erzielen. Der geringe Anteil an Adsorbenzien wirkt sich wiederum positiv
auf die Haftfähigkeit,
Farbechtheit und Verstreichbarkeit des Anstrichs aus.
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Als Adsorbenzien eignen sich vor
allem meso- und makroporenreiche Adsorbenzien, wobei unter dem Begriff
Mekoporen Poren mit einem Durchmesser zwischen 2 nm und 50 nm und
unter dem Begriff Makroporen Poren mit einem Durchmesser von über 50 nm
zu verstehen sind. Unter mikroporösen Adsorbenzien werden im
allgemeinen Adsorber mit einem Mikroporenanteil von über 90%
verstanden. Der Anteil der Meso- und Makroporen in den erfindungsgemäß benutzten
Adsorbenzien liegt bevorzugt bei mindestens 10%, der Anteil beträgt bei handelsüblichen
Aktivkohlen bis zu 50% in einigen Fällen sogar bis zu 70%. Besonders
bevorzugt liegt der Anteil der Meso- und Makroporen bei über 20%,
wobei der Mesoporenanteil bevorzugt über 15% und der Makroporenanteil
bevorzugt über
5% liegt. Der Meso- und Makroporenanteil kann z. B. über Quecksilberporosimetrie
bestimmt werden.
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Bevorzugte Adsorbenzien sind Aktivkohlen,
wie z. B. Pulver-, Form- oder Granulat-Aktivkohlen, die vor allem
im Hinblick auf die Abriebfestigkeit und die geringe Abtönung der
Anstrichfarbe bevorzugt Verwendung finden. Für die Verwendung als Anstrich
sind Pulver-, Form- und Granulat-Aktivkohlen mit einem mittleren
Partikeldurchmesser von 0,02 mm bis 5 mm besonders geeignet, bevorzugt
sind Korngrößen von
0,1 mm bis 3 mm.
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Vor allem in Hinblick auf die geringe
Abtönung
bzw. bei zu haltender Farbechtheit des Anstrichs sollten Aktivkohlen
mit einer Korngröße über 0,1
mm eingesetzt werden. Ein weiterer wesentlicher Aspekt stellt die Abriebfestigkeit
der Aktivkohle dar. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Aktivkohlen
hergestellt aus Fruchtkernen, Nussschalen, insbesondere auf Kokosnussschalenbasis
oder synthetisch hergestellte Aktivkohlen besonders abriebfest sind.
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Aktivkohlen auf Torf-, Holz- oder
Papierbasis sind ebenfalls mit derartigen Porenverteilungen darstellbar,
allerdings ist deren Abriebfestigkeit geringer.
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Eine Vielzahl von entsprechenden
Aktivkohlen sind im Handel erhältlich
(z. B. von NORIT oder PICA). Spezielle Pulverkohlen, die für die beanspruchten
Anstriche besonders geeignet sind können auch durch gezieltes aufmahlen
von Granulat- oder
Formkohlen erzeugt, wobei besonders feine Partikel ausgesiebt werden können.
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Weiterhin wurde überraschend gefunden, dass
sich die Abriebfestigkeit und Farbechtheit von Aktivkohlen darüber hinaus
durch äußere Ummantelung
mit einer atmungsaktiven Substanz, bevorzugt einer Silikatfarbe,
deutlich verbessert werden kann. Somit können auch ummantelte „weiche" Adsorbenzien zur
Herstellung von abriebfesten Anstrichen verwendet werden.
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Die Adsorbenzien lassen sich einfach
durch Rühren
mit dem Grundanstrich vermischen, wobei eine homogen stabile Verteilung
erreicht wird.
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Als Grundanstrich werden bevorzugt
atmungsaktive, insbesondere wasserdampfdurchlässige Anstriche, wie z.B. Dispersionsfarben,
insbesondere auf Öl-
oder Polymerbasis (üblich
sind z.B. Acryl-, Styrol- oder Styrol-Acrylfarben), Leimfarben,
Kalk-Anstriche, Putze, insbesondere Kunstharzputze, Abtöner oder
Mineralfarben, insbesondere Silikatfarben verwendet. Insbesondere
flüssige,
lösemittelhaltige,
wie z. B. wässrige Grundanstriche
haben sich zur Herstellung der geruchs- und schadstoffadsorbierenden
Anstriche als geeignet erwiesen. Für einige Anstriche, insbesondere
für Anstriche
auf Kalkbasis kann der Zusatz von Hilfsstoffen, wie z. B. Klebstoffen,
Harzen oder bevorzugt von Polymeren, wie Latex vorteilhaft sein,
um die Haftfähigkeit
des Anstrichs zu erhöhen.
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Um die wahrnehmbare Geruchsbelastung
durch die freigesetzten Geruchsstoffe fast vollständig zu
beseitigen reicht ein geringer Gewichtsanteil an Adsorbenzien aus.
In bevorzugten Anstrichen liegt der Anteil an zugesetzten Adsorbenzien
zu dem Anstrichmedium bei unter 20 Gew%, besser bei unter 15 Gew%,
besonders bevorzugt unter 10 Gew%. Üblicherweise sollte der Anteil
an Adsorbenzien über
1 Gew% liegen, wobei je nach Art des Geruchs- oder Schadstoff auch
geringere Gewichtsanteile zu deren Beseitigung ausreichend sein
können.
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Eine weitere äußerst positive Eigenschaft
neben der Aufnahme von gasförmigen
Molekülen
ist die Hydrophilie der Aktivkohle. Damit können auch feuchte Untergründe, wie
z. B. Wände
die während
eines Hochwassers kontaminiert wurden, gestrichen werden. Dadurch
wird nicht nur die Beseitigung der Feuchtigkeit in der Wand beschleunigt,
sondern auch die Gefahr der Schimmelbildung und die Bildung von
Kältebrücken verringert.
Der atmungsaktive Anstrich gewährleistet
somit eine sanfte Austrocknung des Mauerwerkes ohne Geruchsbelästigung
bei voller Nutzbarkeit eines Raumes.
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Die erfindungsgemäßen Anstriche, insbesondere
zur Beseitigung von Gerüchen
die durch flüchtige Geruchsstoffe
hervorgerufen werden, halten ihre geruchsbeseitigende Funktion überraschend
lange aufrecht. So ist z. B. in dem in Beispiel 1 beschriebenen
Raum selbst nach 6 Monaten keine Geruchsbelastung feststellbar.
Dies könnte
daran liegen, dass die Aktivkohle die flüchtigen Geruchsstoffe nicht
dauerhaft adsorbiert, sondern nur die Geruchsstoffkonzentration
in der Raumluft absenkt und insbesondere Geruchsstoffspitzen abpuffert
und dann die flüchtigen
Geruchsstoffe nach und nach in einer nicht wahrnehmbaren Dosis abgibt.
Dadurch findet die Regeneration der Aktivkohle statt, wodurch der
Anstrich dauerhaft adsorptionsaktiv bleibt.
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Hierfür sind wiederum Makro- und
Mesoporenreiche Aktivkohlen im besonderen geeignet. Es hat sich gezeigt,
dass diese Aktivkohlen bedingt durch ihre Porenstruktur, einen hervorragenden
Stoffaustausch gewährleisten
und somit sowohl die Adsorption als auch Desorption (Regeneration)
selbst von höhersiedenden Substanzen
erlaubt.
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Bei mikroporenreichen Aktivkohlen
mit einem Mikroporenanteil von über
90%, die in der Regel Geruchs- und Schadstoffe dauerhaft absorbieren,
kann es bedingt durch einen dadurch gehemmten äußeren Stoffaustausch zur Blockierung
der Aktivkohle kommen. Das führt
nach einiger Zeit zu einem deutlich reduzierten Geruchsabbau.
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Andererseits haben sich mikroporöse Aktivkohle
durchaus als geeignet erwiesen flüssige Geruchsstoffe, wie z.
B. Öle, über eine
direkte Kontaktierung, z. B. durch einen Wandanstrich einer kontaminierten Wand,
zu beseitigen. Ist die Kapazität
des Anstrichs bezüglich
der Geruchsstoffminderung erschöpft
kann der alte Anstrich einfach überstrichen
werden.
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Ein weiterer Vorteil der bereitgestellten
Anstriche liegt darin, dass der Eigengeruch der Adsorbenzien, insbesondere
von Aktivkohlen, durch die Vermischung mit dem Grundanstrich eliminiert
wird.
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Die Effizienz der Geruchs- und Schadstoffbeseitigung
durch die beschriebenen Anstriche kann weiter durch die Beimischung
von Katalysatoren, die bei Umgebungstemperatur arbeiten gesteigert
werden. In diesem Sinne kann z. B. der durch UV-Licht aktivierbare
Katalysator Anatas eingesetzt werden. Anatas ist ein Titandioxid
basierender Katalysator, der durch UV- Licht angeregt werden kann.
Die Anregungsenergie ist ausreichend, um viele Geruchs- und Schadstoffe,
insbesondere auf Kohlenwasserstoffbasis, zu spalten. In Verbindung
mit Aktivkohle ergibt sich eine wirksame Kombination zwischen Katalysator
und Zwischenspeicher die zum Abbau von Gerüchen geeignet ist. Insbesondere
die Ummantelung der Aktivkohle mit derartigen Katalysatoren ist
vorteilhaft, aber die Dotierung bzw. Beimischung ist ebenfalls möglich.
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Die erfindungsgemäßen Anstriche können auch
in Form eines Abtöners,
einer Flüssigtapete,
insbesondere einer Flüssigraufaser,
eines Putzes oder als Grundierung verwendet werden.
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Ein spezielles Problem bei der Nutzung
der beanspruchten Anstriche liegt in der Farbveränderung der Anstriche durch
den Zusatz von Adsorbenzien, insbesondere von Aktivkohle. Vor allem
feine Pulverkohle wirkt in diesem Zusammenhang als schwarzer Farbstoff.
Das Problem kann durch einen zusätzlichen
reinen Farbanstrich einfach gelöst
werden, was allerdings mit Mehraufwand verbunden ist. Es hat sich
aber gezeigt, dass auch Granulatkohle verwendet werden kann, die
weniger abtönend
wirkt.
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Darüber hinaus hat sich überraschender
weise gezeigt, dass Aktivkohle, bevorzugt mit einem Partikeldurchmesser
von 0,1 mm bis 5 mm, insbesondere von 0,3 mm bis 5 mm, auf einfache
Art und Weise in der gewünschten
Anstrichfarbe äußerlich
imprägniert
werden kann, ohne das eine Verschlechterung der Absorptionseigenschaften
auftritt. Die Imprägnierung
erfolgt vor der Vermischung mit dem Grundanstrich, wodurch selbst
bei einem weißen
Anstrich keine sichtbare Abtönung
mehr feststellbar ist.
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Somit ist ein weiterer Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines farbechten
Anstrichs umfassend die Imprägnierung
des Adsorbenz mit einer atmungsaktiven Farbe und dem anschließenden Vermischen
des ummantelten Adsorbenz mit dem Grundanstrich. Dabei kann durch
die Wahl der Korngröße und -form
direkt Einfluss auf das Erscheinungsbild des Anstrichs genommen
werden.
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Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens
sind auch adsorptionsfähige
Flüssig-Raufaser-Tapeten
einfach erhältlich.
Werden z. B. Aktivkohle-Partikel mit sehr unregelmäßiger Struktur
eingesetzt, wie sie z. B. eine Aktivkohle auf Kokosnussschalenbasis
bietet, wird direkt eine grobe Raufaser erhalten. Mit Aktivkohlen
kleinerer Korngröße können demgegenüber glatte
Anstriche erzeugt werden.
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Im folgenden soll die beanspruchte
Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden,
wobei die Beispiel nicht als einschränkend aufzufassen sind:
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Allgemeines:
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Die Angaben in Gewichts-% sind bezogen
auf das Gesamtgewicht der Mischung von 100 Gew%.
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Die Bewertung der Geruchsminderung
erfolgte olfaktrometrisch gemäß der folgenden
Klassifizierung:
Note 1: nicht wahrnehmbar
Note 2: wahrnehmbar,
jedoch nicht störend
Note
3: wahrnehmbar leicht störend
Note
4: wahrnehmbar störend
Note
5: deutlich wahrnehmbar, stark störend
Note 6: extrem wahrnehmbar – unzumutbar
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Beispiel 1:
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In einem Öltankkeller eines Wohngebäudes bestand
ein permanenter Geruchspegel. Um diese Geruchsbelästigung
zu beseitigen wurden 4,8 Gew% pulverisierte Aktivkohle und 30,2
Gew% Branntkalk (90% CaO) mit 65,0 Gew% Wasser vermischt und zu
einem Wandanstrich aufbereitet.
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Als Aktivkohle wurde Granulatkohle
auf Kokosnussschalenbasis der Firma Chemviron verwendet. Die Granulatkohle
wurde aufgemahlen und anschließend
erfolgte die Fraktionierung nach der Korngröße. Die Fraktion mit einer
Korngröße zwischen
0,05 bis 0,2 mm wurde in dem angegebenen Mischungsverhältnis in den
Anstrich eingearbeitet. Die Wände
und die Decke des Ölkellers
wurden mit dem erzeugten Anstrich gestrichen. Bestrichen wurde eine
Fläche
von 39,9 m2, bei einem Raumvolumen von 3,3 × 3,3 × 2,2 m
(Länge × Breite × Höhe). Dabei
wurden 30g/m2 Aktivkohle appliziert.
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Eine Geruchsbelästigung konnte seitdem nicht
mehr festgestellt werden (Note 1-2).
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Beispiel 2:
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Das Erdgeschoss eines nicht unterkellerten
Einfamilienhauses wurde nach einem Hochwasserereignis mit einer
Mischung aus 1,1 g (3,4 Gew%) Aktivkohle (PICA HLP S20) und 28g
(85,9 Gew%) einer handelsüblichen
wasserdampfdiffusionsfähigen
Silikat-Wandfarbe („Streich
mit" FHG Münster) vermischt
mit 3,5g (10,7 Gew%) Wasser komplett gestrichen. Dabei wurden die
Wände vorab
mit einem Dampfdruckstrahler vorgereinigt. Auf die Austrocknung
des Mauerwerkes wurde verzichtet. Haftungsprobleme konnten bedingt
durch die hohe Affinität
der Aktivkohle gegenüber
Wasser und des atmungsaktiven Anstriches zu keiner Zeit festgestellt
werden. Nach olfaktrometrischer Bewertung wurde der Geruch von vorher
Note 6 (unzumutbar) auf Note 2 (wahrnehmbar, nicht störend) reduziert.
Nach einem weiteren Anstrich mit der gleichen Anstrichmischung konnte
kein Geruch (Note 1) mehr festgestellt werden.
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Darüber hinaus gewährleistet
der verwendete Wandanstrich eine kontinuierliche Trocknung der Wände.
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Beispiel 3:
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Im vorliegenden Beispiel wird die
Geruchsminderung unter standardisierten Bedingungen im Kleinstmaßstab bewertet.
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Dazu wurden drei Stücke Zementputz
der Größe 2 × 2 × 2 cm 30
Minuten gewässert
und anschließend 2
h luftgetrocknet. Einer dieser Steine wurde mit einen reinen Kalkanstrich
(Probe 4), der zweite (Probe 2) mit einem aktivkohlehaltigen Anstrich
mit einer Zusammensetzung aus 20g (5,6 Gew%) einer handelsüblichen Pulverkohle
der Firma PICA (Typ HLP S20), 2958 (83,1 Gew%) der in Beispiel 2
verwendeten Silikat-Innenfarbe und 40g (11,3 Gew%) Wasser, versehen,
was einer Aktivkohtebelegung von ca. 15g/m
2 entspricht.
Diese beiden Proben wurden mit einem definierten Tropfen Heizöl (1g) direkt
beaufschlagt. Der dritte Stein (Probe 1) wurde nach Wässerung
und Trocknung nicht weiter behandelt. Nun wurden die 3 Proben jeweils
in ein 500 ml Glas gegeben und luftdicht verschlossen. Ein weiteres
viertes leeres Glas wurde als Blindprobe mit berücksichtigt. Nach Lagerung von
3, 12, 24, 48, 72, 168 und 338 h bei 24° C erfolgte die Geruchs-Bewertung
durch 3 Testpersonen. Die Testpersonen hatten keine Information über den
Inhalt der Gläser
(Blindproben). Dabei konnten zu den Praxisbeispielen 1 und 2 ein
vergleichbares Ergebniss festgestellt werden. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 1 wiedergegeben: Tabelle
1:
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Nach dieser Beurteilung konnte der
Extremfall Heizöl
auf Wandanstrich (Probe 4) mit einer durchschnittlichen Geruchsnote
von 5,0 auf Note 2,0 mit Aktivkohle-Dotierung (Probe 2) reduziert werden.
Der für Probe
2 liegt sogar unter dem Durchschnittswert von Probe 1 (Note 2,5).
Dies zeigt das durch den Zusatz der Aktivkohle auch der Eigengeruch
der sonstigen Anstrichbestandteile reduziert wird.
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Beispiel 4:
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Eine weitere olfaktometrische Bewertung
erfolgte mit dem Ziel das Praxisbeispiel 1 im Kleinmaßstab genauer
zu bewerten.
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Die Versuche wurden, sofern nicht
anders beschrieben, analog zu Beispiel 3 durchgeführt. Es
wurden folgende Proben präpariert:
Probe
1: Silikat-Farben Anstrich ohne Heizölbeaufschlagung,
Probe
2: Silikat-Farben Anstrich mit Granulat-Aktivkohle auf Kokosnussschalenbasis
der Firma Lurgi (Frankfurt am Main), Aktivkohlebelegung von ca.
40g/m2 und Heizölbeaufschlagung
Probe
3: Silikat-Farben-Anstrich mit Heizölbeaufschlagung
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Der Anstrich wurde jeweils auf der
obigen Deckelinnenseite vorgenommen. In Probe 2 und 3 wurde am Boden
ein Zellstoffmaterial 3×3
cm ausgelegt und mit 1,5 g Heizöl
getränkt.
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Im Ergebnis konnte eine dauerhafte
und deutliche Geruchsreduzierung der heizölbeaufschlagten Probe 2 (Durchschnittsnote
1,8) durch die Aktivkohle-Applikation
gegenüber
Probe 3 (Durchschnittsnote 5,2) erzielt werden.
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Beispiel 5:
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Für
einen Neuanstrich einer Küche
wurden 1,6 kg (9,4 Gew%) Granulat-Aktivkohle der Körnung 0,3 bis
2,0 mm in 13,4 kg (78,8 Gew%) handelsüblichen Silikat-Wandfarbe („Streich
mit" FHG Münster) zusammen mit
2,0 kg (11,8 Gew% Wasser) eingerührt.
Die somit erzeugte Flüssigraufaser-Tapete
wurde auf Wände
und Decken gleichmäßig gestrichen.
Der Permanentgeruch des Küchenraumes
wurde sofort unterbunden (Note 1).
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Beispiel 6: Imprägnierung
einer Granulatkohle mit einem Farbstoff
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Eine Granulatkohle auf Kokosnussschalenbasis
(Körnung
30×70
USM) wurde in Silikatfarbe vollständig getaucht. Anschließend erfolgte
die Trennung der überschüssigen Flüssigkeit
durch sieben. Die noch oberflächenfeuchte
Granulatkohle wurde nun auf einem feuchtigkeitsziehendern Zellstoff
ausgelegt und unter Warmluftzufuhr endgetrocknet.
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Im Anschluss wurde ein Farbanstrich
gemäß Beispiel
1 hergestellt, es konnte kein Farbunterschied zwischen der Ausgangsfarbe
und dem Aktivkohle enthaltenden Anstrich festgestellt werden.