Zur Verbesserung der Pflegbarkeit elastischer Fußbodenmaterialien aus Polyolefinen
AiF 11753 N
1. Problemstellung
Polyolefinbodenbeläge weisen deutliche Defizite im Anschmutz- und Reinigungsverhalten auf, die durch herkömmliche Pflegemaßnahmen nicht verringert werden können. Acrylatbasierte polare Pflegebefilmungen, die bei anderen Bodenbelagstypen üblich sind, können aufgrund der geringen Oberflächenenergie und des fehlenden polaren Anteils der freien Oberflächenenergie auf die Bodenbelagsoberfläche nicht homogen aufgebracht werden oder besitzen nur eine geringe Haltbarkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung. Die Folge einer fehlenden Pflegebefilmung ist eine Erhöhung des Reinigungsaufwandes bei Verschlechterung des Reinigungsergebnisses und eine Verringerung der Nutzungsdauer. Zur Minimierung der Defizite werden die Polyolefinbodenbeläge meist mit einer werkseitig aufgebrachten Permanentbeschichtung ausgestattet. Die Nutzungsdauer beträgt allerdings nur 2 – 3 Jahre und kann bei starker Beanspruchung wesentlich kürzer sein. Verschlissene Permanentbeschichtungen führen aufgrund der hohen Anschmutzneigung des Polyolefinmaterials gegenüber lipophilem Schmutz zu einer Verschlechterung des optischen Eindruckes. Eine Pflegefilmsanierung ist nicht möglich.
2. Ziel der Arbeit
Im Rahmen des Forschungsvorhaben wurde die Verbesserung der Pflegbarkeit von Polyolefinbodenbelägen durch Pflegebefilmung mit handelsüblichen Selbstglanzdispersionen und Beschichtungssystemen im Anschluss an eine Oberflächenmodifizierung mit Ozon erreicht.
3. Erzielte Ergebnisse
Durch Korrelation der freien Oberflächenenergien mit den Ergebnissen von Haftkraftmessungen, die Informationen über die Adhäsion von Pflegefilmen liefern, konnte der Zusammenhang zwischen einem geringen polaren Anteil der freien Oberflächenenergie und geringer Haftkraft für klassisch aufgebrachte Pflegefilme auf dem polyolefinischen Material bestätigt werden. Um optisch ansprechende Oberflächen zu erhalten, müssen die Bodenbeläge geschliffen, poliert und anschließend grundgereinigt werden. Der optische Eindruck nach einer Befilmung erreicht dann die Qualität des Ausgangsbelags. Allerdings liegen die Haftkräfte weit unter den für werkseitige Beschichtungen üblichen Werten. Als Grund hierfür kann der geringe polare Anteil von weniger als 1 mN m-1 der freien Oberflächenenergie genannt werden. Eine Modifizierung der geschliffenen und polierten Bodenbeläge mit Ozon hat neben einer Homogenisierung der Oberfläche eine Steigerung der freien Oberflächenenergien zur Folge. Der arithmetische Mittenrauhwert beträgt 3 µm und liegt damit 6 µm unter den Werten des Neuzustandes. Die freien Oberflächenenergien der modifizierten Beläge liegen mit etwa 32 mN m-1 ca. 7 mN m-1 über denen der unmodifizierten Beläge, wobei der polare Anteil bei etwa 10 mN m-1 liegt. Aufgrund der Zunahme des polaren Anteils der freien Oberflächenenergie auf Werte > 5 mN m-1 und der gestiegenen Oberflächenenergien verbessert sich die Benetzbarkeit der Bodenbelagsoberflächen. Aus den Wechselwirkungen zwischen den polaren Oberflächenbestandteilen und den Pflegemitteln resultieren die hohen Haftkräfte der Pflegebefilmungen auf den modifizierten Belägen von über 250 N, was eine Steigerung um 250 % gegenüber den apolaren Polyolefinbodenbelägen bedeutet. Mit Hilfe von Haftkraftmessungen im Anschluss an verschiedene Klimaalterungsversuche konnte gezeigt werden, dass die Haltbarkeit der Pflegebefilmung auch nach längeren Zeiträumen unter Wechsel der Klimabedingungen erhalten bleibt. Anschmutz- und Reinigungsversuche zeigten wesentliche Verbesserungen in der Pflegbarkeit durch Pflegebefilmung mit herkömmlichen acrylatbasierten polaren Selbstglanzdispersionen oder Beschichtungssystemen gegenüber den verschlissenen Belägen. Die Oberflächenbehandlung führt zu ähnlichen Reinigungs- und Pflegeeigenschaften der Bodenbeläge wie bei werkseitig beschichteten Polyolefinbodenbelägen. Durch Einsatz einer Ozonfalle kann das eingesetzte Ozon nahezu quantitativ umgesetzt werden, so daß keine toxikologisch bedenklichen Konzentrationen auftreten. Die entwickelte Methode ist wesentlich kostengünstiger als eine Erneuerung des Polyolefinbodenbelages.
4. Folgerungen für die Praxis
Durch dauerhafte Beschichtbarkeit von Polyolefinbodenbelägen mit handelsüblichen Selbstglanzdispersionen und Beschichtungssystemen ist eine Verringerung des Reinigungsaufwandes möglich. Die Nutzungsdauer des Bodenbelags wird bei Einhaltung der Qualitätskriterien der Gebäudebetreiber aufgrund der möglichen Pflegebefilmung verlängert. Durch Bereitstellung einer Opferschicht kann somit verhindert werden, dass der Verschleiß durch Begehung oder andere Nutzung direkt das polyolefinische Bodenbelagsmaterial zerstört. Durch die Anwendbarkeit herkömmlicher Verfahren zur Pflegefilmsanierung, wie zum Beispiel Polieren und Cleanern von handelsüblichen Dispersionen und Beschichtungssystemen, sind weitere Kosteneinsparungen möglich Durch Pflegebefilmung mit handelsüblichen Selbstglanzdispersionen und Beschichtungssystemen ist eine gezielte Einstellung geforderter Gleitreibungseigenschaften von Polyolefinbodenbelägen möglich. Dadurch kann die Trittsicherheit zu jedem Zeitpunkt gewährleistet werden.
5. Danksagung
Wir danken der Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) (AiF-Nr. 11753 N) für die finanzielle Förderung der Arbeiten, die aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) erfolgte.