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Dynamisch vernetzte Pflegebefilmung für elastische Bodenbeläge

IGF 21338 N

Zur Erhöhung der Nutzungsdauer und zum Erhalt ihres optischen Erscheinungsbilds werden elastische Bodenbeläge mit polymeren Pflegedispersionen befilmt. Die Pflegebefilmungen verbessern das Anschmutz-, Reinigungs- und Verschleißverhalten der Bodenbeläge und bieten Schutz vor Kratzern, Abrieb sowie anderen Schäden durch Begehung.

Pflegebefilmungen besitzen jedoch eine begrenzte Lebensdauer, da sie durch mechanische Beanspruchung beim Gebrauch abgetragen werden und hierdurch der Schutz elastischer Bodenbeläge vor mechanischer Abnutzung und/oder vor Migration permeierender Schmutzkomponenten (Barrierewirkung) abnimmt bzw. nicht mehr gegeben ist. Vor allem in Bereichen mit hoher Beanspruchung ist nach längerer Nutzungsdauer daher eine Grundreinigung mit anschließender Neubefilmung notwendig. Die Erneuerung einer Pflegebefilmung ist sehr zeit-, personal- und kostenintensiv und führt zu erheblichen Verzögerungen im Betriebsablauf des Gebäudebetreibers.

Eine partielle Erneuerung herkömmlicher Pflegebefilmungen ist derzeit nur unter erheblichem Aufwand möglich: Die alte Befilmung wird oberflächlich (aber nicht vollständig) abgeschliffen und anschließend neue Pflegedispersion aufgebracht. Nach dem Trocknen (mind. 2 h) müssen die Bereiche, in denen erneuerte und alte Befilmung überlappen, durch mechanische Behandlung angeglichen werden. Trotz Angleichens führt die partielle Erneuerung einer Befilmung häufig zu sichtbaren Ansatzstellen zwischen erneuerten und alten Bereichen. Bei Schmutzmigration in die Pflegebefilmung ist eine partielle Erneuerung nicht möglich, da immer alte Befilmung und somit auch darin vorliegende Anschmutzungen auf dem Bodenbelag verbleiben.

Im Rahmen des Forschungsprojektes werden daher dynamisch vernetzte Pflegebefilmungen für elastische Bodenbeläge entwickelt, die eine hohe Beständigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung beim Gebrauch besitzen und sich mit geringem Aufwand partiell (z.B. im Bereich der Laufstraßen) oder vollflächig (z.B. ganzer Raum) ohne vorherige Entfernung oder Vorbehandlung der alten Befilmung erneuern lassen.

Die Verknüpfungspunkte des Polymernetzwerks (dynamische kovalente Bindungen) derartiger dynamisch vernetzter Pflegebefilmungen befinden sich in einem temperaturabhängigen Gleichgewicht. Hierbei wird eine dynamische, kovalente Bindung erst dann gebrochen, wenn zeitgleich eine neue Bindung gebildet wird (assoziativer Bindungsaustausch), d.h. die Anzahl der Verknüpfungspunkte im Netzwerk und folglich auch dessen Kohäsionskraft bleiben gleich.

Unter Gebrauchsbedingungen (Raumtemperatur) ist die Geschwindigkeit der assoziativen Bindungsaustauschreaktionen im Polymernetzwerk vernachlässigbar gering, so dass die dynamisch vernetzte Pflegebefilmung in einem festen Zustand hoher Formstabilität und Verschleißfestigkeit vorliegt.

Unter Regenerierungsbedingungen (Temperatur z.B. 50 °C) sind die assoziativen Bindungsaustauschreaktionen im Polymernetzwerk schnell, und die dynamisch vernetzte Pflegebefilmung geht in einen fließfähigen, mechanisch verformbaren Zustand über. Dadurch werden lokale Schädigungen automatisch ausgeglichen, da dynamisch vernetzte Pflegebefilmung aus den Randbereichen der lokalen Schädigungen in diese Vertiefungen hineinfließt und sie ausfüllt (thermisch induzierte Selbstheilung der dynamisch vernetzten Pflegebefilmungen).

Bei großflächiger Schädigung ist eine partielle oder vollflächige Erneuerung der dynamisch vernetzten Pflegebefilmung unter Ausbildung eines homogenen Polymernetzwerks möglich. Die Applikation bzw. Reapplikation (z.B. Sprühapplikation) der dynamisch vernetzten Pflegebefilmung erfolgt in Form speziell zu entwickelnder flüssiger, niedrigviskoser Präpolymere, in denen dynamische kovalente Bindungen vorliegen. Über thermisch initiierte radikalische Polymerisation der Präpolymere erfolgt die Bildung des Polymernetzwerks der Pflegebefilmung, so dass der Bodenbelag unmittelbar wieder begangen werden kann.

Bei Vorliegen alter dynamisch vernetzter Pflegebefilmung auf dem Bodenbelag führen die thermische Behandlung bzw. die daraus resultierenden schnellen Bindungsaustauschreaktionen zur Bildung eines homogenen Netzwerks aus alter und neuer Befilmung. Eine schnelle, gezielte Temperaturerhöhung und eine homogene Temperaturverteilung werden durch NIR-Absorber in den dynamisch vernetzten Pflegebefilmungen erzielt (Anregung mit geeigneten Lichtquellen, z.B. NIR-LEDs).

Bei einem Eintrag von Schmutz in die Netzwerkstruktur kann die dynamisch vernetzte Pflegebefilmung ferner partiell oder vollflächig abgetragen werden. Aufgrund der hohen Kohäsionskraft der dynamisch vernetzten Pflegebefilmung bei gleichzeitig geringer Haftung am Bodenbelag (Aufhebung mechanischer Verankerungen der Befilmung im Bodenbelag aufgrund von deren Fließfähigkeit sowie temperaturbedingte Schwächung physikalisch-chemischer Wechselwirkungen zwischen Befilmung und Bodenbelag) unter Regenerierungsbedingungen kann die Befilmung mittels eines geeigneten scharfkantigen Werkzeugs (z.B. Edelstahlschaber) vom Bodenbelag abgelöst werden (z.B. bahnenweise)..

Das IGF-Pro­jekt 21338 N der For­schungs­ver­ei­ni­gun­g Eu­ro­päi­sche For­schungs­ge­mein­schaft Rei­ni­gungs- und Hy­gie­ne­tech­no­lo­gie e.V., Cam­pus Fich­ten­hain 11, 47807 Kre­feld, wird über die AiF im Rah­men des Pro­gramms zur För­de­rung der in­dus­tri­el­len Ge­mein­schafts­for­schung und -ent­wick­lung (IGF) vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und Kli­ma­schutz auf­grund eines Be­schlus­ses des Deut­schen Bun­des­ta­ges ge­för­dert.