19.10.2012

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Saubere Fassaden ganz von selbst

Fassadenfarben schützen das Mauerwerk gegen Feuchteinwirkung und sind dekorativ. Allerdings verschmutzen sie mit der Zeit durch Ablagerungen und Bewuchs. Selbstreinigende Beschichtungen sollen die Fassaden sauber halten. Ein jetzt abgeschlossenes, insgesamt dreijähriges Forschungsprojekt des Fraunhofer IPA hat diese Beschichtungen untersucht.

Bisherige Fassadenfarben basieren hauptsächlich auf wasserverdünnbaren Polymerdispersionen, Silikonharz- und Dispersions-Silikatfarben. Sie sind gegen Ablagerungen von Flugstäuben und den Bewuchs durch Pilze, Algen und Flechten nur unzureichend geschützt. Das Fraunhofer IPA beschäftigt sich deshalb mit Beschichtungen, die sich den Effekt der fotokatalytischen Selbstreinigung zunutze machen.

Diese Beschichtungen enthalten als fotokatalytisch wirksame Bestandteile Titandioxid, das bei Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit organisches Material auf der Oberfläche zersetzt. Außerdem wird die Fassade dabei hydrophil, was die Selbstreinigung bei Regen begünstigt.

Allerdings verliert die Beschichtung langfristig an Substanz. Der Abbau äußert sich als leicht entfernbare, »kreidende« Schicht auf der Oberfläche und verkürzt die Lebensdauer der Beschichtung. Hier setzte ein im Rahmen der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen gefördertes Projekt des Fraunhofer IPA an. Fotokatalytisch aktive Fassadenbeschichtungen aus Kombinationen verschiedener Bindemittel wurden untersucht, um ein optimales Verhältnis zwischen wirkungsvollen Selbstreinigungseigenschaften und ausreichender Abbaubeständigkeit zu finden.

Zu diesem Zweck wurden an zwei Standorten (Stadtklima mit hoher Verkehrsverschmutzung, südliche Ausrichtung sowie ländliches Klima, nördliche Ausrichtung) sowohl mit fotokatalytisch aktiven Titandioxidpigmenten formulierte Beschichtungen als auch mit inaktiven konventionellen Pigmenten ausgestattete Beschichtungen zwei Jahre lang unter verschiedenen Winkeln (90 bzw. 45°) ausgelagert. Durch verschiedene Testverfahren wurden hierbei laufend die Eigenschaften, der Verschmutzungsgrad und der Abbau der Beschichtung verfolgt. Dabei zeigte sich vor allem bei den bei 45° gelagerten und da durch leichter verschmutzbaren Beschichtungen ein deutlicher Einfluss der fotokatalytisch aktiven Pigmente. Die aktiven Beschichtungen waren deutlich weniger verschmutzt als die inaktiven, allerdings zeigte sich auch ein höherer Abbau durch Kreidung. Dass die Kreidung einen großen Anteil am Selbstreinigungseffekt der fotokatalytisch aktiven Oberflächen hat, wurde im Rahmen der Bewitterung ebenso nachgewiesen wie die hydrophilen Eigenschaften der Beschichtung. Auch durch den Abbau von Schadgasen wurde im Laborreaktor die fotokatalytische Wirksamkeit der Fassadenbeschichtungen nachgewiesen.

Diese Forschungsergebnisse tragen dazu bei, die bei der Bewitterung ablaufenden Prozesse bei fotokatalytischen Farben besser zu verstehen. Darauf aufbauend können neuartige Fassadenfarben mit einem optimalen Verhältnis zwischen den Bindemittelkomponenten und einer kontrollierten Kreidung entwickelt werden, um den Selbstreinigungseffekt bei akzeptablem Abbau zu erhalten. Nicht nur die Selbstreinigung, sondern auch das Abbaupotenzial von Schadstoffen aus der Luft durch fotokatalytisch aktive Fassadenfarben wird in weiteren geplanten Forschungsprojekten des Fraunhofer IPA untersucht werden.

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