In vielen öffentlichen und gewerblichen Bereichen sind elastische Fußbodenbeläge wie PVC, Linoleum und Kautschuk anzutreffen. Aufgrund der verschiedensten Einsatzbereiche werden je nach Objektart unterschiedliche Anforderungen an den Bodenbelag gestellt.
Pflege auf Einsatzort abstimmen
-Die unterschiedlichen Anforderungen führen dazu, dass beispielsweise Beläge in stark frequentierten Industriehallen anderen Ansprüchen genügen müssen als in weniger mechanisch belasteten Bürogebäuden. In bestimmten industriellen Objekten werden häufig elektrisch ableitfähige Bodenbeläge verlegt. Solche Bereiche sind beispielsweise medizinische Bereiche (z.B. OPs), Reinräume, Rechenzentren, Steuerungs- und Leitwarten, fernmeldetechnische Einrichtungen, Räume mit Explosivstoffen (sog. „Ex-Räume“) bzw. Räume mit explosionsfähiger Atmosphäre, Elektronikproduktionen sog. ESD-Bereiche (Elektrostatic Discharge Sensitive Devices) und zum Teil auch Büroräume.
Generell muss in diesen Fällen eine statische Personenaufladung verhindert werden, da es durch die mögliche unkontrollierte elektrostatische Entladung zu schweren Schäden an Geräten, Maschinen oder Bauteilen kommen kann.
Wie kommt es zu elektrostatischen Aufladungen?
Die Ursache für elektrostatische Aufladung ist die Reibung und anschließende Trennung von zwei nicht leitenden Materialien, sog. Isolatoren. Alle Stoffe sind aus Atomen aufgebaut, welche je nach chemischer Struktur eine spezifische Elektronenaffinität haben. Werden nun zwei an sich isolierende Materialien mit jeweils unterschiedlicher Elektronenaffinität in Kontakt gebracht, so ziehen die Atome höherer Affinität die Elektronen des anderen Atoms zu sich heran. Kommt es dann zu einer plötzlichen Trennung beider Materialien, so können nicht alle Elektronen wieder an ihren ursprünglichen Platz zurückfließen. So ist das Material mit einem Überschuss an Elektronen negativ und der Stoff mit einem Elektronenmangel positiv geladen. Beim Gehen findet der beschriebene Ladungsaustausch zwischen dem Boden und den Schuhsohlen statt. Die Ladung der Schuhsohlen wird dann auf den Menschen übertragen, der nun als beweglicher Ladungsträger fungiert. Sobald der Mensch einen leitenden Gegenstand berührt, gibt er seine Ladung ab. Dies geschieht meist unbemerkt.
Welche Schäden können durch elektrostatische
Entladungen entstehen?
Es können in der Spitze durchaus Spannungen bis zu 20 kV auftreten, welche allerdings für den Menschen meist nur unangenehm spürbar und nicht gesundheitsschädlich sind. Dies wird z.T. durch das Auftreten von Funkentladungen sichtbar, was den meisten Menschen durch das Beispiel des „knisternden Angorapullovers“ bekannt ist. In den meisten Fällen sind die Spannungen allerdings unter der Spürbarkeitsgrenze von 2 bis 3 kV. Bereits solche geringen Spannungen können aber elektronische Geräte und Bauteile beschädigen oder gar zerstören. Noch gefährlicher ist die elektrostatische Entladung in Räumen mit explosionsgefährdeter Atmosphäre. Weitere mögliche Folgen:
- Explosionsgefahr durch Narkosegas und hoch alkoholhaltige Hautdesinfektionsmittel.
- Erfolgt die Entladung im OP über den narkotisierten Patienten, so kann dieser unkontrollierte Spontanreaktionen zeigen.
- Fehlanzeigen und Fehlanalysen angeschlossener Überwachungsgeräte.
- Zerstörung von sensiblen elektronischen Bauteilen.
Aus diesen Gründen ist ein wirkungsvoller Schutz gegen elektrostatische Entladung sehr wichtig. Die Bodenbelaghersteller haben für diese Art der Anforderungen spezielle ableitfähige Fußbodenbeläge entwickelt.
Die Ableitfähigkeit des Bodenbelags an sich kann durch folgende Faktoren beeinflusst werden:
- Luft- und Restfeuchtigkeit
- metallische Leitung
- Graphiteinschlüsse
Je höher z.B. die Luftfeuchtigkeit ist, desto höher ist auch die Ableitfähigkeit des Bodenbelags. Bei einer höheren Luftfeuchtigkeit kann mehr elektrische Ladung an die Luft abgegeben werden, wodurch es zu einer geringeren elektrostatischen Aufladung kommt. Ableitfähige Bodensysteme haben dabei die Aufgabe, elektrostatische Aufladungen von Personen beim Gehen oder auf vorhandenen Gegenständen zu minimieren sowie eventuell bereits vorhandene Personen- oder Gegenstandsaufladungen schnell über den Boden zum Erdpotenzial i.d.R. zur Schutzerde abzuleiten. Zur Beurteilung der Ableitfähigkeit eines Materials oder Gegenstandes wird im Allgemeinen dessen elektrischer Widerstand herangezogen. Je kleiner der Widerstand, desto mehr Strom kann fließen und umso größer ist damit dessen Leitfähigkeit. Grundlage zur Messung der Ableitfähigkeit von Fußbodenbelägen sind dabei die Prüfungen nach DIN EN 61340-5-1 und/oder DIN EN 1081 und die Ermittlung des sog. Erdableitwiderstandes (Ri, Einheit: Ohm q) des Systems Mensch-Schuhe-Boden. Der in den Normen geforderte und zu messende Gesamtwiderstand des Bodens setzt sich wiederum zusammen aus den Einzelkomponenten des verlegten Fußbodenbelags inkl. darunterliegender Schichten, des verwendeten Klebers und ggf. Rückständen aus einem verwendeten Fußbodenpflegemittel. Fußböden gelten als ausreichend elektrostatisch ableitfähig, wenn ihr Ableitwiderstand m 109 q beträgt. Da aber in der Praxis in allen Fällen mit einer nichtleitfähigen Verschmutzung zu rechnen ist, muss der gemessene Gesamtwiderstand Ri z.B. im ESD-Bereich m 107 q betragen! Im z.B. medizinischen Bereich (gemäß berufsgenossenschaftlicher Regel BGR 132 „Vermeiden von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“) dürfen diese Messungen frühestens 48 Stunden nach Neuverlegung des Bodens und vorheriger Beseitigung des Schmutzes von der Oberfläche mittels Grundreinigung erfolgen. Nach vier Jahren muss immer noch ein Erdableitwiderstand Ri m 108 q vorhanden sein.
Wie werden ableitfähige Bodenbeläge gereinigt?
Ableitfähige Fußbodenbeläge regelmäßig zur reinigen, ist besonders wichtig. Schmutz wirkt in der Regel isolierend und beeinträchtigt die Ableitfähigkeit. Wischpflegeprodukte auf Basis von natürlichen Seifen sind für ableitfähige Böden bestens geeignet. Aber auch Produkte auf natürlicher Wachsbasis unterstützen die ableitfähigen Eigenschaften. Durch nachfolgende reinigungstechnisch notwendige Poliervorgänge wird nur die Optik, nicht jedoch die Ableitfähigkeit verändert.
Eine weitere wichtige Frage lautet: Können ableitfähige Bodenbeläge auch mit Fußbodenbeschichtungsmitteln eingepflegt werden? Eine herkömmliche Fußbodenbeschichtung auf reiner Acrylat- und/oder Polyurethanbasis führt zu einer deutlichen Verringerung der Ableitfähigkeit. Selbst ein nur sehr dünner Auftrag von ein bis zwei Schichten erhöht den gemessenen Ableitwiderstand häufig auf . 108 V. Die aufgetragene Bodenbeschichtung hat damit quasi isolierende Eigenschaften und kann das Abfließen der elektrischen Ladung des Menschen über das Bodensystem nicht immer gewährleisten. Bei der Einpflege von ableitfähigen Böden mit herkömmlichen Polymerdispersionen sind deshalb unbedingt die Reinigungs- und Pflegeempfehlungen der Reinigungsmittel- und Fußbodenhersteller sowie die Anforderungen der Objektbetreiber zu beachten. Es empfiehlt sich, den Ableitwiderstand nach der Grundreinigung und nach dem Auftragen jedes Pflegefilms zu messen. Die ermittelten Widerstandswerte müssen nach jedem Schritt
m 107 q betragen, was je nach angebotenem Produkt nicht immer sichergestellt ist. Des Weiteren sind erneute Messungen in regelmäßigen Zeitabständen notwendig, um die Nachhaltigkeit des ableitfähigen Effektes sicherzustellen (z.B. im medizinischen Bereich nach vier Jahren Ri m 108 q, s.o.). Besser und sicherer ist die Verwendung einer speziellen Polymerdispersion für ableitfähige Fußböden, welche die Ableitfähigkeit des Bodenbelags nicht negativ beeinflusst. Diese Spezialdispersionen werden seitens der Reinigungsmittelhersteller als besonders geeignet für ableitfähige Böden ausgelobt und erfüllen die technischen Anforderungen der Prüfnormen DIN EN 61340-5-1 und/oder DIN EN 1081.
So muss aus reinigungstechnischer Sicht in der Praxis nicht auf die Vorteile der Einpflegung mit Fußbodenbeschichtungsmitteln verzichten werden und es besteht die geprüfte Sicherheit, dass die ableitfähigen Eigenschaften langfristig erhalten bleiben. Infolge der starken Strapazierung bzw. Nutzung des Belags kommt es ansonsten ohne den Einsatz von Beschichtungsmittel schnell zu Abnutzungserscheinungen und Verschleiß an der Belagsoberfläche. Um gleichzeitig die reinigungstechnischen Vorteile von Polymerdispersionen wie z.B. die hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit optimal zu nutzen, sollten die verwendeten Produkte idealerweise auf reiner Acrylatbasis sein und weichere Komponenten wie z.B. natürliche Wachse nicht enthalten. Speziell natürliche Wachskomponenten begünstigen zwar positiv die Ableitfähigkeit, sind aus reinigungstechnischer Sicht aufgrund ihrer weichen Struktur aber eher nachteilig (z.B. besteht die Notwendigkeit des häufigen Polierens und der nachweislich schnellere Verschleiß durch mechanische Belastungen etc.).
Heutzutage ist es möglich, die hochwertigen Acrylatkunststoffe chemisch so zu modifizieren, dass diese neben ihrer hohen mechanischen Festigkeit auch gleichzeitig ableitfähige Eigenschaften haben. Der Kundennutzen wird quasi verdoppelt, denn durch das Einpflegen mit einer Polymerdispersion diesen Typs entsteht dann an der Belagoberfläche eine extrem verschleißfeste Schutzschicht, welche den Belag vor den Folgen der Strapazierung z.B. Verstrichungen und Verkratzungen dauerhaft schützt. Weiterhin schützt eine solche Beschichtung nicht nur den Belag, sondern erleichtert auch die tägliche Unterhaltsreinigung. Die Poren werden verschlossen, wodurch sich kein Schmutz in ihnen ansammeln kann. Des Weiteren kann eine derartige Beschichtung auch die Optik des Bodenbelags erheblich verbessern.
Fazit: Moderne Fußbodenbeschichtungsmittel für ableitfähige Bodenbeläge genügen heutzutage sowohl den Anforderungen gemäß DIN EN 61340-5-1 und/oder DIN EN 1081 als auch den hohen reinigungstechnischen Ansprüchen hinsichtlich extremer Abrieb- und Kratzfestigkeit ebenso wie der Forderung nach einer langen Standzeit von 1 bis 1,5 Jahren hinsichtlich der nächsten Grundreinigungs- und Wiederbeschichtungsmaßnahme.
Dr. Matthias Menzel | Leiter Produktentwicklung Ecolab