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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-45326
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/4532/


Volkmer, Thomas

Schimmelpilze auf beschichteten Holzfassaden : chemische und physikalische Einflussfaktoren

Mould on coated wooden facades : chemical and physical impact factors

Dokument1.pdf (6.923 KB) (md5sum: bb3b9f5ed83d9c24aa321feed2d96b96)

Kurzfassung in Deutsch

Beschichtete Holzfassaden unterliegen während ihrer Lebensdauer einem Alterungs- und Abbauprozess. Dieser ist durch unterschiedliche materialspezifische, klimatische und biologische Einflussfaktoren gesteuert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Besiedlung von beschichteten Holzfassaden durch Schimmel- und Bläuepilze eingehend untersucht. Durch die Analyse und Korrelation ausgewählter chemischer und physikalischer Parameter des Systems „Holz-Beschichtung“ wurden Rückschlüsse hinsichtlich einer biologischen Anfälligkeit gezogen. Es wurden verschiedene Beschichtungssysteme auf Holz appliziert, die jeweiligen Parameter untersucht und in Bezug zur biologischen Anfälligkeit gegenüber Schimmelpilzen gesetzt. Das Versuchsprogramm war insgesamt über 3 Jahre angelegt, wobei die Analysen abschnittsweise innerhalb eines Jahres durchgeführt und ausgewertet wurden. Am Ende jedes Projektabschnittes erfolgte jeweils aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen eine Optimierung der Beschichtungssysteme hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung. Mit dieser Versuchsdurchführung wurden 2 generelle Ziele angestrebt:
1. Ermittlung allgemeiner physikalischer und chemischer Zusammenhänge bei beschichteten Holzfassaden in Bezug auf deren biologische Anfälligkeit
2. Entwicklung eines biozidarmen, dauerhaften Beschichtungssystems für Holzfassaden mit hoher Resistenz gegenüber einer Besiedlung durch Schimmelpilze
Im Rahmen der Studie wurde eine Vielzahl von Beschichtungssystemen untersucht, welche durch die Projektpartner (Lack- und Farbenindustrie) bereitgestellt wurden und dem derzeitigen Stand der Technik auf diesem Gebiet entsprechen. Die Industrienähe der Untersuchung führte zu einer relativ heterogenen Variation der Beschichtungen. Als Substrat wurde aufgrund ihrer wirtschaftlichen Bedeutung mehrheitlich Fichte verwendet. Die Ergebnisse und Abhängigkeiten sind in direktem Zusammenhang mit den untersuchten Varianten zu sehen. Es ist davon auszugehen, dass bereits geringfügige Änderungen in der Zusammensetzung zu abweichenden Ergebnissen führen können.
Da das Verhalten der Holzfassaden im Gebrauch beurteilt werden sollte, wurden die beschichteten Holzproben verschiedenen Alterungsverfahren unterzogen (natürliche und künstliche Bewitterung, künstliche Verschmutzung, Wechseldampfbelastung). Dadurch wurden die klimatischen Einflussfaktoren in ihrer Wirkung auf die biologische Beständigkeit der Proben untersucht.
Zur physikalischen Beschreibung des beschichteten Holzes wurden folgende Themen schwerpunktmäβig untersucht:
 Mechanik der Beschichtung (Härte, Glasübergangstemperatur, Haftfestigkeit, Rissentwicklung)
 Hygroskopisches Verhalten des Systems „Beschichtung – Holz“ (Wasserdampfdiffusion, Wasseraufnahme)
 Morphologie der Oberfläche (Rauigkeit, Oberflächenspannung, Sporenhaftung)
Durch den Einsatz von Nanopartikeln in der Deckschicht wurde mittels einer gezielten chemischen Modifikation versucht, die Oberflächeneigenschaften der Beschichtung zu beeinflussen, um deren Anfälligkeit gegenüber einem mikrobiologischem Befall zu reduzieren.
Als biozider Wirkstoff wurde vorrangig die organische Substanz IPBC untersucht. Dabei wurden Transport- und Abbauvorgänge des Biozids in der Beschichtung analysiert und beschrieben.
Mit Hilfe der FT IR Technologie wurde die Oberfläche bezüglich auftretender chemisch-struktureller Veränderungen untersucht.
Die Bewertung der physikalischen und chemischen Parameter der Beschichtung erfolgte durch Bioanalysen. Unter Laborbedingungen wurden die beschichteten Proben bei verschiedenen Klimabedingungen einer definierten Anzahl von Schimmelpilzsporen ausgesetzt. Nach einer Inkubationszeit von 6 Wochen erfolgte die Beurteilung des Bewuchses gemäβ einem vorgegebenen Schema. Zeitlich parallel dazu erfolgte die Bewertung des biologischen Bewuchses an Dauerproben, welche dem natürlichen Klima ausgesetzt waren.
Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen konnten wertvolle Erkenntnisse über die Besiedlung von beschichteten Holzfassaden durch Schimmelpilze gesammelt werden. Prinzipiell hat sich dabei herausgestellt, dass sich die Erkenntnisse aus den (im Vergleich zu den natürlichen Bedingungen) verschärften Labortests nur begrenzt auf relevante Praxisbedingungen übertragen lassen.


Kurzfassung in Englisch

Coated wooden facades underlie during their lifecycle an aging and degradation process. This process is determined by different factors: material porperties, climatic conditions and biological attack of microorganism. The main focus of this thesis was to analyze the colonization of coated wooden facades by mildews and blue stain fungi. The goal was to find correlations between certain chemical and physical parameters and the susceptibility of the surface for colonization by the fungi’s. In this study the different coatings systems were applied, the particular parameters were analyzed and compared with the susceptibility of the surface towards mildews and blue stain fungi’s. The practical work was running over 3 years. The tests were done year wise corresponding to program. After each year there was an optimization of the coating systems (concerning there chemical composition) based on the test results. With this test program two major objectives should be achieved:
1. Determination of general chemical and physical Correlation towards the biological susceptibility of coated wooden facades.
2. Development/optimization of a durable coating system for wooden facades with low biocid content and high resistance against the colonization by mildews
The analyzed systems were supplied by the industrial partners and represent the state of the art of wood coating material. The industrial background of this study led to a quite heterogenic variation of the coatings. Because of its economical meaning in middle Europe spruce were used as substrate in the most of the cases. All results are directly connected to the specific coating systems. Small changes in the coating formulation will surly lead to different conclusions.
The behavior of the wooden facades should be evaluated with respect to the practical use. That’s why different aging procedures were applied (natural and artificial weathering, artificial pollution of the surface, changing vapor flow). This procedure should show the influence of the climatic parameters towards the biological resistance of the probes.
With respect to the physical behavior of the system coating-wood the following topics were investigated:
 Mechanics of the coating (hardness, glas-transition-temperature, adhesion, crack development)
 Hygroscopic behavior of the system coating-wood (water vapor diffusion, water consumption)
 Morphology of the surface (roughness, surface tension, spore adhesion)
With the help of nanoparticles in the top coat it was tried to modify the surface properties in order to reduce the susceptibility of the surface towards a microbiological attack. As the main biocid substance IPBC were used and analyzed. The diffusion and degradation process of IPBC in the coating were described and investigated. With the FT-IR technology it was attempted to analyze certain changes in the chemical structure of the surface (biocid degradation, polymerization reactions).
The evaluation of the physical and chemical properties was done by the bio tests. The samples were inoculated by a specified number of spores and incubated under different conditions in the laboratory. After 6 weeks of incubation the samples were evaluated following a specified scheme. A weathering test under natural conditions was running parallel and the evaluation of the colonization by fungi’s was done accordingly.
Within this study valuable results could be achieved concerning the colonization by mildews of coated wooden facades. Generally it can be pointed out, the extreme conditions during the laboratory tests do not correlate very good with the experiences from the field trials.


SWD-Schlagwörter: Schimmelpilze
Freie Schlagwörter (deutsch): Holzfassaden , Beschichtungen , IPBC
Freie Schlagwörter (englisch): mould, wooden facades, coating, IPBC
Institut: Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Schwarze, Francis (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.02.2008
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 21.02.2008
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