Nanoversiegelung
Versiegeln von Oberflächen
mit dem Lotusffekt
Wie kommt es zu dieser außergewöhnlichen Eigenschaft der Lotuspflanze - dem Lotuseffekt?
Unter dem Mikroskop erkennt man verschiedene aufeinander aufbauende Schichten. Die Außenhaut der Blätter hat kleine Noppen, die 5-10 Mikrometer hoch und 10-15 Mikrometer voneinander entfernt sind (1 Mikrometer entspricht 1 Tausendstel Millimeter). Diese Noppen sind ihrerseits von einer feinen Nano-Struktur aus Wachskristallen mit Durchmessern von zirka 100 Nanometern überzogen. Sie bestehen aus einer Mischung verschiedenen Wasser abweisender (hydrophober) Pflanzenwachse. Auch abgestorbene, ja sogar getrocknete Blätter der Lotuspflanze zeigen den Lotuseffekt.
Schmutzpartikel haben durch diese raue Oberflächenstruktur nur wenige Kontaktstellen mit dem Blatt, wodurch verhindert wird, dass der Schmutz haften bleibt. Wassertropfen perlen durch die Oberflächenbeschaffenheit ab und nehmen dabei alle Schmutzpartikel mit.
Lotuseffekt = Selbstreinigungseffekt? Wie funktioniert das?
Entscheidend für das Abperlverhalten oder den Lotuseffekt ist vor allem der Kontaktwinkel zwischen der Oberfläche des Untergrundes und der Oberfläche des Wassertropfens. Der Kontaktwinkel ist ein Maß für die Benetzbarkeit der Oberfläche mit Wasser. Mehr zu Kontaktwinkel
Kontaktwinkel < 30° - hydrophile Oberflächen
Auf unbehandelten oder hydrophilen Oberflächen breitet sich der Wassertropfen weit aus, der Kontaktwinkel ist sehr klein. Auf diesen Oberflächen können die Wassertropfen nicht rollen, sondern nur gleiten.
Kontaktwinkel ca. 90° – hydrophobe Oberflächen
Der ideale Kontaktwinkel, damit eine Oberfläche gleichzeitig Wasser abweisend ist, aber noch mit Wasser zu reinigen ist.
Kontaktwinkel > 120° – superhydrophobe Oberflächen
Schwer benetzbare (superhydrophobe) Oberflächen zeichnen sich durch große Kontaktwinkel aus. Hier beträgt die tatsächliche Kontaktfläche nur zwei bis drei Prozent der vom Wassertropfen bedeckten Fläche. Der Tropfen liegt wie auf einem Nagelbrett aus Wachsstiften und berührt nur deren Spitzen. Dadurch werden die Anziehungskräfte zwischen dem Wasser und dem Untergrund verringert, die Wassertropfen nehmen eine kugelförmige Gestalt an. Bei geringstem Neigungswinkel rollen sie dann von der Oberfläche ab. Die Oberfläche wird dabei nicht nass.
ACHTUNG: Ein starker Abperleffekt sagt jedoch nichts aus über den Schmutz abweisenden Effekt der versiegelten Oberfläche. Eine superhydrophobe Oberfläche weist Wasser nur ab, solange sie sauber ist. Verkleben Staub oder Schmutz die "Nano-Häärchen" funktioniert auch der Abperleffekt nicht mehr und das Wasser kann Schmutz nicht abtransportieren. Das liegt daran, dass das Wasser verklebten Schmutz nicht mehr aufweichen kann - eben weil es zu stark abgewiesen wird.
Besser sind da Versiegelungen, die einen gemäßigtem Kontaktwinkel von ca. 90°, bewirken, Hydrophobe Oberflächen lassen es zu, dass sie mit Wasser benetzt werden können. Das macht zuerst den Schmutz nass und lässt ihn dann anlaufen.
Nanoversiegelungen erzeugen den Lotuseffekt auf allen Oberflächen
Den Abperleffekt oder Lotuseffekt kennen die meisten für Autolack oder Autoglas. Mittlerweile gibt es Nanoversiegelungen für fast alle Oberflächen des täglichen Lebens. Sie erzeugen einen Schmutz abweisenden Effekt und schützen vor schädlichen Umwelteinflüssen. Je nach Anwendungsbereich haben sie viele weitere Vorteile. Wir listen die wichtigsten weiter unten auf.
In diesem kurzen Video wird der Vorteil einer Nanoversiegelung anschaulich erklärt
Nanoversiegelung für Beton, Ziegel, Putz, Estrich
Nanoversiegelungen erzeugen eine unsichtbare Nanoschutzschicht auf der Oberfläche, Steine werden dadurch dauerhaft imprägniert (bis zu 10 Jahre). Durch Regen, UV-Strahlung, Frost und aggressive Umwelteinflüsse verlieren Mauern, Putz oder Dachziegel im Laufe der Jahre ihre schützende Funktion. Wenn Wasser eindringen kann, kommt es zu Frostschäden, Mooswachstum und unschönen Verfärbungen. Die Nanoversiegelung bildet mikroskopisch kleine Strukturen auf der Oberfläche, die der eines Lotusblattes ähneln. Durch die besondere Oberflächenstruktur kann sich Schmutz nicht festsetzen, und Wasser perlt leichter ab. Auch eine Vermoosung wird weitgehend ausgeschlossen, weil den Moosen keine Wachstumsgrundlage mehr geboten wird.
Mehr zu Nanoversiegelung für Beton, Ziegel, Putz, Estrich
Kurzfristige Dachziegel-Imprägnierungen sind deutlich günstiger, müssen aber nach ca. 3 Jahren erneuert werden.
Nanoversiegelung für Glas (Fenster, Dusche, Autoglas)
Auf Glas kommen Nanoversiegelungen eine ganz besondere Bedeutung zu, denn der Schmutz abweisende Effekt bringt viele Vorteile mit sich. Fenster, die länger sauber bleiben, Regen, der von der Windschutzscheibe abperlt oder Duschkabinen, die nicht mehr verkalken sind dabei nur ein paar der Annehmlichkeiten, die man durch die Versiegelung der Oberfläche erreichen kann.
Auf dem Markt gibt es dafür teils spezielle Produkte, die auf genau eine Anwendung zugeschnitten sind. Dabei kann man davon ausgehen, dass eine Nanoversiegelung, die für Autoglas angeboten wird, auch auf Fensterglas wirkt und umgekehrt. Allen gemeinsam ist, dass die Glasfläche vor der Versiegelung gereinigt werden muss für ein gutes Ergebnis. Die Hersteller bieten dabei teils spezielle Vorreiniger an, die auf die jeweilige Nanoversiegelung zugeschnitten sind.
Die Anwendung ist je nach Produkt oft sehr unterschiedlich. Es gibt Nanoversiegelungen, die einfach aufgetragen werden und an der Luft trocknen können (Nanotol), andere müssen akribisch einpoliert werden und wieder andere haben mehrere Komponenten, die erst zusammen gemischt werden müssen. Bevor man sich für einen Anbieter entscheidet, kann man hier aussuchen, was einem gefällt.
Bei den meisten Artikeln ist die Anwendung gleich erklärt. Wenn man zur Anwendung keine Angaben findet ist Vorsicht geboten. Fragen Sie besser nach, bevor Sie mit der Anwendung überfordert sind. Aufpassen sollten Sie auch auf die Schutzvorkehrungen, die empfohlen werden. So sollten Nanoversiegelungen, die Lösungsmittel enthalten, wegen der Ausdünstungen und der Geruchsbelästigung nicht in Innenräumen angewendet werden!
Nanoversiegelungen, die keine Lösungsmittel enthalten sind für die Eigenanwendung in privaten Haushalten bestens geeignet. Die Anwendung ist meist sehr einfach und man braucht keinerlei Vorkenntnisse.
Nanoversiegelung für Textilien
Für Textilien kennt man bereits seit vielen Jahren Imprägnierungen. Diese werden mit einem Spray als Schicht oben auf z.B. den Schuh gesprüht und bieten dort einen Wasser abweisenden Effekt. Nanoversiegelung dringen dagegen in die Fasern ein und ummanteln jede einzelne Textilfaser mt Nanopartikeln. Dies bietet eine deutlich stärkere Wirkung und darüber hinaus auch einen Schmutz abweisenden Effekt. Die Wirkung hält dabei oft viele Jahre, ist waschstabil und völlig unsichtbar.
Geignet sind Nanoversiegelungen für textile Oberflächen für Schuhe, Jacken, Hosen aber auch Markisen, Zelte oder Gartenpolster. Die neuesten Versiegelungsprodukte sind auf Wasserbasis und haben keine Aerosole mehr. Sie können gefahrlos auch in Innenräumen angewendet werden. Mehr zu Nanoversiegelung für Textilien
Wer bei Dauerregen langfristig trocken bleiben will, braucht wasserdichte Schuhe. Wer nur geschützt sein will, falls er aus Versehen in eine Pfütze tritt, für den ist wasserabweisend besser, da er zusätzlich die Schmutz abweisende Wirkung hat. In der Pfütze stehen bleiben darf man damit aber nicht.
Sind Nanoversiegelung für Fahrzeuge - eine Alternative zum Wachs?
Im Autopflegebereich tummeln sich viel Anbieter, die mit mehr oder weniger teuren und mehr oder weniger leistungsfähigen Versiegelungen werben. Die Verwirrung ist oft groß, denn die Unterschiede sind schlecht erklärt. Wir geben einen Überblick:
Wachse werden als Schicht auf den Lack aufgetragen. Im Gegensatz zu einer Nanoversiegelung ist diese Schicht relativ dick. Wachse stumpfen die Oberfläche spürbar ab. Man kann dies mit dem Finger fühlen. Diese Schicht schützt den Lack, hält aber nur ein paar Wochen. Dann muss das Wachs erneuert werden. Wer sein Auto gerne pflegt und auch nicht davor zurückscheut, alle paar Wochen ein paar Stunden Zeit für die Pflege zu investieren, hat mit Wachsen eine günstige und leicht anzuwendende Autopflege gefunden.
Nanoversiegelungen bilden keine Schicht, sondern eine chemische Verbindung mit der Lackoberfläche. Diese Schicht ist ultra-(nano)-dünn und langlebig. Durch die chemische Verbindung kann sie aber nicht mehr entfernt, sondern nur abpoliert werden. Hier sind oft Profikenntnisse gefragt.
Keramikversiegelungen (oder Quartz-coating) sind Nanoversiegelungen auf Siliziumdioxid Basis. Achtung: Anwendung nur in geschlossenen Räumen, ohne Luftbewegung und Sonneneinstrahlung mithilfe spezieller Applikatoren. Schutzausrüstung ist hier Pflicht. Aushärtungszeit bis zu 24 Stunden. Professionelle Anbieter verlangen für den Auftrag gerne ein paar Hundert Euro.
Mechanische Nanoversiegelungen sind neu und haben dieselben Vorteile, wie chemische Nanoversiegelungen. Sie gehen aber keine chemische verbindung mit dem Autolack ein. Die Anwendung ist deshalb deutlich einfacher. Man kann dies leicht selber tun und sich den professionellen Autoaufbereiter sparen.
Beading/Sheeting nennt man den Effekt, wie das Wasser von der Oberfläche abgewiesen wird. Siehe Kontaktwinkel weiter oben auf dieser Seite. Manche Anbieter legen darauf ihre Hauptargumentation. Der Abperleffekt auch Lotuseffekt ist aber mehr ein Showeffekt, denn um Schmutz zu entfernen, muss man etwas nachhelfen. Je glatter die Oberfläche da ist, desto besser lässt sich Schmutz mit Wasser entfernen.
Sind Nanoversiegelungen gefährlich?
Verallgemeinern lässt sich das nicht. Die meisten Berichte, die es hierzu gibt, haben sich hinterher als Falschmeldung herausgestellt.
Es gab z.B. Bericht zu Schwindel nach der Anwendung einer Nanoversiegelung im Haushalt, da stellte sich später heraus, daß die Aerosole schuld waren. Das Mittel selber war harmlos. Leider ging das in der Pressemitteilung unter und wurde des öfteren falsch zitiert.
Es gab auch Berichte, bei denen Mäusen Titandioxid in größeren Mengen ins Gehirn injiziert wurde. Die Mäuse bekamen hinterher zum Teil Tumore. Ob das am Titandioxid lag oder an der brutalen Tierquälerei wurde niemals klargestellt.
Nur wenige Nanoversiegelung haben das explizit untersuchen lassen, wie zum Beispiel Nanotol von der Firma CeNano. Hier gibt es ein Zertifikat für die ungefährliche Handhabung.
Wer darauf achtet, eine Nanoversiegelung "Made in Europe" zu benutzen und auf der Website des Herstellers nach Zertifikaten für die durchgeführten Tests sucht, ist auf der sicheren Seite.
Brauchen wir Schutz vor Nanopartikel?
