DE10328556A1

DE10328556A1 - Prüfkammer zur Untersuchung des mikrobiellen Wachstums auf oder in Probenkörpern sowie ein Verfahren zur Überprüfung von Probenkörpern

Info

Publication number: DE10328556A1
Application number: DE2003128556
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Friebel; Andreas Dipl.-Biol. Mitschke; Guido Dr. Hora
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfkammer (1) zur Untersuchung des mikrobiellen Wachstums auf oder in Probenkörper (3) mit einer Aufnahmeeinrichtung (2) für die zu untersuchenden Probenkörper (3) und eine Beregnungseinrichtung (4) zum Beregnen der Probenkörper (3) sowie ein Verfahren, bei dem die Probenkörper (3) in festgelegten, einstellbaren Intervallen beregnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfkammer zur Untersuchung des mikrobiellen Wachstums auf oder in Probenkörpern sowie ein Verfahren zur Überprüfung von Probenkörpern auf Beständigkeit gegenüber mikrobiologischer Besiedelung und/oder Zerstörung. Die Erfindung betrifft insbesondere die Untersuchung von Probenkörpern aus Holz oder Holzwerkstoffen.

Oberflächen im Innen- und Außenbereich werden häufig von Mikroorganismen besiedelt, die unter geeigneten Bedingungen die Oberflächen nicht nur optisch beeinträchtigen, sondern auch zerstören können. Zur Überprüfung der Beständigkeit von Werkstoffen gegenüber mikrobiologischer Besiedelung und Zerstörung werden Petrischalenversuche und klimatisierte Testkammern eingesetzt.

Die Petrischalenversuche werden mit einem Testorganismus oder definierten Mischkulturen durchgeführt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass bei nur einem Testorganismus der Einfluß und die Auswirkungen anderen Mikroorganis men nicht berücksichtigt werden können. Der Einsatz von Mischkulturen, wie z. B. in DIN 40 046 oder DIN IEC 68 Teil 2–10 hat den Nachteil, dass einige der aufgeführten Mikroorganismen in der Praxis keine Relevanz haben und zudem die unterschiedliche Entwicklungszeit der Mikroorganismen dazu führt, dass langsam wachsende Organismen von sich schneller entwickelnden Organismen überwachsen werden und ihre Auswirkungen auf dem Werkstoff nicht beurteilt werden können.

Eine andere Methode ist der Test in klimatisierten Kammern. Dabei werden die mit Sporen einer Einzel-/Mischkultur behandelten Probenkörper in die Kammer eingehängt oder flach gelagert und bei definierten Temperaturen inkubiert. Die Nachteile, die bei den Petrischalenversuchen auftreten, treten analog auch in den Kammerversuchen auf.

Die in den letzten Jahren entwickelten selbstreinigenden Anstriche und Oberflächen können mit den bisherigen Testmethoden nicht untersucht werden. Voraussetzungen für den Selbstreinigungs-Effekt sind eine horizontale Mindestneigung von 10° und Wassertropfen, mit dem die Schmutzpartikel abgewaschen werden.

In dem Artikel „Succession and Interrelationships of Microorganisms on Painted Surfaces" von Thomas B. O'Neill, veröffentlicht im März 1986 im Journal of Coatings Technology ist ein Prüfaufbau beschrieben, bei dem in einer Prüfkammer eine Bodenprobe angeordnet ist. Die Temperatur und Luftfeuchtigkeit wurde gemessen und ein Ventilator sorgte für eine Luftzirkulation. Die Prüfkammer war nach ASTM-Anforderungen D-3273-82 aufgebaut.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Prüfkammer und ein Verfahren zu entwickeln, die zu realen Umweltbedingungen vergleichbare Aussagen über das Verhalten von Werkstoffen, insbesondere Holz oder Holzwerkstoffen gegenüber mikrobiellen Befall innerhalb kurzer Zeit erlaubt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Prüfkammer eine Aufnahmeeinrichtung für die zu untersuchenden Probenkörper und eine Beregnungseinrichtung zum Beregnen der Probenkörper aufweist. Ebenfalls wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Probenkörper in der Prüfkammer in festgelegten, einstellbaren Intervallen beregnet werden.

Um auch selbstreinigende Anstriche oder Oberflächen zu untersuchen ist es vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung für die Probenkörper einstellbar ausgebildet ist, so dass die zu untersuchende Oberfläche oder Beschichtung des Probenkörpers in einem frei einstellbaren Winkel zu der Beregnungseinrichtung ausrichtbar ist. Dieser Winkel beträgt insbesondere 0° bis 90°, so dass bei plattenförmigen Probenkörpern eine vollständige Benetzung in unterschiedlichen Winkeln erreicht werden kann.

Zweckmäßigerweise ist das Impfmaterial, das als Mikroorganismenquelle dient, innerhalb der Kammer gelagert, um so die Probenkörper mit der entsprechenden Anzahl an Mikroorganismen versorgen zu können. Vorteilhafterweise wird als Impfmaterial ein natürlicher Boden, der vom Untersuchungs- oder Anwendungsstandort stammt, oder ein Standardboden, also ein genau definierter Boden bekannter Zusammensetzung (z. B. Einheitserde) verwendet. Bei Bedarf können die zu untersuchenden Mikroorganismen sowohl dem Standardboden als auch dem natürlichen Boden zugesetzt werden. Alternativ ist vorgesehen, dass das Impfmaterial außerhalb der Prüfkammer gelagert ist und über eine Luftströmung oder eine anderweitige externe Zufuhr die Mikroorganismen in die Prüfkammer gelangen.

Durch die Kopplung eines Ventilators mit der Prüfkammer zur Erzeugung einer Luftströmung innerhalb der Prüfkammer ist es möglich, dass eine Luftströmung erzeugt wird, die eine gleichmäßige Verteilung der Mikroorganismen innerhalb der Prüfkammer gewährleistet und somit den Bedingungen in der natürlichen Umgebung nahegekommen wird.

Beleuchtung und Heizeinrichtungen sind ebenfalls vorgesehen, um das natürliche Sonnenlicht zu simulieren und den Einfluß verschiedener Temperaturzyklen auf die Probenkörper zu untersuchen.

Eine zweckmäßige Anordnung sieht vor, dass die Probenkörper in der Aufnahmeeinrichtung zwischen der Beregnungseinrichtung und dem Impfmaterial bzw. dem mit Mikroorganismen versehenen Boden angeordnet sind, wobei die Beregnungseinrichtung oberhalb der Probenkörper montiert ist. Zwischen den Probenkörpern und dem Impfmaterial ist ein Ventilator zur Erzeugung der Luftströmung angeordnet, so dass die Mikroorganismen von dem Impfmaterial bzw. Boden aufgenommen und in der Atmosphäre der Prüfkammer gleichmäßig verteilt werden können. Unterhalb des Bodens ist eine Drainageschicht angeordnet, so dass die Bildung von Staunässe vermieden wird. Eine Pumpe pumpt das Niederschlagswasser ab und führt es aus der Prüfkammer heraus.

Die Sedimentationsrate der Mikroorganismen beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,1 und 16 Keimen/cm²·h, womit ungefähr die natürliche Sedimentationsrate erreicht wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figur erläutert.
Die Figur zeigt eine Prüfkammer 1 mit in Aufnahmeeinrichtungen 2 gehaltenen Probenkörpern 3, wobei die Probenkörper 3 in einem Winkel von 0° bis ± 90° über die drehbaren Aufnahmeeinrichtungen 2 frei einstellbar sind. Alternativ sind die Aufnahmeeinrichtungen 2 frei drehbar, so dass vollständige Drehungen der Probenkörper 3 möglich sind. Oberhalb der Probenkörper 3 ist eine Beregnungseinrichtung 4 angeordnet. Die zu untersuchende Oberfläche, insbesondere eine behandelte oder beschichtete Oberfläche der Probenkörper 3 ist somit zu der Beregnungseinrichtung 4 in einem beliebigen Winkel einstellbar, so dass reproduzierbare und realitätsnahe Untersuchungen vorgenommen werden können. Über die in der Prüfkammer 1 integrierte Beregnungseinrichtung 4 ist es möglich, die Wettersimulation von natürlichen Niederschlägen zu erzeugen und zusätzlich für eine hohe Luftfeuchtigkeit zu sorgen. Die Niederschlagsmenge kann ebenso wie das Beregnungsintervall den Untersuchungsbedürfnissen angepasst werden.
Unterhalb der Probenkörper 3 ist Impfmaterial 5 in Gestalt eines definierten Bodens oder Bodenmaterials des jeweiligen Untersuchungsstandortes oder des Anwendungsstandortes der eingesetzten Werkstoff angeordnet. Oberhalb des Impfmaterials 5 ist ein Ventilator 6 an einer Seitenwandung innerhalb der Prüfkammer 1 angeordnet, der die Mikroorganismen aus dem Impfmaterial 5, ähnlich wie in der natürlichen Umgebung, durch eine Luftströmung in der Prüfkammer 1, verteilt. Der Ventilator 6 ist regelbar und die Luftströmung wird direkt oberhalb der Impfmaterialschicht 5 erzeugt, so dass eine gleichmäßige Verteilung der Mikroorganismen gewährleistet ist. Je nach Einstellung der Umweltbedingungen liegt die Sedimentationsrate der Mikroorganismen zwischen 0,1 und 16 Keimen/cm²·h.
Unterhalb des Impfmaterials 5 ist eine Drainageschicht 7 angeordnet, die verhindert, dass das Impfmaterial 5 eingestaut wird. Das Impfmaterial 5 bzw. der Bo den wird somit gleichmäßig feucht gehalten. Über eine Pumpe 9 wird das Niederschlagswasser aus der Prüfkammer 1 entfernt.
Mit der variablen Ausrichtung der Probenkörper 3 ist es möglich, diverse Einbausituationen der Werkstoffe bzw. Probenkörper 3 zu simulieren, so dass eine verläßliche Aussage darüber getroffen werden kann, wie der Befall und gegebenenfalls die Zerstörung der Werkstoffe wie Holz, Holzwerkstoffen oder ähnlichen Werkstoffen durch Mikroorganismen stattfindet. Zu dem gleichen Zweck ist die integrierte Beregnungseinrichtung 4 vorgesehen, durch die eine natürliche Beregnung simuliert wird.
Durch den Einsatz natürlichen Bodens als Impfmaterial 5 werden anwendungsnahe Prüfergebnisse erzielt, wobei die Proben unter definierten klimatischen Bedingungen untersucht werden können. Durch die zusätzliche, steuerbare Beleuchtung kann natürliches Sonnenlicht simuliert werden, ebenfalls kann durch die Heizeinrichtung oder gegebenenfalls durch eine Kühleinrichtung das Verhalten in verschiedenen Klimazonen überprüft werden. Insgesamt ist durch die erfindungsgemäße Prüfkammer und das Prüfverfahren eine zeitgeraffte Prüfung von Werkstoffen in Bezug auf den Mikroorganismenbefall von allen im Innen- und Außenbereich eingesetzten Werkstoffen möglich.
Alternativ zu der Lagerung des Impfmaterials innerhalb der Prüfkammer kann diese auch außerhalb aufbewahrt werden. Die Mikrorganismen werden dann beispielsweise über die Lüftung in Gestalt des Ventilators oder die Beregnungseinrichtung in die Prüfkammer eingebracht. Dadurch kann der Eintrag an Mikroorganismen kontrolliert und gesteuert werden.

Claims

Prüfkammer (1) zur Untersuchung eines mikrobiellen Wachstums auf oder in Probenkörpern (3) mit einer Aufnahmeeinrichtung (2) für die zu untersuchenden Probenkörper (3) und einer Beregnungseinrichtung (4) zum Beregnen der Probenkörper (3).
Prüfkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (4) für die Probenkörper (3) verstellbar ausgebildet ist, so dass die die zu untersuchende Oberfläche des Probenkörpers (3) in einem frei einstellbaren Winkel, insbesondere zwischen 0° und 90° zu der Beregnungseinrichtung (4) ausrichtbar sind.
Prüfkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Prüfkammer (1) Impfmaterial (5) gelagert ist.
Prüfkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Impfmaterial (5) als natürlicher Boden, Standardboden oder mit Mikroorganismen angereicherter Standardboden oder natürlicher Boden ausgebildet ist.
Prüfkammer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilator (6) zur Erzeugung einer Luftströmung in der Prüfkammer (1) mit dieser gekoppelt ist.
Prüfkammer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung für die Probenkörper (3) vorgesehen ist.
Prüfkammer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Prüfkammer (1) vorgesehen ist.
Prüfkammer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beregnungseinrichtung (4) oberhalb der Probenkörper (3) angeordnet ist, dass der Ventilator (6) unterhalb der Probenkörper (3) und oberhalb des Impfmaterials (5) angeordnet ist und eine Luftströmung oberhalb des Impfmaterials (5) erzeugt.
Prüfkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Impfmaterials (5) eine Drainageschicht (7) angeordnet ist.
Prüfkammer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (9) vorgesehen ist, die das Niederschlagswasser aus der Prüfkammer (1) abpumpt
Verfahren zur Überprüfung von Probenkörpern auf Beständigkeit gegenüber mikrobologischer Besiedelung und/oder Zerstörung mit einer Prüfkammer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenkörper (3) in festgelegten, einstellbaren Intervallen beregnet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftströmung über das Impfmaterial geführt und die Mikroorganismen in der Prüfkammer (1) verteilt werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sedimentationsrate der Mikroorganismen zwischen 0,1 und 16 Keime/cm²·h liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederschlagswasser aus der Prüfkammer (1) abgepumpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen der Prüfkammer (1) extern zugeführt werden.