Presseinformation
Pharma+Food 11/2005 - ATEX-Terrazzo

Elektisch leitende kunstharzgebundene Bodenbeläge in Reinräumen

Im Explosionsschutz (EX-Schutz), sind elektrisch leitende Bodenbeläge Standard, um die Gefahren von elektrostatischen Aufladungen auszuschalten. Die im Jahr 2003 in Kraft getretene Richtlinie 94/9/EG, die ATEX 100a betrifft in ihren Anforderungen nicht mehr nur den klassischen EX-Schutz. In der ATEX-Richtlinie sind Sicherheits- und Risikoanalysen verankert, die auch den Brandschutz betreffen. Sämtliche betriebliche Bereiche werden bezüglich ihrer Explosionsrisiken bewertet. Explosionsrisiken sind hochentzündliche, explosionsfähige Atmosphären die durch flüssige wie atmosphärische Stoffe, wie z.B. Gase, Dämpfe, Nebel und Stäube explosionsempfindlich sind. In all diesen betrieblichen Bereichen ist ein elektrisch leitender bzw. ein ableitfähiger Fußboden eine Voraussetzung zur Einhaltung der Betriebssicherheit.

Physikalische Grundlagen

Beim Gehen oder Fahren auf einem isolierenden Fußboden kann kein Spannungsabbau erfolgen. Beim Berühren eines aufgeladenen Körpers mit einem anderen Potential fließt die so gespeicherte Ladung spontan ab. Diese Entladungen können unter bestimmten Bedingungen Funkenbildungen verursachen, die in Verbindung mit brennbaren Stoffen zu Explosionen führen können. Einfache elektrostatische Entladungen, ausgelöst durch "Türklinkeneffekte" bedeuten für die Mitarbeiter allgemein keine Gefahr, jedoch immer die Möglichkeit des Erschreckens verbunden mit Fehlhandlungen.

Staubablagerungen gelten im Sinne der ATEX-Richtlinie als großes Gefahrenpotential. Ab einer gewissen Schicht und der einhergehenden Sauerstoffanbindung reicht schon eine geringe Zündengerie zu einer exothermen Reaktion aus.

Anforderungen an den Bodenbelag

Nach der ATEX-Richtlinie sind verschiedene Zonen der Explosionsgefährdung festgelegt, die unterschiedliche Ansprüche an den Bodenbelag hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit stellen. Bodenbeläge lassen sich gemäß der ASTM-Richtlinie (American Society for Testing and Material) in die beiden Klassifizierungen hinsichtlich der elektrisch leitenden Eigenschaften unterscheiden:

Art der Messung	Entsprechender Wert	Klassifizierung

Widerstand	≤ 10⁶ Ω	ECF = elektrisch leitend

Widerstand	10⁶ Ω< Rx ≤ 10⁹ Ω	DIF = ableitfähig

Wichtig ist diese Unterscheidung, wenn gemäß DIN IEC 61340-4-1 (VDE 0300) ein elektrisch leitfähiger Fußboden (ECF) einen Ableitwiderstand Rx ≤ 10⁶ Ω aufweisen muß. Höhere Werte geltend als ableitfähig.

Sind strenge Anforderungen gestellt, so gilt ECF oder elektrisch leitend. Hierbei werden elektrische Aufladungen durch den Bodenbelag und dessen Potentialerdung abgeleitet. Die Beschaffenheit des Bodenbelages darf zu keiner Zeit beeinträchtigt oder außer Kraft gesetzt sein.

Bis zum April 2001 galt zur Messung von elektrisch leitenden Fußböden die DIN 51953. Mittlerweile wurde diese DIN durch die DIN EN 1081 für alle kunstharzgebundenen Bodenbeläge (BEB-Arbeitsblatt KH4-EL im Entwurf-2005) als bindende abgelöst. Zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes soll von Prüfinstituten wie TÜV nur noch diese Messmethode herangezogen werden.

Bei der DIN EN 1081 Messung wird mit einer Dreipunktelektrode, belastet mit 30 kg mit einer Messpannung von 100 V in einem Flächenraster - von etwa einer Messung pro Quadratmeter- gemessen. Die DIN EN 1081 gilt auch deshalb als bindend, da sie die tatsächliche Situation beim Begehen eines Fußbodens am ehesten wiedergibt. Bei der DIN 51953 wurde durch Zuhilfenahme eines feuchten Papieres gemessen, was theoretisch bedeuten würde, dass der Fußboden immer einen gewissen oberflächlichen Feuchtigkeitsrückstand hätte.

Elektrostatisches Gebäudemangement im Reinraum

Aufgrund der neuen ATEX-Richtlinien ist elektrostatisch beim Neubau oder einer Sanierungsmaßnahme auf die Leitfähigkeit zu achten. Die Einordnung und Festlegung eines elektrisch leitenden oder eines ableitfähigen Bodenbelages ist Planungsaufgabe, die durch Architekten und durch den Nutzer zu erfolgen hat. Jeder Bereich mit Explosionsgefahr soll von einer akkreditierten Prüfstelle vor Inbetriebnahme im Sinne der ATEX-Richtlinie geprüft und klassifiziert werden.

Als elektrisch leitende (ECF) bzw. ableitfähige (DIF) Bodenbeläge für Reinräume werden PVC, Keramik und Fußböden aus Reaktionsharzen eingesetzt. Internationale Studien, die die Investitionskosten, Unterhalts- und Reinigungskosten, Instandhaltungskosten und die Lebensdauer verschiedener Bodenbeläge wie Keramik, PVC, Giessharz- und Terrazzobeläge für vierzig Jahre untersucht haben, verdeutlichen, dass epoxydharzgebundene Terrazzobeläge, die günstigste Wahl darstellen, da sie das höchste Amortisationspotential haben.

Leitfähige Kunstharzbeläge im Reinraum

Für das Erfüllen internationaler pharmazeutischer Normen und Richtlinien werden aufgrund der Fugenlosigkeit Giessharz-Beläge oder Pharma-Terrazzi eingebaut. Elektrisch leitende Giessharzbeläge aus Polyurethan- oder Epoxydharz werden in Schichtdicken zwischen 1,5 mm bis 3 mm eingebaut. Ein Standardaufbau eines Kunstharzbelages umfasst: Grundierung, Leitschicht, Kupfterleitbänder und leitfähige Nutzschicht. Durch eine elektrisch leitende Deckbeschichtung kann die Nutzschicht matt eingestellt werden. Lichtreflektionen können vermieden sowie die Rutschsicherheit gegenüber einem hochglänzenden Belag verbessert werden. Die Deckschicht wird in einer Schichtdicke von 0,1 mm aufgetragen, unterliegt damit mechanischem Abrieb. Eine Erneuerung ist je nach Verschleiß möglich und nötig.

Beispiel: Foto Vita 34 - Nabelschnurblutbank im BBZ Leipzig

Allerdings sind solche Lösungen nicht auf die klassischen produktiven pharmazeutischen oder chemischen Bereiche begrenzt. Mit elektrisch leitenden Giessharzbelägen werden auch Biotechnologie, Forschungs- und Entwicklungslabore sowie Hochregallagergassen bei führerlosen Warenwirtschaftssystemen ausgestattet.

Das elektrisch leitende Giessharzbeläge von höchst unterschiedlicher Ausführungs- und Verarbeitungsqualität sind, hat der technische Leiter der Vita 34 Nabelschnurblutbank Jürgen Hoffmann erfahren. Als er seine neuen Räume im BBZ Leipzig beziehen wollte, entsprachen die Beläge nicht seinen hohen Anforderungen an GMP. Rauhe Hohlkehlen, undichte Anabreitungen sowie Blasen trübten das Bild. Erst nachdem ein BARiT®-ATEX-Coating einbebaut wurde, der sich deutlich hinsichtlich Details von anderen Ausführungen und Belägen abhob, konnte er in seine neuen Reinräume einziehen.

Leitfähiger ATEX-Terrazzo

Gemäß DIN EN 1081 kann ein Pharma-Terrazzo elektrisch leitend (ECF) eingestellt werden. Der Ableitwiderstand des Bodenbelages liegt trocken gemessen mit Dreipunktelektrode zwischen 104 bis 106 Ohm. Als ATEX-Terrazzo bezeichnet man einen kunstharzgebundenene elektrisch leitenden Terrazzobelag mit Schichtdicken zwischen 7 und 8 mm. Der ATEX-Terrazzo wird fugenlos eingebaut. Ein Beton oder Zementestrich erhält eine Grundierung, Leitschicht, Kupferbänder und Ableitpotentiale, die für die Erdung des Belages sorgen. Darauf wird eine Terrazzonutzschicht aufgetragen und bis zum Porenschluß mit Epoxydharz gefüllt.

Ein elektrisch leitender Terrazzobelag benötigt ein hohes Maß an fachlicher Einbaukompetenz, handwerkliche Qualifizierung sowie Ebenflächigkeit des Untergrundes, um den mehrschichtigen Aufbau herzustellen.

Für Reinräume der pharmazeutischen-chemischen Produktion erweisen sich die elektrisch leitenden Terrazzi mit den hohlraumfreien Hohlkehlen als wichtigstes Belagssystem hinsichtlich GMP- und FDA-Standards. Die Qualität eines elektrisch leitenden epoxydharzgebundenen TERRAZZOS für reine Räume ist jedoch sehr von den folgenden Kriterien abhängig:

Die Qualität des Harzes; lösemittelhaltig stark vergilbend versus lösemittelfrei schwach vergilbend
Den Zuschlägen in Form von Natursanden bzw. mit Polyurethanharz ummantelten Granulaten
Der Penetration der Terrazzonutzschicht mit Epoxydharz, ob einmalig mit angedicktem Epoxydharz versus mehrmalig mit feinpenetrierendem Harz
sowie Einbautechnik.

Weitere Faktoren sind die Beschaffenheit und die Restfeuchte des Untergrundes, die Umgebungstemperaturen bei der Applikation. Unterböden wie Estriche sind meist notwendig, um die geforderte Ebenflächigkeit zu erreichen. Der Nutzer elektrisch leitfähiger Fußböden ist für die fachgerechte Grundreinigung, Wartungs- und Unterhaltsreinigung und Desinfektion verantwortlich. Durch Auftragen von filmbildenden Pflegemitteln kann die elektrische Leitfähigkeit gestört werden.

Um mikrobiologisch gegen Kontamination ebenso wie gegen unkontrollierte elektrostatische Aufladungen geschützt zu sein, wurde der jüngste Neubau bei der Lonza AG im Wallis mit einem fugenlosen elektrisch leitenden Terrazzobelag ausgestattet. In Modulen wurde die gesamte Reinraumausstattung bis auf den Bodenbelag vorgefertigt.

Als die einzelnen Module vor Ort aufgestellt waren, wurde ein elektrisch leitender BARiT®-ATEX-Terrazzo in einer blau-weißen Körnung eingebaut. Durch den Einbau vor Ort konnten die einzelnen Module fugenlos aneinander gefügt werden. Sollte im Rahmen einer Standortverlagerung die Module an einem anderen Platz gebraucht werden, so helfen einfache Trennschnitte, um die Module wieder zu separieren.

Fotos Lonza AG, Wallis, Schweiz

Um ein flexibles Gebäudemanagement nicht zu begrenzen und um die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV, Teil 1) zu erfüllen, hat der Betreiber die höchste Sicherheit, in dem er die produktiven Kernbereiche des Gebäudes von Beginn an mit einem elektrisch leitenden Bodenbelag, = 106 O - ECF = elektrisch leitend ausstattet.

Autorin:
Dr. Gabriele Bartel-Lingg, BARiT GmbH, Esslingen
www.barit.de, info@barit.de
Lehrbeauftragte für Pharmazietechnik
Hochschule für Life Science Albstadt-Sigmaringen

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