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Die
vorliegende Erfindung betrifft fotokatalytische Zusammensetzungen
und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich fotokatalytische Reinigungszusmmensetzungen,
die zum Reduzieren der Reinigungshäufigkeit und/oder -leistung
vorgesehen sind, und Verfahren unter Einsatz derartiger Zusammensetzungen.
Bezug genommen wird hier auf Reinigungszusammensetzungen und/oder
Zusammensetzungen, die beim Bekämpfen
von üblen
Gerüchen
und/oder Schmutz und/oder Mikroorganismen wirksam sind, wobei es
sich hierbei um bevorzugte Zusammensetzungen handelt, jedoch sind
die folgenden Beschreibungen und Definitionen auch auf Zusammensetzungen
für andere
Zwecke anwendbar.
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Reinigungszusammensetzungen
der Erfindung sind zum Reinigen von Oberflächen wie Keramikfliesen, Spülbecken,
Bädern,
Waschbecken, Toiletten, Arbeitsflächen, Öfen, Kochfeldern, Teppichen,
Stoffen, Böden,
lackiertem Holzwerk, Metallwerk, Laminaten, Glasoberflächen und
dergleichen von besonderem Interesse.
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Reinigungszusammensetzungen,
die für
allgemeine und für
spezifische Verwendungen vorgesehen sind, sind auf dem Fachgebiet
bekannt. Derartige Zusammensetzungen umfassen, wenn sie flüssig sind,
ein oder mehrere oberflächenaktive
Mittel, um ölige
Ablagerungen anzulösen
und/oder zu dispergieren und wasserlösliche Materialien zu lösen. Diese
Reinigungszusammensetzungen können
ein oder mehrere Lösungsmittel
(einschließlich
Wasser), Verdickungsmittel, Schleifteilchen, Bleichmittel, Desinfektionsmittel/antibakterielle
Mittel, Parfüms,
Wachse oder andere Poliermittel, Konservierungsmittel, Farbmittel
und ähnliche
Additive einschließen.
Die flüssige
Formulierung stellt ein Vehikulum zur Entfernung von unlöslichem
teilchenförmigem Material
bereit, und Gerüststoffe
und Suspensionsmittel sind häufig
in den Zusammensetzungen eingeschlossen, um dieses Ver fahren zu
erleichtern. Die Zusammensetzungen des Fachgebiets sind mehr oder
weniger beim Entfernen von Schmutz, gewöhnlich anorganischem Schmutz
von Oberflächen
und beim Verhindern dessen Wiederablagerung während des Reinigungsverfahrens
wirksam. Jedoch ist die Wiederverschmutzung der Oberflächen nach
Reinigung ein unvermeidliches und anhaltendes Verfahren.
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So
werden Haushalts- und andere Oberflächen fortlaufend durch verschiedene
Mittel, einschließlich z.B.,
Verschmutzung, die aus der Nahrungsmittelherstellung, durch den
Kontakt von Menschen und Haustieren, der Wiederablagerung von öligen Ablagerungen
und von in der Luft enthaltenen Materialien, schmutzig oder verschmutzt.
Diese und ähnliche
Schmutzarten sind nicht nur ästhetisch
unangenehm, sondern können auch
eine schädliche
Wirkung auf die Gesundheit haben. Der Schmutz kann allergenes Material
wie Pollen, Staubmilben, Staubmilbenkot, Katzen- oder andere Tierallergene
enthalten und des Weiteren schädliche
oder toxische Materialien, die von benachbarten oder in der Nähe liegenden
industriellen, Gerstenbau- oder landwirtschaftlichen Prozessen abgeleitet
sind, einschließen.
Abgelagerter Schmutz kann auch pathogene Mikroorganismen beherbergen
oder unterhalten oder könnte
Reste von menschlichen oder tierischen Fäkalien oder Urin einschließen. Es
ist deshalb wichtig, dass dieser und ähnlicher abgelagerter Schmutz
von Oberflächen wirksam
und häufig
entfernt wird.
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Die
Reinigung von Oberflächen
ist deshalb eine häufige
und oftmals zeitaufwendige Notwendigkeit und wird unvermeidlich
als unangenehme Routinearbeit betrachtet. Es besteht Bedarf nach
Mitteln zum Reduzieren der Reinigungshäufigkeit und erwünschtermaßen auch
zum Erleichtern der Entfernung von auf Oberflächen abgelagertem Schmutz.
Es ist klar, dass bekannte, herkömmliche
Reinigungszusammensetzungen keine Wirkungen auf Schmutz haben, der
nach dem Reinigungsverfahren bis zu dem Zeitpunkt auf Oberflächen abgelagert
wird, an welchem das Reinigungsverfahren erneut vorgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung sucht deshalb nach der Bereitstellung
von Reinigungszusammensetzungen, die zum Reduzieren der erforderlichen
Reinigungshäufigkeit
und/oder zum Er leichtern der Entfernung von abgelagertem Schmutz
nach dem Reinigungsverfahren wirksam sind.
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Es
ist eine Aufgabe der Ausführungsformen
der Erfindung, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die eine verbesserte
fotokatalytische Wirkung zeigt.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist eine flüssige Zusammensetzung bereitgestellt,
die bei Verwendung auf eine Oberfläche aufgetragen wird und unter
Zurücklassen
eines Rückstands
trocknet, wobei die Zusammensetzung ein Gemisch aus Folgendem umfasst:
- (1) ein fotokatalytisches Material, bei welchen
es sich um Peroxo-modifiziertes Titanoxid, vorzugsweise in seiner
Anatasform, oder um Peroxo-modifizierte Titansäure oder ein Gemisch davon,
umfassend bis zu 5 Gew.-% der Zusammensetzung, handelt;
- (2) ein Sensibilisierungsmittel, das zum Absorbieren von sichtbarer
oder Ultraviolett- oder Infrarotstrahlung fungiert und die fotokatalytische
Wirkung des fotokatalytischen Materials verbessert, umfassend bis
zu 1 Gew.-% der Zusammensetzung.
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Es
ist eine Aufgabe der Ausführungsformen
der Erfindung, eine Reinigungszusammensetzung bereitzustellen, die
zusätzlich
zum Bekämpfen
von vorliegenden üblen
Gerüchen
und/oder Schmutz und/oder unerwünschten
Mikroorganismen beim Auftragen auf einen Ort, z.B. eine Oberfläche, übel riechende
Verbindungen und/oder Schmutz und/oder unerwünschte Mikroorganismen nach
ihrem Auftragen auf einen Ort weiter bekämpft.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung
bereitgestellt, umfassend ein fotokatalytisches Material, das üble Gerüche und/oder
Schmutz und/oder unerwünschte
Mikroorganismen auf einem Ort bekämpfen kann, oder ein Vorläufer für ein derartiges
fotokatalytisches Material, ein Sensibilisierungsmittel, das zum
Absorbieren von sichtbarer oder Ultraviolett- oder Infrarotstrahlung fungiert und
die Wirksamkeit des fotokatalytischen Materials beim Bekämpfen von üblen Gerüchen und/oder
Schmutz und/oder unerwünschten
Mikroorganismen auf dem Ort verbessert, und einen Alkohol; wobei
das fotokatalytische Material, das Sensibilisierungsmittel und der
Alkohol wie hier definiert sind.
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Der
Begriff „Bekämpfen" bedeutet, dass die
Zusammensetzung des zweiten Aspekts zum Entfernen und/oder Abbauen
von übel
riechenden Verbindungen und/oder Schmutz und/oder Mikroorganismen
verwendet und/oder verhindern kann, dass sich üble Gerüche und/oder Schmutz und/oder
Mikroorganismen auf dem Ort entwickeln. Der Begriff „Mikroorganismus" wird in dieser Beschreibung
verwendet, um einen beliebigen mikroskopischen Organismus, der bekämpft wird,
jedoch insbesondere ein Bakterium zu bezeichnen. Jedoch auch von
Interesse als Mikroorganismen, die voraussichtlich von den Zusammensetzungen
der Erfindung bekämpft
werden, sind Viren und Pilze, insbesondere Hefen. Ein pathogener
Mikronrganismus, der von besonderem Interesse ist, indem er die
Wirksamkeit der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zeigt,
ist das Bakterium Staphylococcus aureus.
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Die
Zusammensetzung des zweiten Aspekts schließt deodorisierende Zusammensetzungen
und antiallergene Zusammensetzungen ein. Zum Beispiel können die
Zusammensetzungen durch Abbau von übel riechenden Verbindungen
als Ablagerungen und/oder als in der Luft enthaltene Verbindungen
eine deodorierende Wirkung aufweisen. Für derartige Verwendungen können die
Zusammensetzungen auf Oberflächen
im entsprechenden Einsatzort aufgebracht oder in Raumsprays verwendet
werden.
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Durch
die vorliegende Erfindung kann ein Rückstand oder eine Schicht aus
fotokatalytischen Material auf einem Ort, z.B. einer Oberfläche bereitgestellt
werden, durch welche Schmutz und/oder unerwünschte Mikroorganismen, die
auf dem Rückstand
oder der Schicht abgelagert sind, oder Schmutz oder unerwünschte Mikroorganismen,
die auf der Oberfläche
vorliegen, vor der Ablagerung des Rückstands oder der Schicht einer fotokatalytischen
oder einer anderen fotochemischen Oxidation, Reduktion, radikalischen
oder anderen fotochemischen Reaktion unterzogen werden, die zum
Abbauen, „Wegbrennen" oder sonstigen Zersetzens
des Schmutzes oder der unerwünschten
Mikroorganismen oder zumindest von Hauptbestandteilen davon; und/oder
zum Schwächen
deren Kontakt mit der Oberfläche
wirksam ist. Demzufolge kann behauptet werden, dass sich das Reinigungsverfahren
nach Beendigung des herkömmlichen
Vorgangs der Entfernung des Schmutzes oder der unerwünschten
Mikroorganismen fortgesetzt.
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Wie
vorstehend angegeben, kann Schmutz allergenes Material enthalten,
das durch die vorliegende Erfindung zersetzt oder auf andere Weise
abgebaut wird. Von besonderem Interesse ist die Verwendung der Zusammensetzungen
der Erfindung beim Bekämpfen
von allergenem Schmutz, der mit Hausstaubmilben verbunden ist.
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Es
wird angenommen, dass die Fäkalien
von zwei bestimmten Hausstaubmilbenspezies, Dermatophagoides farinae
(bekannt als Der-f) und Dermatophagoides pternoyssinus (bekannt
als Der-p) die Immunantwort des Körpers auslösen, wodurch bekannte allergene
Antworten entstehen.
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Ein Überblick
dafür ist
in Experimental and Applied Acarology, 10 (1991), Seite 167–186, in
einem Artikel mit dem Titel „House
dust-mite allergen",
a review by L. G. Arlian, bereitgestellt.
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Sowohl
die Der-f- als auch Der-p-Spezies ist weltweit zu finden. In manchen
Gebieten ist Der-f die einzige Dermatophagoides-Spezies. In anderen
Gebieten ist Der-p die einzige Spezies. In weiteren anderen Bereichen
sind beide Spezies gegenwärtig,
wobei im Allgemeinen die eine oder die andere überwiegt.
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Unter
Verwendung des fotokatalytischen Materials kann eine Zersetzungsreaktion,
welcher sich eine übel
riechende Verbindung oder ein Schmutz unterzieht, fotoinduzierte
Oxidations- und/oder fotoinduzierte Reduktionsreaktionen mit organischen
oder anorganischen Bestandteilen der übel riechenden Verbindung oder des
Schmutzes beinhalten. Diese Reaktionen können wiederum zur Erzeugung
von freien Radikalen führen, die
beim Abbau von organischem Material in der übel riechenden Verbindung oder
im Schmutz wirksam sind. Diese Reaktionen können auch einen dauerhaften
Nutzen nach Beendigung des anfänglichen
Deodorierungs- oder Reinigungsverfahrens bereitstellen.
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Ein
möglicher
Wirkungsmodus unter Verwendung des fotokatalytischen Materials ist
nun beschrieben. Während
wir nicht an eine wissenschaftliche Theorie gebunden sein wollen,
kann in diesem vorgeschlagenen Wirkungsmodus einfallendes Licht
von geeigneter Energie ein Elektron von einem Valenzband des fotokatalytischen
Materials zu einem Leitungsband befördern. Es liegt dann ein Elektron
(e–)
im Leitungsband und eine Elektronenlücke (h+)
im Valenzband vor. Sowohl das Elektron als auch die Elektronenlücke können an
die Oberfläche
des fotokatalytischen Materialteilchens migrieren und mit Sauerstoff
und Wasser wechselwirken, um radikale Spezies zu erzeugen. Diese
radikalen Spezies können
dann radikalische Zersetzungsreaktionen im organischen Schmutz bilden,
die dann letztendlich Kohlendioxid bilden, wenn die radikalische
Reaktion zu ihrem Abschluss verläuft.
Es wird angenommen, dass das Sensibilisierungsmittel Licht vom sichtbaren
oder Ultraviolett- oder Infrarot-(vorzugsweise vom sichtbaren)Bereich
absorbieren kann, wodurch eine Anregung des Sensibilisierungsmittels
bewirkt wird. Elektronen werden dann emittiert, wenn das Sensibilisierungsmittel vom
angeregten Zustand zerfällt
oder zersetzt, und diese Elektronen werden zum Leitungsband des
fotokatalytischen Materials übertragen.
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Das „fotokatalytische
Material" liegt
vorzugsweise in einer Menge von 0,2–3 Gew.-% und vorzugsweise
0,3–1
Gew.-% der Zusammensetzung vor.
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Das
fotokatalytische Material kann durch Bezugnahme auf Folgendes hergestellt
werden.
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Journal
of the Ceramic Society of Japan 104[8], 715–718 (1996) Syntheses of Peroxo-Modified
Anatase Sol from Peroxo Titanic Acid Solution, by Hiromichi ICHINOSE,
Makoto TERASAKI, Hiroaki KATSUKI.
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Journal
of the Ceramic Society of Japan 104[10], 914–917 (1996) Properties of Anatase
Films for Photocatalyst from Peroxotitanic Acid Solution and Peroxo-Modified Anatase
Sol, by Hiromichi ICHINOSE, Akihiko KAWAHARA, Hiroaki KATSUKI.
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Vorzugsweise
ist das fotokatalytische Material für den Anwender nach der Anwendung
nicht wahrnehmbar oder kaum wahrnehmbar. Vorzugsweise weist das
in der vorliegenden Erfindung verwendete fotokatalytische Material
eine mikroskopische Teilchengröße auf.
Die mikroskopische Teilchengröße unterstützt auch das
Erzielen einer gleichförmigen
Dispersion innerhalb der Formulierung und das Maximieren der Wirksamkeit der
fotokatalytischen Reaktion. Geeigneterweise weist das fotokatalytische
Material eine mittlere Teilchengröße (Durchmesser) von mindestens
5 nm, vorzugsweise mindestens 10 nm, besonders bevorzugt mindestens 15
nm auf. Geeigneterweise weist das fotokatalytische Material eine
mittlere Teilchengröße von weniger
als 200 nm, vorzugsweise weniger als 100 nm auf. Eine besonders
bevorzugte Klasse an fotokatalytischen Materialteilchen weist eine
mittlere Teilchengröße im Bereich
von 5–100
nm, insbesondere 30–100
nm auf.
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Das
fotokatalytische Material kann positiv geladen (von saurer Stammlösung) oder
negativ geladen (von alkalischer Stammlösung) sein.
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Das
fotokatalytische Material kann mit einem zusätzlichen Element dotiert sein,
das die Wirkung des Reduzierens der zum Befördern eines Elektrons des fotokata lytischen
Materials zum Leitungsband unter Zurücklassen der entsprechenden
Elektronenlücke
im Valenzband erforderlichen Energie aufweist.
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Das
Sensibilisierungsmittel liegt in einer Menge bis zu 1%, vorzugsweise
bis zu 0,1% stärker
bevorzugt bis zu 0,02% und noch stärker bevorzugt bis zu 0,01%
vor. Vorzugsweise liegt es in einer Menge von 0,00001%, stärker bevorzugt
von 0,0001% vor.
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In
dieser Erfindung absorbiert das Sensibilisierungsmittel vorzugsweise
Strahlung mit einer Wellenlänge,
die im Bereich von 200–1200
nm, vorzugsweise 400–800
nm liegt. Sein Absorptionspeak in diesem Bereich kann eng sein.
Folglich kann es typischerweise einen Unterbereich mit einer Breite
von 50–200
nm absorbieren.
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Es
gibt viele Sensibilisierungsmittel, die die Wirksamkeit des fotokatalytischen
Materials verbessern. Beispiele schließen kationische, anionische,
nicht-ionische und amphotere Farbstoffe ein. Kationische Farbstoffe
sind eine bevorzugte Klasse. Beispiele schließen Sensibilisierungsmittel
aus einem Komplex von kationischem Farbstoff/anionischem Boratfarbstoff
beschrieben in
US 5,200,292 ,
ein. Die in US-A-3,395,987 offenbarten kationischen Cyaninfarbstoffe
werden ebenso in der vorliegenden Erfindung als nützlich betrachtet.
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Andere
bevorzugte Sensibilisierungsmittel schließen die Rutheniumsensibilisierungsmittel,
beschrieben in J. Am. Chem. Soc., Band 122, Nr. 12, 2000, Seite
2840–2849,
ein. Diese weisen drei Paare carboxylierte Bipyridylgruppen auf,
die an ein Ruthenium(II)- oder Ruthenium(III)-Atom komplexiert sind.
Zwei derartige Komplexe können
miteinander verkuppelt sein, um ein Polypyridin-Dyad, vorzugsweise
ein Ru(II)-Ru(III)-Polypyridin-Dyad herzustellen.
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Beispiele
für bevorzugte
Rutheniumsensibilisierungsmittel schließen folglich die folgenden
Verbindungen oder Salze davon (günstigerweise
Halogenidsalze, vorzugsweise Chloride) ein:
Ruthenium(III)bis(4,4'-dicarboxyl-2,2'-bipyridin)-(1,2-bis[4-(4'-methyl-2,2'-bipyridyl)]ethan)ruthenium(II)-bis-(4,7-dimethyl-1,10-phenanthrolin),
Ruthenium(III)bis(4,4'-dicarboxyl-2,2'-bipyridin)-(1,2-bis[4-(4'-methyl-2,2'-bipyridyl)]ethan)ruthenium(II)-bis-(2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)bis(4,4'-dicarboxyl-2,2'-bipyridin)-(4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)bis(2,2'-bipyridin)-(4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)tris(4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)tris(2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)bis(4,4'-dicarboyl-2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)bis(2,2'-bipyridin),
Ruthenium(II)tris(4,7-dimethyl-1,10-phenanthrolin),
Ruthenium(II)bis(4,7-dimethyl-1,10-phenanthrolin).
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Andere
Sensibilisierungsmittelklassen von Interesse zur Verwendung mit
einem fotokatalytischen Material in der vorliegenden Erfindung sind
die Materialien, die in
GB 1408144 beschrieben
sind. Sie schließen Eosin,
Bengal-Rosa, Fluorescein, Chlorophyll, metallfreise Porphyrin, sulfoniertes
Phthalocyanin und sulfoniertes Zinkhphthalocyanin ein.
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Andere
Sensibilisierungsmittelklassen von Interesse zur Verwendung mit
einem fotokatalytischen Material in der vorliegenden Erfindung schließen Organosilici um(IV)phthalocyanine
und Naphthocyanine mit Q-Bandenabsorptionsmaxima bei Wellenlängen von
größer als
660 nm ein. Weitere Informationen über diese Sensibilisierungsmittel
sind in
US 5,916,481 zu
finden, wobei der Inhalt davon hier unter Bezugnahme eingebracht
ist.
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Weitere
Informationen über
nützliche
Sensibilisierungsmittel sind in WO 98/32828 zu finden. Die darin beschriebenen
Sensibilisierungsmittel könnten
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und die Beschreibungen
davon sind vorzugsweise hier unter Bezugnahme eingebracht.
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Vorzugsweise
schließt
die Zusammensetzung ein filmbildendes Polymer ein. Geeignete filmbildende Polymere
schließen
Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrollidon (PVP), Novolakharze,
Resolharze und Polyvinylphenolharze ein. Ein bevorzugtes filmbildendes
Polymer ist PVP oder chemisch modifiziertes PVP.
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Wird
ein filmbildendes Polymer eingesetzt, umfasst es geeigneterweise
mindestens 0,0005 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise mindestens
0,001 Gew.-%. Es kann typischerweise bis zu 1 Gew.-% der Zusammensetzung,
vorzugsweise bis zu 0,2 Gew.-% der Zusammensetzung umfassen.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auch eine Zusammensetzung
bereitgestellt, die ein Gemisch aus Folgendem umfasst:
- (1) ein fotokatalytisches Material, bei welchem es sich um Peroxo-modifiziertes
Titandioxid, vorzugsweise in seiner Anatasform, oder Peroxo-modifizierte
Titansäure
oder ein Gemisch davon, umfassend bis zu 5 Gew.-% der Zusammensetzung,
handelt;
- (2) ein Sensibilisierungsmittel, das zum Absorbieren von sichtbarer
oder Ultraviolett- oder Infrarotstrahlung fungiert und die fotokatalytische
Wirkung des fotokatalytischen Materials verbessert und
- (3) ein Netzmittel und/oder ein hygroskopischen Mittel.
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Derartige
Zusammensetzungen stellen eine ausgezeichnete Ablagerung der Wirkstoffe
auf der Oberfläche
ohne Schlierenbildung bereit. Es wird angenommen, dass das Netzmittel
zum Anziehen von Wasser zu der abgelagerten Zusammensetzung fungiert,
wodurch das katalytische Verfahren erleichtert wird.
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Bevorzugte
Netzmittel sind wie hier definierte einwertige und mehrwertige Alkohole.
Umgekehrt dazu sind einwertige und mehrwertige Alkohole zur Verwendung
im ersten und zweiten Aspekt hier Netzmittel und/oder sind hygroskop.
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Vorzugsweise
umfassen die Zusammensetzungen zusätzlich einen Alkohol, ausgewählt aus
- (i) einem einwertigen Alkohol, umfassend mindestens
30% der Zusammensetzung; oder
- (ii) einem mehrwertigen Alkohol, umfassend bis zu 5 Gew.-% der
Zusammensetzung.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
kann die Zusammensetzung einen einwertigen Alkohol zusätzlich zu
dem mehrwertigen Alkohol enthalten. In derartigen Ausführungsformen
liegt der einwertige Alkohol geeigneterweise in einer Menge von
mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 1 Gew.-% und besonders bevorzugt
mindestens 2,5 Gew.-% der Zusammensetzung vor. In derartigen Ausführungsformen
liegt der einwertige Alkohol in einer Menge bis zu 20 Gew.-%, stärker bevorzugt
bis zu 12 Gew.-% und besonders bevorzugt bis zu 8 Gew.-% der Zusammensetzung
vor.
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In
Ausführungsformen,
in welchen mindestens 30 Gew.-% eines einwertigen Alkohols vorliegen,
liegt der einwertige Alkohol vorzugsweise in einer Menge bis zu
65 Gew.-%, stärker
bevorzugt bis zu 60 Gew.-% der Zusammensetzung vor. In derartigen
Ausführungsformen
bildet der einwertige Alkohol vorzugsweise mindestens 35 Gew.-%
der Zusammensetzung. Ein mehrwertiger Alkohol könnte in derartigen Ausführungsformen – vorzugsweise
in den hier definierten Mengen – vorliegen,
liegt jedoch vorzugsweise nicht vor.
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Egal
ob die Zusammensetzung der Erfindung einen mehrwertigen Alkohol
als einzigen Alkohol, oder wie es bevorzugt ist, auch einen mehrwertigen
Alkohol enthält,
umfasst der mehrwertige Alkohol vorzugsweise bis zu 3 Gew.-% der
Zusammensetzung und stärker
bevorzugt bis zu 2 Gew.-% der Zusammensetzung. Besonders bevorzugt
umfasst er bis zu 1 Gew.-% der Zusammensetzung. In derartigen Ausführungsformen
bildet der mehrwertiger Alkohol geeigneterweise mindestens 0, 001
Gew.-% der Zusammensetzung und vorzugsweise mindestens 0,01 Gew.-%
der Zusammensetzung.
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Vorzugsweise
weist ein einwertiger Alkohol, der in der Erfindung verwendet wird,
1 bis 8 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome
auf. Es kann linear oder verzweigt sein. Besonders bevorzugt sind
Ethanol und Isopropanol.
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Liegt
ein mehrwertiger Alkohol in einer Zusammensetzung der Erfindung
vor, weist er geeigneterweise 2 bis 4 Hydroxygruppen und 2 bis 8
Kohlenstoffatome auf. Besonders bevorzugt sind dreiwertige Alkohole,
vorzugsweise mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen. Glycerin ist besonders
bevorzugt.
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Obwohl
verzweigte oder insbesondere lineare Alkohole zur Verwendung in
der vorliegenden Erfindung genannt sind, sind cyclische Alkohole
nicht ausgeschlossen.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind geeigneterweise
in einer beliebigen geeigneten nassen Form bereitgestellt. Sie können in
herkömmlicher
Weise direkt aus einer Flasche oder z.B. durch ein Pump- oder ein
Auslösespray
oder einen Roller oder ein Aerosol verteilt werden. Auch könnten sie
auf die Oberfläche
durch eine Bürste,
ein Pad, ein imprägniertes
Gewebe oder impräg niertes
Vlies oder einen Schwamm, Papiertuch, Gewebepapier oder imprägniertes
oder nicht imprägniertes
vorverpacktes Wischtuch auf die Oberflächen aufgetragen werden.
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Ein
oder mehrere Bestandteile der Zusammensetzung können in einem des Vorstehenden
bereitgestellt werden, indem er z.B. ein absorbierenden Körper mit
diesem imprägniert
ist, und der andere Bestandteil oder die anderen Bestandteile können in
einer anderen des Vorstehenden bereitgestellt z.B. in einer Auslösesprayflasche
bereitgestellt werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kit zur Verwendung
bei der Durchführung
des Verfahrens bereitgestellt, wobei der Kit mindestens zwei Elemente
umfasst, die miteinander die vorstehend in der Definition des ersten
oder dritten Aspekts definierten Bestandteile (1), (2) und (3) bereitstellen.
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Flüssige Zusammensetzungen,
insbesondere wässrige
flüssige
Zusammensetzungen sind besonders bevorzugt. Wässrige flüssige Zusammensetzungen können Emulsionen,
einschließlich
Mikroemulsionen sein und/oder Lösungsmittel
enthalten, die diejenigen Sensibilisierungsmittel anlösen, die
sich in einer Wasserphase nicht lösen. Flüssige Zusammensetzungen könnten gebrauchsfertig
oder verdünnbar
geliefert werden. Flüssige
Zusammensetzungen können
optisch klar oder trüb
sein.
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Während der
Fachmann wässrige
und nicht wässrige
flüssige
Formulierungen herstellen kann, die auf die vorstehenden Abgabeformen
zugeschnitten sind, umfassen die Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung im Allgemeinen nicht mehr als 99,7% vorzugsweise 75–95% Wasser
und kationische, anionische, nicht-ionische oder amphotere oberflächenaktive
Mittel oder verträgliche
Kombinationen davon in einer Menge von 0,05% bis 80%, typischerweise
0,5% bis 10%. Die oberflächenaktiven
Mittel sollten im Hinblick auf die Natur der Zusammensetzung, insbesondere
des fotokatalytischen Mittels oder des Vorläufers davon aus gewählt sein,
um Stabilität
innerhalb der Packung zu gewährleisten.
Im Allgemeinen sind anionische oberflächenaktive Mittel zum Einbringen
in saure Zusammensetzungen, insbesondere in diejenigen, die Titandioxid
enthalten, nicht geeignet. Im Allgemeinen sind kationische oberflächenaktive
Mittel zum Einbringen in alkalische Zusammensetzungen, insbesondere
in diejenigen, die Titandioxid enthalten, nicht geeignet. Nichtionische
oberflächenaktive
Mittel sind in Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung besonders
bevorzugt.
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Beispiele
für nicht
ionische oberflächenaktive
Mittel, die in der Zusammensetzung eingesetzt werden können, schließen diejenigen
ein, die wasserlöslich
oder wassermischbar sind und schließen eines oder mehrere von
Folgenden ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Aminoxide, Blockcopolymere,
alkoxylierte Alkanolamide, alkoxylierte Alkohole, alkoxylierte Alkylphenole
und Sorbitester, z.B. Sorbitmonooleat. In jedem Fall ist die jeweilige
Alkylgruppe eine Fettalkylgruppe, geeigneterweise mit 7 bis 24 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise 8 bis 16 Kohlenstoffatomen und kann verzweigt oder
stärker
bevorzugt linear sein. Alkoxylatketten können Propoxylatketten, gemischte
Ethoxylat/Propoxylat-Ketten oder besonders bevorzugt Ethoxylatketten
sein. Gute Beispiele schließen
lineare Fettalkoholethoxylate (z.B. NOEDOL von Shell) und sekundäre Fettalkoholethoxylate
(z.B. TERGITOL von Union Carbide) ein. Andere Beispiele schließen alkoxylierte
Octyl- und Nonylphenole (z.B. IGEPAL von Rhone-Poulenc) ein.
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Beispiele
für kationische
oberflächenaktive
Mittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen quartäre Ammoniumverbindungen
und Salze davon, einschließlich
quartäre
Ammoniumverbindungen, die auch keimtötende Aktivität aufweisen
und durch die allgemeine Strukturformel
gekennzeichnet sind, wobei
mindestens einer der Reste R
1, R
2, R
3 und R
4 eine hydrophobe, aliphatische, arylaliphatische
oder aliphatische Arylgruppe ist, die 6 bis 26 Kohlenstoffatome
enthält,
und der gesamte kationische Teil des Moleküls ein Molekulargewicht von
mindestens 165 aufweist, ein. Die hydrophoben Gruppen können langkettiges
Alkyl, langkettiges Alkoxyaryl, langkettiges Alkylaryl, halogensubstituiertes
langkettiges Alkylaryl, langkettiges Alkylphenoxyalkyl oder Arylalkyl
sein. Die übrigen
anderen Gruppen an den Stickstoffatomen als die hydrophoben Reste
sind im Allgemeinen Kohlenwasserstoffgruppen, die gewöhnlich insgesamt nicht
mehr als 12 Kohlenstoffatome enthalten. Die Reste R
1,
R
2, R
3 und R
4 können
geradkettig oder verzweigt sein, sind jedoch vorzugsweise geradkettig
und können
ein oder mehrere Amid- oder Esterbindungen einschließen. Der
Rest X kann ein beliebiger salzbildender anionischer Rest sein.
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Beispiele
für quartäre Ammoniumsalze
in der vorstehenden Beschreibung schließen die Alyklammoniumhalogenide
wie Cetyltrimethylammoniumbromid, Alkylarylammoniumhalogenide wie
Octadecyldimethylbenzylammoniumbromid, und N-Alkylpyridiniumhalogenide
wie N-Cetylpyirdiniumbromiod ein. Andere Typen von quartären Ammoniumsalzen
schließen
diejenigen, in welchen das Molekül
entweder Amid- oder Esterbindungen enthält, wie Octylphenoxyethoxyethyldimethylbenzylammoniumchlorid
und N-Laurylcocoaminoformylmethyl)pyridiniumchlorid ein. Andere
wirksame Typen von quartären
Ammoniumverbindungen, die als keimtötende Mittel nützlich sind,
schließen
diejenigen ein, in welchen der hydrophobe Rest durch einen substituierten aromatischen
Kern gekennzeichnet sind, wie im Falle von Lauryloxyphenyltrimethylammoniumchlorid, Ce tylaminophenyltrimethylammoniummethosculfat,
Dodecylphenyltrimethylammoniummethosulfat, Dodecylphenyltrimethylammoniumchlorid.
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Bevorzugte
quartäre
Ammoniumverbindungen, die als keimtötende Mittel fungieren und
in der vorliegenden Erfindung nützlich
sind, sind diejenigen mit der Strukturformel:
wobei R
2 und
R
3 gleiches oder verschiedenes C
8-C
12-Alkyl sind
oder R
2 C
12-C
16-Alkyl,
C
8-C
18-Alkylethoxy, C
8-C
18-Alkylphenolethoxy
ist und Benzyl ist und X ein Halogenid z.B. Chloridbromid oder Iodid,
oder Methosulfat ist. Die Alkylgruppen R
2 und
R
3 können
geradkettig oder verzweigt sein, sind jedoch vorzugsweise im Wesentlichen
linear.
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Ein
Gemisch aus zwei oder mehreren oberflächenaktiven Mitteln kann ebenso
verwendet werden. Andere bekannte oberflächenaktive Mittel, die vorstehend
nicht speziell genannt sind, können
ebenso in einigen Zusammensetzungen verwendet werden, insbesondere,
wenn eines davon ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel ist. Oberflächenaktive
Mittel sind im Allgemeinen in McCutcheon's Detergents and Emulsifiers, North
America Edition, 1982; Kirk-Othmer, Encyclopaedia of Chemical Technology,
3. Ausgabe, Band 22 Seite 346–387
beschrieben.
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Oberflächenaktive
Fluorverbindungen (FSOs), insbesondere fluorierte ethoxylierte nicht
ionische oberflächenaktive
Mittel, sind bevorzugte oberflächenaktive
Mittel.
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Ein
anderes bevorzugtes oberflächenaktives
Mittel ist eine quartäre
kationische oberflächenaktive
Ammoniumverbindung, wie vertrieben z.B. unter der Marke REWOQUAT,
erhältlich
von Goldschmidt AG und beschrieben als „Fettalkohole (ethoxyliert),
40–60%ige
Konzentration" und
quartäre
Ammoniumverbindungen, Cocoalkyl-bis(hydroxyethyl)methyl, ethoxyliert,
Chloride (> 20%)".
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Bevorzugte
oberflächenaktive
Mittel weisen eine Oberflächenspannung
auf, die 50 dyn/cm, vorzugsweise 40 dyn/cm und besonders bevorzugt
30 dyn/cm nicht übersteigt.
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Fettlösende, haftunterstützende oder
andere Lösungsmittel
können
ebenso im Allgemeinen in Mengen von nicht mehr als 99%, typischerweise
nicht mehr als 50%, vorzugsweise nicht mehr als 12% und besonders
bevorzugt nicht mehr als 8% der Zusammensetzung eingeschlossen sein.
Beispiele schließen
Glycole und Glycolether ein.
-
Andere
Inhaltsstoffen der Zusammensetzungen können Dispersionsmittel, Suspensionsmittel,
Farbmittel, Duftstoffe, Mittel zur Bekämpfung von üblen Gerüchen (Cyclodextrin, aktive
Duftstoffkomponenten), oberflächenaktive/beschichtende
Polymere für
Dauerschutz/Beschichtung einer Oberfläche, Materialien mit Schimmel-
und Mehltau- oder Kalk-entfernenden Eigenschaften (Bioxide, Materialien
mit extremen pH-Werten), Verdickungsmittel, Polituren, Maskierungsmittel,
Gewebeweichmacher, optische Aufheller, Mittel gegen das Ausbleichen
von Wäsche,
Enzyme, Verdickungsmittel, Konservierungsmittel, Bleichen, Bleichaktivatoren, Wachse,
Stabilisierungsmittel, Treibmittel und weitere(s) Material(ien)
zum Bekämpfen
von unerwünschten
Mikroorganismen einschließen.
In bestimmten Variationen von flüssigen
Zusammensetzungen der Erfindung können einige oder alle der Inhaltsstoffe
hochflüchtig
sein, wodurch ein Rückstand
an fotokatalytischem Material auf einer Oberfläche in einer kontrollierten
Weise zurück
gelassen werden kann. Der Rückstand
aus fotokatalytischem Mate rial sollte auf der Oberfläche derart
gut dispergiert sein, dass er für
das blanke Auge unsichtbar oder nahezu unsichtbar ist.
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Geeignete
Dispersionsmittel können
Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyvinylacatat und Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymere
einschließen.
Derartige Mittel können
die Stabilität
innerhalb der Packung unterstützen
und einen guten Oberflächenkontakt
beim Auftragen fördern.
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Geeignete
haftunterstützende
Mittel können
Materialien einschließen,
die ausgewählt
sind aus Polyvinylalkoholen, Polyacrylsäuren, Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymeren,
Hydroxyethylcellulosen, Proteinpolymeren und Polysaccharidpolymeren.
Bevorzugte haftunterstützende
Mittel können
Polyvinylalkohole, Alginate, Gummi arabicum und Pektin einschließen.
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Flüssige Zusammensetzungen
der Erfindung, die gebrauchsfertig sind, können einen pH-Wert im Bereich
von 1 bis 13, vorzugsweise 2 bis 12, besonders bevorzugt 3 bis 11
aufweisen. Bevorzugte Zusammensetzungen weisen pH-Werte von 7 oder
mehr auf und sind stärker
bevorzugt alkalisch. Der pH-Wert beträgt vorzugsweise 8 oder mehr.
Folglich liegen die bevorzugten flüssigen Zusammensetzungen der
Erfindung, die gebrauchsfertig sind, im Bereich von 8 bis 13, vorzugsweise
8 bis 12, besonders bevorzugt 8 bis 11.
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Der
pH-Wert darf nicht derselbe wie derjenige, der bei den wie gelieferten
flüssigen
Zusammensetzungen vorliegt, sein da Letztere verdünnt werden.
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In
einer Ausführungsform
ist die Zusammensetzung eine Bleichzusammensetzung, die eine Peroxidverbindung,
z.B. Wasserstoffperoxid oder einen Bildner davon oder Peressigsäure oder
Perbernsteinsäure enthält.
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Die
Bestandteile der Zusammensetzung sollten derart ausgewählt werden
und/oder die Zusammensetzung sollte derart formuliert werden, dass
die Zusam mensetzung für
eine ausreichende Zeitdauer stabil ist, ohne dass die Bestandteile
durch das fotokatalytische Material und das Sensibilisierungsmittel
zersetzt oder instabil gemacht werden. Vorzugsweise sind die Zusammensetzungen
zum Verkauf in Behälter
verpackt, die die Zusammensetzungen vor elektromagnetischer Strahlung
mit Wellenlängen,
die ihre fotokatalytische Wirkung fördern könnten, abschirmen. Alle derartigen
Maßnahmen
liegen in der gewöhnlichen
Kompetenz des Fachmanns.
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Flüssige Zusammensetzungen
weisen vorzugsweise eine geeignete Rheologie auf, da sie Teilchen suspendieren
und/oder das Herablaufen von nicht senkrechten Oberflächen beim
Auftragen hemmen. Dazu können
flüssige
Zusammensetzungen thixotropisch sein und zeigen vorzugsweise eine
Scherverdünnung
mit einem geeigneten, vorzugsweise niedrigen Fließpunkt.
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Bevorzugte
Zusammensetzungen der Erfindung sind kolloidale Suspensionen von
fotokatalytischen Materialteilchen.
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Bevorzugte
kolloidale Suspensionen der fotokatalytischen Materialteilchen zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung werden durch Schritte der
Hydrolyse von Titantetrachlorid in Ammoniumhydroxid, Waschen des
so gebildeten Niederschlags, Senken des pH-Werts auf 3,3 durch Zugabe
einer Mineralsäure,
vorzugsweise von Salpetersäure,
Waschen, bis die Leitfähigkeit
unter 500 μS
fällt,
und Peptisation durch Zugabe einer Mineralsäure, vorzugsweise von Salpetersäure entweder
bei Raumtemperatur für
eine Dauer von 7 Tagen oder bei 60–70°C für eine Dauer von 30–90 Minuten
hergestellt. Die erhaltene kolloidale Suspension des fotokatalytischen
Materials weist typischerweise eine Konzentration des fotokatalytischen
Materials von etwa 10 g/l und eine mittlere Teilchengröße von etwa
20 nm auf. Dieses Verfahren ist nach dem Erfinder und dem Patentinhaber
davon als das Woodhead-Verfahren bekannt.
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Alternative
kolloidale Suspensionen von fotokatalytischen Materialteilchen zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung können durch das „Isopropoxid"-Verfahren hergestellt werden. Dieses
Verfahren beinhaltet die Schritte der Hydrolyse von Titanisopropoxid,
geeigneterweise in Ammoniumhydroxid, Waschen des so gebildeten Niederschlags,
Filtration und Peptisation durch Zugabe einer Mineralsäure, vorzugsweise
von Salpetersäure
entweder bei Raumtemperatur für
eine Dauer von 7 Tagen oder bei 60–70°C für eine Dauer von 30–90 Minuten.
Die erhaltene kolloidale Suspension des fotokatalytischen Materials
weist typischerweise eine Konzentration des fotokatalytischen Materials
von 25–30
g/l und eine mittlere Teilchengröße von etwa
20 nm auf, wenn die Peptisation bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird.
Wird die Peptisation bei erhöhter
Temperatur durchgeführt,
weist die erhaltene kolloidale Suspension typischerweise eine Konzentration
des fotokatalytischen Materials über
100 g/l und eine mittlere Teilchengröße von etwa 90–100 nm,
jedoch mit einer breiten Teilchengrößenverteilung auf.
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Des
Weiteren können
alternative kolloidale Suspensionen der fotokatalytischen Materialteilchen
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung durch das Kormann-Verfahren
hergestellt werden. In diesem Verfahren wird Titantetrachlorid bei
0°C unter
einer Stickstoffdecke hydrolysiert. Eine Dialyse wird für eine Dauer von
3–12 Stunden
durchgeführt,
um unerwünschte
Nebenprodukte der Hydrolyse zu entfernen. Die erhaltene fotokatalytische
Materialsuspension wird unter Verwendung eines Rotationsverdampfers
getrocknet, was durch ein Wasserbad bei 30°C unterstützt wird. Der erhaltene Feststoff
wird in deionisiertem Wasser erneut suspendiert. Kein Peptisationschritt
ist erforderlich. Die erhaltene kolloidale Suspensionen von fotokatalytischem
Material weist typischerweise eine Konzentration des fotokatalytischen
Materials von etwa 1 g/l und eine mittlere Teilchengröße im Bereich
von 30–70
nm auf.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Reinigen oder Desinfizieren einer Oberfläche bereitgestellt, wobei das
Verfahren die Schritte des getrennten oder gemeinsamen Inkontaktbringens
der Oberfläche
mit den vorstehend defienierten Bestandteilen, vorzugsweise, jedoch
nicht unbedingt als eine Zusammensetzung, jedoch derart, dass ein
Rückstand
aus dem Titanmaterial auf der Oberfläche abgelagert wird, und Erlaubens
der Bekämpfung
von Schmutz oder unerwünschten
Mikroorganismen, welche/r auf der Oberfläche vorliegt/vorliegen oder
anschließend
auf der Oberfläche
abgelagert wird/werden, durch das Titanmaterial umfasst.
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Im
Falle von Schmutz kann die Bekämpfung
durch Katalysieren oder Bewirken einer Oxidation, Reduktion oder
anderen Zersetzung des Schmutzes durchgeführt werden.
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Das
Verfahren wird geeigneterweise, indem die Oberfläche und die Zusammensetzung
bei Umgebungstemperatur vorliegen und ohne jegliche anschließende Wärmebehandlung
durchgeführt.
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Das
Verfahren wird geeigneterweise unter sichtbarem Licht mit einer
Intensität
von mindestens 5000 Lux durchgeführt.
Vorzugsweise wird das Verfahren unter Umgebungslichtbedingungen,
z.B. Tageslicht- und/oder Raumlichtbeleuchtung durchgeführt.
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Saure
Zusammensetzungen können
für Verfahren
des Reinigens und Desinfizierens von Bädern und Toiletten vorteilhaft
sein.
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Alkalische
Bedingungen können
für Verfahren
des Reinigens und Desinfizierens von Wasch- und Küchenumgebungen
vorteilhaft sein.
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Neutrale
oder nahezu neutrale Bedingungen können für Verfahren zur Behandlung
von empfindlichen Geweben und Oberflächen (z.B. Marmor und bestimmten
lackierten Oberflächen)
vorteilhaft sein.
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Der
Fachmann kann leicht verfügbare
Zeta-Potentialplots für
ausgewählte
fotokatalytische Materialien befragen, um verfügbare und optimale Bereiche
an oberflächenaktiven
Mitteln zu bestimmen. Weiterhin kann der Fachmann Dispersionsmittel
verwenden, um eine Co-Formulierung von Materialien zu erlauben,
die sonst unverträglich
sind.
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Die
kolloidale und Grenzflächen-Natur
des fotokatalytischen Materials bestimmt die Natur der Sensibilisierungsmittel,
oberflächenaktiven
Mittel und von anderen Materialien, die zur guten Wirkung eingesetzt werden
können,
im Hinblick auf die Stabilität
innerhalb der Packung, der Oberflächenbedeckung und der Haftung
und fotokatalytischen Aktivität.
Im Falle jeglichen Zweifels kann natürlich Versuch und Irrtum verwendet werden.
Jedoch können
wir durch die durch uns aufgestellte Anleitung die folgenden allgemeinen
Angaben machen.
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Bevorzugte
saure fotokatalytisches Material enthaltende Zusammensetzungen schließen ein
kationisches und/oder nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel und vorzugsweise
kein anionisches oberflächenaktives
Mittel ein. Ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel ist in allen
Fällen
ein bevorzugter Bestandteil.
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Bevorzugte
alkalische fotokatalytisches Material enthaltende Zusammensetzungen
schließen
ein anionisches und/oder ein nicht-ionisches oberflächenaktives
Mittel und vorzugsweise kein kationisches oberflächenaktives Mittel ein (im
Gegensatz dazu können
mit bestimmten schwach alkalischen Zusammensetzungen, die Zinkoxid
enthalten, auch kationische oberflächenaktive Mittel verwendet
werden). Ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel ist in allen
Fällen
ein bevorzugter Bestandteil.
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Neutrale
oder nahezu neutrale Zusammensetzungen können ein oberflächenaktives
Mittel beliebigen Typs enthalten und schließen vorzugsweise ein nicht-ionisches oberflächenaktives
Mittel ein.
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Bei
den im Verfahren behandelten Oberflächen kann es sich um harte
Oberflächen,
z.B. Oberflächen von
Holzgegenständen,
Fliesen, Sanitärware,
lackierten Gegenständen,
Frontplatten, Küchenoberflächen, Arbeitsflächen, Wänden, Teppichen,
Rahmen, Dächern,
Fenstern, Spiegeln, Duschkabinen und Duschvorhängen und Autos handeln. Bei
den harten Oberflächen
kann es sich um die die Oberflächen
von Aussengartenstrukturen z.B. Gewächshäusern, Außenmöbeln, Terrassen und Wegen,
Wänden
oder Haus/Gartenoberflächen
oder Bedachungen handeln.
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Bei
den im Verfahren behandelten Oberflächen kann es sich um faserartige
Oberflächen,
z.B. Kleidung, Einrichtungsgewebe und Teppiche handeln.
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Wie
vorstehend erwähnt
und wie es aus der vorstehenden Beschreibung und den folgenden Beispiel ersichtlich
ist, gilt unser Hauptinteresse der Bereitstellung einer verbraucherfreundlichen
Reinigungszusammensetzung für
Oberflächen,
die zur Umschreibung eine Sauberkeit bewahrende oder selbstsäubernde
Wirkung aufweist. Jedoch sind andere Zusammensetzungen mit einem
fotokatalytischen Material oder einem Vorläufer für das fotokatalytische Material
und einem Sensibilisierungsmittel im Gemisch im Umfang der Erfindung eingeschlossen.
Derartige Zusammensetzungen können
z.B. auf der Oberfläche
eines Substrats, z.B. einer Keramik, von Glas oder Kunststoffen
dauerhaft befestigt sein. Die Befestigung kann durch chemische Bindung und/oder
ein quasi-mechanisches Verfahrens wie Sputtern erfolgen oder kann
in einen Gegenstand, z.B. aus Keramik, Glas oder Kunststoffen während seiner
Herstellung eingebracht werden. Zum Beispiel könnte die Zusammensetzung mit
einem Kunststoffinaterial vor dessen Formen oder Extrusion verbunden
werden. Auch abgedeckt sind Zusammensetzungen, die zu Wasser zugesetzt
werden müssen,
um dieses zu desinfizieren und/oder zu entfärben und/oder Schmutz und/oder
Mikroorganismen auf Oberflächen
in Kontakt mit dem Wasser zu bekämpfen
oder üble
Gerüche
zu bekämpfen.
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Die
folgenden Beispiele sind für
erfindungsgemäße Zusammensetzungen
in Form einer Flüssigkeit veranschaulichend.
Sie können
alle Sensibilisierungsmittel, Farbmittel, Duftstoffe und Konservierungsmittel, vorzugsweise
mit Konzentrationen von nicht mehr als jeweils 1% enthalten, wobei
der Ausgleich der Formulierungen fotokatalytisches Material und
Wasser ist.
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Alle
Prozentanteile in dieser Beschreibung sind, wenn nicht anders angegeben,
in Gewichtbestandteil pro Gesamtgewicht Zusammensetzung ausgedrückt.
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Die
Erfindung wird nun weiter beispielsweise in Bezug auf die folgenden
nicht beschränkenden
Ausführungsformen
beschrieben.
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Wenn
nicht anders angegeben, setzen die nun beschriebenen Verfahren Folgendes
ein: Polyvinylpyrrollidon, hier [PVP], als Filmbildner und die ethoxylierte
nicht-ionische oberflächenaktive
Fluorverbindung ZONYL FS0, erhältlich
von DuPont, hier [FS0]; das peroxomodifizierte Titandioxidprodukt
mit der Markenbezeichnung HCT-3 von K. K. Haneron, 3-67 Wakabayashi,
Yao shi, Osaka shi. Das Produkt enthält Peroxotitansäure in Lösung und
peroxomodifizierte Anastase in Suspension, hier [Ti-peroxo]; oder
zu Vergleichszwecke eine kolloidale Suspension von Titandioxid,
hergestellt durch den früher
beschriebenen Woodhead-Weg, unter Beteiligung von Hydrolyse und
Titantetrachlorid, Ansäuerung,
Waschen und Peptisation, hier [Ti-com]. Die Konzentration an Titandioxid
im erhaltenen Material betrug etwa 10 g/l und die mittlere Teilchengröße etwa
20 mm.
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Die
Materialien wurden auf eine Konzentration der Titanverbindung (insgesamt
wenn mehr als eine vorliegt von 1 g/l für die Versuche verdünnt.
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Das
Sensibilisierungsmittel wurde in deionisiertem Wasser mit Hilfe
von Beschallung gelöst,
um eine Lösung
mit einer Konzentration von 3,5 × 10–5 M
herzustellen.
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Das
bevorzugte Rutheniumsensibilisierungsmittel, hier [Ru-terpyl], war
Ruthenium(II)tris-(2,2'-bipyridyl)dichlorid
mit der CAS-Nr. 97333-4-6-5 und der Struktur
C
30H
24N
6Ru
Exakte
Masse: 570,11
Molekulargewicht: 569,62
C, 63,26; H, 4,25;
N, 14,75; Ru, 17,74
-
Auch
als Sensibilisierungsmittel verwendet wurden:
Ruthenium(II)bis(4,7-dimethyl-10-pentanthrolin)dichlorid,
hier [Ru-phen], und
Ruthenium(II)bis(2,2'-bipyridyl)dichlorid, hier [Ru-bipy].
-
Zusammensetzungen
wurden durch Mischen der Inhaltsstoffe hergestellt. In jeder Zusammensetzung betrug
die [PVP]-Konzentration 0,025 Gew.-% und die [FOS]-Konzentration
0,05 Gew.-%. Deionisiertes Wasser war der einzige zusätzliche
Bestandteil zu den vorstehend beschriebenen Materialien.
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Auftragen
auf Glas
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Ein
Vliesküchentuch
wurde in die jeweilige Zusammensetzung getaucht und ausgewrungen,
bis das Gewicht der verbliebenen Zusammensetzung etwa das Doppelte
des Gewichts des trockenen Tuchs betrug. Das Tuch wurde dann in
einer systematischen Weise von oben nach unten, dann von einer Seite
zur anderen über
eine vertikale Glasoberfläche
gewischt. Man ließ das
Fenster über
Nacht trocknen. 15 Versuchspersonen wurden dann befragt, um den
erhaltenen Schlierenbildungsgrad auf der folgenden Skala zu beurteilen:
0 – keine
Schlierenbildung
1 – leichte
Schlierenbildung
2 – mäßige Schlierenbildung
3 – starke
Schlierenbildung
4 – übermäßige Schlierenbildung
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Bezugsschlierenflecken
bei den Werten 0 und 4 lagen in der Nähe der zu beurteilenden lecken,
um den Versuchsteilnehmern behilflich zu sein.
-
Die
gemittelten Ergebnisse sind nachstehend dargelegt.
[Ti-peroxo]
+ [Ru-bipy]-Zusammensetzung | – 0,39 |
[Ti-peroxo]
+ [Ti-terpy]-Zusammensetzung | – 0,22 |
[Ti-peroxo]
+ [Ru-phen]-Zusammensetzung | – 0,17 |
[Ti-comp]
+ [Ru-bipy]-Zusammensetzung | – 1,35 |
[Ti-comp]
+ [Ru-terpy]-Zusammensetzung | – 1,19 |
[Ti-comp]
+ [Ru-phen]-Zusammensetzung | – 1,89 |
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Wirksamkeit gegen Flecken
auf Glas
-
Fingerabdrücke wurden
durch eine Versuchsperson in folgender Weise auf Glas aufgebracht.
Die Versuchsperson rieb ihren Zeigefinger kräftig und wiederholt gegen ihre
Stirn und legt den Finger achtmal auf unterschiedliche Stellen auf
dem Glas auf um überschüssigen Talg
vom Finger zu entfernen. Die Versuchsperson legte den Finger dann
unter Verwendung des vorher beschriebenen Verfahrens auf den Teil
des Glases auf, der vorher mit einer der vorstehend gekennzeichneten
Zusammensetzungen beschichtet war. Die Prozedur wurde dann wiederholt,
um einen Fingerabdruck auf einer Probe des mit einer anderen Zusammensetzung
behandelten Glases zu erhalten, usw.
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Zusätzlich wurde
künstlicher
Talg, erhalten von Scientific Surfaces S/D Inc., New York, USA auf
Glas aufgebracht. 1 g künstlicher
Talg wurde in einem Becherglas mit 50 ml auf einer Heizplatte geschmolzen.
Nach dem vollständigen
Schmelzen des künstlichen
Talgs wurde das Becherglas geneigt und gedreht, um die Innenfläche des
Becherglases zu beschichten. Man ließ den künstlichen Talg abkühlen und
verfestigen. Eine Gummihandschuhe tragende Person rieb einen Finger über die
Innenfläche
des Becherglases und legte diesen Finger achtmal an unterschiedlichen
Stellen auf das Glas, um überschüssigen künstlichen
Talg von dem Finger zu entfernen, und schließlich auf einen Teil des Glases,
der vorher mit einer der vorstehend gekennzeichneten Zusammensetzungen
beschichtet war, auf. Die Prozedur wurde dann wiederholt, um einen
Flecken auf einer Probe des mit einer anderen Zusammensetzung behandelten
Glases zu erhalten, usw.
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Die
Beurteilung wurde wieder durch eine Versuchsperson unter Verwendung
einer Bewertung von 0–4 durchgeführt, wobei
4 ein auf sauberes Glas aufgebrachter sehr schmutziger Fleck, der
im Laufe der Zeit unverändert
blieb und 0 Glas mit perfekt sauberem Erscheinungsbild war. Derartige
Bezugsendpunkte lagen in der Nähe
der zu beurteilenden Fläche,
um den Versuchsteilnehmern behilflich zu sein.
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Die
Beurteilung wurde durch die Versuchspersonen anfänglich durchgeführt, als
noch keine Zersetzung des Schmutzflecks stattgefunden haben konnte.
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Die
Ergebnisse sind nachstehend angegeben.
[Ti-peroxo] + [Ru-terpyl]-Zusammensetzung – künstlicher
Talgabdruck. Bewertungsgrad: 1,2
[Ti-peroxo] + [Ru-terpyl]-Zusammensetzung – Fingerabdruck.
Bewertungsgrad: 1,0
[Ti-peroxo]-Zusammensetzung, kein Rutheniumsensibilisierungsmittel – künstlicher
Talgabdruck. Bewertungsgrad: 3,8
[Ti-peroxo]-Zusammensetzung,
kein Rutheniumsensibilisierungsmittel – Fingerabdruck. Bewertungsgrad:
3,1