DE69735268T2 - Photocatalytische und hydrophile beschichtungszusammnensetzung - Google Patents

Photocatalytische und hydrophile beschichtungszusammnensetzung Download PDF

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Description

  • [Hintergrund der Erfindung]
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die nach dem Aufbringen auf die Oberfläche eines Körpers die Oberfläche des Körpers hoch hydrophil machen kann und die Hydrophilie außerdem aufrechterhalten kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Zusammensetzung, die die Oberflächen von Spiegeln, Glas, Linsen und anderen Körpern hoch hydrophil machen kann, um ein Beschlagen der Oberfläche der Gegenstände oder Körper und die Bildung von Wassertropfen auf der Oberfläche der Körper zu verhindem, oder um die Oberfläche der Körper zu reinigen oder um das Entfernen von Wassertropfen von der Oberfläche der Körper durch Verdampfen zu beschleunigen, wodurch die Oberfläche der Gegenstände oder Körper schnell trocknet.
  • Stand der Technik
  • Windschutzscheiben oder Fensterscheiben für Automobile und andere Fahrzeuge, Fensterscheiben für Gebäude, Brillengläser und Abdeckgläser für verschiedene Instrumententafeln beschlagen oft durch das Kondensieren von Feuchtigkeit, wenn sie kalter Witterung ausgesetzt werden. Außerdem beschlagen Badezimmer- und Waschraumspiegel und Brillengläser häufig durch Dampf. Wenn man die Oberfläche eines Gegenstandes einer Temperatur unterhalb dem Taupunkt der Atmosphäre aussetzt, kondensiert die Feuchtigkeit in der Atmosphäre auf der Oberfläche des Gegenstandes und bildet Wassertropfen, die einen Beschlag auf der Oberfläche bilden. Wenn kondensierte Wassertröpfchen sehr klein sind, wobei ihr Durchmesser nur etwa die Hälfte der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ausmacht, streuen die Wassertröpfchen Licht und machen das Glas oder den Spiegel anscheinend opak, was ebenfalls zu einem Verlust an Durchsicht führt.
  • Das weitere Fortschreiten der Feuchtigkeitskondensation, wodurch sich die feinen kondensierten Wassertröpfchen vereinigen und zu größeren voneinander getrennten Wassertropfen ausbilden, führt zu einer Brechung von Licht an der Grenzfläche zwischen den Wassertropfen und der Oberfläche des Gegenstandes und der Grenzschicht zwischen den Wassertropfen und der Luft, was zu Schleierbildung, Verschmieren, zur Bildung von Punktbildern und zu anderweitigem Beschlagen der Oberfläche des Gegenstandes führt. Folglich wird bei transparenten Gegenständen, wie Glas, das dadurch zu sehende Bild gestört, was zu einer verringerten Durchsicht führt, während bei einem Spiegel das reflektierte Bild gestört wird.
  • Wenn Windschutzscheiben oder Fensterscheiben für Fahrzeuge, Fensterscheiben für Gebäude, Rückspiegel für Fahrzeuge, Brillengläser und Schilde für Masken oder Helme dem Regen- oder Spritzwasser ausgesetzt werden, wodurch eine Vielzahl von diskreten Wassertropfen auf der Oberflächen haften bleiben, führt dies zu Schleierbildung, Unschärfe und zur Bildung von Punktmustern oder zu anderweitigem Beschlagen der Oberfläche, was auch hier wieder zu einem Verlust der Sicht führt.
  • Es ist unnötig zu betonen, dass "Beschlagen oder Schleierbildung" eine große Auswirkung auf die Sicherheit und Effizienz verschiedener Arbeiten hat. Beispielsweise macht es das Beschlagen oder Verschleiern von Windschutzscheiben oder Fensterscheiben von Fahrzeugen und Rückspiegeln von Fahrzeugen bei kaltem Wetter oder regnerischem Wetter schwierig, das Sichtfeld beizubehalten, was folglich nachteilig ist für die Verkehrssicherheit von Fahrzeugen. Das Beschlagen von endoskopischen Linsen, Dentalspiegeln und Sammellinsen für Laser-Dentalbehandlungsausrüstungen stellt ein Hindernis für eine genaue Diagnose, Operation und Behandlung dar. Das Beschlagen von Abdeckgläsern für Instrumententafeln macht das Ablesen von Daten schwierig.
  • Bei Gebäuden und Beschichtungen führt die Umweltverschmutzung zu dem Problem der Kontamination von Außenmaterialien für Gebäude, Gebäuden im Freien und darauf aufgebrachten Beschichtungen. Staub und in der Luft schwebende Teilchen lagern sich auf dem Dach und den äußeren Wänden von Gebäuden bei schönem Wetter ab. Wenn es regnet, fließen die Ablagerungen zusammen mit Regenwasser entlang der äußeren Wand von Gebäuden herunter. Bei Regenwetter wird außerdem suspendierter Staub vom Regen mitgetragen und fließt an der äußeren Wand der Oberflächen von Gebäuden und von der Oberfläche von Gebäuden im Freien ab. Dies führt dazu, dass die Verunreinigungen entlang des Ablaufs des Regenwassers anhaften. Wenn die Oberfläche trocknet, erscheint der Schmutz in einem Streifenmuster.
  • Verbrennungsprodukte, wie Ruß, städtischer Staub und Verunreinigungen aus anorganischen Materialien, wie Tonteilchen, bilden die Verunreinigung auf der Beschichtung des außen liegenden Materials eines Gebäudes. Eine solche Vielzahl von unterschiedlichen Verunreinigungen machen Reinigungsmaßnahmen kompliziert (Yoshinori Kitsutaka, "Gaiheki Shiage Zairyou No Osen No Sokushin Shiken Houhou (Accelerated Testing Method for Contamination of Finish Materials of Outer Wall)", Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ), Nr. 404, Oktober 1989, Seiten 15-24).
  • Die Verwendung einer Wasser abstoßenden Anstrichfarbe, wie Polytetrafluorethylen (PTFE) wurde bisher als bevorzugte Maßnahme zur Verhinderung von Verschmutzung der äußeren Oberfläche von Gebäuden und Ähnlichem angesehen. In den letzten Jahren wurde aber herausgefunden, dass es bei städtischem Staub, enthaltend eine große Menge hydrophober Komponenten, wirksamer ist, die Oberfläche der Beschichtung so hydrophil wie möglich zu machen (Kobunshi, Bd. 44, Mai 1995, S. 307). Folglich wurde in einer Zeitung die Beschichtung von Gebäuden mit einem hydrophilen Propfpolymer vorgeschlagen ("Japan Chemical Week", 30. Januar 1995). Gemäß diesem Bericht wies die Beschichtung eine Hydrophilie von 30 bis 40° gemessen als Kontaktwinkel mit Wasser, auf.
  • Durch Tonminerale gekennzeichneter anorganischer Staub hat einen Kontaktwinkel mit Wasser von 20° bis 50° und weist folglich eine Affinität an die Propfpolymere mit einem Kontaktwinkel mit Wasser von 30° bis 40° auf und haftet somit leicht an der Oberfläche des Propfpolymers. Es wird daher angenommen, dass die Beschichtung mit dem Propfpolymer eine Verschmutzung mit anorganischem Staub nicht zufrieden stellend verhindern kann.
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun herausgefunden, dass eine spezielle Zusammensetzung, die fotokatalytische Teilchen eines Metalloxids enthält, dann, wenn sie auf die Oberfläche eines Körpers aufgebracht wird, die Oberfläche des Körpers leicht und hoch hydrophil machen kann und gleichzeitig die hohe Hydrophilie aufrechterhalten kann. Die vorliegende Erfindung basieret auf dieser Erkenntnis.
  • Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die der Oberfläche eines Körpers Antibeschlagseigenschaften verleihen kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die der Oberfläche eines Körpers Antibeschlagseigenschaften verleihen kann, ohne die Transparenz des Körpers zu beeinträchtigen.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die dann, wenn sie auf die Oberfläche eines Körpers aufgetragen wird, der Oberfläche des Körpers die Eigenschaft verleihen kann, dass das Verdampfen von Wassertropfen, die an der Oberfläche haften, beschleunigt wird, um den Körper zu trocknen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die dann, wenn sie auf die Oberfläche eines Körpers aufgetragen wird, der Oberfläche des Körpers die Eigenschaft verleihen kann, dass die Oberfläche des Körpers weniger verschmutzt und, auch wenn sie einmal verschmutzt wurde, die Verunreinigung leicht wieder abgeben kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung zum Hydrophilmachen der Oberfläche des Körpers bereitgestellt, welche mindestens die folgenden Komponenten umfasst
    • (a) fotokatalytische Teilchen aus einem Metalloxid,
    • (b) mindestens eine Komponente aus der Gruppe, bestehend aus feinen Siliciumoxidteilchen und einer Vorstufe, die einen Siliconharzfilm bilden kann und einer Vorstufe, die einen Siliciumoxidfilm bilden kann, und
    • (c) ein Lösungsmittel,
    wobei der Gesamtgehalt an fotokatalytischen Teilchen und feinen Siliciumoxidteilchen oder der Vorstufe in der Zusammensetzung 0,01 bis 5 Gew.-% beträgt.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines bevorzugten Sprühbehälters, der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung befüllt werden soll, zeigt;
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer bevorzugten Kappe für den in 1 gezeigten Sprühbehälter zeigt;
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines anderen bevorzugten Sprühbehälters zeigt, der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gefüllt werden soll;
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform noch eines weiteren bevorzugten Sprühbehälters zeigt, der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gefüllt werden soll; und
  • 5(a) und (b) sind Diagramme, die Ausführungsformen eines Querschnitts eines Ballons zeigen, die einen Sprühbehälter, der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gefüllt werden soll, bilden;
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Antibeschlagseigenschaften einer hydrophilen Oberfläche, die in Beispiel A4 hergestellt wurde, als Funktion der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht zeigt; und
  • 7 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Antibeschlagseigenschaften einer hydrophilen Oberfläche, die in Beispiel B1 hergestellt wurde, als Funktion der Bestrahlungszeit mit ultraviolettem Licht zeigt.
  • [Detaillierte Beschreibung der Erfindung]
  • Definition
  • Der Begriff "Antibeschlags-" oder "nicht beschlagend", der hierin verwendet wird, bedeutet im breitesten Sinn die Verhinderung von optischen Störungen, die durch Beschlagen oder Schleierbildung auf einer Oberfläche durch das Wachsen von kondensierten Was sertröpfchen, die auf der Oberfläche erzeugt werden oder durch Haften von Wassertröpfchen an der Oberfläche verursacht werden.
  • Hydrophile Oberfläche
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann die Oberfläche eines Körpers hydrophil machen, wenn sie durch eines der nachstehend beschriebenen Verfahren auf die Oberfläche eines Körpers aufgebracht wurde. Vorzugsweise weist die hydrophilysierte Oberfläche eine solche Benetzbarkeit mit Wasser auf, dass der Kontaktwinkel der Oberfläche mit Wasser nicht mehr als 10°, bevorzugt nicht mehr als 5°, beträgt.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung hat außerdem den Vorteil, dass die Oberfläche des Körpers hoch hydrophil gemacht werden kann, während die Transparenz beibehalten wird. Dass Körpern, die transparent sein sollen, hydrophile Eigenschaften, insbesondere Antibeschlagseigenschaften, verliehen werden können, wie es nachstehend beschrieben wird, ohne dass die Transparenz und das Aussehen beeinträchtigt werden, ist ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die Hydrophilie sehr leicht erzeugt werden kann durch Aufbringen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf die Oberfläche eines Körpers und Trocknen oder Erwärmen der auf die Oberfläche aufgebrachten Zusammensetzung. Es wird natürlich angenommen, dass eine Änderung in der Filmdicke oder eine unebene Aufbringung erzeugt wird in Abhängigkeit von Verfahren zum Aufbringen der Zusammensetzung auf die Oberfläche von Körpern. Eine Regulierung der aufgebrachten Menge der Zusammensetzung zur Erzeugung einer Filmdicke, wie sie nachstehend beschrieben wird, und die Wahl des Aufbringungsverfahrens für die Zusammensetzung, um einen gleichmäßigen Film zu erzeugen, führt aber erfindungsgemäß zu den oben beschriebenen hervorragenden hydrophilen Oberflächen, die sehr leicht gebildet werden können.
  • Um den Körper mit der darauf aufgebrachten Zusammensetzung hydrophil zu machen, wird die Oberfläche mit Licht bestrahlt. Es wird angenommen, dass das Phänomen der Hydrophilysierung nach dem folgenden Mechanismus erfolgt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der folgende Mechanismus nur eine Theorie ist und nicht als beschränkend für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung angesehen werden soll. Durch Bestrahlen des Fotokatalysators mit Licht mit einer höheren Energie als die Energielücke eines Fotokatalysators zwischen dem oberen Ende des Valenzbandes und dem unteren Ende des Leitungsbandes führt zu einer Lichtanregung von Elektronen im Valenzband, was zu Leitungselektronen und Löchern führt. Eines oder beide haben die Funktionen, der Oberfläche des Fotokatalysators Polarität (möglicherweise eine Elektronen abziehende Eigenschaft) zu verleihen. Dies ermöglicht, dass Wasser in einer Menge, die größer ist als die Gleichgewichtsmenge an Wasser mit der Atmosphäre, auf der Oberfläche chemisorbiert wird. Das führt wiederum dazu, dass die freie Oberflächenenergie, die aus der Wasserstoffbindung entsteht, ansteigt, was zur physikalischen Adsorption und Fixierung von Wassermolekülen in einer Menge führt, die dem Anstieg der freien Oberflächenenergie auf der Oberfläche entspricht. Wenn die freie Oberflächenenergie einer Substanz nahe der einer anderen Substanz ist, ist es im Allgemeinen wahrscheinlich, dass diese Substanzen aneinander haften. Folglich hat die Oberfläche mit physikalisch darauf adsorbierten Wassermolekülen eine gute Benetzbarkeit mit Wasser. Dies bedeutet, dass eine solche Oberfläche hydrophilysiert wurde. Außerdem wurde herausgefunden, dass der Grad der Hydrophilysierung der Oberfläche, die durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung erzeugt wird, nicht von der Dicke des durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung erzeugten dünnen Films abhängt. Es ist bereits bekannt, dass ein Fotokatalysator oxidative Zersetzungseigenschaften aufweist, und dass ein dünner Film, der einen Fotokatalysator enthält, Schmutz entfernende, antibakterielle und desodorierende Wirkungen, als Folge einer solchen Wirkung, aufweist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bestätigt, dass diese oxidativen Zersetzungseigenschaften von der Dicke des Films, der den Fotokatalysator enthält, abhängen. Weiter haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass die von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung abgeleitete Hydrophilisierung auch dann entwickelt werden kann, wenn der Film eine solche Dicke aufweist, dass die oxidative Zersetzungswirkung sehr gering oder nicht vorhanden ist. Außerdem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass bei einer solch geringen Dicke des mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erzeugten Films die Transparenz eines transparenten Körpers nicht beeinflusst wird, während die oxidative Zersetzungsfähigkeit sehr eingeschränkt oder in einigen Fällen gar nicht vorhanden ist.
  • Wenn die Oberfläche einmal hydrophilisiert wurde, kann die Hydrophilie über mehrere Wochen aufrechterhalten werden, auch wenn der Körper sich an einem dunklen Ort befindet.
  • Um die Oberfläche durch Bestrahlung des Fotokatalysators mit Licht hoch hydrophil zu machen, ist die Strahlungsintensität des bestrahlenden Lichtes vorzugsweise nicht geringer als 0,001 mW/cm2, weiter bevorzugt nicht geringer als 0,01 mW/cm2, am meisten bevorzugt nicht geringer als 0,1 mW/cm2.
  • Wenn das fotokatalytische Oxid die Anatasform von Titandioxid, die Rutilform von Titandioxid, Zinkoxid oder Strontiumtitanat ist, können Sonnenlicht, eine Raumbeleuchtung, eine Fluoreszenzlampe, eine Quecksilberlampe, eine Glühbirne, eine Xenonlampe, eine Hochdrucknatriumlampe, eine Metallhalogenidlampe, eine BLB-Lampe und Ähnliches in geeigneter Weise als Lichtquelle zur Bestrahlung des Fotokatalysators verwendet werden. Wenn das fotokatalytische Oxid Zinnoxid ist, können eine bakterizide Lampe, eine BLB-Lampe und Ähnliches in geeigneter Weise verwendet werden.
  • Die Dicke der Oberflächenschicht, die auf der Oberfläche des Körpers unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gebildet wird, ist vorzugsweise nicht größer als 0,4 um. Wenn sie nicht dicker als 0,4 μm ist, kann eine Schleierbildung, die von einer unregelmäßigen Reflexion verursacht wird, verhindert werden, so dass die Oberflächenschicht im Wesentlichen transparent ist. Die Dicke der Oberflächenschicht ist weiter bevorzugt nicht größer als 0,2 μm unter dem Gesichtspunkt der wirksamen Verhinderung einer Farbentwicklung der Oberflächenschicht, die durch Interferenz von Licht verursacht wird. Je geringer die Dicke der Oberflächenschicht ist, desto besser ist die Transparenz der Oberflächenschicht und umso größer ist außerdem die Abriebbeständigkeit.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der Gehalt an Fotokatalysator in der so gebildeten Oberflächenschicht vorzugsweise im Bereich von 1 × 10–7 bis 1 × 10–3 g/cm2, weiter bevorzugt im Bereich von etwa 5 × 10–7 bis 5 × 10–4 g/cm2 und am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 1 × 10–6 bis 1 × 10–4 g/cm2.
  • Auch wenn Feuchtigkeit oder Dampf in der Luft auf der hoch hydrophilisierten Oberfläche, die durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung erzeugt wurde, kondensieren, ist es wahrscheinlich, dass das kondensierte Wasser einen einheitlichen Wasserfilm ohne die Ausbildung von diskreten Wassertropfen bildet. Somit wird kein lichtbrechender Beschlag auf der Oberfläche des Körpers gebildet. In ähnlicher Weise führt das Aussetzen von Fensterscheiben, Rückspiegeln von Fahrzeugen, Windschutzscheiben von Fahrzeugen, Brillengläsern und Schilden von Helmen gegenüber Regen oder Spritzwas ser nicht zur Bildung von diskreten Wassertropfen, die die Sicht beeinträchtigen, da sich die auf der Oberfläche dieser Gegenstände anhaftenden Wassertropfen schnell zu einem gleichmäßigen Wasserfilm ausbreiten. Dies ermöglicht einen hohen Grad an Durchsicht und Sicherstellung der Sicht, was wiederum zur Verkehrssicherheit von Fahrzeugen beiträgt und die Wirksamkeit von verschiedenen Arbeiten und Aktivitäten verbessert.
  • Außerdem ist es unwahrscheinlicher, dass beide Arten von Verunreinigungen, d. h. hydrophobe Verunreinigungen, einschließlich städtischem Staub, Verbrennungsprodukten, wie Ruß, der in den Automobilabgasen enthalten ist, Fetten und Ölen, und aus Dichtungsmitteln heraus gelösten Komponenten, sowie Verunreinigungen aus anorganischen Tonmaterialien, auf der durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung erzeugten hoch hydrophil gemachten Oberfläche haften. Selbst wenn sie daran haften, können sie leicht durch Regen oder Abwaschen mit Wasser abgewaschen werden.
  • Außerdem ermöglicht die hoch hydrophilisierte Oberfläche, die durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung bereitgestellt wird, dass darauf haftende Wassertropfen auf der Oberfläche ausgebreitet werden, was das Entfernen der anhaftenden Wassertropfen durch Verdampfung beschleunigt.
  • Die hoch hydrophilisierte Oberfläche, die durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung bereitgestellt wird, hat außerdem eine antistatische Wirkung (sie verhindert, dass Staub abgelagert wird), eine wärmeisolierende Wirkung, sie verhindert, dass sich unter Wasser Luftblasen anlagern, sie bewirkt, dass die Wirksamkeit eines Wärmeaustauschers verbessert wird und sie bewirkt die Verbesserung der Biokompatibilität.
  • Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Antibeschlagswirkung haben soll, ist der Körper, auf dem die Zusammensetzung aufgebracht wird, im Allgemeinen transparent. Das Material für den Körper ist nicht besonders beschränkt und Beispiele dafür umfassen Glas und Kunststoffe. Spezielle Beispiele für Körper, auf die die Zusammensetzung werden kann, umfassen Spiegel, wie Rückspiegel für Fahrzeuge, Badezimmerspiegel, Waschraumspiegel, Dental-Mundspiegel, reflektierende Spiegel für Straßen; Linsen, wie Brillengläser, optische Linsen, Beleuchtungslinsen, Linsen für Halbleiter, Linsen für Kopiervorrichtungen, Rückfahrkameralinsen für Fahrzeuge; Prismen; Fensterscheiben für Gebäude oder für die Betrachtung; Fensterscheiben für Fahrzeuge, wie Automobile, Schienenfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Unterseeboote, Schneemobile, Seilbahngondeln, Vergnügungsparkgondeln, und Raumfahrzeuge; Windschutzscheiben für Fahrzeuge, wie Automobile, Motorräder, Schienenfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Unterseeboote, Schneeautos, Schneefahrzeuge, Seilbahngondeln, Vergnügungsparkgondeln und Raumfahrzeuge; Schutzbrillen, Sportbrillen, Schilde für Schutzmasken, Schilde für Sportmasken, Helmschilde, Gläser für Gefriergutauslagen, Gläser für Auslagen für warm gehaltene Speisen, wie chinesische Semmeln (Chinese bun); Abdeckungen für Messinstrumente, Abdeckungen für Rückfahrkameralinsen für Fahrzeuge, Sammellinsen für Dentalbehandlungslaserausrüstungen, Abdeckungen für Sensoren für die Laserstrahlerkennung, wie Sensoren für Fahrzeugabstände, Abdeckungen von Infrarotsensoren; Kamerafilter und Filme, Platten und Versiegelungen und Ähnliches zum Aufbringen auf die Oberfläche der oben genannten Artikel.
  • Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung andererseitseine Oberflächen reinigende Wirkung aufweisen soll, ist das Material für den Körper nicht besonders beschränkt und Beispiele dafür umfassen Metalle, Keramiken, Gläser, Kunststoffe, Hölzer, Steine, Zemente, Beton, Fasern, Webwaren und Kombinationen der oben angegebenen Materialien und Laminate aus den oben angegebenen Materialien. Spezielle Beispiele für Körper, auf die Zusammensetzung aufgebracht werden kann, umfassen Baumaterialien, Gebäudeaußenseiten, Gebäudeinnenseiten, Zargen, Fensterscheiben, Baukörper, Außenseiten und Beschichtungen von Fahrzeugen, Außenseiten von Maschinen und Gegenständen, schmutzbeständige Abdeckungen und Beschichtungen, Verkehrsschilder, verschiedene Anzeigevorrichtungen, Werbetürme oder Postersäulen, Lärmschutzbarrieren für Straßen, Lärmschutzbarrieren für den Schienenverkehr, Brücken, Außenseiten und Beschichtungen von Geländern und Leitplanken, Innenseiten und Beschichtungen von Tunneln, Isolatoren, Abdeckungen von Solarzellen, Abdeckungen von Solarenergiekollektoren von Solar-Warmwasserbereitern, Vinylkunststoffgewächshäuser, Abdeckungen für Fahrzeugbeleuchtung, Haushalt, Stühle, Badewannen, Waschbecken, Beleuchtungseinrichtungen, Abdeckungen für Beleuchtung, Küchengeräte, Geschirr, Spülmaschinen, Geschirrtrockner, Spülen, Kochfelder, Dunstabzugshauben in Küchen, Lüftergebläse und Filme, Platten, Versiegelungen und Ähnliches zur Anbringung an der Oberfläche der oben genannten Artikel.
  • Wenn gewünscht wird, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung das Entfernen von Wassertropfen durch Verdampfung bewirken soll, ist das Material für den Körper nicht besonders beschränkt und Beispiele dafür umfassen Metalle, Keramiken, Gläser, Kunststoffe, Hölzer, Steine, Zemente, Beton, Fasern, Webwaren und Kombinationen der oben genannten Materialien und Laminate aus den oben genannten Materialien. Spezielle Beispiele für Körper, auf die die Zusammensetzung aufgebracht werden kann, umfassen Automobilkarosserien, Fenster, gepflasterte Straßen und Filme, Platten, Versiegelungen und Ähnliches, zum Aufbringen auf die Oberfläche der oben genannten Artikel.
  • Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine antistatische Wirkung haben soll, sind die Materialien für den Körper nicht besonders beschränkt und Beispiele davon umfassen Metalle, Keramiken, Gläser, Kunststoffe, Hölzer, Steine, Zemente, Beton, Fasern, Webwaren und Kombinationen der oben genannten Materialien und Laminate der oben genannten Materalien. Spezielle Beispiele für Körper, auf die die Zusammensetzung aufgebracht werden kann, umfassen Kathodenstrahlröhren; magnetische Aufzeichnungsmedien; optische Aufzeichnungsmedien; fotomagnetische Aufzeichnungsmedien; Audiobänder; Videobänder; Analogaufzeichnungen; Gehäuse, Komponenten, Außenseiten und Beschichtungen von elektrischen Hausgeräten; Gehäuse, Komponenten, Außenseiten und Beschichtungen von Büroautomatisierungseinrichtungen; Baumaterialien; Außenseiten von Gebäuden; Innenseiten von Gebäuden; Zargen; Fensterscheiben; Bauteile; Außenseiten und Beschichtungen von Fahrzeugen; Außenseiten von Maschinen und Gegenständen; verschmutzungsbeständige Abdeckungen und Beschichtungen und Filme, Platten, Versiegelungen und Ähnliches zur Anbringung auf der Oberfläche der oben genannten Gegenstände.
  • Oberflächenhydrophilisierende Zusammensetzung
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst grundsätzlich
    • (a) fotokatalytische Teilchen aus einem Metalloxid,
    • (b) mindestens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus feinen Siliciumoxidteilchen und einer Vorstufe, die einen Siliconharz-Film bilden kann und einer Vorstufe, die einen Siliciumoxidfilm bilden kann, und
    • (c) ein Lösungsmittel.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann zusätzliche Komponenten enthalten, wenn dies notwendig ist.
  • Fotokatalytische Teilchen
  • Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen fotokatalytischen Teilchen enthalten grundsätzlich ein Metalloxid. Genauer gesagt, bezeichnet der in der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "Fotokatalysator" ein Material, das dann, wenn es Licht ausgesetzt wird (Bestrahlungslicht), welches eine höhere Energie (d. h. eine kürzere Wellenlänge) als die Energielücke zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband des Kristalls aufweist, eine Abgabe von Elektronen aus dem Valenzband bewirken kann (Lichtanregung), um ein Leitungselektron und ein Loch zu erzeugen. Hierin verwendbare fotokatalytische Oxide umfassen beispielsweise die Anatasform von Titandioxid, die Rutilform von Titandioxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Eisen(III)oxid, Dibismutdioxid, Wolframtrioxid und Strontiumtitanat.
  • Der mittlere Kristallitdurchmesser der fotokatalytischen Teilchen ist vorzugsweise nicht größer als 100 nm. Die Obergrenze des mittleren Kristallitdurchmesser ist vorzugsweise etwa 20 nm, weiter bevorzugt etwa 10 nm. Die Untergrenze für den mittleren Kristallitdurchmesser ist vorzugsweise etwa 1 nm, weiter bevorzugt etwa 3 nm. Ein mittlerer Kristallitdurchmesser der fotokatalytischen Teilchen in dem oben angegebenen Bereich ermöglicht die Hydrophilisierung der Oberfläche und verhindert einen Verlust an Transparenz einer Oberfläche mit der darauf aufgebrachten Zusammensetzung, welche durch die durch die Teilchen verursachte Brechung des sichtbaren Lichts verursacht würde.
  • Der mittlere Kristallitdurchmesser der fotokatalytischen Teilchen kann nach der Scherrer-Gleichung bestimmt werden, basierend auf der Integrationsbreite eines Peaks mit der höchsten Intensität um 2 θ = 25,3°, bestimmt durch Pulverröntgenbeugung der Teilchen.
  • Feine Siliciumoxidteilchen und Vorstufen für einen Siliconharzfilm und einen Siliciumoxidfilm
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält feine Siliciumoxidteilchen. Das Siliciumoxid kann die fotokatalytischen Teilchen auf der Oberfläche des Körpers wirksam immobilisieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mittlere Teilchendurchmesser der feinen Siliciumoxidteilchen im Bereich von 1 bis 100 nm, vorzugsweise 5 bis 50 nm, am meisten bevorzugt 8 bis 20 nm. Der Durchmesser kann beispielsweise durch das dynamische Laserstreuverfahren bestimmt werden.
  • Ein bevorzugtes Beispiel für die Vorstufe, die einen Siliciumoxidfilm bilden kann und die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden kann, ist ein Silicat der folgenden mittleren Summenformel: SiXqO(4-q)/2 worin X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom bedeutet und q eine Zahl ist, die der Gleichung 0 < q < 4 genügt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Beispiel für die Vorstufe einer Siliciumoxidbeschichtung, die eine Siliciumoxidbeschichtung bilden kann und die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden kann, ist ein tetrafunktionales hydrolisierbares Silanderivat der allgemeinen Formel: SiX4 worin X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom bedeutet.
  • Spezielle Beispiele für bevorzugte tetrafunktionale hydrolisierbare Silanderivate umfassen Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysilan, Tetrabutoxysilan, Diethoxydimethoxysilan, Tetrachlorsilan, Tetrabromsilan, Silanol und Dimethoxydiethoxysilan.
  • Spezielle Beispiele für bevorzugte Silicate umfassen Teilhydrolisate und Dehydropolykondensationsprodukte der tetrafunktionalen hydrolisierbaren Silandenvate.
  • Ein bevorzugtes Beispiel für die Vorstufe einer Siliconbeschichtung, die einen Siliconfilm bilden kann und die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden kann, ist ein Siloxan der folgenden mittleren Summenformel: RPSiXqOc(4-p-q)/2 worin R gewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus einem Wasserstoffatom und einem oder mehreren organischen Gruppen;
    X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom darstellt; und
    p eine Zahl ist, die der Gleichung 0 < p < 2 genügt und q eine Zahl ist, die der Gleichung 0 < q < 4 genügt.
  • Ein bevorzugtes Beispiel für die Vorstufe, die einen Siliconfilm bilden kann und die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden kann, ist ein hydrolisierbares Silanderivat der allgemeinen Formel: RpSiX4-p worin R wie oben definiert ist;
    X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom bedeutet; und
    p 1 oder 2 ist.
  • In diesem Fall ist die durch R dargestellte organische Gruppe vorzugsweise ein Alkyl (weiter bevorzugt ein unsubstituiertes Alkyl mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, am meisten bevorzugt ein Alkyl mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen) oder ein Aryl (vorzugsweise Phenyl).
  • Spezielle Beispiele für bevorzugte hydrolisierbare Silanderivate umfassen Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Methyltripropoxysilan, Methytributoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Ethyltripropoxysilan, Ethyltributoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Phenyltripropoxysilan, Phenyltributoxysilan, Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Dimethyldipropoxysilan, Dimethydibutoxysilan, Diethyldimethoxysilan, Diethyldiethoxysilan, Diethyldipropoxysilan, Diethyldibutoxysilan, Phenylmethyldimethoxysilan, Phenylmethyldiethoxysilan, Phenylmethyldipropoxysilan, Phenylmethyldibutoxysilan, n-Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, n-Propyltripropoxysilan, n-Propyltributoxysilan, γ-Glycosidoxypropyltrimethoxysilan und γ-Acryloxypropyltrimethoxysilan.
  • Das Siloxan kann durch teilweise Hydrolyse und Dehydropolykondensation der hydrolisierbaren Silanderivate oder durch Dehydropolykondensation von teilweisen Hydrolysaten der hydrolysierbaren Silanderivate mit einem teilweisen Hydrolysat von Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysilan, Tetrabutoxysilan, Diethoxydimethoxysilan oder Ähnlichem hergestellt werden.
  • Das durch teilweise Hydrolyse oder Dehydropolykondensation der oben beschriebenen Vorstufen nach dem folgenden Verfahren hergestellte Siliconharz wird durch die folgende mittlere Summenformel dargestellt: RpSiO(4-p)/2 (I)worin R wie oben definiert ist;
    X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom bedeutet; und
    p eine Zahl ist, die der Gleichung 0 < p < 2 genügt.
  • Der Gehalt an Vorstufe in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann in geeigneter Weise bestimmt werden. Ausgedrückt als Siliciumoxidgehalt, basierend auf einem Gewichtsteil der fotokatalytischen Teilchen, ist die Obergrenze des Vorstufengehalts beispielsweise bevorzugt 10 Gewichtsteile, weiter bevorzugt 5 Gewichtsteile, am meisten bevorzugt 1 Gewichtsteil, und die Untergrenze der Vorstufe ist vorzugsweise 0,05 Gewichtsteile, weiter bevorzugt 0,1 Gewichtsteile und am meisten bevorzugt 0,2 Gewichtsteile.
  • Lösungsmittel
  • Das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltende Lösungsmittel ist nicht beschränkt, solange es die fotokatalytischen Teilchen und die Vorstufe stabil dispergieren kann und am Ende eine hydrophilisierte Oberfläche erhalten wird. Beispiele für hierin verwendbare Lösungsmittel umfassen Wasser, ein organisches Lösungsmittel und ein gemischtes Lösungsmittel, das aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel zusammengesetzt ist. Wasser, ein Alkohol oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem Alkohol sind insbesondere bevorzugt.
  • Das Gesamtgewicht aus dem Gewicht der fotokatalytischen Teilchen und dem Gewicht der feinen Siliciumoxidteilchen oder dem Gewicht der Vorstufe, ausgedrückt als Siliciumoxid, (dieser Gesamtgehalt wird oft auch als "Feststoffgehalt" bezeichnet) wird auf mehr als 0,01 und nicht mehr als 1 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingestellt. Der Feststoffgehalt kann leicht wie folgt bestimmt werden. Die Zusammensetzung (Gewicht: A) wird 3 Stunden auf 400 bis 500°C erhitzt, um die flüssige Komponente zu entfernen, und das Gewicht des Rückstands (Gewicht: B) wird dann gemessen, gefolgt durch Berechnung des Feststoffgehalts (%) nach der folgenden Gleichung: Feststoffgehalt (%) = (B/A) × 100
  • Wenn der Feststoffgehalt 5 Gew.-% übersteigt, weist die Oberfläche mit der darauf aufgebrachten Zusammensetzung in nachteiliger Weise ein Erscheinungsbild auf, das Schleierentwicklung zeigt oder Interferenzränder aufweist. Die Obergrenze des Feststoffgehalts ist nicht höher als 1 Gew.-%. Wenn der Feststoffgehalt geringer ist als 0,01 Gew.-%, kann es sein, dass eine Oberfläche mit zufriedenstellender Hydrophilie nicht wirksam gebildet wird. Die untere Grenze des Feststoffgehalts ist vorzugsweise 0,05 Gew.-%, am meisten bevorzugt 0,1 Gew.-%. In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird der Lösungsmittelgehalt so bestimmt, dass der Feststoffgehalt der fotokatalytischen Teilchen und der Vorstufe in den oben genannten Bereich fällt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Alkohols, der ein Molekulargewicht von 60 bis 300, vorzugsweise ein Molekulargewicht von 60 bis 100, aufweist und bei Raumtemperatur flüssig ist, bevorzugt.
  • Beispiele für Alkohole, die hierin verwendet werden können, umfassen Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, t-Butanol, Isobutanol, n-Butanol, 2-Methylpropanol, Pentanol, Ethylenglycol, Monoacetonalkohol, Diacetonalkohol, Ethylenglycolmonomethylether, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, Dipropylenglycol, Propylenglycol, Tripropylenglycol, 1-Ethoxy-2-propanol, 1-Butoxy-2-propanol, 1-Propoxy-2-propanol, Propylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylether, Tripropylenglycolmonomethylether und 2-Butoxyethanol.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Beschleunigung der Hydrolyse der Siliciumoxidvorstufe ist die Zugabe von Wasser als Lösungsmittel oft bevorzugt. Wenn beispielsweise Tetraethoxysilan, Tetramethoxysilan, Tetrabutoxysilan, Tetrapropoxysilan, Tetrachlorsilan oder Tetrabromsilan als Vorstufe für Siliciumoxid verwendet werden, beschleunigt die Anwesenheit von Wasser die Hydrolyse beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in der nachstehend beschriebenen Weise.
  • Andere Komponenten
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann neben den oben angegebenen Komponenten optionale Komponenten enthalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Material mit einem Brechungsindex von nicht mehr als 2. Die Zugabe des Materials mit einem Brechungsindex von nicht mehr als 2 kann den Vorteil haben, dass die Reflexion von sichtbarem Licht an der Oberfläche mit der darauf aufgebrachten Zusammensetzung wirksam verhindert werden kann.
  • Beispiele für Materialien mit einem Brechungsindex von nicht mehr als 2, die zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gegeben werden können, umfassen Siliciumoxid (Brechungsindex 1,5), Zinnoxid (Brechungsindex 1,9), Calciumcarbonat (Brechungsindex 1,6), Calciumhydroxid (Brechungsindex 1,6), Magnesiumcarbonat (Brechungsindex 1,5), Strontiumcarbonat (Brechungsindex 1,5), Dolomit (Brechungsindex 1,7), Calciumfluorid (Brechungsindex 1,4), Magnesiumfluorid (Brechungsindex 1,4), Aluminiumoxid (Brechungsindex 1,6), Quarzsand (Brechungsindex 1,6), Zeolit (Brechungsindex 1,5), Montmorillonit (Brechungsindex 1,5), Kaolin (Brechungsindex 1,6), Sericit (Brechungsindex 1,6), Eisen(III)oxid (Brechungsindex 1,8) und Yttriumoxid (Brechungsindex 1,9).
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst außerdem ein oberflächenaktives Mittel. Die Zugabe des oberflächenaktiven Mittels ermöglicht es, dass der Oberfläche eines Körpers sogar unmittelbar nach dem Aufbringen der Zusammensetzung auf den Körper eine hohe Hydrophilie und Antibeschlagseigenschaften verliehen werden. Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Alkohol enthält, ist die Zugabe des oberflächenaktiven Mittels bevorzugt. In einigen Fällen sind mehrere Stunden notwendig, um die Fotohydrophilisierung der Oberfläche mit der darauf aufgebrach ten erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu erreichen. Wenn der aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung stammende Alkohol auf der Oberfläche verbleibt, ist die Hydrophilisierung der Oberfläche oft so lange unzureichend bis die Hydrophiliiserung durch den Fotokatalysator erreicht wird. Die Zugabe des oberflächenaktiven Mittels kann die Oberfläche in vorteilhafter Weise bis zu einem zufrieden stellenden Grad hydrophilisieren, wodurch auch unmittelbar nach dem Aufbringen der Zusammensetzung Antibeschlagseigenschaften verliehen werden. Die Zugabe des oberflächenaktiven Mittels kann auch den Vorteil haben, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung gleichmäßig auf die Oberfläche eines Körpers aufgebracht werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Menge an zugegebenem oberflächenaktiven Mittel weniger als 10 Gewichtsteile, weiter bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsteile, basierend auf einem Gewichtsteil der fotokatalytischen Teilchen.
  • Beispiele für oberflächenaktive Mittel, die zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gegeben werden können, umfassen anionische oberflächenaktive Mittel, wie Ammoniumpolyoxyethylenalkylphenylethersulfonat, Natriumpolyoxyethylenalkylphenylethersulfonat, Natriumsalze von Fettsäuren, Kaliumsalze von Fettsäuren, Natriumdioctylsulfosuccinat, Alkylsulfat, Alkylethersulfat, Natriumalkylsulfat, Natriumalkylethersulfat, Polyoxyethylenalkylethersulfat, Natriumpolyoxyethylenalkylethersulfat, das TEA-Salz von Alkylsulfat, das TEA-Salz von Polyoxyethylenalkylethersulfat, das Natriumsalz von 2-Ethylhexylalkylschwefelsäureester, Natriumacylmethyltaurat, Natriumlauroylmethyltaurat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Dinatriumlaurylsulfosuccinat, Dinatriumlaurylpolyoxyethylensulfosuccinat, Polycarbonsäuren, Oleoylsarcosin, Amidethersulfat, Lauroylsarcosinat und das Natriumsalz von Sulfo-FA-ester; nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, wie Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylentridecylether, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylester, Polyoxyethylenalkylphenolether, Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenlaurat, Polyoxyethylenstearat, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenoleat, Sorbitanalkylester, Polyoxyethylensorbitanalkylester, Polyether-modifiziertes Silicon, Polyester-modifiziertes Silicon, Sorbitanlaurat, Sorbitanstearat, Sorbitanpalmitat, Sorbitanoleat, Sorbitansesquioleat, Polyoxyethylensorbitanlaurat, Polyoxyethylensorbitanstearat, Polyoxyethylensorbitanpalmitat, Polyoxyethylensorbitanoleat, Glycerinstearat, Polyglycerin-Fettsäureester, Alkylalkylolamid, Laurinsäurediethanolamid, Ölsäurediethanolamid, Oxyethylendodecylamin, Polyoxyethy lendodecylamin, Polyoxyethylenalkylamin, Polyoxyethylenoctadecylamin, Polyoxyethylenalkylpropylendiamin, Polyoxyethylenoxypropylen-blockpolymer und Polyoxydiethylenstearat; amphotere oberflächenaktive Mittel, wie Dimethylalkylbetain, Alkylglycin, Amidbetain und Imidazolin; und kationische oberflächenaktive Mittel, wie Octadecyldimethylbenzylammoniumchlorid, Alkyldimethylbenzylammoniumchlorid, Tetradecyldimethylbenzylammoniumchlorid, Dioleyldimethylammoniumchlorid, quartäre Salze von 1-Hydroxyethyl-2-alkylimidazolin, Alkylisochinoliniumbromid, polymeres Amin, Octadecyltrimethylammoniumchlorid, Alkyltrimethylammoniumchlorid, Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Hexadecyltrimethylammoniumchlorid, Behenyltrimethylammoniumchlorid, quartäre Salze von Alkylimidazolin, Dialkyldimethylammoniumchlorid, Octadecylaminacetat, Tetradecylaminacetat, Alkylpropylendiaminacetat und Didecyldimethylammoniumchlorid.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Säure. Die Zugabe der Säure kann die Polantät der Oberfläche mit der darauf aufgebrachten erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhöhen, wodurch ermöglicht wird, dass sogar an einem dunklen Ort eine gute Hydrophilie aufrechterhalten werden kann.
  • Beispiele von Säuren, die zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gegeben werden können, umfassen Säure mit einer hohen Fähigkeit der Oberfläche Polarität zu verleihen, wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure, Propionsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Valeriansäure, Milchsäure, Buttersäure, Citronensäure, Äpfelsäure, Picrinsäure, Ameisensäure, Kohlensäure und Phenol. Von diesen sind Salpetersäure, Chlorwasserstoffsäure und Schwefelsäure insbesondere bevorzugt.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Katalysator für die Hydrolyse eines Silans. Die Anwesenheit dieses Katalysators beschleunigt die Hydrolyse der Silanverbindung als Vorstufe beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in der Weise, wie sie nachstehend beschrieben wird. Beispiele für bevorzugte Katalysatoren umfassen Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure, Propionsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Valeriansäure, Milchsäure, Buttersäure, Citronensäure, Äpfelsäure, Picrinsäure, Ameisensäure, Kohlenstoffsäure und Phenol, wobei die oben genannten Säuren einen pH-Wert von 2 bis 5 aufweisen.
  • Wenn die Vorstufe für das Siliciumoxid ein Silanol ist, enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Silanolpolymerisationshärtungskatalysator. Die Anwesenheit dieses Katalysators kann die Polymerisationsreaktion des Silanols beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einer Weise, wie sie nachstehend beschrieben wird, beschleunigen. Beispiele für bevorzugte Katalysatoren, die hierin verwendet werden können, umfassen Aluminiumverbindungen, wie Aluminumchelat, Aluminumacetylacetonat, Aluminumperchlorat, Aluminumchlorid, Aluminumisobutoxid und Aluminumisopropoxid; Titanverbindungen, wie Tetraisopropyltitanat und Tetrabutyltitanat; basische Verbindungen, wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriummethylat, Natriumacetat, Natriumformiat, Kaliumacetat, Kaliumformiat, Kaliumpropionat, Tetramethylammoniumchlorid und Tetramethylammoniumhydroxid; Aminverbindungen, wie n-Hexylamin, Tributylamin, Diazabicycloundecen, Ethylendiamin, Hexandiamin, Diethylentriamin, Tetraethylenpentamin, Triethylentetramin, Ethanolamine, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und γ-(2-Aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilan; Zinnverbindungen, wie Zinnacetylacetonat und Dibutylzinnoctylat; Metall enthaltende Verbindungen, wie Cobaltoctylat, Cobaltacetylacetonat und Eisenacetylacetonat; und saure Verbindungen, wie Phosphorsäure, Salpetersäure, Phthalsäure, p-Toluolsulfonsäure und Trichloressigsäure.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Egalisierungsmittel, so dass sie beim Auftragen auf die Oberfläche eines Körpers eine glatte Oberfläche bilden kann. Die Zugabe des Egalisierungsmittels ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung auf einen großen Formkörper aufgebracht wird. Beispiele von bevorzugten Egalisierungsmitteln umfassen Diacetonalkohol, Ethylenglycolmonomethylether, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, 1-Ethoxy-2-propanol, 1-Butoxy-2-propanol, Propylenglycolmonomethylether, 1-Propoxy-2-propanol, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylether und Tripropylenglycolmonomethylether.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung außerdem ein antibakterielles Metall (z. B. Silber, Kupfer oder Zink) oder eine Verbindung des Metalls. Die Zugabe des genannten Metalls ermöglicht das Abtöten von auf der Oberfläche eines Körpers vorhandenen Bakterien beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf die Oberfläche des Körpers. Außerdem kann nach dem Aufbringen der Zusammensetzung auf den Körper das Wachstum von Organismen, wie Pilzen, Algen und Moos, auf der Oberfläche inhibiert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung außerdem mindestens ein Platingruppenmetall, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium und Iridium. Es ist bekannt, dass eine Oberfläche mit einem Fotokatalysator aus einem Metalloxid verschmutzungsverhindernde, antibakterielle und desodorierende Funktionen aufweist, basierend auf der oxidativen Zersetzungswirkung des Fotokatalysators. Die Oberfläche eines Körpers mit der darauf aufgebrachten erfindungsgemäßen Zusammensetzung scheint diese Aktivität aufrechtzuerhalten. Es wird angenommen, dass die oben genannten Metalle die oxidative Zersetzungswirkung des Fotokatalysators verstärken und dadurch die antibakteriellen Eigenschaften, desodorierenden Eigenschaften, gaszersetzenden Eigenschaften, Zersetzungseigenschaften gegenüber organischen Materialien und andere Eigenschaften der Oberfläche verbessern.
  • Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung einem Zinnbehälter oder einem mit Metall ausgekleidetem Behälter aufbewahrt wird oder wenn sie auf einen Metallkörper aufgebracht wird, ist sie vorzugsweise leicht sauer, neutral oder basisch. Insbesondere, wenn, wie in der oben angegebenen Ausführungsform, eine Säure zugegeben wird, ist die Zugabe eines pH-einstellenden Mittels bevorzugt.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann außerdem gegebenenfalls eine Säure oder eine Base enthalten, um die Dispergierbarkeit der festen Komponente(n), die darin enthalten ist (sind) zu verbessern und um die Lagerstabilität der Zusammensetzung zu verbessern. Wenn notwendig, kann sie außerdem Pigmente, Farbstoffe, Lagerstabilisatoren und Ähnliches enthalten.
  • Aufbringen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf die Oberfläche eines Körpers
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird auf die Oberfläche eines Körpers, dem Hydrophilie oder Antibeschlagseigenschaften verliehen werden sollen, aufgetragen und die auf die Oberfläche aufgetragene Zusammensetzung wird anschließend getrocknet oder gehärtet, um einen dünnen Film zu bilden.
  • Wie oben beschrieben wird aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise ein dünner Film mit einer Dicke von nicht mehr als 0,4 μm, vorzugsweise nicht mehr als 0,2 μm, auf einem Körper gemacht. Um einen solchen dünnen Film zu bilden, wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung auf die Oberfläche des Körpers mit einer Bedeckungsmenge von vorzugsweise etwa 1 × 10–4 bis 20 mg/cm2, weiter bevorzugt etwa 5 × 10–4 bis 1 mg/cm2, aufgetragen.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auf die Oberfläche des Körpers durch jedes geeignete Verfahren aufgetragen werden, und Beispiele für geeignete Verfahren umfassen Sprühbeschichten, Tauchbeschichten, Fließbeschichten, Rotationsbeschichten, Walzenbeschichten, Bürstenbeschichten und Schwammbeschichten.
  • Nachdem die Zusammensetzung auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wurde, wird sie getrocknet oder gehärtet, um einen dünnen Film zu bilden. Der Begriff "getrocknet oder gehärtet", wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass die Vorstufe für das Siliciumoxid oder die Vorstufe für das Silicon, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sind, in Siliciumoxid oder Silicon übergeführt werden. Das Trocknen kann daher entweder als Lufttrocknen oder Wärmetrocknen durchgeführt werden. Alternativ kann eine UV-Bestrahlung oder Ähnliches durchgeführt werden, um eine Polymerisation bis zu einem solchen Grad zu verursachen, dass die Vorstufe in Siliciumoxid oder Silicon umgewandelt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Abfüllung in einem Sprühcontainer vertrieben, was es den Anwendern ermöglicht, die erfindungsgemäße Zusammensetzung in geeigneter Weise auf die Oberfläche eines gewünschten Körpers aufzutragen.
  • Ein Sprühcontainer, der für das Einfüllen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geeignet ist, wird in 1 gezeigt. Das Behältergehäuse 1 ist vorzugsweise aus Aluminium, das leichtgewichtig, leicht zu verarbeiten und fest ist. Duralumin, Kupfer-Aluminium-Legierung, Titanlegierung, Edelstahl und Ähnliches kann aber ebenfalls verwendet werden.
  • Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung sauer ist, wir vorzugsweise eine säureresistente Harzauskleidung 2 vorgesehen, um direkten Kontakt des Metallbehältergehäuses 1 mit der sauren Zusammensetzung zu vermeiden. Hierin verwendbare säureresistente Auskleidungen umfassen Auskleidungen aus ABS-Harz, Polycarbonat, Methylpentenharz, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Ethylentetrafluoridharz, Ethylenpropylenfluorid, Ethylenchloridtrifluoridharz, Vinylidenfluoridharz, Alkoxyperfluoridharz, Phenolharz, Epoxyharz, Acrylharz, Polyetherchlorid, Polysulfon, Polystyrol, Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, Polyimid, Nylon und Ionomer. Bei dem in 1 gezeigten Behälter kann eine entfernbare Abdeckung, die in 2 gezeigt wird, auf dem oberen Ende des Behälters montiert werden. Diese Abdeckung umfasst: eine Röhre 3 zur Führung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Ausstoßbereich; eine Ausstoßdüse 4; einen Schaft 5, dessen oberster Teil oberhalb eines Gehäuses 12 so angeordnet ist, dass er mit dem Finger gedrückt werden kann; eine Schraubenfeder 6; einen Gummi 9; eine obere Abdeckkappe 10; eine Abdichtung 11, die an dem Teil vorgesehen ist, an dem die Abdeckkappe 10 auf den oberen Teil des Behältergehäuses 1 trifft; und ein Gehäuse 12. Der Schaft 5 hat in seinem Inneren ein Loch, durch das die erfindungsgemäße Zusammensetzung zu der Ausstoßeinheit geführt wird. Ein kommunizierender Anschluss 7 ist oberhalb der Ausstoßdüse 4 vorgesehen und eine kommunizierende Öffnung 8 ist in Richtung einer bestimmten Position der Gummis 9 vorgesehen.
  • Bevor der Schaft 5 gedrückt wird, berührt die kommunizierende Öffnung 7 daher die Ausstoßdüse 4 nicht und die kommunizierende Öffnung 8 wird durch den Gummi verschlossen, wodurch verhindert wird, dass die Zusammensetzung abgegeben wird. Durch Pressen des Schaftes 5 wird die kommunizierende Öffnung 8 an einem Zwischenraum zwischen dem Schaft 5 und dem Gehäuse 12 positioniert, und die Zusammensetzung, die aus der Röhre 3 zur Öffnung zwischen dem Schaft 5 und dem Gehäuse 12 geführt wurde, wird zu dem Loch im Inneren des Schaftes 5 geführt. Gleichzeitig trifft die kommunizierende Öffnung 7 auf die Ausstoßdüse 4, wodurch die zum Loch im Inneren des Schaftes 5 geführte Zusammensetzung durch die Ausstoßdüse 4 ausgestoßen werden kann.
  • Vorzugsweise wird das oben beschriebene säureresistente Harz im Inneren der Röhre 3, des Schaftes 5, der Ausstoßdüse 4 und des Gehäuses 12 verwendet.
  • Der Gummi 9 ist vorzugsweise ebenfalls ein säureresistenter Gummi, d. h. ein Ethylengummi, ein Propylengummi oder ein Silicongummi oder Ähnliches.
  • Vorzugsweise ist die Ausstoßdüse 4 leicht nach oben geneigt.
  • Im Inneren des Schaftes 5 kann das Loch in dem Teil, der mit der Ausstoßdüse verbunden ist, außerdem mit einer kreuzförmigen Einbuchtung oder spiralförmigen Einbuchtung versehen sein, so dass die Zusammensetzung leicht zur Düse geführt werden kann.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen des Sprühcontainers können die Doppelbehälterstrukturen, die in den 3 und 4 gezeigt werden, geeignet sein.
  • In der in 3 gezeigten Konstruktion ist ein innerer Behälter 13 im Inneren des in 1 gezeigten Behälters vorgesehen, und der innere Behälter 13 ist mit einer Beschichtungsflüssigkeitsprobe D11 und einem Treibgas, wie Stickstoffgas, DEM oder LPG, gefüllt. Diese Konstruktion ist bevorzugt, da auch dann, wenn die Harzauskleidung kleine Löcher hat, die erfindungsgemäße Zusammensetzung nicht in direkten Kontakt mit dem Metallbehältergehäuse 1 kommen kann.
  • In der in 4 gezeigten Konstruktion ist ein Ballonbehälter 14 mit Druckbeständigkeit und guter Druckweiterleitung als innerer Behälter im Inneren des in 1 gezeigten Behälters vorgesehen, und ein Loch ist am Boden des Behälters vorgesehen. Diese Konstruktion ermöglicht, dass ein Gas und eine Flüssigkeit in jeweils getrennte Bereiche des Behälters eingefüllt werden können. Beispielsweise kann der Ballonbehälter 14 (Bereich A in der Zeichnung) mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung gefüllt werden und der Raum (Bereich B in der Zeichnung) zwischen dem äußeren Behälter und dem Ballonbehälter kann mit Stickstoffgas gefüllt werden. Dadurch können ungewollte Phänomene, beispielsweise die Erniedrigung des Drucks im Behälterdurch allmähliche Lösung des Gases in der Flüssigkeit, verhindert werden.
  • Das Stickstoffgas wird durch das Loch im Boden des Behälters eingefüllt und das Loch des Behälters wird anschließend mit einem Gummistopfen 15 versiegelt. Dies ermöglicht, dass überschüssiger Druck nach der Verwendung leicht durch Entfernen des Stopfens 15 abgelassen werden kann, was in vorteilhafter Weise zur Sicherheit beiträgt.
  • Polyethylen, Polyvinylchlorid und Ähnliches, die druckbeständig sind und Druck gut weiter geben können, sind für die Konstruktion des Balloncontainers 14 geeignet. Die Verwendung einer eingeteilten Form voll mit Unregelmäßigkeiten, z.B. eine Blütenblatt ähnlich eingeteilte Form, wie sie in den 5(a) und 5(b) gezeigt wird, ist in Hinblick auf die Verbesserung der Druckübertragung bevorzugt.
  • Neben Stickstoffgas können auch Ethergase, wie Dimethylenether, und Inertgase, wie Argon und Helium, als Füllgase verwendet werden.
  • [Beispiele]
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detaillierter mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, obwohl sie nicht nur auf diese Beispiele beschränkt sein soll.
  • Die Zusammensetzung und Bezugsquellen für Titanoxidsole, die in den folgenden Beispielen verwendet werden, sind Folgende.
  • Titanoxidsol ST-K01: eine Zusammensetzung aus 8 Gewichtsteilen Titanoxidteilchen (Anatasform), 2 Gewichtsteilen eines Alkylsilicats, 54,8 Gewichtsteilen einer wässrigen Salpetersäurelösung, 28 Gewichtsteilen von Methanol und 7,2 Gewichtsteilen Propanol; erhältlich von Ishihara Sangyo Kaisha Ltd.
  • Titanoxidsol ST-K03: eine Zusammensetzung aus 5 Gewichtsteilen Titanoxidteilchen (Anatasform), 5 Gewichtsteilen eines Alkylsilicats, 54,8 Gewichtsteilen einer wässrigen Salpetersäurelösung, 28 Gewichtsteilen Methanol und 7,2 Gewichtsteilen Propanol; erhältlich von Ishihara Sangyo Kaisha Ltd.
  • Titanoxidsol TA-15: eine Zusammensetzung aus 15 Gewichtsteilen Titanoxidteilchen (Anatasform) und 85 Gewichtsteilen einer wässrigen Salpetersäurelösung; erhältlich von Nissan Chemical Industries Ltd.
  • Beispiel A1 Vorstufe für einen Siliciumoxidfilm und Menge an Lösungsmittel
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) wurde 10fach, 100fach oder 1000fach mit Ethanol verdünnt, um die Proben A1, A2 und A3 herzustellen. Feststoffgehalte der Proben A1, A2 und A3 sind 1 Gew.-%, 0,1 Gew.-% bzw. 0,01 Gew.-%.
  • Diese Proben wurden 3 Tage stehen gelassen. Es wurde keine Agglomeration beobachtet.
  • Die Proben A1 bis A3 wurden auf einen Sodakalkglasträger von 10 cm im Quadrat aufgetragen und die Beschichtungen wurden bei Raumtemperatur 18 Stunden getrocknet.
  • Dabei wurde für alle Proben eine transparente und gleichmäßige Beschichtung gebildet. Bei der Beschichtung der Probe A1 wurden auch Interferenzränder beobachtet.
  • Anschließend wurde jede Probe mit Licht aus einer Lichtquelle (BLB (Schwarzlichtblau)-Fluoreszenzlampe, hergestellt von Sankyo Denki) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,25 mW/cm2 eine Stunde lang bestrahlt. Danach wurden die Antibeschlagseigenschaften dieser Beschichtungen bewertet. Die Bewertungskriterien waren Folgende.
  • ⦾:
    nhauchen des beschichteten Glases führte nicht zu Beschlagen.
    Figure 00260001
    :
    Anhauchen des beschichteten Glases führte zu leichtem Beschlagen, wobei das Bild immer noch deutlich durch das beschichtete Glas zu sehen war.
    Figure 00260002
    :
    Anhauchen des beschichteten Glases führte zu so starkem Beschlagen, dass das Bild durch das beschichtete Glas nicht mehr klar gesehen werden konnte, obwohl das Beschlagen nicht so stark wie beim Glassubstrat an sich.
    X:
    Anhauchen des beschichteten Glases führte zu einem Beschlagen, das vergleichbar war mit dem Glassubstrates an sich.
  • Bezüglich der Antibeschlagseigenschaften wurden die Proben A1 und A2 als ⦾ bewertet, die Probe A3 als X.
  • Für die Probe A1 wurde die Haftung der Beschichtung auf dem Substrat und die Abschälbarkeit der Beschichtung vom Substrat bewertet. Für die Bewertung der Haftung der Beschichtung auf dem Substrat ließ man mit Wasser imprägnierte Kimwipe auf der Beschichtung gleiten, um die Anzahl der Gleitoperationen zu bestimmen, die notwendig waren, um die Beschichtung von dem Träger abzuschälen. Die Haftung der Beschichtung auf dem Substrat wurde als diese Anzahl der Gleitoperationen bewertet. Für die Bewertung der Abschälbarkeit der Beschichtung von dem Substrat ließ man einen Kunststoffradierer über die Beschichtung gleiten, um die Zahl der Gleitoperationen zu bestimmen, die notwendig waren, um die Beschichtung vollständig von dem Substrat abzuschälen. Die Abschälbarkeit der Beschichtung von dem Substrat wurde als diese Zahl von Gleitoperationen bewertet. Jeder Test wurde dreimal wiederholt.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass beim Haftungstest der Beschichtung auf dem Substrat kein Abschälen auftrat, nachdem die Gleitoperation 20 Mal wiederholt worden war. Andererseits führten bei der Bewertung der Abschälbarkeit der Beschichtung von dem Substrat 2 bis 3 Gleitoperationen zum vollständigen Abschälen der Beschichtung von dem Substrat.
  • Beispiel A2 Zugabe von Kupfer
  • Eine wässrige Kupfersulfatlösung (100 μl) mit einer Kupferkonzentration von 1 g/Liter wurde zu 10 g eines Titanoxidsols (ST-K01) gegeben, und die Mischung wurde 100fach mit Ethanol verdünnt. Die verdünnte Flüssigkeit wurde 3 Tage stehen gelassen. Dabei wurde keine Agglomeration beobachtet, d. h. sie hatte eine gute Dispersion, was zu der Annahme führte, dass die Zugabe von Kupfer als antibakterielles Metall zu der Beschichtungsflüssigkeit die Verarbeitbarkeit der Beschichtungsflüssigkeit nicht negativ beeinflusst, und dass die Beschichtungsflüssigkeit wie die des Beispiels 1 verwendet werden kann.
  • Beispiel A3 Zugabe von Siliciumoxid
  • Ein Titanoxidsol (TA-15) wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Titanoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% herzustellen.
  • Separat wurde ein Titanoxidsol (TA-15) mit einem Siliciumoxidsol ("Glasca A," mittlerer Teilchendurchmesser: 10 nm, hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) vermischt und die Mischung wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Titanoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% und einer Siliciumoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% herzustellen.
  • Jede Beschichtungsflüssigkeit wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 10 cm im Quadrat aufgetragen und die beschichteten Substrate wurden eine Stunde bei 50°C gehalten und dann 15 min zum Abkühlen der beschichteten Substrate stehen gelassen, wodurch die Proben A4 und A5 hergestellt wurden.
  • Für die Proben A4 und A5 wurde die Beschichtung geprüft. Dabei wurde herausgefunden, dass die Beschichtung der Probe A4 sichtbares Licht stark reflektierte und blendete, während die Beschichtung der Probe A5 sichtbares Licht nicht merklich reflektierte und eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufwies.
  • Die Proben A4 und A5 wurden außerdem mit Licht von einer Lichtquelle (BLB-Fluoreszenzlampe) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,25 mW/cm2 2 Stunden lang bestrahlt. Danach wurden die Antibeschlagseigenschaften der Beschichtungen bewertet. Dabei wurde herausgefunden, dass beide Proben gute Antibeschlagseigenschaften (⦾) bei der Bewertung der Antibeschlagseigenschaften gemäß Beispiel A1 aufwiesen.
  • Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Siliciumoxid mit einem niedrigeren Brechungsindex als Titanoxid ermöglicht, dass die resultierende Beschichtung hervorragende Antibeschlagseigenschaften aufweist, während die Durchlässigkeit der Oberfläche für sichtbares Licht erhalten bleibt.
  • Beispiel A4 Zugabe eine oberflächenaktiven Mittels
  • Ein Titanoxidsol (TA-15) wurde mit einem Siliciumoxidsol ("Glasca A") vermischt und die Mischung wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Titanoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% und einer Siliciumoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% herzustellen.
  • Ein Titanoxidsol (TA-15) wurde mit einem Siliciumoxidsol ("Glasca A") und Polyethylenglycol (Molekulargewicht 3000) als oberflächenaktivem Mittel vermischt und die Mischung wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Titanoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-%, einer Siliciumoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% und einer Polyethylenglycolkonzentration von 0,2 Gew.-% herzustellen.
  • Ein Titanoxidsol (TA-15) wurde mit einem Siliciumoxidsol ("Glasca A") und einem modifizierten Silicon (KF-351, Polyethertyp, hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) vermischt und die Mischung wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Titanoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-%, einer Siliciumoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% und einer Konzentration an modifiziertem Silicon von 0,2 Gew.-% herzustellen.
  • Des weiteren wurde ein Titanoxidsol (TA-15) mit einem Siliciumoxidsol ("Glasca A") und einem modifizierten Silicon (KF-945, Polyethertyp, hergestellt von The Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) vermischt und die Mischung wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeit mit einer Titanoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-%, einer Siliciumoxidteilchenkonzentration von 0,5 Gew.-% und einer Konzentration an modifiziertem Silicon von 0,2 Gew.-% herzustellen.
  • Jede Beschichtungsflüssigkeit wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 10 cm im Quadrat aufgebracht und die beschichteten Substrate wurden eine Stunde bei 50°C gehalten und 15 min zum Abkühlen der beschichteten Substrate stehen gelassen, wodurch die Proben A6 bis A9 hergestellt wurden.
  • Die Proben A6 bis A9 wurden mit Licht von einer Lichtquelle (BLB-Fluoreszenzlampe) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,25 mW/cm2 bestrahlt, um eine Änderung der Antibeschlagseigenschaften der Beschichtung als Funktion der Bestrahlungszeit mit Licht zu bestimmen. Die Ergebnisse werden in 6 gezeigt.
  • Genauer gesagt wurden gute Antibeschlagseigenschaften (⦾) für die Probe A6 durch Bestrahlen über einen Zeitraum von 2 Stunden entwickelt. Die Bestrahlungszeit, die benötigt wurde zur Entwicklung von guten Antibeschlagseigenschaften (⦾) betrug andererseits 3 Stunden für die Probe A7, 4 Stunden für die Probe A8 und nicht weniger als 20 Stunden für die Probe A9, was zeigte, dass die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels mit stärkerem Einfluss auf der hydrophoben Seite eine längere UV-Bestrahlungszeit zur Entwicklung von Antibeschlageigenschaften notwendig machte.
  • Beispiel B1 Menge an oberflächenaktivem Mittel
  • Ein Titanoxidsol (TA-15), ein Siliciumoxidsol ("Glasca A"), ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel, enthaltend einen Polyoxyethylen-p-alkylphenylether (Penerole, NP-95, hergestellt von Matsumoto Yushi) und Ethanol wurden miteinander vermischt, um die Beschichtungsflüssigkeitsproben B1 bis B4 herzustellen, die zusammengesetzt waren aus Titanoxidteilchen, Siliciumoxidteilchen und einem oberflächenaktiven Mittel, dispergiert in einem Lösungsmittel.
  • Tabelle 1
    Figure 00300001
  • Jede der Beschichtungsflüssigkeitsproben B1 bis B4 wurde auf ein Sodakalkglassubstrat aufgebracht und die Beschichtung wurde getrocknet, gefolgt von Bestrahlen mit Licht aus einer UV-Lichtquelle (Schwarzlichtblau (BLB)-Fluoreszenzlampe, hergestellt von Sankyo Denki) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,25 mW/cm2, um eine Änderung der Antibeschlagseigenschaften der Beschichtung als Funktion der Bestrahlungszeit mit Licht zu bestimmen. Die Ergebnisse werden in 7 angegeben. Außerdem wurden die Antibeschlagseigenschaften gemäß denselben Kriterien, wie sie in Beispiel 1 angewendet wurden, bewertet.
  • Wie in 7 gezeigt wird, zeigte das Glassubstrat selbst nur Antibeschlagseigenschaften, die mit X bewertet wurden, auch wenn die UV-Bestrahlung über einen langen Zeitraum erfolgte, wogegen 50 Stunden nach Beginn der UV-Bestrahlung alle Proben, die durch Beschichtung der Oberfläche des Glassubstrats mit den Beschichtungsflüssigkeitsproben B1 bis B4 hergestellt worden waren, gute Antibeschlagseigenschaften (⦾) aufwiesen.
  • Die durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsprobe B1 hergestellte Probe zeigte vor der UV-Bestrahlung keinerlei Antibeschlagseigenschaften, während die durch Beschichten mit den Beschichtungsflüssigkeitsproben B2 bis B4 hergestellten Proben sowohl vor als auch nach der UV-Bestrahlung Antibeschlagseigenschaften aufwiesen.
  • Es wird angenommen, dass die Ursache dafür, dass die durch Beschichten mit der Beschichtungsflüssigkeitsprobe B1 hergestellte Probe anfänglich keine Antibeschlagseigenschaften zeigte, darin liegt, dass Ethanol in der Beschichtung verblieb. Es wird angenommen, dass die Entwicklung von Antibeschlagseigenschaften mit zunehmender Bestrahlungszeit der Zersetzung des Ethanols durch Fotoanregung des Fotokatalysators zugeschrieben werden kann.
  • Im Gegensatz dazu können für die mit den Beschichtungsflüssigkeitsproben B2 bis B4 mit einem darin enthaltenen oberflächenaktiven Mittel hergestellten Proben durch die Anwesenheit des oberflächenaktiven Mittels in Kombination mit Ethanol anfängliche Antibeschlagseigenschaften erhalten werden. Die Antibeschlagseigenschaften gehen nach einer Weile verloren und werden dann wiederhergestellt. Der Grund hierfür ist Folgender. Die Fotoanregung des Fotokatalysators führt nicht nur zur Zersetzung des Ethanols, sondern auch zu der des oberflächenaktiven Mittels, wodurch ein Zwischenprodukt gebildet wird, das während der Zersetzung dazu führt, dass die Hydrophilie verloren geht, was zu einem temporären Verlust der Antibeschlagseigenschaften führt. Nach vollständiger Zersetzung des oberflächenaktiven Mittels wird die Hydrophilie aber wiederhergestellt, was zu wiederhergestellten Antibeschlagseigenschaften führt.
  • Dies zeigt, dass die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels zusätzlich zu den fotokatalytischen Titanoxidteilchen, Siliciumoxid und Ethanol nicht nur permanente Antibeschlagseigenschaften, sondern auch anfängliche Antibeschlagseigenschaften ermöglicht.
  • Je höher die Menge an oberflächenaktivem Mittel ist, desto länger dauert der temporäre Verlust der Antibeschlagseigenschaften. Genauer gesagt betrug die Verlustzeit für die Probe, die durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsprobe B2 mit der zugegebenen geringen Menge des oberflächenaktiven Mittels von 0,4 Gewichtsteilen, bezogen auf einen Gewichtsteil der fotokatalytischen Titanoxidteilchen hergestellt worden war, etwa 2 Stunden, und für die Probe, die durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsprobe B3 mit einer Zugabemenge an oberflächenaktivem Mittel von 1 Gewichtsteil hergestellt worden war etwa 5 Stunden. Dagegen betrug die Verlustzeit für die Probe, hergestellt durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsprobe B4 mit einem dazu gegebenen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 2 Gewichtsteilen etwa 24 Stunden. Für die Probe, hergestellt durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsprobe mit einer Menge an zugegebenem oberflächenaktivem Mittel von 10 Gewichtsteilen, basierend auf 1 Gewichtsteil der fotokatalytischen Titanoxidteilchen, betrug die temporäre Verlustzeit der Antibeschlagseigenschaften 200 Stunden oder mehr.
  • Beispielsweise beträgt die temporäre Verlustzeit der Antibeschlagseigenschaften vorzugsweise 1 Tag oder weniger, wenn die Beschichtungsflüssigkeit als Aerosol aufgetragen wird. Die Menge an zugegebenem oberflächenaktivem Mittel ist vorzugsweise weniger als 10 Gewichtsteile, weiter bevorzugt nicht mehr als 2 Gewichtsteile.
  • Außerdem wurde für das Glassubstrat, das mit Licht aus einer BLB 50 Stunden lang bestrahlt worden war und für die Proben, hergestellt durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsproben B1 bis B4 auf die Oberfläche von Glas, der Kontaktwinkel der Oberfläche der Probe mit Wasser gemessen. Der Kontaktwinkel mit Wasser wurde bestimmt mit einem Kontaktwinkelgoniometer (CA-X150, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd.), 30 s, nachdem ein Wassertropfen durch eine Mikrospritze auf die Oberfläche der Probe getropft worden war.
  • Es wurde herausgefunden, dass das Glassubstrat einen Kontaktwinkel von 30° aufwies, wogegen alle Proben, hergestellt durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsproben B1 bis B4 auf die Oberfläche des Glassubstrats einen guten Kontaktwinkel mit Wasser aufwiesen, d. h. einen Kontaktwinkel von etwa 0°.
  • Außerdem wurden die durch Auftragen der Beschichtungsflüssigkeitsproben B1 bis B4 auf die Oberfläche des Glassubstrats hergestellten Proben, die auch bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser bewertet worden waren, bezüglich ihrer Fähigkeit, Ölflecken abzugeben, bewertet. Genauer gesagt wurde Ölsäure auf die Oberfläche jeder Probe aufgetragen und jede Probe wurde dann in Wasser, das in einen Behälter gefüllt worden war, getaucht, während die Oberfläche der Probe horizontal gehalten wurde.
  • Es wurde gefunden, dass die Ölsäure zu einer Kugel wurde und leichtes Reiben dazu führte, dass der Öltropfen von der Oberfläche der Probe abgestoßen wurde.
  • Beispiel B2 Glanz durch Zugabe eines kationischen oder nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) (Feststoffgehalt 10 Gew.-%; gelöste Substanz, zusammengesetzt aus 5 Gewichtsteilen Titanoxid (Anatasform) und 5 Gewichtsteilen eines Alkylsilicats) wurden in einem Verhältnis von 1:1 miteinander vermischt und die Mischung wurde 20fach mit Propanol verdünnt, um eine fotokatalytische Beschichtungsprobe B5 herzustellen. Sorbitanmonocaprylat (ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel) wurde in einer Menge von 0,05 Gew.-% (d. h. 0,325 Gew.-%, bezogen auf Titanoxid) zu dieser Probe B5 gegeben, um die Probe 86 herzustellen. Sorbitanmonocaprylat wurde in einer Menge von 0,1 Gew.-% (d. h. 0,65 Gew.-%, bezogen auf Titanoxid) zu der Probe B5 gegeben, um eine Probe B7 herzustellen. Ein quartäres Ammoniumsalz (ein kationisches oberflächenaktives Mittel) wurde in einer Menge von 0,05 Gew.-% zur Probe B5 gegeben, um eine Probe B8 herzustellen. Außerdem wurde ein quartäres Ammoniumsalz in einer Menge von 0,1 Gew.-% zur Probe B5 gegeben, um eine Probe B9 herzustellen.
  • Die Proben B5 bis B9 wurden durch Fließbeschichten auf eine dunkelgrau beschichtete mit Ethanol abgewischte Stahlplatte aufgebracht, und die behandelte Stahlplatte wurde bei Raumtemperatur (etwa 20°C) 18 Stunden stehen gelassen. Für diese Probe wurde der Glanz gemäß dem in den japanischen Industriestandards (JIS) Z8741 beschriebenen Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass der Glanz für die beschichtete Stahlplatte 94 betrug. Er war andererseits 96 für die Probe B5, und der Glanz für die Proben B6 bis B9 mit einem dazu gegebenen oberflächenaktiven Mittel betrug 102, 110, 106 bzw. 112, was zeigte, dass die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels zur Entwicklung von Glanz führte.
  • Die Proben B5 bis B9 wurden dann auf ein Slideglas, das mit Ethanol gereinigt worden war, durch Fließbeschichten aufgetragen und die beschichteten Slidegläser wurden bei Raumtemperatur (etwa 20°C) 18 Stunden stehen gelassen. Anschließend wurden diese Proben mit Licht einer UV-Lichtquelle (Schwarzlichtblau (BLB)-Fluoreszenzlampe, hergestellt von Sankyo Denki) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,5 mW/cm2 bestrahlt, um eine Änderung der Antibeschlagseigenschaften der Beschichtung als Funktion der Bestrahlungszeit mit Licht zu bestimmen. Dabei wurde herausgefunden, dass die Proben B5 bis B7 von Anfang an gute Antibeschlagseigenschaften (⦾) aufwiesen, die Probe B8 Antibeschlagseigenschaften, die mit ⦾ bewertet wurden, 1,5 Stunden nach Beginn der UV-Bestrahlung entwickelte, und die Probe B9 Antibeschlagseigenschaften, die mit ⦾ bewertet wurden, 5 Stunden der Beginn der UV-Bestrahlung entwickelte.
  • Beispiel C1 Zugabe eines anionischen oberflächenaktiven Mittels
  • Wasser (2450 Gewichtsteile) und 0,025 Gewichtsteile eines anionischen oberflächenaktiven Mittels (Rapisol A-80, hergestellt von Nippon Oils & Fats Co., Ltd.) wurden zu einem Titanoxidsol (ST-K01) gegeben, um eine Probe C1 herzustellen.
  • Wasser (2450 Gewichtsteile) und 0,25 Gewichtsteile eines anionischen oberflächenaktiven Mittels (Rapisol A-80, hergestellt von Nippon Oils & Fats Co., Ltd.) wurden zu einem Titanoxidsol (ST-K01) gegeben, um eine Probe C2 herzustellen.
  • Die Proben C1 und C2 wurden 3 Tage stehen gelassen, wobei während dieser Zeit keine Agglomeration auftrat.
  • Anschließend wurden die Proben C1 und C2 auf eine Sodakalkglasplatte von 10 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgetragen, und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur eine Stunde getrocknet, um die Proben C3 und C4 herzustellen.
  • Für die Proben C3 und C4 wurden weder die Entwicklung einer Trübung noch Interferenzränder beobachtet und es konnte eine transparente gleichmäßige Beschichtung gebildet werden.
  • Anschließend wurde die Oberfläche der Proben C3 und C4 mit Licht von einer UV-Lichtquelle (Schwarzlichtblau (BLB)-Fluoreszenzlampe, hergestellt von Sankyo Denki) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,25 mW/cm2 über einen Zeitraum von einem Tag bestrahlt, gefolgt von der Untersuchung des Kontaktwinkels dieser Proben mit Wasser, den Antibeschlagseigenschaften und der Entfernung von Ölflecken mit Wasser. Der Kontaktwinkel mit Wasser wurde mit einem Kontaktwinkelgoniometer (CA-X150, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd.) 30 s nach dem Auftropfen eines Wassertropfens durch eine Mikrospritze auf die Oberfläche der Probe gemessen.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass beide Proben C3 und C4 hoch hydrophil gemacht worden waren bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von etwa 0°. Zum Vergleich war der für die Sodaglasplatte mit Wasser bestimmte Kontaktwinkel 30°.
  • Die Antibeschlagseigenschaften wurden nach denselben Kriterien, wie sie in Beispiel A1 angewendet wurden, bewertet.
  • Dabei wurde gefunden, dass beide Proben C3 und C4 gute Antibeschlagseigenschaften (⦾) aufwiesen.
  • Außerdem wurden die Proben C3 und C4 bezüglich ihrer Fähigkeit, Ölflecken abzustoßen, bewertet. Genauer gesagt wurde Ölsäure auf die Oberfläche jeder Probe aufgetragen und jede Probe wurde anschließend in Wasser, das in einen Wasserbehälter gefüllt worden war, getaucht, während die Oberfläche der Probe horizontal gehalten wurde.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass bei beiden Proben die Ölsäure zu einer Kugel wurde und leichtes Reiben dazu führte, dass die Öltröpfchen von der Oberfläche der Proben abgestoßen wurden.
  • Beispiel D1 Zugabe von Alkohol für einen kleinen Gegenstand
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) wurde 25fach mit 2-Propanol zu einer Beschichtungsflüssigkeitsprobe D1 verdünnt.
  • Die Beschichtungsflüssigkeit wurde durch Sprühbeschichten auf ein Sodakalkglassubstrat von 10 cm im Quadrat aufgetragen und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch die Probe D2 hergestellt wurde.
  • Des Weiteren wurde ein Titanoxidsol (ST-K01) 25fach mit Ethanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D3 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeit wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 10 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch Probe D4 hergestellt wurde.
  • Anschließend wurden die Proben D2 und D4 bezüglich ihrer Kontaktwinkel mit Wasser und ihrem Erscheinungsbild untersucht.
  • Die Oberfläche der Proben D2 und D4 wurde mit Licht von einer Lichtquelle (Schwarzlichtblau (BLB)-Fluoreszenzlampe, hergestellt von Sankyo Denki) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,5 mW/cm2 24 Stunden bestrahlt. Nach dem Bestrahlen wurde der Kontaktwinkel dieser Proben mit Wasser gemessen, mit einem Kontaktwinkelgoniometer (CA-X150, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd.), 30 s nachdem ein Wassertropfen durch eine Mikrospritze auf die Oberfläche der Probe getropft worden war.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass beide Proben D2 und D4 hoch hydrophil gemacht worden waren bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0°. Außerdem waren für die Proben D2 und D4 die Beschichtungen transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unebenheiten.
  • Beispiel D2 Zugabe von Alkohol für großen Gegenstand
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D1 des Beispiels D1 wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 50 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D5 hergestellt wurde.
  • Des Weiteren wurde eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D3 des Beispiels D1 auf ein Sodakalkglassubstrat von 50 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgetragen und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D6 hergestellt wurde.
  • Für die Proben D5 und D6 wurden Untersuchungen bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und des Erscheinungsbildes unternommen.
  • Die Oberfläche der Proben D5 und D6 wurde mit Licht von einer Lichtquelle (Schwarzlichtblau (BLB)-Fluoreszenzlampe, hergestellt von Sankyo Denki) mit einer UV-Bestrahlungsintensität von 0,5 mW/cm2 24 Stunden bestrahlt. Nach dem Bestrahlen wurde der Kontaktwinkel dieser Proben mit Wasser gemessen, mit einem Kontaktwinkelgoniometer (CA-X150, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd.), 30 s nachdem ein Wassertropfen durch eine Mikrospritze auf die Oberfläche der Probe getropft worden war.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass beide Proben D5 und D6 hoch hydrophil gemacht worden waren bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0°.
  • In diesem Fall wurde aber für die Probe D6 Wolkenbildung in einer vom Ausgangspunkt des Fließbeschichtens entfernten Position erzeugt, während für die Probe D5 die Beschichtung transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten war.
  • Dies legt nahe, dass die Verwendung von Propanol für das Auftragen auf einen Körper mit großer Größe bevorzugt ist.
  • Beispiel D3 Zugabe von Alkohol für großen Gegenstand
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden in einem Verhältnis von 1:1 vermischt und die Mischung wurde 25fach mit 2-Propanol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D7 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D7 wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 50 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D8 hergestellt wurde.
  • Anschließend wurde die Probe D8 bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und der Erscheinung in derselben Weise wie in Beispiel D1 untersucht.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D8 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war und die Beschichtung transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten war.
  • Beispiel D4 Zugabe von Alkohol für großen Gegenstand
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden in einem Verhältnis von 1:1 miteinander vermischt und die Mischung wurde 25fach mit einer 8:2-Mischung von 2-Propanol und Propylenglycolmonopropylether verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D9 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D9 wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 50 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D10 hergestellt wurde.
  • Anschließend wurde die Probe D10 bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und der Erscheinung in derselben Weise wie in Beispiel D1 untersucht.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D10 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war und die Beschichtung transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten war.
  • Beispiel D5 Zugabe von Alkohol für großen Gegenstand
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden in einem Verhältnis von 1:1 miteinander vermischt und die Mischung wurde 25fach mit einer 9:1-Mischung von 2-Propanol und Diacetonalkohol (4-Hydroxy-4-methyl-pentanon) verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D11 (pH 4) herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D11 wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 50 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D12 hergestellt wurde.
  • Anschließend wurde die Probe D12 bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und der Erscheinung in derselben Weise wie in Beispiel D1 untersucht.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D12 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war und die Beschichtung transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten war.
  • Beispiel D6 Aufbringen auf eine Automobilkarosserie:
  • Zugabe eines Nivellierungsmittels
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden in einem Verhältnis von 1:1 miteinander vermischt und die Mischung wurde 25fach mit einer 9:1-Mischung von Ethanol und Diacetonalkohol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D13 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D13 wurde auf eine Motorhaube eines Automobils durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D14 hergestellt wurde.
  • Für die Probe D14 wurden Untersuchungen bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und des Erscheinungsbildes in derselben Weise wie in Beispiel D1 durchgeführt.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D14 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war. Die Oberfläche der Beschichtung war glatt und die Beschichtung war transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten.
  • Beispiel D7 Aufbringen auf eine Automobilkarosserie:
  • Zugabe eines Nivellierungsmittels
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden miteinander in einem Verhältnis von 1:1 vermischt und die Mischung wurde 25fach mit einer 8:1:1-Mischung von Ethanol, 2-Propanol und Diacetonalkohol verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D15 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D15 wurde auf eine Motorhaube eines Automobils durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D16 hergestellt wurde.
  • Für die Probe D16 wurden Untersuchungen bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und des Erscheinungsbildes in derselben Weise wie in Beispiel D1 durchgeführt.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D16 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war. Die Oberfläche der Beschichtung war glatt und die Beschichtung war transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten.
  • Beispiel D8 Zugabe von Ethanol mit Nivellierungsmittel
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden miteinander in einem Verhältnis von 1:1 vermischt und die Mischung wurde 25fach mit einer 8:2-Mischung von Ethanol und Propylenglycolmonopropylether verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D17 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D17 wurde auf ein Sodakalkglassubstrat von 50 cm im Quadrat durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D18 hergestellt wurde.
  • Anschließend wurde die Probe D18 bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und der Erscheinung in derselben Weise wie in Beispiel D1 untersucht.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D18 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war und die Beschichtung transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten war.
  • Beispiel D9 Zugabe von Ethanol mit Nivellierungsmittel
  • Ein Titanoxidsol (ST-K01) und ein Titanoxidsol (ST-K03) wurden miteinander in einem Verhältnis von 1:1 vermischt und die Mischung wurde 25fach mit einer 9:1-Mischung von Ethanol und Butylcellosolve (2-Butoxyethanol) verdünnt, um eine Beschichtungsflüssigkeitsprobe D19 herzustellen.
  • Die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D19 wurde auf eine Motorhaube eines Automobils durch Fließbeschichten aufgebracht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur (20°C) 20 min getrocknet, um die Beschichtung zu härten, wodurch eine Probe D20 hergestellt wurde.
  • Für die Probe D20 wurden Untersuchungen bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und des Erscheinungsbildes in derselben Weise wie in Beispiel D1 durchgeführt.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D20 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war. Die Oberfläche der Beschichtung war glatt und die Beschichtung war transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten.
  • Beispiel D10 Aerosolzusammensetzung
  • Die in Beispiel D5 hergestellte Beschichtungsflüssigkeitsprobe D11 und Stickstoffgas wurden in einem Volumenverhältnis von 6:4 in einen Aerosolbehälter, wie er in 1 gezeigt wird, gefüllt. Aus diesem Aerosolbehälter wurde die Beschichtungsflüssigkeitsprobe D11 auf ein Slideglas-Substrat gesprüht und die Beschichtung wurde bei Raumtemperatur 30 min stehen gelassen, um eine Probe D13 herzustellen.
  • Für die Probe D13 wurden Untersuchungen bezüglich des Kontaktwinkels mit Wasser und des Erscheinungsbildes in derselben Weise wie in Beispiel D1 durchgeführt.
  • Dabei wurde herausgefunden, dass die Probe D13 bis zu einem Kontaktwinkel mit Wasser von 0° superhydrophil gemacht worden war. Die Oberfläche der Beschichtung war glatt und die Beschichtung war transparent in ihrer Erscheinung und frei von Unregelmäßigkeiten.
  • Beispiel E1 Feststoffgehalt und Transparenz einer Beschichtung
  • Eine Sodakalkglasplatte (Maße: 40 × 100 × 2 mm) wurde in eine Lösung, hergestellt durch Verdünnen eines Titanoxidsols (ST-K01) mit Ethanol, eingetaucht und tauchbeschichtet durch Herausziehen der Sodakalkglasplatte mit einer Zugrate von 24 cm/min. Die Verdünnung des Titanoxidsols mit Ethanol wurde so durchgeführt, dass die folgenden Feststoffgehalte erhalten wurden. Danach wurden die Beschichtungen auf 50°C oder 150°C erwärmt, um die Proben E1 bis E8 herzustellen. Für diese Proben wurde die Trübung mit einem Trübungsmessgerät (Hazegardplus, hergestellt von Gardener) bestimmt.
  • Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
  • Figure 00420001
  • Beispiel E2 Feststoffgehalt und Härte der Beschichtung
  • Die Proben E9 bis E16 wurden in derselben Weise wie in Beispiel E1 hergestellt, außer dass ST-K03 als Titanoxidsol verwendet wurde. Diese Proben wurden einer Bleistiftritzhärteprüfung gemäß den in den japanischen Industriestandards (JIS) H8602 beschriebe nen Verfahren unterzogen. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
  • Figure 00430001

Claims (27)

  1. Zusammensetzung zur Bildung eines Films, der beim Belichten hydrophil wird, auf der Oberfläche eines Körpers, wobei die Zusammensetzung folgende Komponenten umfasst: (a) photokatalytische Teilchen aus einem Metalloxid, (b) mindestens eine Komponente aus der Gruppe bestehend aus feinen Siliciumoxidteilchen und einer Vorstufe, die einen Siliciumoxidfilm bilden kann, (c) ein Lösungsmittel und (d) ein oberflächenaktives Mittel, worin der Gesamtgehalt an photokatalytischen Teilchen und feinen Siliciumoxidteilchen oder dem Gewicht der Vorstufe, ausgedrückt als Siliciumoxid, in der Zusammensetzung 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt.
  2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die, wenn sie auf die Oberfläche eines Körpers aufgebracht wurde, durch Belichten der Oberfläche des Körpers eine Hydrophilie von nicht mehr als 10°, ausgedrückt als Kontaktwinkel der Oberfläche mit Wasser, aufweist.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, worin der Kontaktwinkel der Oberfläche mit Wasser 5° beträgt.
  4. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der mittlere Kristallitdurchmesser der photokatalytischen Teilchen 100 nm oder weniger beträgt.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die photokatalytischen Teilchen aus der Anatasform von Titanoxid aufgebaut sind.
  6. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welche außerdem ein Material mit einem Brechungsindex von nicht mehr als 2 umfasst.
  7. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Lösungsmittel ein Alkohol ist.
  8. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin der Alkohol ein flüssiger Alkohol mit einem Molekulargewicht von 60 bis 300 ist.
  9. Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, worin der Alkohol ein flüssiger Alkohol mit einem Molekulargewicht von 60 bis 100 ist.
  10. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin der Gehalt an oberflächenaktivem Mittel weniger als 10 Gew.-Teile pro 1 Gew.-Teil der photokatalytischen Teilchen beträgt.
  11. Zusammensetzung gemäß Anspruch 10, worin der Gehalt an oberflächenaktivem Mittel 0,4 bis 2 Gew.-Teile pro 1 Gew.-Teil der photokatalytischen Teilchen betagt.
  12. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, welche außerdem eine Säure umfasst.
  13. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Zusammensetzung die feinen Siliciumoxidteilchen umfasst und der mittlere Teilchendurchmesser der feinen Siliciumoxidteilchen im Bereich von 1 bis 100 nm liegt.
  14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Zusammensetzung die feinen Siliciumoxidteilchen umfasst und der mittlere Teilchendurchmesser der feinen Siliciumoxidteilchen im Bereich von 5 bis 50 nm liegt.
  15. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Zusammensetzung die feinen Siliciumoxidteilchen umfasst und der mittlere Teilchendurchmesser der feinen Siliciumoxidteilchen im Bereich von 8 bis 20 nm liegt.
  16. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Vorstufe für einen Siliciumoxidfilm ein Silikat der Formel mit der folgenden mittleren Zusammensetzung ist: SiXqO(4-q)/2 worin X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom darstellt und q eine Zahl ist die der Formel 0 < q < 4 genügt.
  17. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Vorstufe eines Siliciumoxidfilms ein tetrafunktionales hydrolisierbares Silanderivat der folgenden allgemeinen Formel ist: SiX4 worin X eine Alkoxygruppe oder ein Halogenatom bedeutet.
  18. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, welche außerdem ein antibakterielles Metall oder eine Verbindung davon umfasst.
  19. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, die außerdem mindestens ein Metall gewählt aus der Gruppe bestehend aus Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium und Iridium umfasst.
  20. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, worin das photokatalytische Oxid gewählt wird aus der Gruppe bestehend aus der Anatasform von Titanoxid, der Rutilform von Titanoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Eisen(III)-Oxid, Dibismuthtrioxid, Wolframtrioxid und Strontiumtitanat.
  21. Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, die auf die Oberfläche eines Körpers aufgetragen wurde, um der Oberfläche des Körpers Antibeschlagseigenschaften zu verleihen.
  22. Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, die auf die Oberfläche eines Körpers in Form eines Films aufgetragen wurde, um ein Beschlagen oder eine Trübung der Oberfläche durch Kondenswasser von Feuchtigkeit und/oder Wassertröpfchen zu verhindern.
  23. Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, die auf die Oberfläche eines Körpers in Form eines Films aufgetragen wurde, um zu ermöglichen, dass eine auf der Oberfläche haftende Verunreinigung leicht mit Wasser abgewaschen werden kann.
  24. Aerosolzusammensetzung, umfassend die Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 und ein Treibmittel.
  25. Verfahren zur Hydrophilisierung der Oberfläche eines Körpers, umfassend die folgenden Schritt: Auftragen der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 auf die Oberfläche eines Körpers; und Trocknen oder Härten der Zusammensetzung.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 25, worin der Körper transparent ist und der so erhaltene Körper ebenfalls transparent ist.
  27. Körper mit einer hydrophilisierten Oberfläche, hergestellt durch das Verfahren gemäß Anspruch 25 oder 26.
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