DE102011005333A1

DE102011005333A1 - Selbstreinigende beschichtung zum schutz vor gefährlichen biopathogenen und toxischen chemikalien unter verwendung von sowohl superhydrophoben effekten als auch geeigneten oxidgrenzflächen

Info

Publication number: DE102011005333A1
Application number: DE102011005333A
Authority: DE
Inventors: Ronald G. Pirich; Dennis J. Leyble; Leonard G. Chorosinski; J. Donald Gardner jr.; Steven Chu; John D. Weir
Original assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2011-12-15
Also published as: JP2011190443A; US20110220855A1

Abstract

Eine Beschichtung mit der zweifachen Wirkung der Selbstreinigung und Selbstdekontamination, bestehend aus einem superhydrophoben Aspekt, der die Oberfläche reinigen kann, indem Wassertropfen sich über die Oberfläche bewegen und dabei Kontaminationsstoffe entfernen, und einem photochemisch aktivem Aspekt, der die Oberfläche desinfizieren kann, indem in Gegenwart von UV-Strahlung und Feuchtigkeit Hydroxylradikale erzeugt werden.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Nicht zutreffend
ERKLÄRUNG RE: BUNDESSTAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG/ENTWICKLUNG
Nicht zutreffend
STAND DER TECHNIK
1. Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft selbstreinigenden Beschichtungen und betrifft insbesondere zweifach wirkende Beschichtungszusammensetzungen mit einem superhydrophoben Substrat, das halbleitende Metalloxidnanopartikel enthält.
2. Stand der Technik
Eine Kontamination von exponierten strukturellen Oberflächen mit chemischem oder biologischem Material kann sowohl in zivilen als auch militärischen Zusammenhängen auftreten. So kann eine Kontamination unbeabsichtigt auftreten, wie z. B. während des Transports von Gefahrgütern von einem Ort zu einem anderen, oder kann beabsichtigt auftreten, wie z. B. bei chemischer und/oder biologischer Kriegsführung. Solche Materialien können über eine erhebliche Zeitdauer auf exponierten Oberflächen verbleiben, wie z. B. auf Fahrzeugen, Luftfahrzeugen, Gebäuden, Ausrüstungsgegenständen usw. und bleibt dadurch eine Gefahr für Menschen und Tiere, die mit diesen Oberflächen in Kontakt kommen können.
Selbstdekontaminierende Beschichtungen erfordern zusätzlich zu ihrer Fähigkeit, Gefahrstoffe zu neutralisieren, mehrere Eigenschaften. Die Beschichtungen müssen ein Maß an Beständigkeit über die Zeit aufweisen und sollten vorzugsweise selbstreinigend und einem Einbau verschiedener Pigmente zugänglich sein, um es so zu ermöglichen, den Zeitraum zwischen Reinigungen durch Abbau und Entfernen von Flecken, die allmählich auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden werden, während deren Bildung zu verlängern, und zwar insbesondere von Flecken organischen Ursprungs, wie z. B. Fingerabdrücken oder in der Atmosphäre vorhandenen flüchtigen organischen Produkten oder sogar dem Wachstum von Pilzen.
Eine Lösung für diese Probleme mit Schmutzflecken besteht zum Beispiel in der Abscheidung einer Beschichtung auf dem Substrat, die einen Abbau dieser Schmutzflecken durch Photokatalyse ermöglichen. Unter der Wirkung von Bestrahlung mit der geeigneten Wellenlänge initiieren die Komponenten der Beschichtung Radikalreaktionen, die ihrerseits eine Oxidation der organischen Produkte verursachen. Dieser Abbau kann durch eine beliebige Verbindung, die unter der Wirkung von Licht (elektromagnetischer Strahlung) Radikale erzeugt, induziert werden.
Es wurde gezeigt, dass die Zugabe von bestimmten halbleitenden Metalloxidnanopartikeln auf der Oberfläche eines Materials diesem Material die Fähigkeit der Oxidation von organischer Materie auf der Oberfläche verleiht. Insbesondere absorbiert die als Anatas bekannte, kristallographische Form von Titandioxid (TiO₂) ultraviolettes (UV) Licht (elektromagnetische Strahlung) und erzeugt in Gegenwart von Oberflächenfeuchtigkeit hoch oxidierende Hydroxylradikale. Diese Hydroxylradikale oxidieren und zersetzen jedes organische Material in ihrer Umgebung. Gegenüber solch einer Oxidation empfindliche, organische Materialien umfassen lebendes Material wie z. B. Bakterien, Sporen und Viren sowie gefährliche und ungefährliche Chemikalien, sind aber nicht darauf beschränkt. Dieser photokatalytische Prozess ist bei Stimulierung mit UV-Licht bei aus der Umgebungsfeuchtigkeit stammender Oberflächenfeuchtigkeit selbsterhaltend.
Dieses selbstdekontaminierende Merkmal kann in eine Beschichtung integriert werden, die dann zum Schutz von Oberflächen vor biologischen und chemischen Kontaminationen verwendet werden kann. Da diese Reaktion auch die Oberfläche des organischen Harzteils der Beschichtung abbauen kann, ist es wichtig, ein Harzsystem oder eine anorganische Matrix zu haben, die im Laufe der Zeit nicht abgebaut wird, was die Beschichtung für den beabsichtigten Zweck nutzlos machen würde. Weitere geeignete halbleitende Oxide, die verwendet werden können, umfassen Wolframtrioxid (Wolframsäureanhydrid, WO₃), Zinkoxid (ZnO), Zinndioxid (Kassiterit, SnO₂), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Chromdioxid (CrO₂) sowie Antimontetroxid (Sb₂O₄). Ein TiO₂-Anatas oder die anderen vorgenannten Oxidzusatzstoffe, die klein genug sind, um sichtbares Licht nicht zu streuen oder als Licht blockierendes Pigment zu wirken, können für die Bildung einer anorganischen Beschichtung oder für eine Verwendung mit weiteren Pigmenten als Zusatzstoff in einer organischen Beschichtung in Betracht gezogen werden.
Das Problem mit Anatas in einem Beschichtungssystem ist, dass es photochemisch aktiv ist und kein relativ inertes Pigment wie die Rutilform von TiO₂. Da Rutil-TiO₂ photochemisch relativ inert ist, schützt das Pigment die Farbe vor einem Abbau durch Streuen von absorbiertem Licht. Im Gegensatz zu dem Rutilpigment ist die Anatasform photochemisch aktiv und als Folge unterliegen mit den Titandioxid-Anataspigmenten formulierte Außenfarben einer äußerst starken Kreidung. Um dieses Kreidungsproblem zu lösen und dennoch die Vorteile von Anatas in Bezug auf seine photochemische Reaktivität beizubehalten, kann es notwendig sein, ein Beschichtungssystem zu haben, das gegenüber UV-Bestrahlung so inert wie möglich ist, sowie äußerst beständig gegenüber der Oxidation durch das Hydroxylradikal. Um diese Anforderung zu erfüllen, kann entweder eine anorganische Beschichtungsmatrix (wie in der anhängigen US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2010/0003498 gelehrt, wobei deren Lehren durch Nennung in ihrer Gesamtheit hier aufgenommen sind) oder eine organische Harzbeschichtungsmatrix verwendet werden (wie in der anhängigen US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2004/0224145 gelehrt, deren Lehren durch Nennung in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sind).
Superhydrophobe Oberflächen können insofern als selbstreinigend bezeichnet werden, als dass sich über eine kontaminierte Oberfläche bewegende Flüssigkeitstropfen Kontaminationsstoffe im Vorbeilaufen des Tropfens oder beim Ablaufen von der Oberfläche aufnehmen und dadurch eine reinigende Wirkung ausüben. Eine Oberfläche ist als hydrophob zu bezeichnen, wenn die Oberfläche einen großen Kontaktwinkel zwischen dem Tropfen und der Oberfläche aufweist.
Superhydrophobe Oberflächen sind in der Natur zu finden, wie z. B. auf einem Pflanzenblatt oder einem Stängel, sie können jedoch auch künstlich hergestellt werden, indem die Oberflächenchemiezusammensetzungen sowie die Topologie für die einen Selbstreinigungseffekt benötigende Oberfläche gesteuert wird. Im Falle von Pflanzen ist ein Hauptgrund für die selbstreinigende Fähigkeit der Blattoberfläche eine Kombination aus rauen Mikrostrukturen und den Eigenschaften dieser Mikrostrukturen zur Abstoßung von Wasser oder Flüssigkeiten. Die Oberflächen der Mikro- oder Nanostrukturen bestehen aus wachsartigen Materialien, die nicht sehr benetzbar sind, sodass Wasser von der Pflanze abläuft und Schmutz und Kontaminationsstoffe dabei mitnimmt.
Wassertropfen können in zahlreichen Zuständen vorliegen, je nach der Oberfläche, auf der sich der Tropfen befindet. Zum Beispiel hat ein Wassertropfen auf einer glatten, flachen Oberfläche einen geringen Kontaktwinkel und dies ist als „Benetzung nach Young” bekannt. Im Gegensatz dazu weisen Wassertropfen auf rauen Oberflächen einen größeren Kontaktwinkel auf. Ist der Kontaktwinkel größer als 150 Grad und der Abrollwinkel der Tropfenoberfläche weniger oder gleich 10 Grad, wird die Oberfläche als superhydrophob bezeichnet. Die Hysterese für die Messung der Winkel muss weniger als 10 Grad betragen. Wenn der Tropfen eine homogene Benetzung bietet, d. h., dass der Tropfen in die Vertiefungen der rauen Oberfläche eindringt, handelt es sich um einen „Wenzel-Zustand”. Bietet der Tropfen jedoch eine heterogene Benetzung und dringt nicht in die Vertiefungen der rauen Oberfläche ein, sondern sitzt eher über den Vertiefungen, sodass Luft innerhalb der Vertiefungen eingeschlossen und eine Verbundoberfläche gebildet werden kann, handelt es sich um einen „Cassie-Zustand”. Da ein Tropfen im Cassie-Zustand nicht die gesamte Oberfläche vollständig benetzt, wird der Tropfen beim Rollen über die und Abrollen von der Oberfläche nicht alle potentiellen Kontaminationsstoffe entfernen.
Demzufolge besteht eine beträchtliche weitere Verbesserung der Beschichtungssysteme nach dem Stand der Technik in der Verwendung einer superhydrophoben Oberfläche zur Selbstreinigung von einer unerwünschten Kontamination, die in der Reinigungsflüssigkeit und/oder den Tropfen beim Abrollen der Flüssigkeit von der Oberfläche aufgefangen werden kann, wobei die Fähigkeit zur Zerstörung von auf der Oberfläche verbliebenen Kontaminationsstoffen ebenfalls vorhanden ist, wodurch ein zweifacher Selbstreinigungs- und Selbstdekontaminationseffekt durch eine einzige Beschichtung erreicht wird.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft UV-beständige Oberflächenbeschichtungen, welche eine photochemische Aktivität aufweisen, die toxische biologische und chemische Wirkstoffe sowie weitere Kontaminationsstoffe zerstört. Die UV-Beständigkeit kann durch die Verwendung einer anorganischen Matrix (wie durch die anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer Nr. 2010/0003498 gelehrt) oder ein organisches Harz (wie durch die anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer Nr. 2004/0224145 gelehrt) erreicht werden. Diese modifizierten, auf Silikat basierenden Beschichtungen haben sich gegenüber Abbau durch UV-Strahlung und photochemischer Aktivität als äußerst beständig erwiesen, wobei zusätzlich photochemisch aktive, halbleitende Metalloxidnanopartikel, z. B. Anatas-Titandioxid, zugegeben werden, um eine Beschichtung zu erzeugen, welche die Fähigkeit aufweist, bestimmte, für Menschen und/oder Tiere toxische Wirkstoffe zu zerstören. Diese Wirkstoffe können toxische Milzbrandsporen, Bakterien, Viren und/oder Kombinationen von anderen toxischen und übertragbaren Erkrankungen, sowie Nervengas und andere gefährliche Chemikalien umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Zudem umfasst die vorliegende Erfindung das Element der Oberflächenbeschichtung mit einer superhydrophoben Komponente, um die Selbstreinigung der Oberfläche durch Minimierung der Van-der-Wals-Kräfte zu ermöglichen.
Demzufolge werden die meisten der unerwünschten, auf der Oberfläche vorhandenen Kontaminationsstoffe durch Wassertropfen entfernt, die über die und von der Oberfläche abrollen und die Kontaminationsstoffe forttragen. Sämtliche Kontaminationsstoffe, die auf der Oberfläche verbleiben, werden in einer etwas Wasserdampf (Feuchtigkeit) enthaltenden Atmosphäre in Gegenwart von ultraviolettem Licht oder eines elektromagnetisches Feldes aufgrund des Vorhandenseins des halbleitenden Metalloxids rasch oxidiert und zerstört oder neutralisiert. Die Kombination der selbstreinigenden superhydrophoben Komponente und der selbstdekontaminierenden, halbleitenden Metalloxidkomponente führt zu einem synergistischen Effekt, der eine deutlich verbesserte selbstreinigende/selbstdekontaminierende Oberflächenbeschichtung gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht, bei dem nur eine dieser Komponenten verwendet wird. Zum Beispiel können Oberflächenbeschichtungen nach dem Stand der Technik durch eine extreme Menge an Kontaminationsstoffen überladen werden und können dann nicht mehr in der Lage sein, die gesamten Kontaminationsstoffe vollständig zu entfernen oder zu dekontaminieren. Durch das Kombinieren von Selbstreinigungs- und Selbstdekontaminationsaspekten ist die vorliegende Erfindung in der Lage, Oberflächen in größerem Ausmaß zu dekontaminieren als der früherer Stand der Technik erlaubte.
Anwendungen für die vorliegende Erfindung können Luftfahrzeuge, Schiffe, Militärfahrzeuge und weitere hochwertige Ausrüstungsgegenstände, öffentliche Orte wie U-Bahn-Stationen, Krankenhäuser, Bahnhöfe, Stadien und das Innere und Äußere von Gebäuden umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, und können in bestimmten Gegenständen vorhanden sein, wie z. B. Keramiken, Farben, Metallen, Steinen und Zement, Kunststoffen, Polymeren, Solarzellen, Verkehrszeichen, Dichtungsmitteln, Formen, Lärmschutzwände, Leuchten, Handys, LCD-Displays, Vorhängen, Armaturen, Öfen, Zelten, Papierrollen, Brillenfassungen und anderen Gegenständen, die leicht verschmutzen oder kontaminiert werden.
Die Oberflächenbeschichtung der vorliegenden Erfindung kann auf der Substratoberfläche mittels einer beliebigen einer Vielzahl an Verfahren aufgebracht werden, einschließlich Sprühen, Extrusion, Gießen, Ätzen, einem Appliqué-Film oder einem beliebigen anderen geeigneten Verfahren, aber nicht darauf beschränkt.
Die Oberflächenbeschichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht bei Exposition gegenüber UV-Strahlung und Umgebungsfeuchtigkeit eine passive Reinigung und Dekontamination einer beliebigen Oberfläche, auf der sie aufgebracht wurde. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung hat in kommerziellen und militärischen Bereichen einen großen Nutzen als ein kostengünstiger Ansatz zur Reinigung von Oberflächen ohne die Verwendung von toxischen Reinigungschemikalien. Die Einsparungen bei der Verschmutzungsverhinderung und die Arbeitseinsparungen zeigen sich in der wegfallenden Verwendung solcher Reinigungschemikalien.
DETAILLERTE BESCHREIBUNG
Die im folgenden dargelegte detaillierte Beschreibung ist als eine Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beabsichtigt und soll nicht die einzige Form darstellen, in welcher die vorliegende Erfindung ausgeführt oder verwendet werden kann. Die Beschreibung legt Funktionen und Schrittabfolgen zum Ausführen und Betrieb der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich jedoch, dass die gleichen oder gleichwertigen Funktionen und Abfolgen durch unterschiedliche Ausführungsformen erreicht werden können und dass sie ebenfalls innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung eingeschlossen sein sollen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstreinigende und selbstdekontaminierende Oberflächenbeschichtungszusammensetzung mit einem superhydrophoben Aspekt, um die Oberfläche zu reinigen, und einem oxidierenden Aspekt, um die Oberfläche zu dekontaminieren. Die superhydrophobe Komponente entfernt viele Kontaminationsstoffe von der Oberfläche, indem sie Feuchtigkeitstropfen eine einfache Bewegung über und von der Oberfläche unter Wegtransport der Kontaminationsstoffe erlaubt. Jegliche Kontaminationsstoffe, die so nicht von der Oberfläche entfernt wurden, werden dann oxidiert, einschließlich der Zersetzung und Entfernung von fremden organischen und anorganischen Substanzen und der Verhinderung des Wachstums von Bakterien, Viren, Pilzen und anderen lebenden, Krankheiten verursachenden Organismen. Die Oberflächenbeschichtung ist kostengünstig und benötigt wenig Energie, hat eine hohe Sicherheit, liefert nicht verschmutzende Abbauprodukte und kann diese Wirkung über einen langen Zeitraum auf einer wartungsfreien Basis aufrechterhalten.
Eine Beschichtungszusammensetzung besteht aus photochemisch aktiven halbleitenden Metalloxidnanopartikeln, die entweder in einem organischen Harz oder in einem anorganischen Bindemittel dispergiert sind. Das organische Harz und das anorganische Bindemittel sind photochemisch gegenüber UV-Bestrahlung inert und beständig gegenüber der Oxidation durch Hydroxylradikale. Zusätzlich bilden die Metalloxidnanopartikel eine Oberflächenstruktur, die zumindest teilweise hydrophob ist.
Die Metalloxidnanopartikel können beliebige aus TiO₂, WO₃, ZnO, SfO₂, ZrO₂, CrO₂, Sb₂O₄ sowie Mischungen davon sein. TiO₂ in der Anatasform ist jedoch das bevorzugte Metalloxidnanopartikel.
Das organische Harz kann ein Polyvinyl-, Alkyd-, Polyepoxy-, Polysiloxan-, Polyurethan-, Acrylnitril-, Polyacrylat-, chlorierter Elastomertyp oder Mischungen davon sein. Es wird jedoch nicht angenommen, dass die Harze einen ausreichenden Schutz gegen Oxidation oder Abbau durch die vorhandenen Hydroxylionen bieten und daher sind die in der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzten organischen Harze Flüssigkristallpolymere oder Fluorpolymere.
Das anorganische Bindemittel kann ein Dioxid, ein Silikat oder eine Mischung davon sein. Bei der Verwendung eines Alkalisilikats kann typischerweise Natriumsilikat, Natriumdisilikat, Magnesiumaluminiumsilikat und dergleichen eingesetzt werden.
Die Metalloxidnanopartikel umfassen typischerweise von etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 30 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung. Zum Beispiel können die Metalloxidnanopartikel von etwa 1% bis etwa 10 Gew.-% in der Beschichtungszusammensetzung oder von etwa 2% bis etwa 5 Gew.-% in der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sein.
Die Metalloxidnanopartikel weisen eine typische mittlere Größe von weniger als 100 nm auf, üblicherweise innerhalb des Bereichs von etwa 20 nm bis etwa 50 nm. Die Metalloxidnanopartikel liegen in einer physikalischen Form vor, die klein genug ist, um sichtbares Licht nicht zu streuen oder als ein Licht blockierendes Pigment zu wirken. Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann jedoch mit anderen Pigmenten vermischt werden, die Licht blockierend sein können.
Um ausreichend hydrophob zu sein, um die erwarteten Anforderungen der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, sollten die Metalloxidnanopartikel eine Oberflächenstruktur mit einem Kontaktwinkel von mindestens 150 Grad und einem Abrollwinkel von 10 Grad oder weniger bilden. Um diese Ergebnisse zu erreichen, kann die Topographie der Nanopartikel (einschließlich Periodizität und Tiefe) variiert werden, um die Van-der-Waals-Kräfte und den Reibungskoeffizienten zu minimieren.
Die Beschichtungszusammensetzung kann des Weiteren zusätzliche Komponenten umfassen, wie zum Beispiel Poly(tetrafluorethylen), ein Lösungsmittel, wobei Wasser ein typisches Lösungsmittel ist, Verdickungsmittel, Benetzungsmittel, Pigmente, Härtungsmittel und eine Überzugsschicht. Die Überzugsschicht kann über zumindest einem Teil der Oberflächenbeschichtung aufgebracht werden und kann ein Polyurethanharz, ein Alkydharz und Epoxyharz und/oder ein Latexharz sein.
Die Beschichtungszusammensetzung kann durch ein beispielhaftes Verfahren unter Dispergieren einer kolloidalen Suspension von TiO₂ in einem Bindemittelsystem mit einem Lösungsmittel unter Verwendung von Ultrazentrifugation und/oder einer oder mehreren der folgenden Techniken hergestellt werden: Ultraschalldispersion, Kugelmahlen, Kalandrieren, Mischen mit einem Rakel unter hoher Scherung, Mischen unter mechanischem Scheren sowie Extrusion oder Schneckenmischen.
Die Beschichtung der vorliegenden Erfindung weist viele einzigartige und wertvolle Merkmale auf, einschließlich einer langen Lebensdauer mit ausreichender UV-Beständigkeit, bei gleichzeitiger photochemischer Reaktivität aufgrund der Zugabe von TiO₂ in Anatasform. Dies führt zu der Fähigkeit, toxische chemische Wirkstoffe und toxische biologische Wirkstoffe wie z. B. Bakterien oder Sporen aus zum Beispiel Milzbrand auf der Oberfläche der Beschichtung zu zerstören. Die Beschichtung kann auch auf der Oberfläche absorbierte Hydroxyle in Hydroxylradikale umwandeln, um eine solche Wirkung zu erreichen. Diese Hydroxylradikale greifen die auf der Oberfläche vorhandenen toxischen Wirkstoffe an und zerstören sie.
Des Weiteren ist die Oberflächenzusammensetzung aufgrund deren Superhydrophobie ausreichend selbstreinigend, um die Oberfläche aktiv zu halten, um die Exposition von Anatas gegenüber UV-Strahlung weiter aufrecht zu erhalten. Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren zu bestehenden Silikatformulierungen zugegeben werden, zum Beispiel AZ-93, einer hoch Wärme reflektierenden Beschichtung, die auf Raumfahrzeugen verwendet wird. Die Zusammensetzung kann in einem klaren oder gefärbten Format formuliert werden, wobei noch immer eine ausreichende UV-Reaktion auf der Oberfläche mit Anatas ermöglicht wird. Zudem kann die Zusammensetzung mittels Pinsel, Spray, Pulver, thermischem Spray, Appliqué oder einer beliebigen weiteren Aufbringungstechnik, die sich für diesen Prozess anbietet, auf eine Vielzahl an verschiedenen Substraten aufgebracht werden.
Die oben aufgeführte Beschreibung ist beispielhaft gegeben und stellt keine Einschränkung dar. Angesichts der oben dargelegten Offenbarung könnte ein Fachmann Variationen entwickeln, die innerhalb des Anwendungsbereichs und dem Gedanken der hierin offenbarten Erfindung liegen. Des Weiteren können verschiedene Merkmale der hierin offenbarten Ausführungsformen allein verwendet werden oder in variierenden Kombinationen miteinander und sollen nicht auf die hierin beschriebene, spezifische Kombination beschränkt sein. So ist der Bereich der Ansprüche nicht durch die dargestellten Ausführungsformen eingeschränkt.

Claims

Beschichtungszusammensetzung, umfassend: photochemisch aktive halbleitende Metalloxidnanopartikel, die entweder in einem organischen Harz oder in einem anorganischen Bindemittel dispergiert sind, wobei das organische Harz oder anorganische Bindemittel gegenüber UV-Bestrahlung photochemisch inert und gegenüber Oxidation durch Hydroxylradikale beständig ist, und wobei die Metalloxidnanopartikel eine Oberflächenstruktur bilden, die zumindest teilweise hydrophob ist,
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Metalloxidnanopartikel aus einer Gruppe bestehend aus TiO₂, WO₃, ZnO, SnO₂, ZrO₂, CrO₂, Sb₂O₄ sowie Mischungen davon ausgewählt sind.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Metalloxidnanopartikel TiO₂ in der Anatasform sind.
Die Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das organische Harz aus der Gruppe bestehend aus Fluorpolymeren und Flüssigkristallpolymeren ausgewählt ist.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das anorganische Bindemittel: – aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, einem Silikat und Mischungen davon ausgewählt wird; – ein Alkalisilikat ist; oder – aus der Gruppe bestehend aus Natriumsilikat, Natriumdisilikat, Magnesiumaluminiumsilikat und Mischungen davon ausgewählt ist.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Metalloxidnanopartikel bis zu etwa 30 Gew.-% in Beschichtungszusammensetzung, vorzugsweise von etwa 1% bis etwa 10 Gew.-% in der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sind.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Metalloxidnanopartikel eine mittlere Größe von weniger als 100 nm aufweisen.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend Poly(tetrafluorethylen).
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Lösungsmittel; vorzugsweise ist das Lösungsmittel Wasser.
Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Oberflächenstruktur – einen Kontaktwinkel von mindestens 150 Grad bildet; oder – einen Abrollwinkel von 10 Grad oder weniger bildet.