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DE10254718A1 - Hydrophobic, permeable composite material with self-cleaning properties - Google Patents

Hydrophobic, permeable composite material with self-cleaning properties Download PDF

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DE10254718A1
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composite material
particles
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hydrophobic
microparticles
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Withdrawn
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DE10254718A
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German (de)
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Andreas Dipl.-Ing. Dr. Gutsch
Volker Dipl.-Chem. Dr. Hennige
Markus Dipl.-Phys. Dr. Oles
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Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 mum und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 mum, die durch hydrophobe Partikel gebildet werden, aufweist, die selbstreinigende Eigenschaften aufweist. DOLLAR A Der Verbundwerkstoff ist durch Aufbringen und Fixieren von geeigneten hydrophoben Partikeln auf einen Verbundwerkstoff erhältlich und kann z. B. als Membran in Filtrationsanwendungen oder als technische Textilie verwendet werden.The present invention relates to a composite material based on a substrate provided with a plurality of openings with a porous inorganic coating located on and in this substrate, which is characterized in that the inner and / or outer surfaces of the composite material at least partially have a structure with elevations has an average height of the elevations of 1 nm to 100 mum and an average distance between the elevations of 1 nm to 100 mum, which are formed by hydrophobic particles, which has self-cleaning properties. DOLLAR A The composite material can be obtained by applying and fixing suitable hydrophobic particles to a composite material. B. can be used as a membrane in filtration applications or as technical textiles.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundwerkstoff, der auf zumindest einem Teil einer inneren und/oder äußeren Oberfläche eine Struktur aufweist, die selbstreinigende Eigenschaften zeigt, ein Verfahren zur Herstellung dieses Verbundwerkstoffes und seine Verwendung.Object of the present invention is a composite material that rests on at least part of an inner and / or outer surface Has a structure that shows self-cleaning properties, a method for the production of this composite material and its use.

Hydrophobe stoffdurchlässige Materialien sind seit langem bekannt. Vor allem Membranen aus Teflon (Goretex), aber auch aus anderen organischen Polymeren sind hierbei zu nennen. Diese eignen sich für ein großes Anwendungsgebiet, bei dem es darauf ankommt, dass der Stoffdurchgang durch den porösen Werkstoff nur in Form von Gas oder Dampf, nicht aber als Flüssigkeit stattfindet. Hergestellt werden diese Materialien beispielsweise durch Verstrecken von Teflonfolien, wobei kleinste Risse entstehen, die dann den Dampf- bzw. Gasdurchgang zulassen. Durch das hydrophobe Material werden Wassertröpfchen zurückgehalten, da sie aufgrund der großen Oberflächenspannung und der fehlenden Benetzbarkeit der Oberflächen der hydrophoben Materialien nicht in die Poren eindringen können.Hydrophobic permeable materials have been known for a long time. Mainly membranes made of Teflon (Goretex), but also from other organic polymers should be mentioned here. These are suitable for a big Field of application where it matters that the material passage through the porous Material only in the form of gas or steam, but not as a liquid takes place. These materials are manufactured, for example by stretching Teflon foils, causing the smallest cracks, which then allow the passage of steam or gas. Because of the hydrophobic Material becomes water droplets retained because of the large surface tension and the lack of wettability of the surfaces of the hydrophobic materials cannot penetrate the pores.

Solche hydrophoben Materialien eignen sich für die Gas- und Dampfpermeation, aber auch für die Membranfiltration. Zudem werden sie in vielen Bereich als inerte Filtermaterialien eingesetzt. Ein Nachteil dieser Materialien ist aber stets der eingeschränkte Temperaturbereich, in dem sie verwendet werden können.Such hydrophobic materials are suitable for gas and vapor permeation, but also for membrane filtration. moreover they are used in many areas as inert filter materials. A disadvantage of these materials is always the limited temperature range, in which they can be used.

Diesen Nachteil umgehen kann man durch die Verwendung von keramischen Membranfolien wie sie z. B. aus DE 19741498 , DE 19811708 und WO 99/15262 bekannt sind. Im Gegensatz zu den genannten Polymermembranen sind diese hochtemperaturstabil und ebenso sehr stabil gegenüber vielen Chemikalien. Aus diesem Grund lassen sich diese keramischen Membranfolien gut in der Filtration einsetzen. Die anorganischen Membranen haben allerdings den Nachteil, dass sie häufig (auf Grund der keramischen Bestandteile) hydrophil sind und deshalb z. B. für die Dampfpermeationsanwendung nicht geeignet sind.This disadvantage can be avoided by using ceramic membrane films such as z. B. from DE 19741498 . DE 19811708 and WO 99/15262 are known. In contrast to the polymer membranes mentioned, they are stable to high temperatures and also very stable to many chemicals. For this reason, these ceramic membrane foils can be used well in filtration. However, the inorganic membranes have the disadvantage that they are often (due to the ceramic components) hydrophilic and therefore z. B. are not suitable for vapor permeation.

Als eine Weiterentwicklung der keramischen Membran ist aus WO 99/62624 eine hydrophobe keramische Membran bekannt. Bei dieser Membran wird während der Herstellung der Membran oder auch nach der Herstellung der Membran ein Hydrophobierungsmittel zur Hydrophobierung eingesetzt. Mittels des Hydrophobierungsreagenzes werden hydrophobe Schichten auf den inneren oder äußeren Oberflächen der Membrane erzeugt. Diese Schichten haben aber den Nachteil, dass sie die Poren der Membrane zumindest teilweise verstopfen und somit den Fluss durch die Membran begrenzen.As a further development of the ceramic A hydrophobic ceramic membrane is known from WO 99/62624. This membrane is used during the manufacture of the membrane or after the manufacture of the membrane a water repellent used for water repellency. through of the hydrophobicizing reagent are hydrophobic layers on the inner or outer surfaces of the Membrane generated. However, these layers have the disadvantage that they at least partially clog the pores of the membrane and thus limit the flow through the membrane.

Außerdem zeigen diese Membranen nur eine vergleichsweise geringe Hydrophobie und überhaupt keine selbstreinigenden Eigenschaften. Für Anwendungen in der Filtration, in der es leicht zu Verblockungen der Poren mit dem abzutrennenden Gut kommt, sind diese Materialien also ungeeignet. Dies vor allem auch deshalb, da die Membranen nicht leicht (z. B. mit Wasser) abgereinigt werden kann. Solche Membranen müssen dann häufig mit aggressiven Reinigungsmitteln (sauer, alkalisch, mit Tensiden) aufwändig gereinigt werden, was die Umwelt schädigt und teuer und zeitaufwändig ist.These membranes also show only a comparatively low hydrophobicity and none at all self-cleaning properties. For applications in filtration, in which it is easy to block the pores with the separable one Well, these materials are unsuitable. Most of all also because the membranes are not easily cleaned (e.g. with water) can be. Such membranes must then often with aggressive cleaning agents (acidic, alkaline, with tensides) costly be cleaned, which damages the environment and is expensive and time-consuming.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb hydrophobe keramische Verbundwerkstoffe bereitzustellen, die nicht nur hydrophob sind sondern auch nur langsam verschmutzen (verblocken) bzw. leicht zu reinigen sind.Object of the present invention it was therefore to provide hydrophobic ceramic composites, which are not only hydrophobic but also only slowly pollute (block) or are easy to clean.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass Verbundwerkstoffe, mit einer Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aus hydrophoben Partikeln ausgerüstet werden können. Solche Verbundwerkstoffe weisen eine Hydrophobizität auf, die häufig auch als Superhydrophobizität bezeichnet wird. Solche Verbundwerkstoffe können durch ihre selbstreinigenden Eigenschaften besonders gut als Membrane in der Filtration eingesetzt werden, da sie weniger (schnell) verblocken und leichter abgereinigt werden können. Zudem weisen solche Verbundwerkstoffe trotz Hydrophobizität gleichzeitig Poren auf, die nicht oder nur in geringem Maße mit Hydrophobierungsmittel verstopft sind.Surprisingly it was found that composite materials, with a surface structure can be equipped with self-cleaning properties from hydrophobic particles can. Such composites have a hydrophobicity that frequently also as super hydrophobicity referred to as. Such composites can by their self-cleaning Properties particularly well used as a membrane in filtration because they block less (quickly) and are cleaned more easily can be. In addition, despite their hydrophobicity, such composites have the same effect Pores that do not or only to a small extent with water repellents are clogged.

Die Erfindung basiert auf dem sogenannten Lotus-Effekt, also dem Prinzip der Selbstreinigung, welches allgemein bekannt ist. Zum Erzielen einer guten Selbstreinigung (Superhydrophobizität) einer Oberfläche muss die Oberfläche neben einer sehr hydrophoben Oberfläche auch eine gewisse Rauhigkeit aufweisen. Eine geeignete Kombination aus Struktur und Hydrophobie macht es möglich, dass schon geringe Mengen bewegten Wassers auf der Oberfläche haftende Schmutzpartikel mitnehmen und die Oberfläche reinigen (WO 96/04123).The invention is based on the so-called Lotus effect, i.e. the principle of self-cleaning, which is general is known. To achieve good self-cleaning (super hydrophobicity) of a Surface must the surface in addition to a very hydrophobic surface, also a certain roughness exhibit. A suitable combination of structure and hydrophobicity make it possible, that even small amounts of moving water stick to the surface Take dirt particles with you and clean the surface (WO 96/04123).

Stand der Technik ist gemäß EP 0 933 388 , dass für solche selbstreinigenden Oberflächen ein Aspektverhältnis von > 1 und eine Oberflächenenergie von weniger als 20 mN/m erforderlich ist. Das Aspektverhältnis ist hierbei definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur. Vorgenannte Kriterien sind in der Natur, beispielsweise im Lotusblatt, realisiert. Die aus einem hydrophoben wachsartigen Material gebildete Oberfläche der Pflanze weist Erhebungen auf, die einige μm voneinander entfernt sind. Wassertropfen kommen im Wesentlichen nur mit den Spitzen der Erhebungen in Berührung. Solche wasserabstoßenden Oberflächen wurden in der Literatur vielfach beschrieben.State of the art is according to EP 0 933 388 that an aspect ratio of> 1 and a surface energy of less than 20 mN / m is required for such self-cleaning surfaces. The aspect ratio is defined here as the quotient of the height and the width of the structure. The aforementioned criteria are realized in nature, for example in the lotus leaf. The surface formed from a hydrophobic wax-like material surface of the plant has elevations that are a few μm apart. Water drops essentially only come into contact with the tips of the elevations. Such water-repellent surfaces have been widely described in the literature.

EP 0 909 747 lehrt ein Verfahren zur Erzeugung einer selbstreinigenden Oberfläche. Die Oberfläche weist hydrophobe Erhebungen mit einer Höhe von 5 bis 200 μm auf. Hergestellt wird eine derartige Oberfläche durch Aufbringen einer Dispersion von Pulverpartikeln und einem inerten Material in einer Siloxan-Lösung und anschließendem Aushärten. Die strukturbildenden Partikel werden also durch ein Hilfsmedium am Substrat fixiert. EP 0 909 747 teaches a method of creating a self-cleaning surface. The surface has hydrophobic elevations with a height of 5 to 200 μm. Such a surface is produced by applying a dispersion of powder particles and an inert material in a siloxane solution and then curing. The structure-forming particles are thus fixed to the substrate by an auxiliary medium.

WO 00/58410 kommt zu dem Ergebnis, dass es technisch möglich ist, Oberflächen von Gegenständen künstlich selbstreinigend zu machen. Die hierfür nötigen Oberflächenstrukturen aus Erhebungen und Vertiefungen haben einen Abstand zwischen den Erhebungen der Oberflächenstrukturen im Bereich von 0,1 bis 200 um und eine Höhe der Erhebung im Bereich 0,1 bis 100 μm. Die hierfür verwendeten Materialien müssen aus hydrophoben Polymeren oder dauerhaft hydrophobiertem Material bestehen.WO 00/58410 comes to the conclusion that it's technically possible is, surfaces of objects artificially to make self-cleaning. The surface structures required for this from elevations and depressions have a distance between the Surveys of the surface structures in the range of 0.1 to 200 µm and an elevation in the range 0.1 to 100 μm. The one for this used materials must made of hydrophobic polymers or permanently hydrophobic material consist.

In DE 101 18 348 werden Polymerfasern mit selbstreinigenden Oberflächen beschrieben, bei denen die selbstreinigende Oberfläche durch Einwirken eines Lösemittels, welches strukturbildende Partikel aufweist, Anlösen der Oberfläche der Polymerfasern durch das Lösemittel, Anheften der strukturbildenden Partikel an die angelöste Oberfläche und Entfernen des Lösemittels, erhalten wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass beim Verarbeiten der Polymerfasern (Spinnen, Stricken etc.) die strukturbildenden Partikel und damit die Struktur, welche die selbstreinigende Oberfläche bewirkt, beschädigt werden können oder unter Umständen sogar ganz verloren gehen können und damit der Selbstreinigungseffekt ebenfalls verloren geht.In DE 101 18 348 describes polymer fibers with self-cleaning surfaces in which the self-cleaning surface is obtained by the action of a solvent which has structure-forming particles, dissolving the surface of the polymer fibers by the solvent, adhering the structure-forming particles to the dissolved surface and removing the solvent. The disadvantage of this method is that when the polymer fibers are processed (spinning, knitting, etc.), the structure-forming particles and thus the structure which causes the self-cleaning surface can be damaged or, under certain circumstances, can even be lost entirely and the self-cleaning effect can also be lost goes.

In DE 101 18 346 werden textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial A und einer künstlichen, mindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind, beschrieben, die durch Behandlung des Basismaterials A mit zumindest einem Lösemittel, welches die Partikel ungelöst enthält, und Entfernen des Lösemittels, wobei zumindest ein Teil der Partikel mit der Oberfläche des Basismaterials A fest verbunden werden, erhalten werden.In DE 101 18 346 are textile fabrics with a self-cleaning and water-repellent surface, made up of at least one synthetic and / or natural textile base material A and an artificial, at least partially hydrophobic surface with elevations and depressions made of particles that are firmly bonded to the base material A without adhesives, resins or lacquers , which are obtained by treating the base material A with at least one solvent which contains the particles in undissolved form and removing the solvent, at least some of the particles being firmly bonded to the surface of the base material A.

Keinem der Gegenstände oder Werkstoffe mit selbstreinigenden Eigenschaften beschreibenden Dokumente ist zu entnehmen, dass die Hydrophobizität poröser keramischer Oberflächen durch Ausrüstung mit einer hydrophoben Struktur mit selbstreinigenden Eigenschaften gesteigert werden kann, ohne dass die Porosität der keramischen Beschichtung beeinträchtigt werden muss.None of the items or Documents describing materials with self-cleaning properties it can be seen that the hydrophobicity of porous ceramic surfaces due to equipment with a hydrophobic structure with self-cleaning properties can be increased without reducing the porosity of the ceramic coating impaired must become.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Verbundwerkstoff auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 μm und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 μm, die durch hydrophobe Partikel gebildet werden, aufweisen, und dass diese Oberflächen selbstreinigende Eigenschaften aufweisen.Object of the present invention is therefore a composite material based on one with a multitude of openings provided substrate with one on and in this substrate porous inorganic coating, which is characterized by that the inner and / or outer surfaces of the Composite material at least partially a structure of surveys with a medium height the elevations from 1 nm to 100 μm and an average distance between the elevations of 1 nm up to 100 μm, which are formed by hydrophobic particles, and that these surfaces have self-cleaning properties.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von, insbesondere erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, wobei die Oberfläche des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 μm und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 μm aufweisen, die durch hydrophobe Partikel gebildet werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass auf die äußeren und/oder inneren Oberflächen des Verbundwerkstoffes Mikropartikel aufgebracht und fixiert werden, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen oder durch eine nachträgliche Behandlung mit einem Hydrophobierungsreagenz hydrophobiert werden.Also the subject of the present The invention is a process for the production of, in particular, composite materials according to the invention based on a substrate provided with a plurality of openings with a porous inorganic located on and in this substrate Coating, the surface of the composite material, at least partially, a structure of elevations with a medium height the elevations from 1 nm to 100 μm and an average distance between the elevations of 1 nm up to 100 μm have, which are formed by hydrophobic particles, which characterized in that on the outer and / or inner surfaces of the Composite microparticles are applied and fixed, which have hydrophobic properties or by subsequent treatment be made hydrophobic with a water repellent.

Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung von erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen als Membranen für die Filtration, Dampf- und Gaspermeation und zur Herstellung von Gegenständen, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt werden.It is also the subject of the present Invention the use of composite materials according to the invention as Membranes for filtration, vapor and gas permeation and for the production of objects exposed to the high levels of dirt and water.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe sind vielseitig verwendbar. Als Membranen haben sie gegenüber herkömmlichen rein organischen Membranen den Vorteil, dass sie eine deutlich höhere Temperaturstabilität aufweisen, selbst wenn als Trägermaterial polymere Werkstoffe eingesetzt werden. Durch die selbstreinigenden Eigenschaften der Verbundwerkoberfläche weisen solche als Membrane eingesetzte Verbundwerkstoffe deutlich höhere Standzeiten auf als Membrane ohne selbstreinigende Oberflächen. Durch die Hydrophobierung der Oberflächen der Membrane durch die hydrophoben Partikel, werden die Poren der anorganischen Schicht, insbesondere die Anzahl der Poren sowie deren Größe im Wesentlichen nicht durch die Hydrophobierung beeinflusst, weshalb ein erfindungsgemäßer Verbundwerkstoff nahezu dieselben Fluss- bzw. Rückhalteeigenschaften aufweist wie der entsprechende unbehandelte Verbundwerkstoff.The composite materials according to the invention are versatile. As membranes, they have compared to conventional ones purely organic membranes have the advantage that they have a significantly higher temperature stability, even if as a carrier material polymeric materials are used. Through the self-cleaning Properties of the composite surface have those as a membrane Composites used have a significantly longer service life than membranes without self-cleaning surfaces. Through the hydrophobization of the surfaces of the membrane by the hydrophobic particles, the pores of the inorganic layer, in particular, the number of pores and their size are essentially not determined by affects the hydrophobization, which is why a composite material according to the invention almost the same flow or retention properties has like the corresponding untreated composite material.

Auch als technische Textilien weisen die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe erhebliche Vorteile auf. Die Wasserdampfpermeabilität wird nicht reduziert obwohl die Permeabilität für die flüssige Phase verringert wird. Dieser Effekt wird auch bei der Dampfpermeation ausgenutzt, weshalb sich die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe besonders gut als Membran in solchen Verfahren eigenen. Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe weisen eine hohe Abrasionsstabilität auf und haben hervorragende selbstreinigende Eigenschaften durch bewegtes Wasser. Das Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffe hat den Vorteil, dass es auf handelsübliche Maschinen zur Beschichtung von Vliesen mit Keramik durchgeführt werden kann.The composite materials according to the invention also have considerable advantages as technical textiles on. The water vapor permeability is not reduced, although the permeability for the liquid phase is reduced. This effect is also used in steam permeation, which is why the composite materials according to the invention are particularly suitable as membranes in such processes. The composite materials according to the invention have high abrasion stability and have excellent self-cleaning properties due to moving water. The process for producing the composite materials has the advantage that it can be carried out on commercially available machines for coating nonwovens with ceramic.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das Aufbringen der hydrophoben Partikel auf die keramischen Verbundwerkstoffe technisch leichter durchzuführen ist als bei den polymeren Materialien. Insbesondere können die anorganischen hydrophoben Mikropartikel rein thermisch auf die anorganische Beschichtung des Verbundwerkstoffes „aufgesintert" werden. Zur Erhöhung der Haftfestigkeit können zusätzlich auf einfache Weise haftvermittelnde anorganische Stoffe eingesetzt werden.The method according to the invention has the advantage that the application of the hydrophobic particles to the ceramic Composites are technically easier to carry out than with polymers Materials. In particular can the inorganic hydrophobic microparticles on the purely thermal inorganic coating of the composite material "sintered". To increase the Adhesion can additionally on simple way adhesion-promoting inorganic substances are used.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung wird nachfolgend beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungen beschränkt sein soll.The composite material according to the invention and a Process for its production is described below without that the invention be limited to these implementations should.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass die inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 μm und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 μm, vorzugsweise mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 50 nm bis 4 μm und/oder einem mittleren Abstand von 50 nm bis 4 μm, die durch hydrophobe Partikel gebildet werden, aufweisen und dass diese Oberflächen, bzw. die mit der Struktur ausgestatteten Teile der Oberflächen, selbstreinigende Eigenschaften aufweisen. Unter den inneren Oberflächen des Verbundwerkstoffes werden die Oberflächen der Poren, insbesondere der offenen Poren des Verbundwerkstoffes verstanden. Die äußeren Oberflächen stellen die Außenflächen des Verbundwerkstoffes dar. Handelt es sich bei dem Verbundwerkstoff um eine flächige Membran bzw. ein flächiges Gebilde, so kann eine Seite (Oberfläche) oder beide Seiten der Membran oder alle Seiten und die inneren Oberflächen ganz oder teilweise mit einer entsprechenden Struktur aus Erhebungen ausgerüstet sein. Vorzugsweise sind sowohl die inneren als auch die äußeren Oberflächen einer Membran mit einer Struktur aus Erhebungen im genannten Bereich ausgerüstet. Das Vorhandensein von Strukturen mit Erhebungen nur auf Teilen der Oberfläche(n) kann dann vorteilhaft sein, wenn an diesen Stellen eine Superhydrophobizität nicht gewünscht wird, weil hier z. B. ein Durchtritt von Wasser ermöglicht werden soll. Üblicherweise sind die Oberflächen aber vollständig mit der Struktur mit Erhebungen im genannten Bereich ausgestattet.The composite material according to the invention one with a variety of openings provided substrate with one on and in this substrate porous inorganic coating, is characterized in that the inner and / or outer surfaces of the Composite material at least partially a structure of surveys with a medium height the elevations from 1 nm to 100 μm and an average distance between the elevations of 1 nm up to 100 μm, preferably with an average elevation of 50 nm up to 4 μm and / or an average distance of 50 nm to 4 μm, which by hydrophobic particles are formed, and that these surfaces or the parts of the surfaces equipped with the structure, self-cleaning Have properties. Under the inner surfaces of the Composite material, the surfaces of the pores, in particular understood the open pores of the composite material. Make the outer surfaces the outer surfaces of the Composite material. Is it the composite material to a flat Membrane or a flat Formations, so one side (surface) or both sides of the Membrane or all sides and all or part of the inner surfaces be equipped with a corresponding structure from surveys. Preferably both the inner and outer surfaces are one Membrane equipped with a structure from surveys in the area mentioned. The Presence of structures with elevations only on parts of the surface (s) can be advantageous if there is no superhydrophobicity at these points required is because z. B. allow water to pass through should. Usually are the surfaces but completely equipped with the structure with surveys in the area mentioned.

Ganz besonders bevorzugt weisen die Oberflächen des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes Strukturen mit Erhebungen mit einer mittleren Höhe von 0,3 bis 1 μm und einem mittleren Abstand von 0,3 bis 1 μm auf. Unter dem mittleren Abstand der Erhebungen wird im Sinne der vorliegenden Erfindung der Abstand der höchsten Erhebung einer Erhebung zur nächsten höchsten Erhebung verstanden. Hat eine Erhebung die Form eines Kegels so stellt die Spitze des Kegels die höchste Erhebung der Erhebung dar. Handelt es sich bei der Erhebung um einen Quader, so stellte die oberste Fläche des Quaders die höchste Erhebung der Erhebung dar. Die mittlere Breite der Erhebungen beträgt vorzugsweise von 1 nm bis 100 μm, bevorzugt von 50 nm bis 4 μm und ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 1 μm. Die mittlere Breite der Erhebungen wird in halber Höhe der Erhebungen gemessen und über die kleinste und größte Breite gemittelt. Die mittlere Breite eines Kegels oder eines Zylinders entspricht somit dem Durchmesser des Zylinders bzw. Kegels in halber Höhe. Die mittlere Breite eines Würfels ergibt sich als das Mittel aus Länge der Seitenfläche plus Länge der Flächendiagonalen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Oberfläche des Verbundwerkstoffes Partikel in einem Abstand von 0 bis 10, insbesondere 0 bis 3 Partikeldurchmessern zueinander aufweist.The very particularly preferably have surfaces structures of the composite material according to the invention with elevations with an average height of 0.3 to 1 μm and a average distance from 0.3 to 1 μm on. In the sense of the present invention the distance of the highest elevation of an elevation to the next highest Survey understood. An elevation has the shape of a cone like this represents the top of the cone the highest elevation of the elevation If the elevation is a cuboid, then posed the top surface the highest of the cuboid Survey of the survey. The average width of the surveys is preferably from 1 nm to 100 μm, preferably from 50 nm to 4 μm and very particularly preferably 0.3 to 1 μm. The average width of the surveys will be halfway up the Surveys measured and over the smallest and largest width averaged. The average width of a cone or cylinder corresponds to the diameter of the cylinder or cone in half Height. The average width of a cube is the mean of length the side surface plus length of the area diagonals. It has proven to be particularly advantageous if the surface of the Composite particles at a distance of 0 to 10, in particular 0 to 3 particle diameters to each other.

Die erfindungsgemäß die Erhebungen bildenden hydrophoben Mikropartikel können ausgewählt sein aus hydrophoben oder hydrophobierten Partikeln, die ein Material, ausgewählt aus den Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren und/oder Polymeren, aufweisen. Besonders bevorzugt können die Partikel Silikate, dotierte Silikate, Mineralien, Metalloxide, Aluminiumoxid, Kieselsäuren oder pyrogene Silikate, Aerosile oder pulverförmige Polymere, wie z. B. sprühgetrocknete und agglomerierte Emulsionen oder cryogemahlenes PTFE aufweisen bzw. sein. Ganz besonders bevorzugt können die hydrophoben Partikel Kieselsäuren sein.Those forming the surveys according to the invention hydrophobic microparticles can selected be made of hydrophobic or hydrophobic particles that are a material selected from the silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas and / or Polymers. The particles can particularly preferably contain silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, aluminum oxide, silicas or pyrogenic silicates, aerosils or powdered polymers, such as. B. spray dried and have agglomerated emulsions or cryomilled PTFE or be. The hydrophobic particles can very particularly preferably silicas his.

Vorzugsweise weist die Oberfläche des Verbundwerkstoffes Partikel auf, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,01 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 μm aufweisen. Die Oberfläche kann aber auch Partikel aufweisen, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 bis 100 μm zusammenlagern.Preferably, the surface of the Composite material particles that have an average particle diameter from 0.02 to 100 μm, particularly preferably from 0.01 to 50 μm and very particularly preferably from 0.1 to 30 μm exhibit. The surface but can also have particles that form primary particles Store agglomerates or aggregates with a size of 0.2 to 100 μm.

Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel inhärent vorhanden sein, wie beispielsweise beim Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Mikropartikel können aber auch solche Partikel sein, die nach einer geeigneten Behandlung hydrophobe Eigenschaften aufweisen, wie z. B. nach einer Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane. Als Partikel eignen sich im Besonderen hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, sogenannte Aerosile. Beispiel für hydrophobe Partikel sind z. B. das Aerosil VPR 411, Aerosil® VPLE 8241 oder Aerosil R 8200. Beispiele für durch eine Behandlung mit Perfluoralkylsilan und anschließende Temperung hydrophobierbare Partikel sind z. B. Aeroperl 90/30, Sipernat Kieselsäure 350, Aluminiumoxid C, vanadiumdotiertes Zirkoniumsilikat oder Aeroperl P 25/20.The hydrophobic properties of the particles may be inherent due to the material used for the particles, such as, for example, in the case of polytetrafluoroethylene (PTFE). However, the microparticles can also be those particles which, after suitable treatment, have hydrophobic properties, such as, for. B. after treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes. Particularly suitable particles are hydrophobicized pyrogenic silicas, see above called aerosils. Examples of hydrophobic particles are e.g. B. the Aerosil VPR 411, Aerosil ® VPLE 8241 or Aerosil R 8200. Examples of particles which can be rendered hydrophobic by treatment with perfluoroalkylsilane and subsequent tempering are, for. B. Aeroperl 90/30, Sipernat silica 350, aluminum oxide C, vanadium-doped zirconium silicate or Aeroperl P 25/20.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Mikropartikel eine strukturierte Oberfläche aufweisen. Bevorzugte Verbundwerkstoffe weisen auf ihrer Oberfläche Mikropartikel auf, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich, also mit Erhebungen und Abständen im Bereich von 1 bis 1000 nm, vorzugsweise von 2 bis 750 nm und ganz besonders bevorzugt von 10 bis 100 nm, auf der Oberfläche aufweisen. Unter Feinstruktur werden Strukturen verstanden, die Höhen, Breiten und Abstände in den genannten Bereichen aufweisen. Solche Partikel weisen vorzugsweise zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, pyrogenen und/oder dotierten Silikaten oder pulverförmige Polymeren auf. Die Mikropartikel mit der unregelmäßigen, luftig-zerklüfteten Feinstruktur im Nanometerbereich weisen vorzugsweise Erhebungen mit einem Aspektverhältnis in den Feinstrukturen von größer 1, besonders bevorzugt größer 1,5 auf. Das Aspektverhältnis ist dabei definiert als Quotient aus maximaler Höhe zu maximaler Breite der Erhebung. In 1 wird der Unterschied der Erhebungen, die durch die Partikel gebildet werden, und die Erhebungen, die durch die Feinstruktur gebildet werden, schematisch verdeutlicht. Die Figur zeigt die Oberfläche eines Substrates X, die Partikel P aufweist (Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Partikel abgebildet). Die Erhebung, die durch den Partikel selbst gebildet wird, weist ein Aspektverhältnis von ca. 0,71 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe des Partikels mH, die 5 beträgt, da nur der Teil des Partikels einen Beitrag zur Erhebung leistet, der aus der Oberfläche des Verbundwerkstoffes X herausragt, und der maximalen Breite mB, die im Verhältnis dazu 7 beträgt. Eine ausgewählte Erhebung der Erhebungen E, die durch die Feinstruktur der Partikel auf den Partikeln vorhanden sind, weist ein Aspektverhältnis von 2,5 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe der Erhebung mH', die 2,5 beträgt und der maximalen Breite mB', die im Verhältnis dazu 1 beträgt.It can be advantageous if the microparticles have a structured surface. Preferred composite materials have microparticles on their surface which have an irregular fine structure in the nanometer range, that is to say with elevations and intervals in the range from 1 to 1000 nm, preferably from 2 to 750 nm and very particularly preferably from 10 to 100 nm, on the surface. Fine structure is understood to mean structures which have heights, widths and distances in the areas mentioned. Such particles preferably have at least one compound selected from pyrogenic silica, precipitated silica, aluminum oxide, silicon dioxide, pyrogenic and / or doped silicates or powdered polymers. The microparticles with the irregular, airy, fissured fine structure in the nanometer range preferably have elevations with an aspect ratio in the fine structures of greater than 1, particularly preferably greater than 1.5. The aspect ratio is defined as the quotient from the maximum height to the maximum width of the survey. In 1 the difference between the elevations formed by the particles and the elevations formed by the fine structure is illustrated schematically. The figure shows the surface of a substrate X which has particles P (only one particle is shown to simplify the illustration). The elevation formed by the particle itself has an aspect ratio of approx. 0.71, calculated as the quotient from the maximum height of the particle mH, which is 5, since only the part of the particle that contributes to the elevation protrudes from the surface of the composite material X, and the maximum width mB, which is 7 in relation to it. A selected elevation of the elevations E, which are present on the particles due to the fine structure of the particles, has an aspect ratio of 2.5, calculated as a quotient from the maximum height of the elevation mH ′, which is 2.5 and the maximum width mB ', which is 1 in proportion.

Die Erhebungen, die durch die Partikel selbst gebildet werden, weisen vorzugsweise ein Aspektverhältnis 0,3 bis 1, vorzugsweise von 0,5 bis 0,95 und besonders bevorzugt von 0,75 bis 0,9 auf. Durch die anorganisch poröse Beschichtung, auf welcher die Mikropartikel fixiert sind, besteht nahezu keine Möglichkeit für die Partikel in die Oberfläche der Beschichtung einzudringen (im Unterschied zu Partikelschichten die durch Anschmelzen von Kunststoffoberflächen an diesen befestigt werden), woraus ein nahezu ideales Aspektverhältnis von nahezu 1 resultiert.The bumps caused by the particles themselves, preferably have an aspect ratio of 0.3 to 1, preferably from 0.5 to 0.95 and particularly preferably from 0.75 to 0.9. Due to the inorganic porous coating on which the microparticles are fixed, there is almost no possibility for the Particles in the surface penetrate the coating (in contrast to particle layers which are attached to them by melting plastic surfaces), which results in an almost ideal aspect ratio of almost 1.

Dass das Verhältnis häufig geringfügig unter 1 liegt, kann aus der Art der Fixierung der Partikel an der anorganisch porösen Beschichtung resultieren. Die Mikropartikel können auf unterschiedliche Weise an der anorganisch porösen Beschichtung fixiert sein. Zum einen kann die Fixierung über reine Adhäsionskräfte erfolgen. Vorzugsweise sind die Mikropartikel aber durch eine chemische Bindung, vorzugsweise durch zumindest partielles Versintern an der Oberfläche fixiert. Dabei können die Mikropartikel direkt mit Partikeln der anorganisch porösen Beschichtung chemisch gebunden bzw. versinter sein. Ebenso ist es möglich, dass die Mikropartikel über haftvermittelnde Partikel oder Schichten an die Oberfläche gebunden sind. Solche haftvermittelnden Partikel können im einfachsten Fall nanoskalige, also Größen von 0,1 bis 50 nm aufweisende Metalloxidpartikel, wie z. B. SiO2, TiO2, ZrO2 oder Al2O3-Partikel sein. Die haftvermittelnden Partikel oder Schichten/Filme können aber auch organische Gruppen, wie z. B. Alkyl- oder Alkoxy-Gruppen aufweisen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn während des Fixiervorgangs eine Temperatur gewählt wurde, bei welcher die organische Gruppen aufweisenden Haftvermittler, wie z. B. Silane oder Metallalkoxide, nicht vollständig in die entsprechenden Oxide umgewandelt wurden. Funktionalisierte Alkyltrialkoxysilane werden bevorzugt als Haftvermittler eingesetzt.The fact that the ratio is often slightly below 1 can result from the way the particles are fixed to the inorganic porous coating. The microparticles can be fixed to the inorganic porous coating in different ways. On the one hand, the fixation can be achieved using pure adhesive forces. However, the microparticles are preferably fixed to the surface by a chemical bond, preferably by at least partial sintering. The microparticles can be chemically bound or sintered directly with particles of the inorganic porous coating. It is also possible that the microparticles are bound to the surface via adhesion-promoting particles or layers. In the simplest case, such adhesion-promoting particles can be nanoscale, that is to say sizes from 0.1 to 50 nm, metal oxide particles such as B. SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 or Al 2 O 3 particles. The adhesion-promoting particles or layers / films can also organic groups, such as. B. have alkyl or alkoxy groups. This can be the case in particular if a temperature was selected during the fixing process at which the adhesion promoter containing organic groups, such as, for. B. silanes or metal alkoxides, have not been completely converted into the corresponding oxides. Functionalized alkyltrialkoxysilanes are preferably used as adhesion promoters.

Die haftvermittelnden Partikel oder Schichten/Filme können die Oberfläche des Verbundwerkstoffes und/oder die Oberfläche der strukturgebenden Mikropartikel ganz oder teilweise bedecken. Vorzugsweise ist so viel Haftvermittler vorhanden, dass die Oberfläche der Mikropartikel zu maximal 15 %, vorzugsweise maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt von 1 bis 5 % von haftvermittelnden Partikeln oder Schichten/Filme bedeckt sind. Sind deutlich mehr Anteile der Mikropartikeloberfläche von haftvermittelnden Partikeln oder Schichten/Filme bedeckt, so verschlechtern sich die selbstreinigenden Eigenschaften der Oberfläche merklich. Ganz besonders bevorzugt bilden die haftvermittelnden Alkyltrialkoxysilane bzw. deren Hydrolyseprodukte Monolagen aus.The adhesion-promoting particles or Layers / films can the surface of the composite material and / or the surface of the structuring microparticles cover all or part. Preferably there is so much adhesion promoter present that surface a maximum of 15% of the microparticles, preferably a maximum of 10% and very particularly preferably from 1 to 5% of adhesion-promoting particles or layers / films are covered. Are significantly more shares of the Microparticle surface covered by adhesion-promoting particles or layers / films, so the self-cleaning properties of the surface deteriorate noticeably. All the adhesion-promoting alkyltrialkoxysilanes form particularly preferably or their hydrolysis products from monolayers.

Als Verbundwerkstoff selbst eignen sich alle Verbundwerkstoffe, die auf einem porösen Substrat eine poröse anorganische Beschichtung aufweisen. Insbesondere eignen sich als Verbundwerkstoffe Membranen, wie z. B. keramische Membranen oder Hybridmembranen. Besonders bevorzugte Verbundwerkstoffe sind z. B. solche, wie sie in den Dokumenten WO 99/15262, WO 99/62620 WO 99/62624, WO 02/47801 und WO 02/47802, auf die ausdrücklich verwiesen wird, beschrieben wurden.Suitable as a composite material itself all composite materials that are made of a porous inorganic on a porous substrate Have coating. Are particularly suitable as composite materials Membranes, such as B. ceramic membranes or hybrid membranes. Particularly preferred composite materials are e.g. B. such as them in documents WO 99/15262, WO 99/62620, WO 99/62624, WO 02/47801 and WO 02/47802, to which expressly is referred to have been described.

Bevorzugte Verbundwerkstoffe weisen als Substrat gewebte und/oder ungewebte Fasern oder Filamente von Metallen, Naturfasern, Gläsern, Keramiken oder Polymeren auf. Das Fasern oder Filamente aufweisende Substrat kann z. B. ein Gewebe, Gewirke und/oder Vlies sein. Besonders bevorzugte Verbundwerkstoff weisen ein Substrat auf, das ausgewählt ist aus Polymerfaservliesen, Metalldrahtgeweben oder Glasfasergeweben. Ganz besonders bevorzugte Verbundwerkstoffe weisen ein Polymervlies auf. Die Polymerfasern sind dabei bevorzugt ausgewählt aus Polyacrylnitril, Polyamiden, Polyimiden, Polyacrylaten, Polytetrafluorethylen, Polyester, wie z. B. Polyethylenterephthalat und/oder Polyolefinen, wie z. B. Polypropylen, Polyethylen oder Mischungen dieser Polymere. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Membran Polymerfasern auf, die eine Erweichungstemperatur von größer 100 °C und eine Schmelztemperatur von größer 110 °C aufweisen. Bei Polymerfasern mit niedrigeren Temperaturgrenzen verkleinern sich auch die Anwendungsgebiete. Bevorzugte Membranen sind bis zu einer Temperatur von bis zu 150 °C, vorzugsweise bis zu einer Temperatur von 120 bis 150 °C und ganz besonders bevorzugt bis zu einer Temperatur von 121 °C einsetzbar. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Polymerfasern des Substrates des Verbundwerkstoffes einen Durchmesser von 1 bis 25 μm, vorzugsweise von 2 bis 15 μm aufweisen. Sind die Polymerfasern deutlich dicker als die genannten Bereiche, leidet die Flexibilität des Substrates und damit auch die der Membran.Preferred composite materials have woven and / or non-woven fibers or filaments of metals, natural fibers, glasses, ceramics or polymers as the substrate. The substrate comprising fibers or filaments can e.g. B. a woven, knitted and / or nonwoven. Particularly preferred composite fabric have a substrate that is selected from polymer fiber nonwovens, metal wire mesh or glass fiber fabrics. Very particularly preferred composite materials have a polymer fleece. The polymer fibers are preferably selected from polyacrylonitrile, polyamides, polyimides, polyacrylates, polytetrafluoroethylene, polyester, such as. B. polyethylene terephthalate and / or polyolefins, such as. B. polypropylene, polyethylene or mixtures of these polymers. The membrane according to the invention preferably has polymer fibers which have a softening temperature of greater than 100 ° C. and a melting temperature of greater than 110 ° C. The application areas are also reduced for polymer fibers with lower temperature limits. Preferred membranes can be used up to a temperature of up to 150 ° C., preferably up to a temperature of 120 to 150 ° C. and very particularly preferably up to a temperature of 121 ° C. It can be advantageous if the polymer fibers of the substrate of the composite material have a diameter of 1 to 25 μm, preferably 2 to 15 μm. If the polymer fibers are significantly thicker than the ranges mentioned, the flexibility of the substrate and thus that of the membrane suffers.

Besonders bevorzugt weist das Substrat des eingesetzten Verbundwerkstoffes eine Dicke von weniger als 200 μm auf. Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ein Substrat aufweist, welches eine Dicke von 25 bis 100 μm und besonders bevorzugt von 30 bis 70 μm aufweist.The substrate particularly preferably has of the composite material used has a thickness of less than 200 μm. It can be particularly advantageous if the composite material according to the invention has a substrate which has a thickness of 25 to 100 microns and particularly preferably from 30 to 70 μm having.

Die poröse, anorganische, keramische Beschichtung weist miteinander verbundene Partikel auf. Die Partikel können chemisch oder physikalisch miteinander verbunden sein. Vorzugsweise sind die Partikel durch versintern oder anorganisches verkleben miteinander verbunden. Die Größe und Größenverteilung der Partikel bestimmt dabei die Porosität der Beschichtung. Vorzugsweise liegt in der Beschichtung zumindest eine anorganische Komponente in einer Korngrößenfraktion mit einer mittleren Korngröße von 1 bis 250 nm, vorzugsweise 10 bis 100 nm oder mit einer mittleren Korngröße von 251 bis 10000 nm, vorzugsweise 1000 bis 5000 nm vor. Es kann vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff eine Beschichtung aufweist, die zumindest zwei Korngrößenfraktionen einer oder mehrerer anorganischen Komponenten aufweist. Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die Beschichtung zumindest zwei Korngrößenfraktionen von zumindest zwei anorganischen Komponenten aufweist. Das Korngrößenverhältnis kann von 1 : 1 bis 1 : 10000, vorzugsweise von 1 : 1 bis 1 : 100 betragen. Das Mengenverhältnis der Korngrößenfraktionen im Verbundwerkstoff kann vorzugsweise von 0,01 : 1 bis 1 : 0,01 betragen.The porous, inorganic, ceramic Coating has interconnected particles. The particles can be chemically or physically linked. Preferably are the particles by sintering or inorganic gluing connected with each other. The size and size distribution the particle determines the porosity of the coating. Preferably there is at least one inorganic component in the coating in a grain size fraction with an average grain size of 1 to 250 nm, preferably 10 to 100 nm or with a medium Grain size of 251 up to 10000 nm, preferably 1000 to 5000 nm. It can be beneficial be when the composite material according to the invention has a coating that has at least two grain size fractions one or more inorganic components. Likewise can it may be advantageous if the coating has at least two grain size fractions of at least two inorganic components. The grain size ratio can from 1: 1 to 1: 10000, preferably from 1: 1 to 1: 100. The quantitative ratio the grain size fractions in the composite material can preferably be from 0.01: 1 to 1: 0.01 be.

Die anorganische Beschichtung weist vorzugsweise ein Oxid der Metalle Ti, Si, Zr oder Al auf. Bevorzugt weist die anorganische poröse Beschichtung Oxide ausgewählt aus TiO2, SiO2, ZrO2 oder Al2O3 auf. Die anorganische Beschichtungen kann neben einem oder mehreren dieser Oxide weitere Verbindungen oder Elemente aufweisen.The inorganic coating preferably has an oxide of the metals Ti, Si, Zr or Al. The inorganic porous coating preferably has oxides selected from TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 or Al 2 O 3 . In addition to one or more of these oxides, the inorganic coatings can have further compounds or elements.

Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff eine Porosität von 10 % bis 70 %, bevorzugt von 20 % bis 60 % und besonders bevorzugt von 30 % bis 50 % auf. Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe weisen vorzugsweise eine mittlere Porengröße von 5 bis 5000 nm, besonders bevorzugt von 10 bis 1000 nm und ganz besonders bevorzugt von 100 bis 800 nm aufweisen. Die Bestimmung der mittleren Porengröße und der Porosität mittels Quecksilberporosimetrie kann z. B. mit einem Porosimeter 4000 von Carlo Erba Instruments erfolgen. Zur Methode der Quecksilberporosimetrie sei auf die Washburn-Gleichung (E. W. Washburn, "Note on a Method of Determining the Distribution of Pore Sizes in a Porous Material," Proc. Natl. Acad. Sci., 7, 115–16 (1921)) sowie dieses Zitat aufgreifende Veröffentlichungen verwiesen.The composite material according to the invention preferably has a porosity from 10% to 70%, preferably from 20% to 60% and particularly preferred from 30% to 50%. The composite materials according to the invention have preferably an average pore size of 5 to 5000 nm, particularly preferably from 10 to 1000 nm and very particularly preferably from 100 up to 800 nm. The determination of the mean pore size and the porosity by means of mercury porosimetry z. B. with a porosimeter 4000 by Carlo Erba Instruments. The method of mercury porosimetry be on the Washburn equation (E. W. Washburn, "Note on a Method of Determining the Distribution of Pore Sizes in a Porous Material, "Proc. Natl. Acad. Sci., 7, 115-16 (1921)) as well as publications referring to this quote.

Erfindungsgemäße Verbundwerkstoffe weisen eine besonders hohe Hydrophobizität auf. Als Maß für die Hydrophobizität der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe kann dabei z. B. die Höhe einer Wassersäule, die auf diesen Verbundwerkstoffen aufgebaut werden kann, herangezogen werden. Die Höhe der Wassersäule ist dabei nicht nur von der Hydrophobizität sondern auch von der Porosität des Verbundwerkstoffes abhängig. Bevorzugte erfindungsgemäße Verbundwerkstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass auf diesen eine Wassersäule gem. DIN EN13562 von vorzugsweise zumindest 4 cm, bevorzugt von zumindest 10 cm, besonders bevorzugt von zumindest 50 cm und ganz besonders bevorzugt von zumindest 100 cm Höhe aufgebaut werden kann.Composites according to the invention have a particularly high hydrophobicity. As a measure of the hydrophobicity of the composite materials according to the invention can z. B. the height a water column that can be built on these composite materials become. The height the water column is not only from the hydrophobicity but also from the porosity of the composite material dependent. preferred composite materials according to the invention are characterized by the fact that a water column acc. DIN EN13562 of preferably at least 4 cm, preferably of at least 10 cm, particularly preferably at least 50 cm and very particularly preferably at least 100 cm high can be built.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe sind vorzugsweise flexibel und lassen sich vorzugsweise ohne Beschädigung bis auf jeden Radius bis herab zu 100 mm, vorzugsweise bis herab zu 50 mm und ganz besonders bevorzugt bis herab zu 2 mm biegen. Die gute Biegbarkeit der erfindungsgemäßen Membran hat den Vorteil, dass beim Einsatz in der Filtration oder Gastrennung plötzliche Druckschwankungen durch die Membran problemlos vertragen werden können, ohne dass die Membran beschädigt wird. Des weiteren können die Membranen in nahezu jede Form gebracht werden, die von der Anwendung benötigt wird (Wickelmodule, Taschenmodule etc.). Die hohe Flexibilität gewährleistet auch die Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe in Textilien für Anwendungen in der Industrie, im Freizeitbereich sowie in der Bekleidungsindustrie.The composite materials according to the invention are preferably flexible and can preferably be set up without damage to every radius down to 100 mm, preferably down to Bend 50 mm and very particularly preferably down to 2 mm. The good flexibility of the membrane according to the invention has the advantage that when used in filtration or gas separation sudden Pressure fluctuations through the membrane can be easily tolerated can, without damaging the membrane becomes. Furthermore, you can the membranes can be brought into almost any shape by the application needed (winding modules, pocket modules etc.). The high flexibility guarantees also the usability of the composite materials according to the invention in textiles for applications in industry, in the leisure sector and in the clothing industry.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ist vorzugsweise erhältlich durch ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, wobei die Oberfläche des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 μm und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 μm aufweisen, die durch hydrophobe Partikel gebildet werden, welches sich dadurch auszeichnet, dass auf die inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes Mikropartikel aufgebracht und fixiert werden, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen oder durch eine nachträgliche Behandlung mit einem Hydrophobierungsreagenz hydrophobiert werden. Das Ausbringen der Partikel erfolgt vorzugsweise durch Ausbringen einer Dispersion in der die Partikel dispergiert vorliegen. Das Aufbringen kann so erfolgen, dass nur Teilbereiche der inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes oder die gesamten inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes mit den Mikropartikeln in Kontakt gebracht werden.The composite material according to the invention is preferably obtainable by a process for the production of composite materials on the basis of a substrate provided with a multiplicity of openings with a porous inorganic coating located on and in this substrate, the surface of the composite material at least partially having a structure of elevations with an average height the survey gene from 1 nm to 100 microns and an average distance of the elevations from 1 nm to 100 microns, which are formed by hydrophobic particles, which is characterized in that microparticles are applied and fixed on the inner and / or outer surfaces of the composite material which have hydrophobic properties or are rendered hydrophobic by subsequent treatment with a hydrophobicizing reagent. The particles are preferably applied by applying a dispersion in which the particles are dispersed. The application can take place in such a way that only partial areas of the inner and / or outer surfaces of the composite material or the entire inner and / or outer surfaces of the composite material are brought into contact with the microparticles.

Das Aufbringen der Partikel kann durch Aufrakeln, Aufsprühen oder Aufwalzen einer die Partikel aufweisenden Dispersion auf zumindest eine Oberfläche (Seite) des Verbundwerkstoffes oder Teile davon erfolgen. Ebenso ist es möglich, das Aufbringen der Partikel durch Eintauchen des Verbundwerkstoffes in eine die Partikel aufweisende Dispersion durchzuführen.The application of the particles can by doctoring, spraying or rolling a dispersion comprising the particles onto at least one a surface (Side) of the composite material or parts thereof. As well Is it possible, the application of the particles by immersing the composite material in a dispersion containing the particles.

Die Partikel aufweisende Dispersion weist vorzugsweise als Dispersionsmittel einen Alkohol oder Kohlenwasserstoffe, insbesondere Ethanol, Toluol oder Cyclohexan auf. Neben dem Dispersionsmittel und den strukturbildenden Mikropartikeln kann die Dispersion weitere Komponenten aufweisen. Insbesondere kann die Dispersion Haftvermittler oder Vorstufen davon sowie chemische Reaktionskomponenten, wie z. B. Wasser oder Säuren, oder Dispergierhilfsmittel aufweisen. Vorzugsweise werden Dispersionen verwendet, die von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 7,5 bis 12,5 Gew.-% an strukturbildenden Mikropartikeln aufweisen.The dispersion containing particles preferably has an alcohol or hydrocarbon as the dispersant, especially ethanol, toluene or cyclohexane. In addition to the dispersant and the structure-forming microparticles, the dispersion can further Components have. In particular, the dispersion can be an adhesion promoter or precursors thereof and chemical reaction components, such as. B. water or acids, or have dispersing agents. Dispersions are preferred used from 1 to 25% by weight, preferably 5 to 20% by weight and particularly preferably 7.5 to 12.5% by weight of structure-forming Have microparticles.

Es ist nicht zwingend notwendig, dass ein Haftvermittler in der Dispersion vorhanden ist. Es ist ebenso möglich den Haftvermittler in einem vorgelagerten Schritt auf den Verbundwerkstoff aufzubringen und anschließend den so vorbehandelten Verbundwerkstoff erfindungsgemäß zu behandeln, z. B. durch Aufbringen einer Dispersion, die Mikropartikel aufweist.It’s not imperative that an adhesion promoter is present in the dispersion. It is also possible the bonding agent in an upstream step on the composite material apply and then to treat the composite material pretreated according to the invention, z. B. by applying a dispersion which has microparticles.

Als Haftvermittler werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise solche, ausgewählt aus Silanen und/oder polymeren oder partikulären Solen von Alkyltrialkoxysilanen oder Silizium-, Zirkonium- oder Titanalkoxiden eingesetzt. Besonders bevorzugt werden funktionalisierte Alkyltrialkoxysilane als Haftvermittler eingesetzt.As an adhesion promoter in the method according to the invention preferably those selected from silanes and / or polymeric or particulate sols of alkyltrialkoxysilanes or silicon, zirconium or titanium alkoxides used. Especially Functionalized alkyltrialkoxysilanes are preferably used as adhesion promoters.

Solche Sole werden durch Hydrolisieren zumindest einer Metallverbindung, vorzugsweise ausgewählt aus Metallnitrat, Metallchlorid, Metallcarbonat, Metallalkoholat hergestellt. Vorzugsweise werden die Sole durch Hydrolyse einer Alkoholatverbindung der Elemente Zr, Al, Si, Ti, Sn, und Y hergestellt. Die Hydrolyse erfolgt vorzugsweise in Gegenwart von Wasser, Wasserdampf, Eis, oder einer Säure oder eine Kombination dieser Verbindungen.Such brines are hydrolyzed at least one metal compound, preferably selected from Metal nitrate, metal chloride, metal carbonate, metal alcoholate produced. The sols are preferably obtained by hydrolysis of an alcoholate compound of the elements Zr, Al, Si, Ti, Sn, and Y. The hydrolysis takes place preferably in the presence of water, steam, ice, or one Acid or a combination of these connections.

In einer speziellen Ausführungsvariante werden durch Hydrolyse der zu hydrolisierenden Verbindungen polymere Sole hergestellt. Diese polymeren Sole zeichnen sich dadurch aus, dass die in dem Sol durch Hydrolyse entstandenen Verbindungen polymer (also kettenförmig über einen größeren Raum vernetzt) vorliegen. Die polymeren Sole weisen üblicherweise weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise sehr viel weniger als 20 Gew.-% an Wasser und/oder wässriger Säure auf. Um auf den bevorzugten Anteil von Wasser und/oder wässriger Säure zu kommen wird die Hydrolyse vorzugsweise so durchgeführt, dass die zu hydrolisierende Verbindung mit dem 0,5 bis 10fachen Molverhältnis und bevorzugt mit dem halben Molverhältnis Wasser, Wasserdampf oder Eis, bezogen auf die hydrolisierbare Gruppe, der hydrolisierbaren Verbindung, hydrolisiert wird. Eine bis zu 10fache Menge an Wasser kann bei sehr langsam hydrolisierenden Verbindungen, wie z. B. beim Tetraethoxysilan (TEOS) oder den Alkyltrialkoxysilanen, eingesetzt werden. Eine Hydrolyse mit weniger als der bevorzugten Menge an Wasser, Wasserdampf, oder Eis führt ebenfalls zu guten Ergebnissen. Wobei ein Unterschreiten der bevorzugten Menge von einem halben Molverhältnis um mehr als 50 % möglich aber nicht sehr sinnvoll ist, da beim Unterschreiten dieses Wertes die Hydrolyse nicht mehr vollständig ist und die haftvermittelnde Wirkung nicht mehr so gut ist. Zur Herstellung dieser polymeren Sole mit dem gewünschten sehr geringen Anteil an Wasser und/oder Säure im Sol kann es vorteilhaft sein, wenn die zu hydrolisierende Verbindung in einem organischen Lösemittel, insbesondere Ethanol, Isopropanol, Butanol, Amylalkohol, Hexan, Cyclohexan, Ethylacetat und oder Mischungen dieser Verbindungen, gelöst wird bevor die eigentliche Hydrolyse vorgenommen wird.In a special version are polymerized by hydrolysis of the compounds to be hydrolyzed Brine made. These polymer sols are characterized by that the compounds formed in the sol by hydrolysis are polymeric (i.e. chain-like over one larger space networked). The polymeric sols usually have less than 50 % By weight, preferably very much less than 20% by weight, of water and / or aqueous Acid on. To the preferred proportion of water and / or water Acid too come the hydrolysis is preferably carried out so that the compound to be hydrolyzed with 0.5 to 10 times the molar ratio and preferably with half the molar ratio Water, steam or ice, based on the hydrolyzable group, the hydrolyzable compound is hydrolyzed. One up to 10 times the amount of water can be used with very slow hydrolyzing compounds, such as B. in tetraethoxysilane (TEOS) or alkyltrialkoxysilanes, be used. Hydrolysis with less than the preferred one Amount of water, water vapor, or ice also gives good results. With a fall below the preferred amount of half molar ratio possible by more than 50% but is not very useful, because if this value is fallen below the hydrolysis is no longer complete is and the adhesion-promoting effect is no longer so good. to Production of this polymeric brine with the desired very small proportion of water and / or acid in the sol it can be advantageous if the compound to be hydrolyzed in an organic solvent, in particular ethanol, isopropanol, butanol, amyl alcohol, hexane, Cyclohexane, ethyl acetate and or mixtures of these compounds, solved before the actual hydrolysis is carried out.

Als haftvermittelnde Silane sind insbesondere hydrolysierte oder nicht hydrolysierte Verbindungen, ausgewählt aus den Alkylalkoxysilanen, den fluorierten Alkylalkoxysilanen, den Vinylalkoxysilanen, den aminfunktionalisierten Alkoxysilanen und/oder den Glycidylfunktionalisierten Alkoxyilanen, wie z. B. die Dynasilane der Fa. Degussa oder TEOS einsetzbar.As adhesion promoting silanes in particular hydrolyzed or non-hydrolyzed compounds selected from the alkylalkoxysilanes, the fluorinated alkylalkoxysilanes, the Vinylalkoxysilanes, the amine-functionalized alkoxysilanes and / or the glycidyl-functionalized alkoxyilanes, such as. B. the Dynasilane Degussa or TEOS can be used.

Die folgende Tabelle enthält einen beispielhaften Überblick über diese und weitere einsetzbare Haftvermittler auf Basis von organofunktionellen Si-Verbindungen.The following table contains one exemplary overview of this and other usable adhesion promoters based on organofunctional ones Si compounds.

Figure 00160001
Figure 00160001

Mit:With:

  • AMEO = 3-AminopropyltriethoxysilanAMEO = 3-aminopropyltriethoxysilane
  • DAMO = 2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilanDAMO = 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane
  • GLYMO = 3-GlycidyloxytrimethoxysilanGLYMO = 3-glycidyloxytrimethoxysilane
  • MEMO = 3-methacryloxypropyltrimethoxysilanMEMO = 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane
  • Silfin = Vinylsilan + Initiator + KatalysatorSilfin = vinylsilane + initiator + catalyst
  • VTEO = VinyltriethoxysilanVTEO = vinyl triethoxysilane
  • VTMO = VinyltrimethoxysilanVTMO = vinyl trimethoxysilane
  • VTMOEO = Vinyltris(2-methoxyethoxy)silanVTMOEO = vinyl tris (2-methoxyethoxy) silane

Die Haftvermittler sind so auszuwählen, dass bei der gewählten Fixiertemperatur eine sichere Fixierung der Partikel durch die Haftvermittler an der Oberfläche des Verbundwerkstoffes gewährleistet ist. Insbesondere dürfen die eingesetzten Stoffe nach der Fixierung nicht mehr Hydrolyse empfindlich sein.The adhesion promoter should be selected so that at the chosen one Fixation temperature a secure fixation of the particles by the adhesion promoter on the surface of the composite material guaranteed is. In particular, may the substances used after fixation no longer hydrolysis be sensitive.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Dispersionen weisen vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 2,5 Gew. % an haftvermittelnder Komponente (bezogen auf den Anteil an Partikeln, also ohne Lösemittelanteil oder ähnliches) auf.The dispersions used according to the invention preferably have from 0.1 to 5% by weight, particularly preferably from 0.5 to 2.5% by weight of adhesion-promoting component (based on the proportion of particles, i.e. without solvent or the like) on.

Das nach dem Aufbringen der Partikel aufweisenden Dispersion erfolgende Fixieren erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen des Verbundwerkstoffes mit aufgebrachter Dispersion auf eine Temperatur von 100 bis 700 °C, vorzugsweise von 100 bis 400 °C. Durch das Erwärmen werden möglicherweise noch vorhandene Reste des Dispersionsmittels entfernt. Sind keine Haftvermittler in der Dispersion vorhanden, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperatur so gewählt wird, dass die strukturbildenden Partikel zumindest partiell versintern oder zumindest oberflächliche chemische Bindungen zum Verbundwerkstoff ausbilden. Sind in der Dispersion Haftvermittler vorhanden, so wird die Temperatur vorzugsweise so gewählt, dass durch das Erwärmen chemische Bindungen zwischen Haftvermittler, Partikel und/oder Oberfläche gebildet werden oder ein Versintern von Haftvermittler, Partikel und/oder Oberfläche erfolgt. Die Temperatur, bei welcher die Fixierung durchgeführt werden kann, ist neben den Anforderungen an die Fixierung und die Art des Haftvermittlers im Wesentlich abhängig von den im Verbundwerkstoff vorhandenen Materialien. Weist der Verbundwerkstoff als Substrat oder Partikel Polymere auf, so beträgt die maximale Temperatur, bei der die Partikel fixiert werden, je nach Polymer von 100 bis 300 °C. Sind nur anorganische Materialien enthalten, die alle einen Schmelzpunkt oberhalb von 700 °C aufweisen, so kann die maximale Temperatur auch bis zu 700 °C betragen.That after applying the particles fixation is preferably carried out by heating of the composite material with the dispersion applied to a temperature from 100 to 700 ° C, preferably from 100 to 400 ° C. By warming up may be Remaining residues of the dispersant removed. Are not adhesion promoters present in the dispersion, it has proven to be advantageous if the temperature so chosen is that the structure-forming particles sinter at least partially or at least superficial Form chemical bonds to the composite. Are in the Dispersion coupling agent present, the temperature is preferred chosen so that by heating chemical bonds formed between adhesion promoter, particles and / or surface become or a sintering of adhesion promoter, particles and / or surface he follows. The temperature at which fixation is performed can, in addition to the requirements for the fixation and the type of Adhesion promoter essentially depends on that in the composite material existing materials. Has the composite as a substrate or particles of polymers, the maximum temperature is in which the particles are fixed, depending on the polymer from 100 to 300 ° C. Only inorganic materials are included, all of which have a melting point above from 700 ° C have, the maximum temperature can be up to 700 ° C.

Das Fixieren der auf den Verbundwerkstoff aufgebrachten Partikel erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen auf eine Temperatur von 100 bis 400 °C, bevorzugt von 150 bis 350 °C und besonders bevorzugt von 200 bis 300 °C. Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Verfestigung durch Erwärmen für 10 min. bis 5 Stunden bei einer Temperatur von 100 bis 350 °C oder für 0,5 bis 5 Minuten bei einer Temperatur von 150 bis 400 °C, vorzugsweise 200 bis 250 °C.Fixing the on the composite applied particles are preferably carried out by heating a temperature of 100 to 400 ° C, preferably from 150 to 350 ° C and particularly preferably from 200 to 300 ° C. Very particularly preferred solidification takes place by heating for 10 min. up to 5 hours for one Temperature from 100 to 350 ° C or for 0.5 to 5 minutes at a temperature of 150 to 400 ° C, preferably 200 to 250 ° C.

Als hydrophobe Mikropartikel können in dem erfindungsgemäßen Verfahren solche eingesetzt werden, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder hochtemperaturbeständige (HT-)Polymeren aufweisen. Besonders bevorzugt können die Partikel Silikate, dotierte Silikate, Mineralien, Metalloxide, Aluminiumoxid, Kieselsäuren oder Aerosile oder pulverförmige Polymere, wie z. B. sprühgetrocknete und agglomerierte Emulsionen oder cryogemahlenes PTFE sein. Besonders bevorzugt werden als hydrophobe Partikel, Kieselsäuren eingesetzt.As hydrophobic microparticles can in the inventive method those are used that have at least one material selected from Silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or high temperature resistant Have (HT) polymers. The particles can particularly preferably contain silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, aluminum oxide, silicas or Aerosile or powdery Polymers such as B. spray dried and be agglomerated emulsions or cryomilled PTFE. Especially silicas are preferably used as hydrophobic particles.

Vorzugsweise werden Partikel eingesetzt, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,01 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,02 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 μm aufweisen. Geeignet sind aber auch Partikel, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 bis 100 μm zusammenlagern.Particles are preferably used, which have an average particle diameter of 0.01 to 100 μm, especially preferably from 0.02 to 50 μm and very particularly preferably have from 0.1 to 30 μm. But are suitable also particles that are made up of primary particles Store together to form agglomerates or aggregates with a size of 0.2 to 100 μm.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel eine strukturierte Oberfläche haben. Vorzugsweise werden Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich mit Erhebungen mit einem mittleren Abstand von 1 bis 1000 nm und einer mittleren Höhe von 1 bis 1000 nm, vorzugsweise jeweils von 2 bis 750 nm und ganz besonders bevorzugt jeweils von 10 bis 100 nm auf der Oberfläche aufweisen, eingesetzt. Unter Feinstruktur werden Strukturen verstanden, die Höhen, Breiten und Abstände in den genannten Bereichen aufweisen. Solche Partikel weisen vorzugsweise zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, pyrogenen und/oder dotierten Silikaten oder pulverförmige hochtemperaturbeständige Polymeren auf. Die Partikel mit der unregelmäßigen, luftig-zerklüfteten Feinstruktur im Nanometerbereich weisen vorzugsweise Erhebungen mit einem Aspektverhältnis in den Feinstrukturen von größer 1, besonders bevorzugt größer 1,5 auf. Das Aspektverhältnis ist dabei definiert als Quotient aus maximaler Höhe zu maximaler Breite der Erhebung. In 1 wird der Unterschied der Erhebungen, die durch die Partikel gebildet werden und die Erhebungen, die durch die Feinstruktur gebildet werden schematisch verdeutlicht. Die Figur zeigt die Oberfläche eines Verbundwerkstoffes X, der Partikel P aufweist (Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Partikel abgebildet). Die Erhebung, die durch den Partikel selbst gebildet wird, weist ein Aspektverhältnis von ca. 0,71 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe des Partikels mH, die 5 beträgt, da nur der Teil des Partikels einen Beitrag zur Erhebung leistet, der aus der Oberfläche des Verbundwerkstoff X herausragt, und der maximalen Breite mB, die im Verhältnis dazu 7 beträgt. Eine ausgewählte Erhebung der Erhebungen E, die durch die Feinstruktur der Partikel auf den Partikeln vorhanden sind, weist ein Aspektverhältnis von 2,5 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe der Erhebung mH', die 2,5 beträgt und der maximalen Breite mB', die im Verhältnis dazu 1 beträgt.It can be advantageous if the particles used have a structured surface. Particles which have an irregular fine structure in the nanometer range with elevations with an average distance of 1 to 1000 nm and an average height of 1 to 1000 nm, preferably in each case from 2 to 750 nm and very particularly preferably in each case from 10 to 100 nm, are preferred Have surface used. Fine structure is understood to mean structures which have heights, widths and distances in the areas mentioned. Such particles preferably have at least one compound selected from pyrogenic silica, precipitated silica, aluminum oxide, silicon dioxide, pyrogenic and / or doped silicates or powdery high-temperature-resistant polymers. The particles with the irregular, airy, fissured fine structure in the nanometer range preferably have elevations with an aspect ratio in the fine structures of greater than 1, particularly preferably greater than 1.5. The aspect ratio is defined as the quotient from the maximum height to the maximum width of the survey. In 1 the difference between the elevations formed by the particles and the elevations formed by the fine structure is illustrated schematically. The figure shows the surface of a composite material X which has particles P (only one particle is shown to simplify the illustration). The elevation formed by the particle itself has an aspect ratio of approx. 0.71, calculated as the quotient from the maximum height of the particle mH, which is 5, since only the part of the particle that contributes to the elevation protrudes from the surface of the composite material X, and the maximum width mB, which is 7 in relation to it. A selected elevation of the elevations E, which are present on the particles due to the fine structure of the particles, has an aspect ratio of 2.5, calculated as a quotient from the maximum height of the elevation mH ′, which is 2.5 and the maximum width mB ', which is 1 in proportion.

Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel inhärent vorhanden sein, wie beispielsweise beim Polytetrafluorethylen (PTFE). Es können aber auch hydrophobe Partikel eingesetzt werden, die nach einer geeigneten Behandlung hydrophobe Eigenschaften aufweisen, wie z. B. mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Fluoralkylsilane, der Alkylsilane, der Perfluoralkylsilane, der Paraffine, der Wachse, der Fettsäureester, der funktionalisierten langkettigen Alkanderivate oder der Alkyldisilazane behandelte Partikel. Als Partikel eignen sich im Besonderen hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, sogenannte Aerosile. Beispiel für hydrophobe Partikel sind z. B. das Aerosil® VPR 411, Aerosil® R202, Aerosil® VPLE 8241 oder Aerosil® R 8200. Beispiele für durch eine Behandlung mit Perfluoralkylsilan und anschließende Temperung hydrophobierbare Partikel sind z. B. Aeroperl 90/30, Sipernat Kieselsäure 350, Aluminiumoxid C, vanadiumdotiertes Zirkoniumsilikat oder Aeroperl P 25/20. Ein Einsatz solcher hydrophobierten Partikel ist üblicherweise bis zu einer Temperatur von 350 °C problemlos möglich, ohne dass die Hydrophobizität wesentlich beeinträchtigt wird.The hydrophobic properties of the particles may be inherent due to the material used for the particles, such as, for example, in the case of polytetrafluoroethylene (PTFE). However, it is also possible to use hydrophobic particles which, after suitable treatment, have hydrophobic properties, such as, for example, B. treated with at least one compound from the group of fluoroalkylsilanes, alkylsilanes, perfluoroalkylsilanes, paraffins, waxes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or alkyldisilazanes. Particularly suitable particles are hydrophobicized pyrogenic silicas, so-called aerosils. Examples of hydrophobic particles are e.g. B. the Aerosil ® VPR 411, Aerosil ® R202, Aerosil ® VPLE 8241 or Aerosil ® R 8200. Examples of particles which can be rendered hydrophobic by treatment with perfluoroalkylsilane and subsequent heat treatment include B. Aeroperl 90/30, Sipernat silica 350, aluminum oxide C, vanadium-doped zirconium silicate or Aeroperl P 25/20. The use of such hydrophobized particles is usually possible without problems up to a temperature of 350 ° C. without the hydrophobicity being significantly impaired.

Es kann vorteilhaft sein, die Oberflächen des Verbundwerkstoffes, die mit der Oberflächenstruktur ausgestattet worden sind, nachträglich (nochmals) zu hydrophobieren. Dies kann durch eine Behandlung der Oberflächen mit den für die Hydrophobierung der Partikel angegebenen Verbindungen erfolgen.It may be advantageous to change the surfaces of the Composite material that has been equipped with the surface structure are, afterwards to hydrophobize (again). This can be done by treating the surfaces with the for the hydrophobization of the particles specified compounds take place.

Als einsetzbare Verbundwerkstoff selbst eignen sich alle Verbundwerkstoffe, die auf einem porösen Substrat eine poröse anorganische Beschichtung aufweisen. Insbesondere eignen sich als Verbundwerkstoffe Membranen, wie z. B. keramische Membranen oder Hybridmembranen. Besonders bevorzugte Verbundwerkstoffe sind z. B. solche, wie sie in den Dokumenten WO 99/15262, WO 99/62620 WO 99/62624, WO 02/47801 und WO 02/47802, auf die ausdrücklich verwiesen wird, beschrieben wurden. Bevorzugte einsetzbare Verbundwerkstoffe weisen mittlere Porenweiten von 5 bis 5000 nm, besonders bevorzugt von 10 bis 1000 nm und ganz besonders bevorzugt von 100 bis 800 nm auf.As a usable composite material Even all composite materials that are on a porous substrate are suitable a porous have inorganic coating. Are particularly suitable as Composite membranes, such as B. ceramic membranes or Hybrid membranes. Particularly preferred composite materials are e.g. B. those as described in documents WO 99/15262, WO 99/62620 WO 99/62624, WO 02/47801 and WO 02/47802, to which express reference is made will be described. Preferred usable composite materials have average pore sizes of 5 to 5000 nm, particularly preferred from 10 to 1000 nm and very particularly preferably from 100 to 800 nm on.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der Verwendung eines flächigen, flexiblen Verbundwerkstoffes als Ausgangsmaterial z. B. so durchgeführt werden, dass der Verbundwerkstoff von einer Rolle abgerollt wird, mit einer Geschwindigkeit von 1 m/h bis 2 m/s, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/min. bis 20 m/min und ganz besonders bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min bis 5 m/min durch zumindest eine Apparatur, welche die Dispersion auf eine oder beide Seiten des Verbundwerkstoffes oder aber auf und in den Verbundwerkstoff aufbringt, wie z. B. eine Walze, eine Sprühapparatur, eine Rakel oder ein Tauchbecken, und zumindest eine weitere Apparatur, welche das Fixieren der Partikel auf der Oberfläche des Verbundwerkstoffes durch Erwärmen ermöglicht, wie z. B. ein elektrisch beheizter Ofen, durchläuft und der so hergestellte Verbundwerkstoff auf einer zweiten Rolle aufgerollt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff im Durchlaufverfahren herzustellen. Auch gegebenenfalls notwendige Nachbehandlungsschritte (z. B. eine nachträgliche Hydrophobierung) können ebenfalls im Durchlaufverfahren durchgeführt werden.The method according to the invention can be used one flat, flexible composite material as the starting material z. B. be carried out that the composite material is unrolled from a roll with a Speed from 1 m / h to 2 m / s, preferably at one speed of 0.5 m / min. up to 20 m / min and very particularly preferably with a Speed of 1 m / min to 5 m / min through at least one apparatus, which the dispersion on one or both sides of the composite or else on and in the composite material, such as. Legs Roller, a spray apparatus, a squeegee or a plunge pool, and at least one other piece of equipment, which is the fixing of the particles to the surface of the composite by heating allows such as B. an electrically heated oven, and the so produced Composite material is rolled up on a second roll. To this Way it is possible the composite material according to the invention manufactured in a continuous process. Any necessary post-treatment steps (e.g. a subsequent Hydrophobization) also be carried out in a continuous process.

Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe können als Membranen für die Filtration, Dampf- und Gaspermeation und zur Herstellung von Gegenständen, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt werden, verwendet werden. Solche Gegenstände können z. B. ausgewählt sein aus Textilien, technischen Textilien, Markisen, Zelte, Cabrioverdecke, Werbeträger und Arbeitsbekleidung.The composite materials according to the invention can be used as Membranes for the filtration, steam and Gas permeation and for the production of objects that have high loads exposed to dirt and water. Such objects can z. B. selected be made of textiles, technical textiles, awnings, tents, convertible tops, advertising and workwear.

Die erfindungsgemäßen superhydrophoben keramischen Verbundwerkstoffe mit selbstreinigenden Oberflächen können insbesondere sehr gut in der Filtration eingesetzt werden. Aufgrund der sehr guten Temperaturstabilität sind die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe sehr gut als Membran für die Gas- und Dampfpermeation geeignet. Aber auch für herkömmliche Filtrationsaufgaben sind die selbstreinigenden Verbundwerkstoffe besser als Polymermembranen geeignet, da sie ein deutlich besseres Foulingverhalten zeigen. Zudem können als Membranen eingesetzten Verbundwerkstoffe sehr leicht mit reinem Wasser abgereinigt werden, so dass auf umwelt- und teils auch gesundheitsschädliche Reinigungsmittel (meist sehr sauer oder alkalisch sowie tensid- und lösemittelhaltig) im Idealfall verzichtet werden kann.The superhydrophobic ceramic composites according to the invention with self-cleaning surfaces can be used particularly well in filtration. Because of the very good temperature stability, the composite materials according to the invention are very well suited as membranes for gas and vapor permeation. However, the self-cleaning composites are also better suited for conventional filtration tasks than polymer membranes, as they show a significantly better fouling behavior. In addition, composite materials used as membranes can be easily removed with pure water be cleaned, so that cleaning agents that are harmful to the environment and to some extent to health (usually very acidic or alkaline as well as containing surfactants and solvents) can ideally be dispensed with.

An Hand der Figur 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.Based on the figure 1 the method according to the invention and the composite material according to the invention are explained in more detail without being limited thereto.

In 1 wird der Unterschied der Erhebungen, die durch die Partikel gebildet werden und die Erhebungen, die durch die Feinstruktur gebildet werden schematisch verdeutlicht. Die Figur zeigt vereinfacht die Oberfläche eines Verbundwerkstoffes X, die Partikel P aufweist (Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Partikel abgebildet). Die Erhebung, die durch den Partikel selbst gebildet wird, weist ein Aspektverhältnis von ca. 0,71 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe des Partikels mH, die 5 beträgt, da nur der Teil des Partikels einen Beitrag zur Erhebung leistet, der aus der Oberfläche des Verbundwerkstoffes X herausragt, und der maximalen Breite mB, die im Verhältnis dazu 7 beträgt. Eine ausgewählte Erhebung der Erhebungen E, die durch die Feinstruktur der Partikel auf den Partikeln vorhanden sind, weist ein Aspektverhältnis von 2,5 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe der Erhebung mH', die 2,5 beträgt und der maximalen Breite mB', die im Verhältnis dazu 1 beträgt.In 1 the difference between the elevations formed by the particles and the elevations formed by the fine structure is illustrated schematically. The figure shows in simplified form the surface of a composite material X which has particles P (only one particle is shown to simplify the illustration). The elevation formed by the particle itself has an aspect ratio of approx. 0.71, calculated as the quotient from the maximum height of the particle mH, which is 5, since only the part of the particle that contributes to the elevation protrudes from the surface of the composite material X, and the maximum width mB, which is 7 in relation to it. A selected elevation of the elevations E, which are present on the particles due to the fine structure of the particles, has an aspect ratio of 2.5, calculated as a quotient from the maximum height of the elevation mH ′, which is 2.5 and the maximum width mB ', which is 1 in proportion.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der folgenden Beispiele beschrieben, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt sein soll.The inventive method is based on the following examples described, without the invention thereon limited should be.

Beispiel 1.1: Herstellung einer S450P-MembranExample 1.1: Production an S450P membrane

Zu 160 g Ethanol werden zunächst 15 g einer 5 Gew.-%igen, wässrigen HCl-Lösung, 10 g Tetraethoxysilan, 2,5 g Methyltriethoxysilan und 7,5 g Dynasilan GLYMO (Degussa AG) gegeben. In diesem Sol, das zunächst für einige Stunden gerührt wurde, werden dann jeweils 125 g der Aluminiumoxide Martoxid MZS-1 und Martoxid MZS-3 (Hersteller: Martinswerke) suspendiert. Diese Suspension (Schlicker) wird für mindestens weitere 24 h mit einem Magnetrührer homogenisiert, wobei das Rührgefäß abgedeckt werden muss, damit es nicht zu einem Verlust an Lösemittel kommt.15 g are initially added to 160 g of ethanol g of a 5 wt .-%, aqueous HCl solution, 10 g tetraethoxysilane, 2.5 g methyltriethoxysilane and 7.5 g dynasilane GLYMO (Degussa AG). In this sol, initially for some Hours stirred was then 125 g of the aluminum oxides Martoxid MZS-1 and Martoxid MZS-3 (manufacturer: Martinswerke) suspended. This suspension (Slip) is for Homogenized for at least another 24 h with a magnetic stirrer, the Mixing vessel covered must be so that there is no loss of solvent comes.

Ein PET-Vlies mit einer Dicke von ca. 30 μm und einem Flächengewicht von etwa 20 g/m2 wird damit in einem kontinuierlichen Aufwalzverfahren (Bandgeschwindigkeit ca. 8 m/h, T = 200 °C) mit diesem Schlicker beschichtet. Bei diesem Aufwalzverfahren wird der Schlicker mit einer Walze, die sich gegenläufig zur Bandrichtung (Bewegungsrichtung des Vlieses) bewegt, auf das Vlies aufgewalzt. Das Vlies läuft anschließend durch einen Ofen, der die angegebene Temperatur aufweist. In den nachfolgenden Versuchen wird die gleiche Methode bzw. Anordnung verwendet. Es wird eine Mikrofiltrationsmembran mit einer mittleren Porenweite von 450 nm erhalten, die nicht hydrophob ist und keine selbstreinigenden Eigenschaften aufweist. Die Bestimmung der mittleren Porenweite erfolgte mittels Quecksilberporosimetrie mit einem Porosimeter 4000 von Carlo Erba Instruments.A PET fleece with a thickness of approx. 30 μm and a basis weight of about 20 g / m2 in a continuous rolling process (Belt speed approx. 8 m / h, T = 200 ° C) coated with this slip. In this rolling process, the slip is treated with a roller, the opposite to the direction of the belt (direction of movement of the fleece) Fleece rolled on. The fleece is running then through an oven at the specified temperature. In the following The same method or arrangement is used for experiments. It becomes a microfiltration membrane with a medium pore size of 450 nm, which is not hydrophobic and not self-cleaning Has properties. The determination of the average pore size was carried out by means of mercury porosimetry with a porosimeter 4000 by Carlo Erba Instruments.

Beispiel 2.1:Example 2.1:

Eine PET geträgerte Membrane gemäß Beispiel 1.1 (S450P, Creavis GmbH) wird mit einer Suspension aus 25 g Aerosil® VPLE 8241 (Degussa AG) in 100 g Ethanol und 60 g Wasser beschichtet. Hierzu wird die Suspension kontinuierlich auf die keramische Membranfolien aufgewalzt und bei einer Temperatur von 210 °C getrocknet.A PET supported membrane according to Example 1.1 (S450P, Creavis GmbH) is reacted with a suspension of 25 g of Aerosil ® VPLE 8241 (Degussa AG) in 100 g of ethanol and 60 g of water is coated. For this purpose, the suspension is continuously rolled onto the ceramic membrane films and dried at a temperature of 210 ° C.

Anschließend wurde das Verhalten der so hergestellten Membrane charakterisiert. Die Membrane zeigte einen sehr guten Lotus-Effekt. Wassertropfen perlten sehr gut ab. Der Abrollwinkel, also der Winkel zur Horizontalen, bei der ein Tropfen selbständig abrollt, betrug für einen 60 μl-Wassertropfen 8 ± 5,7°. Nach Verschmutzung der Membrane mit Ruß konnte dieser durch eine Beregnung mit Wasser nahezu vollständig entfernt werden. Der Wasserdurchtritt durch die so ausgerüstete Membrane erfolgte als die aufgebaute Wassersäule eine Höhe von 4 cm überschritt (gemessen nach DIN EN13562). Auf der nicht mit Mikropartikeln ausgerüsteten Membrane gemäß Beispiel 1.1 konnte keine Wassersäule aufgebaut werden.Then the behavior of the characterized membrane thus produced. The membrane showed one very good lotus effect. Water droplets dripped off very well. The Roll angle, i.e. the angle to the horizontal at which a drop independent rolls off, was for a 60 μl drop of water 8 ± 5.7 °. After pollution the membrane with soot could this is almost completely removed by sprinkling with water become. The water penetration through the membrane equipped in this way took place as the water column built up a height exceeded 4 cm (measured according to DIN EN13562). On the membrane not equipped with microparticles according to example 1.1 could not have a water column being constructed.

Beispiel 2.2:Example 2.2:

Eine PET geträgerte Membrane gemäß Beispiel 1.1 (S450P, Creavis GmbH) wird mit einer Suspension aus 10 Gew.-% Aerosil® VPLE 8241 in Ethanol beschichtet Hierzu wird die Suspension auf die keramische Membranfolie aufgerakelt und bei einer Temperatur von 150 °C getrocknet.A PET supported membrane according to Example 1.1 (S450P, Creavis GmbH) is reacted with a suspension of 10 wt .-% Aerosil ® VPLE coated in ethanol 8241 purpose, the suspension is coated onto the ceramic membrane foil and dried at a temperature of 150 ° C.

Anschließend wurde das Verhalten der so hergestellten Membrane charakterisiert. Die Membrane zeigte einen sehr guten Lotus-Effekt. Wassertropfen perlten sehr gut ab. Der Abrollwinkel, also der Winkel zur Horizontalen, bei der ein Tropfen selbständig abrollt, betrug für einen 60 μl-Wassertropfen 0,6 ± 0,5°. Nach Verschmutzung der Membrane mit Ruß konnte dieser durch eine Beregnung mit Wasser nahezu vollständig entfernt werden. Der Wasserdurchtritt durch die so ausgerüstete Membrane erfolgte erst als die aufgebaute Wassersäule eine Höhe von 50 cm überschritt (gemessen nach DIN EN13562). Auf der nicht mit Mikropartikeln ausgerüsteten Membrane gemäß Beispiel 1.1 konnte keine Wassersäule aufgebaut werden. Der Vergleich der Produkte der Beispiele 2.1 und 2.2 zeigt deutlich, dass durch die Verwendung einer nicht wässrigen Dispersion der Durchtritt von durch die Membran besser verhindert werden kann.The behavior of the membrane produced in this way was then characterized. The membrane showed a very good lotus effect. Water droplets dripped off very well. The roll angle, i.e. the angle to the horizontal at which a drop rolls off independently, was 0.6 ± 0.5 ° for a 60 μl drop of water. According to Ver soiling of the membrane with soot could be almost completely removed by sprinkling with water. The water penetration through the membrane equipped in this way did not take place until the built-up water column exceeded a height of 50 cm (measured according to DIN EN13562). No water column could be built up on the membrane not equipped with microparticles according to Example 1.1. The comparison of the products of Examples 2.1 and 2.2 clearly shows that the use of a non-aqueous dispersion can better prevent the passage of the membrane.

Beispiel 2.3Example 2.3

Eine Stahlgewebe geträgerte Membrane (Z450S, Creavis GmbH) wird mit einer Suspension aus 40 g Aerosil® VPLE 8241 (Degussa AG), 2 g Tetraethyl(ortho)silikat (TEOS) und 0,5 g einer 0,5 % HCl-Lösung in Wasser in 356 g Ethanol beschichtet. Hierzu wird die Suspension auf die keramische Membranfolie in einem kontinuierlichen Prozess aufgewalzt und bei einer Temperatur von 250 °C getrocknet.A steel mesh-supported membrane (Z450S, Creavis GmbH) is mixed with a suspension of 40 g Aerosil ® VPLE 8241 (Degussa AG), 2 g tetraethyl (ortho) silicate (TEOS) and 0.5 g of a 0.5% HCl solution Water coated in 356 g of ethanol. For this purpose, the suspension is rolled onto the ceramic membrane film in a continuous process and dried at a temperature of 250 ° C.

Anschließend wurde das Verhalten der so hergestellten Membrane charakterisiert. Die Membrane zeigte einen sehr guten Lotus-Effekt. Wassertropfen perlten sehr gut ab. Der Abrollwinkel, also der Winkel zur Horizontalen, bei der ein Tropfen selbständig abrollt, betrug für einen 60 μl-Wassertropfen 1,2 ± 0,3°. Nach Verschmutzung der Membrane mit Ruß konnte dieser durch eine Beregnung mit Wasser nahezu vollständig entfernt werden. Der Wasserdurchtritt durch die so ausgerüstete Membrane erfolgte erst als die aufgebaute Wassersäule eine Höhe von 50 cm überschritt (gemessen nach DIN EN13562). Auf der nicht mit Mikropartikeln ausgerüsteten Membrane konnte keine Wassersäule aufgebaut werden.Then the behavior of the characterized membrane thus produced. The membrane showed one very good lotus effect. Water droplets dripped off very well. The Roll angle, i.e. the angle to the horizontal at which a drop independent rolls off, was for a 60 μl drop of water 1.2 ± 0.3 °. After pollution the membrane with soot could this is almost completely removed by sprinkling with water become. The water penetration through the membrane thus equipped only occurred than the water column built up a height exceeded 50 cm (measured according to DIN EN13562). On the membrane not equipped with microparticles couldn't have a water column being constructed.

Beispiel 2.4Example 2.4

Eine Polymervlies geträgerte Membran(-Folie) (S450P, Creavis GmbH) wird mit einer Suspension aus 40 g Aerosil® VPLE 8241, 2 g MEMO und 0,5 g einer 0,5 % HCl-Lösung in Wasser in 360 g Ethanol beschichtet. Hierzu wird die Suspension auf die keramische Membranfolie in einem kontinuierlichen Prozess aufgewalzt und bei einer Temperatur von 150 °C getrocknet.A polymer supported non-woven membrane (foil) (S450P, Creavis GmbH) is reacted with a suspension of 40 g of Aerosil ® VPLE 8241, 2 g MEMO and 0.5 g of a 0.5% HCl solution in water in 360 g of ethanol coated. For this purpose, the suspension is rolled onto the ceramic membrane film in a continuous process and dried at a temperature of 150 ° C.

Anschließend wurde das Verhalten der so hergestellten Membrane charakterisiert. Die Membrane zeigte einen sehr guten Lotus-Effekt. Wassertropfen perlten sehr gut ab. Der Abrollwinkel, also der Winkel zur Horizontalen, bei der ein Tropfen selbständig abrollt, betrug für einen 60 μl-Wassertropfen 2,1 ± 0,6°. Nach Verschmutzung der Membrane mit Ruß konnte dieser durch eine Beregnung mit Wasser nahezu vollständig entfernt werden. Der Wasserdurchtritt durch die so ausgerüstete Membrane erfolgte erst als die aufgebaute Wassersäule eine Höhe von > 160 cm überschritt (gemessen nach DIN EN13562). Auf der nicht mit Mikropartikeln ausgerüsteten Membrane gemäß Beispiel 1.1 konnte keine Wassersäule aufgebaut werden.Then the behavior of the characterized membrane thus produced. The membrane showed one very good lotus effect. Water droplets dripped off very well. The Roll angle, i.e. the angle to the horizontal at which a drop independent rolls off, was for a 60 μl drop of water 2.1 ± 0.6 °. After pollution the membrane with soot could this is almost completely removed by sprinkling with water become. The water penetration through the membrane thus equipped only occurred than the water column built up a height exceeded> 160 cm (measured according to DIN EN13562). On the membrane not equipped with microparticles according to example 1.1 could not have a water column being constructed.

Claims (21)

Verbundwerkstoff auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren und/oder äußeren Oberflächen des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 μm und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 μm, die durch hydrophobe Mikropartikel gebildet werden, aufweisen, und dass diese Oberflächen selbstreinigende Eigenschaften aufweisen.Composite material based on a substrate provided with a plurality of openings with a porous inorganic coating on and in this substrate, characterized in that the inner and / or outer surfaces of the composite material at least partially have a structure of elevations with an average height of the elevations of 1 nm to 100 microns and an average distance between the elevations of 1 nm to 100 microns, which are formed by hydrophobic microparticles, and that these surfaces have self-cleaning properties. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Mikropartikel ausgewählt sind aus hydrophoben oder hydrophobierten Partikeln, die ein Material, ausgewählt aus den Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren und/oder Polymeren, aufweisen.Composite material according to claim 1, characterized in that the hydrophobic microparticles are selected from hydrophobic or hydrophobized particles that are a material selected from the silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas and / or Polymers. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen eine mittlere Höhe von 50 nm bis 4 μm und/oder einen mittleren Abstand von 50 nm bis 4 μm aufweisen.Composite material according to claim 1 or 2, characterized characterized that the surveys have an average height of 50 nm to 4 μm and / or have an average distance of 50 nm to 4 μm. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen, die durch die Mikropartikel selbst gebildet werden, ein Aspektverhältnis von 0,3 bis 1 aufweisen.Composite material according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the elevations caused by the microparticles themselves, have an aspect ratio of 0.3 to 1. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel nanostrukturierte Mikropartikel sind, die eine Feinstruktur mit Erhebungen mit einem Aspektverhältnis von größer 1 aufweisen.Composite material according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the microparticles are nanostructured Microparticles are a fine structure with bumps with a aspect ratio of greater than 1. Verbundwerkstoff nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat gewebte und/oder ungewebte Fasern oder Filamente von Metallen, Naturfasern, Gläsern, Keramiken oder Polymeren aufweisen.Composite material according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate is woven and / or non-woven fibers or filaments of metals, natural fibers, glasses, ceramics or have polymers. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasern oder Filamente aufweisende Substrat ein Gewebe, Gewirke und/oder Vlies aufweist.Composite material according to claim 6, characterized in that the substrate comprising fibers or filaments is a woven fabric, Has knitted fabrics and / or fleece. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ausgewählt ist aus Polymerfaservliesen, Metalldrahtgeweben oder Glasfasergeweben.Composite material according to one of claims 6 or 7, characterized in that the substrate is selected made of polymer fiber fleece, metal wire mesh or glass fiber mesh. Verbundwerkstoff gemäss zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse anorganische, keramische Beschichtung zumindest ein Oxid der Metalle Ti, Si, Zr oder Al aufweist.Composite material according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the porous inorganic, ceramic Coating has at least one oxide of the metals Ti, Si, Zr or Al. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Basis eines mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrates mit einer auf und in diesem Substrat befindlichen porösen anorganischen Beschichtung, wobei die Oberflächen des Verbundwerkstoffes zumindest teilweise eine Struktur aus Erhebungen mit einer mittleren Höhe der Erhebungen von 1 nm bis 100 μm und einem mittleren Abstand der Erhebungen voneinander von 1 nm bis 100 μm aufweisen, die durch hydrophobe Partikel gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest eine innere und/oder äußere Oberfläche eines Verbundwerkstoffes Mikropartikel aufgebracht und fixiert werden, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen oder durch eine nachträgliche Behandlung mit einem Hydrophobierungsreagenz hydrophobiert werden.Process for the production of composite materials based on a substrate provided with a plurality of openings with a porous inorganic located on and in this substrate Coating, the surfaces of the composite material, at least partially, a structure of elevations with a medium height the elevations from 1 nm to 100 μm and an average distance between the elevations of 1 nm up to 100 μm have, which are formed by hydrophobic particles, thereby characterized in that on at least one inner and / or outer surface of a Composite microparticles are applied and fixed, which have hydrophobic properties or by subsequent treatment be made hydrophobic with a water repellent. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Partikel durch Aufrakeln, Aufsprühen oder Aufwalzen einer die Partikel aufweisenden Dispersion auf zumindest eine Seite des Verbundwerkstoffes erfolgt.A method according to claim 10, characterized in that the application of the particles by doctoring, spraying or Rolling a dispersion containing the particles onto at least one side of the composite material is made. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Partikel durch Eintauchen des Verbundwerkstoffes in eine die Partikel aufweisende Dispersion erfolgt.A method according to claim 10, characterized in that applying the particles by dipping the composite in a dispersion containing the particles. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion als Dispersionsmittel einen Alkohol aufweist.Procedure according to a of claims 11 or 12, characterized in that the dispersion as a dispersant has an alcohol. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion einen Haftvermittler, ausgewählt aus Lösungen und/oder polymeren oder partikulären Solen von funktionalisierten Alkyltrialkoxysilanen oder Silizium-, Zirkonium- oder Titanalkoxiden aufweist.Procedure according to at least one of the claims 11 to 13, characterized in that the dispersion contains an adhesion promoter, selected from solutions and / or polymeric or particulate Sols of functionalized alkyltrialkoxysilanes or silicon, Has zirconium or titanium alkoxides. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixieren der Partikel durch Erwärmen auf eine Temperatur von 100 bis 400 °C erfolgt.Method according to at least one of claims 10 to 14, characterized in that the fixing of the particles by Heat to a temperature of 100 to 400 ° C. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mikropartikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,01 bis 100 μm aufweisen, eingesetzt werden.Procedure according to at least one of the claims 10 to 15, characterized in that microparticles that a have an average particle diameter of 0.01 to 100 μm. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mikropartikel, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren, eingesetzt werden.Method according to at least one of claims 10 to 16, characterized in that microparticles selected from Silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or polymers. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Mikropartikel, die eine Feinstruktur mit Erhebungen mit einem mittleren Abstand von 1 bis 1000 nm und einer mittleren Höhe von 1 bis 1000 nm aufweisen, eingesetzt werden.Method according to at least one of claims 10 to 17, characterized in that microparticles that have a fine structure with elevations with an average distance of 1 to 1000 nm and a medium height have from 1 to 1000 nm, are used. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Fluoralkylsilane und/oder Disilazane mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.Method according to at least one of claims 10 to 18, characterized in that the particles by treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes and / or Disilazane can be endowed with hydrophobic properties. Verwendung von Verbundwerkstoffen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Membranen für die Filtration, Dampf- und Gaspermeation und zur Herstellung von Gegenständen, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt werden.Use of composite materials according to one of claims 1 to 9 as membranes for filtration, vapor and gas permeation and for the production of objects exposed to the high levels of dirt and water. Verwendung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände ausgewählt sind aus Textilien, technischen Textilien, Textilien für den Freizeitbedarf, Markisen, Zelte, Cabrioverdecke, Werbeträger und Arbeitsbekleidung.Use according to claim 20, characterized in that the objects are selected from textiles, technical Textiles, textiles for leisure needs, awnings, tents, convertible tops, advertising media and Workwear.
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