DE20122825U1

DE20122825U1 - Substrat mit einer photokatalytischen und/oder hydrophilen Beschichtung

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Publication number: DE20122825U1
Application number: DE20122825U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2011-03-08
Also published as: EP1261439A1; BR0109076A; KR20020092965A; EP1261439B1; DK1261439T3; FR2806014A1; AU3935201A; MXPA02008388A; JP2003525744A; CN1411398A; AU782442B2; DE60116608D1; ZA200206446B; DE60116608T2; WO2001066271A1; FR2806014B1; CA2402059A1; ATE315447T1; ES2256213T3; PL365600A1

Abstract

Substrat (1), das auf mindestens einem Teil seiner Oberfläche mit einer Beschichtung mit photokatalytischen und/oder hydrophilen Eigenschaften versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Vorrichtung (2) zum Verteilen von Wasser auf dieser beschichteten Oberfläche verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft Substrate, die mit einer photokatalytischen und/oder hydrophilen Beschichtung versehen sind, und ihre verschiedenen Verwendungen.
Sie ist insbesondere auf photokatalytische Beschichtungen gerichtet, die halbleitende Materialien auf der Basis von einem Metalloxid, speziell Titanoxid, umfassen, und in der Lage sind, unter dem Einfluss einer Strahlung mit entsprechender Wellenlänge radikalische Reaktionen auszulösen, welche die Oxidation organischer Stoffe verursachen. Diese Beschichtungen erlauben es so, den Materialien, die sie bedecken, neue Funktionalitäten zu verleihen, insbesondere schmutzabweisende, fungizide oder bakterizide Eigenschaften. Sie besitzen im Allgemeinen gleichzeitig hydrophile Eigenschaften.
Die Erfindung ist auch auf Beschichtungen gerichtet, die rein hydrophil sind und deren Charakter nicht photokatalytisch ist.
Unabhängig von der Beschichtung sind viele Substrate möglich. Dabei kann es sich insbesondere um ein im Bauwesen verwendetes Material und ein architektonisches Material wie ein Fassaden-, Verkleidungs-, Bedachungs-, Flachdach- und Verglasungsmaterial handeln. Beispielhaft sind folgende Materialien zu nennen: Glas, Metall, Glaskeramik, Keramik, Zement, Ziegel und Holz, aus diesen natürlichen Materialien hergestelltes Material und ein insbesondere transparentes Material aus einem organischen Polymer wie Polycarbonat.
Aus den internationalen Patentanmeldungen WO 97/10186 , WO 97/10185 und WO 99/44954 sind Beschichtungen, die in Form von Anatas kristallisiertes TiO₂ mit photokatalytischen Eigenschaften enthalten und aus der thermischen Zersetzung von geeigneten metallorganischen Vorläufern und/oder aus "vorkristallisierten" TiO₂-Teilchen erhalten und mit einem anorganischen oder organischen Bindemittel ummantelt werden, bekannt.
Es ist aus der französischen Patentanmeldung FR 99/13937 vom 5. November 1999 bekannt, die der Patentanmeldung PCT/FR 00/03037 vom 31. Oktober 2000 entspricht, Schichten mit hydrophilem Charakter auf der Basis eines wenigstens teilweise oxidierten Siliciumderivats wie Siliciumoxid (an Sauerstoff stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch), Siliciumcarbidoxid und/oder Siliciumnitridoxid bekannt. Diese Schichten können durch ein Sol-Gel-Verfahren, Gasphasenabscheidung oder Kathodenzerstäubung aufgebracht werden.
Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit dieser verschiedenen Typen von Beschichtungen zu verbessern, insbesondere, damit ihre (photokatalytischen und/oder hydrophilen) Eigenschaften langlebiger sind.
Die Erfindung hat vor allem zum Gegenstand ein Substrat, das auf mindestens einem Teil seiner Oberfläche mit einer Beschichtung mit photokatalytischen und/oder hydrophilen Eigenschaften versehen ist, und das mit einer Vorrichtung zum Verteilen von Wasser auf dieser beschichteten Oberfläche verbunden ist.
Dabei ist erfindungsgemäß unter "Wasser" eine beliebige im Wesentlichen wässrige Lösung zu verstehen, die eine bestimmte Anzahl solubilisierter Additive vom Typ Tensid und Reinigungsmittel enthalten kann.
Unter einem "Substrat" ist ein beliebiges Material von den weiter oben genannten, insbesondere von denjenigen vom architektonischen Typ, zu verstehen. Die Erfindung ist insbesondere auf transparente Substrate gerichtet, die als Glasscheibe verwendet werden, um mit ihnen Gebäude, Bildschirme und die Stadtmöblierung auszurüsten. Sie sind im Allgemeinen auf der Basis von starren Substraten aus Glas oder einem Polymer. Sie können auch nachgiebige Substrate aus einem polymeren Material enthalten, die anschließend mit den starren Substraten assembliert werden.
Die insbesondere vorgesehenen photokatalytischen Beschichtungen sind die weiter oben beschriebenen, die Titanoxid enthalten, das wenigstens teilweise in Form von Anatas auskristallisiert ist. Die Beschichtung kann außerdem einen anderen Typ eines Materials, im Allgemeinen in Form mindestens eines Oxids, das speziell amorph oder teilweise kristallisiert ist, enthalten. Dabei kann es sich um Oxide vom Typ Silicium-, Titan-, Zinn-, Zirconium- oder Aluminiumoxid handeln.
Die Verbindung eines funktionalisierten Substrats mit einem Wasserverteiler ist überraschend, trägt aber zu einer wirklichen Verbesserung bei. Photokatalytische Beschichtungen zersetzen Verschmutzungen, wenn diese oxidierbar sind, d.h. Verschmutzungen mit im Wesentlichen organischen Charakter. Dabei kann es sich somit um Fingerabdrücke und ölige Reste handeln. Im Gegensatz dazu können diese Beschichtungen anorganische Verschmutzungen nicht zersetzen. Diese haben die Neigung die Beschichtung fortschreitend zu bedecken, wobei nach einer bestimmten Zeit die Gefahr besteht, dass diese in gewissem Maße deaktiviert wird. Dies trifft umso mehr zu, als diese Beschichtungen oft eine rauhe Oberfläche aufweisen, die vorgesehen ist, ihre aktive Oberfläche zu vergrößern. Dieses Relief ist aber auch für eine Verschmutzung durch Stoffe empfänglich, die sich durch Oxidation nicht zersetzen lassen.
Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Wasser mit einer gegebenen Periodizität auf die Oberfläche dieser Beschichtungen mit einem doppelten Ergebnis zu spritzen:

– einerseits ist das Wasser vorgesehen, die anorganischen Verschmutzungen mitzureißen, was erleichtert wird, wenn die Beschichtung hydrophil ist; die Verglasung wird so von einem Teil der Verschmutzungen befreit, und
– andererseits macht das Wasser, wenn es von diesen anorganischen Verschmutzungen die Beschichtung befreit, diese wirksamer beim Zersetzen der organischen Verschmutzungen (bei einer photokatalytischen Glasscheibe).

Dieser Doppeleffekt trägt dazu bei, eine Verglasung zu erhalten, die insgesamt im Laufe der Zeit weniger als eine photokatalytische/hydrophile Verglasung, die nicht mit einem Wasserverteiler ausgestattet ist, oder als eine Standardverglasung verschmutzt. Die Abstände der manuellen "aggressiven" Reinigung mit Reinigungsmitteln können so verlängert werden. Dieses System erlaubt es wirksam, zu wenig Regen oder die Anordnung eines Substrats, das dem Regen nicht ausgesetzt ist, auszugleichen. So kann, wenn die Verglasung von der Fassade eines Gebäudes etwas zurückgesetzt ist oder sich in einer ungünstigen Konstruktion befindet, sie niemals dem Regen ausgesetzt sein. Der erfindungsgemäße Wasserverteiler erlaubt es so, den Effekt des Mitreißens der Verschmutzungen durch den Regen, aber viel homogener, ohne Spuren auf der Verglasung zu hinterlassen und ohne den zufälligen Charakter je nach geographischer Lage bzw. Jahreszeit zu erzeugen.
Die Erfindung ist somit in drei Fällen (die sich kumulieren können) besonders nützlich:

– wenn die Verglasungen besonders starken/übermäßigen anorganischen Verschmutzungen ausgesetzt sind; dabei kann es sich beispielsweise um Beton- bzw. Aluminiumablaufspuren oder Natriumsulfatteilchen handeln, die in einer städtischen Atmosphäre häufig vorkommen und die Verglasungen trüb machen;
– wenn die Beschichtungen von Anfang an mäßig photokatalytisch/hydrophil sind (oder durch fortschreitende Verschmutzung durch insbesondere anorganische Schmutzstoffe) und
– wenn es auf die Verglasungen nicht oder nur sehr wenig regnet, entweder aufgrund der klimatischen Bedingungen oder der Gestaltung des Einbaus der Verglasungen (beispielsweise, wenn die Verglasungen in einer Gebäudefassade mit der Innenwand bündig abschließend eingebaut sind, so kann es, wenigstens in ihrem oberen Teil, nur selten auf die Verglasung regnen).

Ob nun die anorganischen Schmutzstoffe transparent sind oder nicht, so verschlechtern sie durch eine Art Passivierung/"Abschirmung" den photokatalytischen/hydrophilen Charakter der Beschichtung. Diese wird weniger effizient, wobei Reinigungen erneut erforderlich werden, selbst wenn sie weniger häufig als bei Verglasungen ohne Beschichtung sind, was störend bleibt, wenn die Verglasungen schwer zugänglich sind (insbesondere Glasdächer).
Der Vorteil der Erfindung besteht deshalb darin, dass sie es auch erlaubt, die Häufigkeit der "herkömmlichen" Reinigungen, die erforderlich sind, um die Verglasungen sauber zu halten, gegenüber Verglasungen, die unbehandelt oder nicht mit einem Wasserverteiler versehen sind, zu senken.
Durch das erfindungsgemäße Besprühen mit Wasser wird der Beschichtung ihre Wirksamkeit wiedergegeben, wobei ihr "Selbstreinigungsvermögen" durch eine einfache Maßnahme verbessert wird, die es erlaubt, den hydrophilen Charakter der Beschichtung zu nutzen, da das Wasser erfindungsgemäß die auf der Oberfläche der Beschichtungen vorhandenen überschüssigen anorganischen Schmutzstoffe mitreißt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich zwei zusätzliche Vorteile erkennen:

– einerseits erlaubt es, die Abstände herkömmlicher Reinigungen zu verlängern und damit weniger Reinigungsmittel zu verbrauchen, was gut für die Umwelt ist, und
– andererseits werden die Beschichtungen so weniger mechanisch beansprucht (beispielsweise weniger Reibungsvorgänge durch Putzlappen und Rakel) und verschleißen deshalb langsamer.

Die Erfindung lässt sich einfach durchführen. So kann der Wasserverteiler eine einfache Wassersprühdüse umfassen, die in der Lage ist, entweder eine Reihe von diskontinuierlichen Wasserstrahlen oder einen Wasserschleier auf die beschichtete Substratoberfläche abzugeben. Dabei kann der Verteiler auch mehrere Sprühdüsen umfassen. Das Einfachste ist, die Schwerkraft zu nutzen: Wenn das beschichtete Substrat nach dem Einbau vertikal oder geneigt, aber nicht horizontal ist, so genügt es, dass die Wassersprühdüse das Wasser auf den oberen Teil der beschichteten Oberfläche derart abgibt, dass das Wasser auf der Oberfläche durch die Schwerkraft in den unteren Teil abläuft.
Wenn das Substrat eine außen eingebaute Verglasung ist, mit welcher insbesondere eine Gebäudefassade ausgerüstet ist, so kann die Wassersprühdüse in oder in der Nähe von dem Rollladenkasten, mit welchem die Verglasung ausgestattet ist, angeordnet werden.
Es können auch Düsen oder andere Sprühsysteme verwendet werden, die auf oder in der Nähe der Seitenstreben der Verglasungen (die vertikal sind, wenn sich die Verglasung in der vertikalen Ebene befindet) angeordnet sind, wobei das Wasser beispielsweise von zwei Düsen versprüht werden kann, die sich einander gegenüberstehen und das Wasser auf die betreffende Oberfläche der Verglasung sprühen.
Dem erfindungsgemäß beschichteten Substrat kann auch eine Vorrichtung hinzugefügt werden, die in der Lage ist, das Wasser zu sammeln, das von seiner Oberfläche abgelaufen ist, beispielsweise eine einfache Dachrinne.
Es kann vorgesehen werden, dass die Wasserverteilungsvorrichtung, wenigstens ihr Endteil vom Typ einer Sprühdüse, durch mechanische Mittel mit dem Substrat sowie gegebenenfalls mit der Vorrichtung zum Sammeln des abgelaufenen Wassers fest verbunden ist. Dabei ist es bevorzugt, dass es diese mechanischen Mittel erlauben, dass im Falle eines Defekts des Wasserverteilers eine Düse leicht durch eine andere ersetzt werden kann.
Die Wasserverteilung kann auf verschiedene Arten und Weisen gesteuert werden: So kann die Steuerung vollständig manuell sein, indem das Wasser abgegeben wird, wenn die Verglasung ein wenig schmutzig erscheint. Man kann sich auch für eine automatische Verteilung entscheiden, die sich von allein nach festgelegten Zeitabständen auslöst. Es kann auch eine kompliziertere Regelung vorgesehen werden, in welcher elektronische/Informatikmittel verwendet werden, und indem beispielsweise der in der Umgebung auftretende Niederschlag (beispielsweise mittels eines Feuchtigkeitssensors) oder der Verschmutzungsgrad der Beschichtung (optische Veränderungen) berücksichtigt wird.
Die Regelung kann so in Abhängigkeit von der Veränderung der Trübung der Verglasung (diffuse Transmission im sichtbaren Bereich) erfolgen, wobei die Grenze festgelegt wird, ab welcher der Sprühvorgang automatisch ausgelöst wird.
Die Häufigkeit der Wasserverteilung, deren Dauer sowie der Wasserdurchsatz können kontrolliert werden.
Das auf die erfindungsgemäßen Substrate gesprühte Wasser kann ein Wasser ohne weitere Zusätze, beispielsweise Leitungswasser, sein. Der Wasserverteiler kann dann von einem normalen Wasseranschluss versorgt werden, ohne eine spezielle Flüssigkeit bevorraten zu müssen.
Dem Wasser können aber auch ein oder mehrere Additive zugesetzt werden; so kann es sich um Tenside und Entfettungsmittel, im Allgemeinen in einer geringen Menge, handeln. Mit den betreffenden Substraten kann dann nicht nur ein einstufiger Sprühvorgang, sondern ein Zyklus, in welchem mindestens zwei Sprühvorgänge aufeinander folgen, durchgeführt werden. So kann ein dreistufiger Zyklus gebildet werden: ein Sprühvorgang mit von Additiven freiem Wasser, ein zweiter Sprühvorgang mit mit Additiven versehenem Wasser und anschließend ein dritter mit von Additiven freiem Wasser, der erneut die Aufgabe einer Spülstufe erfüllt. Es kann auch ein Zyklus aus nur zwei Stufen durchgeführt werden, indem die erste Stufe des zuvor beschriebenen Zyklus weggelassen wird. Dies erfordert so viele Sprühdüsen wie unterschiedliche Flüssigkeiten oder die Verwendung einer einzigen Sprühdüse, deren Zuleitung automatisch von einem Flüssigkeitstyp zum nächsten (mittels Vorratsbehältern und/oder Wasseranschlüssen) umgeschaltet werden kann.
Die Erfindung hat auch das Verfahren zum Gegenstand, das darin besteht, diese Kombination aus einem Substrat, das mit einer photokatalytischen und/oder hydrophilen Beschichtung funktionalisiert ist, mit einem Wasserverteiler, um diese Beschichtung zu aktivieren, zu verwenden, um die Häufigkeit der Reinigungsvorgänge oder die Verschmutzung zu verringern (wobei der Wasserverteiler in der Lage ist, das Wasser ohne Additive oder wenigstens einen Teil des Wassers mit geeigneten Additiven abzugeben). In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann so der weiter oben beschriebene Wasserverteiler verwendet werden, wobei auch andere nicht notwendigerweise feststehende Wasserverteilungsmittel, die insbesondere manuell betätigt werden, wie ein Wasserschlauch, eine Brause oder alles, was eine geeignete Flüssigkeit enthält, verwendet werden können.
Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen und der 1 näher erläutert, die eine sehr schematische Ansicht einer Verglasung in einer Position, in welcher sie außen in eine Fassade eingebaut ist, zeigt.
Beispiel 1
Die Glasscheibe 1 bestand aus einem 4 mm dicken Kalk-Natron-Silicat-Klarglas, das mit einer dünnen Schicht aus Siliciumcarbidoxid (SiOC) mit einer Dicke von 50 nm und anschließend einer photokatalytischen Beschichtung, die in Form von Anatas kristallisiertes TiO₂ enthielt, gemäß der Lehre des weiter oben genannten Patents WO 99/44954 , insbesondere seines Beispiels 15, versehen war. Das Aufbringen der photokatalytischen Beschichtung erfolgte durch einen Sol-Gel-Vorgang in einem Sprühbeschichtungsverfahren ausgehend von einer Dispersion, in welcher zwei Ausgangslösungen/-dispersionen 1 und 2 miteinander vermischt worden waren:

– Lösung 1: Dies war die Lösung, die den metallorganischen Vorläufer des anorganischen Bindemittels auf der Basis von TiO₂ und SiO₂ enthielt; dabei handelte es sich um Titantetrabutoxid, das mit Acetylacetonat, CH₃-CO-CH₂-CO-CH₃, stabilisiert worden war, und Tetraethylorthosilicat (TEOS), gelöst in Ethanol und Ethylenglykol,
– Dispersion 2: Dies war die flüssige Ethylenglykolphase, welche die photokatalytischen kristallisierten Teilchen mit folgenden Eigenschaften enthielt:

– spezifische Oberfläche der Teilchen:	350 m²/g
– Teilchengröße:	45 nm
– Größe der Kristallite, welche die Teilchen bildeten:	7 nm
– kristalline Phase: Anatas mit mehr als 80 %.

Die Zusammensetzung der Dispersion, die durch das Mischen von Lösung 1 und Dispersion 2 entstand, wurde eingestellt, um das gewünschte Verhältnis: r1 = TiO2 (Teilchen)/(TiO2-Bindemittel),d.h. das Gewichtsverhältnis von aus den Teilchen der Dispersion 2 stammendem Titanoxid zu dem Gewicht an Titanoxid (1) und an aus der Lösung 1 stammendem Siliciumoxid zu erhalten. Hier betrug das Verhältnis r₁ etwa 50/50.
Es wurde somit eine photokatalytische Beschichtung durch das Vorhandensein der kristallisierten Teilchen erhalten, die an dem Substrat durch das Bindemittel anhafteten, das von dem Titanoxid und dem Siliciumoxid gebildet worden war, die eher amorph waren und durch die thermische Zusammensetzung von Titanvorläufer und Siliciumvorläufer erhalten worden waren.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde dasselbe Substrat wie in Beispiel 1 verwendet, das mit einer ersten SiOC-Schicht mit einer Dicke von 50 nm und anschließend einer photokatalytischen TiO₂-Schicht versehen war, die durch "cell-coating" aus einer Lösung aufgebracht worden war, die Diisopropoxytitandiacetylacetonat und Titantetraoctylenglykolat, gelöst in einem Ethylacetat-Isopropanol-Gemisch entsprechend Beispiel 9 des weiter oben genannten Patents WO 97/10186 enthielt.
Beispiel 3
Auch in diesem Beispiel wurde wieder dasselbe Substrat verwendet, versehen mit einer ersten Schicht aus SiOC mit einer Dicke von 50 nm und anschließend einer photokatalytischen zweiten Schicht aus TiO₂ mit einer Dicke von 60 nm, die durch CVD aus Titantetraisopropylat entsprechend Beispiel 7 des weiter oben genannten Patents WO 97/10186 erhalten worden war.
Die drei so funktionalisierten Glasscheiben können in eine Gebäudefassade eingebaut werden. Da sie sich dann etwas zurückgesetzt befinden, sind sie dem Regen nur wenig ausgesetzt, selbst wenn welcher fällt. Dem oberen Teil wird daher eine Wassersprühdüse 2 hinzugefügt, auch von der Fassade etwas zurückgesetzt, sodass sie von außen fast unsichtbar ist. Sie wird mit einem Wasseranschluss über eine nicht dargestellte geeignete Leitung verbunden. Automatisch kann die Düse jede Woche eine bis einige Minuten lang Wasser in Form von Wasserstrahlen 3 abgeben, die als Schicht auf der Verglasung von oben nach unten fließen, um die photokatalytische Beschichtung zu "regenerieren" und von anorganischem Staub zu befreien. Diese Entfernung des Staubs ist umso leichter, als die drei photokatalytischen Beschichtungen alle sehr hydrophil sind.
Um den vorteilhaften Einfluss der Erfindung auf die Wirksamkeit der photokatalytischen Beschichtungen zu messen, wurden die drei zuvor beschriebenen Glas scheiben sowie zum Vergleich eine vierte Glasscheibe ohne jede Beschichtung in einem städtischen Milieu angeordnet. Die Glasscheiben mit den Abmessungen 40 cm × 40 cm wurden hoch (50 Meter) angeordnet, um eine städtische Umgebung mit Grundverschmutzung (d.h. die nicht von einer zu großen Nähe zu Autoabgasen gestört wird) mit anorganischen Schmutzstoffen, die hauptsächlich in Form von Calciumsulfatteilchen vorliegen, zu erhalten. Es wurde ein Vordach aus Borosilicatglas (für UVA transparent) angebracht, um die Glasscheiben vor Regen zu schützen.
Es wurde beobachtet, dass bei

– dem Vergleichsglas ohne photokatalytische Beschichtung dessen diffuse Transmission von 0,2 auf 5 % der Gesamttransmission im sichtbaren Bereich innerhalb von etwa zwei Monaten anstieg und
– den drei mit einer photokatalytischen Beschichtung versehenen anderen Glasscheiben die diffuse Transmission ebenfalls anstieg, aber in geringerem Maße, und ihre photokatalytische Aktivität nach einem Monat deutlich (um etwa 25 bis 30 %) sank.

Danach wurde erfindungsgemäß unter dem Vordach eine Wassersprühdüse angebracht, die aus einem Rohr bestand, das mit 1 cm beabstandeten Löchern durchbohrt und an eine Pumpe angeschlossen war. Mit der Wassersprühdüse wurde der obere Bereich der Glasscheiben 1 Minute lang einmal pro Woche (Durchfluss: 1 Liter/Minute) besprüht.
Unter diesen Bedingungen wurde beobachtet, dass die diffuse Transmission der drei mit der photokatalytischen Beschichtung versehenen Glasscheiben wenigstens zwei Monate lang unter 0,7 % blieb. Ihre katalytische Aktivität blieb nach einem Monat im Wesentlichen dieselbe. Die Vergleichsglasscheibe ohne photokatalytische Behandlung hatte eine diffuse Transmission, die 2 % der Gesamttransmission im sichtbaren Bereich (T_L) nach 2 Monaten erreichte. Das ist somit der Beleg dafür, dass ein Besprühen mit Wasser ausreicht, um einen großen Teil der Passivierung der photokatalytischen Beschichtungen zu vermeiden und den schmutzabweisenden Effekt zu verbessern.
Für die Sprühdüse sind viele Ausführungen möglich: Sie kann direkt an dem oberen Brett des Fensters (oder an dessen Seitenstreben) (lösbar) angebracht werden. Sie kann auch lösbar auf der Fassade selbst oder in oder bei einen Rollladenkasten angebracht werden. Dabei ist die Gestaltung bevorzugt, durch welche sie je nach beispielsweise Einbau der Glasscheibe und Gebäudetyp am besten verdeckt wird.
Wenn die Glasscheibe nicht vertikal steht und wenig zur Horizontalen geneigt ist, so kann es, um einen echten Mitnahmeeffekt zu erreichen, bevorzugt sein, das Wasser unter hohem Druck abzugeben. Falls nicht, ist ein einfaches Berieseln mit geringem Durchfluss und Druck durch einfache Schwerkraft weitgehend ausreichend, da die Erfindung wirksam ist, den schmutzabweisenden Effekt der photokatalytischen und/oder hydrophilen Beschichtungen zu verstärken/zu verlängern, ohne komplexe Vorrichtungen zu erfordern und ohne die Beschichtungen strukturell modifizieren zu müssen, was besonders vorteilhaft ist. Sie erlaubt es, die Häufigkeit der manuellen Reinigungsvorgänge und gleichzeitig die Menge der bei diesen Reinigungen verbrauchten Reinigungsmittel deutlich zu verringern.
Die Erfindung richtet sich auch auf mit nicht photokatalytischen, hydrophilen Beschichtungen versehene Glasscheiben, speziell auf der Basis von SiO₂, SiON oder SiOC, vom Typ der in der weiter oben genannten Patentanmeldung FR 99/13937 beschriebenen. Dabei handelt es sich insbesondere um Beschichtungen auf der Basis von Siliciumxid oder -carbidoxid mit einem Brechungsindex von zwischen 1,45 und 1,80 (insbesondere 1,50 bis 1,75 oder 1,55 bis 1,68) und einer Dicke von mindestens 5 nm, speziell 10 bis 60 nm. Ihr Kontaktwinkel mit Wasser beträgt im Allgemeinen weniger als 35° und insbesondere weniger als oder gleich 30°.

Claims

Substrat (1), das auf mindestens einem Teil seiner Oberfläche mit einer Beschichtung mit photokatalytischen und/oder hydrophilen Eigenschaften versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Vorrichtung (2) zum Verteilen von Wasser auf dieser beschichteten Oberfläche verbunden ist.
Substrat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein architektonisches Material vom Typ Fassaden-, Verkleidungs-, Flachdach- und Verglasungsmaterial handelt.
Substrat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein transparentes Substrat handelt.
Substrat (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Glas, Keramik, Glaskeramik und einem nachgiebigen oder starren organischen Polymer besteht und vorzugsweise transparent ist.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung photokatalytisch ist und Titanoxid enthält, das wenigstens teilweise in Form von Anatas kristallisiert ist.
Substrat (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein weiteres anorganisches Material enthält, speziell in Form mindestens eines Oxids, das insbesondere amorph oder teilweise kristallisiert ist und aus Silicium-, Titan-, Zinn-, Zirconium- und Aluminiumoxid ausgewählt ist.
Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung hydrophil ist und ein wenigstens teilweise oxidiertes Siliciumderivat enthält, das insbesondere aus an Sauerstoff stöchiometrischem oder unterstöchiometrischem Siliciumoxid und Siliciumcarbidoxid und/oder Siliciumnitridoxid ausgewählt ist.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zur Wasserverteilung mindestens eine Sprühdüse enthält, die in der Lage ist, diskontinuierliche Wasserstrahlen (3) oder einen Wasserschleier (4) auf die beschichtete Oberfläche des Substrats zu sprühen.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Glasscheibe handelt, die auf einer Außenfläche mit mindestens einer photokatalytischen und/oder hydrophilen Beschichtung versehen, in einer nicht horizontalen Ebene angeordnet und mit einer Vorrichtung zur Wasserverteilung verbunden ist, die eine Wassersprühdüse (2) enthält, die in der Lage ist, einen Wasserschleier oder diskontinuierliche Wasserstrahlen auf den oberen Teil der beschichteten Seite des Substrates derart zu schicken, dass das Wasser auf dieser Seite bis in den unteren Bereich hinabläuft.
Substrat (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassersprühdüse (2) in oder in der Nähe von dem Rollladenkasten der Verglasung angeordnet ist.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es auch mit einer Vorrichtung, insbesondere in Form einer Dachrinne, versehen ist, die in der Lage ist, das Wasser aufzunehmen, nachdem es auf der beschichteten Oberfläche des Substrats abgelaufen ist.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserverteilvorrichtung und gegebenenfalls die Wassersammelvorrichtung durch mechanische Mittel mit dem Substrat fest verbunden ist (sind).
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserverteilung periodisch automatisch ausgelöst und/oder manuell gesteuert und/oder von elektronischen/Datenverarbeitungsmitteln geregelt wird.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verteilte Wasser insgesamt oder ein Teil davon Additive vom Typ Tensid oder Entfettungsmittel enthält.
Substrat (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserverteilung mindestens zwei aufeinander folgende Sprühstufen, insbesondere eine Stufe mit dem Wasser, das Additive vom Typ Tensid oder Entfettungsmittel enthält, und eine Stufe mit von Additiven freiem Wasser, umfasst.
Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit photokatalytischen und/oder hydrophilen Beschichtungen, die auf der Oberfläche des Substrats (1), das insbesondere transparent und vorn Typ einer Glasscheibe ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser periodisch auf der Oberfläche dieser Beschichtungen mittels einer Wasserverteilvorrichtung, die mit dem Substrat verbunden ist, verteilbar ist.
Substrat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser derart verteilt ist, dass es auf der gesamten Oberfläche der Beschichtung hinabläuft.
Substrat nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser mittels mindestens einer Wassersprühdüse (2) verteilt ist, die in der Lage ist, diskontinuierliche Wasserstrahlen (3) oder einen kontinuierlichen Wasserschleier, die/der auf die beschichtete Oberfläche gerichtet ist/sind, insbesondere derart zu sprühen, dass das Wasser auf der Oberfläche, die sich in einer nicht horizontalen Ebene befindet, von oben nach unten hinabläuft.
Substrat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser automatisch mit einer gegebenen Periodizität und/oder durch manuelle Steuerung verteilt ist.
Substrat nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung des Wassers, insbesondere dessen Periodizität und Durchsatz, geregelt ist, indem eine bestimmte Anzahl von Parametern wie der Verschmutzungsgrad der Beschichtung oder die Niederschlagsmessung in der Umgebung berücksichtigt ist.
Substrat nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in Sprühzyklen verteilt ist, die mindestens zwei aufeinander folgende Sprühvorgänge, insbesondere eine Stufe mit Wasser, das Additive vom Typ Tensid oder Entfettungsmittel enthält, und eine Stufe mit von Additiven freiem Wasser, umfassen.
Substrat, das mit einer Wasserverteilvorrichtung verbunden ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welches verwendbar ist um die Häufigkeit der Reinigung des Substrats und/oder dessen Verschmutzung mit anorganischen Schmutzstoffen zu verringern.