DE60003760T2 - Herstellungsverfahren für eine Zusammensetzung für Titanperoxidfilme - Google Patents
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Description
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms, eine Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms, einen Titanperoxidfilm und seine Verwendung.
- 2. Stand der Technik
- Bisher ist im Stand der Technik ein Verfahren offenbart worden, worin eine Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms durch Vermischen eines Titanhydratgels mit einer Peroxidzusammensetzung hergestellt wird. Aus der entstandenen Zusammensetzung konnten Titanperoxidpartikel durch Calcinieren bei einer Temperatur von über 80°C gebildet werden. Filme, die durch Calcinieren und Trocknen der genannten Zusammensetzung hergestellt sind, zeigen eine ausgezeichnete Haftung an einem Substrat, wenn dieses damit überzogen wird.
- Bei Bestrahlung mit schwachen ultravioletten Strahlen aus z.B. Sonnenlicht, einer Fluoreszenz- oder aus einer Quecksilberlampe reagieren derartige auf das Substrat aufgebrachte Filme so, dass schädliche Substanzen, die aus organischen Verbindungen zusammengesetzt sind, oxidiert und zerstört werden. Somit haben die genannten Zusammensetzungen rasch ihre Bedeutung auf dem Markt als Fotokatalysator gefunden, welcher durch Überziehen und Imprägnieren von Substraten damit eine Oxidationsreaktion ermöglicht, die durch ultraviolette Strahlen durch das Titanperoxidfilmmedium angeregt wird.
- Wie oben beschrieben, wird durch Absorbieren von Lichtenergie aus schwachen ultravioletten Strahlen der Titanperoxidfilm auf der Oberfläche des Substrats, das damit überzogen oder imprägniert ist, aktiviert, so dass Schadstoffe, einschließlich NOx und CO2, zerstört werden können. Auf diese Weise tragen die genannte Zusammensetzung und die daraus abgeleiteten Filme zur Verbesserung von Reinigungsverfahren der Luft und von Wasser bei. Sie können auch für antibakterielle und desinfizierende Reaktionen angewandt werden.
- Wie vorher bereits ausgeführt, benötigt das als Fotokatalysator angewandte Titanperoxidfilmmedium gemäß dem Stand der Technik ultraviolette Strahlen, die aus Sonnenlicht, einer Fluoreszenz- oder aus einer Quecksilberlampe ausgestrahlt werden. Daher versagt die Oxidation mit dem genannten Fotokatalysator, wenn keine Lichtquelle verfügbar ist. Der genannte Fotokatalysator weist deshalb insofern einen Nachteil auf, als mit ihm die Innenwände einer großen Struktur wie eines Tunnels, eines Ballasttanks oder eines Dunkelraums sowie das Innere eines abgedunkelten Buskörpers, einer Kommode oder eines Schuhschranks nicht genügend gut desinfiziert werden können.
- Unter diesen Umständen ist es als sehr wichtig angesehen worden, ein Verfahren zur Bereitstellung eines Titanperoxidfilms zu erfinden, welcher als Oxidatonskatalysator funktioniert, ohne dass eine Lichtquelle benötigt wird, wie oben darauf Bezug genommen wurde. Es schien ferner wünschenswert, den Film mit einem antibakteriellen Metallmedium aufzubringen und anzuwenden.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms angegeben und zur Verfügung gestellt. Gemäß der Erfindung werden Partikel aus Capsicin, Magnetit und Turmalin mit Silica (Siliziumdioxid) vermischt, wobei jede Komponente in destilliertem Wasser suspendiert oder dispergiert wird. Das Silica kann auch in der Form einer wässrigen Lösung eingesetzt werden. Die entstandene Mischung wird dann mit einer Base, umfassend ein Titanhydratgel, und mit einer Peroxidzusammensetzung kompoundiert. Aus der sich ergebenden Zusammensetzung können Titanperoxidpartikel durch Calcinierung bei einer Temperatur von mehr als 80°C gebildet werden.
- Wird ein Schutzfilm auf der Oberfläche eines Substrats gebildet, das mit der Zusammensetzung der Erfindung überzogen oder imprägniert wird, dient der genannte Film als Oxidationskatalysator, der ohne äußere Lichtquelle reagiert.
- Durch die Erfindung wird somit ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms angegeben, der wie ein Fotokatalysator den Effekt zur Anregung antibakterieller oder Schimmel-beständiger Reaktionen sowie zum Zerfall von Schadstoffen und zur Reinigung von Luft, sogar in der Abwesenheit von ultraviolettem Licht, ausübt. Er kann daher auf die innere Oberfläche einer großen Struktur, wie eines Tunnels, eines Ballasttanks usw., welche keiner Lichteinwirkung ausgesetzt sind, wirksam aufgebracht werden.
- Durch die Erfindung wird auch eine verbesserte Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms bereitgestellt, der den Effekt zur Anregung antibakterieller oder Schimmel-beständiger Reaktionen sowie zum Verfall von Schadstoffen und zur Reinigung von Luft ausübt, sogar wenn er auf die inneren Oberflächen einer Vielzahl von Gegenständen wie Kleiderschränken, Schränken oder Schuhen usw. aufgebracht wird, welche im Normalfall mit keiner Lichtquelle bestrahlt werden.
- Die Erfindung stellt durch Verwendung von Caps(a)icin auch eine verbesserte Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxifilms mit ausgezeichneter insektizider oder generell pestizider Aktivität bereit. Daher können auch Ratten und Ameisen daran gehindert werden, Elektrokabel in Schaltkreisen zu beschädigen, was ganz allgemein z.B. zu Computerproblemen oder Kurzschlüssen führen könnte.
- Durch die Erfindung wird ferner eine verbesserte Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms bereitgestellt, durch welchen Krebse und Austern daran gehindert werden, an Kulturnetzen oder fixierten Küstennetzen zu haften, welche tief ins Meer abgesenkt sind und somit nicht von ultraviolettem Licht erreicht werden. Die Erfindung liefert daher auch einen Beitrag, die Fischerei-Industrie zu beleben.
- Detaillierte Beschreibung
- Gemäß der Erfindung wird eine Zusammensetzung zur Bildung eines Titanperoxidfilms durch Vermischen von Partikeln aus Caps(a)icin, Magnetit und Turmalin mit Silica in destilliertem Wasser hergestellt. Die so erhaltene Mischung wird dann mit einer Base, umfassend Titanhydratgel, und mit einem Peroxid kompoundiert, um eine Mischung zu erhalten, die Titanperoxidpartikel durch Calcinierung bei einer Temperatur von mehr als 80°C bildet.
- Die genannte Base ist neutral oder weist einen pH-Wert von ca. 7 auf. Sie eignet sich zur Aufbringung auf ein nicht-säurebeständiges Substrat. Die Base kann preisgünstig erzeugt werden und zeichnet sich dennoch bei der Haftung an das Substrat aus. Sie ist im Handel unter den Markennamen "Peroxo-Titanium (PTA-Zusammensetzung)", "Peroxo-Anatas-Sol (PS-Sol)" und "TPX-Sol" erhältlich.
- Vorzugsweise wird in der Erfindung als Base "TPX-Sol" verwendet. Das genannte TPX-Sol wird als eine Zusammensetzung angeboten, die 0,85 Gew.-% Titanperoxid, verdünnt mit 91,5 Gew.-% destilliertem Wasser, enthält. Die Base zur Bildung des Titanperoxidfilms wird mit Partikel aus Caps(a)icin, Magnetit und Turmalin sowie mit Silica, welche alle in destilliertem Wasser dispergiert werden, vermischt.
- Der Caps(a)icin-Gehalt der Endmischung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung der Erfindung. Die Menge des Caps(a)icins in seinem Rohmaterial schwankt gemäß den natürlichen Bedingungen wie seinem Herkunftsland und seiner Art. Daher ist die Caps(a)icin-Menge nicht unbedingt auf die Anwendung im oben genannten Bereich eingegrenzt.
- Ebenso werden die Magnetitpartikel vorzugsweise mit den weiteren Komponenten im Bereich von 10 bis 40 Gew.-% vermischt, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung der Erfindung. Allerdings ist die Menge der Magnetitpartikel ebenfalls nicht auf die Anwendung im oben genannten Bereich eingegrenzt.
- Die Turmalinpartikel werden vorzugsweise mit den weiteren Komponenten im Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-% vermischt, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung der Erfindung. Allerdings ist die Menge der Turmalinpartikel ebenfalls nicht auf die Anwendung im oben genannten Bereich eingegrenzt.
- Ferner wird das Silica mit den weiteren Komponenten im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% vermischt, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung der Erfindung. Allerdings ist die Menge an Silica ebenfalls nicht auf die Anwendung im oben genannten Bereich eingegrenzt.
- Die Magnetitpartikel, die in der Zusammensetzung der Erfindung enthalten sind, erzeugen elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlängen (eine Lichtquelle), wenn etwas Energie eingebracht oder aus den Elektronen des Magnetits entnommen wird, wenn diese aus ihrer natürlichen Umlaufbahn austreten. Demzufolge beeinflusst die sehr kleine Menge ultraviolettes Licht, das aus den genannten Partikeln emittiert wird, das Titanoxid so, dass seine Oxidation angeregt wird.
- Das Gitter der Turmalinpartikel weist ein wenig magnetische Polarität auf, die mit Elektrizität unter Druckanwendung aufgeladen wird, wodurch Licht ausgestrahlt wird. Mit dem so ausgestrahlten Licht tragen die Turmalinpartikel zur Anregung der Oxidation des Titanoxids bei.
- Fotokatalysatoren, wie sie bisher im Stand der Technik offenbart sind, versagen bei der Bereitstellung eines antibakteriellen oder anti-Schimmel-Effekts, wenn sie nicht mit ultravioletten Strahlen bestrahlt werden. Dagegen wird keine derartige Lichtquelle, wie Sonnenlicht oder Licht aus einer Fluoreszenzlampe, benötigt, um diese Eigenschaften einem Substrat zu verleihen, das mit der Zusammensetzung der Erfindung überzogen oder imprägniert ist. Die antibakteriellen und/oder anti-Schimmel-Effekte sowie eine Luft- und Wasserreinigung werden durch die Oxidationen gesteigert, die durch die Zusammensetzung der Erfindung angeregt werden.
- Beispiel 1
- Eine Zusammensetzung wird durch Vermischen und Rühren von 15 Gew.% Magnetitpartikeln, 15 Gew.% Turmalinpartikeln, 5 Gew.-% Silica und von 1,5 Gew.-% Capsicinpartikeln mit 62,5 Gew.-% destilliertem Wasser hergestellt. Die Zusammensetzung wird dann mit 0,85 Gew.-% TPX-Sol kompoundiert.
- Stahlplatten und flexible Platten von H300xW300xD6 mm wurden mit der Zusammensetzung der Erfindung überzogen und mit nicht überzogenen Platten der gleichen Art verglichen. Alle Platten wurden im Meer tief genug versenkt, um ultraviolette Strahlen davor abzuschatten und so deren reguläre Untersuchung durchzuführen. 3 Monate später wurden Seetang, Krebse und kleine Muscheln gefunden, die an den unüberzogenen Test-Platten hafteten, wogegen der genannte Seetang usw. auf den Oberflächen der überzogenen Platten überhaupt nicht festgestellt wurde. Nach 6 Monaten wurden ebenfalls günstige Ergebnisse belegt, d.h., auf den Oberflächen der unüberzogenen Test-Platten waren Krebse usw. gewachsen, wogegen keine anhaftende Materie auf den Oberflächen der überzogenen Test-Platten sichtbar wurden.
- Im vorliegenden Beispiel wurden die Auflösung oder Dispergierung einer jeden Komponente in der Zusammensetzung mit einer kleinen Menge Methylalkohol gesteigert, die zum genannten destillierten Wasser gegeben wurde. Das Gleiche gilt für die weiteren Ausführungsformen.
- Beispiel 2
- Eine Zusammensetzung wurde durch Vermischen und Rühren von 10 Gew.-% Magnetitpartikeln, 10 Gew.-% Turmalinpartikeln, 0,2 Gew.-% Silica und 2 Gew.-% Capsicinpartikeln mit 77 Gew.-% destilliertem Wasser hergestellt. Die genannte Zusammensetzung wurde dann mit 0,85 Gew.-% im Handel erhältlichem TPX vermischt.
- Alle Oberflächen in einer Höhe bis zu 40 cm tief eines zugedeckten Polyvinyl-Behälters von H25xW30xD70 cm wurden mit dieser Zusammensetzung überzogen und bei Raumtemperatur getrocknet. Einige Rotaugen wurden in den genannten Behälter gegeben, der unter Ausschluss ultravioletter Strahlen gebracht ist. Es wurde beobachtet, dass sich alle Rotaugen im nicht-überzogenen Teil des genannten Behälters versammelten.
- Beispiel 3
- Eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung wurde durch Vermischen aller Komponenten in den oben genannten bevorzugten Bereichen mit der Base eines TPX-Sols hergestellt. Es wurden Proben durch Aufbringung der so hergestellten Zusammensetzungen auf einen Elektrodraht hergestellt, auf welchen Käse einheitlich als Paste aufgetragen wurde. Ein weiterer Elektrodraht, auf welchen lediglich Käse ohne die Zusammensetzung als Paste aufgebracht wurde, wurde zum Vergleich herangezogen. Es wurde beobachtet, dass keiner der mit der Zusammensetzung überzogenen Drähte von Ratten angebissen wurde, wogegen dies für die Vergleichselektrodrähte der Fall war.
- Wie durch die oben beschriebenen Beispiele belegt, kann mit der Zusammensetzung der Erfindung, wenn sie auf den Boden eines großen Schiffes, die innere Oberfläche eines Abwasserkanals oder eine Einleitung von Meerwasser für eine Energie-Anlage usw. aufgebracht und getrocknet wird, wo kein Licht hinkommt, verhindert werden, dass Krebse und Austern anhaften.
- Wie vorstehend dargelegt, wird in einer Zusammensetzung der Erfindung TPX-Sol als deren Base verwendet, um einen Titanperoxidfilm zu ergeben. Daher behält die Zusammensetzung der Erfindung das ausgezeichnete Haftvermögen des genannten TPX-Sols. Ferner ist das Überziehverfahren einfach, wie durch Aufsprühen, und es wird bei Normaltemperatur getrocknet, wobei beides die Haftwirkung nicht beeinträchtigt. Auch wird keine der Komponenten der Zusammensetzung der Erfindung wie die Capsizin-, Magnetit- und Turmalinpartikel sowie das Silica, wodurch auch immer, von der Base abgetrennt. Daraus folgt, dass sich der Effekt als Fotokatalysator, der der Zusammensetzung der Erfindung verliehen wird, auch auf lange Sicht nicht verschlechtert.
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zur Ausbildung eines Titanperoxidfilms, das die Schritte des Vermischens von Teilchen aus Capsicin, Magnetit, Turmalin und Silica, die jeweils in destilliertem Wasser dispergiert sind, mit einer Base, die ein Titanhydratgel umfasst, und einem Peroxid, und Calcinieren des resultierenden Produkts umfasst.
- Zusammensetzung, erhältlich gemäss Anspruch 1.
- Zusammensetzung gemäss Anspruch 2, die 0,01–15 Gew.-% Capsicinteilchen, 10–40 Gew.-% Magnetitteilchen, 0,5–15 Gew.-% Turmalinteilchen und 1–5 Gew.-% Silica umfasst.
- Verfahren zur Ausbildung eines Oxidationskatalysators, das den Schritt des Calcinierens einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 2 oder 3 bei einer Temperatur von mehr als 80°C umfasst.
- Verfahren gemäss Anspruch 4, worin die Zusammensetzung vor dem Calcinierungschritt auf ein Substrat aufgeschichtet wird.
- Oxidationskatalysator, erhältlich nach Anspruch 4 oder 5.
- Verwendung eines Oxidationskatalysators gemäss Anspruch 6 zur Oxidation organischer Verbindungen als antibakterielle Beschichtung oder zur Verhinderung der Anhaftung von Organismen an einer Oberfläche.
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