DE60118183T2

DE60118183T2 - Selbstreinigende durchsichtige schallbarriere und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE60118183T2
Application number: DE60118183T
Authority: DE
Inventors: c/o Showa Denko K.K. Masahiro Chiba-shi OHMORI; c/o Showa Denko K.K. Masayuki Chiba-shi SANBAYASHI
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: EP1306828A1; DE60118183D1; KR20060039457A; AU2001264215A1; KR20030028753A; KR20070086937A; ATE320852T1; CN100426375C; KR100600294B1; EP1306828A4; WO2001095309A1; EP1306828B1; CN1441946A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lärmschutzwand hoher Transparenz, die Lärm dämmen oder absorbieren kann und am Straßenrand oder Wegrand einer Straße oder eines Gleises mit Fahrzeugverkehr verwendet wird, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine durchsichtige Lärmschutzwand, in der ein Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel auf der Oberfläche vorhanden sind, und sie betrifft auch eine Lärmschutzplatte und ein Verfahren zum Herstellen der Wand.
In letzter Zeit werden in Stadtgebieten zunehmend häufiger Lärmschutzwände aus einem Material hoher Transparenz (nachfolgend einfach als „durchsichtige Lärmschutzwand" bezeichnet) am Straßenrand oder Wegrand einer Straße oder eines Gleises angebracht, wobei das Recht auf Licht beachtet wird. Ausgehend vom Standpunkt, dass herkömmliche undurchsichtige Materialien wie Metallplatten auf nachteilige Weise das Erscheinungsbild stören, werden diese darüber hinaus vermehrt durch durchsichtiges Material ersetzt. Ein aufgrund seiner Festigkeit gegenwärtig häufig eingesetztes durchsichtiges Material ist ein gepresster Kunststoffartikel aus Polycarbonatharz oder Acrylharz.
Diese äußerst durchsichtige Lärmschutzwand wird jedoch nach und nach durch Abgase von Automobilen oder Bremsstaub von Zügen verunreinigt, die auf der Straße oder den Gleisen fahren, oder durch fliegendes Pulver oder Flugstaub und aus diesem Grund muss regelmäßig eine Reinigung vorgenommen werden, um die Transparenz zu erhalten. Zum Erhalt der Transparenz der durchsichtigen Lärmschutzwand ist ein Reinigungsverfahren durch Menschen am wirksamsten, jedoch erfordert diese Reinigungsart eine vollständige oder teilweise Sperrung der Straße oder der Gleise für eine bestimmte Zeit, was hohe Kosten verursacht. Zudem hat dieses Verfahren viele Einschränkungen, beispielsweise kann die Reinigung aus Gründen der Verkehrssicherheit nicht häufig vorgenommen werden.
Aufgrund seiner photokatalytischen Funktion ist Titandioxid sehr bekannt und wird tatsächlich in verschiedenen Verwendungszwecken eingesetzt, wo seine verschmutzungshemmende, desodorierende bzw. antimikrobielle Wirkung genutzt wird, wovon zahlreiche Anwendungsbeispiele bekannt sind. Von diesen photokatalytischen Funktionen des Titandioxids wird die verschmutzungshemmende Funktion genutzt, um unter Verwendung eines Trägermaterials aus Polycarbonatharz oder Acrylharz die Transparenz durchsichtiger Lärmschutzwände zu erhalten. Genauer gesagt ist bei dieser Technik Titandioxid auf der Oberfläche einer Lärm schutzwand vorhanden, wodurch an den hydrophilisierten Stellen der Oberfläche Schmutzelemente abgebaut werden und diese Schmutzelemente somit durch Niederschlag o. Ä. leicht beseitigt werden. (Diese Technik ist offenbart in JP 11-81250 , JP 10-37135 und JP 10-305091.) Das in den bisherigen Verfahren verwendete Titandioxid enthält ein Anataskristall. Entsprechend ist die photokatalytische Funktion von Titandioxid mit Anataskristall sehr bekannt und wird wie oben beschrieben als verschmutzungshemmendes, desodorierendes und antimikrobielles Mittel eingesetzt, wovon zahlreiche Anwendungsbeispiele bekannt sind.
Obgleich bekannt ist, dass dieses Titandioxid mit einem Anataskristall Schmutzelemente photokatalytisch abbauen und die Oberfläche hydrophilisieren kann, stellen sich diese Wirkungen nur dann ein, wenn ausreichend Licht auf die Oberfläche trifft. Die Wirkung, die der photokatalytischen Reaktion des verwendeten photokatalytischen Elements zugeschrieben wird, welches Titandioxid mit Anataskristall beinhaltet, kann nämlich an Orten mit unzureichender Lichteinstrahlung (zum Beispiel im Schatten wie einem Gebäudeschatten) oder im Winter mit geringer Sonneneinstrahlung nicht vollständig erzielt werden. Anders ausgedrückt, kann die Wirkung der photokatalytischen Reaktion nur an Orten eingesetzt werden, wo der Lichteinfall ausreichend stark ist (zum Beispiel tagsüber im Sommer oder unter einer Lampe mit künstlicher Belichtung durch Ultraviolettstrahlen).
Obwohl JP 11-100526 ein Element offenbart, auf dessen Oberfläche ein Brookitkristall vorhanden ist, beschreibt diese Veröffentlichung einzig Wirkungen, die mit den bekannten Wirkungen herkömmlicher Anataskristalle übereinstimmen.
Somit bestehen bei herkömmlichen durchsichtigen Lärmschutzwänden, bei denen das oben beschriebene Titandioxid mit Anataskristall verwendet wird, die Probleme, dass der photochemische Abbau von Schmutzelementen an Orten mit geringer Lichteinstrahlung nur unzureichend erfolgt, dass die Oberfläche der Lärmschutzwand nicht ausreichend hydrophilisiert ist (definiert durch den Kontaktwinkel zu Wasser), dass die gesamte Oberfläche des Trägermaterials nicht ausreichend befeuchtet wird, selbst wenn Niederschlag, Reinigungswasser oder Dampf auf sie auftrifft, dass kein ausreichender Selbstreinigungseffekt erzielt wird und dass die Verunreinigung allmählich zunimmt, wodurch die Transparenz abnimmt.
Diese Erfindung wurde unter Beachtung der vorgenannten Aspekte gemacht und hat zur Aufgabe, eine durchsichtige Lärmschutzwand bereitzustellen, welche eine photokatalytische Aktivität aufweist, mit der auch bei geringer Lichteinstrahlung Schmutzelemente abgebaut werden können, welche ferner zur einfachen Beseitigung von Schmutzelementen durch Niederschlag o. Ä. die Oberfläche hydrophilisiert, und bei welcher der Erhalt der Transparenz über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Lärmschutzwand nach Anspruch 1 bereit.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer Lärmschutzwand nach Anspruch 9 bereit.
Das Titandioxidpartikel umfasst ein Brookitkristall und ein Rutilkristall, ein Brookitkristall und ein Anataskristall, oder ein Brookitkristall, ein Rutilkristall und ein Anataskristall.
Die Titandioxidpartikel bilden gemeinsam mit dem Bindematerial eine Oberflächenschicht und sind in fixierter Form auf der Oberfläche eines Trägermaterials vorhanden.
Die Oberflächenschicht, welche die Titandioxidpartikel und ein Bindematerial umfasst, hat eine Dicke von mindestens 0,005 μm oder mehr und vorzugsweise im Bereich zwischen 0,005 und 10 bμm.
Die Oberflächenschicht, auf deren Oberfläche im Wesentlichen ein Brookitkristall-Titandioxid vorhanden ist, hat einen Kontaktwinkel zu Wasser von 10° oder weniger mit einer Lichtintensität von 3,5 bis 0,005 mW/cm².
Die Oberflächenschicht, auf deren Oberfläche im Wesentlichen ein Brookitkristall-Titandioxid vorhanden ist, hat die Eigenschaften, dass die Gesamtlichtdurchlässigkeit nach einem Reinigungstest mindestens 86 % beträgt, dass sich der Trübungswert (engl.: haze value) nach einem Reinigungstest im Bereich zwischen 0 und 10 % bewegt und dass der Kontaktwinkel zu Wasser nach 96-stündiger Lichtabschirmung 10° oder weniger beträgt.
Die durchsichtige Lärmschutzwand hat die Eigenschaft, dass die Veränderung im Gelbgrad nach einem 3.000 Stunden dauernden Sonnen-Kohlelichtbogentest (engl.: sunshine carbon arc test) 7 oder weniger beträgt.
Das Trägermaterial der durchsichtigen Lärmschutzwand umfasst ein Akrylharz oder ein Polycarbonatharz.
Wie oben beschrieben, baut die vorliegende durchsichtige Lärmschutzwand auch bei geringer Lichteinstrahlung wie Schatten Schmutzelemente photokatalytisch ab, und zwar durch Vorhandensein von Brookitkristall-Titandioxid auf der Wandoberfläche. Darüber hinaus hydrophilisiert die vorliegende Lärmschutzwand ihre Oberfläche, damit sie durch Niederschlag o. Ä. leicht von Schmutzelementen gereinigt werden kann. Folglich ist bei der vorliegenden Lärmschutzwand der Erhalt der Transparenz über einen langen Zeitraum gewährleistet.
Die Erfindung ist das Ergebnis umfangreicher Untersuchungen und wurde folgendermaßen erzielt. Die Erfinder entdeckten eine Eigenschaft, in der Brookitkristall enthaltende Titandioxide auch unter geringem Lichteinfall eine hohe photokatalytische Aktivität aufweisen, sie wandten diese Eigenschaft auf eine durchsichtige Lärmschutzwand an, um auch an schattigen Orten einen Abbau der Schmutzelemente zu erreichen und um ihre Oberfläche zu hydrophilisieren, damit sie durch Niederschlag o. Ä. leicht von Schmutzelementen gereinigt wird. Bei der vorliegenden Lärmschutzwand ist der Erhalt der Transparenz über einen langen Zeitraum gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung ist eine durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche sich Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel befinden oder Partikel von Titandioxid, bei denen Brookitkristall-Titandioxid im Wesentlichen an der Oberfläche vorhanden ist, um bei schwacher Lichteinstrahlung Schmutzelemente photokatalytisch abzubauen und um die Oberfläche zu hydrophilisieren, damit sie leicht von Schmutzelementen gereinigt wird. Die hier verwendete Bezeichnung „im Wesentlichen" bedeutet, dass Brookitkristall-Titandioxid an der Oberfläche eines Trägermaterials aus Kunstharz fixiert ist und sich in einem solchen Zustand befindet, dass die Titandioxidoberfläche der Atmosphäre ausgesetzt ist. Beispielsweise beträgt im Fall der Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel der Brookitkristall-Anteil vorzugsweise 20 Massen-% oder mehr, und noch mehr zu bevorzugen ist ein Anteil von 50 Massen-% oder mehr (einschließlich 100 %).
Das für die durchsichtige Lärmschutzwand der vorliegenden Erfindung zu verwendende Trägermaterial besteht vorzugsweise aus einem Polycarbonatharz oder einem Akrylharz, welche eine hervorragende Härte haben und falls erwünscht auch ein Verstärkungsmaterial o. Ä. enthalten können. Eine größere Fläche ohne lichtundurchlässige Stützen ist als Trägermaterial zu bevorzugen. Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Akrylharz bezeichnet ein Kunstharz, das von einem Polymethacrylat ausgeht, oder detaillierter gesagt ein Kunstharz, das unter Verwendung dieses Ausgangsmaterials durch Pressen oder Gießen in eine Platte eingearbeitet ist oder ein davon abgewandeltes Kunstharz mit verbesserter Flammbeständigkeit oder Schlagfestigkeit.
Zu den Beispielen für Akrylharz zählen Plexiglas SE-3, Plexiglas (beide hergestellt von Rohm & Haas Inc.), Acrylite FR, Acrylite MR, Acrypet IR (alle hergestellt von Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) und Paraglass NF (gefertigt von Kuraray Co., Ltd.). Das Polycarbonatharz bezeichnet ein Thermoplastharz, das von einer Dioxidverbindung (z. B. Bisphenol) oder einem Diallylcarbonat ausgeht, und als Beispiele können lupilon, Novarex (beide hergestellt von Mitsubishi Engineering-Plastic Corp.) und Panlite (gefertigt von Teijin Chemicals Ltd.) genannt werden.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Titandioxidpartikel bezeichnet ein Titandioxid, das ein Brookitkristall enthält und unter Verwendung eines Ultraviolettstrahls photokatalytische Reaktionen ausführen kann und dort sogar bei schwachem Licht hohe photokatalytische Aktivität aufweist, welche von Anataskristall nicht erzielt werden kann. Wird dieses Titandioxidpartikel als photokatalytisches Medium der durchsichtigen Lärmschutzwand eingesetzt, so wird eine ausgezeichnete Wirkung erzielt, insbesondere in einer Umgebung mit geringer Lichteinstrahlung.
Konkret wird beispielsweise ein dünner, die oben beschriebenen Titandioxidpartikel enthaltender Film auf einem durchsichtigen Kunstharz ausgebildet und in einer Umgebung mit schwacher Lichteinstrahlung bei einer Intensität von 0,1 bis 0,005 mW/cm² mit einem Ultraviolettstrahl bei 365 nm 120 Minuten lang bestrahlt, woraufhin der Kontaktwinkel zu Wasser, das auf dessen Oberfläche getropft wird, 10° oder weniger wird, sodass eine photokatalytische Aktivität oder eine Hydrophilisierung selbst in einer Umgebung mit sehr schwachem Licht erzielt werden kann.
Die für die vorliegende Erfindung zu verwendenden Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel können Titandioxidpartikel sein, die nur ein Brookitkristall enthalten oder ein Mischsystem mit einem Rutilkristall- oder einem Anataskristall-Titandioxidpartikel. Ist ein Rutilkristall- oder ein Anataskristall-Titandioxidpartikel enthalten, so ist der Anteil der Brookitkristall-Titandioxidpartikel in den Titandioxidpartikeln nicht ausdrücklich eingeschränkt, sondern bewegt sich im Allgemeinen zwischen 1 und 100 Massen-%, vorzugsweise jedoch zwischen 10 und 100 Massen-%, und noch mehr zu bevorzugen ist ein Anteil von 50 bis 100 Massen-%. Der Grund dafür ist, dass das Brookitkristall-Titandioxid hinsichtlich der photokatalytischen Aktivität dem Rutilkristall- oder Anataskristall-Titandioxid überlegen ist.
Zu den Beispielen für das Herstellungsverfahren von Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln zählen ein Gasphaseverfahren, bei dem Anataskristall-Titandioxidpartikel einer Hitzebehandlung unterzogen werden, um Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel zu gewinnen, sowie ein Flüssigphaseverfahren, bei dem eine Lösung einer Titanverbindung wie z. B. Titantetrachlorid, Titantrichlorid, Titanalkoxid und Titansulfat neutralisiert oder hydrolysiert wird, um ein Titandioxid-Sol zu gewinnen, in dem Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel dispergiert vorhanden sind.
Diese Verfahren sind nicht ausdrücklich eingeschränkt, solange Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel gewonnen werden können, jedoch sind die in den Beispielen beschriebenen Verfahren zu bevorzugen, und zwar hinsichtlich der photokatalytischen Aktivität und der Handhabbarkeit des gewonnenen Stoffs sowie bei der Bildung des dünnen Films aus Titandioxid hinsichtlich der Transparenz, der Hafteigenschaft und Härte des Films.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung dieser bevorzugten Verfahren: Bei einem Verfahren wird Titantetrachlorid heißem Wasser mit 75 bis 100 °C zugeführt, das Titantetrachlorid wird hydrolysiert während die Ionenkonzentration des Chlorids bei einer Temperatur zwischen 75 °C und dem Siedepunkt der Lösung gesteuert wird, vorzugsweise zwischen 90 und 95 °C, und dabei werden Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel in Form eines Titandioxid-Sols gewonnen; bei einem anderen Verfahren wird Titantetrachlorid einem Wasser zugeführt, welches entweder ein Nitrat-Ion und ein Phosphat-Ion oder nur eines von beiden enthält, das Titantetrachlorid wird hydrolysiert, während die Gesamtkonzentration von Chlorid-Ionen, Nitrat-Ionen und Phosphat-Ionen bei einer Temperatur zwischen 75 °C und dem Siedepunkt der Lösung gesteuert wird, vorzugsweise zwischen 90 und 95 °C, und dabei werden Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel in Form eines Titandioxid-Sols gewonnen.
Die Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel sind hinsichtlich ihrer Größe nicht ausdrücklich eingeschränkt, jedoch beträgt die durchschnittliche Partikelgröße vorzugsweise mindestens 0,005 μm, bevorzugt zwischen 0,005 und 0,1 μm und noch mehr zu bevorzugen ist eine Größe von 0,01 bis 0,05 μm. Denn wenn die durchschnittliche Partikelgröße 0,1 μm übersteigt, nimmt die photokatalytische Aktivität ab und die Wirkung, dass Verschmutzung verhindert wird oder organische Stoffe, falls doch vorhanden, leicht abgebaut und beseitigt werden können, bleibt möglicherweise aus. Überdies nimmt die Transparenz der Titandioxidpartikel ab und wenn solche Titandioxidpartikel auf der Oberfläche einer durchsichtigen Lärmschutzwand vorhanden sind, so hat die Farbe der Titandioxidpartikel eine negative Wirkung auf die Farbe der durchsichtigen Lärmschutzwand. Beträgt die durchschnittliche Partikelgröße weniger als 0,005 μm, so wird die Handhabung im Herstellungsverfahren schwierig. Die spezifische Oberfläche der Titandioxidpartikel beträgt vorzugsweise 20 m²/g oder mehr.
Die derart gewonnenen Titandioxidpartikel können auf der Oberfläche einer durchsichtigen Lärmschutzwand vorhanden sein, und zwar mittels eines Verfahrens, bei dem die Oberfläche eines Trägermaterials für eine durchsichtige Lärmschutzwand mit einem Titandioxidpartikel-Sol beschichtet wird, woraufhin diese getrocknet und dann einer Hitzebehandlung unterzogen wird, um die Titandioxidpartikel auf der Oberfläche der durchsichtigen Lärmschutzwand zu fixieren, oder mittels eines Verfahrens, bei dem Titandioxidpartikel mit einem Beschichtungsstoff o. Ä. vermischt werden und die Oberfläche eines Trägermaterials für eine durchsichtige Lärmschutzwand mit diesem Gemisch beschichtet wird, woraufhin dieses getrocknet und dann einer Hitzebehandlung unterzogen wird.
Das Bindemittel Tetramethoxysilan erhöht die Haftfestigkeit zwischen der durchsichtigen Lärmschutzwand und den Titandioxidpartikeln in dem Beschichtungsmittel aus Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln, wodurch die Härte des Films verbessert wird. Durch die Verwendung eines solchen Bindemittels kann verhindert werden, dass die Titandioxidpartikel von der durchsichtigen Lärmschutzwand herunterfallen, womit die Wirkung, dass Verschmutzung verzögert und falls doch vorhanden leicht beseitigt wird, über einen langen Zeitraum erhalten bleibt.
Das Verfahren zum Auftragen des Beschichtungsmittels aus Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln auf eine durchsichtige Lärmschutzwand ist nicht ausdrücklich eingeschränkt, und es kann jedes bekannte Verfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise das Schleuderbeschichtungsverfahren (engl.: spin coating method), das Flutlackierverfahren (engl.: flow coating method), das Tauchbeschichtungsverfahren (engl.: dip coating method), das Spritzbeschichtungsverfah ren (engl.: spray coating method), das Bar-Coat-Verfahren (engl.: bar coating method), das Walzenstreichverfahren (engl.: roller coating method), das Bürstenstreichverfahren (engl.: brush coating method) und das Tränkungsverfahren (engl.: soaking method). Von diesen werden das Spritzbeschichtungsverfahren und das Walzenstreichverfahren bevorzugt, da das Trägermaterial groß ist.
Wird das Beschichtungsmittel aus Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln auf die Oberfläche eines Trägermaterials für die durchsichtige Lärmschutzwand aufgetragen und die Lösung getrocknet, um die Titandioxidpartikel an der Oberfläche zu fixieren, so kann abhängig von den Beschichtungsbedingungen ein Dispersionsmittel oder ein oberflächenaktives Mittel zum Beschichtungsmittel zugegeben werden. Die durchsichtige Lärmschutzwand wird vorzugsweise einer Voranstrichbehandlung unterzogen, bei der zunächst ein einen anorganischen Stoff enthaltendes Bindemittel aufgetragen wird, wodurch eine Voranstrichschicht aus dem anorganischen Stoff entsteht. Beispiele für das anorganische Voranstrichmaterial umfassen bekannte harte Beschichtungsstoffe für Kunststoffe wie beispielsweise Materialien, die Si, Ti, Zr oder Al enthalten. Wird ein Si enthaltendes Material eingesetzt, so kann ein einziges in der vorliegenden Erfindung verwendetes Bindemittel diese Wirkung erzielen.
Hinsichtlich der Form erfindungsgemäßer Brookitkristall enthaltender Titandioxidpartikel ist festzustellen, dass die Partikel beinahe blockförmig auf der Haftoberfläche vorhanden sind. Ihre Oberfläche ist mit Sauerstoff oder einer Hydroxylgruppe in der Luft bedeckt. Das Siliciumoxid, welches eine Silanolbindung oder einen ihrer Vorläufer bildet, oder das Metalloxid, welches als Bindemittel auf der Oberfläche eine Hydroxylgruppe oder einen ihrer Vorläufer hat, wird sowohl mit der durchsichtigen Lärmschutzwand als auch mit der Oberfläche der Titandioxidpartikel kondensiert und mit beidem fest verbunden, wodurch selbst mit einer geringen Menge Bindemittel effektiv eine hervorragende Haftfestigkeit erzielt werden kann.
Wird ein dünner Film aus Brookitkristall enthaltendem Titandioxid unter Verwendung eines solchen Bindemittels oder Bindemittelvorläufers gebildet, so beträgt die Härte, ausgedrückt in Bleistifthärtegraden, 3H oder mehr bei Verwendung von Siliciumoxid, Titanoxid oder einem ihrer Vorläufer, womit der Film ausreichende Filmhärte und gute Haftung hat.
Die Menge an zugegebenem Tetramethoxysilan beträgt im Allgemeinen zwischen 5 und 50 Massen-%, berechnet als Oxid auf Grundlage des Titandioxids. Über steigt die zugegebene Menge 50 Massen-%, so steigt der Anteil der von dem Bindemittel umschlossenen Titandioxidpartikel, wodurch die photokatalytische Aktivität der Beschichtung abnimmt; unterschreitet diese Menge jedoch 5 Massen-%, so kann die Wirkung des Bindemittels nicht erzielt werden und die Titandioxidpartikel fallen ungünstigerweise herunter.
Das Verfahren für das Zugeben eines Bindemittels oder Bindemittelvorläufers ist nicht ausdrücklich eingeschränkt, jedoch zählen zu den Beispielen dafür ein Verfahren, bei dem ein Bindemittel oder Bindemittelvorläufer einem Sol zugeführt wird, in dem Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel dispergiert vorhanden sind, und das Sol anschließend als Beschichtung auf eine durchsichtige Lärmschutzwand aufgetragen wird, sowie ein Verfahren, bei dem ein Titandioxid-Sol mittels Spritzbeschichtungsverfahren aufgetragen wird und gleichzeitig ein Bindemittel oder Bindemittelvorläufer mit einem anderen Spritzmittel aufgetragen wird.
Wird ein Beschichtungsmittel aus Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln auf eine durchsichtige Lärmschutzwand aufgetragen und das Mittel danach getrocknet, so kann ein geeignetes Lösungsmittel als Egalisierungsmittel zugegeben werden, um das Trocknen zu beschleunigen oder die Glätte des dünnen Films zu erhöhen. Werden die Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel in Wasser dispergiert, so wird in der Regel ein hydrophiles organisches Lösungsmittel wie Ethylalkohol, Isopropylalkohol und n-Butylalkohol verwendet.
Nachdem ein Beschichtungsmittel aus Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln auf eine durchsichtige Lärmschutzwand mit darauf ausgebildetem Schutzfilm aufgetragen worden ist, erfolgt das Trocknen, um die Titandioxidpartikel an der Oberfläche zu fixieren. Die Atmosphäre beim Trocknen ist nicht ausdrücklich eingeschränkt und das Trocknen kann an der Luft, im Vakuum oder in einem Inertgas erfolgen, wobei es üblicherweise an der Luft erfolgt. Die Trocknungstemperatur schwankt in Abhängigkeit vom Baumaterial der durchsichtigen Lärmschutzwand und der Art des Bindemittels oder Bindemittelvorläufers, beträgt jedoch üblicherweise zwischen 20 und 100 °C. Die Trocknungszeit beträgt üblicherweise zwischen 5 Minuten und 60 Stunden, vorzugsweise zwischen 15 Minuten und 24 Stunden. Bei Bedarf kann auch ein beschleunigtes Trocknungsverfahren mittels Trockner o. Ä. eingesetzt werden.
Bei der derart gewonnenen durchsichtigen Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind, hat der dünne Film, in dem sich das Titandioxid befindet, eine Dicke von mindestens 0,005 μm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,005 und 10 μm und noch mehr zu bevorzugen ist ein Bereich zwischen 0,01 und 5 μm. Bei einer Dicke unter 0,005 μm ist die photokatalytische Aktivität oder Hydrophilie nicht ausreichend hoch, während bei einer Dicke über 10 μm die photokatalytische Reaktion nur nahe der Oberfläche des dünnen Titandioxidfilms erfolgt und demzufolge die Anzahl der nicht an der photokatalytischen Reaktion beteiligten Titandioxidpartikel zunimmt, was aus wirtschaftlicher Sicht nachteilig ist. Überdies fallen diese Partikel leicht von der durchsichtigen Lärmschutzwand herunter und auch die Transparenz der durchsichtigen Lärmschutzwand nimmt ungünstigerweise ab.
Die durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche erfindungsgemäß Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind, baut anhaftende Verunreinigungen durch die photokatalytische Funktion der Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel ab, wobei Brookitkristall eine stärkere Aktivität aufweist als Anataskristall. Ferner hat der aus einem Beschichtungsmittel mit Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln gebildete dünne Titandioxidfilm eine hervorragende Hydrophilie und sein Kontaktwinkel zu Wasser beträgt selbst bei geringer Lichtintensität 10° oder weniger (die Lichtintensität bewegt sich im Bereich zwischen 0,1 und 0,005 mW/cm²), sodass Verunreinigungen wie Flugstaub, Abgase von Automobilen oder Bremsstaub von elektrischen Zügen und feine Abgas enthaltende Partikel nur verzögert an der durchsichtigen Lärmschutzwand anhaften und selbst wenn Verschmutzung auftritt, kann diese Verunreinigung leicht beseitigt werden.
Der aus einem Beschichtungsmittel mit Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln gebildete Film hat darüber hinaus auch eine hervorragende Transparenz und beeinflusst die Farbe der durchsichtigen Lärmschutzwand nicht. Zudem ist der Film durch das Bindemittel oder den Bindemittelvorläufer fest mit der Oberfläche der Schutzschicht verbunden, welche auf der Oberfläche der Lärmschutzwand gebildet ist, wodurch der Film hervorragende Filmhärte und gute Haftung aufweist und die oben beschriebene Wirkung der erfindungsgemäßen Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel über einen langen Zeitraum erhalten bleibt.
Die vorgenannte Wirkung ist mit herkömmlichen Titandioxidpartikeln, die hauptsächlich Anataskristall und kein Brookitkristall enthalten, nicht erzielbar, und zwar vermutlich aus den folgenden Gründen. Die Kristallstruktur von Titandioxid besteht im Wesentlichen aus einer Kombination von Einheiten, die jeweils ein Titanatom und sechs das Titanatom umgebende Sauerstoffatome umfassen. Es wird gelehrt, dass die photokatalytische Reaktion von Titandioxid durch Elektronenaustausch zwischen dem Titanatom und dem Sauerstoffatom erfolgt. Somit muss der Bindungszustand des Titanatoms mit den Sauerstoffatomen (sechs Bindungen) starke Auswirkungen auf die photokatalytische Aktivität haben.
Anhand einer Kristallstrukturanalyse wurde nachgewiesen, dass diese sechs Bindungen bei Anataskristall und Rutilkristall durch zwei Paare von Bindungslängen dargestellt sind. Das Anataskristall hat demnach einen Titan-Sauerstoff-Bindungszustand, in dem zwei Bindungen eine Bindungslänge von 0,19656 nm und vier Bindungen eine Bindungslänge von 0,19370 nm haben; und das Rutilkristall hat einen Zustand, in dem zwei Bindungen eine Bindungslänge von 0,19834 nm und vier Bindungen eine Bindungslänge von 0,19462 nm haben. Es wurde also nachgewiesen, dass der Bindungszustand eine sehr hohe Symmetrie aufweist.
Hingegen sind diese sechs Bindungen bei Brookitkristall alle unterschiedlich, so dass sechs Bindungslängen vorhanden sind. Das Minimum beträgt 0,18651 nm und das Maximum 0,20403 nm. Daher liegt keine Symmetrie vor und es wird geschätzt, dass alle Bindungen an der photokatalytischen Funktion beteiligt sind, wodurch eine sehr hohe Aktivität entsteht.
Wie oben beschrieben, hat bei der erfindungsgemäßen durchsichtigen Lärmschutzwand das verwendete Brookitkristall selbst bei schwacher Lichteinstrahlung die Fähigkeit zur effektiven photokatalytischen Aktivität sowie zur Hydrophilisierung, und gleichzeitig ist das Trägermaterial der Lärmschutzwand ein Kunstharz mit hoher Transparenz, sodass die photokatalytische Reaktion der Titandioxidpartikel sogar durch das Licht erfolgen kann, das indirekt durch das Innere des Kunstharzes einfällt, wodurch unerwartete, hervorragende Wirkungen erzielt werden können, einschließlich der langen Lebensdauer.
Ein Reinigungstest wird durchgeführt, um die Reinigungstauglichkeit des Photokatalysators zu prüfen, und zwar indem die Lärmschutzwand mittels Abgas eines Dieselautos im Leerlauf verunreinigt wird und anschließend ein Ultraviolettstrahl mit vorbestimmter Lichtintensität auf sie gerichtet wird, um die organischen Elemente durch die photokatalytische Reaktion abzubauen und damit einen Zustand zu erreichen, in dem Verschmutzung beseitigt wird. Danach wird sie mit einer vorbestimmten Menge Spritzwasser (entsprechend dem Niederschlag) gereinigt und zur Bestimmung der Transparenz wird die Durchlässigkeit für durchfallendes Licht bezogen auf das Gesamtlicht ermittelt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen detaillierter beschrieben, wenngleich die vorliegende Erfindung nicht als darauf beschränkt angesehen werden soll.
Beispiel 1:
In einen Reaktionsbehälter aus Glas, der einen Volumeninhalt von 1,5 l hat und mit einem Rücklaufkondensator und einer Rührschaufel ausgestattet ist, wurde 945 ml auf 95 °C vorgeheiztes destilliertes Wasser eingefüllt. Danach wurde 56 g von einer wässrigen Titantetrachloridlösung (Ti-Gehalt: 14,3 Massen-%, spezifisches Gewicht: 1,5 g/cm³) allmählich tropfenweise über einen Zeitraum von etwa einer Stunde in den Reaktionsbehälter gegeben, während die Rührschaufel mit etwa 200 U/min gedreht und die Temperatur der Flüssigkeit im Behälter bei 95 °C gehalten wurde. Mit Fortschreiten der tropfenweisen Zugabe begann die Lösung im Behälter allmählich zu hydrolysieren und die ganze Flüssigkeit wurde ein trübes Sol.
Nach Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Lösung bis nahe dem Siedepunkt (104 °C) erhitzt und eine Stunde lang bei derselben Temperatur gehalten, damit das Titantetrachlorid vollständig hydrolysierte. Die Konzentration des derart gewonnenen Sols wurde gemessen und bezüglich Titandioxid mit 2 Massen-% ermittelt. Das gewonnene Sol wurde gekühlt und eingedickt und das durch die Hydrolyse erzeugte Chlor wurde durch Elektrodialyse unter Verwendung des von Asahi Kasei Corp. hergestellten Elektrodialyse-Modells G3 entfernt, um ein wässriges Dispersionstitandioxidsol mit einem pH von 4,0 zu gewinnen (Chlorid-Ion: etwa 400 ppm, Titandioxidkonzentration: 20 Massen-%). Die Partikel im Sol wurden durch ein Transmissionselektronenmikroskop betrachtet, woraus hervorging, dass die Größe der Partikel 0,01 bis 0,02 μm betrug.
Zum Untersuchen der Kristallstruktur der in dem Sol enthaltenen Titandioxidpartikel wurde dieses Sol in einem Vakuumtrockner bei 60 °C getrocknet und die gewonnenen Titandioxidpartikel wurden mittels Röntgenbeugung analysiert. Die Röntgenbeugung erfolgte unter Verwendung eines Röntgenbeugungsanalysegeräts (RAD-B Rotor Flex, hergestellt von Rigaku Corp.) und eines Cu-Kolbens. Auf diese Weise wurde ein Höchstwert von 2θ = 30,8° ermittelt, der die Beugung der (121) Fläche von Brookitkristall angibt. Höchstwerte, die Rutilkristall und Anataskristall kennzeichnen, wurden dem ersten Anschein nach nicht ermittelt.
Als Silicium enthaltendes Haftmittel wurde Tetramethoxysilan zugegeben, um das oben gewonnene, Brookitkristall-Titandioxid enthaltende wasserverdünnbare Titandioxidsol zu überziehen, und zur Verbesserung der Trocknungsgeschwindigkeit wurde Ethylalkohol zugegeben, wodurch ein photokatalytischer Beschichtungsstoff vorbereitet wurde, der die in Tabelle 2 gezeigte Zusammensetzung hat.
Das von GE Toshiba Silicones hergestellte Tosguard 510 wurde mit Isopropylalkohol verdünnt und durch Spritzbeschichten auf die Oberfläche eines Acrylharzes aufgetragen, welches zur Erhöhung der Festigkeit durch ein in das Innere eingeführtes Drahtgeflecht verstärkt ist (2 m Höhe × 4 m Breite × 15 mm Dicke), um einen Film mit einer Filmdicke von 150 nm zu bilden, der zur Vermeidung von Verschleiß aufgrund der photokatalytischen Wirkung des Titandioxids als Schutzfilm dienen soll.
Als nächstes wurde auf diesen Schutzfilm etwa 200 ml des in Tabelle 2 aufgeführten photokatalytischen Beschichtungsstoffs durch Spritzbeschichten aufgetragen und dann getrocknet, indem es 24 Stunden an der Atmosphäre gelassen wurde, und auf diese Weise wurde eine durchsichtige Lärmschutzwand hergestellt, auf deren Oberfläche Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Schicht der Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel eine Dicke von 200 nm.
Beispiel 2:
Titantetrachlorid wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hydrolysiert, außer dass vor Zugabe der wässrigen Titantetrachloridlösung noch Salzsäure in einer Konzentration von 1 mol/l als HCl in den Reaktionsbehälter gegeben wurde. Das gewonnene Sol wurde in gleicher Weise behandelt wie in Beispiel 1, um ein wasserverdünnbares Titandioxidsol zu erhalten. Die Partikel im Sol wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 betrachtet und dabei wurde eine Partikelgröße von 0,01 bis 0,03 μm ermittelt.
Die Kristallstruktur der in diesem Sol enthaltenen Titandioxidpartikel wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 untersucht. So wurde ein Höchstwert ermittelt, der die Beugung der (121) Fläche von Brookitkristall angibt und ein Höchstwert, der die Beugung der (110) Fläche angibt, welches der Haupthöchstwert von Rutilkristall ist. Auch wurde ein Höchstwert ermittelt, der die Beugung der (004) Fläche von Anataskristall angibt. Demzufolge war das gewonnene Sol eine Mischung mit Brookitkristall, Anataskristall und Rutilkristall. Der Gehalt dieser Kristalle wurde wie folgt berechnet.
Titandioxid-Brookitkristall, -Anataskristall und -Rutilkristall hatten jeweils einen Röntgenbeugungshöchstwert, der in Tabelle 1 gezeigt ist (Auszug aus einer JCPDS-Karte), und wie hier aus Wert d abgelesen werden kann, überschneiden sich diese Kristalle größtenteils. Insbesondere beträgt der Wert d beim Haupthöchstwert von Brookitkristall und Anataskristall 0,351 nm bzw. 0,352 nm und das Brookitkristall hat auch einen Höchstwert bei 0,347 nm, woraus hervorgeht, dass sich diese drei Höchstwerte im Wesentlichen überschneiden.
Somit kann das Intensitätsverhältnis von Haupthöchstwerten zwischen dem Brookitkristall und dem Anataskristall nicht ermittelt werden. Daher wurde bei der vorliegenden Erfindung ein Höchstwert der (121) Fläche von Brookitkristall verwendet, der sich nicht mit dem Höchstwert von Anataskristall überschneidet, und das Intensitätsverhältnis des Höchstwertes wurde für die Position bestimmt, wo sich diese drei Höchstwerte überschneiden (Höchstwertintensität der (121) Fläche von Brookitkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte). Aus dem ermittelten Wert wurde der Gehalt von Brookitkristall-Titandioxid und Anataskristall-Titandioxid bestimmt. Der Gehalt von Rutilkristall wurde aus dem Intensitätsverhältnis des Höchstwertes ermittelt, der als Haupthöchstwert von Rutilkristall die Beugung der (110) Fläche angibt, zum Höchstwert an der Position, wo sich diese drei Höchstwerte überschneiden (Haupthöchstwertintensität von Rutilkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte).
Es wurde ermittelt, dass (Höchstwertintensität der (121) Fläche von Brookitkristall) /(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte)0,38 beträgt und dass (Haupthöchstwertintensität von Rutilkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte) 0,05 beträgt. Daraus wurde entnommen, dass das Sol etwa 70 Massen-% Brookitkristall enthält, etwa 1,2 Massen-% Rutilkristall und etwa 28,8 Massen-% Anataskristall.
Zu dem derart gewonnenen wässrigen Dispersionstitanoxidsol mit Brookitkristall-Titandioxid wurde zur Verbesserung der Trocknungsgeschwindigkeit Ethylalkohol zugegeben, wodurch ein photokatalytischer Beschichtungsstoff mit der in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung vorbereitet wurde.
Eine durchsichtige Lärmschutzwand (Lärmschutzwandplatte), auf deren Oberfläche Titandioxidpartikel vorhanden sind, wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass der oben gewonnene photokatalytische Beschichtungsstoff verwendet wurde.
Tabelle 1
Beispiel 3:
Ein Trägermaterial (1 m Höhe × 2 m Breite × 5 mm Dicke) wurde mittels eines Strangpressverfahrens aus einem formgepressten Polycarbonatharz hergestellt. In das Innere dieses formgepressten Polycarbonatharzes wurde nicht ausdrücklich ein Material zur Erhöhung der Festigkeit eingeführt. Eine durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das oben gewonnene Polycarbonatharz verwendet wurde.
Beispiel 4:
Eine durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass der in Beispiel 2 vorbereitete photokatalytische Beschichtungsstoff verwendet wurde (in Tabelle 2 aufgeführt).
Vergleichsbeispiel 1:
Eine durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche Titandioxidpartikel vorhanden sind, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass anstelle von Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln ein Beschichtungsstoff (in Tabelle 2 aufgeführt) eingesetzt wurde, der unter Verwendung eines kein Brookitkristall sondern Anataskristall enthaltenden Titandioxidsols (STS-02, hergestellt von Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.) vorbereitet wurde und der folgende Werte aufweist: (Höchstwertfestigkeit der (121) Fläche von Brookitkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte) = 0 und (Haupthöchstwertintensität von Rutilkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte) = 0.
Vergleichsbeispiel 2:
Eine durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche Titandioxidpartikel vorhanden sind, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass anstelle von Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikeln ein Beschichtungsstoff (in Tabelle 2 aufgeführt) eingesetzt wurde, der unter Verwendung eines kein Brookitkristall sondern Anataskristall und Rutilkristall enthaltenden Titandioxidsols (P-25, hergestellt von Nippon Aerosil) vorbereitet wurde und der folgende Werte aufweist: (Höchstwertfestigkeit der (121) Fläche von Brookitkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte) = 0 und (Haupthöchstwertintensität von Rutilkristall)/(Höchstwertintensität an der Position mit Überschneidung der drei Höchstwerte) = 0,16. Tabelle 2

* A: Anataskristall, B: Brookitkristall, C: Rutilkristall

Bewertung der erfindungsgemäßen Lärmschutzwand
Kontaktwinkel zu Wasser
Die in obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen gewonnenen durchsichtigen Lärmschutzwände, auf deren Oberflächen im Wesentlichen Titandioxidpartikel vorhanden sind, wurden hinsichtlich ihres Kontaktwinkels gemessen. Bei der Messung wurde das von Kyowa Interface Science Co., Ltd. hergestellte Model CA-D verwendet, ein Ultraviolettstrahl mit einer Lichtintensität von 0,3 mW/cm² bei 365 nm wurde 120 Minuten lang eingesetzt und der Kontaktwinkel zu Wasser wurde vor der Bestrahlung, unmittelbar nach der Bestrahlung und nach einer 96-stündigen Lichtabschirmung gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
Reinigungstauglichkeit
Danach wurden die in obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen gewonnenen durchsichtigen Lärmschutzwände, auf deren Oberflächen Titandioxidpartikel vorhanden sind, hinsichtlich ihrer Reinigungstauglichkeit gemessen. Ein Abgas eines Dieselautos im Leerlauf wurde auf jede in obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen gewonnene durchsichtige Lärmschutzwand gerichtet, um einen Zustand mit verschmutzter Oberfläche zu erreichen. Nachdem jede Lärmschutzwand eine Stunde lang mit einem Ultraviolettstrahl (Lichtintensität bei 365 nm: 0,3 mW/cm²) bestrahlt wurde, wurde 5 l oder 1 l Spritzwasser mit einer Wassertemperatur von 20 °C auf die durchsichtige Lärmschutzwand gegossen und der Reinigungsgrad wurde per Augenschein bewertet. Zudem wurde der oben beschriebene Schmutzreinigungsschritt zehnmal wiederholt und anschließend der Reinigungsgrad in gleicher Weise per Augenschein bewertet. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4

⌾: Verunreinigung lässt sich schnell beseitigen.
O: Verunreinigung lässt sich etwas schwieriger beseitigen.
x: Verunreinigung lässt sich nicht beseitigen.

Erhalt der Transparenz
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen gewonnenen durchsichtigen Lärmschutzwände wurden hinsichtlich des Erhalts der Transparenz bewertet. Die Lichtdurchlässigkeit (Wellenlängenbereich: 450 bis 700 nm) wurde nach der oben beschriebenen zehnmaligen Wiederholung im Fall von 5 l Spritzwasser, vgl. Bewertung der Reinigungstauglichkeit, gemessen und ebenfalls unmittelbar nach der Herstellung der Lärmschutzwand. Bei der Messung wurde ein Trübungsmesser vom Modell TC-HIII DP, hergestellt von Tokyo Denshoku Co., Ltd., verwendet und es wurde die Gesamtlichtdurchlässigkeit und der Trübungswert entsprechend dem Messverfahren nach JIS K6718 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.
Tabelle 5
Witterungsbeständigkeit
Die Witterungsbeständigkeit der in den Beispielen gewonnenen Lärmschutzwände wurde gemessen. Die Lärmschutzwände wurden 3.000 Stunden exponiert (Testverfahren JIS A1415), und zwar unter Verwendung des Sonnen-Wettermessers WEL-SUN-DC, hergestellt von Suga Test Instruments Co., Ltd., als beschleunigter Sonnen-Kohlelichtbogentest (engl.: sunshine carbon ark exposure acceleration test). Danach wurden sie 12 Minuten lang mit einem Ultraviolettstrahl bei 365 nm und einer Intensität von 0,3 mW/cm² bestrahlt und im Ergebnis wurde der Kontaktwinkel zu Wasser mit demselben Gerät wie im Bewertungstest „Kontaktwinkel zu Wasser" bewertet. Mittels eines Spektralphotometers des Modells CM-3700d, hergestellt von Minolta Co., Ltd., wurde unmittelbar nach dem beschleunigten Test der Gelbgrad gemessen, um den Index der Veränderung im Gelbgrad zu berechnen (Verfahren JIS K7105).
Tabelle 6
Wie in Tabellen 4, 5 und 6 gezeigt, wies die durchsichtige Lärmschutzwand, auf deren Oberfläche Titandioxidpartikel mit hohem Brookitkristall-Anteil vorhanden sind, einen guten Erhalt der Transparenz auf und selbst bei Verschmutzung konnte die Verunreinigung leicht beseitigt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit:
Auf den vorangegangenen Seiten wurde beschrieben, dass auf der Oberfläche der durchsichtigen Lärmschutzwand der vorliegenden Erfindung Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind, sodass selbst bei sehr schwacher Lichtintensität eine hohe photokatalytische Aktivität erzeugt werden kann, beispielsweise im Schatten zwischen Gebäuden, und dass somit das Hydrophilisierungsphänomen, bei dem der Kontaktwinkel zu Wasser verkleinert wird, auch bei schwacher Lichtintensität entsprechend auftreten kann.
Ferner weist die durchsichtige Lärmschutzwand der vorliegenden Erfindung, auf deren Oberfläche Brookitkristall enthaltende Titandioxidpartikel vorhanden sind, gute Hydrophilie auf und kann leicht mit Wasser befeuchtet werden verglichen mit einer Wand, auf der Titandioxidpartikel vorhanden sind, die kein Brookitkristall enthalten, sodass das Trägermaterial mit einer geringen Menge an Wasser vollständig befeuchtet wird und Verunreinigungen leicht beseitigt werden können, wenn Verschmutzung auftritt.
Bei der durchsichtigen Lärmschutzwand der vorliegenden Erfindung ist das Lärmschutz-Trägermaterial ein Kunststoff hoher Transparenz, so dass die oben beschriebene photokatalytische Aktivität und die Hydrophilisierungsleistung wirksam auftreten kann, selbst wenn das Licht indirekt durch das Innere des Kunstharzes (von der Trägermaterialbasis her) einfällt.
Daher kann die selbstreinigende Wirkung ohne Weiteres eintreten und über einen langen Zeitraum hinweg erhalten bleiben, auch wenn auf der durchsichtigen Lärmschutzwand der vorliegenden Erfindung Verschmutzung entsteht. Je höher der Brookitkristall-Anteil in den Titandioxidpartikeln, desto größer ist diese Wirkung.
Da die Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel oder der diese Partikel enthaltende Beschichtungsfilm bei der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Transparenz haben, kann die Transparenz und das Erscheinungsbild des Kunstharzes selbst erhalten bleiben. Ist das Lärmschutz-Trägermaterial zum Beispiel ein Akrylharz oder ein Polycarbonatharz, so kann die gewonnene Lärmschutzwand mit durchsichtigen Titandioxidpartikeln eine Gesamtlichtdurchlässigkeit von 86 % oder mehr haben.

Claims

Durchsichtige Lärmschutzwand umfassend ein Trägermaterial aus Kunstharz, auf dessen Oberfläche Titandioxidpartikel angeordnet sind, wobei Titandioxid aus einem Brookitkristall im Wesentlichen auf der Oberfläche vorhanden ist, durch ein Voranstrichmaterial an der Oberfläche fixiert und gemeinsam mit Tetramethoxysilan als Bindematerial eine Oberflächenschicht bildend.
Durchsichtige Lärmschutzwand nach Anspruch 1, wobei die Titandioxidpartikel zu mindestens 20 Massen-% der Partikel Brookitkristall enthalten.
Durchsichtige Lärmschutzwand nach Anspruch 1, wobei die Titandioxidpartikel zu mindestens 50 Massen-% der Partikel Brookitkristall enthalten.
Durchsichtige Lärmschutzwand nach Anspruch 1, wobei die Brookitkristall enthaltenden Titandioxidpartikel solche Titandioxidpartikel sind, die im Wesentlichen zu 100 Massen-% der Partikel Brookitkristall enthalten.
Durchsichtige Lärmschutzwand nach Anspruch 1, wobei das Titandioxidpartikel umfasst ein Brookitkristall und ein Rutilkristall, ein Brookitkristall und ein Anataskristall, oder ein Brookitkristall, ein Rutilkristall und ein Anataskristall.
Durchsichtige Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Oberflächenschicht, die die Titandioxidpartikel und ein Bindematerial umfasst, eine Dicke von mindestens 0,005 μm oder mehr hat.
Durchsichtige Lärmschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Oberflächenschicht eine Dicke von 0,005 bis 10 μm hat.
Eine schalldichte Platteneinheit, die die in einem der Ansprüche 1 bis 7 beschriebene durchsichtige Lärmschutzwand bildet.
Verfahren zum Herstellen einer durchsichtigen Lärmschutzwand mit photokatalytischer Aktivität, umfassend das Beschichten der Oberfläche eines Trägermaterials aus Kunstharz einer durchsichtigen Lärmschutzwand mit einem Beschichtungsmittel aus Titandioxidpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Titandioxidpartikel ein Titandioxid aus Brookitkristall enthalten, durch ein Voranstrichmaterial an der Oberfläche fixiert sind und gemeinsam mit Tetramethoxysilan als Bindematerial eine Oberflächenschicht bilden.
Verfahren zum Herstellen einer durchsichtigen Lärmschutzwand mit photokatalytischer Aktivität nach Anspruch 9, wobei das Trägermaterial der durchsichtigen Lärmschutzwand ein Akrylharz oder ein Polycarbonatharz ist.