EP1249281B1 - Selbstreinigende Oberfläche mit hydrophober Oberflächenstruktur und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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EP1249281B1
EP1249281B1 EP02004703A EP02004703A EP1249281B1 EP 1249281 B1 EP1249281 B1 EP 1249281B1 EP 02004703 A EP02004703 A EP 02004703A EP 02004703 A EP02004703 A EP 02004703A EP 1249281 B1 EP1249281 B1 EP 1249281B1
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EP
European Patent Office
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particles
self
elevations
depressions
cleaning
Prior art date
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EP02004703A
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EP1249281A2 (de
EP1249281A3 (de
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Markus Dr. Oles
Bernhard Dr. Schleich
Edwin Dr. Nun
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Degussa GmbH
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Publication date
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Application filed by Degussa GmbH filed Critical Degussa GmbH
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Publication of EP1249281A3 publication Critical patent/EP1249281A3/de
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Definitions

  • the present invention relates to structured particles and the use thereof for self-cleaning surfaces and methods for their preparation.
  • Articles having extremely difficult to wet surfaces have a number of economically important features.
  • the economically most important feature is the self-cleaning effect of difficult-to-wet surfaces, since the cleaning of surfaces is time consuming and costly.
  • Self-cleaning surfaces are therefore of the highest economic interest.
  • Adhesive mechanisms are usually conditioned by interfacial energy parameters between the two contacting surfaces. As a rule, the systems try to lower their free surface energy. If the free interfacial energies between two components are inherently very low, it can generally be assumed that the adhesion between these two components is weak. Important here is the relative lowering of the free surface energy. For pairings with high and low interfacial energy, the possibilities of interactions are very often important.
  • hydrophobic materials such as perfluorinated polymers
  • hydrophobic surfaces are known.
  • a further development of these surfaces is to structure the surfaces in the ⁇ m range to the nm range.
  • US Pat. No. 5,599,489 discloses a method in which a surface can be provided in a particularly repellent manner by bombardment with particles of a corresponding size and subsequent perfluorination.
  • Another method is described by H. Saito et al., Service Coatings International 4, 1997, p. 168 et seq.
  • particles of fluoropolymers are applied to metal surfaces, whereby a markedly reduced wettability of the surfaces thus produced to water has been determined with a considerably reduced tendency to freeze.
  • U.S. Patent Nos. 3,354,022 and WO 96/04123 disclose further methods of reducing the wettability of articles by surface topological changes.
  • artificial elevations or depressions with a height of about 5 to 1000 microns and a distance of about 5 to 500 microns are applied to hydrophobic or hydrophobized after structuring materials.
  • Surfaces of this type lead to rapid droplet formation, whereby the rolling drops absorb dirt particles and thus clean the surface.
  • WO 00/58410 describes the structures and claims the formation thereof by spraying hydrophobic alcohols, such as nonakosan-10-ol, or alkanediols, such as nonakosan-5,10-diol.
  • hydrophobic alcohols such as nonakosan-10-ol, or alkanediols, such as nonakosan-5,10-diol.
  • the disadvantage here is the lack of stability of the self-cleaning surfaces, since detergents lead to the replacement of the structure.
  • EP 1 040 874 A2 describes the embossing of microstructures and claims the use of such structures in analytics (microfluidics).
  • a disadvantage of these structures is the insufficient mechanical stability.
  • Self-repeating or self-similar surface structures are described, for example, by Marie E. Turner in Advanced Materials, 2001, 13, no. 3, page 180 ff. Described.
  • JP 11171592 describes a water-repellent product and its preparation wherein the soil-repellent surface is produced by applying a film to the surface to be treated comprising fine particles of metal oxide and the hydrolyzate of a metal alkoxide or chelate.
  • the substrate to which the film has been applied must be sintered at temperatures above 400 ° C. The method can therefore only be used for substrates which are stable even at temperatures above 400 ° C.
  • EP 1 249 280 A2 discloses self-cleaning structures through hydrophobic surfaces having particles in the micrometer to submicrometer range and with a fissured structure in the nanometer range.
  • a curable substance is applied as a carrier to a surface, then the particles are placed on the carrier and, in a final step, the particles are fixed by hardening the carrier.
  • a self-cleaning surface which is characterized in that a substantially smooth substrate surface is coated with particles having a BET surface area above 80 m 2 / g. The particles are firmly bonded to the substrate surface. In order to render the surface water- or oil-repellent, it must be provided with a hydrophobic or oleophobic coating in an additional process step.
  • the object of the present invention was to provide particularly well self-cleaning surfaces with structures in the nanometer range, as well as a simple method for producing such self-cleaning surfaces.
  • the present invention is therefore a self-cleaning surface having an artificial, at least partially hydrophobic surface structure of elevations and depressions, wherein the elevations and depressions are formed by fixed on the surface of particles, which is characterized in that the particles have a fissured structure with Have elevations and / or depressions in the nanometer range, which have an average height of 20 to 500 nm, wherein the distance of the elevations or depressions on the particles is less than 500 nm, and the particles are composed of primary particles to agglomerates or aggregates , whose size is between 20 nm and 100 microns.
  • the present invention also provides a process for the production of self-cleaning surfaces, in which a suitable, at least partially hydrophobic surface structure is provided by fixing particles on a surface, which is characterized in that particles, the rugged structures with elevations and / or depressions in the nanometer range, whose elevations and / or depressions have on average a height of 20 to 500 nm, wherein the distance of the elevations or depressions on the particles is less than 500 nm, and which are composed of primary particles to agglomerates or aggregates whose Size between 20 nm and 100 microns, are used.
  • the self-cleaning surface according to the invention which has an artificial, at least partially hydrophobic surface structure of elevations and depressions, wherein the elevations and depressions are formed by particles fixed on the surface, is characterized in that the particles have a fissured structure with elevations and / or depressions in the nanometer range.
  • the elevations and / or depressions have on average a height of 20 to 200 nm.
  • the spacing of the elevations or depressions on the particles is preferably less than 200 nm.
  • the rugged structures with elevations and / or pits in the nanometer range can be e.g. cavities, pores, grooves, peaks and / or spikes are formed.
  • the particles themselves have an average size of less than 50 .mu.m, preferably of less than 30 .mu.m and most preferably of less than 20 .mu.m.
  • the particles on the surface preferably have spacings of 0-10 particle diameters, in particular 2-3 particle diameters.
  • the particles may be particles in the sense of DIN 53 206.
  • Particles or particles according to this standard may be individual particles but also aggregates or agglomerates, according to DIN 53 206 under aggregates surface or edge-shaped juxtaposed primary particles (particles) and agglomerates punctiform juxtaposed primary particles (particles) are understood.
  • Particles used are those which aggregate from primary particles to form agglomerates or aggregates.
  • the structure of such Particles may be spherical, strictly spherical, moderately aggregated, nearly spherical, highly agglomerated or porous agglomerated.
  • the preferred size of the agglomerates or aggregates is between 0.2 and 30 microns.
  • the particles have a BET surface area of from 20 to 1000 square meters per gram. Most preferably, the particles have a BET surface area of 50 to 200 m 2 / g.
  • the particles comprise at least one material selected from silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, silicas, polymers and silica-coated metal powders.
  • pyrogenic silicic acids or precipitated silicas in particular aerosils, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2, zinc powder coated with Aerosil R 974, preferably having a particle size of from 0.2 to 30 ⁇ m, or pulverulent polymers, such as For example, cryogenically ground or spray-dried polytetrafluoroethylene (PTFE) or perfluorinated copolymers or copolymers with tetrafluoroethylene, on.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the particles preferably also have hydrophobic properties in addition to the fissured structures in order to generate the self-cleaning surfaces.
  • the particles themselves may be hydrophobic, e.g. PTFE-containing particles, or the particles used may have been rendered hydrophobic.
  • the hydrophobing of the particles can be carried out in a manner known to those skilled in the art.
  • Typical hydrophobized particles are e.g. Fine powders such as Aerosil-R 8200 (Degussa AG), which are available for purchase.
  • the preferably used silicic acids preferably have a dibutyl phthalate adsorption, based on DIN 53 601, of between 100 and 350 ml / 100 g, preferably values between 250 and 350 ml / 100 g.
  • the particles are fixed to the surface.
  • the fixing can be carried out in a manner known to those skilled in the chemical or physical (mechanical). By order of Particles on the surface in a tightly packed layer can generate the self-cleaning surface.
  • the self-cleaning surfaces according to the invention have an unrolling angle of less than 20 °, particularly preferably less than 10 °, the unrolling angle being defined such that a drop of water applied from a 1 cm height rolls onto a plane surface resting on an inclined plane.
  • the advancing angle and the retreating angle are above 140 °, preferably above 150 ° and have a hysteresis of less than 15 °, preferably less than 10 °. Because the surfaces according to the invention have an advancing and retreating angle above at least 140 °, preferably above 150 °, particularly good self-cleaning surfaces become accessible.
  • the self-cleaning surfaces are semitransparent.
  • the surfaces according to the invention can be contact-transparent, that is to say that after the creation of a surface according to the invention on a labeled object, this inscription, depending on the size of the writing, can still be read.
  • the self-cleaning surfaces according to the invention are preferably produced by the method according to any one of claims 9 to 16 for the production of these surfaces.
  • This method according to the invention for the production of self-cleaning surfaces, in which a suitable, at least partially hydrophobic surface structure is created by fixing particles on the surface is characterized in that, as the particles described above, the rugged structures with elevations and / or depressions in the nanometer range have to be used.
  • those particles which comprise at least one material selected from silicates or doped silicates, minerals, metal oxides, fumed silicas or precipitated silicas or polymers are used.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • particles having a BET surface area of 50 to 600 m 2 / g are used.
  • particles having a BET surface area of 50 to 200 m 2 / g are used.
  • the particles preferably also have hydrophobic properties in addition to the fissured structures in order to generate the self-cleaning surfaces.
  • the particles themselves may be hydrophobic, e.g. PTFE-containing particles, or the particles used may have been rendered hydrophobic.
  • the hydrophobing of the particles can be carried out in a manner known to those skilled in the art.
  • Typical hydrophobized particles are e.g. Fine powders such as Aerosil R 974 or Aerosil-R 8200 (Degussa AG), which are available for purchase.
  • the fixing of the particles on the surface can be carried out chemically or physically in a manner known to the person skilled in the art.
  • a chemical method of fixation e.g. the use of a fixing agent can be used.
  • Suitable fixatives are various adhesives, adhesion promoters or lacquers. The person skilled in the art will find further fixing agents or chemical fixing methods.
  • a physical method e.g. the application or impressions of the particles are used in the surface.
  • the person skilled in the art easily recognizes other suitable physical methods for fixing particles to the surface, for example the sintering together of particles with one another or of the particles on a pulverulent carrier material.
  • particles which have hydrophobic properties and / or by treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, alkyldisilazanes, paraffins, waxes, fluoroalkylsilanes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or perfluoroalkylsilanes have hydrophobic properties.
  • the hydrophobization of particles is generally known and can be read, for example, in the series Pigments, number 18, the Degussa AG.
  • the particles of the treated surface are treated by treatment with at least one compound selected from the group consisting of alkylsilanes, e.g. can be obtained from the Sivento GmbH, alkyldisilazanes, paraffins, waxes, fluoroalkylsilanes, fatty acid esters, functionalized long-chain alkane derivatives or perfluoroalkylsilanes, be equipped with hydrophobic properties.
  • the treatment is carried out by subjecting the particle-bearing surface to be hydrophobicized to a solution containing a hydrophobing reagent, such as e.g.
  • Alkylsilane has, is dipped, excess hydrophobing reagent is drained and the surface is annealed at the highest possible temperature.
  • the treatment can also be done by spraying the self-cleaning surface with a medium having a hydrophobizing reagent and subsequent heat treatment.
  • Such a treatment is e.g. for the treatment of steel beams or other heavy or bulky objects.
  • the maximum applicable temperature is limited by the softening temperatures of the carrier or substrate.
  • the process according to at least one of claims 9 to 16 can be used excellently for producing self-cleaning surfaces on planar or non-planar objects, in particular on non-planar objects. This is only possible to a limited extent with the conventional methods. In particular, by methods in which prefabricated films are applied to a surface or in processes in which a structure is to be created by embossing, non-planar objects, such as sculptures, are not or only partially accessible. Naturally, the inventive method but also for the production of self-cleaning surfaces on objects with planar surfaces such as greenhouses or public transport.
  • the application of the method according to the invention for the production of self-cleaning surfaces on greenhouses has advantages, since with the method self-cleaning surfaces can be made, for example, on transparent materials such as glass or Plexiglas ® and the self-cleaning surface can be formed at least as far transparent that for the Growth of the plants in the greenhouse can penetrate enough sunlight through the provided with a self-cleaning surface transparent surface.
  • self-cleaning surfaces can be made, for example, on transparent materials such as glass or Plexiglas ® and the self-cleaning surface can be formed at least as far transparent that for the Growth of the plants in the greenhouse can penetrate enough sunlight through the provided with a self-cleaning surface transparent surface.
  • conventional greenhouses which regularly have to be cleaned, inter alia, of foliage, dust, lime and biological material, such as algae
  • greenhouses having a surface according to the invention according to one of claims 1 to 8 with longer Cleaning intervals are operated.
  • the method of the invention may also be used to make self-cleaning surfaces on non-rigid surfaces of articles, such as screens or other surfaces which are kept flexible.
  • the method according to the invention can be used according to at least one of claims 9 to 16, for the production of self-cleaning surfaces on flexible or inflexible walls in the sanitary area.
  • Such walls may be, for example, partitions in public toilets, walls of shower cubicles, swimming pools or saunas, but also shower curtains (flexible wall).
  • the particles have elevations and / or depressions with an average height of 20 to 500 nm, preferably from 20 to 200 nm.
  • the spacing of the elevations and / or depressions on the particle is less than 500 nm, preferably less than 200 nm.
  • the particles according to the invention can be made, for example, of at least one material selected from silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, pyrogenic or precipitated silicas, polymers and metal powders.
  • the particles may be particles in the sense of DIN 53 206.
  • Particles or particles in accordance with this standard can be individual particles but also aggregates or agglomerates, where according to DIN 53 206, aggregates are surface or edge-shaped primary particles (particles) and agglomerates are point-like primary particles (particles).
  • Particles used are those which aggregate from primary particles to form agglomerates or aggregates.
  • the structure of such particles may be spherical, strictly spherical, moderately aggregated, nearly spherical, extremely agglomerated or porous agglomerated.
  • the size of the agglomerates or aggregates is between 20 nm and 100 microns, preferably between 0.2 and 30 microns.
  • Example 1 The experiment of Example 1 was repeated, wherein particles of aluminum oxide C (Degussa AG), an aluminum oxide having a BET surface area of 100 m 2 / g, were sprayed electrostatically. After curing of the support according to Example 1 and scrubbing of excess particles, the cured, brushed plate for hydrophobing in a formulation of Tridecafluoroctyltriethoxysilane in ethanol (Dynasilan 8262, Sivento GmbH) was immersed. After draining off excess Dynasilan 8262, the plate was annealed at a temperature of 80 ° C. The surface is rated ++, ie the shape of the water droplets is not ideal, the rolling angle is below 20 °.
  • Aluminum oxide C Degussa AG
  • BET surface area 100 m 2 / g
  • Silica acid Sipernat 350 from Degussa AG is sprinkled onto the support-treated plate from Example 1. After a penetration time of 5 minutes, the treated plate is cured under nitrogen in UV light at 308 nm. Excess particles are brushed off again and the plate is then immersed again in Dynasilan 8262 and then annealed at 80 ° C. The surface is classified as +++.
  • Example 1 The experiment of Example 1 is repeated, but instead of Aerosil VPR 411 Aerosil R 8200 (Degussa AG), which uses a BET surface area of 200 ⁇ 25 m 2 / g.
  • the assessment of the surface is +++.
  • the roll angle has been determined to be 1.3 °.
  • progression and retraction angles were measured, each of which exceeded 150 °.
  • the associated hysteresis is below 10 °.
  • Aerosil VPR 411 was brushed off.
  • the characterization of the surface was initially visual and is logged with +++. +++ means, water droplets are almost completely formed.
  • the rolling angle was 0.5 °. Progressive and retreatment angles greater than 150 ° each were measured. The associated hysteresis is below 10 °.

Landscapes

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  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft strukturierte Partikel und die Verwendung selbiger für selbstreinigende Oberflächen und Verfahren zu deren Herstellung.
  • Gegenstände mit extrem schwer benetzbaren Oberflächen weisen eine Reihe von wirtschaftlich bedeutsamen Merkmalen auf. Das wirtschaftlich bedeutendste Merkmal ist dabei die selbstreinigende Wirkung von schwerbenetzbaren Oberflächen, da die Reinigung von Oberflächen zeit- und kostenintensiv ist. Selbstreinigende Oberflächen sind somit von höchstem wirtschaftlichen Interesse. Haftmechanismen werden in der Regel durch grenzflächenenergetische Parameter zwischen den beiden sich berührenden Oberflächen bedingt. In der Regel versuchen dabei die Systeme ihre freie Grenzflächenenergie zu erniedrigen. Liegen die freien Grenzflächenenergien zwischen zwei Komponenten von sich aus schon sehr niedrig, so kann allgemein davon ausgegangen werden, dass die Haftung zwischen diesen beiden Komponenten schwach ausgeprägt ist. Wichtig ist dabei die relative Erniedrigung der freien Grenzflächenenergie. Bei Paarungen mit einer hohen und einer niedrigen Grenzflächenenergie kommt es sehr oft auf die Möglichkeiten der Wechselwirkungen an. So ist beispielsweise beim Aufbringen von Wasser auf eine hydrophobe Oberfläche nicht möglich, eine merkliche Erniedrigung der Grenzflächenenergie herbeizuführen. Dies ist daran erkennbar, dass die Benetzung schlecht ist. Aufgebrachtes Wasser bildet Tropfen mit sehr hohem Kontaktwinkel. Perfluorierte Kohlenwasserstoffe, z.B. Polytetrafluorethylen, haben sehr niedrige Grenzflächenenergie. Auf solchen Oberflächen haften kaum irgendwelche Komponenten bzw. auf solchen Oberflächen abgelagerte Komponenten können sehr leicht wieder entfernt werden.
  • Der Einsatz von hydrophoben Materialien, wie perfluorierten Polymeren, zur Herstellung von hydrophoben Oberflächen ist bekannt. Eine Weiterentwicklung dieser Oberflächen besteht darin, die Oberflächen im µm-Bereich bis nm-Bereich zu strukturieren. US PS 5,599,489 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Oberfläche durch Beschuss mit Partikeln einer entsprechenden Größe und anschließender Perfluorierung besonders abweisend ausgestattet werden kann. Ein anderes Verfahren beschreiben H. Saito et al in "Service Coatings International" 4, 1997, S. 168 ff. Hier werden Partikel aus Fluorpolymeren auf Metalloberflächen aufgebracht, wobei eine stark erniedrigte Benetzbarkeit der so erzeugten Oberflächen gegenüber Wasser mit einer erheblich reduzierten Vereisungsneigung festgestellt wurde.
  • In US-PS 3 354 022 und WO 96/04123 sind weitere Verfahren zur Erniedrigung der Benetzbarkeit von Gegenständen durch topologische Veränderungen der Oberflächen beschrieben. Hier werden künstliche Erhebungen bzw. Vertiefungen mit einer Höhe von ca. 5 bis 1 000 µm und einem Abstand von ca. 5 bis 500 µm auf hydrophobe oder nach der Strukturierung hydrophobierte Werkstoffe aufgebracht. Oberflächen dieser Art führen zu einer schnellen Tropfenbildung, wobei die abrollenden Tropfen Schmutzteilchen aufnehmen und somit die Oberfläche reinigen.
  • Dieses Prinzip ist der Natur entlehnt. Kleine Kontaktflächen erniedrigen die Van-der-Waal's-Wechselwirkung, die für die Haftung an ebenen Oberflächen mit niedriger Oberflächenenergie verantwortlich ist. Beispielsweise sind die Blätter der Lotus-Pflanze mit Erhebungen aus einem Wachs versehen, die die Kontaktfläche zu Wasser herabsetzen. WO 00/58410 beschreibt die Strukturen und beansprucht die Ausbildung selbiger durch Aufsprühen von hydrophoben Alkoholen, wie Nonakosan-10-ol, oder Alkandiolen, wie Nonakosan-5,10-diol. Nachteilig hieran ist die mangelhafte Stabilität der selbstreinigenden Oberflächen, da Detergentien zur Ablösung der Struktur führen.
  • Eine weitere Methode, leicht reinigbare Oberflächen zu erzeugen, ist in DE 19917367 A1 beschrieben. Überzüge auf Basis fluorhaltiger Kondensate sind aber nicht selbstreinigend. Die Kontaktfläche zwischen Wasser und Oberfläche ist zwar reduziert, jedoch nicht in ausreichendem Maße.
  • EP 1 040 874 A2 beschreibt das Abprägen von Mikrostrukturen und beansprucht die Verwendung solcher Strukturen in der Analytik (Mikrofluidik). Nachteilig an diesen Strukturen ist die ungenügende mechanische Stabilität.
  • Selbstwiederholende oder selbstähnlicheStrukturen von Oberflächen werden beispielsweise von Marie E. Turner in Advanced Materials, 2001, 13, No. 3, Seite 180 ff. beschrieben.
  • In JP 11171592 wird ein wasserabweisendes Produkt und dessen Herstellung beschrieben, wobei die schmutzabweisende Oberfläche dadurch hergestellt wird, dass ein Film auf die zu behandelnde Oberfläche aufgetragen wird, der feine Partikel aus Metalloxid und das Hydrolysat eines Metallalkoxids oder - chelats aufweist. Zur Verfestigung dieses Films muss das Substrat, auf welches der Film aufgebracht wurde, bei Temperaturen oberhalb 400 °C gesintert werden. Das Verfahren ist deshalb nur für Substrate einsetzbar, welche auch bei Temperaturen oberhalb von 400 °C stabil sind.
  • EP 1 249 280 A2 offenbart selbstreinigende Strukturen durch hydrophobe Oberflächen, die Partikel mit einer Größe im Mikrometer- bis Submikrometerbereich und mit einer zerklüfteten Struktur im Nanometerbereich aufweisen. Zur Herstellung dieser hydrophoben Oberflächen wird eine härtbare Substanz als Träger auf eine Oberfläche aufgebracht, anschließend die Partikel auf den Träger gebracht und in einem abschließenden Schritt die Partikel durch Härten des Trägers fixiert.
  • In WO 00/39239 wird eine selbstreinigende Oberfläche offenbart, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine im wesentlichen glatte Substratoberfläche mit Partikeln beschichtet wird, die eine BET Oberfläche über 80 m2/g aufweisen. Die Partikel werden fest mit der Substratoberfläche verbunden. Um die Oberfläche wasser- oder ölabweisend zu machen, muss diese in einem zusätzlichen Verfahrensschritt mit einem hydrophoben oder oleophoben Überzug versehen werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung von besonders gut selbstreinigenden Oberflächen mit Strukturen im Nanometerbereich, sowie ein einfaches Verfahren zur Herstellung solcher selbstreinigenden Oberflächen.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass selbstreinigende Oberflächen besonders einfach erhalten werden können, wenn Partikel, die eine nanoskalige Struktur aufweisen eingesetzt werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine selbstreinigende Oberfläche, die eine künstliche, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei die Erhebungen und Vertiefungen durch auf der Oberfläche fixierte Partikel gebildet werden, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Partikel eine zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich aufweisen, die im Mittel eine Höhe von 20 bis 500 nm aufweisen, wobei der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln weniger als 500 nm beträgt, und die Partikel sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten bzw. Aggregaten zusammenlagern, deren Größe zwischen 20 nm und 100 µm liegt.
  • Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen, bei dem eine geeignete, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von Partikeln auf einer Oberfläche geschaffen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Partikel, die zerklüftete Strukturen mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich aufweisen, deren Erhöhungen und/oder Vertiefungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 500 nm aufweisen, wobei der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln weniger als 500 nm beträgt, und die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten zusammenlagern, deren Größe zwischen 20 nm und 100 µm liegt, eingesetzt werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind selbstreinigende Oberflächen zugänglich, die Partikel mit einer zerklüfteten Struktur aufweisen. Durch die Verwendung von Partikeln, welche eine zerklüftete Struktur aufweisen, werden auf einfache Weise Oberflächen zugänglich, die bis in den Nanometerbereich strukturiert sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, die möglichst kleine Partikel einsetzen, um den Reinigungseffekt zu erzielen, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Partikel eingesetzt, die selbst eine Struktur im Nanometerbereich aufweisen, weshalb die Partikelgröße selbst weniger kritisch ist, da der Abstand der Erhebungen nicht allein durch die Partikelgröße sondern auch durch die nanoskalige Struktur bestimmt wird.
  • Die erfindungsgemäße selbstreinigende Oberfläche, die eine künstliche, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei die Erhebungen und Vertiefungen durch auf der Oberfläche fixierten Partikel gebildet werden, zeichnet sich dadurch aus, dass die Partikel eine zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich aufweisen. Vorzugsweise weisen die Erhöhungen und/oder Vertiefungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 200 nm auf. Der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln beträgt vorzugsweise weniger als 200 nm.
  • Die zerklüfteten Strukturen mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich können z.B. über Hohlräume, Poren, Riefen, Spitzen und/oder Zacken gebildet werden. Die Partikel selbst weisen eine durchschnittliche Größe von kleiner 50 µm, vorzugsweise von kleiner 30 µm und ganz besonders bevorzugt von kleiner 20 µm auf. Die Partikel auf der Oberfläche weisen vorzugsweise Abstände von 0 - 10 Partikeldurchmessern, insbesondere von 2 - 3 Partikeldurchmesser auf.
  • Die Partikel können Teilchen im Sinne von DIN 53 206 sein. Partikel oder Teilchen gemäß dieser Norm können Einzelteilchen aber auch Aggregate oder Agglomerate sein, wobei gemäß DIN 53 206 unter Aggregaten flächig oder kantenförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) und unter Agglomeraten punktförmig aneinandergelagerte Primärteilchen (Partikel) verstanden werden. Als Partikel werden solche eingesetzt, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten zusammenlagern. Die Struktur solcher Partikel kann sphärisch, streng sphärisch, mäßig aggregiert, nahezu sphärisch, äußerst stark agglomeriert oder porös agglomeriert sein. Die bevorzugte Größe der Agglomerate bzw. Aggregate liegt zwischen 0,2 und 30 µm.
  • Bevorzugt weisen die Partikel eine BET-Oberfläche von 20 bis 1000 Quadratmeter pro Gramm auf. Ganz besonders bevorzugt weisen die Partikel eine BET-Oberfläche von 50 bis 200 m2/g auf.
  • Als strukturbildende Partikel können verschiedenste Verbindungen aus vielen Bereichen der Chemie eingesetzt werden. Vorzugsweise weisen die Partikel zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, dotierten Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Kieselsäuren, Polymeren und mit Kieselsäure beschichteten Metallpulvern, auf. Ganz besonders bevorzugt weisen die Partikel pyrogene Kieselsäuren oder Fällungskieselsäuren, insbesondere Aerosile, Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, mit Aerosil R974 ummanteltes Zinkpulver, vorzugsweise mit einer Teilchengrößen von 0,2 bis 30 µm oder pulverförmige Polymere, wie z.B. kryogen gemahlenes oder sprühgetrocknetes Polytetrafluorethylen (PTFE) oder perfluorierte Copolymere bzw. Copolymere mit Tetrafluorethylen, auf.
  • Vorzugsweise weisen die Partikel zur Generierung der selbstreinigenden Oberflächen neben den zerklüfteten Strukturen auch hydrophobe Eigenschaften auf. Die Partikel können selbst hydrophob sein, wie z.B. PTFE aufweisende Partikel, oder die eingesetzten Partikel können hydrophobiert worden sein. Das Hydrophobieren der Partikel kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise erfolgen. Typische hydrophobierte Partikel sind z.B. Feinstpulver wie Aerosil-R 8200 (Degussa AG), die käuflich zu erwerben sind.
  • Die vorzugsweise verwendeten Kieselsäuren weisen vorzugsweise eine Dibutylphthalat-Adsorbption, angelehnt an DIN 53 601, von zwischen 100 und 350 ml/100 g, bevorzugt Werte zwischen 250 und 350 ml/100 g.
  • Die Partikel werden an der Oberfläche fixiert. Das Fixieren kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise auf chemisch oder physikalisch (mechanisch) erfolgen. Durch Auftrag der Partikel auf die Oberfläche in einer dicht gepackten Schicht, läßt sich die selbstreinigende Oberfläche generieren.
  • Die erfindungsgemäßen selbstreinigenden Oberflächen weisen eine Abrollwinkel von kleiner 20 °, besonders bevorzugt kleiner 10 ° auf, wobei der Abrollwinkel so definiert ist, dass ein aus 1 cm Höhe auf eine auf einer schiefen Ebene ruhenden planen Oberfläche aufgebrachter Wassertropfen abrollt. Die Fortschreitwinkel und die Rückzugswinkel liegen oberhalb von 140°, bevorzugt oberhalb von 150° und weisen eine Hysterese von kleiner 15°, vorzugsweise kleiner 10° auf. Dadurch, dass die erfindungsgemäßen Oberflächen einen Fortschreit- und Rückzugswinkel oberhalb von zumindest 140°, vorzugsweise oberhalb von 150° aufweisen, werden besonders gute selbstreinigende Oberflächen zugänglich.
  • Je nach verwendeter Oberfläche und je nach Größe und Material der eingesetzten Partikel kann erreicht werden, dass die selbstreinigenden Oberflächen semitransparent sind. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Oberflächen kontakttransparent sein, dass heißt das nach Erstellen einer erfindungsgemäßen Oberfläche auf einem beschrifteten Gegenstand diese Beschriftung, in Abhängigkeit von der Größe der Schrift, weiterhin lesbar ist.
  • Die erfindungsgemäßen selbstreinigenden Oberflächen werden vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16 zur Herstellung dieser Oberflächen hergestellt. Diese erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen, bei dem eine geeignete, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von Partikeln auf der Oberfläche geschaffen wird, zeichnet sich dadurch aus, dass wie oben beschriebene Partikel, die zerklüftete Strukturen mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich aufweisen, eingesetzt werden.
  • Vorzugsweise werden solche Partikel, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten oder dotierten Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, pyrogenen Kieselsäuren oder Fällungskieselsäuren oder Polymeren aufweisen, eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt weisen die Partikel Silikate, pyrogene Kieselsäuren oder Fällungskieselsäuren, insbesondere Aerosile, Mineralien wie Magadiit Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2 mit Aerosil R 974 ummanteltes Zn-Pulver oder pulverförmige Polymere, wie z.B. kryogen gemahlenes oder sprühgetrocknet Polytetrafluorethylen (PTFE), auf.
  • Besonders bevorzugt werden Partikel mit einer BET-Oberfläche von 50 bis 600 m2/g eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden Partikel eingesetzt, die eine BET-Oberfläche von 50 bis 200 m2/g aufweisen.
  • Vorzugsweise weisen die Partikel zur Generierung der selbstreinigenden Oberflächen neben den zerklüfteten Strukturen auch hydrophobe Eigenschaften auf. Die Partikel können selbst hydrophob sein, wie z.B. PTFE aufweisende Partikel, oder die eingesetzten Partikel können hydrophobiert worden sein. Das Hydrophobieren der Partikel kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise erfolgen. Typische hydrophobierte Partikel sind z.B. Feinstpulver wie Aerosil R 974 oder Aerosil-R 8200 (Degussa AG), die käuflich zu erwerben sind.
  • Das Fixieren der Partikel auf der Oberfläche kann auf eine dem Fachmann bekannte Art und Weise chemisch oder physikalisch erfolgen. Als chemische Methode der Fixierung kann z.B. die Verwendung eines Fixiermittels eingesetzt werden. Als Fixiermittel kommen verschiedene Klebstoffe, Haftvermittler oder Lacke in Frage. Dem Fachmann ergeben sich weitere Fixiermittel oder chemische Fixiermethoden.
  • Als physikalische Methode kann z.B. das Auf- bzw. Eindrücken der Partikel in die Oberfläche eingesetzt werden. Der Fachmann erkennt leicht andere geeignete physikalische Methoden zur Fixierung von Partikeln mit der Oberfläche, beispielsweise das Zusammensintern von Partikeln untereinander bzw. der Partikel an ein feinpulveriges Trägermaterial.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, Partikel einzusetzen, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen und/oder die durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Alkyldisilazane, Paraffine, Wachse, Fluoralkylsilane, Fettsäureester, funktionalisierten langkettige Alkanderivate oder Perfluoralkylsilane, hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Die Hydrophobierung von Partikeln ist allgemein bekannt und kann z.B. in der Schriftenreihe Pigmente, Nummer 18, der Degussa AG nachgelesen werden.
  • Es kann ebenso vorteilhaft sein, die Partikel nach dem Fixieren auf dem Träger mit hydrophoben Eigenschaften auszustatten. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass die Partikel der behandelten Oberfläche durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, die z.B. bei der Sivento GmbH zu beziehen sind, Alkyldisilazane, Paraffine, Wachse, Fluoralkylsilane, Fettsäureester, funktionalisierten langkettige Alkanderivate oder Perfluoralkylsilane, mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung dadurch, dass die Partikel aufweisende Oberfläche, die hydrophobiert werden soll, in eine Lösung, die ein Hydrophobierungsreagenz wie z.B. Alkylsilane aufweist, getaucht wird, überschüssiges Hydrophobierungsreagenz abgetropft wird und die Oberfläche bei einer möglichst hohen Temperatur getempert. Die Behandlung kann aber auch durch Besprühen der selbstreinigenden Oberfläche mit einem ein Hydrophobierungsreagenz aufweisenden Medium und anschließende Temperung, erfolgen. Eine solche Behandlung ist z.B. für die Behandlung von Stahlträgern oder anderen schweren oder sperrigen Gegenständen bevorzugt. Die maximal anwendbare Temperatur ist durch die Erweichungstemperaturen von Träger oder Substrat limitiert.
  • Sowohl bei der Hydrophobierung als auch bei der Fixierung der Partikel auf der Oberfläche muss darauf geachtet werden, dass die zerklüftete Struktur der Partikel im Nanometerbereich erhalten bleibt, damit der Selbstreinigungseffekt der Oberfläche erzielt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 9 bis 16 kann hervorragend zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf planaren oder nichtplanaren Gegenständen, insbesondere auf nichtplanaren Gegenständen verwendet werden. Dies ist mit den herkömmlichen Verfahren nur eingeschränkt möglich. Insbesondere über Verfahren, bei denen vorgefertigte Filme auf eine Oberfläche aufgebracht werden oder bei Verfahren, bei denen eine Struktur durch Prägen erstellt werden soll, sind nichtplanare Gegenstände, wie z.B. Skulpturen, nicht oder nur eingeschränkt zugänglich. Naturgemäße kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf Gegenständen mit planaren Oberflächen, wie z.B. Gewächshäusern oder öffentlichen Verkehrsmitteln verwendet werden. Insbesondere die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen an Gewächshäusern weist Vorteile auf, da mit dem Verfahren selbstreinigende Oberflächen z.B. auch auf transparenten Materialien wie Glas oder Plexiglas® hergestellt werden können und die selbstreinigende Oberfläche zumindest soweit transparent ausgebildet werden kann, dass für das Wachstum der Pflanzen im Gewächshaus genügend Sonnenlicht durch die mit einer selbstreinigenden Oberfläche ausgerüstete transparente Oberfläche dringen kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gewächshäusern, die regelmäßig unter anderem von Laub-, Staub-, Kalk- und biologischem Material, wie z.B. Algen, gereinigt werden müssen, können Gewächshäuser, die eine erfindungsgemäße Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisen, mit längeren Reinigungsintervallen betrieben werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahrens kann außerdem zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf nicht starren Oberflächen von Gegenständen, verwendet werden, wie z.B. Schirmen oder anderen Oberflächen die flexibel gehalten sind. Ganz besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 9 bis 16, zur Herstellung selbstreinigender Oberflächen auf flexiblen oder unflexiblen Wänden im Sanitärbereich verwendet werden. Solche Wände können z.B. Trennwände in öffentlichen Toiletten, Wände von Duschkabinen, Schwimmbädern oder Saunen, aber auch Duschvorhänge (flexible Wand) sein.
  • Die Partikel weisen Erhebungen und/oder Vertiefungen mit im Mittel einer Höhe von 20 bis 500 nm, vorzugsweise von 20 bis 200 nm auf. Der Abstand der Erhebungen und/oder Vertiefungen auf dem Partikel beträgt weniger als 500 nm, vorzugsweise weniger als 200 nm. Die erfindungsgemäßen Partikel können z.B. aus zumindest einem Material, ausgewählt aus Silikaten, dotierten Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, pyrogenen- oder Fällungskieselsäuren, Polymeren und Metallpulvern ausgewählt sein.
  • Die Partikel können Teilchen im Sinne von DIN 53 206 sein. Partikel oder Teilchen gemäß dieser Norm können Einzelteilchen aber auch Aggregate oder Agglomeratesein, wobei gemäß DIN 53 206 unter Aggregaten flächig oder kantenförmig aneinander gelagerte Primärteilchen (Partikel) und unter Agglomeraten punktförmig aneinandergelagerte Primärteilchen (Partikel) verstanden werden. Als Partikel werden solche eingesetzt, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten zusammenlagern. Die Struktur solcher Partikel kann sphärisch, streng sphärisch, mäßig aggregiert, nahezu sphärisch, äußerst stark agglomeriert oder porös agglomeriert sein. Die Größe der Agglomerate bzw. Aggregate liegt zwischen 20 nm und 100 µm, bevorzugt zwischen 0,2 und 30 µm.
  • In den Fig. 1 und 2 sind Rasterelektronenmikroskopische- (REM-) Aufnahmen von als Strukturbildnern eingesetzten Partikeln wiedergegeben.
    • Fig. 1 zeigt eine REM-Aufnahme des Aluminiumoxids Aluminiumoxide C (Degussa AG).
    • Fig. 2 zeigt eine REM-Aufnahme der Oberfläche von Partikeln der Kieselsäure Sipernat FK 350 (Degussa AG) auf einem Träger.
  • Die nachfolgenden Beispiele sollen die erfindungsgemäßen Oberflächen bzw. das Verfahren zur Herstellung der Oberflächen näher erläutern, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsarten beschränkt sein soll.
    • Beispiel 1:
  • 20 Gew.-% Methylmethacrylat, 20 Gew.-% Pentaeritrittetraacrylat und 60 Gew.-% Hexandioldimethacrylat wurden miteinander vermischt. Bezogen auf diese Mischung werden 14 Gew.-% Plex 4092 F, ein acrylisches Copolymerisat der Röhm GmbH und 2 Gew.-% UV-Härter Darokur 1173 zugesetzt und mindestens 60 min lang gerührt. Diese Mischung wurde als Träger auf eine 2 mm dicken PMMA-Platte in einer Dicke von 50 µm aufgetragen. Die Schicht wurde für 5 min angetrocknet. Anschließend wurden als Partikel hydrophobierte, pyrogene Kieselsäure Aerosil VPR 411 (Degussa AG) mittels einer elektrostatischen Sprühpistole aufgesprüht. Nach 3 min wurde der Träger bei einer Wellenlänge von 308 nm unter Stickstoff gehärtet. Nach dem Härten des Trägers wurde überschüssiges Aerosil VPR 411 abgebürstet. Die Charakterisierung der Oberfläche erfolgte anfänglich visuell und ist mit +++ protokolliert. +++ bedeutet, Wassertropfen bilden sich nahezu vollständig aus. Der Abrollwinkel betrug 2,4°. Gemessen wurden Fortschreit- und Rückzugswinkel zu jeweils größer als 150°. Die zugehörige Hysterese liegt unterhalb von 10°.
    • Beispiel 2:
  • Der Versuch aus Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei Partikel aus Aluminiumoxid C (Degussa AG), ein Aluminiumoxid mit einer BET-Oberfläche von 100 m2/g, elektrostatisch aufgesprüht wurden. Nach erfolgter Härtung des Trägers gemäß Beispiel 1 und Abbürsten überschüssiger Partikel, wurde die gehärtete, abgebürstete Platte zum Hydrophobieren in eine Formulierung von Tridecafluoroctyltriethoxysilan in Ethanol (Dynasilan 8262, Sivento GmbH) getaucht. Nach Abtropfen von überschüssigem Dynasilan 8262 wurde die Platte bei einer Temperatur von 80 °C getempert. Die Oberfläche wird mit ++ eingestuft, d.h., die Ausformung der Wassertropfen ist nicht ideal, der Abrollwinkel liegt unterhalb von 20 °.
    • Beispiel 3:
  • Auf die mit dem Träger behandelte Platte aus Beispiel 1 wird Kieselsäure Sipernat 350 der Degussa AG gestreut. Nach 5 min Eindringzeit wird die behandelte Platte unter Stickstoff im UV-Licht bei 308 nm gehärtet. Überschüssige Partikel werden wiederum abgebürstet und die Platte wird anschließend wiederum in Dynasilan 8262 getaucht und anschließend bei 80 °C getempert. Die Oberfläche wird mit +++ eingestuft.
    • Beispiel 4:
  • Der Versuch aus Beispiel 1 wird wiederholt, aber an Stelle von Aerosil VPR 411 wird Aerosil R 8200 (Degussa AG), welches eine BET-Oberfläche von 200 ± 25 m2/g eingesetzt. Die Beurteilung der Oberfläche ist +++. Der Abrollwinkel ist zu 1,3° bestimmt worden. Gemessen wurden außerdem Fortschreit- und Rückzugswinkel, die jeweils größer als 150° betrugen. Die zugehörige Hysterese liegt unterhalb von 10°.
    • Beispiel 5:
  • Dem Lack aus Beispiel 1, der mit dem UV-Härter bereits vermischt wurde, wurden zusätzlich 10 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Lackmischung) 2-(N-Ethylperfluoroctansulfonamido)-ethylacrylat zugesetzt. Auch dieses Gemisch wurde wieder mindestens 60 min lang gerührt. Diese Mischung wurde als Träger auf eine 2 mm dicken PMMA-Platte in einer Dicke von 50 µm aufgetragen. Die Schicht wurde für 5 min angetrocknet. Anschließend wurden als Partikel hydrophobierte, pyrogene Kieselsäure Aerosil VPR 411 (Degussa AG) mittels einer elektrostatischen Sprühpistole aufgesprüht. Nach 3 min wurde der Träger bei einer Wellenlänge von 308 nm unter Stickstoff gehärtet. Nach dem Härten des Trägers wurde überschüssiges Aerosil VPR 411 abgebürstet. Die Charakterisierung der Oberfläche erfolgte anfänglich visuell und ist mit +++ protokolliert. +++ bedeutet, Wassertropfen bilden sich nahezu vollständig aus. Der Abrollwinkel betrug 0,5°. Gemessen wurden Fortschreit- und Rückzugswinkel zu jeweils größer als 150°. Die zugehörige Hysterese liegt unterhalb von 10°.

Claims (16)

  1. Selbstreinigende Oberfläche, die eine künstliche, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist, wobei die Erhebungen und Vertiefungen durch auf der Oberfläche fixierte Partikel gebildet werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel eine zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich aufweisen, die im Mittel eine Höhe von 20 nm bis 500 nm aufweisen, wobei der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln weniger als 500 nm beträgt,
    und die Partikel sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten
    zusammenlagern, deren Größe zwischen 20 nm und 100 µm liegt.
  2. Selbstreinigende Oberfläche nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel pyrogene Kieselsäuren oder Fällungskieselsäuren aufweisen.
  3. Selbstreinigende Oberfläche gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
  4. Selbstreinigende Oberfläche gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die einzelnen Partikel auf der Oberfläche Abstände von 2 - 3 Partikeldurchmesser, aufweisen.
  5. Selbstreinigende Oberfläche gemäß Anspruch 4 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Erhöhungen und/oder Vertiefungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 200 nm aufweisen.
  6. Selbstreinigende Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln weniger als 200 nm beträgt.
  7. Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen, bei dem eine geeignete, zumindest teilweise hydrophobe Oberflächenstruktur durch Fixieren von Partikeln mittels eines Trägers auf einer Oberfläche geschaffen wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel, die eine zerklüftete Struktur mit Erhebungen und/oder Vertiefungen im Nanometerbereich aufweisen, deren Erhöhungen und/oder Vertiefungen im Mittel eine Höhe von 20 bis 500 nm aufweisen, wobei der Abstand der Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf den Partikeln weniger als 500 nm beträgt, und die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten zusammenlagern, deren Größe zwischen 20 nm und 100 µm liegt,
    eingesetzt werden.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel, die zumindest ein Material aufweisen, das ausgewählt ist aus pyrogenen Kieselsäuren oder Fällungskieselsäuren, eingesetzt werden.
  9. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 oder 8 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel durch chemische oder physikalische Methoden auf der Oberfläche fixiert werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Fixieren der Partikel chemisch unter Verwendung eines Fixiermittels oder physikalisch durch Eindrücken der Partikel in die Oberfläche oder durch Zusammensintern der Partikel untereinander beziehungsweise der Partikel an ein feinpulvriges Trägermaterial erfolgt.
  11. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel eingesetzt werden, die hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
  12. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel eingesetzt werden, die durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Alkyldisilazane, Fluoralkylsilane, Disilazane, Wachse, Paraffine, Fettsäureester oder funktionalisierten langkettige Alkanderivate, hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
  13. Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 bis 12 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel nach dem Fixieren auf der Oberfläche mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Perfluoralkylsilane, Alkyldisilazane, Fluoralkylsilane, Wachse, Paraffine, Fettsäureester oder funktionalisierten langkettige Alkanderivate oder Fluoralkanderivaten, mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.
  15. Verwendung des Verfahrens gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 bis 14 , zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf planaren oder nichtplanaren Gegenständen.
  16. Verwendung des Verfahrens gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 bis 15 , zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächen auf nicht starren Oberflächen von Gegenständen.
EP02004703A 2001-04-12 2002-03-01 Selbstreinigende Oberfläche mit hydrophober Oberflächenstruktur und Verfahren zu deren Herstellung Revoked EP1249281B1 (de)

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DE10118345A DE10118345A1 (de) 2001-04-12 2001-04-12 Eigenschaften von Strukturbildnern für selbstreinigende Oberflächen und die Herstellung selbiger

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Publication Number Publication Date
EP1249281A2 EP1249281A2 (de) 2002-10-16
EP1249281A3 EP1249281A3 (de) 2003-01-02
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US (1) US6811856B2 (de)
EP (1) EP1249281B1 (de)
JP (1) JP4102583B2 (de)
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