Auf Grund der geringen Waschechtheiten wurden am DWI zwei Luftfiltervliese der Fa. Filzfabrik Fulda aus Polyester als Funktionsmuster ausgewählt. Filter 1 mit einem Flächengewicht von 270±30 g/m2 und Filter 2 mit einem Flächengewicht von 180±20 g/m2. Trotz des geringeren Flächengewichtes zeigte sich Filter 2 als deutlich voluminöser.
Die Luftfilter wurden analog zu den Textilien beschichtet (Kapitel 4.4). Die Auftragsmenge wurde sowohl indirekt über die photokatalytische Aktivität der beschichteten Gewebe als auch direkt über die Analyse des Titangehalts untersucht. Die Titangehalte sind in Tabelle 14 dargestellt. Trotz des geringeren Flächengewichts wurden mit Filter 2 auf Grund der größeren Oberfläche deutlich höhere Titangehalte erreicht.
Textil Titangehalt nach Beschichtung [mg /kg Gewebe]
Polyesterfilter 1 1324
Polyesterfilter 2 21208
Tabelle 14: Titangehalte der beiden beschichteten Luftfilter.
Die Belichtung der beschichteten und angeschmutzten Filter erfolgte in einem Atlas ES25 weather-o-meter an Luft, bei einer relativen Feuchte von 54% und einer Strahlungsintensität von 0,26 W*m-2*nm für 60 Minuten. Nach der Belichtung zeigte sich der beschichtete Filter nahezu farblos, wohingegen der unbeschichtete Filter noch deutlich blau gefärbt war. Um diese Wahrnehmung zu
objektivieren wurde eine Farbmessung nach dem CIELAB System an einem Farbmessgerät (Spectraflash ® SF 600 PLUS CT, Datacolor AG, Dietlikon) vorgenommen.
Um den photokatalytischen Abbau vom reinen UV-Abbau zu unterscheiden, wurde neben dem beschichteten Filter auch ein nicht beschichteter Filter angeschmutzt und belichtet. Bei beiden Proben ist eine Zunahme der Gelbintensität (positiver Wert von Db = Abnahme der Blauintensität) zu beobachten. Dies zeigt, dass innerhalb von 60 min ein geringer Teil des Farbstoffs durch das UV-Licht abgebaut wurde. Die Zunahme der Gelbintensität ist für den beschichteten Filter jedoch deutlich größer und zeigt damit, dass photokatalytische Aktivität des Titandioxids vorhanden ist. Es konnte damit also am Beispiel eines Luftfilters gezeigt werden, dass die Agglomerate auf Textilien aufgetragen weiterhin photokatalytisch aktiv sind.
Beschichtung von Papieren
Auch für die entwickelten Papier-Beschichtungsmassen war ursprünglich vorgesehen, erfolgreiche Laborbeschichtungen auf den Pilotmaßstab zu adaptieren. Da die durchgeführten Laborarbeiten mit den verschiedenen, Titandioxid enthaltenden Streichfarben keine Hinweise auf eine photokatalytische Aktivität der gestrichenen Papiere ergaben, wurden Versuche für die hauseigenen Pilotstreichanlage VESTRA mit dem Ziel geplant, durch Anwenden einer grundlegend anderen Beschichtungstechnik die photokatalytisch aktiven Papierstriche erfolgreich zu realisieren.
An der Pilot-Anlage, die üblicherweise zur Umsetzung von Ergebnissen aus dem Labormaßstab auf industrielle Produktionsanforderungen genutzt wird, besteht die Möglichkeit, ein modernes Auftragsaggregat für Vorhangstreichen (Curtain Coating) einzusetzen. Der große Pluspunkt des Curtain Coating besteht darin, mehrere Lagen aus verschiedenen Streichfarben simultan aber ohne Durchmischung der einzelnen Lagen auftragen zu können. Lediglich an den Grenzflächen kommt es zu Wechselwirkungen und sehr geringfügiger Mischung der Phasen. Um eine Streichfarbe mittels Vorhangstreichen auftragen zu können, muss sie bestimmte rheologische Eigenschaften erfüllen und zusätzlich mit der angrenzenden, aufgetragenen Schicht verträglich sein. Dazu müssen den Pigmentdispersionen ähnlich wie bei anderen Auftragsvarianten verschiedene Additive zugemischt werden.
Bei den letztlich durchgeführten Arbeiten wurde von der Technik des 2-lagigen Vorhangstreichens abgewichen. Stattdessen wurde nur eine Schicht Streichfarbe ohne Titandioxid als Vorstrich aufgetragen. Unmittelbar nach dem Curtain wurden auf den noch nassen Vorstrich verschiedene Titandioxid haltige Deckstriche mittels Sprühpistole aufgebracht. Nachteil dabei war, dass sich auf diese Weise keine völlig gleichmäßigen und geschlossenen Deckstriche aufbringen ließen. Diesem Nachteil stehen folgende für die Versuche entscheidenden Vorteile gegenüber. Es kann mit sehr kleinen Rohstoffmengen für den Deckstrich an einer eigentlich große Mengen erfordernden Pilot-Anlage gearbeitet werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass für die aufgesprühte Deckschicht eine sehr variable Zusammensetzung möglich ist. Es gilt nur zwei grundsätzliche Beding-
ungen zu erfüllen. Zum einen muss die Beschichtungsmasse sprühbar sein. Zum anderen muss die Verträglichkeit zwischen Vorstrich und aufgesprühter Deckschicht gegeben sein. Auf diese Weise ist es möglich, auf die in Streichfarben für das Auftragen nötigen Additive teilweise oder im Idealfall sogar komplett zu verzichten. Je weniger Additive verwendet werden müssen, umso weniger kann die Oberfläche der Titandioxid-Nanopartikel belegt und damit ihre photokatalytische Aktivität eingeschränkt werden. Mit dieser Auftragstechnik sollten also Deckstriche mit der Geringsten Einschränkung der photokatalytischen Aktivität möglich sein.
In den vorhergehenden Projektschwerpunkten konnte nicht abschließend geklärt werden, ob die den Streichfarben zugesetzte Menge der geträgerten Systeme zu gering war, um eine photokatalytische Aktivität der Oberflächen zu erreichen.
Deswegen wurden für die Versuche am Pilotcoater kurzfristig verfügbare, neu entwickelte geträgerte Systeme g-TiO2-07 und g-TiO2-08 einzusetzen (Tabelle 15). Diese wurden im Rahmen des vom Tschechischen Ministerium für Industrie und Handel geförderten Forschungsprojektes FT-TA4/025 entwickelt und von einem im Projekt begleitenden Ausschuss des IGF-Projektes 254ZN vertretenen kmU zur Verfügung gestellt. Sie bestehen aus Kaolin als Trägerpigment, an dessen Seitenrändern die Titandioxid-Nanopartikel fixiert sind, wie durch Untersuchung mit dem Rasterelektronenmikroskop bestätigt wird (Abbildung 10).
Die photokatalytisch wirksamen Titandioxid-Partikel wurden in flüssiger Phase auf die Kaolin-Pigmentpartikel aufgebracht. Die beiden Produkte enthalten mit 10 bzw. 60% Titandioxid deutlich größere Anteile des Photokatalysators als die zuvor eingesetzten Produkte. Für die Versuche an der Pilotanlage wurde das Produkt g-TiO2-08 mit 60% Titandioxid verwendet.
Produkt g-TiO2-07 g-TiO2-08
Trägermaterial Kaolin Kaolin
Partikelform Plättchen Plättchen
TiO2 aufgefällt aufgefällt
Gehalt TiO2 [%] 10 60
Zetamax (bei pH) [mV] -44 (8,9) -30 (8,9)
d50 [nm] 4380 2010
Tabelle 15: Auf Kaolin geträgerte Titandioxide g-TiO2-07 und g-TiO2-08.
Es wurden folgende vier Streich-Versuche am Pilotcoater durchgeführt, die in Tabelle 16 aufgeführt sind:
Als Substrat wurde ein ungedeckter aber vorgestrichener Liner mit ca. 206 g/m² Flächengewicht eingesetzt. Die Standardfarbe („pre“) wurde unter Verwendung eines Curtain Coaters mit 26 cm Breite auf den Basiskarton gegossen. Das Auftragsgewicht der Standardfarbe lag bei ca. 20g/m². Unmittelbar nach dem Curtain, auf der noch nassen gestrichenen Papierbahn, erfolgte der Auftrag der unterschiedlichen „top“-Strichvarianten. Die Versuche wurden bei einer Geschwindigkeit von 300 m/min durchgeführt. Die Trocknung des Papierstrichs erfolgte über IR-Strahler und Heißluft.
Abbildung 10: Titandioxid-Nanopartikel geträgert auf Kaolin (g-TiO2-08), REM-Aufnahme mit 30.000-facher Vergrößerung.
Für die Versuche V1 und V2 wurde von g-TiO2-08 zunächst eine ca. 50%ige Aufschlämmung hergestellt, die anschließend für den Auftrag mittels Sprühpistole verdünnt wurde. Bei V1 wurde der pH-Wert nicht nachträglich eingestellt und die stark saure Suspension eingesetzt. Bei V2 wurde der pH-Wert auf etwa denselben Wert eingestellt, wie er für die als Vorstrich verwendete Standardfarbe gemessen wurde.
Bei den niedrigen Feststoffgehalten von 21,1 und 23,1% waren die Suspensionen nicht ausreichend stabil für einen Einsatz als gießfähige Farbe für den Curtain Coater. Um eine solche Farbe ansatzweise zu realisieren, wurde in V3 unter Verwendung von geringen Mengen Dispergiermittel und Verdicker eine Dispersion hergestellt, die ebenfalls auf den alkalischen pH-Wert der Standardfarbe eingestellt wurde. Dieser deutlich stabilere „top“-Strich ließ sich nicht mit der Sprühpistole auftragen, da er die Düse verklebte. In Versuch V4 wurde das vorher durchgesiebte trockene Pigment g-TiO2-08 als Pulver aufgesprüht.
Die in den Versuchen V1, V2 und V4 erfolgreich beschichteten Liner zeigen beim Betrachten unter kleinen Winkeln gegen das Licht optische Unterschiede.
Während bei V2 und V4 eine gleichmäßig glänzende Oberfläche sichtbar wird, erkennt man für V1 glänzende und matte Bereiche. Eine plausible Erklärung ist, dass das Zusammentreffen des stark sauren „top 1“-Strichs an der Grenzschicht mit dem alkalischen und carbonathaltigen Vorstrich zu chemischen Reaktionen führt.
Versuch V1
Feststoffgehalt [%] 66,2 30,7 30,5 11,8 trocken
pH-Wert 8,3 2,6 8,5 8,4
Feststoffgehalt [%] 66,2 21,1 23,1 11,8 trocken
Dichte [g/l] 1592
Tabelle 16: Eigenschaften der Streichfarben für die Versuche mit dem Pilotcoater.
Diese rein visuell beobachteten Merkmale spiegelten sich auch in den Oberflächen-Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop wider. Wie Abbildung 11 zeigt, wird die ursprünglich eher gleichmäßige Oberfläche des Curtain-Vorstrichs (oben) durch das Aufsprühen des sauren Deckstrichs „top 1“
(unten) lokal inhomogener. Das liegt zum einen an der Differenz des pH-Wertes zwischen Vorstrich und Deckstrich, die zu chemischen Reaktionen führt, zum anderen an am Aufprallen der Pigmentpartikel auf die noch nasse Oberfläche des Vorstriches. Die untere Abbildung belegt klar, dass keine gleichmäßige und vollflächige Bedeckung der Oberfläche durch die im aufgesprühten Deckstrich suspendierten Pigmentpartikel gegeben ist.
Im Gegensatz zum Aufsprühen des sauren Deckstrichs (V1) wurde die Oberfläche des alkalischen Curtain-Vorstrichs durch den ebenfalls alkalischen Deckstrich (V2) deutlich weniger stark inhomogen (Abbildung 12, oben). Auch in diesem Falle wurde aber keine gleichmäßige und vollflächige Bedeckung der Oberfläche durch die Pigmentpartikel aus der aufgesprühten Suspension erzielt.
Die untere Aufnahme in Abbildung 12 zeigt, dass beim Aufsprühen des geträgerten Titandioxides in Pulverform die Oberfläche des Curtain-Vorstriches deutlich weniger beeinflusst wird, als durch die wässrigen Pigmentsuspensionen.
Außerdem wird durch den Pulverauftrag am wenigsten des Pigmentes auf die Strichoberfläche gebracht.
Oberfläche gestrichener Liner, nur Vorstrich (Valle)
Oberfläche gestrichener Liner, Vorstrich mit Deckstrich 1 (V1)
Abbildung 11: REM-Aufnahmen von Oberflächen gestrichener Liner, 500-fache Vergrößerung.
Oberfläche gestrichener Liner, Vorstrich mit Deckstrich 2 (V2)
Oberfläche gestrichener Liner, Vorstrich mit Deckstrich 4 (V4)
Abbildung 12: REM-Aufnahmen von Oberflächen gestrichener Liner, 500-fache Vergrößerung.
Wie durch eine Detailaufnahme des gestrichenen Liners mit dem Deckstrich 1 zweifelsfrei belegt werden konnte, sind die Inhomogenitäten in der Oberfläche des Curtain-Vorstrichs durch das Auftreffen der aufgesprühten Pigmentpartikel verursacht (Abbildung 13). In der oberen linken Ecke erkennt man eindeutig, wie eines der Kaolin-Plättchen, das an den Kanten durch einen Gürtel nanoskaliger Titandioxid-Partikel umgeben ist, teilweise frei aus dem Strich ragt.
Dies ist die optimale Voraussetzung dafür, dass die Titandioxid-Nanopartikel ihre photokatalytische Wirkung entfalten können.
Oberfläche gestrichener Liner, Vorstrich mit Deckstrich 1 (V1) Abbildung 13: REM-Aufnahme mit 10.000-facher Vergrößerung.
Mithilfe der Quecksilberporosimetrie wurde untersucht, in wie weit Unterschiede in der Porosität der erzeugten Papierstriche festzustellen sind. Hierzu wurde die Differenz aus dem Messergebnissen nach und vor dem Streichen gebildet, um das Porenvolumen des Strichs zu ermitteln. Die durchgeführten Doppelbestimmungen ergaben Messwerte, die unterhalb der Messgenauigkeit der Methode lagen. Die Ursache liegt darin begründet, dass die Grammatur des Liners hoch ist und zudem um nahezu 10% schwankt, das Strichgewicht dagegen aber recht gering ist. Es ließen sich demnach keine Aussagen darüber gewinnen, wie sich die Porositäten der verschieden beschichteten Proben unterscheiden.
Proben der verschieden gestrichenen Papiere und zusätzlich des Liners ohne Curtain-Vorstrich wurden mit Methylenblau-Lösung angefärbt, um durch Bestrahlung ihre photokatalytische Aktivität zu bestimmen. Nach 30, 60, 90 und 120 Minuten, sowie 3, 4 und 24 Stunden Belichtung mit einer intensitätsstarken Quelle in einem Belichtungs- und Bewitterungsprüfgerät wurden die Proben visuell begutachtet. Während der ersten 4 Stunden Belichtung konnten keine
Hinweise auf eine photokatalytisch induzierte Oxidation des Farbstoffes und damit sein Verblassen ermittelt werden. Nach 24 Stunden dagegen war auf allen Proben der Farbstoff gleichermaßen vollständig oxidiert. Da dies auch auf dem Liner ohne und mit Vorstrich geschah, ist dies nicht auf eine photoinduzierte Oxidation zurückzuführen.
Trotzdem ist durch das Aufsprühen der Pigmentsuspension auf den noch nassen Vorstrich ein Erfolg versprechender Weg gefunden. Denn wie die REM-Aufnahme Abbildung 13 eindrücklich belegt, gelingt es so, nicht mit Additiven bedeckte Pigmentpartikel an der Oberfläche des Strichs zu platzieren. Das bei den durchgeführten Experimenten letztlich keine photokatalytisch aktive Oberfläche erhalten wurde, wird darauf zurückgeführt, dass eine nur sehr geringe Menge des geträgerten Titandioxides durch den Sprühvorgang aufgetragen wurde. Es gilt also dahingehend die Methode zu optimieren, dass eine deutlich größere Menge des Photokatalysators durch den Sprüh-Prozess aufgebracht werden kann.
Industrielle Druckversuche
Es wurden alle vorbereitenden Maßnahmen getroffen und Vorarbeiten geleistet, um jederzeit mit Druckversuchen beginnen zu können.
Außerdem wurden an den vorigen Arbeitsschwerpunkt beschriebenen gestrichenen Linern zeitgleich zu den dort aufgeführten Untersuchungen sowohl die Rupffestigkeit als auch die Wolkigkeit (Mottling) geprüft, um Hinweise auf die Eignung der Produkte für die Druckversuche zu erhalten. An den gestrichenen Linern wurde bei ansteigender Druckgeschwindigkeit (0-3 m/s) die Rupffestigkeit geprüft, um Aussagen darüber machen zu können, wie stabil die verschiedenen Komponenten (Liner, Vorstrich, Deckstriche) miteinander verbunden sind (Tabelle 17).
Vergleichende Beurteilung Gut schlecht mittel gut Mottling
1) Keine Prüfung auf Mottling
Tabelle 17: Ergebnisse der Untersuchungen auf Rupffestigkeit und Mottling.
Beim ausschließlich mit dem Vorstrich versehenen Liner ist die Haftung zwischen Streichfarbe und Papieroberfläche sehr gut und das Rupfen entsteht dadurch,
dass sich die Decklage des Liners von darunter befindlichen Lagen löst. Beim Versuch V4 mit dem als Pulver aufgesprühten geträgerten Titandioxid zeigte sich unter dem Lichtmikroskop, dass nur sehr wenige Pigmentteilchen auf dem Vorstrich haften blieben. Daraus erklärt sich das ähnlich gute Verhalten wie beim reinen Vorstrich. Allerdings traten bei der durchgeführten Doppelbestimmung im Gegensatz zu den anderen drei Proben zwei stark voneinander abweichende Werte auf (1,170 bzw. 2,640 m/s). Dieser Befund könnte darauf zurückzuführen sein, dass an den jeweiligen Stellen zufällig eines der wenigen Pigmentteilchen des geträgerten Titandioxids fixiert war und aufgrund einer geringen Haftung leicht vom Vorstrich abgelöst wurde. Die Rupffestigkeit der Proben aus den Versuchen V1 und V2 liegt bei geringeren Werten, als bei den beiden anderen Versuchen. Im Lichtmikroskop ließ sich bestätigen, dass deutlich mehr Spezialpigment als im Versuch V4 auf dem Vorstrich haften blieb. Die verglichen mit dem reinen Vorstrich geringeren Werte für die Rupffestigkeit sind ein Indiz dafür, dass das Spezialpigment durch Aufsprühen als Suspension nicht sehr stark am Vorstrich fixiert wird. Der pH-Wert des jeweiligen „top“-Strichs erklärt, dass beim Aufsprühen der stark sauren Suspension (V1) auf den Vorstrich schlechtere Rupffestigkeit erzielt wird, als wenn mit annähernd demselben alkalischen pH-Wert gearbeitet wird (V2), den der Vorstrich hat. Durch die chemische Reaktion aufgrund der deutlich differierenden pH-Werte, wird der Vorstrich destabilisiert und somit tritt das Rupfen schon bei geringeren Druckgeschwindigkeiten auf.
Von den Proben Valle (als Referenz), V1 und V2 wurde das Mottling (Wolkigkeit) bestimmt (Tabelle 17). Die Proben wurden ebenfalls unter Verwendung des Prüfbau-Geräts hergestellt. Die Beurteilung erfolgte durch drei unabhängige visuelle Tests im paarweisen Vergleich der Proben, wie bereits im Arbeitsschwerpunkt D1. Die Auswertung ergab, dass Valle und V2 identisch gut bewertet wurden und beide gleichermaßen eine bessere Qualität haben, als die Probe V1. Die identische Beurteilung für Valle und V2 kann dahin gehend gedeutet werden, dass durch das aufgesprühte Spezialpigment als Deckstrich keine Veränderungen hinsichtlich Mottling im Vergleich zum reinen Vorstrich auftreten. Die schlechtere Bewertung von V1 ist schon aus dem rein visuell festellbaren, ungleichmäßigen Oberflächeneindruck des unbedruckten Papiers zu erklären, der aus der großen Differenz der pH-Werte von Vorstrich und Deckstrich resultiert.
Trotz der zusätzlich durchgeführten Arbeiten im vorhergehenden Arbeitsschwerpunkt, durch eine grundlegend andere Auftragsmethode die angestrebte Eigenschaft der Papieroberfläche zu erreichen, lagen zum Ende der Projektarbeiten keine Papiere vor, bei deren Prüfung zweifelsfrei eine photokatalytische Aktivität nachgewiesen werden konnte. Dies ist aber die Grundvoraussetzung für ein Auftreten der photoinduzierten Superhydrophilie, deren Auswirkungen auf das Druckbild in diesem abschließenden Arbeitsschwerpunkt durch visuelle und messtechnische Untersuchungen ermittelt werden sollte. Folglich fehlte die Grundvoraussetzung für die abschließenden Bedruckungsversuche.
5 Zusammenfassung
Für den Bereich Papier (PTS-PTI)
Am Papiertechnischen Institut (PTS-PTI) ist es im Verlauf des Vorhabens gelungen, Titandioxid-Nanopartikel über verschiedene Methoden auf Streichpigmenten (Kaolin) und anderen Trägerpartikeln (verschiedene amorphe Silikate) zu fixieren. Die Fixierung auf anorganischen Trägermaterialien verhindert eine ungewollte Agglomeration des in Form von Nanopartikeln eingesetzten Photokatalysators, was eine hohe Wirksamkeit durch die große spezifische Oberfläche der Titandioxid-Nanopartikel gewährleistet. Darüber hinaus schützt die Fixierung des Titandioxids auf gegen Photooxidation inerten anorganischen Trägermaterialien die Papiere vor einer deutlichen Schädigung durch unselektive Photooxidation.
Die neu entwickelten, photokatalytisch aktiven Systeme konnten erfolgreich in Streichfarbenrezepturen integriert werden, die mit konventionellen Auftragssystemen zur Oberflächenveredelung von Papieren aufgetragen werden können.
Die Analyse der mit diesen Streichfarben beschichteten Papieroberflächen hinsichtlich verschiedener relevanter optischer und anderer herkömmlicher Qualitätsparameter der gestrichenen Papiere wiesen auf keine generellen und deutlichen Beeinträchtigungen dieser Eigenschaften hin. Die Untersuchungen auf photoinduzierte Eigenschaften erbrachten allerdings keine zweifelsfrei positiven Nachweise. So konnte bei den gestrichenen Papieren weder der photokatalytische Abbau eines eingesetzten Farbstoffes noch eine eindeutige, photoinduzierte Erhöhung der Hydrophilie eindeutig nachgewiesen werden.
Es konnte der grundsätzliche Nachweis erbracht werden, dass Titandioxid-Nanopartikel in der entwickelten Form als geträgertes System in Streichfarben einsetzbar sind und damit prinzipiell die Möglichkeit besteht, Papiere mit einer photokatalytisch aktiven Oberfläche auszustatten. Es bedarf aber noch weiterer Entwicklungsarbeit, um Produkte zu entwickeln, die eine photokatalytisch aktive Oberfläche gewährleisten. Potential dafür besteht bei den Streichfarbenzusammensetzungen, den gewählten Streichkonzepten und den Auftragssystemen. Auch Weiterentwicklungen von Titandioxiden (z.B. hinsichtlich gesteigerter Licht- Adsorption), ihre Verfügbarkeit in Form von Nanopartikeln und geträgerter Titandioxide bieten weitere Chancen, bis hin zur Erzeugung maßgeschneiderter Produkte und gestrichener Papiere.
Für den Bereich Textil (DWI)
Am DWI wurden im Rahmen dieses Projekts photokatalytisch aktive Beschichtungen für Textilien entwickelt, die an Luft und in wässriger Lösung organische Substanzen abbauen. Alle beschichteten Textilien zeigen photokatalytische Aktivität, die vom Titangehalt des Textils, der zugänglichen Oberfläche und der Oberflächenbeschaffenheit des Textils beeinflusst wird. Es konnte gezeigt werden, dass mit dieser Beschichtung der textile Träger nicht angegriffen wird.
Zur Herstellung der Beschichtungen wurden erstmals neuartige Heterocoagglomerate bestehend aus einem flächigen Träger und photokatalytisch aktivem, nanoskaligem Titandioxid entwickelt, die in wässriger Lösung formuliert werden können. Als Träger wurden Hydrotalcit und zwei Schichtsilikate untersucht. Als Träger bieten die Schichtsilikate den Vorteil der schnellen Ad-
sorption, mit der Schadstoffe aus der Umgebung in einem ersten Schritt schnell an der Oberfläche gebunden und dann in einem zweiten, vergleichsweise langsamen Schritt durch das auf dem Schichtsilikat fixierte photokatalytisch aktive Titandioxid abgebaut werden.
Die Anbindung der Heterocoagglomerate an die Textilien erfolgte elektrostatisch. Aus diesem Grund wurde nur eine schlechte Beständigkeit beim Waschen in handelsüblichen Waschmaschinen erzielt. Ohne Waschmittel werden dagegen ausgezeichnete Echtheiten erzielt. Die Beständigkeit bei mechanischer Einwirkung ist gut. Aus diesem Grund eignet sich die Beschichtung zurzeit nur für Textilien, die in der Regel nicht gewaschen werden, wie zum Beispiel Filter, Zeltbahnen, Markisen und textile Bespannungen. Eine Kombination mit einem aktiven Binder wird derzeit im Rahmen eines fortführenden Vorhabens untersucht.
Als Funktionsmuster wurde Luftfiltervliese aus Polyester nass anschmutzt und an feuchter Luft belichtet. Die Vliese zeigten nach 60 minütiger Bestrahlung eine praktisch vollständige Zersetzung des adsorbierten Stoffes.
Ansprechpartner für weitere Informationen:
A) Papiertechnische Stiftung (PTS):
Dipl.-Ing. (FH) Robert Metz Dr. Burkhard Schmidt-Brücken Tel. 089/12146-385 Tel. 03529/551-682
robert.metz@ptspaper.de burkhard.schmidt-bruecken@ptspaper.de Papiertechnische Stiftung PTS
Heßstraße 134 80797 München Tel. (089) 1 21 46-0 Fax (089) 1 21 46-36 e-Mail: info@ptspaper.de www.ptspaper.de
Dr. Oliver Weichold LM-Chem. Stefanie Vonscheidt Tel. (0241) 80233 - 07 Tel. (0241) 80233 - 92
weichold@dwi.rwth-aachen.de vonscheidt@dwi.rwth-aachen.de DWI an der RWTH Aachen e.V.
Pauwelsstraße 8 52056 Aachen
Tel. (0241) 80233 - 00 Fax (0241) 80233 - 01
e-Mail: contact@dwi.rwth-aachen.de www.dwi.rwth-aachen.de
6 Literaturverzeichnis
[1] A. Fushijima, K. Honda Nature 1972, 238, 37-38.
[2] A.L. Linsebigler, G. Lu, J.T. Yates, Jr.
Chem. Rev. 1995, 95, 735-758.
[3] a) A. Benrath,
Z. Wiss. Phot. 1915, 14, 217 b) C. Renz,
Helv. Chim. Acta 1921, 4, 962.
[4] M. A. Grela, M. E. J. Coronel, A. J. Colussi, J. Phys. Chem. 1996, 100, 16940-16946 [5] A. Fujishima, K. Hashimoto, T. Watanabe,
TiO2 Photocatalysis, 1. Aufl., Bkc Inc., Tokyo, 1999
[6] a) T. Minabe, D.A. Tryk, P. Sawunyama, Y. Kikuchi, K. Hashimoto, A. Fujishima, J Photochem. Photobiol. A: Chemical 2000, 137, 53–62
b) T. Watanabe, A. Nakajima, R. Wang, M. Minabe, S. Koizumi, A. Fujishima, K. Hashimoto, Thin Solid Films 1999, 351, 260–263
c) A. Fujishima, T.N. Rao, D.A. Tryk,
J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2000, 1, 1–21.
[7] a) R.W. Matthews, S.R. McEvoy,
J. Photochem. Photobiol. A: Chemical 1992, 64, 231–246
b) V. Loddo, G. Marci, C. Martin, L. Palmisano, V. Rives, A. Sclafani, Appl. Catal. B: Environmental 1999, 20, 29–45.
[8] S. Preis, M. Krichevskaya, A. Khartchenko,
[8] S. Preis, M. Krichevskaya, A. Khartchenko,