Verfahren zur schmutzabweisenden Ausrüstung von Oberflächen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur schmutzabweisenden Ausrüstung von Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberflächen mit Partikeln beschichtet, die einen mittleren Durchmesser von 3 nm bis 5 μm haben und aus einem Mate- rial bestehen, welches eine Oberflächenenergie von mindestens 20 mN/m hat und ausgewählt wird aus organischen Polymeren und Copo- lymeren und anorganischen festen Oxiden, Carbonaten, Phosphaten, Silikaten oder Sulfaten der Gruppen 3 bis 14 des Periodensystems.
Ablagerungen und Anbackungen in Apparaten und Apparateteilen für den Anlagenbau bedeuten ein ernsthaftes Problem in der Industrie, insbesondere in der chemischen Industrie. Besonders betroffen sind dabei Apparate-, Behälter- und Reaktorwandungen, Kesselwandungen, Austragsvorrichtungen, Armaturen, Pumpen, Filter, Ver- dichter, Zentrifugen, Kolonnen, Trockner, Fliehkraftabscheider, Wäscher, Zerkleinerungsmaschinen, Einbauten, Füllkörper, Wärmetauscher, Verdampfer, Kondensatoren, Düsen, Zerstäuber, Sprühtrockner, Kristallisatoren, Abfüllanlagen und Mischorgane. Diese Ablagerungen werden auch als Beläge oder als Fouling bezeichnet.
Dabei können die Beläge auf vielfältige Art schädlich oder hindernd für den Prozess wirken und zur Notwendigkeit führen, entsprechende Reaktoren oder Verarbeitungsmaschinen wiederholt abzuschalten und zu reinigen.
Mit Belägen verkrustete Messeinrichtungen können zu fehlerhaften und irreführenden Ergebnissen führen, durch die Bedienungsfehler auftreten können.
Auch bei anderen Anwendungen sind Beläge nachteilig. Nach dem Benetzen und Verdunsten hinterlässt Wasser Rückstände auf Oberflächen, z.B. Regenwasser auf Fensterscheiben, Kraftfahrzeugen, Verkehrsschildern oder Reklametafeln. Strömende Flüssigkeiten verursachen durch die Benetzung Reibung an den angeströmten Oberflä- chen. Dies führt beispielsweise bei Schiffen, aber auch bei Flüssigkeiten, die durch Rohrleitungen strömen, zu Reibungsverlusten.
Durch das Benetzen können Flüssigkeiten z.B. Emulsionen, Suspensionen, Polymerdispersionen Beläge und Ablagerungen im Inneren von verfahrenstechnischen Apparaturen, beispielsweise Rohre, Kessel, Tanks, Reaktoren, Wärmetauschern, Verdampfern, Kondensato-
ren, Pumpen, Düsen, Zerstäubern, Sprühtrockern, Kristallisatoren oder Abfüllanlagen sowie Laborgeräten verursachen.
Elektrotechnische Vorrichtungen und Bauteile in bewitterten und in nicht bewitterten, aber mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Bereichen, verschmutzen an ihren Oberflächen. Durch die Verschmutzung selbst und besonders durch Anfeuchtung der Verschmutzung z.B. durch Regen, Nebel oder Luftfeuchte werden die Oberflächen in gewissem Maße elektrisch leitend, wodurch Kriech- ströme entstehen, die die Funktion der Bauteile beeinträchtigen können. Weiter kommt es z.B. bei hochspannungsführenden Freileitungen und Spannungsumformungsvorrichtungen zu erheblichen Energieverlusten auf Grund der Verschmutzungen der Isolatoren. Weiter sind die Verschmutzungen oft Ursache von Korrosion der Bauvor- richtungen und das Substrat für zusätzliche biologische Belastungen durch z.B. Mikroorganismen, Algen, Flechten, Moose oder Muscheln.
Durch das Benetzen (Befeuchten) können unerwünschte Lebewesen, beispielsweise Mikroorganismen, Biofilme, Algen, Flechten, Moose oder Muscheln auf Oberflächen wie beispielsweise Dächern Fassaden, Duschkabinen, Schiffen oder Wärmetauschern wachsen.
Durch Benetzung bleiben Flüssigkeiten und Flüssigkeit enthaltende Stoffe wie beispielsweise Mich, Honig, Joghurt oder Zahnpasta teilweise an der inneren Oberfläche der Verpackungsmaterialien hängen. Dadurch kann ein Teil des Verpackungsgutes nicht genutzt werden, wenn man es nicht aufwändig reinigen will. Ferner ist das Recycling von Verpackungsmaterialien wegen Verunreinigung mit dem Verpackungsgut schwierig. Schließlich ist das Verwesen dieser leichtverderblichen Reste auch ein hygienisches Problem und führt insbesondere im Sommer zu unangenehmen Gerüchen in der Nähe von Mülltonnen.
Wenn feste Oberflächen mit Partikeln in Kontakt kommen, findet Adhäsion statt. Die Adhäsion von Partikeln wie beispielsweise Schmutz, Staub, Ruß, industrielle Pulver, Blütenstaub, Sporen, Bakterien oder Viren führt zur Kontamination der Oberflächen und ist in vielen Fällen unerwünscht.
Ein weiteres Problem, das durch die Bildung von Ablagerungen entsteht, ist darin begründet, dass insbesondere in Belägen in Polymerisationsreaktoren die molekularen Parameter wie Molekulargewicht oder Vernetzungsgrad deutlich von den Produktspezifikatio- nen abweichen. Wenn sich Ablagerungen während des laufenden Betriebs lösen, können sie das Produkt verunreinigen (z.B. Stippen in Lacken, Einschlüsse in Suspensionsperlen) . Unerwünschte Abla-
gerungen können im Falle von Reaktorwandungen, Füllkörpern oder Mischorganen weiterhin zu einer unerwünschten Veränderung des Verweilzeitprofils der Apparatur führen oder die Wirksamkeit der Einbauten oder Mischorgane als solche beeinträchtigen. Abbre- chende grobe Teile von Belägen können zum Verstopfen von Aus- trags- und Aufarbeitungsvorrichtungen führen, kleine Teile können zu Beeinträchtigungen des produzierten Produktes führen.
Bei den Ablagerungen, deren Bildung verhindert werden soll, han- delt es sich um Beläge, die beispielsweise durch Reaktionen mit und auf Oberflächen verursacht werden kann. Weitere Gründe sind die Adhäsion an Oberflächen, die durch van-der-Waals-Kräfte, Polarisierungseffekte oder elektrostatische Doppelschichten verursacht werden kann. Wichtige Effekte sind weiterhin Stagnation der Bewegung an der Oberfläche und gegebenenfalls Reaktionen in den genannten stagnierenden Schichten. Schließlich sind zu nennen: Niederschläge aus Lösungen, Verdampfungsrückstände, Vercrackung an lokal heißen Oberflächen sowie mikrobiologische Aktivitäten.
Die Ursachen sind abhängig von den jeweiligen Stoffkombinationen und können alleine oder in Kombination wirksam werden. Während die Vorgänge, wegen derer die unerwünschten Beläge entstehen, recht gut untersucht sind (z.B. A.P. Watkinson und D.I. Wilson, Experi ental Thermal Fluid Sei. 1997, 14, 361 und darin zitierte Literatur), gibt es nur wenig einheitliche Konzepte zur Verhinderung der oben beschriebenen Ablagerungen. Die bisher bekannten Verfahren haben technische Nachteile.
Mechanische Lösungen haben den Nachteil, dass sie erhebliche Mehrkosten verursachen können. Zusätzliche Reaktoreinbauten können weiterhin das Strömungsprofil von Fluiden in den Reaktoren deutlich verändern und dadurch eine teure Neuentwicklung des Verfahrens erforderlich machen. Chemische Additive können zu einer unerwünschten Kontamination des Produktes führen; einige Additive belasten die Umwelt.
Aus diesen Gründen wird verstärkt nach Möglichkeiten gesucht, die Fouling-Neigung durch Modifizierung von Apparaten und Apparateteilen für den chemischen Anlagenbau direkt zu senken.
Aus EP-A 0 745 568 ist bekannt, dass Oberflächen durch fluorierte und insbesondere perfluorierte Alkylsilane wasserabstoßend gemacht werden können. Diese Substanzen sind jedoch vergleichsweise teuer.
WO 00/40775, WO 00/40774 und WO 00/40773 beschreiben Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen, speziell Oberflächen von Reaktoren für die Hochdruckpolymerisation von 1-Olefinen bzw. Oberflächen von Wärmetauschern, durch stromloses Abscheiden einer NiP/Poly- 5 tetrafluorethylen-Schicht oder einer CuP/Polytetrafluorethylen- Schicht, durch das die betreffenden Metalloberflächen antihaftend modifiziert werden können. Beim Einsatz der nach dem beschriebenen Verfahren beschichteten Oberflächen in Apparaten und Apparateteilen für den chemischen Anlagenbau, speziell Reaktoren für
10 die Hochdruckpolymerisation von 1-Olefinen, wird jedoch beobachtet, dass die Flächen nicht ausreichend mechanisch stabil sind, so dass nach einer längeren Anwendung wiederum Anbackungen von Produkt beobachtet werden. Eine erneute Beschichtung einer nur teilweise abgetragenen NiP/Polytetrafluorethylen-Schicht gelingt
15 jedoch nicht. Weiterhin ist zu beobachten, dass eine einmal abgeschiedene NiP/Polytetrafluorethylen-Schicht nur schlecht wieder entfernt werden kann, wenn sie in einem Reaktor oder Apparateteil nicht mehr erwünscht ist. Insbesondere in Reaktoren mit raschem Produktwechsel, in denen gelegentlich auch Reaktionen bei über
20 400°C durchgeführt werden sollen, hat sich eine Beschichtung mit NiP/Polytetrafluorethylen nicht bewährt. Schließlich ist als Nachteil zu nennen, dass insbesondere bei der Beschichtung groß- volu iger Reaktoren große Mengen an Tauchbädern verwendet werden müssen, die zu beträchtlichen Lösemittelabfällen führen.
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WO 96/04123 offenbart selbstreinigende Oberflächen, die mit Poly- tetrafluorethylen überzogen werden können und besonders hydrophobe Eigenschaften haben. Die Strukturierung wird durch Anätzen oder Prägen der Oberfläche erreicht, durch physikalische Methoden
30 wie Sandstrahlen oder Ionenätzung mit beispielsweise Sauerstoff. Der Abstand der Erhebungen bzw. Vertiefungen beträgt mehr als 5 μm. Anschließend wird die Oberfläche mit Teflon beschichtet. Die mechanische Stabilität derartig hydrophobierter Schichten ist jedoch viel zu gering für eine Verwendung im chemischen Apparate-
35 bau, insbesondere für Polymerisationsreaktoren, in denen starke Scherkräfte wirken. Die so aufgebrachten Schichten sind jedoch für zahlreiche Anwendungen nicht transparent genug.
Weiterhin sind strukturierte Oberflächen mit hydrophoben Eigen- 40 schaften bekannt (EP-A 0 933 388), die so hergestellt werden, dass man die betreffende Oberfläche beispielsweise anätzt, dadurch Erhebungen oder Rillen im Abstand von weniger als 10 μm auf der Oberfläche herstellt und anschließend mit einer Schicht eines hydrophoben Polymers, beispielsweise Polyvinylidenfluorid, über- 45 zieht, wobei die Oberflächenenergie des entsprechenden Materials weniger als 20 mN/m beträgt. Diese Schichten können weiterhin fluorierte Wachse, beispielsweise Hostaflone®, enthalten. Die
derart modifizierten Oberflächen sind hydrophob und oleophob. Als Anwendungen Halterungen von Wafern in der Halbleiterproduktion genannt, weiterhin die Herstellung oder Beschichtung von Scheinwerfern, Windschutzscheiben oder Abdeckungen von Solarzellen. Nachteilig an dem Verfahren ist jedoch, dass die Strukturierung nach partiellem mechanischem Abbau nur noch schwer zu erneuern ist.
Aus DE 198 60 139 Cl ist ein Verfahren zur Herstellung einer ultraphoben Oberfläche bekannt, bei dem Oberflächen mit durch ein ausgewähltes Verfahren hergestelltes Ni(OH) beschichtet werden, das anschließend hydrophobiert wird. Als Haftvermittler wird der Einsatz von Edelmetallschichten, beispielsweise Ag oder Pt und insbesondere Au empfohlen. Das offenbarte Verfahren ist jedoch teuer und vergleichsweise umständlich.
Schließlich ist in DE-A 100 22 246 (publiziert am ...) ein Be- schichtungsmittel bekannt, das ein feinteiliges Pulver sowie ein Bindemittel enthält. Zur Auftragung eines Bindemittels ist stets ein Lösemittel notwendig, was in vielen Fällen unerwünscht ist.
Es bestand also die Aufgabe,
ein Verfahren zur schmutzabweisenden Ausrüstung von Oberflä- chen bereitzustellen, das die im Stand der Technik genannten Nachteile vermeidet und dabei kein Bindemittel enthält, schmutzabweisende Oberflächen bereitzustellen und Verwendungen für Gegenstände mit schmutzabweisenden Oberflächen bereitzustellen.
Es wurde nun gefunden, dass sich diese Aufgabe lösen lässt, indem man die schmutzabweisend auszurüstenden Oberflächen mit Partikeln beschichtet, die einen mittleren Durchmesser von 3 nm bis 5 μm haben und aus einem Material bestehen, welches eine Oberflächen- energie von mindestens 20 mN/m hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus mehreren Schritten.
Im ersten Schritt bereitet man die schmutzabweisend auszurüstende Oberfläche vor, indem man sie vor dem Beschichtungsschritt klebrig macht, damit die erfindungsgemäß aufzubringenden Partikel fixiert werden. Dies kann durch mehrere alternative Schritte geschehen:
Man kann einen sogenannten Primer aufbringen, der die Funktion eines Klebstoffes ausübt. Geeignete Primer sind beispielsweise Polymerdispersionen wie Ethylen/Acrylsäure-Copolymere, die parti-
eil mit Ammoniak oder Aminen neutralisiert sind; besonders bevorzugtes Beispiel ist Lugalvan DC® der BASF AG; oder Acronal® V 210 als besonders bevorzugtes Beispiel für einen Klebstoff. Weiterhin sind Schmelzkleber und schmelzbare Polymere wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyoctadecylvinylether oder Polyvinylchlorid geeignet. Ferner sind auch Wachse wie Poly- ethylenwachse, Polypropylenwachse, Carnaύbawachse, Montanwachse oder Paraffinwachse als Primer geeignet. Die Dicke der aufzubringenden Klebstoffschicht ist dabei für das erfindungsgemäße Ver- fahren unkritisch und kann von 0,1 μm bis 10 mm betragen.
Alternativ kann in den Fällen, in denen die schmutzabweisend auszurüstende Oberfläche aus Kunststoffen besteht, diese auch für kurze Zeit auf eine Temperatur erwärmt werden, die über der Glastemperatur des betreffenden Kunststoffs liegt, oder mit einem Lösemittel partiell angelöst oder angequollen werden.
Anschließend beschichtet man die schmutzabweisend auszurüstenden Oberflächen mit Partikeln, die einen mittleren Durchmesser von 3 nm bis 5 μm haben und die aus einem Material bestehen, welches eine Oberflächenenergie von mindestens 20 mN/m hat. Die aufzubringenden Partikel sind gekennzeichnet durch ihre hydrophobe Oberfläche, ihre poröse Struktur und ihren mittleren Durchmesser.
Die poröse Struktur lässt sich am besten durch die BET-Oberflache, gemessen nach DIN 66131, charakterisieren. Die verwendeten Partikel haben eine BET-Oberflache im Bereich von 5 bis 1000 m2/g, bevorzugt von 10 bis 800 m2/g und besonders bevorzugt von 20 bis 500 m2/g.
Die Partikel bestehen aus einem Material, das eine Oberflächenenergie von 20 mN/m oder mehr hat. Geeignete Materialien sind organische Polymere wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polyiso- butylen und Polystyrol sowie Copolymere derselben miteinander oder mit einem oder mehreren weiteren Olefinen wie beispielsweise Styrol, Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Butyl- acrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmeth- acrylat, Maleinsäureanhydrid oder N-Methylmaleinimid. Ein bevorzugtes Polyethylen oder Polypropylen wird beispielsweise in EP-A 0 761 696 beschrieben.
Weitere geeignete Materialien sind feste anorganische Oxide, Car- bonate, Phosphate, Silikate oder Sulfate der Gruppen 3 bis 14 des Periodensystems der Elemente, beispielsweise Calciumoxid, Silizi- umdioxid oder Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Calciumsulf t oder Calciumsilikat, wobei Aluminiumoxid und Siliziumdioxid bevorzugt sind. Besonders bevorzugt ist Siliziumdioxid in seiner Modifika-
tion als Kieselgel. Ganz besonders bevorzugt sind pyrogene Kieselgele, die kommerziell beispielsweise als Aerosil®-Marken der Firme Degussa-Hüls erhältlich sind. Die festen anorganischen Oxide können thermisch durch Erhitzen auf 400 bis 800°C und bevor- zugt durch physisorbierte oder chemisorbierte organische oder metallorganische Verbindungen hydrophobiert werden. Dazu setzt man die Partikel vor dem Beschichtungsschritt mit metallorganischen Verbindungen um, die wenigstens eine funktionelle Gruppe enthalten, beispielsweise Alkyl-Lithiumverbindungen wie Methyllithium, n-Butylithium oder n-Hexyllithium; oder Silane wie beispielsweise Hexamethyldisilazan, Octyltrimethoxysilan, Trimethylchlorsilan oder Dichlordimethylsilan.
Der mittlere Durchmesser der Partikel liegt im Bereich von 3 nm bis 5 μm, bevorzugt von 5 nm bis 1 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 7 nm bis 0,5 μm.
Wenn es gewünscht wird, können die schmutzfest auszurüstenden Oberflächen mit Mischungen von Partikeln aus zwei oder mehr ver- schiedenen Materialien beschichtet werden.
Die Mischungsverhältnisse sind in weiten Bereichen wählbar, jedoch ist darauf zu achten, dass die Partikel aus demjenigen Material, welches eine Oberflächenenergie von mehr als 20 mN/m hat, zu mehr als 50 Gew.-% der Partikel vorliegen, bevorzugt mehr als 75 Gew.-%.
Die oben beschriebenen Partikel werden auf die schmutzabweisend auszurüstende Oberfläche aufgebracht. Dieses Aufbringen wird auch als Beschichten bezeichnet. Das Beschichten erfolgt ohne flüssige Dispersionsmittel. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zu beschichtendes Werkstück mit den oben beschriebenen Partikeln bestäubt. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für ebene Oberflächen, beispielsweise von Folien.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich für Innenoberflächen von Apparaten oder Behältern besonders eignet, füllt man den Apparat oder den Behälter ganz oder teilweise mit den Partikeln, sorgt für eine ausreichende Konvektion und entfernt anschließend die nicht fest haftenden Partikel.
Den Beschichtungsschritt kann man wiederholen, wenn es gewünscht wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die schmutzabweisend auszurüstenden Oberflächen mit einer Partikelschicht beschichtet, deren Dicke im Bereich von 3 nm bis 10 μm beträgt. Bevorzugt be-
trägt die Dicke nicht mehr als 1 μm. Besonders bevorzugt liegt die Dicke der Partikelschicht im Bereich von 5 nm bis 0,3 μm.
Nach dem Beschichten lässt man die Schicht altern, bevor die Ge- 5 genstände mit den erfindungsgemäß beschichteten Oberflächen eingesetzt werden. Diese Alterung kann 20 Minuten bis etwa 10 Stunde dauern, bevorzugt 1 bis 3 Stunden. Die Alterung kann bei Zimmertemperatur oder auch bei leicht erhöhter Temperatur vorgenommen werden; die Temperatur sollte aber so hoch sein, dass Partikel 10 oder Primer zu sintern beginnen. Es hat sich gezeigt, dass eine Temperatur im Bereich von 20 bis 50°C in vielen Fällen ausreichend ist.
Die Auswahl der Materialien der schmutzabweisend auszurüstenden 15 Oberflächen ist unkritisch. Geeignet sind beispielsweise Polymere wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyester, Plexiglas, Polyamide, Polycarbonate oder Polyurethane, weiterhin Metalle und Legierungen wie beispielsweise Silber, Palladium, Platin, Stähle, Kupfer, Nickel sowie Papier, Pappe, Textil, Stein, Keramik, Be- 20 ton, Porzellan, Glas oder Holz. Besonders geeignet sind transparente Materialien wie beispielsweise Glas, Plexiglas und Polycarbonate der Makrolon®-Marken.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nach dem 25 vorstehend beschriebenen Verfahren schmutzabweisend ausgerüstete Oberflächen. Sie lassen sich äußerst leicht durch einfaches Abspülen mit beispielsweise Wasser reinigen; anders als bei im Stand der Technik beschriebenen Oberflächen ist keine Zugabe von Tensiden notwendig. Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Oberflä- 30 chen hochtransparent.
Die Oberflächen haben sich als besonders schmutzabweisend gegenüber den folgenden Medien erwiesen: Wasser, Kaffee, Honig, Glyce- rin, 32 Gew.-% wässrige Salzsäure, 5 Gew.-% wässrige Natronlauge, 35 30 Gew.-% wässrige Lösung von Polyacrylsäure, 30 Gew.-% wässrige Lösung eines Copolymeren, bestehend aus Vinylpyrolidon und Vinyl - imidazol, wässrige Polymerdispersion Acronal® 290 D (BASF AG), wässrige Polymerdispersion Styronal® D 808 (BASF AG) .
40 Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Rohre oder Rohrleitungen mit Oberflächen, die nach dem oben beschriebenen Verfahren schmutzabweisend ausgerüstet sind. Sie eignen sich in besonderer Weise zum Durchpumpen von Lösungen, weil sich aufgrund der schmutzabweisend ausgerüsteten Oberflächen keine Abla-
45 gerungen bilden und daher der Strömungswiders and gering bleibt. Besonders bevorzugt sind Rohrleitungen aus Glas, Plexiglas oder
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Wasser nicht benetzen lassen und auf diese Weise besonders lange vor dem Verrotten geschützt sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft Tex- tilgewebe und Leder, deren Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren veredelt ist. Sie sind besonders wasser- und schmutzabweisend. Durch die hohe Transparenz der erfindungsgemäß beschichteten Oberflächen wird außerdem erreicht, dass Farben und Aufdrucke besonders gut zur Geltung kommen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Filtermaterialien und Separationsmembranen, beispielsweise für die Chlor- Alkali-Elektrolyse, mit erfindungsgemäß ausgerüsteten Oberflächen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Papiere, Pappe und Kartonagen mit erfindungsgemäß ausgerüsteten Oberflächen. Sie verhindern ein Durchweichen bei Nässe und verringern die Verschmutzung. Als Spezialfall von Papieren sind Geldscheine und amtliche Dokumente zu nennen, für deren Beschichtung sich das erfindungsgemäße Verfahren in besonderem Maße eignet. Durch die hohe Transparenz der erfindungsgemäß beschichteten Oberflächen wird außerdem erreicht, dass Farben und Aufdrucke besonders gut zur Geltung kommen.
Arbeitsbeispiele
Beispiel 1
Eine Glasplatte wurde mit einem Rakel mit einem Rakelspalt von 50 μm mit einer wässrigen Dispersion eines Copolymeren, bestehend aus Ethylen und Acrylsäure (Lugalvan® DC, BASF AG) , beschichtet und 15 min in Raumluft getrocknet.
Dann wurde die beschichtete Seite der Glasplatte mit einem Pulver, bestehend aus einem hydrophobierten Siliziumdioxidpigment mit einer BET-Oberflache von 220 m2/g (DIN 66131) flächendeckend bestäubt, indem die Partikel durch ein Sieb über der Oberfläche verteilt wurden, und 2 h bei 20°C gelagert. Anschließend wurde die beschichtete Seite mit Druckluft abgeblasen. Man erhielt eine optische völlig transparente Schicht, die beim Anschauen im Gegenlicht keinerlei Trübung zeigte.
Abbildung 1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der nach dem Bespiel hergestellten Schicht.
Beispiel 2
Eine Glasplatte wurde wie in Beispiel 2 beschrieben beschichtet. Abweichend von Beispiel 2 wurde die Glasplatte nach der Pulverbe- Schichtung 2 h bei 40°C gelagert. Die beschichtete Glasplatte war ebenfalls optisch völlig transparent und zeigte beim Anschauen im Gegenlicht keinerlei Trübung.
Vergleichsbeispiel :
Eine Glasplatte wurde wie in Beispiel 2 beschrieben beschichtet. Abweichend von Beispiel 2 wurde die Glasplatte nach der Pulverbe- schichtung 2 h bei 80°C gelagert. Die beschichtete Glasplatte war optisch nicht völlig transparent. Sie zeigte beim Anschauen im Gegenlicht eine leichte Trübung.
Tests der Benetzbarkeit:
Die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen beschichteten Glas- platten wurden auf einem ebenen Tisch montiert und 2° gegen die Horizontale geneigt. Dann wurden nacheinander die folgenden Flüssigkeiten in definierter Menge und in Form von Tropfen aufgebracht:
- Wasser (30 mg)
Kaffee (30 mg)
Honig (59 mg)
Glycerin (49 mg)
32 Gew.-% wässrige Salzsäure (41 mg) - 5 Gew.-% wässrige Natronlauge (45 mg)
30 Gew.-% wässrige Lösung von Polyacrylsäure (47 mg)
30 Gew.-% wässrige Lösung eines Copoly eren, bestehend aus
Vinylpyrolidon und Vinylimidazol (35 mg) wässrige Polymerdispersion Acronal 290 D (BASF AG, 58 mg) - wässrige Polymerdispersion Styronal D 808 (BASF AG, 46 mg)
Alle Flüssigkeiten perlten bei einem Neigungswinkel von 2° von den beschichteten Glasplatten aus den Beispielen 1 und 2 ab und hinterließen keine Rückstände.
In einem Vergleichsexperiment wurden die oben aufgeführten Flüssigkeiten auf eine Glasplatte aufgebracht, die nur mit dem Copolymeren bestehend aus Ethylen und Acrylsäure, nicht aber mit hydrophobiertem Siliziumdioxidpigment beschichtet war. Der Nei- gungswinkel der Glasplatte betrug ebenfalls 2° gegen die Horizontale. In allen Fällen kam es zu einer Benetzung; mit Ausnahme von
Wasser hinterließen alle Flüssigkeiten Rückstände auf der Glasplatte.
Der statische Kontaktwinkel der beschichteten Glasplatten aus den Beispielen 1 und 2 gegenüber Wasser ist größer als 160°.
Test der Schmutzentfernung:
Die beschichteten Glasplatten aus den Beispielen 1 und 2 wurden mit 100 mg/cm2 Rußpulver (Printex V der Degussa-Hüls AG, mittlerer Partikeldurchmesser der Primärteilchen: 25 nm) beschmutzt und anschließend mit Wasser abgewaschen. Dabei wird das Rußpulver durch die abperlenden Wassertropfen entfernt, so dass ohne den Einsatz von Reinigungsmitteln die ursprüngliche saubere Oberfläche wieder erhalten wurde.