DE69917020T2

DE69917020T2 - Substrat mit photokatalytischer beschichtung

Info

Publication number: DE69917020T2
Application number: DE69917020T
Authority: DE
Inventors: Christian Marzolin; Arnaud Marchal; Xavier Talpaert
Original assignee: Saint Gobain Vetrotex France SA; Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France; Saint Gobain Adfors SAS
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: CA2334846A1; FR2779751B1; TR200100078T2; ES2221384T3; BR9911148A; DE69917020D1; FR2779751A1; ID28287A; US7309664B1; JP2002517628A; EP1084086B1; US20060205304A1; US20080053308A1; CN1312779A; WO1999064364A1; EP1084086A1; AU4048799A; KR20010071448A; US7786033B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mit einer photokatalytischen Beschichtung versehene Substrate, das Verfahren zum Erhalt einer derartigen Beschichtung und deren unterschiedlichen Anwendungen.
Die Erfindung betrifft insbesondere Beschichtungen, welche Halbleitermaterialien auf der Basis von Metalloxiden umfassen, insbesondere auf der Basis von Titanoxid, welche unter der Einwirkung von Strahlung von geeigneter Wellenlänge zur Initiierung von Radikalreaktionen geeignet sind, welche die Oxidation organischer Produkte bewirken. Diese Beschichtungen erlauben es daher den Materialien, die sie bedecken, neue Funktionalitäten zu verleihen, insbesondere schmutzabweisende, fungizide, bakterizide, algizide, geruchsabweisende Eigenschaften, ggf. kombiniert mit hydrophilen oder Antibeschlagseigenschaften.
Sehr unterschiedliche Substrate sind bisher in Betracht gezogen worden, insbesondere im Baugewerbe oder beim Fahrzeugbau (Verglasung, Fassadenmaterialien, Verkleidungen oder Materialien zum Dacheindecken, ...) verwendete Konstruktionsmaterialien oder in Reinigungsverfahren verwendete Materialien.
Aus den internationalen Patentanmeldungen WO 97/10186 und WO 97/10185 sind TiO₂ enthaltende Beschichtungen bekannt, die in der Form von Anatas kristallisiert sind und photokatalytische Eigenschaften besitzen, durch thermische Zersetzung von geeigneten organometallischen Vorstufen und/oder von "vorkristallisierten" TiO₂-Partikeln, und insbesondere geeignet zur Dünnschichtabscheidung auf Glas, um dessen optische Qualität zu schützen.
Gleichermaßen ist aus der Patentanmeldung EP-A-0 306 301 die Verwendung von photokatalytischem TiO₂ auf Fasermaterialien bekannt, die zur Luftreinigung verwendet werden wobei die Abscheidung von TiO₂ mittels eines Sol-Gel-Verfahrens bewirkt wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, derartige photokatalytische Beschichtungen zu verbessern, wobei insbesondere eine bessere Beschichtung auf sämtlichen Substrattypen bezweckt ist und insbesondere eine bessere Haftung und eine bessere Haltbarkeit, auf allen Substraten, welche Eigenschaften der Porosität oder Oberflächenrauhigkeit zeigen.
Die Erfindung hat zunächst ein Fasermaterial in Form von Mineralwolle zur Isolierung und/oder von Glasfasern zur Verstärkung umfassendes Substrat zum Gegenstand, wobei das Material auf wenigstens einem Teil seiner Oberfläche und/oder seiner Dicke mit einer Beschichtung mit photokatalytischen Eigenschaften versehen ist, welche ein wenigstens teilweise kristallisiertes Halbleitermaterial mit photokatalytischen Eigenschaften vom Oxid- oder Sulfidtyp umfasst, insbesondere ein Titanoxid in Form von Anatas, wobei das Material mit dem Fasermaterial über einen Haftvermittler verbunden ist, wobei der Haftvermittler Teil des Zusammenhaltes des Fasermaterials erlaubenden Bindemittels ist und wobei das Bindemittel aus einem Kleber für Mineralwolle, einer Schmälze für Verstärkungsfäden, einem Bindemittel für eine aus den Verstärkungsfäden erhaltene Matte oder ein aus den Verstärkungsfäden erhaltenes Vlies oder ein Kleber für einen aus Glaswolle erhaltenes Vlies ist.
Das im Hinblick auf die Photokatalyse "aktive" Halbleitermaterial kann erfindungsgemäß auf der Basis eines zumindest teilweise kristallisierten Metalloxids vorliegen, zum Beispiel auf der Basis von Zinkoxid, Zinnoxid, Wolframoxid. Das erfindungsgemäß bevorzugte Beispiel betrifft wenigstens teilweise in der Form von Anatas kristallisiertes Titanoxid, welches die kristalline Phase ist, die dem TiO₂ seine photokatalytischen Eigenschaften verleiht. Es kann sich auch um zu der Familie der Sulfide gehörende Halbleiter handeln, gleicherweise wenigstens teilweise kristallisiert, wie dem Zinksulfid oder Borsulfid. (In dem nachfolgenden Text wird, zur Vereinfachung, Titanoxid genannt, wobei beabsichtigt ist, dass die gemachten Angaben für alle vorstehend genannten Halbleitermaterialien gültig sind).
Unter "Fasermaterial" im Sinne der Erfindung werden sämtliche faserhaltigen Materialien verstanden, insbesondere Mineralien, genauer in Mineralwolle oder Steinwolle angeordnete Fasern, von der Art wie sie bei der thermischen/akustischen Isolation verwendet werden oder welche hydroponische Substrate bilden. Der Ausdruck "Fasermaterial" schließt gleichermaßen in Fäden angeordnete Fasern/Filamente ein, wobei die Fäden von der Art von Verstärkungsfäden sind, insbesondere aus Glas.
Diese Basis-Fasermaterialien sind nachfolgend in unterschiedlichen Formen in ein "Substrat" im Sinne der Erfindung eingebracht: es kann sich um Filze, Matten, Vliese, "Schalen" zur Isolation von Rohren aus Mineralwolle, zu Tüchern zusammengefügte Textilfäden oder um non-woven Vliese als Substrat von der Art zur Papierherstellung handeln...
Die photokatalytische Beschichtung erlaubt es den bekannten Substraten sehr interessante, neue Funktionalitäten zu verleihen. So können die hauptsächlich bei der Isolation verwendeten Filze/Matten aus Mineralwolle zum Beispiel auf einer ihrer Seiten oder auf jeder ihrer Seiten oberflächenbehandelt sein und eine schmutzabweisende/geruchsabweisende Funktion auf wenigstens einer ihrer behandelten Seiten (der sichtbaren Seite und/oder der verdeckten Seite) annehmen, zum Beispiel zwischen Zwischendeckenstruktwen von Gebäuden, bei der akustischen Abschirmung am Rand von Gleisen oder Fahrspuren ..., wobei die photokatalytische Beschichtung unter den gegebenen Bedingungen für eine natürliche oder künstliche Lichtquelle zugänglich sein soll. Auf dem Gebiet der Isolation können die zuvor erwähnten "Schalen" zum Beispiel auch auf ihrer Innenseite und/oder Außenseite oder über ihre gesamte Dicke behandelt sein, um ihnen eine schmutzabweisende und/oder bakterizide, fungizide Funktion zu verleihen. In der Form von Matten oder Schalen sind die erfindungsgemäß behandelten Substrate vorteilhafterweise um Abluftkanäle herum angeordnet in sämtlichen Umluft- oder Klimatisierungssystemen, können aber auch im Inneren dieser Rohrleitungen angeordnet sein, wobei diese Vorrichtung wahrhaftige Bakteriennester sind, wobei die Bedingungen wiederum so sind, dass Mittel vorzusehen sind, damit die photokatalytische Beschichtung ausreichend ultravioletter Strahlung ausgesetzt ist um wirksam zu sein: auf der Außenseite, wobei eine sichtbare natürliche Beleuchtung ausreichen kann. Andernfalls müssen den Substraten künstliche Beleuchtungsmittel von der An von Halogenlampen oder Fluoreszenzröhren zugesellt werden.
Eine andere Anwendung betrifft sämtliche Systeme zur Reflektion und/oder Diffusion von natürlichem Licht oder aus künstlichen Beleuchtungsmitteln stammendem Licht, wie Lampenschirmen, Vorhängen, wenn das Substrat zum Beispiel in der Form eines Vlieses oder Schleiers vorliegt.
Die andere große Anwendung, abgesehen von der thermischen oder akustischen Isolation, der erfindungsgemäß behandelten Substrate betrifft die Filtration oder Reinigung von Fluiden.
Es kann sich bei sämtlichen der bei der Filtration von Gas, insbesondere von Luft, verwendeten Filter um Filter von der An eines Vlieses oder Filterpapier handeln, die zum Beispiel in den weiter oben erörterten Ventilations-/Klimatisierungssystemen von Wohnbereichen herrühren, oder von Industriestandorten, von Fahrzeugen oder in Labors mit kontrollierter Staubrate von der An von Reinräumen verwendet werden.
Der Begriff "Filter" deckt im Sinne der Erfindung zwei Bedeutungen ab, einmal die Bedeutung einer echten Filtration, bei der mechanisch Partikel von ihrem Trägergas getrennt werden, und die Bedeutung Diffusor, insbesondere Antigeruchsdiffusor, bei dem das zu behandelnde Gas nicht notwendigerweise zur Passage quer durch das photokatalytische Substrat gezwungen wird, wobei es insbesondere einfach in Kontakt mit diesem gebracht werden kann, ohne die suspendierten Partikel zurückzuhalten.
Man kann viele andere Anwendungen von "Filtern" für Gas gemäß der Erfindung nennen: sie können auch zum Reinigen sämtlicher industrieller Abgase verwendet werden, oder der gesamten Atmosphäre eines Ortes, eines öffentlichen Ortes (z.B. in der Eigenschaft als Antigeruchsdiffusor in der Metro). Sie können insbesondere die Rate von "FOV" (flüchtigen organischen Verbindungen) eines Gasstroms einer abgegebenen Atmosphäre zu reduzieren.
Die auf ihrer Oberfläche oder über ihre Dicke behandelten Filter können viel wirksamer werden und viel haltbarer: im Ergebnis kann die erfindungsgemäße Behandlung ihnen nicht nur die Fähigkeit zur Beseitigung von Mikroorganismen verleihen, sondern auch zum Abbau fettartiger organischer Rückstände, die allgemein zu einem guten Teil die Partikel bilden, welche schrittweise den Filter verstopfen. Mit der Erfindung besitzen die Filter folglich eine längere Lebensdauer. Sie besitzen insbesondere eine geruchsabweisende Funktion.
Es kann sich auch um Filter für Flüssigkeiten handeln.
Die erfindungsgemäßen Filter für Flüssigkeiten besitzen vielfältige Anwendungen: sie können zum Recyceln von Gebrauchtwassern verwendet werden, zum Recyceln von Wasser aus Bewässerungssystemen von Substraten für die hydroponische Kultur (zum Desinfizieren des Wassers). Sie können auch eine Entgiftungsfunktion erfüllen, insbesondere zur Entgiftung von Erdreich, oder eine Funktion der Wiederaufbereitung/Entgiftung flüssiger industrieller Abwässer.
Es gab Interesse sämtliche Fasersubstrate erfindungsgemäß zu behandeln. Dennoch ist das Versehen mit einer photokatalytischen Beschichtung zunächst nicht sehr einfach. Im Ergebnis stellt sich die Frage der Weise der Abscheidung der Beschichtung auf einem allgemein nicht glatten, nicht ebenen Substrat von rauher, poröser Art, und die der Haltbarkeit einer solchen Beschichtung.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Anpassung der Weise, auf die auf das Substrat, oberflächlich oder in der Dicke, gemäß den bezweckten Anwendungen in Funktion und den Erfordernissen, und bei Sicherstellung der Solidarisation von TiO₂-Anatas der photokatalytische Leistung aufweisenden Beschichtung auf das Fasermaterial mittels Vermittlung durch ein geeignetes Haftmittel aufgebracht wird. Letzteres kann daher als "Matrix" der "aktiven" Elemente der Beschichtung im Hinblick auf das Phänomen der Photokatalyse dienen.
Gemäß einer ersten Variante wird das Titanoxid bereits wenigstens teilweise in der Form von Anatas vorkristallisiert, wenn es in die Beschichtung eingebracht wird, bevor es auf dem Substrat abgeschieden wird. Es kann in die Beschichtung in der Form von kristallinen Partikeln in kolloidaler Suspension eingeführt werden oder in Form eines trockenen Pulvers, das aus ggf. mehr oder weniger mit sich selbst agglomerierten Partikeln besteht. Diese Variante bietet den Vorteil der Beschichtung/dem Substrat, auf dem es abgeschieden wird (das TiO₂ kristallisiert in der Form von Anatas allgemein im Bereich von 400°C), keine besondere Behandlung mit erhöhter Temperatur aufzubürden.
Gemäß einer zweiten Variante (die mit der ersten kombiniert werden kann) stammt das Titanoxid aus der thermischen Zersetzung von Vorstufen, insbesondere von der Art von Organometall- oder Metallhalogenidvorstufen, inmitten der Beschichtung. Das als Anatas kristallisierte TiO₂ kann also "in-situ" in der Beschichtung hergestellt werden sobald diese auf das Substrat aufgebracht ist, wobei eine thermische Ad Hoc Behandlung vorgesehen ist, die jedoch mit dem Substrat und dem gewählten Haftvermittler kompatibel sein muss.
Was den Haftvermittler angeht, so kann dieser aus einem oder mehreren Bestandteilen bestehen, wobei sein oder seine Bestandteile organischer, mineralischer Art oder von der Art von organo-mineralischen "Hybriden" sein kann.
Er kann daher einen silicatischen Bestandteil umfassen, in molekularer oder in polymerer Form, vom Typ Silan, Silicon oder Siloxan zum Beispiel. Diese Bestandteile bieten im Ergebnis eine gute Affinität mit der Mehrheit der Mineralfasern, Glasfasern, Steinwollefasern oder erfindungsgemäß gleichermaßen interessanten Keramiken. Man kann in bestimmten Fällen von einem Aufpfropfen von kristallisiertem TiO₂ auf die Mineralfasern durch diesen Typ des Bestandteils sprechen.
Der Haftvermittler kann ferner einen oder mehrere organische Polymere umfassen. Im Grunde bieten sich zwei Möglichkeiten dar: es können organische Standardpolymere gewählt werden, zum Beispiel vom Typ Acryl, Phenol-Formaldehyd ... In diesem Fall besteht das Risiko, dass dieser Bestandteil schrittweise durch Photokatalyse durch das TiO₂ zersetzt wird, wenigstens in den (Oberflächen-)Bereichen des Substrats, die ultravioletten Strahlen ausgesetzt sein können. Dennoch kann dieses Verfahren im Grunde genommen in bestimmten Anwendungen vorteilhaft sein, beim schrittweisen "Freisetzen" von aktivem TiO₂. Es kann bevorzugt sein, das Maximum dieser Zersetzung zu vermeiden oder herabzusetzen, wobei dies durch die Wahl geeigneter Polymere erfolgt, allgemein von Fluorpolymeren, welche gut gegen photokatalytische Angriffe beständig sind, zum Beispiel von fluorierten Acrylpolymeren, vom Typ Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyfluorvinyliden (PFV), Tetrafluorethylen-Ethylencopolymeren (ETFE), etc.
Eine Alternative besteht in dem Schützen eines Haftvermittlers auf der Basis eines oder mehrerer organischer Polymere und dem Stören ihrer Zersetzung durch geeignete Additive, insbesondere solche zu der Familie der Antioxidanzien (wie das unter der Bezeichnung IRGANOX von der Firma Ciba vertrieben wird) gehörenden und/oder Ultraviolettabsorbern (wie das unter der Bezeichnung TINUVEN durch dasselbe Unternehmen vertrieben wird) und/oder Stabilisatoren in der Form von sterisch anspruchsvollen Aminen, bekannt unter der englischen Bezeichnung "hindered amine light stabilizers" oder HALS".
Der Haftvermittler kann ferner wenigstens ein Metalloxid vom Typ TiO₂ oder SiO₂ aufweisen, welches aus der thermischen Zersetzung von Vorstufen des silicatischen Typs, des organometallischen Typs oder des Metallhalogenidtyps inmitten der Beschichtung stammt. In diesem Fall wird der Bestandteil TiO₂ oder SiO₂ in-situ in der Beschichtung erzeugt, insbesondere wenn sie auf das Substrat aufgebracht ist, wobei dies durch eine geeignete und mit dem Substrat kompatiblen Wärmebehandlung erfolgt. Im Fall von TiO₂ ist es dennoch nicht erforderlich, die für eine Kristallisation in der Form von Anatas erforderlichen stark erhöhten Temperaturen in Betracht zu ziehen, da ausschließlich eine Funktion als Haftvermittler gewünscht ist: es kann vollständig amorph oder teilweise in unterschiedlichen kristallinen Formen kristallisiert sein, alle wie SiO₂. Man kann daher eine Beschichtung vom Typ einer amorphen Metalloxidmatrix haben, welches die "aktiven" Partikel des kristallisierten, photokatalytischen Oxids fixiert.
Der Haftvermittler kann ferner einen Mineralbestandteil aufweisen, ausgewählt aus den Aluminiumphosphaten und den Kalium- oder Calciumaluminosilicaten.
Eine An der Realisierung der Erfindung besteht darin, wenigstens eines der zwei für die Beschichtung erforderlichen Elemente, und zwar zum einen Teil die "aktiven" Elemente (im Hinblick auf die Photokatalyse) und zum anderen Teil den Haftvermittler, als Teil des die innere Kohäsion des Fasermaterials erlaubenden Bindemittels vorzusehen.
Im Ergebnis handelt es sich um Mineralwolle, Glaswolle oder Steinwolle vom Typ zur Isolation, wie sie von ISOVER Saint Gobain hergestellt werden, die in vielfältigen Anwendungen mit einem Bindemittel versehen ist, welches allgemein mit dem Namen Klebstoff bezeichnet und allgemein in flüssiger Phase durch Sprühen in Faserzieheinrichtungen aufgebracht wird. Das Lösemittel/Dispergiermittel ist allgemein wässrig und verdampft bei Kontakt oder in der Nähe der heißen Fasern. Die Klebemitteln der Fasern untereinander, allgemein von der An eines Harzes, zum Beispiel eines Phenolharzes, wie Harnstoffphenolformaldehydpolymere zersetzen sich in der Hitze. Eine Möglichkeit besteht daher, den Haftvermittler und die "aktiven" Elemente in ein wässriges Milieu zu geben oder, gleichermaßen, die Kleberbestandteile zu verwenden anzupassen, um ihnen gleichzeitig die Rolle des Bindemittels für die Fasern untereinander und dem Haftvermittler Fasern/"aktive" Elemente zu geben.
Für weitere Einzelheiten hinsichtlich der Zusammensetzungen des Klebertyps und ihren Anwendungsarten auf die Fasern kann vorteilhafterweise insbesondere auf die Patente EP 148 050 , EP 246 952 , EP 305 249 , EP 369 848 , EP 403 347 , EP 480 778 , EP 512 908 Bezug genommen werden. Es ist jedoch anzumerken, dass in den besonderen Anwendungen die Mineralwolle von Bindemittel befreit sein kann, zum Beispiel diejenige, welche durch relativ feine Fasern gebildet wird und zur Herstellung von Filterpapieren verwendet wird, wie sie z.B. in den Patenten EP 0 267 092 und EP 0 430 770 beschrieben sind, oder Nadelfilze.
Wenn es sich vielmehr um ein Fasermaterial vom Typ der Verstärkungsfäden oder Textilfäden handelt, insbesondere solchen die von VEROTEX hergestellt werden, wird die Kohärenz der aus dem einheitlichen Anordnen der Filamente stammenden Fäden unter Zug allgemein durch Anwendung eines allgemein mit dem Betriff Schmelzzusammensetzung bezeichneten Bindemittels sichergestellt. Außerdem wird es in flüssiger Phase aufgebracht und umfasst ein oder mehrere "Klebemittel" für Fasern/Filamente. Es kann daher gewählt werden, ob die "aktiven" Elemente und/oder der Haftvermittler gemäß der Erfindung in ein flüssiges Milieu gegeben werden oder ob die Zusammensetzung angepasst wird, um ihr einmal die Rolle des Bindemittels zwischen den Filamenten und des Haftvermittlers für die Fäden/"aktiven" Elemente zu verleihen.
Für weitere Einzelheiten der Schmälzzusammensetzungen wird vorteilhafterweise Bezug genommen insbesondere auf die Patente EP 243 275 , EP 394 090 , EP 635 462 , EP 657 396 , EP 657 395 , EP 761 619 , WO 98/18737.
Es kann auch das Patent WO 98/51633 genannt werden, welches das zweimalige Abscheiden einer Schmälze in einer Faserzieheinrichtung betrifft, wobei die Schmälze außerdem zur Polymerisation bei Umgebungstemperatur geeignet ist. In diesem Fall kann gewählt werden, ob das Einführen des Materials mit photokatalytischen Eigenschaften in der ersten Schmälzzusammensetzung erfolgt, in der zweiten oder in beiden.
Sämtliche der weiter oben angesprochenen Schmälzen werden allgemein mit Hilfe von Schmälzwalzen genau unter der Zieheinrichtung auf das Fasermaterial, welches in Form von einheitlichen Filamenten vorliegt, im Verlauf des Zusammenfügens zu Fäden aufgebracht. Es existieren ferner Bindemittel, die zum Sicherstellen der Kohäsion von Matten (oder Vliesen) bestimmt sind, welche aus einer Bahn Glasfasern erhalten wurden, und die auf die bereits geschmelzten, kontinuierlichen oder nichtkontinuierlichen Fäden gesprüht werden. Es kann beispielsweise das Patent WO 97/21861 genannt werden. Das photokatalytische Material kann in dieses Bindemittel eingebracht werden, welches gleichermaßen als Haftvermittler dient.
Die weiter oben genannten Schmälzen oder Bindemittel liegen in wässriger Phase oder in nichtwässriger Phase vor (wie diejenigen weiter oben in den vorgenannten Patenten EP 657 395 und EP 357 396 beschriebenen). Bei der letzten Möglichkeit ist eine Wärmebehandlung zum Entfernen des Wassers nicht allgemein erforderlich, da die gewählten Bestandteile bereits in der Weise gewählt wurden, dass sie bei Umgebungstemperatur polymerisieren. In diesem Fall ist das Einbringen von bereits existierenden Materialien mit photokatalytischen Eigenschaften unabhängig von der gesamten Wärmebehandlung bevorzugt, wie von den Partikeln mit geringem Durchmesser aus kristallisiertem Titanoxid.
Wie weiter oben angesprochen kann das erfindungsgemäße Fasermaterial also in der Form von Vliesen (als Verblendung zum Beispiel), Filz, Papier, unterschiedlichen geometrischen Formen (Blätter von der An ebener oder plissierter Papiere zum Beispiel, Platten, zylindrischen Hohl-"Schalen", gewebtes oder nicht-gewebtes Tuch ...) sein. Das Fasermaterial kann auch als Massengut, in Form von Füllstoff oder von kalibrierten oder nichtkalibrierten Flocken vorliegen.
Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung auf eine solche Weise auf das Fasermaterial aufgebracht, dass wenigstens ein Teil der "Fasern" des genannten Materials (inbegriffen Fasern, Filamente, Fäden) in einer Dicke von wenigstens 5 nm umhüllt wird, insbesondere in einer Dicke in der Größenordnung von 30 bis 50 nm.
Diese Umhüllung sichert eine maximale Wirksamkeit der Beschichtung, wobei deren photokatalytische Aktivität ebenso viel größer ist, wie sie sich auf einer spezifischen, wichtigen Oberfläche verteilt. Die bevorzugte Dicke berücksichtigt die mittlere Größe der meisten der allgemein gefundenen Kristallite von TiO₂-Anatas.
Die Erfindung hat gleichermaßen zur Aufgabe Herstellungsverfahren der weiter oben definierten Substrate anzugeben.
Gemäß einer ersten Variante wird die photokatalytische Beschichtung in flüssiger Phase auf derselben Produktionslinie wie die für das Fasermaterial abgeschieden. Das Interessante dieser Variante liegt in der Tatsache, dass das immer noch halbfertige Fasermaterial behandelt werden kann, wobei zum Beispiel die Temperatur auf der dieses sich befindet besser ausgenutzt werden kann, oder ein Ertrag ausgedrückt in Zeit und Produktionskosten. Daher besteht eine erste An der Ausführung in der Herstellung einer "heißen" Abscheidung der Beschichtung in der Faserzieheinrichtung und den Faseraufnahmeeinrichtungen. Die Faserzieheinrichtungen können aus Glaszentrifugentellern bestehen, die "innere Zentrifugeneinrichtung" genannt werden, wie die zum Beispiel in den Patenten EP 0 189 534 und EP 0 519 797 beschriebenen, welche die Herstellung von Glasfasern aus Mineralwolle erlauben, oder den extern genannten Zentrifugen-Faserzieheinrichtungen, die mittels einer Abfolge von Zentrifugenrädern arbeiten, wie die zum Beispiel in den Patenten EP 0 465 310 oder EP 0 439 385 beschriebenen, und den Erhalt von Mineralwolle vom Typ Steinwolle, Basalt, ermöglichen. Es kann sich auch um Faserzieheinrichtungen durch mechanisches Ziehen zum Erhalt von Glasfäden zur Verstärkung handeln, durch pneumatisches Ziehen oder mittels Ziehen mit Dampf, wobei diese Verfahren dem Fachmann gut bekannt sind. Man nutzt also die Tatsache, dass die Fasern immer noch eine relativ erhöhte Temperatur aufweisen, bei dem Aufbringen der allgemein in Lösung/Dispersion befindlichen Beschichtung, wobei das beispielsweise wässrige Lösungsmittel bei Kontakt mit den oder in der Nähe der Fasern verdampft. Die Hitze kann auch das Aushärten des oder der Bestandteile des Haftvermittlers erlauben, wenn der oder diese vom Harztyp sind, oder thermische Zersetzungen, wenn diese von der Art der weiter oben genannten silicatischen Vorstufen oder metallischen Vorstufen sind.
Wie weiter oben genannt kann die in flüssiger Phase vorliegende Beschichtung zur gleichen Zeit wie ein ggf. vorgesehenes "Bindemittel" von der An einer Kleberzusammensetzung oder einer Schmälzzusammensetzung aufgebracht werden oder zu selbigem gehören. Es kann auch bevorzugt sein, die Beschichtung vor oder nach dem genannten "Bindemittel" auf das Fasermaterial aufzubringen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsart dieser ersten Variante kann die photokatalytische Beschichtung allgemein immer in flüssiger Phase "nachfolgend" den Aufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme der Fasern/Filamente auf den aus den Faserzieheinrichtungen hervorgegangenen Fäden abgeschieden werden und insbesondere vor oder während der nach dem Faserziehen des Fasermaterials erfolgenden Wärmebehandlung. Für die Mineralwolle von der An zur Isolation sind die Aufnahmeeinrichtungen allgemein durch ein Ansaugförderband gebildet, welches die Mineralwolle sammelt und diese in einen Formkasten leitet. Es kann sinnvoll sein die Beschichtung zwischen den beiden Einrichtungen (Faserzieheinrichtung/Aufnahmeeinrichtung) aufzubringen, zum Beispiel oberflächlich, und die Hitze des Formkastens zum Aushärten zu verwenden, um die Beschichtung wie erforderlich fertigzustellen.
Auf dem Gebiet der Glasverstärkungen werden die Fäden gleichermaßen gezogen und in der Form von Spulen aufgewickelt, oder unter Zug geschnitten, nachdem sie auf geeignete Weise geschmälzt worden sind, dann allgemein in erwärmten Bereichen getrocknet werden, bevor sie umgewandelt und/oder verwendet werden.
Wie weiter oben erörtert, kann die photokatalytische Beschichtung genau unter der Zieheinrichtung aufgebracht werden, insbesondere gleichzeitig mit der Abscheidung der Schmälze in welche sie eingebracht sein kann. Man kann die Beschichtung auch beim Fertigstellen der aufgespulten Fäden als Endprodukte abscheiden: es kann sich zum Beispiel um eine Umwandlungsoperation handeln, die wiederum auf die Herstellung von Matten aus geschnittenen Fäden abzielt. Die Beschichtung kann auch abwärts der Produktionslinie erfolgen, insbesondere bei der Umwandlung der in ein Tuch umgruppierten kontinuierlichen Fäden in eine Matte von kontinuierlichen Fäden.
In den beiden vorhergehenden Fällen kann die photokatalytische Beschichtung mittels eines Auftragssystems von der An eines angepassten Zerstäubers vor oder zur gleichen Zeit wie das verwendete Bindemittel (oder es kann mit demselben in derselben flüssigen Phase verbunden sein) oder nach dem Aufgingen desselben abgeschieden werden. Das Bindemittel für Matten kann flüssig sein (allgemein eine wässrige Emulsion) oder pulverförmig, wobei das Bindemittel und die zur Bildung der Beschichtung erforderlichen Elemente in derselben flüssigen oder Pulverphase miteinander verbunden sein können (zum Beispiel wenn die aktiven Elemente ein Pulver von photokatalytischem TiO₂ sind).
Auf gleiche Weise können auf dem Gebiet der Mineralwolle zur Isolation die Faserprodukte bei ihrer Umwandlung behandelt werden, insbesondere während ihrer Umwandlung in ein Glasvlies, aus Tüchern aus Glasfasern. Weil diese Operation auch die Verwendung eines zweiten Klebemittels erfordert, das nachfolgend zur Sicherstellung der Kohäsion des Vlieses thermisch gehärtet werden muss, können die zum Verleihen der gewünschten photokatalytischen Eigenschaften geeigneten Elemente in das zweite Klebemittel eingebracht werden.
Gemäß einer zweiten Variante wird die photokatalytische Beschichtung in flüssiger Phase wiederum auf dem fertigen Fasermaterial abgeschieden. Dabei handelt es sich vielmehr um eine "kalte" Behandlung, welche eine Wärmebehandlung nach der Abscheidung zum Verdampfen des Lösungsmittels und ggf. Aushärten (wenn sie sich in flüssiger Phase befindet und natürlich nicht in Pulverform) erfordert zum Fertigstellen der Bildung der Beschichtung.
Je nach der gewählten Variante kann die Beschichtung mittels unterschiedlicher Verfahrensweisen abgeschieden werden. Wenn die Beschichtung Elemente aus Partikeln oder Pulver von "aktivem" als Anatas kristallisiertem TiO₂ enthält, ist es nicht erforderlich, dass das Fasersubstrat sehr heiß ist, wobei Temperaturen unter 300°C und gleichermaßen unter 200°C ausreichen können, sogar Umgebungstemperatur, da die auf den Produktionslinien der am weitesten verbreiteten Fasermaterialien vorhandenen Temperaturen mit den ansonsten mit den Klebemitteln/Schmälzen dieser allgemein organischen Materialien wenigstens teilweise kompatibel sind. Wenn, im Gegensatz dazu, das TiO₂-Anatas "in situ" erzeugt werden muss, ist es erforderlich, Temperaturen in der Größenordnung von 400°C vorzusehen, wobei dies eher mit von Bindemittel, im allgemeinen Sinne des Ausdrucks, befreiten Fasermaterialien erfolgt, und wiederum beispielsweise durch ein Verfahren von der An eines Sol-Gel-Verfahrens.
Konkret kann zum Imprägnieren des Inneren des Fasermaterials eine Technik von der Art einer "Tauchtechnik" eingesetzt werden, bei der das Fasermaterial zumindest teilweise in ein die Beschichtung in flüssiger Phase enthaltendes Bad getaucht wird. Es kann auch ein Aufstreichen oder ein an einer Oberflächenbehandlung angepasstes Zerstäuben gewählt werden. Die Abscheidung kann gleichermaßen in einem nichtflüssigen Fluidum im gewöhnlichen Sinn des Ausdrucks bewirkt werden, zum Beispiel in einem hyperkritischem Fluid.
Die Erfindung hat gleichermaßen die Anwendung dieser Substrate zur Behandlung von Materialien zur thermischen/akustischen Isolation oder Verblendungen für schmutzabweisende, fungizide, antibakterielle, geruchsabweisende Funktionen für Filter für Flüssigkeiten oder Gas von der An von Papier oder von der Art von Filz oder Schalen zur Aufgabe.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den nicht beschränkenden Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der nachfolgenden Figur hervor:
1 ein durch Elektronenmikroskopie erhaltenes Bild der Oberfläche eines erfindungsgemäß behandelten Fasermaterials.
Sämtliche nachfolgenden Beispiele betreffen die Abscheidung einer Beschichtung, deren "aktive" photokatalytischen Elemente aus als Anatas kristallisiertem TiO₂ bestehen.
(Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung, wie vorhergehend erörtert, auf gleiche Weise auf "aktive" Halbleiterelemente mit photokatalytischen Eigenschaften ähnlich denen von TiO₂-Anatas Anwendung findet, die sich in derselben Form präsentieren, insbesondere Zinkoxid, Zinnoxid und Wolframoxid).
Beispiel 1
Ein Nadelfilz (Abmessungen 210 × 297 × 5 mm³), bestehend aus Glasfasern des Typs zur Isolation, erhalten durch Innenzentrifugieren ohne Bindemittel und mit einer Dichte von 55 kg/m³ wurde mit einer wässrigen Lösung von TiO₂ in seiner gesamten Dicke besprüht und unter der Handelsbezeichnung "TOSol" von Saga Ceramics vertrieben.
Diese Lösung umfasst eine Dispersion von in der Form von als Anatas kristallisierten Partikeln von TiO₂, wahrscheinlich gebildet von Agglomeraten von Kristalliten, wobei diese Aggregate eine mittlere Größe in der Größenordnung von 20 bis 80 nm aufweisen. Diese Partikel sind daher die "aktiven" Elemente im Sinne der Photokatalyse. Die Lösung umfasst gleichermaßen eine organometallische TiO₂-Vorstufe, die sich durch Wärmebehandlung hauptsächlich zu amorphem TiO₂ zersetzt und die die Rolle des Haftvermittlers spielt.
Die erhaltene Beschichtung wurde während zwei Stunden bei 200°C temperiert und umfasst Nanokristalle von Anatas in einer Matrix von amorphem TiO₂. Die gelbe Farbe des so hergestellten Filters zeugt von der Gegenwart von organischen Verbindungen, die aus der Lösung der Vorstufe stammen. Nach 2 Stunden Exposition gegenüber UVA-Strahlen in einer Dosis von 4 W/m² ist die gelbe Farbe vollständig verschwunden, was einen vollständigen Abbau verbleibender organischer Abfallstoffe zeigt.
Beispiel 2
Die durch Innenzentrifugieren ohne Bindemittel erhaltene Glasfaser vom Typ zur Isolation wurde in reinem Wasser in eine Papierbahn umgewandelt. Das erhaltene, runde Papier von 100 mm Durchmesser und einem Flächengewicht von 150 g/m² wurde nachfolgend in seiner gesamten Dicke in einem Tauchbad einer, bezogen auf das Volumen, 5 % Wasser, 1 % Tetraethoxysilan (der Haftvermittler) und 1 % von als Anatas kristallisierten Partikeln von TiO₂ von einem mittleren Durchmesser von 30 nm (den "aktiven" Elementen) enthaltenden alkoholischen Dispersion eingetaucht. Das Papier wurde an freier Luft getrocknet und nachfolgend während 30 Minuten in einem Ofen bei 450°C wärmebehandelt. Der Filter wurde nachfolgend über einer Eingangsöffnung einer Dunstabzugshaube platziert. Ein Vergleichsfilter ohne TiO₂-Anatas wurde über einer benachbarten Öffnung platziert. Eine UVA-Lampe belichtete diese Filter mit einer Dosis von 4 W/m². Nach 15 Tagen Funktion der Dunstabzugshaube war der behandelte Filter immer noch weiß, während der nicht behandelte Filter verschmutzt war.
Beispiel 3
Eine Kleberzusammensetzung für durch Innenzentrifugieren erhaltener Glaswolle vom Typ zur Isolation wurde in Mischung hergestellt:

– 55 g von durch Kondensation von Phenol und Formaldehyd in einem anfänglichen Formaldehyd/Phenolmolverhätnis im Bereich von 3,2/1, wobei die Kondensation auf herkömmliche Weise mit einem Katalysator in Form von Natron bei 5,5 Gew.-% in Bezug auf Phenol erfolgte, erhaltenes Harz,
– 45 g Harnstoff,
– 3 g Aminopropyltrimethoxysilan,
– 0,3 g Ammoniumsulfat,
– 6 g 30 Vol.-% Ammoniak,
– 1200 g einer Dispersion von als Anatas kristallisierten Partikeln von TiO₂ mit 25 Gew.-% in Wasser,
– 34 l Wasser.

Die TiO₂-Partikel besitzen einen mittleren Durchmesser im Bereich von 45 nm. Als ein solcher Haftvermittler können insgesamt andere Kleberbestandteile angesehen werden, insbesondere Silan.
Diese Zusammensetzung wurde mittels einem Kleberkranz während des Faserziehens der Glaswolle auf Zentrifugentellern aufgesprüht. Der erhaltene Filz wurde nachfolgend während zwei Minuten in eine Ofenlinie bei 180°C geführt. Der Filz besitzt ein Flächengewicht von 560 g/m², einen Abbrand von 1,4 % (die Messung ist dem Fachmann bekannt, ausgedrückt als Gewichtsanteil, wobei der Filz auf eine zum Beseitigen sämtlicher organischer Verbindungen geeignete Temperatur erwärmt wird). Ein Stück von 1 × 20 × 40 mm³ wurde entnommen und in ein Gefäß mit 20 g einer wässrigen Lösung von 1 g pro Liter Ethanol und 15 mg pro Liter H₂O₂ enthaltenden Wasser gegeben. Die Lösung wurde mittels einer 4 W/m² produzierenden Quecksilber-UV-Lampe belichtet und die Konzentration an H₂O₂ wurde kolorimetrisch verfolgt. Man beobachtet eine Oxidation des Ethanols durch das mit Sauerstoff angereicherte Wasser, die durch mit ultravioletten Strahlen bestrahltes TiO₂-Anatas katalysiert wurde.
Die photokatalytische Aktivität des Filzes wurde durch Messung des Gewichtsanteils des Wasserstoffperoxids, H₂O₂, in Milligramm gemessen, das pro Gramm Faser in der Lösung und pro Stunde verschwunden ist. Das Ergebnis war 4,4 mg H₂O₂/g Faser/Stunde.
Die aus der gleichen Behandlung hervorgegangenen Muster von 200 × 300 × 200 mm³ sind natürlicher Sonnenstrahlung ausgesetzt worden. Schrittweise verschwand die für das verwendete Harz charakteristische gelbe Farbe der belichteten Oberflächen bis in einige Zentimeter in der Tiefe. Dieses Verschwinden zeigt ganz klar einen Abbau des verwendeten Phenolharzes und folglich das Eindringen der photokatalytischen Wirkung in das Innere des Materials. Ähnliche Ergebnisse sind unter kontrollierter UVA-Bestrahlung von 4 W/m² während 24 Stunden erhalten worden.
Beispiel 4
280 g Glycidoxipropyltrimethoxysilan wird in eine Kleberzusammensetzung ähnlich der aus Beispiel 3 (ein anderes Silan wurde vorhergehend kombiniert, um die Rolle des Haftvermittlers zu spielen) gegeben. Der durch Faserziehen und Kleben mit dieser Lösung erhaltene Filz wurde während zwei Minuten auf 180°C erwärmt. Der Filz besitzt ein Flächengewicht von 1 kg/m², einen Abbrand von 1,4 %. Die Messung der photokatalytischen Aktivität, durchgeführt wie in Beispiel 3, ergab einen Wert von 3 mg H₂O₂/g Faser/Stunde.
Die 1, 2 und 3 zeigen in drei verschiedenen Maßstäben, eine mit der photokatalytischen Beschichtung beschichtete Faser. 1 zeigt genauer eine Faser auf deren Oberfläche eine Ummantelung mit TiO₂-Partikeln deutlich erkennbar ist, wobei zwei sukzessive Vergrößerungen in den 2 und 3 gezeigt sind.
Abschließend ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Beschichtung eine auf Fasern gezeigte photokatalytische Aktivität liefert, wie die Ausführungsvarianten sind: Beispiel 1 erläutert "wiederum" eine Abscheidung außerhalb einer Produktionslinie für Mineralwolle, wobei "vorkristallisierte" TiO₂-Partikel verwendet werden und ein in situ auf einem filzartigen Fasersubstrat hergestellter, mineralischer Haftvermittler.
Beispiel 2 erläutert gleicherweise "wiederum" eine Abscheidung auf einem papierartigen Fasersubstrat mit vorkristallisierten TiO₂-Partikeln und einem silicatischen Haftvermittler.
Schließlich erläutern die Beispiele 3 und 4 eine Abscheidung in einer Produktionslinie in der Wärme in einer Faserzieheinrichtung, die eine Behandlung der gesamten Dicke des Fasermaterials erlaubt, mit vorkristallisierten TiO₂-Partikeln und Haftvermittlern aus der Familie der Silane in Verbindung mit Bestandteilen eines Standardklebemittels in wässriger Phase.
Die photokatalytischen Vliese auf der Basis von Mineralfasern sind mit Hilfe einer Einrichtung hergestellt worden, die eine Imprägnierung eines Glasfaservlieses in einer Klebemittellösung erlaubt, das Absaugen des Vlieses (um den Überschuss des Klebemittels abzuziehen) und nachfolgend dessen Brennen in einem Ofen, wobei das Ganze in der Produktionslinie und kontinuierlich erfolgt. Das Vlies wird auf ein Transportband abgerollt mittels einer Imprägnierwalze in das Kleberbad gebracht, über eine Unterdruckkammer geführt (Absaugvorrichtung) und wird schließlich über ein zweites Förderband in einen Brennofen geführt.
Unterschiedliche Typen photokatalytischer Medien sind gemäß diesem Verfahren synthetisiert worden, was durch die nachfolgenden Beispiele bestätigt wird:
Beispiel 5: Medium zur Gasreinigung
Ein Glasfaservlies von 80 g/m² wurde mittels einer 3,1 % Glymo (Glycidoxipropyltrimethoxysilan) und 2,9 % Nanopartikel von Titandioxid bei einer Geschwindigkeit von 0,2 m/min enthaltenden wässrigen Lösung imprägniert.
Das Vlies erfuhr ein Absaugen bei einem Druck entsprechend 35 mm Wassersäule und wurde nachfolgend während 10 Minuten bei 200°C gebrannt. Der resultierende Abbrand beträgt 7 %.
Die Leistungsmessungen in der Gasphase wurden dann bei den nachfolgenden Bedingungen durchgeführt:
150 × 200 mm² des resultierenden Produkts wurden in einem zylindrischen Photokatalysereaktor platziert. Der Reaktor besteht aus einer axialen UVA-Lampe (365 nm), die mit 1 cm Abstand von dem photokatalytischen Medium in drei Schichten umschlossen ist und einer doppelten Aluminiumhüllung. Die Strahlungsintensität auf dem Vlies beträgt 1 mW/cm². Der Reaktor wird in einen geschlossenen Kreislauf in Rezirkulation einge fügt, wobei das innere Medium des geschlossenen Zylinders das Gas nach außen durchströmt.
Das Volumen der Zelle (Photokatalysereaktor) beträgt 0,9 l, das des gesamten Kreislaufs (immobilisiertes Volumen) 1 l. Die Experimente bestanden in der Bewertung des photokatalytischen Abbaus von n-Hexan.
Zur Durchführung wurden verschiedene Mengen n-Hexan (bis 2000 ppm in der Luft reichend) in den Kreislauf injiziert, wobei der Durchfluss desselben auf 1 l/min reguliert wurde. In regelmäßigen Intervallen wurden Proben von 50 μl Gas zum Messen des im Kreislauf vorliegenden n-Hexans abgezogen.
Es wurde gezeigt, dass der direkte Abbau von n-Hexan durch UV vernachlässigbar ist, gleicherweise dessen Absorption durch das Medium. Im Gegensatz dazu wurde das n-Hexan praktisch zu 100 % in weniger als einer Stunde abgebaut, wenn es über das photokatalytische Medium geleitet worden war, trotz einer geringen UV-Bestrahlung.
Beispiel 6: Medium zum Reinigen von Flüssigkeiten
Nach dem gleichen Verfahren wurde ein Glasfaservlies von 60 g/m² mit einer 1 g/l Silan 1100 und 5 g/l Titandioxid (vertrieben unter der Bezeichnung P25 von der Firma Degussa), mit speziellen Mitteln in Suspension gehalten, enthaltenden wässrigen Lösung imprägniert. Das Vlies wurde in der Produktionslinie bei 0,6 m/min imprägniert und der Überschuss des Bindemittels nachfolgend bei einem Unterdruck von 90 mm Wassersäule abgesaugt. Das Produkt wurde während 30 Minuten bei 300°C gebrannt. Die Leistungsmessungen in flüssiger Phase sind dann zur Qualifizierung des Materials durchgeführt worden.
Ein rundes Stück Vlies (Durchmesser 100 mm) wurde in mittlerer Höhe in einen Becher von 300 ml gegeben. Der Boden und die Ränder der Aufnahme wurden opak gemacht und der Becher mit einem UVA-Leuchtenband (365 nm), die dem Vlies eine Leistung von 3,5 mW/cm² lieferte, bestrahlt. Eine wässrige Lösung (Austauschwasser), enthaltend 10 mg/l Phenol wurde in die Vorrichtung gegossen und magnetisch gerührt. Die Abnahme der Konzentration von Phenol wurde dann verfolgt, wobei dies durch Abziehen in regelmäßigen Zeitintervallen mit einem kommerziellen UV-Spektrometer von der Firma Dr. Lange bewirkt wurde.
Es konnte nachgewiesen werden, dass in etwa einer Stunde oder mehr praktisch 100 % des Phenols verschwand.
Allgemeiner zeigen die beiden letzten Beispiele das Interesse der Verwendung von photokatalytischen Mineralfaservliesen, wie von solchen, die zum Betrieb in der Reinigung von Flüssigkeiten als auch in der Gasphase hergestellt sind.

Claims

Fasermaterial in Form von Mineralwolle zur Isolierung und/oder von Glasfasern zur Verstärkung umfassendes Substrat, wobei das Material auf wenigstens einem Teil seiner Oberfläche und/oder seiner Dicke mit einer Beschichtung mit photokatalytischen Eigenschaften versehen ist, welche ein wenigstens teilweise kristallisiertes Halbleitermaterial mit photokatalytischen Eigenschaften vom Oxid- oder Sulfid-Typ umfasst, insbesondere ein Titanoxid in Form von Anatas, wobei das Material mit dem Fasermaterial über einen Haftvermittler verbunden ist, wobei der Haftvermittler Teil des Zusammenhaltes des Fasermaterials erlaubenden Bindemittels ist und wobei das Bindemittel aus einem Kleber für Mineralwolle, einer Schmälze für Verstärkungsfäden, einem Bindemittel für eine aus den Verstärkungsfäden erhaltene Matte oder ein aus den Verstärkungsfäden erhaltenes Vlies oder ein Kleber für einen aus Glaswolle erhaltenes Vlies ist.
Substrat gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens teilweise kristallisierte Halbleitermaterial vom Titanoxid-Typ in Form von Partikeln in einer kolloidalen Suspension oder in Pulverform in die Beschichtung eingebracht wird.
Substrat gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens teilweise kristallisierte Halbleitermaterial vom Titanoxid-Typ aus einer thermischen Zersetzung von einer oder mehreren organo-metallischen oder Metallhalogenid-Vorstufen innerhalb der Beschichtung stammt.
Substrat gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler ein organischer, mineralischer oder organo-mineralischer Hybrid-, Einzel- oder Mehrkomponenten-Haftvermittler ist.
Substrat gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler einen Silikatbestandteil vom Typ Silan, Silikon oder Siloxan umfasst.
Substrat gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler ein oder mehrere organische Polymere umfasst, insbesondere Polyacryle, fluorierte Polymere, optional in Verbindung mit Additiven aus der Familie der Antioxidantien und/oder UV-Adsorbentien und/oder Stabilisatoren von der Art sterisch gehinderter Amine.
Substrat gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler wenigstens ein amorphes Metalloxid vom Typ TiO₂ oder SiO₂ umfasst, wobei selbiges aus einer thermischen Zersetzung von einem oder mehreren organometallischen oder halogeno-metallischen Silikatvorstufen in der Beschichtung stammt.
Substrat gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler einen aus Aluminiumphosphaten und Kalium- oder Calciumaluminosilikaten ausgewählten mineralischen Bestandteil umfasst.
Substrat gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial in Form eines Vlieses, eines Filzes, eines Formkörpers in Form einer Schale, von Papier oder Schüttgut gebildet ist.
Substrat gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit photokatalytischen Eigenschaften wenigstens einen Fasermaterialabschnitt mit einer Dicke von wenigstens 5 nm, insbesondere zwischen 30 und 50 nm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Substrats gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit photokatalytischen Eigenschaften in einer flüssigen Phase auf einer Fasermaterialherstellungslinie abgelegt wird, insbesondere zwischen Faserziehvorrichtungen von der Art eines Schleuderkorbs, Zerfaserungsvorrichtungen mit äusserer Zentrifugierung, einer mechanischen Ziehvorrichtung, einer pneumatischen oder mit Dampf arbeitenden Zerfaserungsvorrichtung, und Faseraufnahmevorrichtungen, ggf. mit einer Ablage des flüssigen Bindemittels von der Art einer Kleberzusammensetzung oder einer Schmälzezusammensetzung für das Binden der Fasern untereinander.
Verfahren zur Herstellung eines Substrats gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit photokatalytischen Eigenschaften in einer flüssigen Phase auf einer Fasermaterialherstellungslinie nachfolgend der Faseraufnahmevorrichtungen, ausgangs der Zerfaserungsvorrichtungen abgelegt wird, insbesondere vor optionalen thermischen Behandlungs- oder Konditionierungsvorrichtungen von der Art eines Ofens.
Verfahren zur Herstellung eines Substrats nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit photokatalytischen Eigenschaften in einer flüssigen Phase auf dem Fasermaterial abgelegt wird, woraufhin selbiges einer thermischen Behandlung unterworfen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einer fluiden Phase, insbesondere einer flüssigen Phase, durch Zerstäuben, Auftragen oder Eintauchen abgelegt wird.
Verwendung eines Substrats gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 als thermische/akustische Isolationsmaterialien oder als Filter, als Reinigungselement, Flüssigkeits- oder Gasdiffusor, um demselben schmutzabweisende, fungizide, bakterizide, algizide oder geruchsabweisende Eigenschaften zu verleihen.