Unsere Technologie: Das Nadicare Beschichtungssystem
Photokatalyse: Die Kraft von Licht und Sauerstoff!
Der photokatalytische Effekt an Titandioxid wurde bereits in den 70er Jahren in Japan entdeckt und ist seitdem Gegenstand von Forschungsvorhaben weltweit.
Photokatalyse bezeichnet lichtinduzierte Vorgänge, wobei chemische Reaktionen durch Lichteinwirkung an bestimmten Materialien ermöglicht oder beschleunigt werden. Bei der Photokatalyse an Titandioxidhalbleitern wird eine Ladungstrennung durch Lichtwellen von 320 bis 400 nm Wellenlänge angeregt. Die entstehenden Elektronenlöcher ermöglichen die Bildung von hochreaktiven Sauerstoffverbindungen (Hydroxylradikalen), die eine kalte Verbrennung von organischen Schadstoffen ermöglichen. Dabei kommt es zu einem vollständigen Abbau in die ungefährlichen Endprodukte Kohlendioxid und Wasser.
Photokatalyse: Die Kraft von Licht und Sauerstoff!
Durch die Photokatalyse aktivieren wir natürlichen Sauerstoff und zersetzen damit organischen Schmutz, VOC, Schimmelsporen, Keime und Bakterien. Reiner Sauerstoff ist ein hervorragendes Reinigungs-und Desinfektionsmittel.
Was ist Titandioxid (TiO2)?
Titandioxid (TiO2) ist ein weißes Metall, das seit Jahrzehnten vor allem als weißes Farbpigment in großen Mengen industriell verarbeitet wird. TiO2 ist für Mensch und Umwelt ungefährlich und sogar als Lebensmittelzusatz „E 171“ zugelassen. Die Kosmetikindustrie verwendet Titandioxid in Körperpflegemitteln und Kosmetika, unter anderem als UV-Blocker in Sonnenschutzmitteln.
Die von NADICARE® eingesetzten Titandioxid-Produkte sind wasserbasierte Beschichtungen. Damit keine Partikel freigesetzt werden, verarbeiten wir das Titandioxid nicht als Pulver, sondern in einer wasserbasierten „Sol-Gel“–Lösung, einer Art Lack. Diese wird in einem speziellen technischen Verfahren aufgesprüht werden und nach dem Trocknen eine hauchfeine (ca. 150-250 nm dünne) Schicht aus reinem Titandioxid bilden.
Zur Aktivierung dieses Effektes ist normales Tageslicht völlig ausreichend, wobei selbst künstliches Licht im Inneren von Gebäuden bei NADICARE® Beschichtungen zur Aktivierung der Sauerstoffspezies verwendet werden kann.
Licht veranlasst das das Titandioxid dazu, aus der Luft Sauerstoffatome und Sauerstoffmoleküle abzuspalten, die dann mit den organischen Stoffen in ihrer Nähe (mit Gasen ebenso wie mit Feststoffen) reagieren und sie auf diese Weise durch Oxidation zersetzen („kalte Verbrennung“). Man nennt den gesamten Vorgang Photokatalyse. Das Titandioxid ist dabei kein Wirkstoff, sondern nur Katalysator; das hat den Vorteil, dass es sich nicht verbraucht.
“Und das OHNE zusätzlichen Aufwand für Strom oder teure Filtertechnik”
Drei Dinge braucht die Photokatalyse:
- Sauerstoff als Oxidationsmittel (unser „Wirkstoff“)
- Licht (“Fotos”) als Energielieferant
- Titandioxid als Auslöser der Reaktion (“Katalysator”)
Das ist Alles! Und…… Sauerstoff ist überall! “Und das OHNE zusätzlichen Aufwand für Strom oder teure Filtertechnik”
Titandioxid (TiO2) ist ein Halbleiter; Licht erzeugt auf seiner Oberfläche Elektronen-Loch-Paare, wenn die Energie der Photonen größer als die Bandlücke Eg ist (innerer photoelektrischer Effekt).
Die dabei entstehenden Elektronenoder Löcher können sodann an die Oberfläche diffundieren und erzeugen dort Radikale, die zur Zersetzung organischer Substanzen führen. Insbesondere die Löcher haben eine hohe oxidative Wirkung; aus Wasser werden OH-Radikale gebildet.
Normalerweise ist Titandioxid auf UV-Licht angewiesen, um photokatalytisch aktiv zu werden. Die von NADICARE® verwendeten Beschichtungen sind jedoch in spezieller Weise modifiziert („dotiert“) mit der erfreulichen Folge, dass sie auch unter künstlichem Licht aktiv sind.
Für NADICARE® wird TiO2 in einer besonderen Modifikation (Kristallstruktur „Anatas“) verwendet, da es nur in dieser Form photokatalytisch aktiv ist. Außerdem sind die TiO2-Partikel sehr klein (8–20nm), da wir nur dann genug Fläche für eine effektive photokatalytische Reaktion bekommen.
Die Oberflächeneigenschaften der Raumdecken und Wände werden durch die Beschichtung mit Titandioxid nicht verändert. Die Beschichtung ist transparent, also optisch neutral. Sie ist dampfdiffusionsoffen und kann jederzeit überstrichen werden (wodurch freilich die photokatalytische Wirkung entfällt).
Die Beschichtung sorgt für das Abperlen von Schmutzpartikeln. Selbst feine Partikel werden mittels photokatalytische Eigenschaften der Beschichtung zersetzt. Mit unseren Produkten beschichtete Fassaden zeichnen sich durch minimale Wasseraufnahme und hohe Wasserdampfdiffusionsfähigkeit aus. Übliche Reinigungszyklen können durch die selbstreinigende Wirkung deutlich verlängert werden. Das spart erhebliche Reinigungs- und Sanierungskosten und schont Umwelt und Geldbeutel.
Gut, wenn man hier mit nachhaltigen Argumenten punkten kann. Langlebig sauber und nachhaltig umweltschonend, bei wenig Aufwand und hoher Wirtschaftlichkeit. Unsere Beschichtungen verbrauchen sich nicht, denn die Produkte dienen dauerhaft als Katalysator. Der benötigte Wirkstoff für die Reaktion ist Sauerstoff, welcher ausreichend in der Umgebungsluft vorhanden ist. Als Energiequelle nutzt die photokatalytische Beschichtung die natürliche Sonneneinstrahlung, die die erforderliche Energie für den Reaktionsprozess liefert. Die Beschichtung der Fassade erfolgt im HLV-Sprühverfahren und erfordert ca. 3 min/m².
Licht veranlasst das das Titandioxid dazu, aus der Luft Sauerstoffatome und Sauerstoffmoleküle abzuspalten, die dann mit den organischen Stoffen in ihrer Nähe (mit Gasen ebenso wie mit Feststoffen) reagieren und sie auf diese Weise durch Oxidation zersetzen („kalte Verbrennung“). Man nennt den gesamten Vorgang Photokatalyse. Das Titandioxid ist dabei kein Wirkstoff, sondern nur Katalysator; das hat den Vorteil, dass es sich nicht verbraucht.
Normalerweise ist Titandioxid auf UV-Licht angewiesen, um photokatalytisch aktiv zu werden. Die für unsere Beschichtungstechnik verwendeten Produkte sind jedoch in spezieller Weise modifiziert („dotiert“) mit der erfreulichen Folge, dass sie auch unter künstlichem Licht aktiv sind.Die Oberflächeneigenschaften der Raumdecken und Wände werden durch die Beschichtung mit Titandioxid nicht verändert. Die Beschichtung ist transparent, also optisch neutral. Sie ist dampfdiffusionsoffen und kann jederzeit überstrichen werden (wodurch freilich die photokatalytische Wirkung entfällt).
NADICARE® Beschichtungen bauen fast alle Arten von Keimen und Erregern inklusive MRSA, SARS, H5N1 etc. wirkungsvoll ab. Bei Bakterien und Viren werden sowohl die Zellkörper als auch die Endotoxine zersetzt und damit auch neue Varianten der Bakterien zuverlässig bekämpft.
Die Grafik zeigt den fast vollständigen Abbau (99,8%) der Bakterien nach einer Wirkzeit von nur einer Stunde. NADICARE® Beschichtungen sind geprüft, zertifiziert und entsprichen allen antibakteriellen Anforderungen im Rahmen eines modernen Hygienemanagements.
Anwendungsbereiche:
Patienten- / Wartezimmer – Operationssäle – Behandlungszimmer – Therapieräume – Besucherzimmer – WC-Bereiche – Sämtliche Hygienebereiche und Geruchsneutralisation.
Für NADICARE® wird TiO2in einer besonderen Modifikation (Kristallstruktur „Anatas“) verwendet, da es nur in dieser Form photokatalytisch aktiv ist. Außerdem sind die TiO2-Partikel sehr klein (8–20nm), da wir nur dann genug Fläche für eine effektive photokatalytische Reaktion bekommen.
Anatas kristallisiert im tetragonalen Kristallsystem und entwickelt meist dipyramidale und tafelige Kristalle von wenigen Millimetern bis mehreren Zentimetern Größe, deren Farben zwischen schwarzgrau, braun, rötlich-braun und blau variieren. Die Farben beruhen auf Verunreinigungen mit Fremdatomen; reiner Anatas ist farblos, kommt aber nur sehr selten natürlich vor.
Hydrophilie
Eine wesentliche Eigenschaft der Photokatalyse ist die Hydrophilie. Der Begriff “Hydrophilie” kommt aus dem Griechischen und bedeutet wörtlich übersetzt “Wasserliebe”. Auf einer hydrophilen Oberfläche bildet sich ein Wassertropfen flach aus, wogegen Wasser auf einer hydrophoben Oberfläche in Tropfen abperlt. Eine Oberfläche wird als super-hydrophil bezeichnet, wenn ein Wassertropfen auf der Oberfläche zerfließt. Eine hydrophile Oberfläche unterstützt die Selbstreinigung wenn sie durch Regen benetzt wird. Eine photokatalytische Titandioxid- Beschichtung wird bei Licht super-hydrophil. Eine solche Oberfläche hat entscheidende Vorteile: Die Beschichtung verhält sich durch ihre hydrophile Eigenschaft ähnlich wie ein Reiniger, wobei jeder Regen den Schmutz von der Oberfläche abwäscht. Die Oberfläche wird selbstreinigend.
Das Wasser verteilt sich als dünner Film auf der Oberfläche. Während des Regens sind daher keine störenden Tropfen auf einer Glasscheibe zu sehen. Die Durchsicht ist deutlich besser als bei einer unbeschichteten Scheibe. Wenn es heiß ist, fördert dieser dünne Wasserfilm zudem die Verdunstung und so die Abkühlung des Gebäudes, z.B. bei einer Glasfassaden-Beschichtung. Das spart Energie und schützt die Umwelt.
Zur Aktivierung dieses Effektes ist normales Tageslicht völlig ausreichend, wobei selbst künstliches Licht im Inneren von Gebäuden bei NADICARE® Beschichtungen zur Aktivierung der Sauerstoffspezies verwendet werden kann.
Licht veranlasst das das Titandioxid dazu, aus der Luft Sauerstoffatome und Sauerstoffmoleküle abzuspalten, die dann mit den organischen Stoffen in ihrer Nähe (mit Gasen ebenso wie mit Feststoffen) reagieren und sie auf diese Weise durch Oxidation zersetzen („kalte Verbrennung“). Man nennt den gesamten Vorgang Photokatalyse. Das Titandioxid ist dabei kein Wirkstoff, sondern nur Katalysator; das hat den Vorteil, dass es sich nicht verbraucht.
Wichtig: Die von NADICARE® eingesetzten Beschichtungen sind vor allem in Innenräumen und bei künstlichem Licht aktiv!
Die von NADICARE® eingesetzten Beschichtungen und Titandioxid-Produkte sind wasserbasierte Beschichtungen. Damit keine Partikel freigesetzt werden, verarbeiten wir das Titandioxid nicht als Pulver, sondern in einer wasserbasierten „Sol-Gel“–Lösung, einer Art Lack. Diese wird in einem speziellen technischen Verfahren aufgesprüht werden und nach dem Trocknen eine hauchfeine (ca. 150-250 nm dünne) Schicht aus reinem Titandioxid bilden.
Titandioxid (TiO2)
Titandioxid (TiO2) ist ein weißes Metall, das seit Jahrzehnten vor allem als weißes Farbpigment in großen Mengen industriell verarbeitet wird.
TiO2 ist für Mensch und Umwelt ungefährlich und sogar als Lebensmittelzusatz „E 171“ zugelassen. Die Kosmetikindustrie verwendet Titandioxid in Körperpflegemitteln und Kosmetika, unter anderem als UV-Blocker in Sonnenschutzmitteln.
Titandioxid (TiO2) ist ein Halbleiter; Licht erzeugt auf seiner Oberfläche Elektronen-Loch-Paare, wenn die Energie der Photonen größer als die Bandlücke Eg ist (innerer photoelektrischer Effekt). Die dabei entstehenden Elektronenoder Löcher können sodann an die Oberfläche diffundieren und erzeugen dort Radikale, die zur Zersetzung organischer Substanzen führen. Insbesondere die Löcher haben eine hohe oxidative Wirkung; aus Wasser werden OH-Radikale gebildet.
Photokatalyse Anwendungsbereiche
Oberflächentechnologie der neuen Generation NADICARE® ‐ Photokatalyse Anwendungsbereiche
Um mit Hilfe von Titandioxid die Photokatalyse in Gang setzen können, muss ein NADICARE® – Produkt auf einer Oberfläche aufgetragen werden und dort als dünne Schicht von ca. 250 nm Stärke aushärten. Für das System NADICARE® werden dreizehn Produkte verwendet, die alle, im Folgenden beschriebenen, Anwendungsbereiche abdecken: Photokatalyse Anwendungsbereiche
Welche Flächen können mit dem NADICARE® System beschichtet werden:
Photokatalyse Anwendungsbereiche Architektur außen
Automobile Photokatalyse Anwendungsbereiche
• PKW-Karosserie / Anbauteile • LKW-Aufbauten • Wohnwagen
Bauzubehör Photokatalyse Anwendungsbereiche
• Türen • Tore • Jalousien • Rollläden
Für die industrielle Verarbeitung im Coil-Coating-Verfahren haben wir eine spezielle NADICARE®-Produktvariante entwickelt, die auf den Einsatz mit den bekannten Rollensystemen hin optimiert ist, wobei natürlich auch jedes andere Beschichtungsverfahren für die Applikation von NADICARE® einsetzbar ist.
Für diese Bereiche setzen wir unsere Beschichtungstücher 2202 TC ein
Zusammengefasst hängt das Erfolgsergebnis im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab:
Die Erfahrung hat gezeigt, dass Klein- und Kleinstflächen (1 m² oder weniger) aus den oben angeführten Gründen nur der neuen Technologie des Beschichtungstuch 2202 TC wirtschaftlich sinnvoll beschichtet werden können.
Überblick über technisch und wirtschaftlich sinnvoll beschichtbare Flächen nach möglichen Objektarten:
Wohlgemerkt finden Sie hier nur einen kleinen Auszug aus den möglichen Objektarten. Mehr Informationen finden Sie in unseren Beiträgen oder verwenden sie unser Kontaktformular und treten mit uns direkt in Kontakt, wir beraten Sie gerne.
Photokatalyse und NADICARE®
Photokatalyse: die Kraft von Licht und Sauerstoff
Die Photokatalyse scheint hinlänglich erforscht. Photokatalytische Hygiene- Beschichtungen in der Lebensmittelproduktion, Beschichtungen mit dem Effekt der Photokatalyse für Innenräume zur permanenten Luftreinhaltung sowie selbstreinigende Außenbeschichtungen an Gebäuden, Fahrzeugen usw., gelten als Standard. Durch verbesserte, emissionsfreie Aufbringungs Techniken erfolgen die Beschichtungen zumeist während des laufenden Betriebes.
Titandioxid (TiO2) ist ein Halbleiter; Licht erzeugt auf seiner Oberfläche Elektron-Loch-Paare, wenn die Energie der Photonen größer als die Bandlücke Eg ist (innerer photoelektrischer Effekt).
Photonen selbst können nicht als Katalysator betrachtet werden, da sie im Zuge der Reaktion verbraucht werden und nicht in „unverändertem Zustand“ erneut in den Startlöchern stehen. Abgesehen davon ist eine Vielzahl von Reaktionen prominent, die bei Raumtemperatur nur mäßig oder ganz und gar nicht ablaufen, im Zuge Lichteinstrahlung allerdings beträchtlich beschleunigt werden. Als Beispiel hierfür sei die Photosynthese der Pflanzen genannt. Während der die vom Sonnenlicht aufgenommene photonische Energie übertragen wird auf die katalytische Reaktion von Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenhydraten und Sauerstoff.
Reaktionen der Photokatalyse werden in zwei Kategorien unterteilt:
Photokatalyse und Photokatalytische Beschichtung mit Selbstreinigung. Die Elektronen oder Löcher können im Titandioxid an die Oberfläche diffundieren und erzeugen dort Radikale, die zur Zersetzung organischer Substanzen führen. Insbesondere die Löcher haben eine hohe oxidative Wirkung; aus Wasser werden OH-Radikale gebildet. Organische Substanzen werden durch photokatalytische Oberflächenzersetzt. Endprodukte sind in vielen Fällen CO2 und Wasser.
Die Vorteile und Fakten im Überblick:
Die Applikation:
Die Spühtechnik und Applikation der Produkte ist grundsätzlich auf fast allen Oberflächen möglich, erfordert aber – abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit – ein professionelles Know How. Damit das Titandioxid die Photokatalyse in Gang setzen kann, muss ein Nadicare® – Produkt auf einer Oberfläche mittels Sprühtechnik aufgetragen werden und dort als dünne Schicht von ca. 250nm Stärke [das sind 0,25 μ / Micron] aushärten.
Wir von Nadicare setzten zwei Arten von Sprühtechnik ein.
HVLP Technik (vorwiegend für den Außenbereich) HVLP Sprühtechnik (= High Volume Low Pressure) ist die sogenannte Niederdrucksprühtechnik. Diese Technik hat sich zum Aufbringen von Beschichtungen bereits bestens bewährt.
ESS – Elektrostatische Sprühsysteme (vorwiegend für den Innenbereich).
Bei dieser innovativen Technik wird das Sprühmaterial bei niedriger Stromstärke mit einer hohen Spannung elektrisch aufgeladen, so dass es von der zu beschichtenden Fläche sozusagen magnetisch angezogen wird und verteilt sich dadurch gleichmäßig auf der Oberfläche.
Ein großer Vorteil von der elektrostatischen Sprühtechnik ist,dass systembedingt nur sehr wenig Overspray entsteht, das reduziert die Materialverluste und spart bares Geld.
Eine schnelle Ausführung ohne große Vorbereitungsmaßnahmen
keine langen Betriebsunterbrechungen elektrostatische Sprühsysteme sind daher ausgesprochen wirtschaftlich und umweltfreundlich.
Industrielle selbstreinigende Beschichtungen
Für die industrielle Applikation von Titandioxid bieten wir maßgeschneiderte Lösungen. Hierzu gehört neben einer qualifizierten Technologie-Beratung auch die Möglichkeit, unsere Produkte im Bezug auf Rheologie und Viskosität an die spezifischen Anforderungen vorhandener Applikationsanlagen anzupassen.
Bei industrieller Verarbeitung kann die Applikation unserer Produkte auf verschiedene Weise erfolgen. Bewährt hat sich sowohl das HVLP-Sprühverfahren, als auch die Rollen oder Rakelapplikation. Entscheidend für die zu erzielende Schichtstärke ist neben der Applikationsart auch die Beschaffenheit der zu beschichtenden Oberfläche.
Auch für die Trocknung und Härtung von Titandioxid -Schichten gibt es verschiedene Möglichkeiten, denn gerade industrielle Prozesse haben oft sehr kleine Zeitfenster für Trocknung und Härtung. Hier hat sich neben der Nutzung vorhandener Prozesswärme vor allem IR-Trocknung in Verbindung mit integralen UV-Systemen bewährt.
Die Applikation im Rahmen industrieller Prozesse kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. So ist neben der bewährten Spritzapplikation auch eine Beschichtung durch rollen, rakeln oder tauchen möglich. In jedem Fall ist die Zufuhr von Wärme zur Beschleunigung der Trocknung/Härtung und zur Verbesserung der Bindungsfähigkeit sinnvoll bzw. zwingend erforderlich.
GERUCHSHEMMEND
Verhindert mikrobiell bedingten Geruch
ANTIMIKROBIELL
erreicht eine bakterizide & viruzide Funktion
DERMATOLOGISCH
getestet und für „sehr gut“ befunden!
LEICHTE REINIGUNG
bei Kalk-, Ruß-, Fett-, Staub- & Biofilmablagerungen
- Was ist Titandioxid?
- Wie funktioniert Titandioxid?
- Was kann eine Beschichtung mit Titandioxid?
- Wie stark ist eine Beschichtung mit Titandioxid?
- Greift die TiO2-Beschichtung die beschichtete Oberfläche an?
- Verbraucht sich die TiO2-Beschichtung im Laufe der Zeit?
- Führt die TiO2-Beschichtung zu Verfärbungen der Oberfläche?
- Welche Arten von Schadstoffen baut die TiO2-Beschichtung in der Luft ab?
- Welche Arten von Schadstoffen baut die TiO2-Beschichtung im Wasser ab?
- Verändert eine TiO2-Beschichtung die Härte und das Tastgefühl der Oberfläche?
- Kann eine TiO2-Beschichtung wieder abgetragen werden?
- Wie funktioniert die Luftreinigung?
- Wie funktioniert die Geruchsneutralisation?
- Wie funktioniert die antibakterielle Wirkung des TiO2?