ISO 27448 Feinkeramik (Hochleistungskeramik, Hochleistungstechnische Keramik) – Testmethode für die Selbstreinigungsleistung von fotokatalytischen Halbleitermaterialien – Messung des Wasserkontaktwinkels

In der von der International Organization for Standardization (ISO) entwickelten Norm „ISO 27448 Feinkeramik (Hochleistungskeramik, hochentwickelte technische Keramik) – Testmethode für die Selbstreinigungsleistung von Halbleiter-Photokatalysematerialien – Messung des Wasserkontaktwinkels“ heißt es dass die Materialien, die Photokatalysatoren oder photokatalytische Filme auf ihren Oberflächen aufweisen, im Allgemeinen sind. Es wird eine Testmethode zur Bestimmung der Selbstreinigungsleistung von Materialien beschrieben, die aus Halbleitermetalloxiden wie Titandioxid hergestellt werden.

Mit dieser Methode wird der Wasserkontaktwinkel unter UV-Beleuchtung gemessen, einer der Indikatoren für die Selbstreinigungsleistung photokatalytischer Materialien.

Diese Norm umfasst keine wasserdurchlässigen Substrate, raue Oberflächen ohne Wassertropfen, stark hydrophobe, pulverförmige oder körnige Materialien oder für sichtbares Licht empfindliche Photokatalysatoren.

Für die Zwecke dieser Norm gilt

• Unter Photokatalysator versteht man eine Substanz, die eine oder mehrere Funktionen erfüllt, darunter Zersetzung und Entfernung von Luft- und Wasserschadstoffen, Desodorierung sowie antibakterielle, selbstreinigende und beschlaghemmende Wirkungen, die auf Oxidations- und Reduktionsreaktionen unter Lichtbestrahlung basieren.
• Unter photokatalytischen Materialien versteht man Materialien, denen der Photokatalysator durch Beschichten, Imprägnieren, Mischen und ähnliche Verfahren zugesetzt wird. Solche photokatalytischen Materialien sind für den Einsatz als Bau- und Straßenbaumaterialien zur Erreichung der in dieser Norm festgelegten Funktionen vorgesehen.
• Eine UV-Leuchtstofflampe ist eine Lampe, die UV-A-Strahlung im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 400 nm liefert. Eine geeignete Lampe ist eine sogenannte Schwarzlichtblau-Leuchtstofflampe (BLB) mit einer maximalen Wellenlänge von 4892 nm, wie in der Norm ISO 3-351 beschrieben.
• Unter Hydrophilie versteht man die Eigenschaft, dass die Oberfläche des photokatalytischen Materials eine starke Affinität zu Wasser aufweist.
• Selbstreinigung ist die Funktion, bei der ein an einer Oberfläche, beispielsweise einem Baumaterial, angebrachter Photokatalysator eine Kontamination der Oberfläche verhindert, indem er mindestens eine der folgenden Maßnahmen nutzt:
  • Phänomen, bei dem an der Oberfläche anhaftende Verunreinigungen bei Bestrahlung mit Licht durch Oxidation und Reduktion abgebaut werden
  • Phänomen, bei dem Verunreinigungen aufgrund der Hydrophilie weggespült werden, was gleichzeitig auftritt, wenn die Oberfläche Regen ausgesetzt oder mit Wasser abgewaschen wird
• Kontaktwinkel Wenn eine Tangente vom Kontaktpunkt der festen, flüssigen und dampfförmigen Phasen (normalerweise Luft) entlang der Kurve der Flüssigkeit auf dem Feststoff gezogen wird, wird der Winkel zwischen der Linie und der festen Oberfläche als Kontaktwinkel bezeichnet.
• Der anfängliche Kontaktwinkel ist der Kontaktwinkel unmittelbar vor Beginn der UV-Strahlung.
• Der Kontaktwinkel n Stunden nach UV-Bestrahlung ist der Kontaktwinkel, der n Stunden nach Anwendung der UV-Bestrahlung gemessen wurde. Die Zeiteinheit kann neben Stunden auch Tage, Minuten oder Sekunden sein.
• Der endgültige Kontaktwinkel ist der Kontaktwinkel am höchsten Wasserübergang nach Bestrahlung mit konstanter Intensität auf einem photokatalytischen Material.
• Bei der Vorbehandlung eines Prüflings handelt es sich um die Vorbereitung eines Prüflings durch UV-Bestrahlung und anschließendes Auftragen organischer Substanzen wie Ölsäure.
• Der Variationskoeffizient drückt das Verhältnis der Standardabweichung zum arithmetischen Mittel aus.

Dieser internationale Standard dient der Entwicklung, dem Vergleich, der Qualitätssicherung, der Charakterisierung, der Zuverlässigkeit und der Designdatengenerierung von photokatalytischen Materialien. Diese Norm definiert die Testmethode, die eine Leistung im Verhältnis zur Kontamination bietet, die während der Expositionsprüfung auftritt.

Bei dieser Testmethode wird die Selbstreinigungsleistung eines photokatalytischen Materials bewertet, indem der endgültige Kontaktwinkel eines Teststücks ermittelt wird, auf das organische Substanzen aufgetragen werden. Das organische Material wird zunächst auf ein Probestück aufgetragen (Vorbehandlung) und anschließend mit UV-Licht mit konstanter Intensität bestrahlt. Der Wasserkontaktwinkel nach n Stunden kann während des Prozesses gemessen werden. Dieser Test bewertet gleichzeitig den Abbau organischer Stoffe und die Veränderung der Wasserkonnektivität. Wenn eine Vorbehandlung eines bestimmten Teststücks nicht möglich ist und der anfängliche Kontaktwinkel vor der UV-Bestrahlung 20 Grad oder mehr beträgt, kann der endgültige Kontaktwinkel ohne Vorbehandlung erhalten werden.

Für diese Tests werden die folgenden Geräte verwendet: eine Schwarzlicht-Leuchtstofflampe, ein UV-Strahler, ein UV-Lichtradiometer und ein Kontaktwinkelmessgerät.

Bei den Tests kommen außerdem folgende Chemikalien zum Einsatz: Ölsäure und n-Heptan.

Unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung führt neben zahlreichen Tests, Messungen, Analysen und Bewertungsstudien für Unternehmen in verschiedenen Branchen auch die Norm „ISO 27448 Feinkeramik (Hochleistungskeramik, hochentwickelte technische Keramik) – Selbst-“ durch. Reinigung von photokatalytischen Halbleitermaterialien“ Es bietet auch Testdienstleistungen an, die in der Norm „Testmethode für Leistung – Messung des Wasserkontaktwinkels“ definiert sind.