Einleitung: Warum wird eine „saubere weiße Wand“ nach ein paar Jahren „grau“?
Die “Schmutzaufnahmewiderstand” (Dirt Pick-up Resistance/DPUR) von Außenwandfarben für Gebäude
——ist die Leistung der Beschichtung, die für den Eigentümer “am direktesten wahrnehmbar”
ist——weiße Außenwände——>nach 1–2 Jahren zeigen sich “Ablaufspuren/Flecken/mattes Aussehen”
——das ist Verschmutzung. Quellen der Verschmutzung von Gebäudeaußenwänden——(1) Partikel in der Atmosphäre (PM10/PM2.5/Staub/Ruß)
——lagern sich auf der Beschichtungsoberfläche ab——die Adhäsionskraft der Partikel an die Beschichtung (Van-der-Waals-Kräfte/elektrische Kräfte) lässt die Partikel an der Wand ”kleben”; (2) Regenwasser——die Art, wie Regenwasser über die Beschichtung fließt: “fließende, zusammenziehende Wassertropfen” (hydrophob——Tropfen ungleichmäßig——Staub sammelt sich an den Rändern der Tropfen——bildet ”schwarze Ablaufspuren”)——vs. ”ausbreitende Wasserschichtströmung” (hydrophil——Staub wird gleichmäßig von der Wasserschicht mitgeführt——sauber)
——das ist bei der Schmutzabwehr von Bautenfarben das wichtigste und auch am wenigsten intuitive
”hydrophob bedeutet nicht unbedingt sauber——hydrophil bedeutet nicht unbedingt schmutzig”.
I. Vergleich der beiden Strategien zur Antiverschmutzung: hydrophil vs. hydrophob
| Strategie | Mechanismus | Wasserkontaktwinkel(°) | Vorteile | Nachteile | Geeignetes Klima |
|---|---|---|---|---|---|
| Hydrophil (photokatalytisches TiO₂/superhydrophil) | TiO₂-Photokatalyse zersetzt Schmutz + Regenwasser breitet sich gleichmäßig aus und spült ab | <10 (superhydrophil) | Langfristige Selbstreinigung/gute Regenabspülwirkung/zersetzt organischen Schmutz | Benötigt Regen (>1000 mm/Jahr) – in trockenen Gebieten wirkungslos; TiO₂-Katalysator-Haltbarkeit (>5 Jahre) | Regenreich/hohe Luftfeuchtigkeit (Südchina/Japan/Südostasien – empfohlen) |
| Hydrophob (Fluorcarbon/Siloxan/niedrige Oberflächenenergie) | Niedrige Oberflächenenergie (<20 mN/m) – Staub schwer haftbar – Wassertropfen rollen ab und nehmen Staub mit | >110 (stark hydrophob) | “Lotuseffekt”/Staub haftet schlecht/gutes Aussehen | Ungleichmäßige Wasserabläufe – erzeugt ”schwarze Streifen”; regelmäßige Reinigung nötig | Wenig Regen/viel Windstaub (Nordchina/Mittlerer Osten/Australien – empfohlen) |
FAQ
Q1: Warum führt das „Abrollen von Wassertropfen“ bei hydrophoben Beschichtungen zu „schwarzen Streifen“ und wirkt dadurch eher unsauber?
Die Wassertropfen auf einer hydrophoben Oberfläche (Wasserkontaktwinkel >110°)——(1) Die Tropfen sind auf der Oberfläche ungleichmäßig verteilt
(unterschiedliche Größe / zufällige Position)——(2) Die Tropfen rollen unter Schwerkraft ab
(keine gleichmäßige Ausbreitung)——Der Rand des Tropfens (Drei-Phasen-Grenzfläche Wasser/Luft/Beschichtung)
——Staub und gelöste Stoffe reichern sich am Rand des Tropfens an (Kapillareffekt)
——Nach dem Verdunsten des Wassers——bleiben „ringförmige“ oder „streifenförmige“ schwarze Ablagerungen zurück
——Dies sind die „schwarzen Streifen“, die typische Verschmutzungsform einer hydrophoben Beschichtung bei „intermittierendem Regen“ (leichter Regen / nicht durchgehend——reicht nicht aus, um die gesamte Oberfläche zu spülen)
ist. Superhydrophil (<5°)——Wasser breitet sich vollständig zu einem Wasserfilm aus
——kein „Tropfenrand“, Staub gleichmäßig im Wasserfilm verteilt——wird mit dem Wasserfilm weggespült ohne jegliche „Streifen“
——sauber.
Q2: Behält die photokatalytische TiO₂-Beschichtung an Gebäudefassaden ihre „Lebensdauer“ von >5 Jahren und bleibt sie „selbstreinigend“?
Die photokatalytische Aktivität von TiO₂ nimmt nach >2–3 Jahren aufgrund von Schmutzansammlung auf der Oberfläche der TiO₂-Partikel
ab – Schadstoffe bedecken die TiO₂-Oberfläche – UV kann TiO₂ nicht erreichen – Photokatalyse „stoppt“. Aber durch Regenabspülung
kann die Schmutzschicht teilweise entfernt
werden – die Photokatalyse von TiO₂ wird wiederhergestellt – daher hält der selbstreinigende Effekt von TiO₂ in einem Klima mit „feucht und regenreich + starker UV-Strahlung“ (z. B. Guangzhou/Singapur) – über 5–8 Jahre an
– in „trockenen und regenarmen“ Gebieten (Peking/Dubai) – Schmutzschicht baut sich auf – Photokatalyse stoppt nach >1–2 Jahren – hydrophobe Strategie ist vorteilhafter.
Q3: Warum kann der „Präparierte Grau“ aus GB/T 9780-2013 die reale Verschmutzung nicht repräsentieren?
GB/T 9780 verwendet „präparierten Grau“ (Flugasche + Kohleasche – bekannte Zusammensetzung / Partikelgröße <45 μm)
——Versuch——Asche auf die Beschichtungsoberfläche streuen——mit „Spülprüfgerät“ (Wasserstrahl)
abspülen——Messung der „Reflexionsabnahmerate“ (ΔR = R_ursprünglich – R_nach Spülung)
——ΔR 25 % = schlecht. Aber die tatsächliche Verschmutzung——(1) enthält ölige organische Stoffe (Autoabgase / Küchenrauch)
——nicht durch „Wasserabspülen“ entfernbar——benötigt chemischen Abbau durch photokatalytisches TiO₂——(2) Verschmutzung ist „akkumulierend“ über Monate / Jahre
——nicht das laborübliche „einmaliges Aschestreuen + Abspülen“. GB/T 9780 ist QC (Qualitätskontrolle)——keine Vorhersage der „tatsächlichen Schmutzbeständigkeit“——tatsächliche Schmutzbeständigkeit——benötigt >2 Jahre Freibewitterung.
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Zusammenfassung
Für den Schmutzabweisungswiderstand von Bautenfarben gibt es je nach Klimazone optimale Lösungen: hydrophil (photokatalytisches TiO₂/Selbstreinigung/regenreich) und hydrophob (Fluorcarbon/Siloxan/Lotuseffekt/wenig Regen). Ultrahydrophile Oberflächen, bei denen sich der Wasserfilm gleichmäßig ausbreitet und keine „schwarzen Streifen“ entstehen, sind die beste Wahl für regenreiche Gebiete. GB/T 9780 ist eine QC-Norm und kann die tatsächliche Freibewitterung nicht ersetzen. Kexin New Materials bietet Kunden ein komplettes Sortiment an schmutzabweisenden hydrophilen/hydrophoben Bautenfarben sowie technische Unterstützung zur Schmutzabweisung.