ES2344066T3 - Composicion de revestimiento que presenta propiedades descontaminantes de superficies. - Google Patents
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Abstract
Composición de revestimiento para la formación de una capa inorgánica sobre la superficie del sustrato, que comprende: - una cantidad eficiente de partículas fotocatalíticas de dióxido de titanio, - un agente opacificante, seleccionado de entre pigmentos, colorantes y/o rellenos, con la condición de que cuando dichos pigmentos sean pigmentos de dióxido de titanio, no sean fotoactivos, - partículas de un aglutinante inorgánico, - un aglutinante orgánico, y - un solvente, en la que dichos aglutinante orgánico y partículas fotocatalíticas de dióxido de titanio están presentes en una relación en peso comprendida entre 0,1 y 6 de dióxido de titanio fotocatalítico/aglutinante orgánico; y en la que el aglutinante inorgánico comprende una o más sustancias amorfas seleccionadas de entre el grupo constituido por silicatos alcalinos, aluminatos alcalinos, circonatos alcalinos, boratos alcalinos, fosfatos alcalinos, fosfonatos alcalinos y sus mezclas.
Description
Composición de revestimiento que presenta
propiedades descontaminantes de superficies.
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La presente invención se refiere a una
composición de revestimiento útil para la formación de una capa
inorgánica de pintura y/o revestimiento antiincrustante y/o
descontaminante, de limpieza de la suciedad sobre la superficie de
un sustrato.
Los procedimientos convencionales para la
realización de la limpieza de suciedades de la superficie de
materiales comprende tratar la superficie para proporcionar la
capacidad de eliminar manchas o suciedades depositadas en la
superficie. En otros procedimientos, la excelente actividad de
degradación oxidativa de un fotocatalizador fijado sobre la
superficie se utiliza para degradar materia orgánica o manchas o
suciedades depositadas en la superficie y también cualquier
contaminación gaseosa que entre en contacto con dicha
superficie.
En particular, se ha utilizado eficientemente la
fotocatálisis heterogénea para oxidar y eliminar así los compuestos
indeseados de fluidos, incluyendo agua, y aire. Así, el catalizador
iluminado por UV tal como dióxido de titanio absorbe la luz
ultravioleta la cual produce electrones y orificios que migran a la
superficie del catalizador. En la superficie, los electrones
reducen el oxígeno adsorbido mientras que los orificios oxidan los
compuestos orgánicos o moléculas de agua adsorbidas.
Sin embargo, no se pueden proporcionar
propiedades anticontaminantes satisfactorias con solamente una de
tales composiciones de revestimiento fotocatalíticas sencillas
durante una vida útil larga, esto es, más de 5 años.
Un objetivo de la presente invención por lo
tanto consiste en proporcionar una composición de recubrimiento, la
cual independientemente del ambiente, tal como un ambiente de
exteriores o de interiores, puede semipermanentemente en un
revestimiento sencillo mostrar propiedades anticontaminantes de
superficie excelentes, particularmente una actividad de limpieza de
suciedades excelente contra manchas grasas, incluyendo hongos
mildiu, moho, algas o suciedades y además es resistente a la
abrasión.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona una composición de revestimiento para la
formación de una capa inorgánica sobre la superficie de un sustrato,
comprendiendo la composición de revestimiento comprende por lo
menos
- -
- una cantidad eficiente de partículas fotocatalíticas de dióxido de titanio,
- -
- un agente opacificante, seleccionado de entre pigmentos, colorantes y/o rellenos,
- -
- partículas de aglutinante inorgánico
- -
- un aglutinante orgánico y
- -
- un solvente,
en la que dichas partículas fotocatalíticas de
dióxido de titanio y el aglutinante orgánico están presentes en una
relación en peso de aglutinante orgánico/bióxido de titanio
fotocatalítico en el intervalo de 0.1 hasta 6, y en la que el
aglutinante orgánico comprende una o más sustancias amorfas
seleccionadas de entre el grupo constituido por silicatos alcalinos,
aluminatos alcalinos, circonatos alcalinos, boratos alcalinos,
fosfatos alcalinos, fosfonatos alcalinos y sus mezclas.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con una forma de realización
específica, dicha composición es una pintura de emulsión de
silicato.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un procedimiento para proporcionar un
revestimiento de limpieza de suciedades y/o anticontaminante sobre
un sustrato que comprende por lo menos las etapas que consisten:
- aplicar una composición de revestimiento de
acuerdo con la invención sobre una superficie de un sustrato para
formar un revestimiento y
- fijar el revestimiento para obtener una capa
orgánica sobre la superficie del sustrato.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un procedimiento para prevenir y/o tratar
hongos mildiu, moho, algas y/o bacterias sobre un sustrato que
comprende por lo menos las etapas que consisten:
- aplicar una composición de revestimiento de
acuerdo con la invención sobre una superficie del sustrato para
formar un recubrimiento, y
- fijar el revestimiento para obtener una capa
inorgánica sobre la superficie del substrato.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Incluye por lo menos una sustancia amorfa
seleccionada de entre el grupo constituido por silicatos alcalinos,
aluminatos alcalinos, circonatos alcalinos, boratos alcalinos,
fosfatos alcalinos, fosfonatos alcalinos y sus mezclas.
Los ejemplos específicos del aglutinante
inorgánico preferido incluyen silicatos alcalinos representados por
la fórmula
M_{2}O.nSiO_{2}
en la que M representa un metal
alcalino, y n es
2,0-3,0.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con la presente invención, el
aglutinante inorgánico incluye por lo menos un metal seleccionado de
entre el grupo constituido por rubidio, potasio, sodio y litio. Los
silicatos de metal alcalino preferidos incluyen por ejemplo,
silicato de potasio, silicato de sodio y/o silicato de litio.
La utilización combinada de una pluralidad de
silicatos de metal alcalino puede mejorar la resistencia al agua,
resistencia a los álcalis y resistencia a los ácidos de la capa
inorgánica. Los silicatos de metal alcalino comercialmente
disponibles en forma de una solución acuosa también son
solubles.
La utilización de un silicato de metal alcalino
puede formar una capa inorgánica que presenta una buena adhesión
incluso a una baja temperatura de aproximadamente 5ºC a la
superficie del substrato.
De acuerdo con una forma de realización
preferida de la presente invención, la concentración del aglutinante
inorgánico y en particular el silicato de metal alcalino en la
composición de revestimiento es preferentemente de 0.5 hasta 35% en
peso, en particular 1 hasta 30% en peso, más particularmente 2 hasta
25% en peso sobre una base sólida. Tal concentración es ventajosa
para obtener una superficie que presente una buena limpieza de
suciedades y buena resistencia.
El silicato alcalino en el sistema aglutinante
inorgánico se puede curar de maneras diferentes. El curado deseado
se puede generar por dióxido de carbono atmosférico.
Asimismo, el revestimiento se puede endurecer
por eliminación de agua. Ventajosamente, el revestimiento así
obtenido forma una estructura inorgánica que presenta suficientes
poros para proporcionar una permeación suficientemente elevada al
vapor de agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha descubierto inesperadamente que dicho
compuesto fue particularmente ventajoso para obtener un
revestimiento fotocatalíticamente activo que presente una vida útil
prolongada.
En el caso de la presente invención, el
aglutinante orgánico no se debe descomponer durante la formación del
revestimiento esperado. Sin embargo, después de una exposición
prolongada a la luz UV, el contenido inicial en el aglutinante
orgánico disminuirá lentamente hasta que se degrade totalmente.
Más específicamente, el aglutinante orgánico se
puede seleccionar de entre copolímeros de estireno/butadieno y
polímeros y copolímeros de ésteres de ácido acrílico y en particular
copolímeros de polivinilacrílico y estireno/ésteres acrílicos.
En la presente invención, el copolímero de
estireno acrílico incluye copolímeros de ésteres de
estireno/acrílico de los mismos.
Dicho efecto se aprecia en particular cuando
este compuesto es un copolímero de estireno/acrílico y más
particularmente utilizado en una relación en peso de partículas
fotocatalíticas de TiO_{2}/aglutinante orgánico y en particular
copolímero de estireno/acrílico en el intervalo de 0,3 hasta 4,5, en
particular de 0,5 hasta 3,6, más particularmente de 1 hasta 2,5.
En particular, se puede utilizar una emulsión
acrílica de estireno tal como ACRONAL 290D de BASF GmbH.
\vskip1.000000\baselineskip
En la presente invención, el término
"partículas fotocatalíticas" como se usa en la presente
invención se refiere a partículas a base de un material que, cuando
se expone a la luz (luz de excitación) presenta una energía superior
(esto es, longitud de onda más corta) que el intervalo de energía
entre la banda de conducción y la banda de valencia del cristal,
puede provocar la excitación (fotoexcitación) de los electrones en
la banda de valencia para producir un electrón de banda de
conducción y dejar un orificio en la banda de valencia.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Más particularmente, las partículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio se seleccionan de entre el
grupo constituido por óxido de titanio el cual puede ser de
cualquier tipo por ejemplo anatasa o rutilo aunque el óxido de
titanio que contiene anatasa resulta especialmente preferido por su
fotoactividad superior.
Para las partículas de dióxido de titanio del
recubrimiento, la naturaleza de la partícula es preferentemente
predominantemente la forma cristalina de anatasa.
"Predominantemente" hace referencia a que el nivel de anatasa
en las partículas de dióxido de titanio del revestimiento es
superior a 50% en masa. Las partículas del revestimiento muestran
preferentemente un nivel de anatasa superior a 80%.
El grado de cristalización y la naturaleza de la
fase cristalina se miden por difracción de rayos X.
Las partículas cristalinas de dióxido de titanio
incorporadas al revestimiento muestran un tamaño medio de entre 5 y
80 nm, preferentemente de entre 5 y 50 nm, todavía más
preferentemente de entre 10 y 40 nm. Se pueden medir los diámetros
por microscopia de electrones de transmisión (TEM) y también
XRD.
Las partículas de fotocatalizador preferidas
presentan una elevada zona superficial por gramo, por ejemplo
superior a 30 m^{2}/g, preferentemente superior a 50 m^{2}/g y
todavía más preferentemente superior a aproximadamente 100 m^{2}/g
cuando se mide por el procedimiento BET.
Son particularmente convenientes para la
invención las partículas fotocatalíticas de dióxido de titanio que
se venden bajo el nombre PC 105 por Millennium Inorganic Chemicals
Ltd.
La presente invención puede asimismo involucrar
un pigmento recubierto de dióxido de titanio. Esto puede incluir
partículas de dióxido de titanio, un primer depósito de un compuesto
de fosfato contiguo con las partículas base de TiO_{2},
opcionalmente un depósito de un compuesto denso de sílice contiguo
con el depósito de fosfato, opcionalmente un segundo depósito de un
compuesto de fosfato contiguo con el compuesto denso de sílice y
opcionalmente un depósito de un compuesto de alúmina contiguo con el
segundo depósito de fosfato.
En una forma de realización alternativa, las
partículas de dióxido de titanio se pueden recubrir con un compuesto
de circonia en lugar del compuesto de sílice.
Preferentemente, se forma el compuesto de
fosfato a partir de un compuesto de fosfato soluble en agua, tal
como por ejemplo pirofosfato tetrapotasio, polifosfato de sodio,
pirofosfato de tetrasodio (Tetron^{TM}), tripolifosfato de sodio,
tripolifosfato de potasio, hexametafosfato de sodio (Calgon^{TM}),
ácido fosfórico, y similares. Más preferentemente, el compuesto de
fosfato soluble en agua es el hexametafosfato de sodio. El
porcentaje en peso del compuesto de fosfato puede variar dependiendo
de la capa depositada sobre la base de dióxido de titanio. No es
necesario que el compuesto de fosfato recubra cada partícula de
dióxido de titanio, sino que solamente se deposite algo del fosfato
sobre la partícula. Preferiblemente, el compuesto de fosfato en la
primera capa se deposita en una cantidad de desde aproximadamente
0,05% hasta aproximadamente 1,0%, más preferentemente desde
aproximadamente 0,05% hasta 0,75% y todavía más preferentemente
desde aproximadamente 0,05% hasta aproximadamente 0,5% sobre la
base del peso de la base del dióxido de titanio.
El contenido de sílice en porcentaje en peso
puede variar dependiendo de la capa depositada en la primer capa de
fosfato. Los compuestos de sílice adecuados para su uso en la
presente invención incluyen silicatos de metal alcalino solubles en
agua. Los silicatos de metal alcalino preferidos incluyen silicato
de sodio, silicato de potasio y similares. Más preferentemente, el
compuesto de sílice es el silicato de sodio. Preferiblemente, el
compuesto de sílice se deposita en una cantidad desde
aproximadamente 0,5% hasta aproximadamente 5,0% en peso de sílice
sobre la base del peso total de la base de dióxido de titanio.
Los compuestos de circonia adecuados para su uso
en la presente invención incluyen las sales ácidas de circonia tales
como oxicloruro de circonio, sulfato de circonilo y similares. Más
preferiblemente, el compuesto de circonia es el oxicloruro de
circonio o el sulfato de circonilo. Preferiblemente, el compuesto de
circonia se deposita en una cantidad desde aproximadamente 0,1%
hasta aproximadamente 5,0% en peso de circonia sobre la base del
peso total de la base de dióxido de titanio.
Las partículas que presentan una actividad
fotocatalítica están presentes en una cantidad de 0,5 hasta 20%,
preferentemente 1 hasta 15% y más preferentemente 3 hasta 12% en
peso del peso total de la composición.
En una forma de realización de la invención, la
combinación de partículas fotocatalíticas pequeñas
(1-8 nm) con partículas no fotocatalíticas más
grandes (aproximadamente 250-350 nm), y más
particularmente partículas no fotocatalíticas de TiO_{2} produce
una composición de pintura útil para autolimpieza.
Las partículas de óxido de titanio
fotocatalítico pueden introducirse en la composición como un sol
preparado por dispersión en un dispersante, como una pasta que
contiene solvente o agua, o como un polvo. Los ejemplos preferidos
del dispersante usados para preparar un sol incluyen agua, alcoholes
tales como metanol, etanol, isopropanol, n-butanol e
isobutanol, y cetonas tales como la metil etil cetona y la metil
isobutil cetona.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La composición según la presente invención
incluye por lo menos un solvente.
Los ejemplos de solventes utilizables en la
presente memoria incluyen agua, un solvente orgánico, y un solvente
mezclado compuesto de agua y un solvente orgánico. El agua, un
alcohol, o un solvente mezclado compuesto de agua y un alcohol, se
prefiere particularmente.
La adición de agua como el solvente resulta
frecuentemente preferida.
\vskip1.000000\baselineskip
Según la invención, el agente opacificante
incluye cualquier compuesto orgánico o inorgánico que puede
proporcionar poder de encubrimiento al recubrimiento. Estos
incluyen pigmentos, colorantes y/o rellenos como se menciona a
continuación. Más preferentemente, incluye por lo menos un compuesto
inorgánico como el dióxido de titanio.
Tales pigmentos de dióxido de titanio que no son
fotoactivos se dan a conocer en la patente US nº 6 342 099
(Millennium Inorganic Chemicals Inc.).
En particular, el pigmento de dióxido de titanio
puede ser las partículas de Tiona 595 vendido por Millennium
Inorganic Chemicals Ltd.
Si es necesario, varios otros compuestos pueden
agregarse a la composición de la invención, con la condición de que
tal adición no comprometa la duración de conservación, durabilidad
UV o propiedades de no manchado del revestimiento resultante.
Los ejemplos de tales compuestos adicionales
incluyen rellenos como cuarzo, calcita, arcilla, talco, barita y/o
silicato de Na-Al; pigmentos como TiO_{2},
litopona y otros pigmentos inorgánicos; dispersantes como
polifosfatos, poliacrilatos, fosfonatos, nafteno y sulfonatos de
lignina; agentes humectantes como tensoactivos aniónicos,
catiónicos, anfotéricos y no iónicos; desespumantes como emulsiones
de silicio, hidrocarburos, alcoholes de cadena larga, ...;
estabilizantes como compuestos principalmente catiónicos; agentes de
coalescencia como ésteres estables al alcalino, glicoles,
hidrocarburos; aditivos reológicos como derivados de celulosa
(carboximetilcelulosa CMC, hidroximetilcelulosa HEC), goma de
xantano, poliuretano, poliacrilato, almidón modificado, bentona y
otros silicatos lamelares; repelentes de agua tipo siliconatos de
alquilo, siloxanos, emulsiones de cera, sales Li de ácido graso y
fungicidas o biocidas convencionales.
Por supuesto, ninguno de los aditivos deberá ser
saponificable o de otra manera inestable a la alcalinidad del
revestimiento finalizado (valores de pH de aproximadamente
11,5).
La presente invención también proporciona un
procedimiento para la producción de un sustrato recubierto
fotocatalíticamente activo que comprende depositar la composición
que recubre en un material al poner en contacto la superficie del
material con dicha composición.
La composición de la presente invención puede
aplicarse en la superficie del material por cualquier procedimiento
apropiado, y los ejemplos de los procedimientos apropiados incluyen
revestimiento por pulverización, revestimiento por goteo,
revestimiento de flujo, revestimiento por giro, revestimiento con
rodillo, revestimiento con brocha, y revestimiento con esponja.
La composición después de la aplicación en la
superficie del sustrato se fija a continuación, generalmente por
secado o curado para formar una capa inorgánica, generalmente bajo
la forma de una película delgada. El término "secado o curado"
usado en la presente memoria hace referencia a que los aglutinantes
contenidos en la composición, según la presente invención, se
convierten en una película. Por lo tanto, el secado puede realizarse
por secado
al aire.
al aire.
Ventajosamente, la formación del revestimiento
no requiere tratamiento térmico a altas temperaturas como de
50-450ºC durante varias horas.
La composición según la presente invención puede
aplicarse en la superficie de una alta variedad de materiales.
El material no se limita particularmente, y sus
ejemplos comprenden metales, cerámicas, vidrios, maderas, piedras,
cementos, hormigones, y las combinaciones de los materiales
anteriores y los laminados de los materiales anteriores. Los
ejemplos específicos a los cuales la composición puede aplicarse
incluyen, casas, materiales de construcción; exterior de los
edificios; interior de los edificios; marcos de ventanas; vidrios;
materiales estructurales; exterior de máquinas y artículos;
cubiertas y recubrimientos a prueba de polvo; y películas, láminas y
sellados.
En la preparación de las formas de realización
preferidas de la presente invención, pueden usarse varias
alternativas para facilitar los objetivos de la invención.
\newpage
Los ejemplos siguientes se proporcionan para
comprender mejor la presente invención y no se pretende que, y no se
construirán para que limiten la invención de ninguna manera. Todas
las alternativas, modificaciones y equivalentes que resultan
evidentes para el experto en la materia a partir de la presente
descripción, están comprendidas dentro del espíritu y alcance de la
invención.
La presente invención se describe con mayor
detalle haciendo referencia a los ejemplos siguientes no
limitativos.
\vskip1.000000\baselineskip
Tres composiciones de revestimiento según la
invención se preparan con los componentes siguientes:
- dióxido de titanio fotocatalítico: PC 105
(TiO_{2} al 30% en peso en agua que contiene 1% de hexametafosfato
de sodio) de Millennium Inorganic Chemicals,
- pigmentos de dióxido de titanio: Tiona595 de
Millennium Inorganic Chemicals,
- carbonato de calcio (relleno): Omyacarb 5 GU y
Setacarb 850 OG de Omya RU,
- látex de copolímero acrílico de estireno
(aglutinante orgánico): Acronal 290D (50% en peso en agua en seco)
de BASF,
- solución de silicato de potasio (aglutinante
inorgánico) relación molar >3,2: Betolin P35 de Woellner Silikat
GmbH,
- ácido tetrapotasio etilendiamina tetracético:
Betolin A11 de Woellner Silikat GmbH,
- ésteres de ácido graso insaturados (agente
antiespumante): Foamex K3 de Tego,
- hidroxietilcelulosa (agente espesante):
Natrosol 250 MR de Hercules,
- heteropolisacárido (agente espesante): Betolin
V30 de Woellner Silikat GmbH,
- sal alcalina de ácido fosfónico especial:
Sapetin D20 de Woellner Silikat GmbH, y
- compuesto de alquil amonio cuaternario: Quart
25 de Woellner Silikat GmbH.
\vskip1.000000\baselineskip
Los compuestos se usan con las cantidades
siguientes.
Parte A
\newpage
\global\parskip0.900000\baselineskip
Parte B
Las pinturas se preparan en dos partes.
Para la parte A, se agrega lo siguiente
sucesivamente al agua, la sal alcalina del ácido fosfónico especial,
agentes espesantes, el estabilizador de viscosidad y el agente
antiespumante, la mezcla resultante se mezcla durante 2 minutos se
agrega entonces con T595 (TiO_{2}), seguido por el carbonato de
calcio.
Los componentes se mezclan bajo alto esfuerzo
cortante durante 20 minutos.
Se agrega agua al dióxido de titanio
fotocatalítico seguido por la adición del látex de copolímero
acrílico de estireno, el agente antiespumante, el Texanol, el
aglutinante inorgánico y ácido tetrapotasio etilendiamina
tetracético. Los componentes se mezclan durante 5 minutos para
formar la parte B.
La parte A se mezcla entonces con la parte B
bajo mezclado de alto esfuerzo cortante.
Las pinturas así obtenidas se someten a prueba
de eficacia. La pintura probada se aplica a una cubierta de 770
g/m^{2} en la superficie del sustrato y el sustrato recubierto se
expone a las pruebas siguientes.
\vskip1.000000\baselineskip
El NO_{x} que se usa es NO a 450 ppm. Después
de la medición inicial, las películas de pintura se irradian con 55
W/m^{2} UV en el rango de 300 hasta 400 nm de rango durante 18
horas usando una fuente de luz Xenon filtrada. Para las mediciones
NO_{x}, las muestras se irradian con un tubo fluorescente UV que
emite 10 W/m^{2} UV en el rango de 300 hasta 400 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
Analizador de Óxido de Nitrógeno Modelo
ML9841B
- ex Monitor Europa
Lámpara UV Modelo VL-6LM 365 y
longitud de onda de 312 nanómetros
- ex BDH
Cámara de muestra sellada al aire
Mezclador de gas de 3 canales
- ex Brooks Instruments, Holanda
\vskip1.000000\baselineskip
NO Óxido Nítrico
NO_{2} Bióxido de Nitrógeno
NO_{x} Mezcla de NO y NO_{2}
Aire comprimido que contiene vapor de agua.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Los resultados de NO_{x} se obtuvieron al
lavar primero las películas de pintura durante dos horas para
extraer el carbonato de potasio soluble que se forma entre el
hidróxido de potasio en exceso en el silicato de potasio y el
dióxido de carbono de la atmósfera.
El procedimiento de medición es como se expone
a continuación:
1. Se enciende el Analizador y la bomba se
vacía. Asegurarse de que la tubería de salida vaya a la
atmósfera.
2. Se permite el calentamiento. Se necesitan
varios componentes internos para alcanzar la temperatura de
funcionamiento antes de que el analizador inicie el funcionamiento.
El proceso dura, típicamente, 60 minutos desde el encendido en frío
y el mensaje STAR-UP SEQUENCE ACTIVE se exhibe hasta
que se reúnen las condiciones de operación.
3. Tras el calentamiento se enciende el
suministro de aire y gas de prueba al mezclador de gas.
4. Se calibra el analizador en el suministro de
gas de prueba solamente (girar el canal de aire hasta cero en el
mezclador de gas), según las instrucciones del fabricante.
5. Después de la calibración apagar el
suministro de gas de prueba al mezclador de gas.
6. Se coloca la muestra de prueba en la cámara
de prueba y se sella la cámara.
7. Encender tanto el aire como el gas de prueba
y se ajusta cada uno hasta que se alcanza el nivel requerido de gas
de prueba, mostrado por el nivel de registro de salida del
analizador.
8. Se enciende la lámpara UV cuando los niveles
de gas de prueba están en el punto deseado.
9. Se permite que el valor de muestra irradiada
alcance el equilibrio, típicamente hasta 5 minutos.
10. Se registra el valor mostrado en el
analizador.
11. Informar del "Valor Inicial" esto es
sin UV, "Valor Final", después de la exposición a UV durante el
periodo establecido, Valor\Delta esto es el Inicial - Final y % de
reducción esto es valor \Delta/valor inicial x 100.
Los resultados se presentan en la tabla
siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
La irradiación de dióxido de titanio con luz
ultravioleta, resulta en la producción de orificios y electrones que
pueden a continuación formar especies reactivas tales como peróxido,
hidroperóxido e iones de hidroxilo. Éstas pueden a continuación
oxidar moléculas orgánicas tales como azul de metileno a agua,
dióxido de carbono y especies que contienen nitrógeno con la pérdida
asociada de color. El nivel de fotoactividad se observa al medir el
valor L* (brillo) y b* (azul/amarillez).
El procedimiento es más adecuado para
recubrimientos que se humedecen con agua tales como pinturas en
emulsión o látex. La porosidad de los recubrimientos afectará la
cantidad de manchas que reciben las películas, pero esto se minimiza
por la adición de un espesante a la solución de azul de metileno.
También pueden producirse cambios en el color del azul debido a
efectos del pH.
\vskip1.000000\baselineskip
Se disuelve primero el azul de metileno en agua
desmineralizada hasta una concentración de 0,05% en peso. Utilizando
agitación a baja velocidad, se agrega a continuación el equivalente
de 1% de Natrasol MR® (Hidroxi Etil Celulosa). Con el fin de que el
Natrosol se hidrate, se eleva el pH hasta aproximadamente 8,0 con
amoniaco diluido. Esto requiere solamente unas cuantas gotas. La
solución se agita durante una hora adicional para hidratar
completamente el Natrosol.
\vskip1.000000\baselineskip
La película de pintura que se debe someter a
prueba es sobrerrevestida con una película de la solución de azul de
metileno bajando una película usando una varilla enrollada en
espiral. La película de prueba se había preparado previamente
aplicando una película de pintura húmeda a una lámina de Melinex o
Mylar de 30 micras de espesor. Las varillas enrolladas en espiral se
especifican para proporcionar diversos grosores de película, pero se
utilizan generalmente los que proporcionan de 25 a 50 micras de
película húmeda. Los recubrimientos se dejan secar a 23 grados C.
50% de HR durante la noche.
\vskip1.000000\baselineskip
Una zona adecuada dimensionada de los
recubrimientos se corta de la película y se realizan las mediciones
de L* y b* usando un espectrofotómetro. Las películas de pintura se
exponen a continuación a la luz desde una máquina Atlas Suntest para
proporcionar una salida de luz de 550 W/M^{2} desde 250 a 765 nm.
Las películas de pintura se vuelven a medir a las 18 horas. La
diferencia en L* y b* entre los resultados expuestos y no expuestos
es una medida de la fotoactividad del revestimiento hacia la
autolimpieza.
Los datos se proporcionan en la tabla
siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
La durabilidad de los recubrimientos se evaluó
preparando los recubrimientos sobre paneles de acero inoxidable y
exponiéndolos a condiciones simuladas de exposición a la intemperie
en una máquina concebida para esa aplicación. La cantidad de peso
que pierde el revestimiento durante la exposición fue una medida de
su durabilidad.
Los paneles de acero inoxidable miden 75 por 150
mm y presentaron 0,75 mm de espesor. Se pesaron los paneles hasta
0,0001 g antes y después de la aplicación de la película de pintura
de manera que se puede calcular el peso del recubrimiento.
Los paneles se pueden recubrir por cualesquier
medios convenientes que comprenden cepillado, pulverización, giro o
mediante aplicador de varilla en espiral. Solamente se recubrió la
superficie que debe ser expuesta. El grosor de la película seca
estuvo típicamente comprendido en el intervalo de 20 a 50
micras.
Los recubrimientos se dejaron secar durante 7
días antes de la exposición en el Intemperímetro.
El Intemperímetro usado para las exposiciones
fue un Ci65A realizado por Atlas Electric Devices, Chicago. La
fuente de luz fue una fuente de 6,5 kW de xenón que emite 0,5
W/m^{2} UV a 340 nm. La temperatura del panel negro fue 63 grados
Celsius. Se aplicó una pulverización de agua durante 18 minutos cada
120 minutos y no existió ciclo de oscuridad.
Los valores así obtenidos se presentan en la
siguiente tabla. Muestran que solamente aproximadamente 60% en peso
del peso total inicial de la pintura según la invención
eficientemente se ha perdido después de 760 horas de exposición.
Se aplicó la pintura probada a una cobertura de
300 g/m_{2} sobre la superficie de un sustrato a base de aluminio
y expuesto durante tres meses según el procedimiento internacional
ASTM D3274-95.
La resistencia se comparó con una pintura en
bruto, esto es, libre de fotocatalizador. Los resultados así
obtenidos muestran que el sustrato tratado según la invención
muestra una resistencia por lo menos dos veces tan grande como el
sustrato tratado por la pintura comparativa.
Claims (22)
1. Composición de revestimiento para la
formación de una capa inorgánica sobre la superficie del sustrato,
que comprende:
- -
- una cantidad eficiente de partículas fotocatalíticas de dióxido de titanio,
- -
- un agente opacificante, seleccionado de entre pigmentos, colorantes y/o rellenos, con la condición de que cuando dichos pigmentos sean pigmentos de dióxido de titanio, no sean fotoactivos,
- -
- partículas de un aglutinante inorgánico,
- -
- un aglutinante orgánico, y
- -
- un solvente,
en la que dichos aglutinante orgánico y
partículas fotocatalíticas de dióxido de titanio están presentes en
una relación en peso comprendida entre 0,1 y 6 de dióxido de titanio
fotocatalítico/aglutinante orgánico; y en la que el aglutinante
inorgánico comprende una o más sustancias amorfas seleccionadas de
entre el grupo constituido por silicatos alcalinos, aluminatos
alcalinos, circonatos alcalinos, boratos alcalinos, fosfatos
alcalinos, fosfonatos alcalinos y sus mezclas.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Composición de revestimiento según la
reivindicación 1, en la que el aglutinante orgánico se selecciona de
entre el grupo de copolímeros estireno/butadieno y polímeros y
copolímeros de ésteres acrílicos.
3. Composición de revestimiento según la
reivindicación 1 ó 2, en la que el aglutinante orgánico se
selecciona de entre el grupo constituido por polivinilacrílico y
copolímeros de estireno/ésteres (meta)acrílicos.
4. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el aglutinante
orgánico está presente en una relación en peso de partículas de
TiO_{2} fotocatalíticas/aglutinante orgánico comprendida entre 0,3
y 4,5.
5. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el aglutinante orgánico
está presente en una relación en peso de partículas de TiO_{2}
fotocatalíticas/aglutinante orgánico comprendida entre 0,5 y
3,6.
6. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en la que las partículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio son anatasa, rutilo o mezclas
de los mismos.
7. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las partículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio comprenden dióxido de titanio
del tipo anatasa cristalino.
8. Composición de revestimiento según la
reivindicación 7, en la que las partículas de dióxido de titanio
cristalino presentan un tamaño medio de entre 5 y 80 nm.
9. Composición de revestimiento según la
reivindicación 7, en la que las partículas de dióxido de titanio
cristalino presentan un tamaño medio de entre 5 y 50 nm.
10. Composición de revestimiento según la
reivindicación 7, en la que las partículas de dióxido de titanio
cristalino presentan un tamaño medio de entre 10 y 40 nm.
11. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que las partículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio están presentes en una
cantidad comprendida entre 0,5 y 20% en peso de la composición
total.
12. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que las partículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio están presentes en una
cantidad comprendida entre 1 y 15% en peso de la composición
total.
13. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que las partículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio están presentes en una
cantidad comprendida entre 3 y 12% en peso de la composición
total.
14. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que el aglutinante
inorgánico comprende por lo menos un silicato de metal alcalino.
15. Composición de revestimiento según la
reivindicación 14, en la que el silicato de metal alcalino es
silicato de potasio, silicato de sodio o silicato de litio.
16. Composición de revestimiento según la
reivindicación 14 ó 15, en la que la concentración del silicato de
metal alcalino es 0,5% a 35% en peso sobre una base sólida.
17. Composición de revestimiento según la
reivindicación 14 ó 15, en la que la concentración del silicato de
metal alcalino es 1% a 30% en peso sobre una base sólida.
18. Composición de revestimiento según la
reivindicación 14 ó 15, en la que la concentración del silicato de
metal alcalino es 2% a 25% en peso sobre una base sólida.
19. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en la que el solvente
comprende agua.
20. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en la que el
revestimiento es una pintura en emulsión de silicato.
21. Procedimiento para proporcionar un
revestimiento descontaminante y/o de limpieza de suciedad sobre un
sustrato, que comprende las etapas que consisten en:
a) aplicar una composición de revestimiento
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20 sobre una superficie
del sustrato para formar un recubrimiento, y
b) fijar el revestimiento para obtener una capa
inorgánica sobre la superficie del sustrato.
\vskip1.000000\baselineskip
22. Procedimiento para evitar y/o tratar hongos
mildiu, moho, algas y/o bacterias sobre un sustrato que comprende
las etapas que consisten en:
a) aplicar una composición de revestimiento
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20 sobre una superficie
del sustrato para formar un recubrimiento, y
b) fijar el revestimiento para obtener una capa
inorgánica sobre la superficie del sustrato.
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