Composición de esmalte cerámico.La presente invención se refiere a una composición de esmalte cerámico caracterizada por comprender,

en porcentaje en peso respecto al peso total de la composición:a) de un 50 a un 90% en peso de un producto que a su vez comprende de un 10 a un 90% en peso de un compuesto con propiedades fotocatalíticas y de un 10 a un 90% en peso de al menos un material natural y/o sintético seleccionado de un grupo de sustancias con estructura de feldespato o feldespatoide;b) de un 5 a un 50% en peso de al menos un aditivo fundente;c) de un 0,5 a un 20% en peso de tripolifosfato sádico.Será asimismo objeto de esta invención el método de preparación de dicho esmalte cerámico, así como su aplicación en piezas cerámicas capaces de reducir los NOx presentes en el aire

Composición de esmalte cerámico.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de los esmaltes cerámicos, más en concreto al campo de los esmaltes cerámicos con capacidad fotocatalítica de especial aplicación en la fabricación de recubrimientos cerámicos. De manera particular, dichos recubrimientos se caracterizarán comprender materiales semiconductores, especialmente TiO₂, los cuales, bajo la radiación de longitud de onda adecuada, serán capaces de provocar la oxidación de los óxidos de nitrógeno que entren en contacto con los mismos.

Antecedentes de la invención

Uno de los principales problemas de contaminación que existe en la actualidad en las grandes ciudades es el derivado de las emisiones de óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Los óxidos de nitrógeno (en adelante, referidos como NOx) son una mezcla de gases compuestos de nitrógeno y oxígeno entre los que cabe mencionar, por su mayor importancia toxicológica, el monóxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno.

Anualmente, más de 30 millones de toneladas de NOx son emitidas a la atmósfera por la acción humana. Los NOx se producen mayoritariamente en los procesos de combustión, tanto en fuentes móviles (automóviles, camiones, o transporte público), como fijas (hornos incineradores o centrales de potencia). También contribuyen, en menor extensión, algunas industrias químicas específicas (producción de ácido nítrico, ácido úrico, etcétera).

La emisión de óxidos de nitrógeno (NOx) a la atmósfera produce una diversidad de problemas en la salud de la población así como efectos ambientales negativos sobre el planeta. De este modo, la exposición directa a dichos óxidos en concentraciones superiores a 3 ppm aumenta las posibilidades de enfermedades pulmonares, especialmente en niños y ancianos, y es grave para los enfermos cardíacos.

Asimismo, los NOx reaccionan con los hidrocarburos sin quemar para formar ozono, causante principal del smog fotoquímico, que origina entre otros problemas de salud, irritación de la vista, tos, dolores de cabeza o problemas respiratorios.

Además de los efectos negativos en el ser humano y en la fauna, los óxidos de nitrógeno causan daño en la forestación y afectan seriamente al crecimiento de ciertas variedades de cultivos y frutales. Junto con los óxidos de azufre, son los principales responsables de la lluvia ácida. Por otra parte, los NOx, principalmente en sus formas NO₂ y NO, son gases que contribuyen al cambio climático y al calentamiento global del planeta, siendo su influencia más perjudicial que la del CO₂. En concreto, se cuantifica que el NOx es unas 310 veces más perjudicial que el CO₂.

Si bien han sido muchas las tecnologías desarrolladas con objeto de reducir o eliminar las emisiones de dichos gases contaminantes, aún sigue existiendo la necesidad de diseñar nuevos procesos, más económicos y eficaces, con objeto de alcanzar los niveles de descontaminación establecidos por la legislación sin comprometer el actual grado de desarrollo económico y bienestar social que se deriva del uso de combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural.

En este sentido, la solución planteada por la presente invención se basa en presentar una nueva composición de esmalte cerámico con capacidad fotocatalítica, destinada a la fabricación de materiales cerámicos capaces de mantener su actividad fotocatalítica de manera continua en el tiempo.

Ya desde hace algunos años, es conocida la capacidad de transformación de compuestos orgánicos que presentan ciertos elementos con propiedades fotocatalíticas. De la misma manera, es ampliamente conocido el carácter fotocatalítico de compuestos como el dióxido de titanio, el cual ha sido muy empleado por tratarse de un compuesto económico, inocuo y químicamente estable. En este sentido, los primeros estudios que se conocen acerca de la posible utilización del TiO₂ para la oxidación de moléculas orgánicas fueron desarrollados por Teichner et al. (P.C. Gravelle, F. Juillet, P. Meriaudeau y S.J. Teichner, Discuss. Faraday Soc., 52, 140 (1971); M. Formenti, F. Juillet, P. Meriaudeau y S.J. Teichner, Chem. Technol., 1,680 (1971)).

No obstante, la mayor parte de las investigaciones llevadas a cabo hasta el momento se han centrado en el estudio del mecanismo de fotodegradación, así como de las propiedades de los propios catalizadores del proceso.

A pesar de ello, se han desarrollado asimismo estudios, principalmente en Japón, dirigidos a la posibilidad de tratar bajas concentraciones de NOx mediante fotocatálisis. Así, por ejemplo, los trabajos de Ichiura y col. se centran en el estudio de la oxidación fotocatalítica de NOx sobre placas de dióxido de titanio modificadas con compuestos metálicos (Ichiura, H., Kitaoka, T., Tanaka, H., "Photocatalytic oxidation of NOx using composite sheets containing TiO₂ and a metal compound", Chemosphere 51, 855 (2003)). De la misma manera, Dalton y col. han estudiado la degradación fotocatalítica del NOx de la atmósfera, utilizando TiO₂ como fotocatalizador (Dalton, J.S., Janes, P.A., Nicholson, J.A., Hallam, K.R., Allen, G.C., "Photocatalytic oxidation of NOx gases using TiO₂: a surface spectroscopic approach", Environ. Pollut. 120, 415 (2002)). También en la bibliografía es posible encontrar trabajos sobre la aplicación del TiO₂ para la prevención de los efectos de la contaminación en edificios bajo irradiación solar (A. Fujishima, Taiyo Enerugi, 26(2), 2-6 (2000)).

En la literatura de patentes, cabe citar, entre otras, las solicitudes internacionales WO97/10185, WO97/10186, WO99/44954 o WO2006/030250 A2, así como a patentes como ES2265150, en las cuales se describe la capacidad fotocatalítica del TiO₂, así como su aplicación, por ejemplo, en la fabricación de recubrimientos o en la auto-limpieza de superficies.

En este sentido, será objeto de esta invención presentar una nueva composición de esmalte cerámico capaz de lograr resultados altamente eficaces en cuanto a la reducción del nivel de óxidos de nitrógeno, permitiendo a su vez mantener dicha eficacia durante un largo periodo de tiempo. De esta manera, es posible dotar a elementos estructurales como, por ejemplo, las baldosas empleadas en el revestimiento de edificios, de una funcionalidad adicional a la simple y mera función decorativa que normalmente presentan dichos elementos cerámicos.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a una nueva composición de esmalte cerámico caracterizada por comprender:

El compuesto con propiedades fotocatalíticas consistirá, preferentemente, en dióxido de titanio en su estructura cristalina Anatasa. No obstante, de manera adicional, dicho compuesto con propiedades fotocatalíticas podrá ser seleccionado de un grupo que consiste en SrTiO₃, KTaO₃, ZrO₂, ZnS, CdSe, GaP y SiC, así como cualquier combinación de los anteriores.

Por su parte, los materiales naturales y/o sintéticos presentes en la composición se caracterizan por ser inertes, no tóxicos, y sin actividad fotocatalítica. Como es sabido, los feldespatoides son tectosilicatos porosos que contienen aluminio y silicio en proporciones similares, los cuales forman una estructura tridimensional cargada negativamente que se compensa con cationes.

Su principal función será evitar...

1. Composición de esmalte cerámico caracterizada por comprender, en porcentaje en peso respecto al peso total de la composición:

2. Composición, de acuerdo a la reivindicación 1, donde el compuesto con propiedades fotocatalíticas consiste en dióxido de titanio en forma de Anatasa.

3. Composición, de acuerdo a la reivindicación 1, donde dicho compuesto con propiedades fotocalíticas es seleccionado de un grupo que consiste en SrTiO₃, KtaO₃, ZrO₂, ZnS, CdSe, GaP y SiC, así como cualquier combinación de los anteriores.

4. Composición, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el aditivo fundente consiste en fritas cerámicas caracterizadas por comprender de un 30 a un 80% en peso de óxido de plomo fritado, de un 15 a un 70% en peso de dióxido de silicio (SiO₂), de un 1 a un 10% en peso de óxido de Zinc (ZnO), de un 1 a un 8% en peso de óxido de Sodio (Na₂O), de un 0.5 a un 6% en peso de óxido de Titanio (TiO₂) y de un 0,2 a un 6% en peso de trióxido de dialumino (Al₂O₃).

5. Composición, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el aditivo fundente es seleccionado de un grupo que consiste en MgO y Li₂O, así como cualquiera de sus combinaciones.

6. Composición, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por comprender, de manera adicional, entre un 30 y un 60% en peso de la mezcla total de al menos un vehículo serigráfico.

7. Composición, de acuerdo a la reivindicación 6, donde dicho vehículo serigráfico se caracteriza por comprender de un 60 a un 90% en peso de un alcohol; de un 5 a un 30% en peso de agua, y de un 5 y a un 35% en peso de una resina tipo polisacárido.

8. Método de preparación de un esmalte cerámico a partir de una composición de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

9. Esmalte cerámico obtenido a partir del método de preparación de acuerdo a la reivindicación 8, caracterizado por comprender un valor de densidad a 25ºC de 1,55 a 1,85 Kg/l.

10. Pieza cerámica sometida a una cocción entre 45 y 70 minutos con una zona de máxima temperatura de entre 750ºC y 1150ºC; caracterizada porque al menos una de sus caras comprende un esmalte cerámico de acuerdo a la reivindicación 9.

11. Pieza cerámica, de acuerdo a la reivindicación 10, donde al menos una de sus caras comprende un esmalte cerámico obtenido a partir de una composición de esmalte cerámico que a su vez se caracteriza por comprender:

12. Uso de una pieza cerámica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 10 o 11 para la reducción continua por vía fotocatalítica del NO₂ y NO presentes en el aire.