Sol de óxido de titanio de fotocatalizador, y composición de recubrimiento y elemento que usa la misma.

Sol de óxido de titanio fotocatalítico que comprende óxido de titanio fotocatalítico, plata, cobre y unhidróxido de amonio cuaternario.

Sol de óxido de titanio de fotocatalizador, y composición de recubrimiento y elemento que usa la misma

La presente invención se refiere a un sol de óxido de titanio fotocatalítico que presenta propiedades antibacterianas en un lugar oscuro, y, en particular, se refiere a un sol de óxido de titanio fotocatalítico que es estable y no provoca alteración del color por la luz ni siquiera aunque contenga plata, y se refiere a una composición de recubrimiento y a un elemento que usa la misma.

Antecedentes de la técnica

Se sabe que el óxido de titanio tiene un efecto fotocatalítico que presenta funciones oxidorreductoras para descomponer materias nocivas y para mostrar propiedades antibacterianas y un fenómeno superhidrófilo cuando se irradia con rayos ultravioleta, y se han desarrollado activamente productos industriales que usan el efecto. Una reacción fotocatalítica se produce en las proximidades de la superficie de óxido de titanio, de modo que los productos industriales usan óxido de titanio preparándolo en una película delgada en muchos casos. Por consiguiente, se ha usado ampliamente un sol de óxido de titanio compuesto por partículas finas de óxido de titanio como material formador de película delgada.

El óxido de titanio muestra el efecto fotocatalítico mediante la energía de la luz tal como indica su nombre, y por consiguiente muestra el efecto sólo cuando se irradia con luz tal como luz solar y una luz de una lámpara ultravioleta. En cuanto a las propiedades antiincrustantes que se originan en las propiedades superhidrófilas entre los efectos fotocatalíticos, pueden eliminarse manchas externas que existen sobre una superficie de película que tiene una función fotocatalítica mediante irradiación intermitente con rayos ultravioleta aunque la película no se irradie de manera continua con los rayos ultravioleta. También se descomponen lentamente materias nocivas mediante la irradiación intermitente de luz, a menos que las materias aumenten de manera natural. Sin embargo, es necesario irradiar de manera continua el óxido de titanio con rayos ultravioleta con el fin de mantener las propiedades antibacterianas y un efecto desodorante, ya que las bacterias y los olores fétidos se multiplican y propagan mientras que el óxido de titanio no presenta el efecto de fotocatalizador. Cuando el fotocatalizador se incorpora en un producto que puede irradiarse de manera continua con luz tal como un depurador de aire y una instalación de purificación, el producto siempre puede irradiarse con luz. Sin embargo, los materiales de construcción usados en interiores o exteriores u otros productos relacionados de valor añadido no tienen su propia fuente de luz, de modo que el fotocatalizador no funciona en un lugar oscuro en el que no hay luz solar o una lámpara. Este hecho es un gran problema para un producto fotocatalítico que se espera que tenga las propiedades antibacterianas así como los efectos de descomposición de materiales nocivos y la prevención de manchas debidas al fotocatalizador, y por consiguiente, se desea fuertemente que el fotocatalizador tenga las propiedades antibacterianas y los efectos desodorantes en un lugar oscuro.

Por otro lado, con el fin de hacer que un producto muestre un efecto antibacteriano en un lugar oscuro que no tiene luz en el mismo, el método más sencillo y más fácil es emplear el fotocatalizador junto con un agente antibacteriano distinto al fotocatalizador. Existen diversos tipos de compuestos en el agente antibacteriano, pero cuando el agente antibacteriano se usa junto con el fotocatalizador, debe usarse el agente antibacteriano preparado a partir de una sustancia inorgánica, ya que el fotocatalizador descompone materias orgánicas. Un componente antibacteriano inorgánico incluye un metal tal como plata, cobre y zinc, y se han desarrollado muchos productos industriales, en los que el componente antibacteriano inorgánico existe sobre la superficie de un sustrato para mostrar las propiedades antibacterianas.

También puede utilizarse un efecto de este tipo de un metal antibacteriano en el fotocatalizador. Pueden mostrarse las propiedades antibacterianas independientemente de la presencia o ausencia de luz de irradiación, por ejemplo, haciendo que el fotocatalizador y el metal antibacteriano existan sobre la misma película de recubrimiento. Por ejemplo, un producto puede presentar las propiedades antibacterianas en un lugar oscuro debido a películas que se han formado mediante las etapas de formar una película fotocatalítica que contiene óxido de titanio sobre la superficie del producto, aplicar adicionalmente una disolución acuosa de un compuesto que contiene un metal antibacteriano tal como diversas sales de plata o cobre sobre la superficie de la película fotocatalítica, y tratar con calor o tratar mediante reducción la disolución acuosa aplicada; y presentar de ese modo el efecto de fotocatalizador y las propiedades antibacterianas debidos a iones metálicos. Sin embargo, un método de este tipo necesita etapas de más de aplicación y secado, y aumenta obviamente el coste de producción. Desde un punto de vista industrial, es preferible obtener la película de recubrimiento mediante la aplicación y el secado de una disolución química que contiene el fotocatalizador y metal antibacteriano al mismo tiempo. Para eso, es concebible combinar plata y cobre que son los metales antibacterianos en un material formador de película de recubrimiento que contiene el fotocatalizador.

Como material formador de película de recubrimiento, se usa preferiblemente un sol de óxido de titanio tal como se describió anteriormente, de modo que es concebible mezclar plata y cobre en un estado de disoluciones acuosas de nitrato, respectivamente, con el material formador de película de recubrimiento. Cuando se añade una disolución acuosa de nitrato de plata a sol de óxido de titanio STS-01 por nombre comercial (producido por Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.) estabilizado con ácido nítrico, la disolución resultante es aparentemente estable durante un tiempo tras

haberse añadido nitrato de plata. Sin embargo, después de un tiempo, se reduce el componente de plata, le proporciona al sol un color de amarillo a marrón, y finalmente incluso precipita. Cuando el sol provoca precipitación, la película de recubrimiento no se forma de manera estable a partir del sol, muestra un aspecto defectuoso después de que se haya aplicado el sol debido a los precipitados, o provoca la irregularidad de los efectos antibacterianos. Entonces, es concebible añadir el componente de plata al sol justo antes de producir la película de recubrimiento con el fin de prevenir la coloración y precipitación, pero no es racional. Por este motivo, los presentes inventores realizaron una extensa investigación sobre un método de producción de un sol de óxido de titanio que incluye un metal antibacteriano, tiene una función fotocatalítica y tiene estabilidad en almacenamiento superior.

En cuanto a un sol de óxido de titanio que contiene cobre que es uno de metales antibacterianos, los presentes inventores ya han dado a conocer la tecnología. Según la tecnología, el cobre se dispersa de manera estable en el sol de óxido de titanio en un estado de un complejo disuelto en alcanolamina. (Véase el documento de patente 1) .

Sin embargo, en cuanto a un sol de óxido de titanio que contiene plata y que tiene la función fotocatalítica, no se ha notificado un sol estable que contenga plata sin provocar alteración del color ni el método de producción para el mismo. Esto se debe a que la plata se reduce más fácilmente que el cobre.

Por otro lado, se da a conocer un agente antibacteriano formado por una disolución coloidal de un óxido inorgánico antibacteriano como agente antibacteriano compuesto por un coloide inorgánico, que contiene partículas coloidales de óxido inorgánico con carga electrónica negativa que tiene uno o más componentes metálicos antibacterianos seleccionados del grupo que consiste en plata, cobre, zinc, estaño, plomo, bismuto, cadmio, cromo y mercurio, sobre el mismo. (Véase el documento de patente 2) .

El documento de patente 2 describe el TiO2, pero no se refiere a conferir una función de fotocatalizador a un artículo, y presenta un ejemplo de un soporte de un agente antibacteriano. El documento de patente 2 también describe que cuando se usan en combinación componentes de titanio, zirconio y zinc, los componentes actúan como absorbentes ultravioleta y muestran un efecto de impedir la alteración del color del componente de plata. Sin embargo, cuando el titanio tiene una... [Seguir leyendo]

1. Sol de óxido de titanio fotocatalítico que comprende óxido de titanio fotocatalítico, plata, cobre y un hidróxido de amonio cuaternario.

2. Sol de óxido de titanio fotocatalítico según la reivindicación 1, que tiene un índice de luminosidad !L en el

valor de 10 o menos, en el que el índice de luminosidad !L se determina mediante el método que comprende las etapas de:

- ajustar el contenido de Ag2O en el sol de óxido de titanio fotocatalítico hasta el 0, 05%;

- dispensar 30g del gel en un frasco de muestra con un volumen de 50 ml compuesto por vidrio;

- medir un índice de luminosidad L1 del sol antes de la irradiación con luz negra;

-fijar el frasco de muestra en un agitador;

- ajustar el frasco de muestra de modo que la superficie del recipiente pueda ser de 1 mW/cm2 (365 nm) cuando se irradia con una luz negra del tipo de 20 W;

- irradiar el frasco con la luz durante 30 min., midiendo de ese modo un índice de luminosidad L2 del sol irradiado; y

-determinar la diferencia entre L1 y L2 como el valor del índice de luminosidad !L = |L1 -L2|;

- en el que el índice de luminosidad L se mide usando Z-1001 DP fabricado por Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., y en el que la muestra en una cantidad de 5 g se pone en una celda con un área de irradiación de 30 mm de ∃.

3. Sol de óxido de titanio fotocatalítico según la reivindicación 1 ó 2, en el que el contenido de plata es del 0, 1

al 5% en masa con respecto al óxido de titanio en cuanto a Ag2O/TiO2, y la razón de cobre es de 1 a 30 con respecto a plata en cuanto a CuO/Ag2O (razón en masa) .

4. Sol de óxido de titanio fotocatalítico según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que el hidróxido de amonio cuaternario es hidróxido de tetrametilamonio.

5. Sol de óxido de titanio fotocatalítico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el

contenido de hidróxido de amonio cuaternario es de 0, 01 a 0, 1 moles con respecto a 1 mol de óxidos de titanio (TiO2) .

6. Sol de óxido de titanio fotocatalítico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el óxido de titanio fotocatalítico consiste en cristales de tipo anatasa o de tipo rutilo que tienen un efecto fotocatalítico y una mezcla de ellos.

7. Composición de recubrimiento fotocatalítica que tiene el sol de óxido de titanio fotocatalítico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 disperso en un aglutinante.

8. Composición de recubrimiento fotocatalítica según la reivindicación 7, en la que el aglutinante es un aglutinante orgánico que se selecciona de un grupo que consiste en una resina de poliéster, una resina de PVA, una resina polimérica de polietileno-PVA, una resina de acetato de vinilo, una resina de uretano, una

resina acrílica, una resina de uretano acrílica, una resina de estireno acrílica, una resina de silicona acrílica y una resina de cloruro de vinilo.

9. Composición de recubrimiento fotocatalítica según la reivindicación 7, en la que el aglutinante es un aglutinante inorgánico que se selecciona de un grupo que consiste en un compuesto de zirconio, un compuesto de silicio y un compuesto de aluminio.

10. Elemento fotocatalítico fabricado recubriendo la superficie de un sustrato con un sol de óxido de titanio fotocatalítico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 o la composición de recubrimiento fotocatalítica según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9.

11. Elemento fotocatalítico según la reivindicación 10, en el que la superficie de un sustrato resistente al calor

se recubre con la composición de recubrimiento fotocatalítica según una cualquiera de las reivindicaciones 45 7 a 9 y se calienta y seca sobre el sustrato.

12. Elemento fotocatalítico según la reivindicación 10 u 11, que es un material interior orientado al diseño.

13. Uso del elemento fotocatalítico según la reivindicación 10 u 11, como material interior orientado al diseño.