SUSTRATO, PARTICULARMENTE SUSTRATO DE VIDRIO, QUE LLEVA UNA CAPA CON PROPIEDAD FOTOCATALÍTICA MODIFICADA PARA PODER ABSORBER FOTONES DEL VISIBLE.

Procedimiento de fabricación de un sustrato de vidrio que, sobre al menos una parte de al menos una de sus caras,

porta una capa con propiedad fotocatalítica, antisuciedad, a base de dióxido de titanio (TiO2), la cual fue aplicada sobre el sustrato o bien directamente, o bien con interposición de al menos una subcapa funcional, caracterizado por el hecho de que se lleva a cabo un tratamiento térmico del sustrato portador de dicha capa a base de TiO2 bajo una atmósfera de nitrógeno o de nitrógeno y al menos un gas reductor durante un lapso de tiempo suficiente para hacer que la capa a base de TiO2, la cual es naturalmente capaz de absorber los fotones en la región de los UV, sea igualmente capaz de absorber los fotones del espectro visible, y por el hecho de que el tratamiento térmico corresponde a un tratamiento de recocido o a un tratamiento de temple de dicho sustrato de vidrio.

Sustrato, particularmente sustrato de vidrio, que lleva una capa con propiedad fotocatalítica modificada para poder absorber fotones del visible La presente invención se refiere a sustratos tales como los sustratos de vidrio que fueron provistos de un revestimiento con propiedad fotocatalítica para conferirles una función denominada de antisuciedad o autolimpiante.

Una aplicación importante de estos sustratos se refiere a acritalamientos, las cuales pueden tener aplicaciones muy diversas, desde acristalamientos utilitarios hasta ventanas utilizadas en la industria de los electrodomésticos, desde cristales para vehículos hasta ventanas para edificios y mobiliario urbano y elementos para dispositivos de iluminación..

Se aplica también a los vidrios reflectantes de tipo espejo (espejos para habitaciones o para retrovisores de vehículo) y para los acristalamientos opacificados de tipo ligero. Se aplica igualmente a cristales oftálmicos inorgánicos u orgánicos.

La invención se aplica preferentemente, cualquiera que sea la naturaleza del sustrato, a sustratos sensiblemente planos o curvados.

Los revestimientos fotocatalíticos ya han sido estudiados, especialmente aquellos a base de óxido de titanio al menos parcialmente cristalizado en forma de anatasa. Su capacidad de degradar la suciedad de origen orgánico o los microorganismos bajo el efecto de los rayos UV, en particular UVA (longitud de onda: 315-400 nm) es muy interesante. Frecuentemente tienen también un carácter hidrófilo, lo que permite la evacuación de las impurezas minerales por proyección de agua o, para los acristalamientos exteriores, por la lluvia.

La actividad del TiO2, eventualmente dopado, bajo el efecto de la radiación UV que inicia reacciones por radicales que provocan la oxidación de compuestos orgánicos es, por tanto, del todo satisfactoria para degradar la suciedad orgánica, pero esta actividad está ligada a su exposición a la radiación UV. Es por ello, que la actividad autolimpiante en el interior de un edificio en el que penetra muy poca radiación UVA, o con luz artificial, es prácticamente inexistente.

Igualmente conocidas del estado anterior de la técnica por el documento US 2003/0003304 son las capas fotocatalíticas de TiO2 que se someten a un tratamiento térmico a 150º C en atmósfera de nitrógeno e hidrógeno y bajo radiación UV con el fin de obtener una cristalización de la capa.

La presente invención aporta una solución a este inconveniente y propone para este fin medios sencillos, eficaces, sin peligros y no polucionantes para modificar la capa a base de TiO2 con el fin de permitir que ésta absorba igualmente fotones del espectro visible (intervalo de 400 – 800 nm) . Por tanto, resulta posible que se gane actividad, por una parte porque ésta no está ya limitada a la degradación de la suciedad bajo UV sino que se extiende a la degradación de la suciedad en el espectro visible y, por otra parte, porque esta actividad se puede incrementar tanto bajo UV como en el espectro visible.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento para la fabricación de un sustrato de vidrio que, sobre al menos una parte de al menos una de sus caras, porta una capa con propiedad fotocatalítica, antisuciedad, a base de dióxido de titanio (TiO2) , la cual ha sido aplicada sobre el sustrato o bien directamente, o bien con interposición de al menos una subcapa funcional, caracterizado por el hecho de que se lleva a cabo un tratamiento térmico del sustrato portador de dicha capa a base de TiO2 bajo una atmósfera de nitrógeno, o de nitrógeno y al menos un gas reductor, durante un lapso de tiempo suficiente para hacer que la capa a base de TiO2, la cual de forma natural es capaz de absorber los fotones en la región de los UV, sea igualmente capaz de absorber los fotones del espectro visible, y por el hecho de que el tratamiento térmico corresponde a un tratamiento de recocido o a un tratamiento de temple de dicho sustrato de vidrio.

Así, se puede tratar de una capa a base de TiO2 aplicada sobre un sustrato seleccionado entre los sustratos de vidrio, los sustratos de vidrio desalcalinizados en superficie, pudiendo presentarse dichos sustratos en forma de placas planas o con caras curvadas o dobladas, monolíticas o laminadas.

Se puede tratar especialmente de una capa a base de TiO2 aplicada sobre el sustrato con interposición de al menos una subcapa funcional, elegida entre:

- las subcapas de crecimiento heteroepitaxial de dicha capa a base de TiO2 tales como las descritas, por ejemplo, en la solicitud de patente francesa FR 03/50729;

- las subcapas que hacen de barrera a la migración de las sustancias alcalinas y que se utilizan en el caso de sustratos de vidrio;

- las subcapas con funcionalidad óptica;

- las subcapas de control térmico; y -las subcapas conductoras.

La migración de las sustancias alcalinas, mencionada anteriormente, es capaz de resultar de la aplicación de temperaturas que exceden de 600º C. Estas capas que forman barrera a las sustancias alcalinas durante los tratamientos térmicos ulteriores son conocidas, y se pueden citar las capas de SiO2, SiOC, SiOxNy, Si3N4 con espesor, por ejemplo, de al menos 5 ó 10 nm, en numerosos casos de al menos 50 nm, como se describe en la solicitud internacional PCT WO 02/24971.

Las capas con funcionalidad óptica son especialmente capas antireflejantes, de filtración de la radiación luminosa, de coloración, difusoras, etc.. Se pueden citar las capas de SiO2, Si3N4, TiO2, SnO2, ZnO.

Las capas de control térmico son especialmente las capas de control solar o las capas denominadas de baja emisividad.

Las capas conductoras son especialmente las capas calefactoras, fotovoltáicas, de antena o antiestáticas, entre estas capas se pueden contar las redes de hilos conductores.

Conforme a la presente invención, se puede tratar de una capa a base de dióxido de titanio que esté constituida por TiO2 solo; o por TiO2 en asociación con un aglomerante tal como, por ejemplo, un aglomerante esencialmente mineral que comprende al menos un óxido metálico semiconductor (óxido de titanio, de estaño, de antimonio, de cinc, de tungsteno, de cobalto, de níquel, óxido mixto de cobalto y níquel, eventualmente dopados, óxido mixto seleccionado entre las manganitas y las cobaltitas, los óxidos de circonio, de aluminio, eventualmente dopados, (documento WO 02/92879) ; o por TiO2 aleado, por ejemplo con los mismos óxidos que los citados anteriormente; o TiO2 dopado, por ejemplo con al menos un dopante seleccionado especialmente entre N; niobio, tántalo, hierro, bismuto, cobalto, níquel, cobre, rutenio, cerio, molbdeno, vanadio y circonio (documento EP850204) .

Los dopantes o elementos de aleación se pueden encontrar en la misma red cristalina que el TiO2 como elementos intersticiales o como elementos de sustitución.

La capa a base de TiO2 pudo ser depositada por un procedimiento sol-gel o por un procedimiento de pirolisis especialmente en fase gaseosa de tipo CVD, o por pulverización catódica, a temperatura ambiente, en vacío, en caso necesario asistida por un campo magnético y/o haz de iones, con utilización de una diana metálica (Ti) o (TiOx con x<2) y una atmósfera oxidante, o con utilización de una diana de TiO2 y una atmósfera inerte.

La deposición de la capa de TiO2 se puede efectuar especialmente por pulverización catódica en vacío, en caso necesario asistida por un campo magnético y/o haz de iones en las condiciones de una alimentación en forma de corriente continua o corriente alterna bajo una presión de 1-3 mbar y bajo atmósfera de oxígeno + gas inerte tal como argón, a partir de una diana de Ti ó TiOx, x = 1, 5 a 2.

El TiO2 producido por la pulverización catódica, por el hecho de que se somete al tratamiento térmico según la invención, se presenta en estado cristalizado bajo una forma catalíticamente activa (al menos parcialmente anatasa) incluso si al comienzo no estaba bajo esta forma. En efecto, al comienzo el TiO2 puede estar en forma amorfa o parcialmente cristalizada o totalmente en forma de anatasa o rutilo o anatasa-rutilo.

Conforme a la presente invención, se puede tratar de una capa a base de TiO2 que tenga un espesor especialmente a lo sumo igual a 1 !m, especialmente de 5 nm a 1 !m, en particular de 5 nm a 800 nm. En el caso de una capa a base de TiO2 depositada por una técnica sol-gel, el espesor puede ser de 5 a 800 nm; en el caso de una capa de TiO2 depositada por pirolisis, el espesor... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de un sustrato de vidrio que, sobre al menos una parte de al menos una de sus caras, porta una capa con propiedad fotocatalítica, antisuciedad, a base de dióxido de titanio (TiO2) , la cual fue aplicada sobre el sustrato o bien directamente, o bien con interposición de al menos una subcapa funcional, caracterizado por el hecho de que se lleva a cabo un tratamiento térmico del sustrato portador de dicha capa a base de TiO2 bajo una atmósfera de nitrógeno o de nitrógeno y al menos un gas reductor durante un lapso de tiempo suficiente para hacer que la capa a base de TiO2, la cual es naturalmente capaz de absorber los fotones en la región de los UV, sea igualmente capaz de absorber los fotones del espectro visible, y por el hecho de que el tratamiento térmico corresponde a un tratamiento de recocido o a un tratamiento de temple de dicho sustrato de vidrio.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se trata de una capa a base de TiO2 aplicada sobre un sustrato seleccionado entre los sustratos de vidrio, los sustratos de vidrios desalcalinizados en superficie, pudiendo presentarse dichos sustratos en forma de placas planas o con caras curvas o dobladas, monolíticas o laminadas.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que se trata de una capa a base de TiO2 aplicada sobre el sustrato con interposición de al menos una subcapa funcional, elegida entre:

- las subcapas de crecimiento heteroepitaxial de dicha capa a base de TiO2;

- las subcapas que hacen de barrera a la migración de sustancias alcalinas;

- las subcapas con funcionalidad óptica;

- las subcapas de control térmico; y

- las subcapas conductoras.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que se trata de una capa a base de dióxido de titanio que está constituida por TiO2 solo; o por TiO2 en asociación con un aglomerante o por TiO2 aleado o dopado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que se trata de una capa a base de TiO2 que tiene un espesor especialmente a lo sumo igual a 1 !m, especialmente de 5 nm a 1 !m, en particular de 5 nm a 800 nm.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el tratamiento térmico se lleva a cabo a una temperatura que alcanza hasta 700º C.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el tratamiento térmico se lleva a cabo durante un lapso de tiempo que va desde algunas fracciones de segundos hasta algunas horas.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que, como gas reductor se utiliza al menos uno entre el hidrógeno y los hidrocarburos tales como el metano, estando comprendida la relación en volumen de nitrógeno : gas (es) reductor (es) especialmente entre 100 : 0 y 50 :

50.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la deposición de la capa de TiO2 se efectúa por pulverización catódica a temperatura ambiente, en vacío, en caso necesario asistida por un campo magnético y/o haz de iones, con utilización de una diana metálica (Ti) o TiOx con x<2 y una atmósfera oxidante, o con utilización de una diana de TiO2 y una atmósfera inerte.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la deposición de la capa de TiO2 se efectúa por un procedimiento de pirolisis en fase gaseosa de tipo CVD.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la deposición de la capa de TiO2 se efectúa por un procedimiento de sol-gel.

12. Sustrato de vidrio, el cual al menos en una parte de al menos una de sus caras porta una capa con propiedad fotocatalítica, antisuciedad, a base de dióxido de titanio (TiO2) , la cual se aplicó sobre el sustrato

o bien directamente, o bien con interposición de al menos una subcapa funcionalizada, habiendo sido fabricado dicho sustrato por el procedimiento tal como se define en una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Aplicación del sustrato esencialmente transparente según la reivindicación 12, para la fabricación de acristalamientos autolimpiantes, especialmente antivapor, antisuciedad y anticondensación, especialmente de ventanas para edificios de tipo de doble cristal, ventanas para vehículos de tipo parabrisas, luna posterior, ventanas laterales de automóviles, ventanas para trenes, aviones, barcos, acristalamientos utilitarios como cristales para acuarios, vitrinas, invernaderos, amueblamiento interior, mobiliario urbano, espejos, pantallas de sistemas de visualización de tipo ordenador, televisión, teléfono, vidrios controlables eléctricamente tales como los vidrios electrocrómicos con cristales líquidos, electroluminiscentes, vidrios fotovoltáicos, elementos de dispositivos de iluminación.