Composición fotocatalítica y método para impedir el crecimiento de algas en materiales de construcción.

Un procedimiento para proporcionar un revestimiento fotocatalítico sobre un sustrato,

que comprende:

(a) proporcionar una composición de revestimiento que incluye un ligante de silicato de metal alcalino, uncompuesto aluminosilicato y partículas fotocatalíticas, en donde dichas partículas fotocatalíticasincluyen TiO2 anatasa;

(b) aplicar dicha composición de revestimiento sobre un sustrato; y

(c) calentar dicha composición de revestimiento y dicho sustrato a una temperatura de 200 ºC o superiorque sea suficiente para formar un revestimiento unido a dicho sustrato.

Composición fotocatalítica y método para impedir el crecimiento de algas en materiales de construcción Campo de la invención La presente invención se refiere a un revestimiento para sustratos inorgánicos, particularmente a una composición de revestimiento que contiene partículas fotocatalíticas, e incluso más particularmente a gránulos inorgánicos (p.ej., gránulos para tejados) revestidos con una composición de este tipo.

Antecedentes de la invención Los sustratos inorgánicos se han revestido con composiciones que contienen pigmentos para comunicar propiedades del color al sustrato con fines estéticos. Los sustratos revestidos se aplican o adhieren generalmente a soportes específicos para proporcionar un color deseado al objeto. Por ejemplo, a menudo se utilizan gránulos inorgánicos revestidos sobre tela asfáltica bituminosa y tejas de asfalto con superficie granulada. Los gránulos, que están parcialmente embebidos en una superficie de tejas impregnadas de asfalto o de material laminar de fibra revestida de asfalto, forman un revestimiento que proporciona intrínsecamente resistencia a la intemperie, resistencia al fuego, y una superficie exterior decorativa. La capa de gránulos para tejados funciona como una capa protectora que protege el material bituminoso y el material base de la degradación tanto solar (p.ej., de la radiación ultravioleta) como medioambiental.

Los sustratos inorgánicos se revisten generalmente aplicando una suspensión que contiene un ligante inorgánico y partículas de pigmento sobre el sustrato. En forma granulada, el material inorgánico se calienta en un horno giratorio y se mezcla con la suspensión de ligante inorgánico y partículas de pigmento. Los gránulos inorgánicos revestidos primero se secan y después se cuecen a temperaturas superiores a 170 ºC para insolubilizar el ligante. El gránulo revestido resultante tiene un revestimiento endurecido que muestra una coloración seleccionada debido a la inclusión de los pigmentos.

Los gránulos revestidos se producen y se seleccionan a menudo para proporcionar un color deseable a una estructura o construcción terminada. Es deseable que el color sea consistente a lo largo del tiempo para mantener el aspecto de la construcción. La decoloración de las tejas de tejados y otros materiales de construcción debido a infestación por algas se ha convertido en especialmente problemática en los últimos años. Las algas tienden a crecer en los materiales de construcción en áreas en donde la humedad queda retenida. La decoloración se ha atribuido a las algas verde-azuladas, Gloeocapsa magma, acarreadas como partículas aero-transportadas. La infestación puede ser particularmente grave en tejas de asfalto.

Sería una ventaja proporcionar una composición de revestimiento que sea capaz de impedir el crecimiento de las algas en materiales de construcción que incorporan sustratos inorgánicos revestidos.

Compendio de la invención La presente invención proporciona una composición de revestimiento para sustratos. La incorporación de la presente invención sobre los sustratos impide el crecimiento de las algas en materiales de construcción que utilizan sustratos revestidos. La presente invención se refiere a una composición de revestimiento, a un artículo revestido que resulta de la aplicación de la composición de revestimiento, y a un procedimiento para revestir un artículo con la composición de la invención.

La composición de revestimiento de la presente invención incluye generalmente un ligante silicato y una pluralidad de partículas fotocatalíticas. El ligante silicato funciona como el agente de unión para establecer el revestimiento sobre el sustrato. Una pluralidad de partículas fotocatalíticas están dispersadas por todo el ligante silicato. Después de la insolubilización del ligante silicato, la pluralidad de partículas fotocatalíticas están unidas en el revestimiento. Las partículas están incluidas en una cantidad que proporciona una distribución suficiente de las partículas por todo el revestimiento resultante. Una distribución suficiente de las partículas indica que al menos una parte de algunas de las partículas individuales están expuestas sobre la superficie del revestimiento para suprimir o impedir el crecimiento de las algas. Las partículas fotocatalíticas incluidas en la composición de revestimiento son TiO2 anatasa.

La composición de revestimiento se aplica sobre sustratos. Los sustratos adecuados para usar con la invención deben ser capaces de resistir las temperaturas de cocción del procedimiento de revestimiento requerido para unir la composición de silicato al sustrato. Los sustratos preferidos incluyen gránulos inorgánicos, roca, arcilla, materiales cerámicos, hormigón o metal.

En un aspecto de la invención, se fabrican una pluralidad de gránulos para tejados. Cada uno de los gránulos para tejados incluye un gránulo inorgánico con un revestimiento aplicado sobre una superficie exterior del gránulo inorgánico. El revestimiento incluye una cantidad de ligante de silicato que une el revestimiento al gránulo inorgánico. El revestimiento incluye una pluralidad de partículas fotocatalíticas. Las partículas fotocatalíticas están distribuidas de forma suficiente por todo el revestimiento de manera que al menos una parte de algunas de las

partículas están expuestas sobre la superficie del revestimiento.

El artículo resultante de la presente invención, cuando se utiliza en materiales de construcción, protege a los materiales de construcción de la degradación por la luz solar y el medioambiente. El revestimiento resultante disminuye la transmitancia de La radiación UV y de ese modo disminuye la exposición del sustrato subyacente a la degradación por luz solar. La presente invención es capaz de disminuir la transmitancia UV hasta aproximadamente 2 % o menos, y preferiblemente aproximadamente 1 % o menos. Las partículas fotocatalíticas también impiden el crecimiento de algas sobre los sustratos que contienen el revestimiento.

Para los fines de la presente invención, los términos siguientes usados en esta solicitud están definidos como sigue:

“gránulo” se usa ampliamente y significa compuestos que tienen un diámetro desde aproximadamente 300 micrometros hasta aproximadamente 1.600 micrometros;

“gránulo inorgánico” significa gránulos de roca, mineral, arcilla, material cerámico, u hormigón;

“partícula” significa compuestos que tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de aproximadamente 1 nm hasta aproximadamente 1.000 nm; y

“resistente a las algas” significa capacidad para impedir o inhibir el crecimiento de todas las formas de algas, incluidas la forma normalmente asociada con causar decoloración de los tejados y de otras superficies.

Descripción detallada La presente invención requiere la aplicación de una composición de revestimiento, que contiene un fotocatalizador, sobre un sustrato. La composición de revestimiento es capaz de impedir el deterioro por el sol y por el medioambiente de los materiales de construcción que utilizan un sustrato revestido con la composición de la invención.

La composición de revestimiento de la presente invención es generalmente una suspensión acuosa que contiene un ligante inorgánico y una pluralidad de partículas fotocatalíticas. La composición se calienta a elevadas temperaturas para producir un revestimiento de tipo cerámico sobre los sustratos. Así, la composición debe resistir temperaturas de al menos aproximadamente 170 ºC, y preferiblemente hasta aproximadamente 650 ºC, sin mostrar degradación térmica.

La función del ligante inorgánico en la composición es adherir el revestimiento a un sustrato inorgánico deseado. El ligante inorgánico es un agente ligante de silicato de metal alcalino. Los agentes ligantes de silicatos alcalinos incluyen los seleccionados del grupo que consiste en silicato de litio, silicato de potasio, silicato de sodio, o combinaciones de los mismos. El silicato de metal alcalino se designa generalmente M2O:SiO2, donde M es litio, potasio o sodio. La relación en peso de SiO2 a M2O varía desde aproximadamente 1, 4:1 hasta aproximadamente 3, 75:1. Preferiblemente, la relación en peso en el intervalo de aproximadamente 2, 75:1 hasta aproximadamente 3, 22:1. De aproximadamente 38 % hasta aproximadamente 41 % de sólidos en solución, la cantidad de ligante inorgánico incluido en la composición de revestimiento está en el intervalo de aproximadamente 14 hasta aproximadamente 30 partes en peso por mil partes en peso de gránulos, y preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 17 hasta aproximadamente 22 partes en peso por mil... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para proporcionar un revestimiento fotocatalítico sobre un sustrato, que comprende:

(a) proporcionar una composición de revestimiento que incluye un ligante de silicato de metal alcalino, un compuesto aluminosilicato y partículas fotocatalíticas, en donde dichas partículas fotocatalíticas incluyen TiO2 anatasa;

(b) aplicar dicha composición de revestimiento sobre un sustrato; y

(c) calentar dicha composición de revestimiento y dicho sustrato a una temperatura de 200 ºC o superior que sea suficiente para formar un revestimiento unido a dicho sustrato.

2. Un procedimiento como el citado en la reivindicación 1, en donde dicha composición de revestimiento incluye pigmentos coloreados.

3. Un procedimiento como el citado en la reivindicación 1, en donde dicho sustrato es seleccionado de gránulos inorgánicos, roca, arcilla, material cerámico, hormigón o metal.

4. El procedimiento citado en la reivindicación 1, en donde dicho fotocatalizador se combina con un metal u óxido metálico seleccionado del grupo constituido por Pt, Pd, Au, Os, Rh, RuO2, Nb, Cu, Sn, Ni, Fe o combinaciones de los mismos.

5. El procedimiento citado en la reivindicación 1, en donde dichas partículas fotocatalíticas tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de aproximadamente 1 nm hasta aproximadamente 1.000 nm.

6. El procedimiento citado en la reivindicación 3, en donde dicho sustrato es un gránulo inorgánico.

7. El procedimiento citado en la reivindicación 6, en donde la cantidad de sólidos en solución de la composición de revestimiento varía de 38 % a 41 % y la cantidad de ligante inorgánico incluido en la composición de revestimiento está en el intervalo de 14 a 30 partes en peso por cada 1.000 partes en peso de gránulos.

8. El procedimiento citado en la reivindicación 6, en donde dichas partículas fotocatalíticas tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de aproximadamente 1 nm hasta aproximadamente 1.000 nm y en donde las partículas fotocatalíticas están presentes en la composición de revestimiento en una cantidad de hasta 25 kg por cada 1.000 kg de gránulos.

9. El procedimiento citado en la reivindicación 1, en donde el compuesto aluminosilicato es una arcilla que tiene la fórmula Al2Si2O5 (OH) 4 o es caolín Al2O3·2Si2O2·2H2O.

10. El procedimiento citado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el sustrato son gránulos para tejados.

11. Un sustrato revestido obtenible por el procedimiento citado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Gránulos para tejados obtenibles por el procedimiento citado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde los gránulos para tejados comprenden:

una pluralidad de gránulos revestidos para tejados, incluyendo cada uno de dichos gránulos revestidos para tejados un gránulo inorgánico y un revestimiento aplicado sobre una superficie exterior de dicho gránulo inorgánico.

13. Gránulos para tejados como los citados en la reivindicación 12, en donde dichos gránulos revestidos para tejados absorben la radiación UV como indicaba un resultado de aproximadamente 2 % de transmitancia o menos según los procedimientos de Ensayo de la Transmitancia UV.

14. Gránulos para tejados como los citados en la reivindicación 12, en donde dichas partículas fotocatalíticas impiden el crecimiento de las algas como indicaba un resultado de no crecimiento según los procedimientos del Ensayo Acelerado de Prevención del Crecimiento de las Algas.

15. Una composición de revestimiento que comprende:

un ligante de silicato de metal alcalino, un compuesto aluminosilicato y partículas fotocatalíticas, en donde dichas partículas fotocatalíticas incluyen TiO2 anatasa.

16. La composición de revestimiento citada en la reivindicación 15, en donde dicha composición incluye además pigmentos coloreados.

17. La composición de revestimiento citada en la reivindicación 15, en donde el compuesto aluminosilicato es una arcilla que tiene la fórmula Al2Si2O5 (OH) 4 o es caolín Al2O3·2Si2O2·2H2O.

18. La composición de revestimiento citada en la reivindicación 15, en donde dicho fotocatalizador se combina con un metal u óxido metálico seleccionado del grupo constituido por Pt, Pd, Au, Os, Rh, RuO2, Nb, Cu, Sn, Ni, Fe o combinaciones de los mismos.

19. La composición de revestimiento citada en la reivindicación 15, en donde dichas partículas fotocatalíticas tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de aproximadamente 1 nm hasta aproximadamente 1.000 nm.