Uso de una superficie convertida en superhidrófila fotocatalíticamente con propiedades antiempañantes.

Uso de un compuesto que comprende un sustrato y una capa fotocatalizadora recubierta sobre el mismo,

dicha capa fotocatalizadora comprende un material semiconductor fotocatalizador que tiene una superficie que se ha vuelto hidrófila mediante fotoexcitación con la luz solar, para antiempañar dichas superficies.

Uso de una superficie convertida en superhidrófila por fotocatalizador con propiedades antiempañantes.

La presente invención se refiere en términos generales a la técnica de hacer y mantener una superficie de un sustrato altamente hidrófila. Más particularmente, la presente invención se refiere a la técnica antiempañamiento en la que la superficie de un sustrato transparente tal como un espejo, lente y lámina de vidrio se vuelve altamente hidrófila para de este modo prevenir el empañamiento del sustrato o la formación de gotitas de agua.

Se ha experimentado a menudo que, en las estaciones frías, parabrisas y vidrios de ventanas de automóviles y otros vehículos, cristales de las ventanas de edificios, lentes o gafas, y cristales recubridores de varios instrumentos se empañan por condensación de humedad. De forma similar, en un cuarto de baño o retrete, a menudo se encuentra que los espejos y las lentes de las gafas se empañan por vapor.

El empañamiento de una superficie de un artículo resulta del hecho de que, cuando la superficie se lleva a una temperatura menor que el punto de formación de rocío de la atmósfera ambiente, tiene lugar la condensación de la humedad que está presente en el ambiente para formar condensación de humedad a la superficie.

Si las partículas condensadas son suficientemente finas y pequeñas tal que el diámetro en ellas es del orden de la mitad de la longitud de onda de la luz visible, las partículas causan dispersión de la luz como resultado de lo cual los vidrios de las ventanas y espejos llegan a ser aparentemente opacos dando de este modo lugar a una pérdida de visibilidad.

Cuando la condensación de la niebla adicionalmente sigue de tal forma que las partículas finas condensadas se combinan juntas para crecer en gotitas mayores discretas, tiene lugar la refracción de la luz y la interfase entre las gotas y la superficie y el aire ambiente causa que la superficie esté borrosa, turbia, manchada, o nublada. Como un resultado, una imagen un vistazo a una imagen a través de un artículo transparente tal como una lámina de vidrio se distorsiona y una imagen reflejada de un espejo se perturba.

De forma similar, cuando los limpiaparabrisas y vidrios de las ventanas de los vehículos, cristales de las ventanas de los edificios, espejos retrovisores de los vehículos, lentes de las gafas, o láminas protectoras o máscaras de los cascos se someten a lluvia o salpicadura con agua de tal forma que las discretas gotitas de agua se adhieren a la superficie, su superficie está borrosa, turbia, manchada, o nublada, lo que da como resultado la pérdida de visibilidad.

El termino antiempañamiento como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas se desea que signifique en general la técnica de prevenir la aparición de problemas ópticos que resultan de la niebla, crecimiento de las gotitas condensadas o las gotitas de agua adherentes anteriormente mencionadas.

Obviamente, la técnica antiempañamiento afecta profundamente la seguridad igual que la eficiencia de varios trabajos. Por ejemplo, la seguridad de los vehículos y del tráfico se socavará si los parabrisas, vidrios de las ventanas o espejos retrovisores de los vehículos están empañados o borrosos. El empañamiento de las lentes endoscópicas y los espejos bucales de los dentistas puede entorpecer un diagnóstico, operación y tratamiento adecuados y seguros.

Los parabrisas de automóviles y otros vehículos se proporcionan normalmente con limpiaparabrisas, dispositivos descongeladores y calentadores tales que permiten ver en las estaciones frías y bajo condiciones lluviosas. Sin embargo, no es comercialmente factible instalar este equipamiento en las ventanas laterales y los espejos retrovisores colocados en el exterior del vehículo. De forma similar, es difícil, si es posible del todo, montar este equipamiento antiempañamiento en los cristales de las ventanas de los edificios, lentes de las gafas y endoscopios, espejos dentales de la boca, láminas protectoras o máscaras de los cascos, o vidrios de recubrimiento de instrumentos de medida.

Como es bien conocido, un procedimiento antiempañamiento simple y conveniente usado convencionalmente en la técnica es aplicar sobre una superficie una composición antiempañamiento que contiene bien un compuesto hidrófilo tal como polietilenglicol o un compuesto hidrófobo o repelente de agua tal como silicona. Sin embargo, la desventaja de este procedimiento es que el dispositivo antiempañamiento así formado es sólo temporal en la naturaleza y se elimina fácilmente cuando se frota o lava con agua de tal forma que su efectividad se pierde prematuramente.

La publicación japonesa de modelo de utilidad Kokai Nº. 3-129357 (Mitsubishi Rayon) describe un procedimiento antiempañamiento para un espejo en el que la superficie de un sustrato se proporciona con una capa de polímero y la capa se somete a irradiación mediante luz ultravioleta, seguido por un tratamiento con disolución acuosa alcalina para formar de este modo radicales ácidos a una alta densidad como resultado de lo cual la superficie de la capa del polímero se vuelva hidrófila. De nuevo, se cree sin embargo que, de acuerdo con este procedimiento, la propiedad hidrófila de la superficie se degrada según el tiempo transcurre debido a los contaminantes adherentes de tal forma que la función antiempañamiento se pierde antes o después.

La publicación japonesa de modelo de utilidad Kokai Nº. 5-68006 (Stanley Electric) describe una película antiempañamiento hecho de un injerto copolímero de un monómero acrílico que tiene grupos hidrófilos y un monómero que tiene grupos hidrófobos. El injerto copolímero se describe como teniendo un ángulo de contacto con el agua de aproximadamente 50º. Esto se cree por tanto que esta película antiempañamiento no exhibe una capacidad antiempañamiento suficiente.

Isao Kaetsu Antifogging Coating Techniques for Glass, Modern Coating Techniques, páginas 237-249, publicado por Sogo Gijutsu Center (1986), describió varias técnicas antiempañamiento usadas en la técnica previa. El autor Mr. Kaetsu sin embargo comunica que las técnicas de la técnica previa, las cuales consisten en volver hidrófoba una superficie, sufren de problemas significativos los cuales deben superarse reduciéndolos en la práctica y que las técnicas convencionales de recubrimiento antiempañamiento aparentemente surgen frente a una barrera.

El documento EP-A-590 477 describe una capa de óxido metálico que presenta una función de actividad fotocatalizadora se forma sobre la superficie de un material inorgánico arquitectónico, tal como una pared de material externo, material de techado, material de pared interna, y material del techo incluyendo vidrio, teja, concreto, piedra, metal y similares, de tal forma para proporcionar la propiedad de desodorizar un especio que entre en contacto con el material arquitectónico, y propiedades antimoho, antisuciedad, y absorbancia de rayos ultravioleta de la superficie del material arquitectónico, igual que la permanencia a largo plazo de estas propiedades.

Masahnari Takahashi y col.: Pt-TiO₂ thin films on glass substrates as efficient photocatalysts, en Journal of Materials Science, vol. 24, nº. 1, enero 1989 (1989-01), páginas 243-246, XP000046035, describe que la película fina de Pt-TiO₂ de varios grosores (alrededor de 20 a 100 nm) se preparó sobre sustratos de vidrio Vycor mediante recubrimiento con pulverizador. La actividad fotocatalizadora de las películas se examinó a través de la deshidrogenación del metanol en disolución acuosa.

De acuerdo con esto, un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento antiempañamiento el cual es capaz de llevar a cabo un alto grado de visibilidad de un sustrato transparente tal como un espejo, lente o cristal.

Otro objeto de la invención es proporcionar un procedimiento antiempañamiento en el que la superficie de un sustrato transparente tal como un espejo, lente y cristal se mantiene altamente hidrófilo durante un largo periodo de tiempo.

Aún otro objeto de la invención es proporcionar un procedimiento antiempañamiento en el que la superficie de un sustrato transparente tal como un espejo, lente o vidrio se mantiene casi permanentemente altamente hidrófilo.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un recubrimiento antiempañamiento el cual tiene una...

1. Uso de un compuesto que comprende un sustrato y una capa fotocatalizadora recubierta sobre el mismo, dicha capa fotocatalizadora comprende un material semiconductor fotocatalizador que tiene una superficie que se ha vuelto hidrófila mediante fotoexcitación con la luz solar, para antiempañar dichas superficies.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha superficie hidrófila tiene una humectabilidad con agua de menos de 10º en términos de ángulo de contacto con el agua.

3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha superficie hidrófila tiene una humectabilidad con agua de menos de 5º en términos de ángulo de contacto con el agua.

4. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha superficie hidrófila tiene una humectabilidad con agua de 0º en términos de ángulo de contacto con el agua.

5. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha capa fotocatalizadora comprende adicionalmente SiO₂ o silicona.

6. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha capa fotocatalizadora está recubierta adicionalmente con una capa protectora la cual es susceptible de hacerse hidrófila.

7. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha capa fotocatalizadora comprende adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Ag, Cu y Zn.

8. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha capa fotocatalizadora comprende un metal seleccionado del grupo constituido por Pt, Pd, Rh, Ru, Os, e Ir.

9. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho sustrato es transparente.

10. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el sustrato es un espejo, una lente o un miembro de lámina transparente.

11. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el sustrato se hace de un vidrio que contiene iones modificadores de red alcalina y en los que una película fina para evitar que dichos iones se difundan de dicho sustrato en dicha capa fotocatalizadora disponiéndose entre dicho sustrato y dicha capa.

12. Uso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicha película fina para evitar que dichos iones se difundan de dicho sustrato en dicha capa fotocatalizadora es una capa de sílice.

13. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicho material semiconductor fotocatalizador se selecciona del grupo constituido por TiO₂, ZnO, SnO₂, SrTiO₃, WO₃, Bi₂O₃, y Fe₂O₃.

14. Uso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho TiO₂ está en la forma de anatasa.

15. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicha capa fotocatalizadora está constituida por TiO₂ en la forma de anatasa.

16. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que dicha capa fotocatalizadora tiene un grosor de menos de 0,2 μm.