POLVO CERÁMICO FOTOCATALÍTICO Y DE EMISIÓN INFRARROJA, APLICABLE A FIBRAS TEXTILES Y PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE DICHO POLVO.

Polvo cerámico fotocatalítico y de emisión infrarroja, aplicable a fibras textiles,

y procedimiento de obtención de dicho polvo, constituido por una mezcla micro o nanométrica de cantidades variables de Alúmina, Sílice, Circón y Óxido de titanio, en proporciones de entre el 1 y el 80%, y tamaño de partícula inferior a las 20 micras, preferentemente inferior a 5 micras. El proceso de obtención comprende sistemas de molienda con molinos jet o molinos de atrición, en seco o en húmedo.

Polvo cerámico fotocatalítico y de emisión infrarroja, aplicable a fibras textiles, y procedimiento de obtención de dicho polvo.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un polvo cerámico fotocatalítico y de emisión infrarroja, aplicable a fibras textiles, y al procedimiento de obtención de dicho polvo.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en una composición que, formada por una mezcla de Alúmina, Sílice, Circón y Óxido de titanio, conforma un polvo cerámico micro o nanométrico con capacidad fotocatalítica cuando es excitado por la luz y para emitir en el infrarrojo lejano al ser calentado, siendo susceptible de ser incorporado en fibras textiles naturales o sintéticas y, por tanto, en tejidos para dotarlos de propiedades adicionales, por ejemplo bactericidas.

Paralelamente, un segundo aspecto de la invención se centra en el procedimiento de obtención de dicho polvo cerámico a partir de la mezcla de los elementos que la componen y los cuales se pueden encontrar en cantidades variables.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca a la vez dentro del sector químico y textil, concerniendo principalmente a la industria dedicada a la fabricación de fibras textiles naturales o sintéticas y que, a su vez, pueden ser tejidas para fabricar tejidos, solas o mezcladas con otras.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La Patente JP63274660, presentada en 1988, se refiere a una mezcla cerámica diseñada para mejorar la eficiencia de secaderos y calentadores. Dicho polvo estaba constituido por una mezcla de óxidos minerales tales como Alúmina, Sílice, Titania y Circona, y estaba dopada con pequeñas cantidades de partículas de Platino y Paladio de tamaño coloidal. Este polvo podía consolidarse y conformarse utilizando un cemento clásico de Aluminato Cálcico.

A partir de 1990 aparecen una serie de patentes que, utilizando mezclas de polvo tales como la descrita en la patente citada, las incorporan a tejidos naturales y artificiales para mejorar algunas propiedades de los mismos, como su confortabilidad, su aislamiento térmico, su emisión infrarroja, y algunas propiedades biológicas, tales como el rendimiento muscular.

Entre dichas patentes puede citarse la EP0462275B1 (1990): "Polvo que irradia rayos infrarrojos de energía débil, fibras sintéticas que lo contienen y productos textiles fabricados con ellos". La patente describe una mezcla pulverulenta de alúmina y titanio puro, a veces con otros componentes tales como Carburo de Silicio, con aditivos de platino y/o paladio metálicos finamente divididos. Dicha mezcla tendría, según dicha patente, actividad en el Infrarrojo. Reivindica también las fibras sintéticas cargadas con este polvo, y los textiles fabricados con ellas.

La patente JP19920213557/ US199403004307 (1995): "Fibra composite conteniendo metal, radiante en el infrarrojo lejano", reivindica los tejidos fabricados con fibras sintéticas que incluyen platino metal y al menos un óxido metálico de los metales Aluminio, Silicio y Titanio,

con la propiedad de emitir radiación infrarroja cuando se pone en contacto con el cuerpo humano.

Otro caso a citar es la patente EP 1291405B1 (2006): "Composición para la producción de irradiación en el infrarrojo lejano con excelentes propiedades antiestáticas y fibras y productos que la contienen". Reivindica una composición con propiedades antiestáticas, bactericidas y radiactivas en el infrarrojo, que contiene en todas las proporciones posibles: a)Alúmina; b) Al menos uno de los óxidos Ti02 y Si02; c) Al menos un elemento o compuesto de los siguientes: platino, un compuesto de platino, paladio, un compuesto de paladio, iridio, un compuesto de iridio, rodio, o un compuesto de rodio; d) Al menos uno de los siguientes componentes: plata metálica o un compuesto de plata. Dentro de las reivindicaciones se encuentra también la fabricación de fibras, tejidos, y material de packaging conteniendo este tipo de composiciones.

Finalmente, la patente US415532P /ES2341765 (2010): "Procedimiento para mejorar el rendimiento muscular", presenta como única reivindicación procedimiento para mejorar el rendimiento muscular, que consiste en vestir un determinado tipo de material textil, y no un procedimiento de fabricación del mismo, o una composición mineral específica. Las composiciones citadas son genéricas (dióxido de titanio, alúmina, óxidos de silicio), y están cubiertas por las patentes anteriores citadas más arriba.

Sin embargo, al menos por parte del solicitante, se desconoce que se haya descrito un polvo susceptible de ser cargado en fibras textiles y tejidos, con actividad fotocatalítica, capaz de eliminar contaminantes, moléculas productoras de olor, óxidos de nitrógeno, etc.

Por otra parte, es sabido que en los últimos 10 años han aparecido numerosas aplicaciones de las propiedades fotocatalíticas del óxido de titanio Ti02. Cuando el dióxido de titanio es expuesto a luz que contiene rayos UV, propiedades de purificación del aire, propiedades auto- limpiantes y propiedades antimicrobianas se pueden generar espontanea y simultáneamente en la superficie del material que lo contiene.

Esto es debido a que el dióxido de titanio es un material fotocatalítico que tiene una estructura electrónica compuesta por dos bandas, la banda de valencia (llena de electrones) y la banda de conducción (sin electrones). La diferencia energética entre la banda de conducción y la banda de valencia es la llamada banda prohibida, y cuando un fotón con una energía superior a ésta, entra en contacto directo con este material fotocatalítico, un electrón (e-) de la banda de valencia se mueve hacia la banda de conducción, dejando así un hueco electrónico (h+). Una porción de los pares fotoexcitados hueco-electrón se difunde hacia la superficie del material fotocatalítico, lugar donde es retenida para participar en reacciones químicas con moléculas de oxígeno y agua presentes en el medio ambiente.

Los huecos electrónicos (h+) pueden reaccionar con moléculas donantes adsorbidas como las de agua para producir los radicales hidroxilos (altamente reactivos).

Actuando como receptor de electrones, el oxígeno presente en el aire puede reaccionar con los electrones para formar los aniones radicales superoxidantes (02-). Los radicales hidroxilos (oxidantes) y los aniones radicales superoxidantes (reductores) generados sobre la superficie del Ti02 han demostrado una gran capacidad para degradar diferentes tipos de microrganismos, casi todos los tipos de contaminantes orgánicos y otros compuestos inorgánicos tales como NOx y S02. (Maury, A. y otros; Mat. Construcción, 60(298), 33-50. 2010)

En general, la rapidez de degradación de los compuestos es función de la absorción de la luz, transporte de las cargas fotogeneradas (e- y h+) a la superficie, recombinación de e- y h+,

reacción de e- y h+, sobre la superficie del fotocatalizador, transferencia de masa de los reaccionantes y las características de las partículas, en relación tanto con las características estructurales como con las morfológicas.

El dióxido de titanio puede cristalizar en tres tipos de estructuras cristalinas que son: rutilo (tetragonal), anastasa (tetragonal) y brookita (ortorrómbica). De estas tres formas cristalinas del Ti02, el rutilo es la más estable, ya que la anastasa y la brookita se transforman en rutilo bajo calentamiento. La brookita no presenta significativa actividad fotocatalítica cuando es usada con luz visible. El rutilo, por su parte, tiene la banda prohibida más pequeña, 3,0 eV (equivalente a 413 nm en longitud de onda), mientras que el anastasa tiene la banda prohibida más amplia, 3,2 eV (388 nm). Ambas bandas prohibidas están cercanas a la longitud de onda límite entre la longitud de onda larga de luz UV (315-400) y la luz visible (400-700). Cuando se han utilizado longitudes de onda larga de UV provenientes solamente de luz visible se ha observado una importante disminución de la actividad fotocatalítica del Ti02. Por lo tanto, se han realizado muchos esfuerzos para reducir la magnitud de la banda prohibida y permitir que el efecto fotocatalítico del Ti02 se pueda obtener con luz visible. Se destacan entre estas estrategias, la utilización del doping de metales (hierro y wolframio) y no metales (carbono, nitrógeno y azufre) en el Ti02. (Milani, R.; y otros; SASBE 3th International Conference Proceedings. 2009).

A pesar de los antecedentes descritos, relacionados con la presente invención, no se ha encontrado ninguna patente ni invención que presente las características técnicas estructurales y constitutivas...

1.- POLVO CERÁMICO FOTOCATALÍTICO Y DE EMISIÓN INFRARROJA APLICABLE A FIBRAS TEXTILES, que dotado de capacidad fotocatalítica cuando es excitado por la luz y para emitir en el infrarrojo lejano al ser calentado, está caracterizado por estar constituido a partir de una mezcla micro o nanométrica de cantidades variables de Alúmina, Sílice, Circón y Óxido de titanio.

2.- POLVO CERÁMICO FOTOCATALÍTICO Y DE EMISIÓN INFRARROJA APLICABLE A FIBRAS TEXTILES, según la reivindicación 1, caracterizado porque los porcentajes de Alúmina, Sílice, Circón y Óxido de titanio se encuentran en proporciones que varían entre el 1 y el 80%, siendo 100% la suma total de los mismos.

3.- POLVO CERÁMICO FOTOCATALÍTICO Y DE EMISIÓN INFRARROJA APLICABLE A FIBRAS TEXTILES, según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque el tamaño de partícula del polvo final es inferior a las 20 micras.

4.- POLVO CERÁMICO FOTOCATALÍTICO Y DE EMISIÓN INFRARROJA APLICABLE A FIBRAS TEXTILES, según la reivindicación 2 caracterizado porque el tamaño de partícula del polvo final es inferior a 5 micras.

5.- PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE POLVO CERÁMICO, según el descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque comprende sistemas de molienda con molinos jet o molinos de atrición, en seco o en húmedo.

6.- PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE POLVO CERÁMICO, según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

- pesar los componentes y pasarlos a un recipiente de material inerte, tal como porcelana, vidrio, acero inoxidable, etc.

- Remover con espátula y añadir alcohol etílico o de alcohol metílico. Remover hasta que se forma una masa plástica, que se pasa a un molino, añadiendo agua destilada. Moler el conjunto en presencia de un 30% de bolas de circona estabilizada de 2mm de diámetro.

- Tras 20 minutos de molienda, separar las bolas de circona por tamizado, y secar la suspensión del polvo cerámico a temperatura inferior a 50°C.

- Finalmente, tamizar el polvo seco por un tamiz de 75 micras de luz de malla, y se envasa para su uso.