Procedimiento de limpieza de un sustrato que tiene una superficie ultrahidrófila y fotocatalítica.

Un procedimiento de limpieza de un sustrato, que comprende las etapas de:

preparar un sustrato recubierto con una capa comprendida de un material semiconductor fotocatalítico; y someter dicho material fotocatalítico a fotoexcitación para volver de este modo la superficie de dicha capa hidrófila; y

aclarar dicho sustrato con agua con lo que los depósitos y/o contaminantes orgánicos que están adheridos a la superficie de dicha capa se liberan de la misma y se eliminan por lavado con agua,

en el que dicha capa comprende titania mezclada con sílice.

Procedimiento de limpieza de un sustrato que tiene una superficie ultrahidrófila y fotocatalítica

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a la técnica de hacer y mantener una superficie de un sustrato altamente hidrófila. Más particularmente, la presente invención concierne a la técnica en la que la superficie de un edificio, panel de ventana, máquina o artículo se vuelve altamente hidrófila para, de este modo, permitir la autolimpieza o facilitar la limpieza de la superficie.

Técnica antecedente En los campos de la arquitectura y la pintura, se ha señalado que la polución ambiental creciente tiende a acelerar inadvertidamente el ensuciado, contaminación o incrustaciones de los materiales de construcción exteriores, construcciones exteriores y los recubrimientos de los mismos.

A este respecto, la suciedad y partículas de polvo transportados por el aire se dejan caer en condiciones de tiempo despejado y se depositan en techos y paredes exteriores de edificios. Cuando llueve, los depósitos se lavan por el agua de lluvia y se causa que fluyan a lo largo de las paredes exteriores de los edificios. Además, las suciedadestransportadas por el aire se capturan por la lluvia y se transportan de este modo a fluir hacia abajo de las pareces externas del edificio y construcciones exteriores y edificios al aire libre. Por estas razones, se causa que las sustancias contaminantes se adhieran a la superficie a lo largo de los caminos del agua de lluvia. A medida que la superficie se seca, aparecerá sobre la superficie un patrón rayado de suciedad, mancha o borrón.

La suciedad o mancha así formada sobre los materiales de construcción exteriores y el recubrimiento de los mismos consiste en sustancias contaminantes que incluyen productos de combustión tales como negro de carbón, suciedad de ciudad y sustancias inorgánicas tales como partículas de arcilla. La diversidad de las sustancias de ensuciado seconsidera complicada para efectuar las contramedidas antiensuciado (Yoshinori KITSUTAKA "Accelerated Test Method For Soiling on Finishing Materials of External Walls", Bulletin of Japan Architecture Society, vol. 404 (oct. 1989) , páginas 15-24) .

Hasta la fecha, se ha considerado comúnmente en la técnica que las pinturas que repelen el agua tales como aquellas que contienen politetrafluoroetileno (PTFE) son deseables para evitar ensuciado o embarrado de los materiales de construcción exteriores y similares. Recientemente, sin embargo, se ha señalado que, con el fin de hacer frente a suciedad de ciudad que contienen una gran cantidad de componentes oleofílicos, es más deseable volver la superficie de los recubrimientos tan hidrófila como sea posible (documento "Highpolymer", vol. 44, mayo de 1995, página 307) .

De acuerdo con lo anterior, se ha propuesto en la técnica recubrir un edificio con un copolímero de injerto hidrófilo (periódico "Daily Chemical Industr y ", 30 de enero, 1995) . Según se informa, la película de recubrimiento presenta una hidrofilicidad de 30-40 º en términos del ángulo de contacto con el agua.

Sin embargo, en vista del hecho de que los polvos inorgánicos, que pueden estar representados típicamente por minerales de arcilla, tienen un ángulo de contacto con el agua que varía de 20 º a 50 º de tal forma que tienen afinidad por el polímero de injerto que tiene un ángulo de contacto con el agua de 30-40 º, se considera que tales polvos inorgánicos son aptos para adherirse a la superficie del copolímero de injerto y así, el recubrimiento no escapaz de evitar ensuciado o contaminación por polvo inorgánico.

También están disponibles en el mercado diversas pinturas hidrófilas que comprenden resina acrílica, resina de silicona acrílica, silicona acuosa, copolímeros de bloque de resina de silicona y resina acrílica, resina de acrilestireno, óxidos de etileno de ácido graso de sorbitán, ésteres de ácido graso de sorbitán, acetatos de uretano, uretano reticulado de policarbonatodiol y/o poliisocianato, o polímeros reticulados de alquilésteres de poliacrilato. Sinembargo, dado que el ángulo de contacto con el agua de estas pinturas hidrófilas es tan grande como 50-70º, no son adecuadas para evitar de forma efectiva ensuciado por suciedad de ciudad que contienen gran cantidad de componentes oleofílicos.

El documento EP-A-590477 divulga un material arquitectónico que tiene una base que está recubierta por una capa de óxido metálico que tiene actividad fotocatalítica. El dióxido de titanio se divulga como material fotocatalítico.

El documento JP-63-000042 se refiere a un producto de vidrio que tiene su superficie recubierta con una película fina de dióxido de titanio a la que se añade una cantidad mínima de Pt, Rh o Pd. Tras irradiación con luz UV generada por una lámpara de mercurio de alta presión de 500 W o una lámpara de mercurio de alta presión de 400W, dicho producto de vidrio tiene la capacidad de mantener la superficie limpia descomponiendo rápida y automáticamente y eliminando manchas orgánicas adheridas a la superficie del vidrio.

De acuerdo con lo anterior, es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento para volver la superficie de un sustrato, por ejemplo, de edificios, vidrios de ventanas, maquinaria o artículos, altamente hidrófila para permitir de este modo autolimpieza o para facilitar la limpieza de la superficie.

Divulgación de la invención Los presentes inventores han descubierto por primera vez en el mundo que, con la fotoexcitación, una superficie de un fotocatalizador se vuelve altamente hidrófila. Sorprendentemente, se ha descubierto que, con la fotoexcitación del dióxido de titanio fotocatalítico con luz ultravioleta, la superficie del mismo se vuelve altamente hidrófila hasta el grado en que el ángulo de contacto con el agua llega a ser inferior a 10 º, más particularmente inferior a 5 º, e incluso alcanza aproximadamente 0 º.

Basándose en el nuevo procedimiento precedente, la presente invención proporciona un procedimiento para limpiar un sustrato que comprende las etapas de:

preparar un sustrato recubierto con una capa compuesta por un material fotocatalítico semiconductor; y someter dicho material fotocatalítico a fotoexcitación para de este modo volver la superficie de dicha capa hidrófila; y aclarar dicho sustrato con agua con lo que los depósitos y/o contaminantes orgánicos que están adheridos a la superficie de dicha capa se liberan de la misma y se eliminan por lavado con agua, en el que dicha capa comprende titania mezclada con gel de sílice.

Preferentemente, la etapa de someter dicho material fotocatalítico a fotoexcitación se lleva a cabo hasta que la humectabilidad de agua de dicha capa llega a ser menos de 10 º en términos del ángulo de contacto con agua.

Tras irradiación durante un tiempo suficiente con una intensidad suficiente de una luz que tiene una longitud de onda que tiene una energía más alta que la energía de hueco de banda del semiconductor fotocatalítico, la superficie del recubrimiento fotocatalítico se vuelve altamente hidrófila para exhibir una super-hidrofilicidad. El término "superhidrofilicidad" o "super-hidrófilo" como se usa en el presente documento se refiere a una propiedad altamente hidrófila (es decir, humectabilidad en agua) de menos de aproximadamente 10°, preferentemente menos de aproximadamente 5°, en términos del ángulo de contacto con agua. De forma similar, el término "superhidrofilización" o "superhidrofilidad" se refiere a volver una superficie altamente hidrófila hasta el grado en el que el ángulo de contacto con agua llega a ser menos de aproximadamente 10°, más preferentemente menos de aproximadamente 5°.

El procedimiento de superhidrofilización de una superficie que resulta de la fotoexcitación de un fotocatalizador no puede explicarse actualmente con alguna seguridad. Aparentemente, la superhidrofilización fotocatalítica no es necesariamente idéntica con fotodescomposición de una sustancia que surge del proceso rédox de fotocatálisis conocido hasta la fecha en el campo de fotocatalizadores. A este respecto, la teoría convencional admitida en la técnica respecto al proceso rédox fotocatalítico fue que se generaron pares electrón-hueco tras fotoexcitación del fotocatalizador, los electrones así generados actúan para reducir el oxígeno de superficie para producir iones superóxido (O2) , los huecos actúan para oxidar los grupos hidroxilo superficiales para producir radicales hidroxilo (OH) , estas especies de oxígeno altamente activas (O2 y OH) actúan después para descomponer una sustancia porproceso de rédox.

Sin embargo, parece que el fenómeno de la superhidrofilización provocada por un fotocatalizador... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de limpieza de un sustrato, que comprende las etapas de: preparar un sustrato recubierto con una capa comprendida de un material semiconductor fotocatalítico; y someter dicho material fotocatalítico a fotoexcitación para volver de este modo la superficie de dicha capa hidrófila; y aclarar dicho sustrato con agua con lo que los depósitos y/o contaminantes orgánicos que están adheridos a la superficie de dicha capa se liberan de la misma y se eliminan por lavado con agua, en el que dicha capa comprende titania mezclada con sílice.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de someter dicho material fotocatalítico a fotoexcitación se lleva a cabo hasta que la humectabilidad en agua de dicha capa llega a ser menos de 10 º en 10 términos del ángulo de contacto con agua.