CZ2001378A3 - Způsob výroby materiálu s fotokatalytickým účinkem a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby materiálu s fotokatalytickým účinkem, například s antimikrobiální nebo baktericidní účinností, desodorační účinností a podobně pro použití ke zpracování odpadních vod, čištění škodlivých plynů a podobně. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění uvedeného způsobu.

Dosavadní stav techniky

V posledních letech se stává sociálním problémem znečištění životního prostředí, například znečištění vod odpadními vodami z domácností, průmyslovými odpadními vodami a podobně. Tyto vody se obvykle projevují nepříjemným zápachem nebo jsou kontaminovány bakteriemi a také množství plísní v životním a pracovním prostředí se v posledních letech podstatně zvýšilo.

Vzhledem k tomu se zvýšil také zájem o fotokatalyzátory jako o materiály, které po osvětlení vyvolávají adsorpci molekul kyslíku na bakterie, plísně a organické sloučeniny, například sloučeniny s nepřijemným zápachem nebo mohou vyvolat desorpci molekul kyslíku a urychlit rozklad organických látek, převážně oxidací. Byla prováděna řada pokusů fixovat fotokatalyzátor na povrch substrátu tak, aby bylo tento povrch možno udržet bez kontaminace bakteriemi nebo škodlivými látkami.

Mezinárodní přihláška PCT/WO 96/29375 uvádí, že povrch vrstvy s obsahem fotokatalyzátoru na povrchu

substrátu je vysoce hydrofilní, úhel styku s vodou je například nejvýš 10° při fotoexcitaci fotokatalyzátoru. Tuto vlastnost je možno využit při zábraně zamlžení průhledných materiálů, jako je sklo, čočky a zrcadla, ke zlepšení čištění vodou včetně deště na povrchu různých předmětů a k dalším účelům.

Funkční materiály s využitím funkce fotokatalyzátoru byly až dosud vyráběny tak, že byla vytvořena kapalina, obsahující fotokatalytický oxid kovu nebo prekursor fotokatalytického oxidu kovu, tato tekutina byla nanesena ve formě povlaku, který byl pak usušen nebo sintrován. Například je možno sol oxidu titaničitého, připravený z alkoxidu titaničitého a alkoholaminu nebo sol, připravený dispergováním částic TiO₂, ZnO, SrTiO₃ a podobně ve vodném rozpouštědle nanášet na povrch substrátu s následným sušení nebo sintrováním. Jak je uvedeno v japonském patentovém spisu číslo 2517874, spočívá způsob výroby funkčních materiálů v tom, že se na substrát nanese sol oxidu titaničitého ve formě povlaku, povlečený substrát se zahřívá tak, že se teplota postupně zvyšuje od teploty místnosti až do konečné teploty 600 až 700 °C k vypálení, čímž je fotokatalyzátor fixován na substrát.

Podstata vynálezu

Nyní bylo zjištěno, že funkční materiály s uspokojivým fotokatalytickým účinkem je možno účinně získat rychlým zahříváním. Dále bylo zjištěno, že rychlé zahřívání bezprostředně po výrobě substrátu může vést k získání funkčních materiálů s dokonalejším fotokatalytickým účinkem.

Vynález si tedy klade za úkol navrhnout způsob výroby materiálu s fotokatalytickým účinkem s dostatečnou fotokatalytickou účinností. Cílem vynálezu je rovněž navrhnout zařízení k provádění tohoto způsobu.

Podstatu vynálezu tvoří způsob výroby materiálu s fotokatalytickým účinkem, postup spočívá v tom, že se na povrch substrátu nanese prostředek k povlékání s obsahem fotokatalyzátoru ve formě fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu, načež, se rychle zahřeje povrch povlečeného substrátu k fixování fotokatalytického oxidu kovu na povrch substrátu.

Součást podstaty vynálezu tvoří také zařízení pro výrobu funkčního materiálu s fotokatalytickým účinkem, toto zařízení je tvořeno alespoň prostředky pro nanesení fotokatalytického povlékacího prostředku s obsahem fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu na povrch zpracovávaného substrátu a prostředky pro rychlé zahřívání povrchu substrátu, opatřeného uvedeným povlakem k fixaci fotokatalytického oxidu kovu na povrch substrátu.

Způsobem podle vynálezu a při použití zařízení podle vynálezu je možno bezpečně fixovat fotokatalytický oxid kovu v krátké době na povrch substrátu a současně je možno získat funkční materiál, jehož povrch je velmi hladký, má vysokou fotokatalytickou účinnost, dobrou odolnost proti otěru a odolnost proti působení chemických látek. Mimo to je možno způsobem podle vynálezu při použití zařízení podle vynálezu snížit rozměry celého • · ♦ · · · * * · · · · · · ·«· » • ·· ··· · · · · · zařízení a zjednodušit celý postup za současné úspory místa. Vzhledem ke zkrácení doby zahřívání je také možno snížit náklady na celý postup a také snížit množství odpadních plynů.

Vynález bude dále popsán v souvislosti s přiloženými výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. l(a) a 1(b) jsou znázorněny diagramy, týkající se jednoho z provedení způsobu pro výrobu funkčních materiálů s fotokatalytickým účinkem podle vynálezu. Vrstva 2a povlaku s obsahem fotokatalyzátoru na substrátu £ se rychle zahřeje za vzniku tenké vrstvy 2b, která dodává substrátu £ fotokatalytickou účinnost.

Na obr. 2(a) a 2(b) jsou znázorněny diagramy jiného provedení způsobu podle vynálezu pro výrobu funkčního materiálu s .fotokatalytickou účinností. Po rychlém zahřátí vrstvy 2a povlékacího materiálu s obsahem fotokatalyzátoru a vrstvy 4a pojivá a rozpouštědla, nanesené na substrát £ se převede vrstva 2a na tenkou vrstvu 2b, která dodává substrátu £ fotokatalytickou účinnost, kdežto vrstva 4a je převedena na vrstvu 4b, obsahující nezesítěný kyslík a přispívající k hydrofilní povaze povrchu.

Na obr. 3 je znázorněn diagram pro další provedení způsobu výroby funkčního materiálu podle vynálezu. Jde o zařízení pro výrobu keramiky jako substrátu. Toto zařízení je tvořeno tvarovacím prvkem 5, prvkem _6 pro nanesení polevy a vypalovacím zařízením £. Zařízení podle

vynálezu je zařazeno za zařízeni pro přípravu substrátu tak, aby bylo možno celý postup provádět kontinuálně. Zařízení podle vynálezu je tvořeno povlékacím ústrojím 8_ pro nanesení kapalného prostředku s obsahem fotokatalyzátoru, zahřívacím zařízením 9 pro rychlé zahřátí substrátu a chladicím zařízením 10 pro chlazení substrátu po zahřátí, mimo to je zařízení opatřeno transportním zařízením 16, upraveným tak, že je možno substrátu kontinuálně přepravovat všemi částmi popsaného zařízení.

Na obr. 4 je znázorněn schematicky diagram struktury zahřívacího zařízení 9, znázorněného jako součást zařízení z obr. 3. Zahřívací zařízení 9_ je tvořeno vyhřívacím prvkem 21, materiálem 22, odolným proti působení tepla a překrývajícím vyhřívací prvek 21 za vzniku prostoru se zvýšenou teplotou, dále je znázorněno transportní zařízení 16, na němž je uložen substrát 23, který má být zahříván a je prostorem posunován ve směru šipky A. Znázorněn je vstup 24 pro přívod substrátu 23 do vyhřívaného prostoru a výstup 25 pro odvádění substrátu 23 z uvedeného prostoru.

Na obr. 5 je znázorněn diagram dalšího provedení zařízení podle vynálezu. Toto zařízení má obdobnou konstrukci jako zařízení z obr. 3 s tím rozdílem, že obsahuje předehřívač 11 pro předehřátí povrchu substrátu před nanesením povlaku s obsahem fotokatalyzátoru a sušicí zařízení 12 pro sušení povlečeného substrátu s naneseným povlakem s obsahem fotokatalyzátoru.

• ♦ · • · · · · · • ··· · · · • · · · · · · ·♦···· θ ** ·· ·· ·· ·· ···

Způsob výroby funkčního materiálu (a) Substrát

Jak již bylo uvedeno, týká se vynález způsobu výroby materiálu s fotokatalytickým účinkem. V důsledku fotokatalytického účinku mohou různé substráty nabývat různé funkce. Jde například o hydrofilnost, antimikrobiální účinnost, zábranu znečištění, účinnost proti řasám, zábranu zamlžení, schopnost převádět NOx a antistatické vlastnosti. To znamená, že „funkční materiál, získaný způsobem podle vynálezu je materiál, který byl v důsledku fotokatalytického účinku pozměněn tak, že nabývá alespoň jednu další funkci ze svrchu uvedených funkcí. Substráty, které je možno způsobem podle vynálezu modifikovat, zahrnují kovy, anorganické materiály, organické materiály a různé složené materiály z těchto materiálů. Může jít o materiály pro použití v místnostech, vně budov, dlaždice, nádobí, sanitární potřeby, desky z křemičitanu vápenatého, cementové desky a další stavební materiály, keramické desky, polovodiče a jiné nové keramické materiály, izolační materiály, sklo, zrcadla, dřevěné výrobky a výrobky z pryskyřice.

(b) Prostředky pro nanášení fotokatalyzátoru

Při provádění způsobu podle vynálezu se prostředky pro nanášení fotokatalyzátoru nejprve nanesou na substrát. Uvedené prostředky obsahují fotokatalytický oxid kovu a/nebo prekursor fotokatalytického oxidu kovu.

Pod pojmem „fotokatalytický oxid kovu se v průběhu přihlášky rozumí takový materiál, které po expozici světlu nebo po excitaci světla s vysokou energií, • ··· • · • ·

například při krátkých vlnových délkách s vyšší energií, než je štěrbina mezi vodivým pásem a valenčním pásem krystalu může vyvolat excitaci elektronů ve valenčním pásu za vzniku vodivých elektronů a děr. Fotokatalytický oxid kovu rozkládá organické sloučeniny pomocí redox reakce nebo může být příčinou velmi vysokého stupně hydrofilnosti v důsledku adsorpce molekul vody s atmosféry. Podle výhodného provedení vynálezu se fotokatalytický oxid kovu volí ze skupiny TÍO2, ZnO, Sn02, SrTiC>2, W0₃, BÍ2O3, Fe2O₃ a V2O5.

Podle vynálezu může prostředek k povlékání s obsahem fotokatalyzátoru obsahovat prekursor fotokatalytického oxidu kovu. Pod pojmem „prekursor fotokatalytického oxidu kovu se v průběhu přihlášky rozumí sloučenina, kterou je možno převést na fotokatalytický oxid kovu dále uvedeným rychlým zahřátím. Podle výhodného provedení vynálezu je možno použít prekursory fotokatalytického oxidu kovu ze sloučenin, které obsahují alespoň jeden kov ze skupiny titan, zinek, cín, stroncium, wolfram, vismut, železo a vanad., tyto sloučeniny je možno rychlým zahřátím převést na odpovídající fotokatalytické oxidy kovů.

Podle výhodného provedení vynálezu obsahuje prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru také pojivo. Přidávání pojivá je výhodné z toho důvodu, že fotokatalytický oxid kovu může být pevněji fixován na povrch substrátu. Jako specifický příklad výhodných pojiv, použitelných při provádění způsobu podle vynálezu je směs alespoň jedné látky ze skupiny anorganických oxidů, prekursorů filmu ze silikonové pryskyřice, schopných vytvořit takový film a prekursorů filmu oxidu křemičitého, schopných vytvořit takové filmy, spolu s ·· · · · · ··

9 9 9 9 9 9 9 • · · · · · · ·99 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 rozpouštědlem. Jako další příklady výhodných pojiv je možno uvést silikáty alkalických kovů, které je možno vyjádřit obecným vzorcem Me2O.nSiO₂, kde Me znamená alkalický kov, může jít například o vodní sklo, silikát draselný, lithný nebo sodný a oxid křemičitý. Dále je možno použít směsi takových pojiv s křemíkem, hliníkem, draslíkem, lithiem, sodíkem, cesiem, vápníkem, hořčíkem, titanem, fosforem, borem, zirkonem nebo lanthanidy, například cerium. Sloučeniny křemíku, hliníku, draslíku, lithia, sodíku, cesia, vápníku, hořčíku, fosforu, boru, zirkonu a ceria jsou například sloučeniny typu MO, MOH, MX nebo MOR, kde M znamená některý ze svrchu uvedených prvků, X znamená atom halogenu a R znamená alkylovou skupinu. Jako specifické příklady těchto sloučenin je možno uvést SiO₂, SiO₃, Si (OH) , A1(OH)₃, TiCl₄ a Ti(OC₃H₇)₄. Při použití těchto směsí jako pojiv je možno připravit funkční materiály s dobrým fotokatalytickým účinkem. Zejména je možno připravit funkční materiály s vysokou úrovní hydrofilnosti i ve tmavých prostorech, takže je možno například odstranit olejové skvrny snadno při použití vody. Dále je možno připravit funkční materiály s negativně nabitým povrchem. Dalšími funkčními materiály, které je možno získat, jsou materiály s malým poločasem povrchového náboje, s výhodou nejvýš 10 s. Mimo to jsou takto zpracované povrchy velmi pevné, takže mají ve výhodném provedení tvrdost nejméně 2H, uvedeno ve stupnici, používané pro tužky a také funkční materiály, které jsou velmi odolné proti působení fyzikálních i chemických vlivů.

Prekursor silikátu alkalického kovu je možno použít spolu se silikátem alkalického kovu nebo místo něj.

Prekursorem silikátu alkalického kovu může být například hydroxid lithný, draselný, sodný a křemičitý.

Podle výhodného provedení vynálezu se koncentrace fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu v prostředku pro nanášení povlaku s výhodou pohybuje v rozmezí 0,001 až 35 % hmotnostních, zvláště 0,1 až 10 % hmotnostních, vztaženo na podíl pevných látek. Při použití vyšší koncentrace v uvedeném rozmezí se zejména získají fotokatalytické povrchy s vysokou pevností při zachováni fotokatalytického účinku. Mimo to jsou takto zpracované povrchy hladké a lesklé.

Fotokatalytický povlak může vytvořit na povrchu funkčního materiálu velké množství nezesítěného kyslíku, jak bude dále podrobněji popsáno. Pod pojmem „nezesítěný kyslík se rozumí dále uvedené podmínky. Ve velké části pojivá je sloučenina M-OH, kde M znamená kov, jako křemík, titan, hliník, zirkon, cín, tantal a vismut, zesítěná rychlým zahříváním za vzniku vazeb M-O-M. Tím dochází ke vzestupu molekulové hmotnosti a pojivo je spolu s fotokatalytickým oxidem kovu fixováno na povrch substrátu. V tomto případě je část sloučeniny typu M-OH zařazena do molekul výsledného polymeru, aniž by došlo ke vzniku vazeb M-O-M. Tato část sloučenin M-OH je iontově vázána na další ionty, například na ionty sodíku, přítomné ve fotokatalytickém povlaku za vzniku vazeb typu M-OX⁺, kde X znamená kation, například kation sodíku, tuto vazbu je možno reverzibilně převést zpět na M-OH. Mimo to bylo zjištěno, že po rychlém zahřátí, které bude dále popsáno, dochází při styku s molekulami vody ze vzduchu k rychlé dissociaci vazeb M-O-M na vazby M-OH. V

·· • · • · • ·	• ··· • ·	·· • · • · • · ·	·· • ··· • ·	·« ·
* · • · • · ·	• · • •
··	··	··	··	··	·« ·

průběhu přihlášky se pod vazbami M-OH a M-OX⁺ rozumí nezesítěný kyslík. Nezesítěný kyslík má vysokou afinitu pro molekuly vody a je dokonce schopen zařadit molekuly vody ze vzduchu do povrchu substrátu. Mimo to po styku povrchu substrátu s vodou se nezesítěný kyslík přednostně váže na molekuly vody ve srovnání s vazbou na molekuly, přítomné na povrchu substrátu před stykem s vodou. Tím dochází k náhradě molekul, přítomných na povrchu substrátu před stykem s vodou za molekuly vody. V důsledku toho jsou molekuly, které byly přítomny na povrchu před stykem s vodou z povrchu substrátu odstraněny. Tímto způsobem přítomnost nezesítěného kyslíku na povrchu substrátu přispívá k velmi vysokému stupni hydrofilnosti povrchu substrátu spolu s hydrofilností, vytvořenou působením fotokatalytického oxidu kovu. Tento vysoký stupeň hydrofilnosti poskytuje tu výhodu, že je z povrchu substrátu možno odstranit snadno vodou nejen hydrofilní skvrny nebo nečistoty, nýbrž také lipofilní skvrny nebo nečistoty.

Podle výhodného provedení vynálezu obsahuje prostředek pro nanášení fotokatalytického povlaku pojivo v množství 0,001 až 100 hmotnostních dílů, zvláště 0,1 až 5 hmotnostních dílů, vztaženo na 1 hmotnostní díl fotokatalytického oxidu kovu a prekursoru fotokatalytického oxidu kovu. V případě, že množství pojivá a množství fotokatalytického oxidu kovu splňuje svrchu uvedené vztahy, není teplota, nezbytná pro rychlé zahřívání příliš vysoká. Mimo to mají takto připravené funkční materiály velmi dobré vlastnosti.

Podle výhodného provedení vynálezu mohou prostředky pro nanášení fotokatalytických povlaků dále obsahovat kov

WS a/nebo oxid kovu, například alespoň jeden kov ze skupiny měď, stříbro, nikl, železo, zinek, platina, zlato, rhodium, vanad, chrom, kobalt, mangan, wolfram, niob, antimon, kovy platinové skupiny a oxidy svrchu uvedených kovů. Výhodným příkladem kovu a oxidu kovu může být alespoň jeden člen ze skupiny měď, stříbro, platina, kobalt, železo, nikl, oxid měďný, oxid stříbrný, zlato, zinek, chrom, mangan a molybden. Přidáním kovu nebo oxidu kovu'k prostředku pro nanášení fotokatalytických povlaků vede k vytvoření filmu, který může ničit bakterie a plísně, uložené na povrch substrátu, a to i v tmavém prostředí. Mimo to je výhodné také přidávání kovu ze skupiny platiny, jako platiny, paladia, ruthenia, rhodia nebo iridia a osmia nebo oxidů těchto kovů vzhledem k tomu, že tyto kovy mohou zvýšit redox účinnost fotokatalyzátoru a v důsledku toho mohou také zlepšit rozklad organických skvrn nebo nečistot a rozklad škodlivých plynů nebo nepříjemných pachů. Dalším výhodným příkladem oxidu kovu může být alespoň jeden člen ze skupiny oxidů křemíku, hliníku, draslíku, lithia, sodíku, cesia, rubidia a francia. Při přidávání těchto oxidů kovů je možno získat film se zvýšenou hydrofilností. V tomto případě může mít přidaný oxid kovu také funkci pojivá.

Podle výhodného provedení vynálezu se kovy a oxidy kovů ukládají na povrch fotokatalytického oxidu kovu. Kovy a oxidy kovů mohou být ukládány na povrch fotokatalytického oxidu kovu například tak, že se sůl kovu, jako dusičnan stříbrný nebo octan měďnatý přidá k sólu částic fotokatalyzátoru a směs se ozáří ultrafialovým světlem nebo podobným zářením k předběžnému fotoreduktivnímu fixování kovu na povrch částic fotokatalyzátoru. Je také možno použít fixace částic • · • · • · · · ·· ·· ·· ·* · fotokatalyzátoru na povrch substrátu s následným vytvořením povlaků soli kovu, například dusičnanu stříbrného nebo octanu měďnatého, vytvořený povlak se pak ozáří ultrafialovým světlem nebo podobným zářením, čímž se kov uloží na povrch fotokatalyzátoru v pozdějším stupni, nebo je také možno dopovat fotokatalyzátor některým z uvedených kovů.

Podle výhodného provedení vynálezu obsahuje prostředek pro nanášení povlaku fotokatalyzátoru také smáčedlo. Přidávání smáčedla dovoluje rovnoměrně rozprostřít prostředek pro ukládání povlaku fotokatalyzátoru na povrch substrátu.

Podle velmi výhodného provedení vynálezu obsahuje prostředek pro ukládání povlaku fotokatalyzátoru na povrch substrátu (1) fotokatalytický oxid kovu, (2) alespoň jednu látku ze skupiny, tvořené částicemi anorganických oxidů, prekursory filmu ze silikonové pryskyřice, schopnými vytvořit takový film a prekursory filmu oxidu křemičitého, schopnými vytvořit tento film a (3) rozpouštědla.

Střední průměr krystalitů fotokatalytického oxidu kovu je s výhodou nejvýš 100 nm. Horní hranice středního průměru krystalitu je s výhodou přibližně 20 nm a zvláště 10 nm. Spodní hranice středního průměru krystalitu je přibližně s výhodou 1 nm a zvláště přibližně 3 nm. Střední průměr krystalitů fotokatalytických částic ve svrchu uvedeném rozmezí umožňuje dosáhnout dostatečnou hydrofilnost zpracovávaného povrchu a současně umožní zabránit ztrátě průhlednosti povrchu, na nějž je • · · · · 4

4444 4 4444 4 prostředek nanesen, rozptylem viditelného světla na částicích.

Jako příklad částic anorganických oxidů, použitelných v prostředku podle vynálezu’ je možno uvést jednotlivé oxidy, například oxid křemičitý, hlinitý, zirkoničitý, oxid céria, yttria nebo boru, oxid hořečnatý, vápenatý, železitý, amorfní oxid titaničitý a » oxid hafnia a také složené oxidy, jako titanát barnatý, silikát vápenatý, vodní sklo, aluminosilikáty a fosfát vápenatý.

Podle výhodného provedení vynálezu se anorganický oxid s výhodou nachází ve formě vodného koloidu při použití vody jako dispergačního prostředí, nebo ve formě organosolu, připraveného dispergováním anorganického oxidu v koloidní formě v hydrofilním rozpouštědle, například ethylalkoholu, isopropylalkoholu nebo ethylenglykolu. Výhodné je zejména použití koloidního oxidu křemičitého.

Průměr částic anorganického oxidu není nijak zvláště omezen. Jsou však výhodné částice s průměrem v rozmezí 5 až 50 nm ve formě vodného koloidu nebo organosolu z hlediska lesku, odrazu světla, průhlednosti výsledného fotokatalytického povlaku a podobně.

Jako výhodný příklad prekursoru silikonového povlaku, schopného vytvořit silikonový povlak a vhodného pro použití v prostředku pro nanášeni fotokatalytického povlaku podle vynálezu je možno uvést siloxan s následujícím průměrným vzorcem

• 9

RpSlXqO (4-p-q) /2 kde R znamená atom vodíku nebo jednu nebo větší počet organických skupin,

X znamená alkoxyskupinu nebo atom halogenu a p je číslo, vyhovující vztahu 0 < p < 2 a q je číslo, vyhovující vztahu 0 < q < 4.

Jako další výhodný příklad prekursoru silikonového povlaku, schopného vytvořit silikonový povlak a použitelného v prostředku pro ukládání fotokatalytického oxidu kovu podle vynálezu je možno uvést hydrolyzovatelný silanový derivát vzorce

RpSiXú-p kde R má svrchu uvedený význam,

X znamená alkoxyskupinu nebo atom halogenu a p znamená 1 nebo 2.

V tomto případě je organickou skupinou ve významu symbolu R s výhodou alkyl a zvláště nesubstituovaný alkyl o 1 až 18 atomech uhlíku a zvláště o 3 až 18 atomech uhlíku nebo aryl, s výhodou fenyl.

specifické příklady výhodných silanových derivátů

Jako hydrolyzovatelných methyltrimethoxysilan, methyltripropoxysilan, ethyltrimethoxysilan, ethyltripropoxysilan, fenyltrimethoxysilan, fenyltripropoxysilan, dimethyldimethoxysilan, dimethyldipropoxysílán, lze uvést methyltriethoxysilan, methyltributoxysilan, ethyltriethoxysílán, ethyltributoxysílán, fenyltriethoxysilan, fenyltributoxysilan, dimethyldiethoxysilan, dimethyldibutoxysílán, • · · · · · • ··· · ···· « • ♦ · · · · diethyldimethoxysilan, diethyldiethoxysilan, diethyldipropoxysilan, diethyldibutoxysilan, fenylmethyldimethoxy sílán,· fenylmethyldiethoxysílán, fenylmethyldipropoxysilan, fenylmethyldibuthoxysílán, n-propyltrimethoxysilan, n-propyltriethoxysilan, n-propyltripropoxysilan, n-propyltributoxysilan, gamma-glykosidoxypropyltrimethoxysilan a gamma-akryloxypropyltrimethoxysilan.

Siloxan je možno připravit částečnou hydrolýzou a dehydropolykondenzací hydrolyzovatelného silanového derivátu nebo dehydropolykondenzací částečného hydrolyzátu hydrolyzovatelného silanového derivátu s částečným hydrolyzátem tetramethoxysilanu, tetraethoxysilanu, tetrapropoxysilanu, tetrabutoxysilanu, diethoxydimethoxysilanu nebo podobně.

Silikonová pryskyřice, připravená částečnou hydrolýzou nebo dehydropolykondenzací uvedeného prekursoru může být vyjádřena následujícím průměrným vzorcem

RpSiO <4—p) /2 kde R má svrchu uvedený význam,

X znamená alkoxyskupinu nebo atom halogenu a p znamená číslo, vyhovující vztahu 0 < p < 2.

Obsah prekursoru v prostředku, používaném k ukládání povlaků je možno vhodným způsobem stanovit. Například pokud jde o obsah oxidu křemičitého, vztaženo na jeden hmotnostní díl fotokatalytických částic, je horní mez obsahu prekursoru s výhodou 10 hmotnostních dílů a zvláště 5 hmotnostních dílů, nej výhodnějším množstvím je 1 hmotnostní díl. Spodní hranice obsahu prekursoru je s • ♦ · · · ·· • ···· · «···· * · · · · · · · φφ φ • · φ · · φ φ φφ • · ·· · · · · ·· výhodou 0,05, zvláště 0,1 hmotnostního dílu, nej výhodnějši množství je 0,2 hmotnostního dílu.

Množství rozpouštědla, obsaženého v prostředku není žádným zvláštním způsobem omezeno, pokud je rozpouštědlo schopno dispergovat částice fotokatalytického materiálu a prekursoru.tak, aby výsledkem byl hydrofilní povrch. Jako příklady použitelných rozpouštědel je možno uvést vodu, organická rozpouštědla a směsi vody a oragnických rozpouštědel. Zvláště výhodnými rozpouštědly jsou voda, alkohol, nebo směs vody a alkoholu.

Podle výhodného provedení vynálezu se užívá alkohol s molekulovou hmotností 60 až 300, s výhodou 60 až 100, přičemž jde o alkohol, kapalný při teplotě místnosti.

Jako specifické příklady výhodných alkoholů lze uvést methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, terč.butanol, isobutanol, n-butanol, 2-methylpropanol, pentanol, ethylenglykol, monoacetonalkohol, diacetonalkohol, ethylenglykolmonomethylether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanon, dipropylenglykol, propylenglykol, tripropylenglykol, l-ethoxy-2-propanol, l-butoxy-2propanol, l-propoxy-2-propanol, propylenglykolmonomethylether, dipropylenglykolmonomethylether, dipropylenglykolmonoethýlether, tripropylenglykolmonomethylether a 2-butoxyethanol.

Výhodným příkladem prekursoru oxidu křemičitého může být sloučenina s průměrným vzorcem

SiXqO (4-q) /2 • · · · · · ··· • · · ·· · ···· · · * · · · · · ·· · · · · kde X znamená alkoxyskupinu nebo atom halogenu a q znamená číslo, vyhovující vztahu 0 < q < 4.

Dalším výhodným příkladem prekursoru oxidu křemičitého může být tetrafunkční hydrolyzovatelný silanový derivát obecného vzorce

SiX₄ kde R má svrchu uvedený význam a

X znamená alkoxyskupinu nebo atom halogenu.

Specifickými příklady tetrafunkčních hydrolyzovat.elných silanových derivátů, použitelných při provádění způsobu podle vynálezu mohou být tetramethoxysilan, tetraethoxysilan, tetrapropoxysilan, tetrabuthoxysilan a diethoxydimethoxysilan.

Specifickými příklady výhodných silikátů, použitelných při provádění způsobu podle vynálezu mohou být parciální hydrolyzáty a produkty dehydropolykondenzace tetrafunkčních hydrolyzovatelných silanových derivátů.

Jako rozpouštědlo pro uvedený prostředek je možno použít vodu, alkohol a podobně. Zvláště výhodné jsou kapalné alkoholy s molekulovou hmotností 60 až 300. Vzhledem k tomu, že rychlost odpařování těchto alkoholů je poměrně pomalá při nanášení povlaku, je možno zabránit změnám dispergovatelnosti prostředku v důsledku odpařování rozpouštědla, takže je možno vytvořit průhledný, rovnoměrný povlak.

Jako příklad vhodného kapalného alkoholu s molekulovou hmotností 60 až 300 použitelného k uvedenému • · · · · · • · ··· · ···· • · · · · · · · účelu lze uvést n-propanol, isopropanol, terč.butanol, isobutanol, n-butanol, 2-methylpropanol, ethylenglykol, monoacetona1 koho1, diacetonalkohol, ethylenglykolmonomethylether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanon, dipropylenglykol, propylenglykol, tripropylenglykol, l-ethoxy-2-propanol, l-butoxy-2propanol, l-propoxy-2-propanol, propylenglykolmonoethylether, dipropylenglykolmonoethylether, dipropylenglykolmonoethylether a tripropylenglykolmonomethylether.

Kromě svrchu uvedených složek může prostředek pro nanášeni povlaku obsahovat smáčedlo, katalyzátor pro vytvrzeni při polymeraci, katalyzátoru hydrolýzy, činidlo pro vytvořeni rovnoměrně silného povlaku, kov s antimikrobiálnim účinkem, látku pro úpravu pH, parfém, konzervační prostředek a podobně.

Z katalyzátorů polymerace je možno uvést sloučeniny hliníku, například cheláty tohoto kovu, aluminiumacetylacetonát, aluminumperchlorát, aluminiumchlorid, aluminiumisobutoxid a aluminiumisopropoxid, sloučeniny titanu, jako tetraisopropyltitanát a tetrabutoxytitanát, alkalické sloučeniny, jako hydroxid sodný, hydroxid lithný, hydroxid draselný, methoxid sodíku, acetát sodíku, formiát sodný, acetát draselný, formiát draselný, propionát draselný a tetramethylamoniumhydroxid, dále může jít o sloučeniny typu aminů, jako n-hexylamin, tributylamin, diazabicykloundecen, ethylendiamin, hexandiamin, diethylentriamin, tetraethylenpentamin, triethylentetramin, ethanolaminy, gamma• » · · · ···

999 9 9999 99

9 9 9 9 9 9 99

99 99 9999 aminopropyltrimethoxysilan, gammaaminopropylmethyldimethoxysilan, gamma-(2-aminomethyl)aminopropyltrimethoxysilan a gamma-(2-aminomethyl)aminopropylmethyldimethoxysilan, sloučeniny cínu, jako acetylacetonát cínu a oktylát dibutylcínu, sloučeniny s obsahem kovů, jako oktylát kobaltu, acetylacetonát kobaltu a acetylacetonát železa a také kyseliny, jako jsou kyselina fosforečná, dusičná, ftalová, ptoluensulfonová nebo trichloroctová.

Vhodné použitelné katalyzátory hydrolýzy zahrnují kyselinu dusičnou, chlorovodíkovou, octovou, sírovou, sulfonovou, maleinovou, propionovou, adipovou, fumarovou, ftalovou, valerovou, mléčnou, máselnou, citrónovou, jablečnou, pikrovou, mravenčí, uhličitou a také fenoly, svrchu uvedené katalyzátory mají pH v rozmezí 2 až 5.

Jako činidla pro tvorbu povlaku s rovnoměrnou tloušťkou je možno uvést diacetonalkohol, ethylenglykolmonomethylether, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanon, dipropylenglykol, tripropylenglykol, l-ethoxy-2-propanol, l-butoxy-2-propanol, propylenglykolmonomethylether, l-propoxy-2-propanol, dipropylenglykolmonomethýlether, dipropylenglykolmonoeth-ylether a tripropylenglykolmonoethylether.

(c) Nanášení prostředku pro nanesení fotokatalyzátoru na substrát

Při provádění způsobu podle vynálezu se na povrch substrátu nanáší prostředek s obsahem fotokatalyzátoru. Jako příklady vhodných způsobů povlékání je možno uvést • ♦ · • · ·· · * · postřikováni, ponoření substrátu, polévání, nanášení pomocí válce nebo odstředivky, štětce nebo houby. Ve výhodném provedení vynálezu se prostředek pro nanášení fotokatalyzátoru nanáší na substrát postřikem.

Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se povrch substrátu před nanášením uvedeného prostředku předehřívá. Předehřátí substrátu je možno uskutečnit zahřátím jeho povrchu na teplotu 20 až 400 °C. Předehřátí povrchu substrátu je výhodné z toho důvodu, že po nanešení prostředku na povrch předehřátého substrátu dojde k rovnoměrnému rozprostření tohoto prostředku a tím i k dosažení rovnoměrného povlaku.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu je možno povrch substrátu, povlečený prostředkem pro nanesení fotokatalyzátoru před rychlým zahříváním usušit. Rychlé zahřívání, které bude dále popsáno, způsobí přívod velkého množství tepla k substrátu. Přítomnost přebytku vody nebo rozpouštědla na substrátu by mohla porušit hladkost povrchu substrátu v důsledku rychlého odpařování vody nebo rozpouštědla při rychlé změně teploty. Z těchto důvodů je v některých případech výhodné předběžně odstránit přebytek vody nebo rozpouštědla sušením. Toto sušení je možno uskutečnit přívodem proudu vzduchu nebo zahříváním.

Na obr. l(a) je znázorněn schematický diagram, na němž je znázorněna vrstva 2a prostředku pro nanesení fotokatalyzátoru, uložená na substrát 1.· ^Po svrchu uvedeném rychlém zahřátí se vrstva 2a prostředku transformuje na tenkou vrstvu 2b s fotokatalytickým účinkem na substrátu 1. Tímto způsobem se získá materiál • · • ··· • · ♦ · • · ··· · • · · · * · • · · · « ** ·· ·· ·· ·· · s fotokatalytickým účinkem, tak jak je znázorněn na obr. 1(b).

Podle výhodného provedení způsobu vynálezu je možno nanášet prostředek pro vytvořeni fotokatalytického povlaku na povrchu substrátu tak, aby byl povlak nanesen ve větším počtu vrstev. Postup může probíhat tak, že se na substrát postupně nanese několikrát po sobě prostředek s obsahem téhož fotokatalyzátoru. Je také možno postupovat tak, že se nanese řada vrstev, obsahujících různé fotokatalyzátory na povrch substrátu. V případě, že se opakovaně nanese prostředek s obsahem téhož fotokatalyzátoru, dojde k vytvoření vícevrstvého povlaku. V tomto případě je možno dosáhnout výsledného povlaku se zvláště rovnoměrnou tloušťkou.

Podle jiného provedení způsobu podle vynálezu se nejprve nanese prostředek, tvořený pojivém a rozpouštědlem, v podstatě prostým fotokatalytického oxidu kovu i prekursoru fotokatalytického oxidu kovu a pak se nanese prostředek s obsahem fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu nebo prostředek, obsahující tyto látky ve směsi s pojivém. V případě, že je zapotřebí dosáhnout dostatečného množství nezesítěného kyslíku, postupuje se s výhodou tak, že se nejprve nanese prostředek s obsahem fotokatalyzátoru a pak se nanese povlak s obsahem pojivá a rozpouštědla za vzniku vícevrstevné struktury povlaku. Na obr. 2 je schematicky znázorněn diagram funkčního substrátu podle tohoto provedení. V tomto případě se na substrát 1_ uloží vrstva 2a prostředku s obsahem fotokatalyzátoru a na ní se uloží vrstva 4a, obsahující pojivo a^- rozpouštědlo (obr. 2a). Po rychlém nanesení se vrstva 2a transformuje na tenkou vrstvu 2d s fotokatalytickým účinkem na substrátu 1, kdežto vrstva 4a se stransformuje na vrstvu 4b, která obsahuje nezesitěný kyslík.a přispívá k hydrofilní povaze povrchu materiálu. Tímto způsobem se získá funkční materiál _3 s fotokatalytickými vlastnostmi (obr. 2b).

(d) Rychlé zahřívání

Povrch substrátu, opatřeného povlakem fotokatalyzátoru se pak rychle zahřeje. Pod pojmem „rychlé zahřívání se rozumí zahřívání po takové časové období, že přestože je teplo rovnoměrně rozprostředno po povlaku fotokatalyzátoru na substrátu, substrát nedosáhne teploty povlaku. Z toho důvodu se rychlé zahřívání s výhodou uskuteční intenzivním přívodem tepla pouze k povrchu substrátu.

Podle výhodného provedení vynálezu se postupuje tak, že se povrch rychle zahřeje na teplotu 100 až 800, s výhodou 150 až 600 °C. Mimo to, jak již bylo svrchu popsáno, se doba zahřívání řídí tak, aby teplota celého substrátu nedosáhla svrchu uvedených hodnot. Rychlé zahřívání se s výhodou provádí po dobu 2 až 60 a zvláště 5 až 30 sekund. Při rychlém zahřívání povrchu substrátu na svrchu uvedenou teplotu je možno dosáhnout funkčního materiálu s uspokojivou fotokatalytickou účinností. K tomu dochází zvláště proto, že zahřívání na svrchu uvedené teplotní rozmezí vede ke vzniku nezesítěného kyslíku, který je velmi výhodný z hlediska možnosti dosáhnout vysoké hydrofilnosti povrchu substrátu. Mimo to vzhledem k tomu, že celý substrát nedosáhne uvedené vysoké teploty, je možno účinně zabránit porušení nebo φ · • · • φφ· • ··· φ φφ ·♦· φ φ · · · φ φ φ φ · · φ · φ φφ

...........

praskáni povlaku vzhledem k příliš rychlému zvyšování teploty. Stejnému jevu je možno zabránit také v průběhu následného chlazení substrátu.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu se v průběhu zahřívání teplota udržuje na stejné hodnotě. Podle jednoho z dalších výhodných provedení způsobu podle vynálezu se teplota substrátu udržuje na rozmezí 100 až 1000 °C.

Podle jednoho z dalších výhodných provedení způsobu podle vynálezu se rychlé zahřívání uskutečňuje při použití zahřívacích prvků s hodnotou alespoň 120 MJ/m².h, s výhodou alespoň 400 MJ/m².h.

Rychle zahřátý substrát se pak zchladí za vzniku výsledného funkčního materiálu. Podle výhodného provedení se také chlazení provádí rychle.

Zařízeni k provádění způsobu podle vynálezu

Součást podstaty vynálezu tvoří také zařízení pro výrobu materiálu s fotokatalytickým účinkem.

Na obr. 3 je znázorněn schématický pohled na zařízení pro výrobu funkčního materiálu podle vynálezu. Ve znázorněném provedení je zařízeni podle vynálezu zařazeno bezprostředně za zařízením pro výrobu substrátu, aby byl celý postup prováděn kontinuálně. Zařízení pro výrobu substrátu, obvykle keramické povahy, je tvořeno tvarovacím prvkem 5, prvkem 6 pro nanesení polevy a vypalovacím zařízením 2- Zařízení podle vynálezu je tvořeno povlékacím ústrojím 8 pro nanesení prostředku s ♦ · ♦* ·· ·4 ··· • · ♦ ··♦ 9 999

9 999 9 · *·· 9 99

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99

9 9 9 9 9 9 9 9 9· ·♦ 99 99 99 99999 obsahem fotokatalyzátoru, zahřívacím zařízením _9 pro rychlé zahřátí substrátu a chladicím zařízením 10. Zařízení pro výrobu substrátu je zařazeno tak, že je propojeno se zařízením podle vynálezu. Mimo to je zařízení opatřeno transportním zařízením 16, upraveným tak, že je možno substrát kontinuálně přepravovat všemi částmi popsaného zařízení. Je třeba uvést, že zařízení pro výrobu substrátu, obsahující tvarovaci prvek 5, prvek 6 pro nanesení polevy a vypalovací zařízení 1_ může mít i jinou konstrukci v závislosti na substrátu, na nějž má být nanesen fotokatalyzátor způsobem podle vynálezu. Zařízení podle vynálezu pak není omezeno na zařízení, tvořené povlékacím ústrojím 8_ pro nanesení povlaku fotokatalyzátoru, zahřívacím zařízením _9 pro rychlé zahřátí substrátu a chladicím zařízením 10, tak jak je znázorněno na obr. 3. Může jít o zařízení, v němž je povlékací ústrojí 8_ pro nanesení prostředku s obsahem fotokatalyzátoru, zahřívací zařízení a chladicí zařízení 10 uloženo těsně za zařízením pro výrobu substrátu.

Substrát je tvořen ve tvarovacím prvku _5, znázorněném na výkrese. Pak je substrátu opatřen polevou v prvku 6, načež se dostává do vypalovacího zařízení 7_, kde dochází k jeho vypálení. Na výstupu z vypalovacího zařízení 1_ má substrát stále ještě poměrně vysokou teplotu. Podle výhodného provedení vynálezu se materiál s obsahem fotokatalyzátoru nanáší na substrát v době, kdy substrát si ještě uchovává určitou vyšší úroveň teploty.

Konstrukce povlékacího ústrojí _8, znázorněného na výkresech, může být závislá na zvoleném způsobu povlékání. Například v případě, že se zvolí povlékání φ

φ

♦ Φ ·· • · · φ φφφ· pomoci postřiku, je povlékací ústrojí 8 tvořeno zařízením pro postřikování substrátu prostředkem s obsahem fotokatalyzátoru.

Na obr. 4 je schematicky znázorněn diagram struktury zahřívacího zařízení 9 pro rychlé zahřátí povrchu substrátu. Zahřívací zařízení 9 je zásadně tvořeno vyhřívacím prvkem 21, materiálem 22, odolným proti působení tepla a překrývajícím vyhřívací prvek 21 za vzniku prostoru se zvýšenou teplotou, dále zahřívací zařízení 9_ vybaveno transportním zařízením 16 pro substrát 23, který má být zahříván a posunován svrchu uvedeným prostorem ve směru šipky A. Na obr. 4 je rovněž znázorněn vstup 24 pro přívod substrátu 23 do prostoru se zvýšenou teplotou a výstup 25 pro odvádění substrátu 23 z uvedeného prostoru.

Vyhřívací prvek 21 nemá zvláště vymezenou konstrukci, pokud může rychle zahřát substrát. K tomuto účelu je možno použít jakékoliv prvky včetně elektrických prvků nebo prvků, v nichž je spalován plyn nebo jiné palivo za vzniku tepla. Jak již bylo svrchu uvedeno, s výhodou se užívá prvků, v nichž schopnost vyhřívání na jednotku plochy je alespoň 120 MJ/m².h a s výhodou alespoň 400 MJ/m².h. Výhodnější jsou prvky s vyšší hodnotou. Vzdálenost povrchu substrátu od uvedeného prvku je možno správným způsobem upravovat tak, aby došlo k dostatečně rychlému zahřátí povrchu substrátu. Uvedená vzdálenost se obvykle bude pohybovat v rozmezí 5 až 300 mm. Pak je možno vytvořit vyhřívací prvek takovým způsobem, aby vzdálenost mezi tímto prvkem a substrátem byla pevná nebo měnitelná ve svrchu uvedeném rozmezí.

• 4 4	• 4 • 4	• • · ·	• 4 • ·	9 9 9 9
• ·	• ··
• ·	• ·	• 4	• ·	• 4	9
• ·	• 4	• 4	4 ·	9 9	99 9

Jak již bylo svrchu uvedeno, teplota při zahříváni se udržuje v průběhu tohoto zahřívání na v podstatě stálé úrovni. Z tohoto důvodu je zahřívací prostor s výhodou dostatečně izolován materiálem 22, takže nedochází k podstatnějším ztrátám tepla ani na vstupu 24 nebo na výstupu 25 pro substrát 23. Vstup 24 a výstup 25 mohou být trvale otevřené, jak je znázorněno na obr. 4. Je také možno zařízení upravit tak, že vstup 24 je obvykle uzavřen, zatímco se otevírá v případě přívodu substrátu 23 do zařízení. Stejným způsobem může být výstup 25 konstruován tak, že je obvykle uzavřen a otevírá se pouze při výstupu substrátu 23 ze zařízení. Délka oblasti, v níž se teplota při zahřívání udržuje na stálé hodnotě, se obecně může pohybovat v rozmezí 5 cm až 30 m.

Konstrukce transportního zařízení 16 není nijak zvláště omezena, pokud toto zařízení je schopno substrát 23 pronášet zahřívacím prostorem. Transportním zařízením 16 je s výhodou dopravníkový pás nebo dopravník, tvořený válečky. Ve výhodném provedení vynálezu a pro dosažení dobré tepelné vodivosti ve vyhřívacím prostoru je transportní zařízení 16 zkonstruováno tak, že vyhřivací prostor není příliš tepelně rozdělen. Nosným prvkem může být například dopravníkový pás nebo porézní pás z materiálu, odolnému proti působením tepla, tento pás má obvykle otvory, které tvoří alespoň 20 % jeho povrchu. Může také jít o válečkový dopravník s válečky, odolnými proti působení tepla. Ve výhodném provedení vynálezu může být transportním zařízením 16 pásový dopravník nebo síť z materiálu, odolného proti působení tepla s otvory až 50 x 40 mm, nebo může jít o válečkový dopravník z válečků s odstupem 1 až 300 mm.

Povrch rychle zahřívaného substrátu 23 se pak chladí na teplotu místnosti chladicím zařízením 10. V chladicím zařízení 10 se substrát dostává do prostředí s teplotou místnosti a jeho povrch je chlazen na teplotu místnosti. Pokud je možno zajistit pokles teploty povrchu na teplotu místnosti, může být chladicí zařízení 10 zkonstruováno jednoduchým způsobem tak, že se substrát dostává do styku se vzduchem s teplotou místnosti, čímž dochází k postupnému poklesu teploty na povrchu substrátu. Chladicí zařízení může být zkonstruováno tak, že vzduch s teplotou místnosti nebo vzduch s teplotou mírně vyšší nebo nižší než je teplota místnosti, je vhádněn do zařízení opačným směrem vzhledem k substrátu ke snížení teploty povrchu substrátu. V této souvislosti je nutno uvést, je při příliš rychlém chlazení může dojít k prasklinám na povrchu funkčního materiálu. Z tohoto důvodu se chlazení s výhodou provádí co nej rychleji, avšak dostatečně pomalu tak, aby nevznikly praskliny nebo jiné nepříznivé jevy.

Na obr. 5 je znázorněno zařízení, opatřené předehřívačem 11 pro předehřátí povrchu substrátu před nanesením prostředku s obsahem fotokatalyzátoru. Tento předehřívač 11 může zahřát povrch substrátu a zvýšit teplotu tohoto povrchu na teplotu, dostatečně vysokou pro rovnoměrné nanesení prostředku s obsahem fotokatalyzátoru. V zařízení, znázorněném na obr. 5, je předehřívač 11 zařazen před povlékací ústrojí _8. Jak již bylo svrchu uvedeno, dochází k předehřátí povrchu substrátu v uvedeném zařízení na teplotu 20 až 400 °C. Je samozřejmé, že za předehřívač 11 může být zařazeno zařízení, které je znázorněno na obr. 3 a je tvořeno tvarovacím prvkem 5, prvkem 6 pro nanesení polevy a • · φ · · · · φ · • · φ · · φ ···· φφ • φφφ φφφφ φφ · ·· ·· Φ· Φ· φφ Φ·· vypalovacím zařízením ]_. V této souvislosti je však nutno uvést, že substrát, zahřátý ve vypalovacím zařízení 7, má stále ještě vysokou teplotu v době, kdy je kontinuálně nanášen materiál s obsahem fotokatalyzátoru, takže zařazení předehřívače 11 obvykle není nezbytné. Toto zařazení je vhodné zejména v těch případech, kdy substrát byl vyroben zcela odděleně a při povlékání tedy nemá dostatečnou teplotu.

V zařízení, znázorněném na obr. 5 je dále zařazeno také sušicí zařízení 12 pro sušení substrátu, opatřeného povlakem fotokatalyzátoru pomocí povlékacího ústrojí 2 ^a zahřívacího zařízení 9. Sušicí zařízení 12 je obvykle tvořeno zařízením pro přívod vzduchu nebo zahřívacím zařízením a slouží k odtranění přebytku vody nebo rozpouštědla z povrchu substrátu. V zařízení, které je znázorněno na obr. 5 mohou být zahřívací zařízení _9 a chladicí zařízení 10 stejná jako na obr. 3.

Praktické provedení vynálezu bude osvětleno následujcími příklady, které však nemají sloužit k omezení rozsahu vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1 (a) Příprava prostředku pro povlékání

Smísí se sol oxidu titaničitého (obchodní název STS21, Ishihara Sangyo Kaisha Ltd.), sol oxidu křemičitého (obchodní název Snowtex S, Nissan Chemical Industry Ltd.) a silikát lithný (obchodní název Lithium Silicate 35, Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.). Ke směsi se přidá • · 94 • · 9 9 • 99 • · · 9 4 9 9 · ♦ · 9 9 9 4 φ ·· 99 44 ···

1% vodný roztok dusičnanu stříbrného v množství 1 hmotnostní díl na 1 hmotnostní díl oxidu titaničitého a 0,3% vodný roztok octanu měďnatého v množství 2 hmotnostní díly na 1 hmotnostní díl oxidu titaničitého, načež byla směs ozářena 4 hodiny ultrafialovým světlem s intenzitou 1 mW/cm², v průběhu této doby byl roztok míchán tak, aby došlo k homogennímu ozáření. Tímto způsobem byl připraven prostředek s obsahem fotokatalyzátoru, který obsahoval jako fotokatalyzátor oxid titaničitý se stříbrem a mědí ve formě sólu. Konečná koncentrace výsledného sólu byla 0,2 % hmotnostní oxidu titaničitého (pevný podíl 0,1 %), 0,3 % hmotnostní sólu oxidu křemičitého a 0,4 % hmotnostní silikátu lithného.

(b) Příprava substrátu

V zařízení, znázorněném na obr. 3 byl materiál pro výrobu keramiky slisován ve tvarovacím prvku _5 za vzniku tělesa, na něž byla prvkem 6 nanesena poleva. Těleso s polevou prošlo pecí jako vypalovacím zařízením 7, P^i vypalovací teplotě 1150 °C na dobu 40 minut. Tímto způsobem byla připravena dlaždice.

(c) Výroba funkčního materiálu

V zařízení, znázorněném na obr. 4 se při poklesu teploty dlaždice na 150 °C na výstupu z pece nanese postřikem prostředek s obsahem fotokatalyzátoru, připravený svrchu uvedeným způsobem, postřikem z povlékacího ústroji 8_ na povrch dlaždice. Nanesené množství odpovídalo 15 g/m². Vzhledem k tomu, že teplota dlaždice byla 150 °C, došlo k okamžitému odpaření přebytečné vody. V důsledku toho byl na povrchu dlaždice • · zachycen pouze pevný podíl prostředku a vytvořila se tenká vrstva s tloušťkou přibližně 0,1 mikrometru.

Pak byla dlaždice přenesena do pece, zařazené jako zahřívací zařízení. V této peci byly vyhřívací prvky upraveny blízko sebe v její horní části. Teplota vzduchu v peci se pohybovala v rozmezí 800 až 1000 °C při hodnotě tepla na jednotku plochy 1600 MJ/m².h, vyhřívaná plocha byla 30 x 150 cm. Doba pobytu dlaždice v peci byla přibližně 30 sekund a doba, po kterou byla dlaždice uložena pod vyhřívacími prvky, byla 10 sekund. Rychlým zahřátím se na povrchu dlaždice vytvořila tenká vrstva, pevně fixovaná k povrchu dlaždice.

Povrch dlaždice na výstupu z pece měl teplotu 300 až 350 °C. Pak byla dlaždice přenesena do chladicího zařízení do proudu chladného vzduchu, přiváděného nad dlaždici i pod ní. Dlaždice byla zchlazena na teplotu 100 až 150 °C v průběhu času, při kterém přenesl dopravník dlaždici na vzdálenost 3 m v chladicím zařízení.

Dlaždice jako funkční materiál měla fotokatalytickou účinnost a vysokou schopnost rozkladu různých látek a také antimikrobiální účinnost, deodorační účinnost a mimo to byla hydrofilní. Tenká vrstva, vytvořená na povrchu dlaždice, byla pevná a měla tvrdost alespoň 4 v Mohsově stupnici tvrdosti při vysoké odolnosti proti otěru a proti působení chemických látek.

Teplo smáčení tenké vrstvy vodou bylo 500 erg/cm², takže tenká vrstva byla dostatečně hydrofilní. Teplo smáčení je mírou smáčivosti rozpouštědlem, přičemž vyšší * · * · • * • * ·· • * · · · · • · ·«· · · ··« • · · · · « · · · ·

teplo smáčení znamená, že smáčitelnost použitým rozpouštědlem je vysoká.

Příklad 2 (a) Příprava prostředku pro povlékání

Prostředek pro povlékání byl připraven stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že byl použit 1 hmotnostní díl 3% vodného roztoku octanu měďnatého místo 1 hmotnostního dílu 1% vodného roztoku dusičnanu stříbrného a 2 hmotnostních dílů 0,3% vodného roztoku octanu měďnatého.

(b) Příprava substrátu

Velká dlaždice s rozměrem 0,9 x 1,8 m byla připravena stejným způsobem jako v příkladu 1. Výchozí materiál pro keramické výrobky byl vytlačován tvarovacím prvkem 5 v zařízení z obr. 3. Na povrch dlaždice byla nanesena poleva při použití prvku 6 pro nanesení polevy. Povlečená dlaždice byla dopravena na válečcích do pece jako vypalovacího zařízení 1_ při teplotě 1150 °C v průběhu 3 hodin k vytvoření sintru. Tímto způsobem byla vyrobena výsledná polévaná dlaždice.

(c) Příprava funkčního materiálu

Bylo použito zařízení z obr. 3. Jakmile dosáhla teplota dlaždice 80 °C, byl ve formě postřiku nanesen prostředek s obsahem fotokatalyzátoru na povrch dlaždice při použití povlékacího ústrojí 8_. Množství naneseného prostředku s obsahem fotokatalyzátoru bylo 15 g/m². Vzhledem k teplotě dlaždice 80 °C se okamžitě odpařil ·· ·· • · · • · ··· • · 4 ·· • · ·· ···· ♦ · ·· • · · • · ··· • · · · • · · · • r ·· ·· · • · ·· • · · • · ·· • ♦· ····· přebytek vody. V důsledku toho byl pevně zachycen na povrchu dlaždice pouze pevný podíl prostředku a vytvořila se tenká vrstva s tloušťkou 0,1 mikrometru.

Pak byla dlaždice přenesena do pece k rychlému zahřátí. V peci byly upraveny v její horní části hustě vedle sebe vyhřivací prvky. Teplota v peci byla v rozmezí 800 až 1000 °C a hodnota zahřívání na jednotku plochy byla 1600 MJ/m².h, zahřívaná plocha byla 1,5 x 28 m. Doba pobytu dlaždice v peci byla 60 sekund a doba pobytu dlaždice pod vyhřivacími prvky byla přibližně 50 sekund. V důsledku rychlého zahřátí došlo k pevné fixaci vytvořené tenké vrstvy na povrch dlaždice.

Povrch dlaždice po výstupu z pece měl teplotu, zvýšenou na 200 až 250 °C. Pak byla dlaždice přivedena do chladicího zařízení, kde byla postřikována vodou. V chladicím zařízení byla dlaždice zchlazena na teplotu 100 až 150 °C v průběhu doby, po kterou byla vedena do vzdálenosti 10 m chladicím zařízením.

Takto připravená dlaždice jako funkční materiál měla fotokatalytickou účinnost a vysokou schopnost rozkladu, například antimikrobiální účinnost, odpuzovači účinnost pro nečistoty, deodorační účinek a mimo to byla hydrofilní. Tenká vrstva, vytvořená na povrchu dlaždice, byla pevná a její tvrdost byla alespoň 4 v Mohsově stupnici při současné vysoké odolnosti proti otěru a proti působení chemických látek.

Přiklad 3 (a) Příprava prostředku pro povlékání

Byl užit alkoxid titanu (tetraisopropoxid titanu) a tetraethylorthosilikát, které byly zředěny isopropylalkoholem k přípravě prostředku pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru při koncentraci alkoxidu titanu 5 % hmotnostních a koncentraci tetraethylorthosilikátu 1 % hmotnostní.

(b) Substrát

Jako substrát byla použita skleněná deska s rozměry 1 m x 1 m.

(c) Příprava funkčního materiálu

Funkční materiál byl připraven při použití téhož zařízení jako na obr. 5 s tím rozdílem, že místo dvojice povlékacího ústrojí 8^ a sušicího zařízení 12 byly zařazeny 3 dvojice povlékacího ústrojí 8_ a sušicího zařízení 12 . Skleněná deska byla zahřáta na povrchovou teplotu 40 °C v předehřívači, udržovaném na teplotě 40 °C. Prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru byl na povrch skleněné desky nanášen ve formě postřiku. Použité množství bylo 5 g/m². Vzhledem k teplotě skleněného substrátu 40 °C se voda a alkohol odpařovaly pomalu. Z tohoto důvodu bylo po vytvoření povlaku nutno desku sušit při teplotě 100 °C. Povlékání s následným usušením povlaku bylo 3x opakováno. Tímto způsobem bylo možno zachytit na povrchu skleněné desky pouze pevný materiál a vytvořit tenkou vrstvu s tloušťkou 0,1 mikrometru.

• ·

Skleněná deska s vytvořenou tenkou vrstvou pak byla přenesena do pece, zařazené jako zahřívací zařízení 9_, a to po výstupu z posledního sušicího zařízení 12 . V peci byly vyhřívací prvky upraveny hustě vedle sebe v horní části vnitřního prostoru pece. Teplota v peci byla přibližně 550 °C. Doba pobytu skleněné desky v peci byla přibližně 2 sekundy. Rychlé zahříváni upevnilo tenkou vrstvu na skleněný substrát.

Povrch skleněné desky při výstupu z pece měl teplotu v rozmezí 250 až 350 °C. Pak byla skleněná deska s pevně uchycenou tenkou vrstvou přiváděna do chladicího zařízení, do nějž byl přiváděn proud vzduchu v opačném směru. V chladicím zařízení byla skleněná deska zchlazena na teplotu 50 až 150 °C za dobu, v níž byla posunuta chladicím zařízením o přibližně 3 m.

Takto získaný funkční materiál měl velmi hladký povrch, fotokatalytickou účinnost, vysokou degradační schopnost a vysokou hydrofilnost.

Tenká vrstva, vytvořená na povrch skleněné desky, byla pevná a její tvrdost v Mohsově stupnici byla alespoň 4 při velmi dobré odolnosti proti otěru a proti působení chemických látek.

Příklad 4 (a) Příprava prostředku pro povlékání

Byl použit tentýž prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru jako v příkladu 1.

(b) Substrát

Jako substrát byla použita dekorační deska z anorganického materiálu, opatřená akrylovaným urethanem jako povlakem a mimo to povlakem z fluorované pryskyřice.

(c) Příprava funkčního materiálu

Funkční materiál byl připraven při použiti zařízení z obr. 5. Povrch substrátu byl zahřat na teplotu 60 °C v předehřívači, nastaveném na teplotu 60 °C. Prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru byl nanesen postřikem na substrát v množství 20 g/m².

Substrát, opatřený povlakem byl pak přenesen do zahřívacího zařízeni 9, zařazeného kontinuálně za sušicím zařízením 12 . Zařízením pro rychlé zahřívání byla válečková pec RHK s teplotou 250 °C. Doba substrátu, opatřeného povlakem v této peci byla 45 sekund. Rychlým zahřátím došlo k pevné fixaci povlaku s obsahem fotokatalyzátoru na povrch dekorační desky jako substrátu.

Takto připravený fotokatalytický povrch funkčního materiálu byl velmi hladký, měl vysokou schopnost rozkládat chemické látky a odpuzovat olej. Tenká vrstva na povrchu substrátu byla velmi pevná a měla vysokou odolnost proti otěru a proti působení chemických látek.

Přiklad 5 (a) Příprava prostředku pro povlékání

Byla vytvořena směs sólu oxidu titaničitého (STS-21) sólu oxidu křemičitého (Snowtex 0, Nissan Chemical Industry Ltd.), silikátu lithného (Lithium Silicate 35, Nissan Chemical Industry Ltd.), a smáčedla (Kao Emulgen 707). Ke směsi byl přidán 1% vodný roztok dusičnanu stříbrného v množství 1 hmotnostní díl na 1 hmotnostní díl oxidu titaničitého a 0,3% vodný roztok octanu měďnatého v množství 2 hmotnostní díly, vztaženo na 1 hmotnostní díl oxidu titaničitého, načež byla směs ozářena ultrafialovým světlem s intenzitou přibližně 1 mW/cm² po dobu 4 hodiny, v průběhu této doby byl roztok míchán tak, aby bylo dosaženo homogenního ozáření roztoku ultrafialovým světlem. Tímto způsobem byl připraven prostředek s obsahem fotokatalyzátoru jako směsný sol, který byl tvořen sólem oxidu titaničitého s stříbrem a mědí na oxidu titaničitém jako na fotokatalytickém nosiči, sólem oxidu křemičitého, silikátem lithným a smáčedlem. Konečná koncentrace ve směsi byla 0,1 % hmotnostní sólu oxidu titaničitého, 0,1 % hmotnostní sólu oxidu křemičitého, 0,5 % hmotnostních silikátu lithného a 0,001 % hmotnostní smáčedla.

(b) Substrát

Jako substrát bylo použité porcelánové stolní nádobí.

(c) Příprava funkčního materiálu

Funkční materiál byl připraven v zařízení z obr. 5. Nejprve bylo nádobí zahřáto v předehřívači, nastaveném na teplotu 100 °C. Pak byl nanesen prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru pomocí postřiku. Použité • · · · · • · • · ··

.............

množství bylo 40 g/m². Vzhledem k teplotě nádobí 100 °C došlo okamžitě k odpaření vody. V důsledku toho došlo pouze k zachycení pevného materiálu na povrchu nádobí za vzniku tenké vrstvy s tloušťkou přibližně 0,4 mikrometru.

Nádobí s vytvořenou tenkou vrstvou pak bylo přeneseno do pece jako zahřívacího zařízení _9 kontinuálně ze sušicího zařízení 12. V peci byly vyhřívací prvky upraveny v horní části vnitřního prostoru hustě vedle sebe. Teplota vnitřního prostoru pece byla v rozmezí 800 až 1000 °C a přívod tepla na jednotku plochy v peci byl přibližně 1600 MJ/m².h při zahřívané ploše 30 x 150 cm. Doba pobytu nádobí v peci byla přibližně 10 sekund. Rychlé zahřátí způsobilo pevné zachycení tenké vrstvy na povrchu nádobí.

Povrch nádobí na výstupu z pece měl teplotu v rozmezí 250 až 300 °C. Nádobí bylo přiváděno do chladicího zařízení, do nějž byl současně přiváděn vzduch. V tomto zařízení došlo ke zchlazení na 50 až 150 °C v průběhu doby, v níž bylo nádobí přeneseno v chladicím zařízení do vzdálenosti 3 m.

Nádobí s vytvořenou tenkou vrstvou bylo funkčním materiálem s fotokatalytickým účinkem a velmi dobrým antimikrobiálním účinkem. Při nanesení salátového oleje na tento materiál bylo možno olej s povrchu odstranit velmi snadno pouhým omytím vodou. Tenká vrstva, vytvořená na povrchu nádobí byla pevná a měla tvrdost alespoň 4 v Mohsově stupnici tvrdosti při vysoké odolnosti proti otěru a proti působení chemických látek.

• · · · · « · · • ··· · ···· · ·

Přiklad 6

Funkční materiál byl připraven při použití zařízení z obr. 5. Dlaždice byla zahřáta na teplotu povrchu 100 °C v předehřívači, nastaveném na 100 °C. Pak byl na povrch dlaždice jako substrátu nanesen postřikem prostředek s obsahem 0,05 % chelátu titanu jako fotokatalyzátoru. Voda se okamžitě odpařila a pevný materiál byl fixován na povrch dlaždice za vzniku tenké vrstvy s tloušťkou 0,2 mikrometru.

Dlaždice s vytvořenou tenkou vrstvou byla přenesena do pece jako zahřívacího zařízení _9, zařazeného kontinuálně za sušicím zařízením 12 . Pec byla opatřena v horní části svého vnitřního prostoru vyhřívacími prvky, uloženými hustě vedle sebe. Teplota vnitřního prostoru pece byla přibližně 800 až 1000 °C při množství tepla na jednotku plochy 1600 MJ/m².h, zahřívaná plocha byla 30 x 150 cm. Doba pobytu dlaždice v peci byla přibližně 10 s. Rychlé zahřívání vytvořilo na povrchu dlaždice tenkou vrstvu, pevně fixovanou k povrchu dlaždice.

Povrch dlaždice na výstupu z pece měl teplotu 250 až 300 °C. Dlaždice pak byly přiváděny do chladicího zařízení, do nějž byl současně přiváděn proud vzduchu. Dlaždice byly zchlazeny na 50 až 150 °C v průběhu doby, po níž byla dlaždice přenesena v chladicím zařízení na vzdálenost 3 m.

Takto vytvořená dlaždice, opatřená tenkou vrstvou jako funkčním materiálem, měla fotokatalytickou účinnost a velmi dobrou hydrofilnost a antimikrobiální účinnost.

Tenká vrstva, vytvořená na povrchu dlaždice byla pevná a její tvrdost byla alespoň 4 v Mohsově stupnici při velmi dobré odolnosti proti otěru a proti působení chemických látek.

Příklad 7

Byl připraven funkční materiál při použiti zařízeni z obr. 5. Dlaždice byla zahřáta na povrchovou teplotu 100 až 300 °C v předehřívači. Na povrch dlaždice byla postřikem nanesena kapalina, připravená smísením předem určeného množství sólu oxidu titaničitého, předem určeného množství silikátu alkalického kovu a předem určeného množství sólu oxidu hlinitého, množství oxidu titaničitého bylo upraveno koncentraci 0,2 %, koncentrace oxidu křemičitého na. 0,1 %, koncentrace oxidu lithného na 0,008 %, koncentrace Na₂0 na 0,012 %, koncentrace B₂O₃na 0,0015 % a koncentrace oxidu hlinitého na 0,005 %. Bylo užito množství 2 až 3 mikrogramy/cm² tohoto prostředku na povrchu dlaždice. Okamžitě došlo k odpaření vody a pevný podíl byl fixován na povrch dlaždice. Pak byla dlaždice s fixovaným pevným materiálem vypálena v zahřívacím zařízení 9, zařazeném kontinuálně za sušicím zařízením 12 při teplotě uvnitř pece 850 °C, přívodu tepla 1200 MJ/m².h a zahřívané ploše 0,6 m². V tomto případě byla nejvyšši teplota na povrchu dlaždice 480 °C. Doba pobytu dlaždice v peci byla přibližně 15 sekund. V důsledku zahřátí se na povrchu dlaždice vytvořila tenká vrstva. Fotokatalytická účinnost takto připraveného funkčního materiálu byla stanovena následujícím způsobem. Na povrch vzorku byl nanesen 1% roztok dusičnanu stříbrného jako povlak. Povlečený vzorek byl ponechán 5 minut pod lampou • · · · · · · · • · · · · · ♦ · · · ·

BLB. Pak byl změřen rozdíl v barvě deltaE a bylo prokázáno, že hodnota tohoto rozdílu je 18. Pak byl vzorek materiálu ponechán pod uvedenou lampou 24 hodin. Pak byl měřen úhel styku materiálu s vodou a bylo prokázáno, že tento úhel je 5°.

Příklad 8

Funkční materiál byl připraven při použití zařízení z obr. 5. Dlaždice byla zahřáta na povrchovou teplotu 200 °C v předehřívači. Na povrch substrátu byl nanesen postřikem vodný roztok, připravený smísením sólu oxidu titaničitého, dopovaného mědí a silikátu alkalického kovu, směs byla upravena na koncentraci oxidu titaničitého 0,08 %. Koncentraci oxidu měďnatého 0,004 %, koncentraci oxidu křemičitého 0,3 % a koncentraci oxidu lithného 0,025 %, koncentraci Na₂0 0,04 % a koncentraci oxidu boritého 0,005 %, celkem bylo použito 2 až 3 mikrogramy/cm² pevného podílu materiálu. Voda se okamžitě odpařila a pevný materiál byl fixován na povrch dlaždice. Pak byla dlaždice s fixovaným pevným materiálem vypálena v zahřívacím zařízení 9_, zařazeným kontinuálně za sušicím zařízením 12 při teplotě vnitřního prostoru pece přibližně 750 °C, při přívodu tepla 1200 MJ/m².h a při zahřívané ploše 0,6 m². V tomto případě byla nejvyšší teplota povrchu dlaždice jako substrátu v průběhu vypalování 350 °C. Doba pobytu dlaždice v peci byla přibližně 10 sekund. V důsledku zahřátí se na povrchu dlaždice vytvořila tenká vrstva. Fotokatalytická účinnost takto připraveného vzorku funkčního materiálu byla stanovena následujícím způsobem. Na povrch vzorku byl nanesen jako povlak 1% roztok dusičnanu stříbrného.

Povlečený vzorek byl ponechán 5 minut pod lampou BLB. Pak • «9 «99 «99

9999 9 «999 9 9 byl měřen rozdíl v barvě deltaE, který byl změřen jako hodnota 18. Mimo to měl povrch vzorku vysokou antimikrobiální účinnost.

Claims (54)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby materiálu s fotokatalytickým účinkem, při němž se na povrch substrátu nanese prostředek k povlékání s obsahem fotokatalyzátoru ve formě fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu, načež se povrch povlečeného substrátu rychle zahřeje k fixaci fotokatalytického oxidu kovu na povrch substrátu, vyznačující se tím, že rychlé zahřátí se uskuteční pomocí vyhřívacích prvků s přívodem tepla na jednotku plochy alespoň 120 MJ/m².h při vzdálenosti mezi vyhřívacím prvkem a povrchem substrátu 5 až 300 nm a dobou rychlého zahřívání 2 až 60 s.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se při rychlém zahřátí povrch substrátu zahřeje na teplotu 100 až 800 °C.
3. 3. Způsob podle nároku 2,vyznačující se tím, že se rychlé zahřátí uskuteční zahřátím povrchu substrátu na teplotu 150 až 600 °C.
4. 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se v průběhu rychlého zahřívání substrát uloží do atmosféry s teplotou 100 až 1000 °C.
5. 5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se v průběhu rychlého zahřívání teplota udržuje na stálé hodnotě.

   • · • · · · «φφφ φφφφ φ · · • · »· · · φφ · · · · ·
6. 6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se t í m, že se před nanesením prostředku pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru povrch substrátu předehřívá.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se při předehřívání povrch substrátu zahřeje na 20 až 400 °C.
8. 8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že se rychlé zahřátí uskuteční rychlým přívodem tepelné energie pouze na povrch substrátu.
9. 9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že se před rychlým zahříváním povrch substrátu, opatřeného vrstvou prostředků s obsahem fotokatalyzátoru suší.
10. 10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že se povrch rychle zahřátého substrátu rychle zchladí.
11. 11. Způsob podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, žese fotokatalytický oxid kovu volí ze skupiny TÍO2, ZnO, SnO2, SrTiO2, WO3, BÍ2O3, FeaCh a V2O5.
12. 12. Způsob podle některého z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že prekursor fotokatalytického oxidu kovu je sloučenina, které obsahuje nejméně 1 kov ze skupiny titan, zinek, cín, stroncium, wolfram, vizmut, železo a vanad a při rychlém •φ ·· ·· · ♦ ·*· • •Φ ♦ · · · ·· · • φφ·· φ · φ · · · ·♦ • φφ ·»· · ♦ φφφ ·· φφφ· · « · φ ♦ ·· • · · · ·· ·· ····· zahřátí je tato sloučenina převedena na fotokatalytický oxid kovu.
13. 13. Způsob podle některého z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru dále obsahuje poj ivo.
14. 14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se t í m, že pojivo obsahuje alespoň 1 složku ze skupiny částice anorganického oxidu, prekursory filmu ze silikonové pryskyřice, schopné vytvořit takový film a prekursory filmu oxidu křemičitého, schopné vytvořit takový film a mimo to rozpouštědlo.
15. 15. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že pojivo obsahuje člen ze skupiny křemík, hliník, draslík, lithium, sodík, cesium, vápník, hořčík, titan, fosfor, bor, zirkon, rubidium francium, yttrium, hafnium, lanthanidy a sloučeniny uvedených prvků a silikát alkalického kovu vzorce Me2O.nSiC>2, kde Me znamená alkalický kov.
16. 16. Způsob podle některého z nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že se na povrch substrátu opakovaně nanáší povlak prostředku s obsahem stejného fotokatalyzátoru za vzniku vícevrstevného povlaku nebo se nanáší několik povlaků s obsahem odlišného fotokatalyzátoru na povrch substrátu za vzniku vícevrstevného povlaku.
17. 17. Způsob podle některého z nároků 1 až 16,

    ·· ·· ·· · · ·♦ · ♦ · · • · · • · ·· • · · ·· 9 *9·· • · 9 • · · · < · · · • · · · ·

    vyznačující se tím, že se připraví alespoň 1 prostředek pro povlékání, obsahující pojivo a v podstatě prostý fotokatalytického oxidu kovu a prekursoru fotokatalytického oxidu kovu a prostředek s obsahem fotokatalyzátoru, který obsahuje fotokatalytický oxid kovu a/nebo prekursor fotokatalytického oxidu kovu nebo prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu a pojivá, tyto prostředky se nanesou na povrch substrátu za vzniku vícevrstevného povlaku a celý substrát s nanesenými povlaky se rychle zahřeje.
18. 18. Způsob podle některého z nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru dále obsahuje kov a/nebo oxid kovu ze skupiny stříbro, měď, zinek, kovy platinové skupiny a oxidy těchto kovů.
19. 19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že kov a oxid kovu jsou přítomny na povrchu fotokatalytického oxidu kovu na nosiči.
20. 20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se t i m, že kov a oxid kovu jsou uloženy na povrchu fotokatalytického oxidu kovu fixací pomocí fotoredukce při použití ozáření ultrafialovým světlem.
21. 21. Způsob podle některého z nároků 1 až 20, vyznačující se tím, že koncentrace fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu v prostředku pro povlékání s • · • · • ··· obsahem fotokatalyzátoru je 0,001 až 35 % hmotnostních, vztaženo na pevný podíl.
22. 22. Způsob podle některého z nároků 1 až 21, vyznačující se tím, že prostředek k povlékání s obsahem fotokatalyzátoru obsahuje pojivo v množství 0,001 až 100 hmotnostních dílů, vztaženo na 1 hmotnostní díl fotokatalytického oxidu kovu a prekursoru fotokatalytického oxidu kovu.
23. 23. Způsob podle některého z nároků 1 až 22, vyznačující se tím, že prostředek k povlékání s obsahem fotokatalyzátoru obsahuje pojivo v množství 0,1 až 5 hmotnostních dílů, vztaženo na 1 hmotnostní díl fotokatalytického oxidu kovu a prekursoru fotokatalytického oxidu kovu.
24. 24. Způsob podle některého z nároků 1 až 23, vyznačující se tím, že substrát je vyroben z kovu, anorganického materiálu, organického materiálu nebo složeného materiálu.
25. 25. Způsob podle některého z nároků 1 až 24, vyznačujíc! se tím, že funkční materiál s obsahem materiálu s fotokatalytickou účinností je určen pro vnitřní nebo vnější použití.
26. 26. Způsob podle některého z nároků 1 až 24, vyznačující se tím, že funkční materiál s fotokatalytickým účinkem je dlaždice, sanitární materiál, stolní nádobí, desky silikátu vápenatého, stavební materiály, keramické substráty, polovodičové materiály, izolátory, sklo nebo zrcadla.

    ♦ 9 ♦· ·9 9φ • 44444

    4 4 444 9· ♦ • 94 9*999 • 44* · 9 9 ♦ 44· ·· · · ·· ·· 9* 994
27. 27. Zařízení k provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 26, obsahující alespoň zahřívací zařízení pro rychlé zahřátí povrchu substrátu, opatřeného povlakem fotokatalyzátoru s obsahem fotokatalytického oxidu kovu a/nebo prekursoru fotokatalytického oxidu kovu k fixaci fotokatalytického oxidu kovu na povrch substrátu, vyznačující se tím, že zahřívací zařízení pro rychlé zahřátí je tvořeno alespoň vyhřívacím prvkem s hodnotou zahřívání na jednotku plochy alespoň 120 MJ/m².h při vzdálenosti mezi vyhřívacím prvkem a povrchem substrátu 5 až 300 mm, přičemž tato vzdálenost je pevná nebo měnitelná, dále zahřívací zařízení obsahuje materiál, odolný proti působení tepla, který obklopuje vyhřívací prvek za vzniku vyhřívaného prostoru, přídržné prostředky pro udržení substrátu ve vyhřívaném prostoru po dobu 62 sekund a vstup pro přívod substrátu do vyhřívaného prostoru a výstup pro odstranění substrátu z tohoto prostoru.
28. 28. Zařízení podle nároku 27, vyznačuj ící se t i m, že slouží k provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 26.
29. 29. Zařízení podle některého z nároků 27 a 28, vyznačující se tím, že vyhřívací prvek udržuje vyhřívací teplotu na v podstatě stálé hodnotě.
30. 30. Zařízení podle některého z nároků 27 až 29, vyznačující se tím, že vyhřívací prvky udržují teplotu zahřívání na v podstatě stálé hodnotě v oblasti s délkou 5 cm až 30 m.
31. 31. Zařízení podle některého z nároků 27 až 30, vyznačující se tím, že dále obsahuje předehřívač pro předehřátí povrchu substrátu před nanesením prostředku s obsahem fotokatalyzátoru.
32. 32. Zařízení podle některého z nároků 27 až 30, vyznačující se tím, že dále obsahuje sušicí zařízení pro sušení substrátu, opatřeného povlakem s obsahem fotokatalyzátoru.
33. 33. Zařízení podle některého z nároků 27 až 32, vyznačující se tím, že dále obsahuje chladicí zařízení pro rychlé zchlazení povrchu substrátu, zahřátého vyhřívacími prvky.
34. 34. Zařízení podle některého z nároků 27 až 33, vyznačující se tím, že obsahuje transportní zařízení pro kontinuální pohyb substrátu zařízením.
35. 35. Zařízení podle některého z nároků 27 až 34, vyznačující se tím, že zahřívací zařízení pro rychlé zahřátí substrátu je uloženo bezprostředně za povlékacím ústrojím.
36. 36. Zařízení podle některého z nároků 27 až 35, vyznačující se tím, že je uloženo bezprostředně za zařízením pro výrobu substrátu.
37. 37. Zařízení podle některého z nároků 27 až 36, vyznačující se tím, že transportním zařízením je dopravníkový pás nebo válečkový dopravník.
38. 38. Zařízeni podle nároku 37, vyznačuj ící se t i m, že transportním zařízením je dopravníkový pás nebo pás, odolný proti působení tepla s otvory v rozsahu alespoň 20 % nebo válečkový dopravník, tvořený skupinou válečků.
39. 39. Zařízení podle nároku 37, vyznačuj icí se t í m, že dopravníkový pás je tvořen sítí, odolnou proti působení tepla s oky o velikosti až 50 x 50 mm.
40. 40. Zařízení podle nároku 37, vyznačuj ící se t i m, že válečkový dopravník je tvořen válečky s odstupem 1 až 300 mm.
41. 41. Funkční materiál s fotokatalytickou účinností, vyznačující se tím, že je vyroben způsobem podle některého z nároků 1 až 26 nebo zařízením podle některého z nároků 27 až 40.
42. 42. Prostředek pro povlékání s obsahem fotokatalyzátoru pro použití při provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 26 nebo v zařízení podle některého z nároků 27 až 40, vyznačující se tím, že je tvořen v podstatě fotokatalytickým oxidem kovu a/nebo prekursorem fotokatalytického oxidu kovu a silikátem alkalického kovu a/nebo prekursorem tohoto silikátu.
43. 43. Prostředek podle nároku 42, vyznačuj ící se t i m, že dále obsahuje kov a/nebo oxid kovu.
44. 44. Prostředek podle nároku 43, vyznačuj icí se t i m, že obsahuje kov ve formě částic kovu ze

    4 4

    4 444

    4 4

    4 444 skupiny měď, stříbro, platina, kobalt, železo, nikl, zlato, zinek, chrom, mangan a molybden, nebo jde o oxid kovu ve formě částic ze skupiny Cu₂O a Ag₂O.
45. 45. Prostředek podle nároku 43, vyznačuj ící se t i m, že oxid kovu se volí ze skupiny oxidů křemíku, hliníku, draslíku, lithia, sodíku, cesia, rubidia a francia.
46. 46. Prostředek podle nároku 43 nebo 44, vyznačující se tím, že kov a/nebo oxid kovu se nejprve uloží na fotokatalytický oxid kovu a/nebo na prekursor fotokatalytického oxidu kovu.
47. 47. Prostředek podle nároku 46, vyznačuj ící se t i m, že se kov a/nebo oxid kovu uloží pomocí fotoredukce.
48. 48. Hydrofilní funkční materiál, získaný způsobem podle některého z nároků 1 až 26 nebo v zařízení podle některého z nároků 27 až 40, vyznačující se tím, že tento materiál je tvořen substrátem a vrstvou, uloženou na povrch tohoto substrátu a tvořenou v podstatě fotokatalytickým oxidem a silikátem alkalického kovu.
49. 49. Hydrofilní funkční materiál podle nároku 48, vyznačující se t í m, že vrstva tohoto materiálu dále obsahuje kov a/nebo oxid kovu.
50. 50. Hydrofilní funkční materiál podle nároku 49, vyznačující se tím, že obsahuje kov ve formě částic kovu ze skupiny měď, stříbro, platina, kobalt, železo, nikl, zlato, zinek, chrom, mangan a

    9 · ♦ · · · • 999

    9 · 4 · 9 9 9 9 · 9 9
51. 51 ............* molybden, nebo jde o oxid kovu ve formě částic ze skupiny Cu₂O a Ag₂O.

    51. Hydrofilni funkční materiál podle nároku 49, vyznačující se tím, že oxid kovu se volí ze skupiny oxidů křemíku, hliníku, draslíku, lithia, sodíku, cesia, rubidia a francia.
52. 52. Hydrofilni funkční materiál podle nároku 49 nebo 50, vyznačující se tím, že kov a/nebo oxid kovu se nejprve uloží na fotokatalytický oxid kovu a/nebo na prekursor fotokatalytického oxidu kovu.
53. 53. Hydrofilni funkční materiál podle nároku 52, vyznačující se t i m, že se kov a/nebo oxid kovu uloží pomocí fotoredukce.
54. 54. Zařízení podle některého z nároků 27 až 40, vyznačující se tím, že dále obsahuje prostředky pro nanesení prostředku s obsahem fotokatalyzátoru, obsahujícího fotokatalytický oxid kovu a/nebo prekursor fotokatalytického oxidu kovu na povrch substrátu.