ES2205457T3 - Horno de autolimpieza activada fotocataliticamente. - Google Patents
Horno de autolimpieza activada fotocataliticamente.Info
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Abstract
Se presenta un dispositivo autolimpiador de los contaminantes orgánicos acumulados sobre una o más de las superficies del dispositivo, cubriendo dichas superficies del dispositivo con un revestimiento autolimpiador de activación fotocatalítica. Tras exponer dichas superficies a radiación de la longitud de onda adecuada, durante un intervalo de tiempo suficiente, al menos se elimina una parte de los contaminantes orgánicos presentes en el revestimiento autolimpiador de activación fotocatalítica. La superficie revestida se limpia sin necesidad de esfuerzo manual o altas temperaturas. La radiación es generalmente actínica e incluye, más particularmente, radiación ultravioleta.
Description
Horno de autolimpieza activada
fotocatalíticamente.
La presente invención se refiere a hornos de
autolimpieza activada fotocatalíticamente y a métodos de hacer y
usar dichos aparatos.
Varios aparatos domésticos importantes, como
hornos eléctricos o de gas convencionales, hornos microondas, hornos
tostadores, refrigeradores, congeladores, lavavajillas, lavadoras,
secadoras, para nombrar unos pocos, requieren la limpieza frecuente
para eliminar los contaminantes orgánicos que se hayan acumulado en
varias superficies internas y externas de tales aparatos.
Generalmente, esto se hace manualmente mediante la aplicación de
varios limpiadores y detergentes, acompañados frecuentemente lavado
y limpieza.
Para evitar tal limpieza manual, algunos aparatos
de autolimpieza, en particular hornos están actualmente disponibles.
Los hornos de autolimpieza limpian solamente las superficies
interiores de la cámara de cocción del horno calentando la cámara de
cocción del horno a temperaturas muy altas durante períodos de
tiempo prolongados para quemar los residuos de alimentos orgánicos
sobre las superficies de la cámara de cocción del horno.
Varias desventajas son inherentes a dichos
aparatos de autolimpieza. Una desventaja es el costo sustancial de
la energía necesaria para elevar y mantener el aparato a las
temperaturas de autolimpieza. Por ejemplo, los hornos sin
autolimpieza operan a una temperatura máxima de aproximadamente
260ºC (500ºF), mientras que un horno de autolimpieza durante la
operación de autolimpieza opera a una temperatura superior a 649ºC
(1.200ºF). Otras desventajas incluyen el mayor costo asociado con
el equipamiento de tales aparatos para resistir las altas
temperaturas de limpieza, y el efecto nocivo de temperaturas tan
altas en el aparato propiamente dicho con el tiempo. Otra desventaja
es que la autolimpieza a alta temperatura se limita por lo general a
las superficies internas de cocción.
Se dispone de métodos de quitar contaminantes
orgánicos de las superficies, los cuales no requieren altas
temperaturas. Más en particular, el dióxido de titanio puede
proporcionar una superficie de autolimpieza activada
fotocatalíticamente (en adelante "ALAF") sobre un sustrato. Las
publicaciones que se refieren a la formación de un recubrimiento
ALAF de dióxido de titanio sobre un sustrato de vidrio incluyen la
Patente de Estados Unidos número 5.595.813 y "Películas
transparentes de dióxido de titanio, de autolimpieza, fotooxidativas
sobre vidrio", Paz y otros, J. Mater, Res., Vol. 10, nº 11, págs.
2842-48 (nov. 1995). Además, una bibliografía de
patentes y artículos relativos en general a la oxidación
fotocatalítica de compuestos orgánicos se expone en Bibliography
of Work On The Photocatalytic Removal of Hazardous Compounds from
Water and Air, D. Blake, National Renewable Energy Laboratory
(Mayo 1994) y en las actualizaciones de octubre de 1995 y octubre de
1996.
La Patente de Estados Unidos número 5.308.458 de
Urwin y otros describe un proceso para la descomposición de material
orgánico fotocatalíticamente degradable que incluye exponer a luz
ultravioleta un material orgánico en forma fluida presente sobre la
superficie de un disco, disco que está recubierto con una película
de dióxido de titanio anatasa. El disco gira para desplazar el
material orgánico radialmente hacia fuera a través de la superficie
del disco.
Las Patentes de Estados Unidos números 5.256.616,
5.194.161 y 4.997.576, todas de Heller y otros, describen materiales
y métodos para la oxidación fotocatalítica de compuestos orgánicos
en agua. Heller describe perlas flotantes recubiertas con dióxido de
titanio para oxidar compuestos orgánicos que flotan en agua, por
ejemplo, una mancha de aceite.
A pesar del conocimiento del recubrimiento ALAF
en la técnica, no se describe el uso de tales materiales para
producir un horno ALAF que eliminaría el inconveniente de tales
aparatos de limpieza manual o de los aparatos de autolimpieza
actualmente disponibles.
La presente invención se refiere a un horno de
autolimpieza y a un método de hacer y usar tal aparato, aparato que
se activa fotocatalíticamente de manera que se autolimpie de
contaminantes orgánicos acumulados sobre una o varias superficies
del aparato. El aparato de autolimpieza incluye un recubrimiento
ALAF sobre las superficies que se han de autolimpiar. En una
realización, el aparato incluye una fuente de radiación actínica
para activar fotocatalíticamente el recubrimiento ALAF para
autolimpiar la superficie del aparato. La fuente de radiación
actínica puede estar separada o incorporada en la estructura del
aparato.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
artículo manufacturado ALAF de la presente invención, más en
particular, un horno ALAF.
La figura 2 es una vista en sección transversal a
lo largo de la línea 2-2 de la figura 1 que
proporciona una vista en alzado de recubrimientos ALAF depositados
sobre una puerta del aparato de la figura 1.
La figura 3 es una vista similar a la de la
figura 2, que ilustra una capa barrera a la difusión de iones sodio
bajo el recubrimiento ALAF.
En la explicación de las figuras, se ha de notar
que los elementos análogos llevan números de referencia análogos.
Con referencia ahora a la figura 1 se muestra un horno ALAF 10. El
horno 10 se ha seleccionado para ilustrar la presente invención, y
la explicación siguiente se referirá al horno 10. Además, aunque la
explicación siguiente se referirá primariamente a la formación de un
recubrimiento ALAF dentro de la cámara de cocción 14 del horno 10,
se puede apreciar que el recubrimiento ALAF también se puede prever
en cualquiera o en todas las superficies exteriores del horno 10
para hacer que las superficies exteriores del horno 10 se
autolimpien fotocatalíticamente.
El horno 10 incluye la cámara de cocción 14, que
es una carcasa cerrable con cinco paredes conectadas integralmente y
una puerta. Más en particular, la cámara de cocción 14 se define por
las superficies interiores de paredes laterales opuestas 16 y 18
(representadas en transparencia); el suelo 20; una pared superior 22
enfrente del suelo 20; una pared trasera 24, y una puerta
embisagrada 26 enfrente de su pared trasera 24 cuando la puerta 26
está en la posición cerrada. Las paredes, los suelos y la puerta de
la cámara de cocción 14 se hacen en general de metal recubierto con
una capa de pintura o esmalte. Se puede disponer una capa de
material aislante térmico 27 sobre una o varias superficies
exteriores de las paredes, el suelo y la puerta de la cámara de
cocción 14, para aislar térmicamente la cámara de cocción 14. La
capa de material aislante térmico 27 puede estar encerrada, a su
vez, dentro de una carcasa, no representada, que, cuando está
presente, se forma típicamente de un metal pintado esmaltado para
formar un horno autónomo 10.
El horno 10 incluye una placa frontal 28 rodeando
la periferia de la abertura a la cámara de cocción 14, que se forma
cuando la puerta 26 está en una posición abierta, como se representa
en la figura 1. La placa frontal 28 proporciona una superficie de
cierre hermético para una junta estanca 30, junta estanca 30 que
está fijada y se extiende alrededor de la periferia de la superficie
interior de la puerta 26 para formar un cierre hermético entre la
superficie interior de la puerta 26 y la placa frontal 28 cuando la
puerta 26 está en una posición cerrada.
La puerta 26 incluye en general una lámina
metálica exterior 29 que rodea el material aislante 27 representado
en transparencia, lámina 29 que puede ser una lámina metálica
pintada o esmaltada. La puerta 26 está fijada mediante bisagras 32,
y también incluye en general una transparencia 34 retenida dentro
del bastidor 36 para poder ver la cámara de cocción 14 cuando la
puerta 26 está en una posición cerrada.
Como se puede apreciar, el horno 10 incluye
varios componentes adicionales, incluidos los mecanismos de
calentamiento, los mecanismos de control de temperatura y análogos,
que no son necesarios para entender la presente invención y por lo
tanto no se representan en los dibujos.
Según la presente invención, el horno 10 tiene un
recubrimiento ALAF depositado sobre una o varias superficies
interiores y/o superficies exteriores del horno 10. Por ejemplo, una
o varias superficies interiores de la cámara de cocción 14, por
ejemplo, las paredes laterales 16 y 18, el suelo 20, la pared
superior 22, la pared trasera 24, la puerta 26 y el panel
transparente 34 pueden incluir un recubrimiento ALAF. La placa
frontal 28 también puede llevar depositado un recubrimiento ALAF. El
lado izquierdo de la figura 2, explicada con más detalle más
adelante, ilustra recubrimientos ALAF sobre las varias superficies
interiores de la puerta 26, mientras que el lado derecho de la
figura 2 ilustra recubrimientos ALAF sobre superficies tanto
interiores como exteriores de la puerta 26. Sin embargo, como se
puede apreciar, cuando el recubrimiento ALAF se incluye sobre otras
superficies internas o externas del horno 10, distintas de las de la
puerta 26, los recubrimientos ALAF se incluirían de manera análoga a
la aquí explicada en conexión con la puerta 26.
Más en particular, en la figura 2 se ilustra una
vista en sección transversal de la puerta 26 a lo largo de la línea
2-2 de la figura 1, ilustrando la puerta 26, que
tiene el panel transparente 34 retenido en general en el centro de
la misma dentro del bastidor 36. La puerta 26 incluye la lámina
exterior 29 en general enfrente de la superficie interior 38 de la
puerta 26 y con material aislante 27 interpuesto entre ellas como se
representa en transparencia en la figura 2. La superficie interior
38 puede estar recubierta con una capa de esmalte 40. Los
recubrimientos ALAF se muestran en las superficies interiores de la
puerta 26 en el lado izquierdo de la figura 2 como sigue. Se muestra
un recubrimiento ALAF 42 depositado sobre la capa de esmalte 40, se
muestra un recubrimiento ALAF 43 depositado sobre el bastidor 36 y
se muestra un recubrimiento ALAF 44 depositado sobre la superficie
interior del panel transparente 34.
En una realización alternativa, representada en
el lado derecho de la figura 2, además de los recubrimientos ALAF
42, 43 y 44 sobre las superficies interiores de la puerta 26, las
superficies exteriores de la puerta 26 pueden incluir recubrimientos
ALAF como sigue. La lámina exterior 29 del horno 10 también puede
estar recubierta con un recubrimiento ALAF 46. Igualmente, la
superficie exterior del panel transparente 34 puede estar recubierta
con un recubrimiento ALAF 48, y la superficie exterior del bastidor
36 también puede estar recubierta con un recubrimiento ALAF 50. La
realización representada en el lado derecho de la figura 2
proporciona recubrimientos ALAF en ambas superficies interior y
exterior del horno 10, pero, como se puede apreciar, en
realizaciones alternativas, los recubrimientos ALAF pueden incluirse
solamente sobre las superficies interior o exterior del horno 10,
por ejemplo, cuando se desee o requiera autolimpieza.
Muchos sustratos, en particular los sustratos de
vidrio, incluyen iones sodio que pueden migrar de tales superficies
a los recubrimientos depositados sobre tales sustratos en particular
cuando tales sustratos se mantienen a temperaturas elevadas (por
ejemplo, al menos por encima de aproximadamente 400ºC (752ºF)).
Cuando los iones sodio migran a los recubrimientos ALAF, la
actividad de autolimpieza fotocatalítica de tales recubrimientos se
reduce, si no se elimina. Este proceso se suele denominar
"envenenamiento por sodio" o "envenenamiento por iones
sodio" de los recubrimientos ALAF.
El envenenamiento por iones sodio se puede evitar
haciendo el recubrimiento ALAF suficientemente grueso para evitar la
migración a través del recubrimiento, o interponiendo una capa
barrera a la difusión de iones sodio (en adelante capa "BDIS")
entre el sustrato y el recubrimiento ALAF dispuesto sobre él. El
documento WO98/41480 a nombre de Charles B. Greenberg y otros,
titulada "Artículo de autolimpieza activada fotocatalíticamente y
método de hacerlo" (en adelante la "solicitud de Greenberg y
otros"), contiene una explicación detallada sobre la reducción o
eliminación del envenenamiento por iones sodio de recubrimientos
ALAF mediante dichos métodos.
En la figura 3 se muestran recubrimientos ALAF
sobre las varias superficies interiores y exteriores de la puerta
52. La puerta 52 difiere de la puerta 26 solamente en que la puerta
52 incluye capas BDIS entre cada uno de los recubrimientos ALAF y
las superficies de la puerta 52 sobre la que los recubrimientos ALAF
se han depositado de la siguiente manera.
Con referencia a la realización representada en
el lado izquierdo de la figura 3, se muestra la puerta 52 con capas
BDIS y recubrimientos ALAF sobre sus superficies interiores, que
incluyen la capa BDIS 54 interpuesta entre la capa de esmalte 40 y
el recubrimiento ALAF 42, la capa BDIS 55 interpuesta entre el
bastidor 36 y el recubrimiento ALAF 43, y la capa BDIS 56
interpuesta entre la superficie interior del panel transparente 34 y
el recubrimiento ALAF 44.
En una realización alternativa de la presente
\hbox{invención}representada en el lado derecho de la figura 3, además de los recubrimientos ALAF descritos y las capas BDIS sobre las superficies interiores de la puerta 52, la puerta 52 puede incluir la capa BDIS 58 interpuesta entre el recubrimiento ALAF 46 y la lámina exterior 29, y una capa BDIS 60 interpuesta entre el bastidor 36 y el recubrimiento ALAF 50, y/o una capa BDIS 62 interpuesta entre la superficie exterior del panel transparente 34 y el recubrimiento ALAF 48.
Aunque las figuras 2 y 3 y las explicaciones
relacionadas se refieren a puertas 26 y 52, como pueden apreciar los
expertos en la materia, se puede aplicar la misma disposición de
capas barrera a la difusión de iones sodio y recubrimientos ALAF que
los representados sobre las puertas 26 y 52 cuando tales capas y
recubrimientos se aplican sobre las paredes laterales 16 y 18, el
suelo 20, la pared superior 22 y la pared trasera 24 de la cámara de
cocción 14 o cualquiera de las superficies exteriores del horno
10.
Los recubrimientos ALAF compatibles con la
presente invención incluyen óxidos de autolimpieza activada
fotocatalíticamente en general, y más en particular se pueden
seleccionar, aunque sin limitación, de óxidos de titanio, óxidos de
hierro, óxidos de plata, óxidos de cobre, óxidos de tungsteno,
óxidos de aluminio, óxidos de silicio, estannatos de zinc, óxidos de
molibdeno, óxidos de zinc, titanato de estroncio y sus mezclas. Como
pueden apreciar los expertos en la materia, el óxido de metal puede
incluir óxidos o subóxidos del metal.
Un recubrimiento ALAF preferido es dióxido de
titanio. El dióxido de titanio existe en una forma amorfa y tres
formas cristalinas, las formas de anatasa, rutilo y brookita,
respectivamente. Se prefieren los óxidos de titanio, en particular
el dióxido de titanio de fase anatasa, porque exhibe la actividad
ALAF más intensa, es decir, exhibe un intervalo de banda adecuada
(es decir, aproximadamente 360 nm) necesario para la autolimpieza
fotocatalíticamente activada y tiene excelente durabilidad química y
física. Además, tiene transmisión en la región visible del espectro
que lo hace útil para ser usado sobre un panel transparente. La
forma rutilo también exhibe actividad ALAF. Las combinaciones de la
fase anatasa y/o rutilo con las fases brookita y/o amorfa son
aceptables para la presente invención a condición de que la
combinación exhiba actividad ALAF. Una explicación de la inducción y
medición de la actividad de autolimpieza activada
fotocatalíticamente, y la explicación de lo que constituye un nivel
suficiente de ALAF para calificar a una superficie de autolimpieza,
se explican más adelante.
Las capas BDIS compatibles con la presente
invención incluyen óxidos metálicos amorfos o cristalinos que
incluyen óxidos metálicos tales como óxidos de cobalto, óxidos de
cromo y óxidos de hierro, óxidos de estaño, óxidos de silicio,
óxidos de titanio, óxidos de zirconio, óxidos de estaño dopados con
flúor, óxidos de aluminio, óxidos de magnesio, óxidos de zinc y sus
mezclas. Las mezclas incluyen, aunque sin limitación, óxidos de
magnesio/aluminio y óxidos de zinc/estaño. Como pueden apreciar los
expertos en la materia, el óxido metálico puede incluir óxidos o
subóxidos del metal.
Aparte de las consideraciones del envenenamiento
por iones sodio, el recubrimiento ALAF debe ser suficientemente
grueso para proporcionar un nivel aceptable de actividad ALAF. No
hay ningún valor absoluto que haga "aceptable" o
"inaceptable" el recubrimiento ALAF puesto que si un
recubrimiento ALAF tiene un nivel aceptable de actividad ALAF se
determina por la finalidad y las condiciones en las que se usa el
artículo con recubrimiento ALAF y las normas de rendimiento
seleccionadas en conexión con dicha finalidad. En general, los
recubrimientos ALAF más gruesos proporcionan mayor actividad ALAF.
Sin embargo, otras consideraciones pueden pesar a favor de prever un
recubrimiento más fino, como aumentar la transparencia del artículo
por razones estéticas u ópticas; los contaminantes superficiales que
se espera que se recojan en la superficie del artículo, por ejemplo,
cuanto más fácilmente se quiten, tanto más fino puede ser el
recubrimiento ALAF; la duración y la intensidad de la luz
ultravioleta prevista para irradiar el recubrimiento ALAF, por
ejemplo, cuando se espera que el artículo esté expuesto a mucha luz
UV, el recubrimiento ALAF puede ser más fino y seguir proporcionando
suficiente actividad ALAF. Otros factores, tales como la naturaleza
del sustrato, pueden afectar a las consideraciones sobre el espesor
del recubrimiento ALAF, por ejemplo, si el sustrato puede someter o
no el recubrimiento ALAF a envenenamiento por iones sodio. Para una
amplia variedad de aplicaciones, se prefiere que el recubrimiento
ALAF sea al menos aproximadamente 200 Angstroms (en adelante
\ring{A}), preferiblemente al menos aproximadamente 400 \ring{A}
y más preferiblemente al menos aproximadamente 500 \ring{A} de
espesor. Se ha hallado que cuando el sustrato es una pieza de vidrio
flotante, un recubrimiento ALAF de un recubrimiento ALAF de dióxido
de titanio anatasa formado directamente sobre la pieza de vidrio
flotante sin capa BDIS, de un espesor de al menos aproximadamente
500 \ring{A}, proporciona una velocidad de reacción ALAF del orden
de aproximadamente 2 a 5 x 10^{-3} centímetros recíprocos, minutos
recíprocos (en adelante "cm^{-1} min^{-1}"). Una velocidad
de reacción ALAF del orden anterior es aceptable para una gama
amplia de aplicaciones.
Aunque el espesor de la capa BDIS necesaria para
evitar el envenenamiento por iones sodio del recubrimiento ALAF
variará según varios factores, incluida la química de la capa BDIS,
el período de tiempo y la temperatura a la que se mantendrá el
sustrato, la naturaleza del sustrato y la velocidad de migración de
iones sodio del sustrato, el espesor del recubrimiento ALAF, y el
grado de actividad fotocatalítica necesaria para una aplicación
dada, típicamente para la mayoría de las aplicaciones, el espesor de
la capa BDIS deberá ser del orden de aproximadamente 100 \ring{A},
preferiblemente al menos aproximadamente 250 \ring{A} y más
preferiblemente al menos aproximadamente 500 \ring{A} de espesor
para evitar el envenenamiento por iones sodio de la capa de
recubrimiento ALAF.
Los recubrimientos ALAF y/o las capas BDIS
compatibles con la presente invención se pueden formar sobre las
diversas superficies del horno 10 mediante el proceso
sol-gel, mediante el proceso de pirólisis por
pulverización, mediante el proceso de deposición química en fase
vapor (en adelante "CVD") o mediante el proceso de deposición
catódica al vacío por magnetrón (en adelante "MSVD"). Los
recubrimientos ALAF y/o las capas BDIS se pueden formar sobre las
superficies de los componentes del horno 10 después de haber
fabricado los componentes y antes o después de que los componentes
hayan sido montados formando el horno 10. Alternativamente, los
\hbox{recubrimientos}ALAF y/o las capas BDIS se pueden formar sobre material plano que después se transforma en los componentes del horno 10, a condición de que el proceso de transformación del material plano en los componentes del horno 10 o el proceso de montar los componentes para formar el horno 19 no deteriore apreciablemente los recubrimientos ALAF y/o las capas BDIS formadas sobre las diversas superficies de los componentes.
En general, con un proceso de
sol-gel, se forma una suspensión coloidal (la sol)
que se aplica sobre una superficie a aproximadamente temperatura
ambiente y después se convierte en un gel mediante la aplicación de
calor. Más en particular, cuando el recubrimiento ALAF es un
recubrimiento ALAF de dióxido de titanio y se forma mediante el
proceso de sol-gel, se aplica un precursor
conteniendo metal titanio sobre la superficie a recubrir. El
precursor conteniendo metal titanio puede estar en forma de solución
sol a base de disolvente de alcohol sin cristalizar. La solución sol
puede incluir titanio como un alcóxido de titanio en un disolvente
de alcohol, que se aplica sobre las superficies del horno 10 que se
desee autolimpiar, mediante recubrimiento por pulverización,
rotación o inmersión. La solución sol se calienta después en general
a una tasa de aproximadamente 50ºC por minuto a una temperatura de
aproximadamente 100 a 400ºC (212ºF a 752ºF), preferiblemente al
menos aproximadamente 500ºC (932ºF), y después se mantiene en
general a dicha temperatura durante aproximadamente una hora, para
calcinar la solución sol en un recubrimiento ALAF de dióxido de
titanio cristalino (el gel).
Cuando el recubrimiento ALAF se forma mediante el
método de pirólisis por pulverización, se puede formar como
suspensión de reactivos de recubrimiento organometálicos insolubles
en agua en un medio acuoso. Una suspensión acuosa que se puede
aplicar mediante pirólisis por pulverización incluye un compuesto de
acetilacetonato metálico suspendido en un medio acuoso con un agente
humectante químico. Se describen suspensiones acuosas para
deposición pirolítica de películas conteniendo metal en la Patente
de Estados Unidos número 4.719.127, en particular la columna 2,
línea 16, a la columna 4, línea 48. El acetilacetonato metálico se
puede moler mediante un proceso conocido en la materia como molienda
a chorro y/o molienda en húmedo a un tamaño de partícula de menos de
aproximadamente 10 micras. El acetilacetonato metálico (por ejemplo,
acetilacetonato de titanilo (TiO
(C_{5}H_{7}O_{2})_{2}) para un recubrimiento ALAF de
dióxido de titanio) se añade después con agitación al medio acuoso
que contiene el agente humectante, formándose después una suspensión
acuosa. La concentración relativa del acetilacetonato metálico en la
suspensión acuosa oscila en general de aproximadamente 5 a 40 por
ciento en peso de la suspensión acuosa. El medio acuoso de la
suspensión acuosa es preferiblemente agua destilada o desionizada.
Los agentes humectantes adecuados incluyen cualquier surfactante de
formación de espuma relativamente baja. El agente humectante puede
ser una composición aniónica, iniónica o catiónica, pero se prefiere
iniónica. El agente humectante se añade típicamente a
aproximadamente 0,24% en peso, pero puede oscilar de aproximadamente
0,01% a 1% o más.
La suspensión acuosa se suministra mediante
equipo de pulverización pirolítica a la superficie del sustrato
mientras el sustrato se mantiene a una temperatura para descomponer
pirolíticamente el acetilacetonato metálico y formar un
recubrimiento ALAF de óxido metálico cristalino, por ejemplo, al
menos aproximadamente 400ºC (752ºF), más preferiblemente al menos
aproximadamente 500ºC (932ºF). Como se puede apreciar, la formación
y concentración de la suspensión acuosa pulverizada pirolíticamente,
la velocidad lineal del sustrato que pasa por debajo del equipo de
pirólisis por pulverización o a la inversa, la velocidad de paso del
equipo de pirólisis por pulverización sobre una superficie
estacionaria, el número de pistolas de pulverización pirolítica, la
zona a recubrir, la presión o el volumen de pulverización, la
configuración de pulverización, y la temperatura de la superficie
del sustrato al tiempo de la deposición de la suspensión acuosa
pulverizada pirolíticamente son parámetros que afectarán al espesor
final y la morfología de los recubrimientos ALAF de óxido metálico
formados sobre las diversas superficies del horno 10 con este
método. Se describen recubrimientos ALAF formados por pirólisis por
pulverización en la Patente WO98/41480.
Se puede aplicar un recubrimiento ALAF de dióxido
de titanio por el proceso CVD como un precursor conteniendo metal
titanio soportado en un gas portador que se dirige sobre una
superficie del horno 10, mientras la superficie se mantiene a una
temperatura que facilitará la descomposición pirolítica del
precursor conteniendo metal titanio y la formación del recubrimiento
ALAF de dióxido de titanio cristalino sobre la superficie. La
temperatura superficial para facilitar la descomposición será
preferiblemente al menos aproximadamente 400ºC (752ºF) y más
preferiblemente al menos aproximadamente 500ºC (932ºF). Los
precursores conteniendo metal compatibles con el método CVD incluyen
tetraisopropóxido de titanio
(Ti(OC_{3}H_{7})_{4}) (en adelante "TTIP"),
tetraetóxido de titanio (Ti(OC_{2}H_{5})_{4} (en
adelante "TTEt"), tetracloruro de titanio (TiCl_{4}) o sus
mezclas. Un gas portador preferido es gas portador nitrógeno
(N_{2}). La concentración del precursor conteniendo metal en el
gas portador, la velocidad del flujo de gas portador, la velocidad
lineal del sustrato que pasa por debajo de la recubridora CVD o a la
inversa la velocidad de paso de la recubridora CVD por encima de un
sustrato estacionario, la zona superficial a recubrir, la naturaleza
del precursor conteniendo metal elegido y la actividad ALAF
requerida o deseada son factores que afectarán al espesor final y la
morfología de los recubrimientos ALAF de óxido metálico formados
sobre las diversas superficies del horno 10 por este método. Se
describen recubrimientos ALAF formados por el proceso CVD en la
Patente WO098/41480.
Cuando el recubrimiento ALAF es un recubrimiento
ALAF de dióxido de titanio formado por el proceso MSVD, un blanco
compuesto de metal titanio puede ser objeto de deposición en una
atmósfera de argón/O_{2} incluyendo aproximadamente
5-50%, preferiblemente aproximadamente 20% de
oxígeno, a una presión de aproximadamente 5-10
militorr para producir un recubrimiento de dióxido de titanio del
espesor deseado, en general al menos aproximadamente 500 \ring{A}.
Aunque es posible calentar la superficie del sustrato para formar un
recubrimiento ALAF de dióxido de titanio cristalino durante el
proceso de deposición catódica, en general se prefiere calentar el
sustrato después de sacar el sustrato de la recubridora MSVD. El
sustrato enfriado se calienta a una
\hbox{temperatura}del orden de aproximadamente 450ºC a 600ºC (842ºF a 1.112ºF) durante un período de tiempo suficiente para promover la formación de la forma cristalina anatasa de dióxido de titanio para obtener el recubrimiento ALAF. Se prefiere en general un tiempo a una temperatura de al menos aproximadamente una hora. Alternativamente, puede crecer un recubrimiento ALAF de dióxido de titanio en forma cristalina sobre la superficie de un sustrato dentro del aparato MSVD directamente y sin post-tratamiento térmico usando un plasma de alta energía.
Capas BDIS compatibles con la presente invención
se pueden formar igualmente sobre las diversas superficies del horno
10 mediante el proceso de sol-gel, por el proceso de
pirólisis por pulverización, por el proceso CVD o por el proceso
MSVD.
Cuando la capa BDIS incluye óxido de estaño y se
forma mediante el proceso de pirólisis por pulverización, se puede
aplicar una suspensión acuosa de difluoruro de dibutilestaño
(C_{4}H_{9})_{2}SnF_{2} y agua sobre un sustrato
mediante pirólisis por pulverización. La suspensión acuosa contiene
típicamente entre 100 y 400 gramos de difluoruro de dibutilestaño
por litro de agua, pero, como se puede apreciar, esta relación se
puede modificar para obtener una capa BDIS más gruesa o más fina
según se precise o desee. Se puede usar agentes humectantes como
mejoradores de suspensión. Durante la preparación de la suspensión
acuosa, las partículas de difluoruro de dibutilestaño se pueden
moler a un tamaño de partícula media de 1 a 10 micras. La suspensión
acuosa se agita preferiblemente vigorosamente para obtener una
distribución uniforme de partículas en suspensión. La suspensión
acuosa se suministra mediante pirólisis por pulverización a la
superficie del sustrato que está a una temperatura del orden de
aproximadamente 600ºC a 700ºC (1.112ºF a 1.292ºF), después de lo
cual la suspensión acuosa piroliza para formar una capa BDIS de
óxido de estaño. Se describen capas BDIS formadas mediante el
proceso de pirólisis por pulverización en la Patente WO98/41480.
Cuando la capa BDIS incluye óxido de estaño y se
forma mediante el proceso CVD, se puede depositar a partir de un
precursor conteniendo metal de vapor de tricloruro de
monobutilestaño (en adelante "METTCL") en un gas portador de
aire que se mezcla con vapor de agua, también transportado por el
aire. Como se puede apreciar, la concentración de METTCL y vapor de
agua en el gas portador de aire depende de varios factores incluido
el espesor de la capa BDIS deseada, la velocidad de aplicación del
equipo de CVD, el tamaño de la superficie que se recubre, la
velocidad de flujo de gas, la tendencia del sustrato a permitir la
migración de iones sodio, entre otros. Se puede hallar una
explicación detallada de las capas BDIS formadas mediante el proceso
MSVD en la Patente WO98/41480.
Cuando la capa BDIS se forma mediante el proceso
MSVD, se puede formar una capa BDIS de óxido de silicio u óxido de
estaño mediante deposición catódica de un cátodo blanco conteniendo
silicio o conteniendo estaño, respectivamente, en una atmósfera de
aproximadamente 5-80% de oxígeno a una presión de
aproximadamente 5-10 militorr. Si se desea
cristalizar la capa BDIS de óxido de silicio u óxido de estaño
simultáneamente con la deposición catódica o después, se puede
calentar la superficie del sustrato sobre la que se haya depositado
la capa BDIS. Se prefiere una temperatura de al menos
aproximadamente 400ºC (752ºF) y preferiblemente al menos
aproximadamente 500ºC (932ºF) durante al menos aproximadamente una
hora. La Patente EP0787696 titulada "Capa barrera a la difusión de
metales alcalinos", describe la formación de barreras a la
difusión de metales alcalinos mediante deposición catódica por
magnetrón. Se describe que la capa barrera es generalmente efectiva
a un espesor de aproximadamente 20 \ring{A} a aproximadamente 180
\ring{A}, aumentando la efectividad a medida que aumenta la
densidad de la barrera. La formación de una capa BDIS mediante el
proceso MSVD también se describe en la Patente WO98/41480.
Cuando los recubrimientos ALAF antes descritos,
incluyendo o no una capa BDIS, están presente sobre superficies de
un horno 10, se hacen autolimpiadores a la exposición a radicación
de la longitud de onda adecuada y de la intensidad adecuada durante
un intervalo de tiempo suficiente. Cuando se induce actividad ALAF
mediante radiación ultravioleta, la fuente de la radiación
ultravioleta puede ser natural (es decir, solar) o artificial. Se
prefiere la artificial porque su intensidad e intervalos de
irradiación se controlan con mayor facilidad.
Cuando el recubrimiento ALAF es un recubrimiento
ALAF de dióxido de titanio, la radiación que activará
fotocatalíticamente la actividad de autolimpieza es radiación
ultravioleta con una longitud de onda del orden de aproximadamente
300 a 400 nanómetros (en adelante "nm").
Las fuentes artificiales de radiación
ultravioleta incluyen una fuente de luz negra. Se puede obtener una
fuente de luz alternativa de la Q-Panel Company de
Cleveland, Ohio, bajo la denominación de modelo
"UVA-340". La intensidad de la radiación
ultravioleta que choca con el recubrimiento ALAF se selecciona de
manera que se obtenga una actividad de autolimpieza deseada. Se
desean intensidades del orden de 5 a 100 vatios por metro cuadrado
(en adelante "w/m^{2}"), preferiblemente de al menos
aproximadamente 10 w/m^{2} y más preferiblemente de al menos
aproximadamente 20 w/m^{2} calibradas en la superficie del
recubrimiento ALAF. La intensidad se puede calibrar, por ejemplo,
con un medidor ultravioleta tal como el comercializado bajo la marca
comercial BLACK-RAY® por Ultraviolet Products, Inc.,
de San Gabriel, CA, bajo la designación de modelo
J-221.
Como se representa en la figura 1, se puede
incluir una fuente de radiación ultravioleta 70 dentro del horno 10
dentro de la cámara de cocción 14 como un componente integral del
horno 10. En esta realización, la fuente integral interna de
radiación ultravioleta 70 se puede activar/desactivar de cualquier
forma visual, incluido, aunque sin limitación, un interruptor manual
de conexión/desconexión, un mecanismo interruptor de disparo que
active la fuente integral de radiación ultravioleta 70 cuando se
abran o cierren las puertas 26 ó 52 o un temporizador mecánico o
eléctrico. El horno 10 puede incluir una sola fuente integral
interna de radiación ultravioleta 70 o puede incluir una pluralidad
de fuentes integrales internas, como las fuentes de radiación
ultravioleta 70, 72, 74, 76 para garantizar la irradiación
ultravioleta uniforme de todas las superficies de la cámara de
cocción 14 del horno 10. Más en particular, cuando la cámara de
cocción 14 del horno 10 tiene varias superficies que afectarían al
ángulo incidente de la radiación ultravioleta sobre el (los)
recubrimiento(s) ALAF, puede ser
preferible poner más de una fuente integral de radiación ultravioleta alrededor de la cámara de cocción 14 para garantizar que todas las superficies reciban suficiente irradiación ultravioleta.
preferible poner más de una fuente integral de radiación ultravioleta alrededor de la cámara de cocción 14 para garantizar que todas las superficies reciban suficiente irradiación ultravioleta.
Cuando se disponen recubrimientos ALAF en las
superficies externas del horno 10, se puede usar radiación
ultravioleta natural (es decir, radiación solar) y/o una o varias
fuentes artificiales externas de radiación ultravioleta 78 para
activar fotocatalíticamente los recubrimientos ALAF. La fuente
artificial externa de radiación ultravioleta puede ser un componente
integral del horno 10 o puede ser una fuente no integral que se
pueda mover libremente alrededor de las superficies internas y
externas del horno 10. Tales fuentes externas de radiación
ultravioleta, ya sean integrales o no integrales, se pueden activar
manual o automáticamente, con interruptores de disparo,
temporizadores eléctricos o mecánicos y análogos.
La duración y la intensidad para la que se debe
activar la fuente de radiación ultravioleta, depende de varios
factores, incluido el tipo de superficie sobre la que se aplica el
recubrimiento ALAF, el espesor del recubrimiento ALAF, el espesor,
la velocidad de formación y la composición de los contaminantes
orgánicos acumulados sobre el recubrimiento ALAF, el ángulo
incidente de la radiación ultravioleta sobre el recubrimiento ALAF,
la intensidad de la fuente de radiación ultravioleta en la
superficie del recubrimiento ALAF, la naturaleza de la función del
aparato propiamente dicho, la velocidad de reacción ALAF deseada o
requerida, el grado al que la radiación ultravioleta puede ser
reflejada o absorbida por el sustrato y/o cualesquiera otros
recubrimientos o capas presentes, para nombrar solamente unos pocos.
Por lo tanto, no es posible prescribir en general un período de
tiempo predeterminado o intensidad con que la fuente de radiación
ultravioleta debe ser activada para obtener autolimpieza. Sin
embargo, para muchas aplicaciones, la fuente de radiación
ultravioleta se activa preferiblemente durante al menos
aproximadamente 1 a 15 horas cada día a una intensidad de al menos
aproximadamente 20 w/m^{2} en la superficie del recubrimiento ALAF
para garantizar que se mineralice la masa de los contaminantes
orgánicos acumulados sobre el recubrimiento ALAF.
Es útil poder medir y comparar la efectividad
ALAF o actividad del (de los) recubrimiento(s) ALAF formados
sobre las diversas superficies del horno 10. Para evaluar la
actividad ALAF, se puede aplicar un contaminante orgánico conocido,
fácilmente disponible, sobre el recubrimiento ALAF seguido de la
activación fotocatalítica del recubrimiento ALAF, observándose y
midiéndose después la capacidad del recubrimiento ALAF de eliminar
el contaminante orgánico. El ácido esteárico,
CH_{3}
(CH_{2})_{16}COOH, es un "contaminante" orgánico modelo para verificar la actividad ALAF de los recubrimientos ALAF, porque el ácido esteárico es un ácido carboxílico con una cadena de hidrocarbono larga y por lo tanto es una buena "molécula modelo" para las que están presentes en los contaminantes comunes, como los aceites y suciedad domésticos. El ácido esteárico se puede aplicar sobre el recubrimiento ALAF a modo de película fina de verificación mediante cualquier técnica conveniente incluidos el recubrimiento por inmersión, pulverización o rotación, sobre el recubrimiento ALAF. En general, las películas de verificación de ácido esteárico del orden de 10 nm a aproximadamente 20 nm de espesor proporcionan una película de verificación adecuada. La película de verificación de ácido esteárico se puede aplicar a modo de solución de ácido esteárico/metanol. Se ha hallado que una solución de ácido esteárico/metanol de 6x10^{-3} m/l es satisfactoria.
(CH_{2})_{16}COOH, es un "contaminante" orgánico modelo para verificar la actividad ALAF de los recubrimientos ALAF, porque el ácido esteárico es un ácido carboxílico con una cadena de hidrocarbono larga y por lo tanto es una buena "molécula modelo" para las que están presentes en los contaminantes comunes, como los aceites y suciedad domésticos. El ácido esteárico se puede aplicar sobre el recubrimiento ALAF a modo de película fina de verificación mediante cualquier técnica conveniente incluidos el recubrimiento por inmersión, pulverización o rotación, sobre el recubrimiento ALAF. En general, las películas de verificación de ácido esteárico del orden de 10 nm a aproximadamente 20 nm de espesor proporcionan una película de verificación adecuada. La película de verificación de ácido esteárico se puede aplicar a modo de solución de ácido esteárico/metanol. Se ha hallado que una solución de ácido esteárico/metanol de 6x10^{-3} m/l es satisfactoria.
La actividad ALAF de un recubrimiento ALAF
formado sobre una superficie del horno 10 se puede estimar
cualitativamente recubriendo el recubrimiento ALAF con una película
de verificación de ácido esteárico según lo anterior, exponiendo el
ácido esteárico recubierto/recubrimiento ALAF a radiación
ultravioleta de una fuente de radiación ultravioleta a una
intensidad deseada durante un intervalo deseado, y examinando a
simple vista el ácido esteárico recubierto/recubrimiento ALAF para
ver si hay desaparición completa de la película de verificación de
ácido esteárico (película que aparece generalmente como un
recubrimiento marrón claro cuando se aplica sobre el recubrimiento
ALAF) o disminución de la oscuridad de la película de verificación
de ácido esteárico en comparación con una porción de la película de
verificación de ácido esteárico aplicada sobre el recubrimiento
ALAF, pero no expuesta a radiación ultravioleta.
La actividad ALAF de un recubrimiento ALAF
formado sobre una superficie de un horno 10 también se puede medir
cuantitativamente midiendo la intensidad integrada de las bandas de
absorción vibracional por estiramiento de
carbono-hidrógeno (en adelante
"C-H") del ácido esteárico presente en el
recubrimiento ALAF. La intensidad integrada es proporcional a la
cantidad de película de verificación de ácido esteárico que queda
sobre la superficie del recubrimiento ALAF, y se espera que la
eliminación de la película de verificación de ácido esteárico
mediante autolimpieza activada fotocatalíticamente dé lugar a una
caída de la intensidad de la banda de vibración por estiramiento de
C-H. Los enlaces C-H presentes en el
ácido esteárico absorben radiación infrarroja (que, a diferencia de
la radiación ultravioleta, no activa fotocatalíticamente el
recubrimiento ALAF). Dicha absorción se produce en general entre
2.800 y 300 cm^{-1} números de onda, y se puede medir con un
dispositivo como un Espectrofómetro de infrarrojos de transformada
de Fourier (en adelante "IRTF"). El espectrofotómetro IRTF
puede estar equipado con un detector, tal como un detector de
sulfato de triglicina deuterada (en adelante "STGD") o un
detector de mercurio-cadmio-telururo
(en adelante "MCT"). Se prefiere el detector MCT porque
proporciona una relación de señal a ruido mucho más alta que el
detector STGD. Esto puede ser importante cuando el sustrato y/u
otros recubrimientos presentes además del recubrimiento ALAF operan
absorbiendo la radiación infrarroja que es usada por el
espectrofotómetro para generar el espectro de absorción. Cuando la
radiación infrarroja es absorbida por el sustrato y/u otros
recubrimientos presentes, la intensidad del haz de radiación
infrarroja que pasa a través del ácido esteárico al detector se
reduce drásticamente. Combinando esto con la baja concentración de
ácido esteárico presente sobre la superficie del recubrimiento ALAF
que produce una característica de absorción de radiación infrarroja
muy débil y la señal de radiación infrarroja resultante no es
especialmente intensa. Por lo tanto, un instrumento equipado con el
detector MCT proporciona un espectro en el que la relación de señal
a ruido es aproximadamente un orden de magnitud mayor que los
equipados con detectores STGD. Al medir la actividad ALAF de
películas y sustratos transparentes, la radiación infrarroja puede
pasar a través de la película de verificación de ácido
esteárico/recubrimiento ALAF/sustrato y/o cualesquiera otras
películas transparentes y recubrimientos que haya, al detector.
Cuando las películas o los sustratos no permitan el paso de
radiación infrarroja, el haz de radiación infrarroja se puede
dirigir sobre la superficie en ángulo, pasando a través de la
película de verificación de ácido esteárico y siendo reflejada por
la muestra que se comprueba en contraposición a pasar a través de
ella a un detector. Este último método se denomina espectroscopia IR
de reflexión.
Se puede determinar una velocidad de reacción
ALAF para un recubrimiento ALAF midiendo la velocidad a la que el
recubrimiento ALAF es capaz de quitar una película de verificación
de ácido esteárico presente sobre el recubrimiento ALAF cuando el
recubrimiento ALAF se expone a radiación ultravioleta. Más en
particular, la velocidad de disminución de la intensidad integrada
de la característica de vibración por estiramiento
C-H (directamente proporcional a la cobertura
superficial) con el tiempo acumulado de exposición a radiación
ultravioleta proporciona la velocidad de reacción ALAF. Por ejemplo,
se mide una actividad ALAF inicial con el espectrofotómetro IRTF
para una película de verificación de ácido esteárico presente sobre
un recubrimiento ALAF. La película de verificación de ácido
esteárico puede haberse expuesto o no a radiación ultravioleta para
esta medición de actividad ALAF inicial. El recubrimiento ALAF
recubierto con ácido esteárico se expone después a radiación
ultravioleta durante un intervalo de tiempo medido, al final del
cual se realiza una segunda medición de actividad ALAF con el
espectrofotómetro IRTF. Se espera que la intensidad integrada de las
vibraciones por estiramiento C-H en la segunda
medición sea menor que la primera, debido al hecho de que una
porción de la película de verificación de ácido esteárico se quitó
con la exposición a radiación ultravioleta. A partir de estas dos
mediciones, se puede trazar una curva de intensidad integrada de las
vibraciones por estiramiento C-H en función del
tiempo, cuya pendiente proporciona la velocidad de reacción ALAF.
Aunque dos puntos serán suficientes para obtener una curva, se
prefiere tomar varias mediciones IRTF durante el curso de la
medición de actividad ALAF para obtener una curva más exacta. Aunque
la duración de la exposición a radiación ultravioleta entre
mediciones se puede mantener constante o se puede variar como el
tiempo acumulado de exposición a radiación ultravioleta que
se use para trazar la curva, la intensidad y la orientación, es
decir, el lado de recubrimiento o el lado de sustrato de la
exposición a radiación ultravioleta con la muestra, se deberán
mantener constantes para todas las mediciones ALAF tomadas al
determinar la velocidad de reacción ALAF.
La velocidad de reacción ALAF se puede indicar en
las unidades de centímetros recíprocos, minutos recíprocos
("cm^{-1} min^{-1}"), donde cuanto mayor es el valor indica
una mayor actividad ALAF. No hay ninguna velocidad absoluta que haga
"aceptable" o "inaceptable" un recubrimiento ALAF, puesto
que si el recubrimiento ALAF tiene un nivel aceptable de actividad
ALAF se determina en gran medida para la aplicación para la que se
use el aparato y las normas de rendimiento seleccionadas en conexión
con dicha finalidad. En general, se desea que la velocidad de
reacción ALAF sea lo más alta posible. Preferiblemente, la velocidad
de reacción ALAF es al menos aproximadamente 2x10^{-3} cm^{-1}
min^{-1} para una película de verificación de ácido esteárico
formada sobre un recubrimiento ALAF cuando se expone a radiación
ultravioleta de aproximadamente 20 w/m^{2} de intensidad en la
superficie del recubrimiento cuando se irradia desde el lado del
recubrimiento del sustrato medida con un espectrofotómetro FTIT con
un detector MCT, para la mayoría de las aplicaciones. Más
preferiblemente, la velocidad de reacción ALAF es al menos
aproximadamente 5x10^{-3}cm^{-1} min^{-1} medida bajo estos
mismos parámetros.
También es útil medir el espesor de los
recubrimientos ALAF para determinar de forma significativa y
comparar la actividad ALAF de los recubrimientos ALAF porque el
espesor del recubrimiento ALAF puede afectar a la actividad
fotocatalítica (por ejemplo, los recubrimientos ALAF más gruesos
tienden a proporcionar velocidades de reacción ALAF más altas). Los
espesores del recubrimiento ALAF (y/o la capa BDIS, si está
presente) se pueden medir mediante Elipsometría espectroscópica de
ángulo variable (en adelante "EEAV") o a partir de mediciones
de rugosímetro de un borde de delección en la película medida como
es conocido en la materia o se pueden estimar a partir de colores de
interferencia, como también es conocido en la materia.
Los expertos en la materia apreciarán que el
recubrimiento ALAF de la presente invención y la capa BDIS, si está
presente, deben ser capaces de resistir los parámetros operativos
del aparato dentro del que se disponga(n) el recubrimiento
ALAF y/o la capa BDIS. Por lo tanto, para la mayoría de las
aplicaciones, deben ser capaces de resistir fuerzas normales de
lavado y abrasivas y también deben ser capaces de resistir las
temperaturas a las que opere el aparato, como por ejemplo un horno,
refrigerador o congelador. También deben ser capaces de resistir la
exposición al agua y los detergentes, como por ejemplo cuando el
aparato sea una lavadora o lavavajillas.
Los expertos en la materia apreciarán que, cuando
el aparato es un horno, la presente invención proporciona una
ventaja particular sobre los hornos de autolimpieza actualmente
disponibles que requieren temperaturas insólitamente altas (es
decir, aproximadamente 648,9ºC (1.200ºF) para limpiar el horno como
se ha descrito anteriormente. Un horno de autolimpieza de la
presente invención que incluya el recubrimiento ALAF sobre las
superficies del horno que se desee que se autolimpien, no requiere
tan altas temperaturas para limpiar tales superficies. Por lo tanto,
un horno de autolimpieza de la presente invención no tendrá que ser
diseñado y construido para resistir las temperaturas excesivas
asociadas con los hornos de autolimpieza a alta temperatura
actualmente disponibles, dando lugar a unos costos de fabricación
considerablemente reducidos y a una duración operativa
considerablemente más larga. Además, no es necesario quitar los
residuos orgánicos "quemados" como es necesario con los hornos
de autolimpieza a alta temperatura actualmente disponibles, porque
los residuos orgánicos de la presente invención se
mineralizan
primariamente a dióxido de carbono y vapor de agua.
primariamente a dióxido de carbono y vapor de agua.
Como se puede apreciar, la descripción anterior
no limita la invención y se presentó con el fin de proporcionar una
apreciación de la invención. El alcance de la presente invención se
define en las reivindicaciones siguientes.
Claims (18)
1. Un horno de autolimpieza que comprende:
un horno con una pluralidad de superficies que
incluye superficies internas de una carcasa cerrable formada a
partir de cinco paredes integralmente conectadas y una puerta donde
dichas paredes y puertas están hechas de metal revestido con una
capa de pintura o esmalte y la puerta incluye opcionalmente una
transparencia, sobre la cual se espera se acumulen contaminantes
orgánicos;
un recubrimiento autolimpiador
fotocatalíticamente activado al menos sobre dichas superficies
internas; y una capa barrera a la fusión que conecta dicha
superficie y dicho recubrimiento auto-limpiador,
donde dicha capa de barrea a la difusión es al menos de
aproximadamente 100 Angstroms de espesor.
2. El horno de autolimpieza de la reivindicación
1, donde dicho recubrimiento de autolimpieza activada
fotocatalíticamente es un óxido de metal seleccionado del grupo que
consta de óxidos de titanio, óxidos de hierro, óxidos de plata,
óxidos de cobre, óxidos de tungsteno, óxidos de aluminio, óxidos de
silicio, óxidos de zinc, estannatos de zinc, óxidos de molibdeno,
titanato de estroncio y sus mezclas.
3. El horno de autolimpieza de la reivindicación
2, donde dicho óxido de metal es un óxido de titanio seleccionado
del grupo que consta de dióxido de titanio anatasa, dióxido de
titanio rutilo, dióxido de titanio brookita y sus mezclas.
4. El horno de autolimpieza de la reivindicación
3, donde dicho recubrimiento de autolimpieza es del orden de
aproximadamente 200 a 5000 Angstroms de espesor.
5. El horno de autolimpieza de la reivindicación
4, donde dicho recubrimiento de autolimpieza tiene al menos
aproximadamente 500 Angstroms de espesor.
6. El horno de autolimpieza de la reivindicación
1, donde dicho recubrimiento de autolimpieza tiene una velocidad de
reacción de actividad de autolimpieza activada fotocatalíticamente
de al menos aproximadamente 2 x 10^{-3} cm^{-1} min^{-1}.
7. El horno de autolimpieza de la reivindicación
1, donde dicha capa barrera a la difusión funciona como capa barrera
a la difusión de iones sodio, donde dicha capa barrera a la difusión
de iones sodio es un óxido metálico seleccionado del grupo que
consta de óxidos metálicos amorfos, óxidos metálicos cristalinos y
sus mezclas.
8. El horno de autolimpieza de la reivindicación
8, donde dicha capa barrera a la difusión de iones sodio se
selecciona a partir del grupo que consta de óxidos de cobalto,
óxidos de cromo, óxidos de hierro, óxidos de estaño, óxidos de
silicio, óxidos de titanio, óxidos de zirconio, óxidos de estaño
dopados con flúor, óxidos de aluminio, óxidos de magnesio, óxidos de
zinc, óxidos de magnesio/aluminio, óxidos de zinc/estaño y sus
mezclas.
9. El horno de autolimpieza de la reivindicación
1, donde dicho recubrimiento de autolimpieza se activa
fotocatalíticamente de manera que se autolimpie a la irradiación con
radiación ultravioleta.
10. El horno de autolimpieza de la reivindicación
9, incluyendo además unos medios para irradiar dicho recubrimiento
de autolimpieza con radiación ultravioleta.
11. El horno de autolimpieza de la reivindicación
10, donde dichos medios de radiación ultravioleta son integrales con
dicho horno.
12. Un método para realizar un horno de
autolimpieza que comprende las etapas de:
montar una pluralidad de partes de componente de
dicho horno para formar un horno que incluye una carcasa cerrable
formada a partir de cinco paredes integralmente conectadas y una
puerta donde dichas paredes y puerta están hecha de metal revestido
con una capa de pintura o esmalte y la puerta incluye opcionalmente
una transparencia;
superficies de identificación de dichas partes de
componentes sobre las cuales se espera se acumulen los contaminantes
orgánicos incluidas las de la carcasa cerrable;
seleccionar al menos una porción de dichas
superficies identificadas para se autolimpiadas
fotocalíticamente;
formar una capa barrera a la difusión sobre
dichas superficies seleccionadas que tienen al menos 100 Angstroms
de espesor; y
formar un recubrimiento autolimpiador activado
fotocatalíticamente sobre capa de barrera de difusión.
13. El método de la reivindicación 12, donde
dichos pasos de identificación, selección y formación se ponen en
práctica antes de dicho paso de montaje.
14. El método de la reivindicación 13, donde
dichos pasos de identificación, selección y formación se ponen en
práctica después de dicho paso de montaje.
15. El método de la reivindicación 12, donde
dicho recubrimiento de autolimpieza se forma mediante un proceso
seleccionado del grupo que consta de deposición química en fase
vapor, pirólisis por pulverización y deposición catódica al vacío
por magnetrón.
16. El método de la reivindicación 15, donde
dicho recubrimiento de autolimpieza es un óxido de metal
seleccionado del grupo que consta de óxidos de titanio, óxidos de
hierro, óxidos de plata, óxidos de cobre, óxidos de tungsteno,
óxidos de aluminio, óxidos de silicio, óxidos de zinc, estannatos de
zinc, óxidos de molibdeno, titanato de estroncio y sus mezclas.
17. El método de la reivindicación 16 donde dicho
óxido de metal es un óxido de titanio seleccionado del grupo que
consta de dióxido de titanio anatasa, dióxido de titanio rutilo,
dióxido de titanio brookita y sus mezclas.
18. El horno de autolimpieza de la reivindicación
1, donde una superficie del horno tiene una transparencia con un
recubrimiento autolimpiador activado fotocalíticamente donde el
recubrimiento autolimpiador activado fotocalíticamente comprende
óxido de titanio seleccionado entre el grupo formado por dióxido de
titanio anatasa, dióxido de titanio rutilo, dióxido de titanio
brookita y mezclas de los mismos formado por un procedimiento
seleccionado a partir del grupo que consiste en: deposición química
en fase de vapor, pirólisis por pulverización, y deposición catódica
al vacío.
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