ES2229049T3

ES2229049T3 - Uso de una superficie convertida en superhidrofila por fotocatalizador con propiedades antiempañantes.

Info

Publication number: ES2229049T3
Application number: ES02028664T
Authority: ES
Inventors: Makoto c/o Toto Ltd. Hayakawa; Eiichi C/O Toto Ltd. Kojima; Keiichiro Norimoto; Mitsuyoshi Machida; Atsushi Kitamura; Toshiya Watanabe; Makoto Chikuni; Akira Fujishima; Kazuhito Hashimoto
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: EP1304366B1; ATE326513T1; JP2004089987A; DE19681289B8; HK1009829A1; JP2943768B2; JP2005325351A; JPH11153701A; ATE279490T1; JP2002355917A; EP1712531A3; JPH1170613A; US6013372A; EP1712530A3; JP3786366B2; DK1304366T3; EP0816466A1; DK0816466T3; CN1129659C; JP3709931B2

Abstract

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

Description

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Masahnari Takahashi y col.: "Pt-TiO_{2} thin films on glass substrates as efficient photocatalysts", en Journal of Materials Science, vol. 24, nº. 1, enero 1989 (1989-01), páginas 243-246, XP000046035, describe que la película fina de Pt-TiO_{2} de varios grosores (alrededor de 20 a 100 nm) se preparó sobre sustratos de vidrio Vycor mediante recubrimiento con pulverizador. La actividad fotocatalizadora de las películas se examinó a través de la deshidrogenación del metanol en disolución acuosa.

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

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

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

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un recubrimiento antiempañamiento el cual tiene una durabilidad y resistencia a la abrasión incrementadas.

Otro objeto de la invención es proporcionar un recubrimiento antiempañamiento el cual puede aplicarse fácilmente sobre una superficie que requiere tratamiento antiempañamiento.

Otro objeto aún de la invención es proporcionar un sustrato antiempañamiento transparente tal como un espejo, lente y vidrio, igual que un procedimiento de fabricación del mismo, en el que la superficie del mismo se mantiene altamente hidrófila durante un periodo de tiempo largo para de este modo proporcionar un alto grado de propiedad antiempañamiento durante un largo periodo.

En ciertos aparatos, la formación de humedad condensada sobre una superficie de los mismos a menudo obstaculiza la operación del aparato cuando lo condensado crece en gotitas. En intercambiadores de calor, por ejemplo, la eficiencia del intercambio de calor se bajaría si las partículas condensadas que se adhieren a las aletas del radiador han crecido hasta ser gotas grandes.

De acuerdo con ello, otro objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para prevenir que crezca en grandes gotas la humedad adherente condensada, en el que una superficie se hace altamente hidrófila para de este modo permitir que la humedad adherente condensada se extienda en una película de agua.

Descripción de la invención

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

Basándose en el nuevo procedimiento precedente, la presente invención proporciona el uso de un compuesto que comprende un sustrato y una capa fotocatalizadora recubierta en aquella, dicha capa fotocatalizadora comprende un material semiconductor fotocatalizador que tiene una superficie la cual se ha vuelto hidrófila mediante fotoexcitación con luz solar, para volver antiempañamiento dichas superficies. De acuerdo con la invención, la superficie del sustrato está cubierta con un recubrimiento resistente a la abrasión fotocatalizadora que consta de un material semiconductor fotocatalizador.

Las realizaciones preferidas de la invención se describen en las subreivindicaciones.

En la irradiación durante un tiempo suficiente con una intensidad suficiente de una luz que tiene una longitud de onda la cual tiene una energía mayor que el intervalo de la banda de energía del semiconductor fotocatalizador, la superficie del recubrimiento se vuelve altamente hidrófila para presentar un superhidrofilicidad. El término "superhidrofilicidad" o "superhidrófilo" como se usa en el presente documento se refiere a una propiedad altamente hidrófila (es decir, humectabilidad por agua) o menos que aproximadamente 10º, preferiblemente menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con agua. De forma similar, el término "superhidrofilización" o "superhidrofilicidad" se refiere a volver a una superficie altamente hidrófila hasta el grado en que el ángulo de contacto con el agua llega a ser menos de aproximadamente 10º, más preferiblemente menos de aproximadamente 5º.

Se considera, aunque no es afirmable con ninguna claridad, que el proceso de superhidrofilización causada por un fotocatalizador es un fenómeno algo diferente de la fotodescomposición de sustancias resultante del proceso de redox fotocatalizadora. Sin embargo, como se describe más adelante, se ha observado que la superhidrofilización de una superficie no ocurre a menos que se irradie una luz que tenga una energía más alta que el intervalo de la banda de energía del fotocatalizador. Se considera que, presumiblemente, la superficie de un recubrimiento fotocatalizador se vuelve superhidrófila como un resultado de agua que es quimioabsorbida en aquella en forma de grupos hidroxilo (OH^{-}) bajo la acción fotocatalizadora del fotocatalizador.

Una vez la superficie del recubrimiento fotocatalizador se ha hecho altamente hidrófila en la fotoexcitación del fotocatalizador, la hidrofilicidad de la superficie se sostiene durante un cierto periodo de tiempo incluso si el sustrato se sitúa en la oscuridad. Según transcurre el tiempo, la superhidrofilicidad de la superficie se perderá gradualmente debido a los contaminantes adsorbidos en los grupos hidroxilo de superficie. Sin embargo, la superhidrofilicidad se restaurará cuando la superficie esté sometida de nuevo a fotoexcitación.

Para iniciar la superhidrofilicidad el recubrimiento fotocatalizador, se usa luz solar la cual tiene una longitud de onda de una energía más alta que la banda del intervalo de energía del fotocatalizador, tal como dióxido de titanio en el cual la longitud de onda que fotoexcita pertenece al intervalo ultravioleta del espectro. Así, la luz ultravioleta contenida en la luz solar se usa ventajosamente en una situación tal donde la luz solar incide sobre el sustrato recubierto por la cubierta fotocatalizadora. En el caso donde el recubrimiento fotocatalizador se hace de sílice mezclado con dióxido de titanio como se describe anteriormente, la superficie del mismo se puede volver hidrófila incluso mediante una débil radiación ultravioleta contenida en la luz emitida desde una lámpara fluorescente.

Después de que la superficie del recubrimiento fotocatalizador se ha superhidrofilizado una vez, la superhidrofilicidad se puede mantener o renovar mediante una luz relativamente débil. En el caso del dióxido de titanio, por ejemplo, el mantenimiento y la restauración de la superhidrofilicidad se pudo levar a cabo en un grado satisfactorio incluso bajo una débil luz ultravioleta contenida en la luz de lámparas de iluminación interior tales como lámparas fluorescentes.

El recubrimiento fotocatalizador muestra la superhidrofilicidad incluso si el grosor del mismo se hace extremadamente pequeño. Presenta una dureza suficiente cuando se hace en particular a partir de un material semiconductor fotocatalizador que comprende un óxido metálico. Por lo tanto, el recubrimiento fotocatalizador presenta una durabilidad y resistencia a la abrasión adecuadas.

La superhidrofilización de una superficie se puede utilizar para varias aplicaciones. De acuerdo a la invención, se prepara un miembro transparente cubierto con un recubrimiento catalizador, o por otro lado, la superficie de un miembro transparente se recubre con un recubrimiento fotocatalizador.

El miembro transparente puede incluir un espejo tal como un espejo retrovisor para un vehículo, espejo de cuarto de baño o retrete, espejo dental de la boca, y espejo de carretera; una lente tal como una lente de gafas, lente óptica, lente fotográfica, lente endoscópica, y lente de proyección de luz; un prisma, un cristal de ventana para un edificio o torre de control; un cristal de ventana para un vehículo tal como un automóvil, vehículo de ferrocarril, avión, embarcación, submarino, motonieve, teleférico, transbordador y nave espacial; una lámina protectora para gafas protectoras o deportivas o más cara incluyendo máscara de buceo; una lámina protectora para un casco; un vidrio de ventana para comidas congeladas; y un vidrio de recubrimiento de un instrumento de medida.

Sometiendo el miembro transparente proporcionado con el recubrimiento fotocatalizador a irradiación mediante una luz para de este modo fotoexcitar el fotocatalizador, la superficie del recubrimiento fotocatalizador se superhidrofilizará. A partir de entonces, en el caso de que la humedad en el aire o el vapor sufra condensación, el condensado se transformará en una película uniforme de agua sin formar gotitas discretas de agua. Como un resultado, la superficie estará libre de la formación de un ligera empañamiento difuso.

De forma similar, en el caso de que un cristal de ventana, un espejo retrovisor de un vehículo, un parabrisas de un vehículo, lente de gafas, o una lamina protectora de casco se someta a una precipitación o una salpicadura de agua, las gotitas de agua adheridas sobre la superficie serán rápidamente dispersadas sobre una película de agua uniforme previniendo de este modo la formación de gotitas de agua discretas las cuales puedan de otro modo dificultar la vista.

De acuerdo con esto, un alto grado de vista y visibilidad es segura tal que se protege la seguridad del vehículo y el tráfico y se mejora la eficiencia de varios trabajos y actividades.

Así, la presente invención se puede usar para un espejo antiempañamiento comprendiendo:

un sustrato con un recubrimiento reflectante; y,

una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador y se enlaza a la superficie de dicho sustrato;

dicho material fotocatalizador que opera en fotoexcitación del mismo para volver la superficie de dicha capa hidrófila como resultado de lo cual se causa que la humedad condensada y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa para de este modo prevenir el sustrato de empañarse o hacerse borroso con humedad adherente condensada y/o gotitas de agua.

Preferiblemente, en la fotoexcitación, la superficie de dicha capa presenta una humectabilidad por agua de menos de aproximadamente 10º, más preferido de menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con el agua.

Preferiblemente, dicho material fotocatalizador comprende un óxido seleccionado del grupo que consta de TiO_{2}, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, y Fe_{2}O_{3}.

Más preferiblemente, dicho material fotocatalizador comprende la forma anatasa del dióxido de titanio y puede, adicionalmente, comprender SiO_{2}, SnO_{2}.

En el espejo antiempañamiento, dicha capa puede comprender un recubrimiento, en el que las partículas de dicho material fotocatalizador se dispersan uniformemente. Preferiblemente, dicho recubrimiento está hecho de silicona y la superficie de dicho recubrimiento se forma de un derivado de silicona en el cual los grupos orgánicos enlazados a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se han sustituido en la fotoexcitación al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador.

En el espejo antiempañamiento, dicho sustrato se puede hacer de vidrio que contiene una red modificada de iones de metales alcalinos y una película fina para impedir que dichos iones se difundan desde dicho sustrato en dicha capa pudiendo estar interdispersos entre dicho sustrato y dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En el espejo antiempañamiento, el grosor de dicha capa es preferiblemente menos de aproximadamente 0,2 micrómetros.

En el espejo antiempañamiento, dicha capa puede comprender adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Ag, Cu y Zn, y/o un metal seleccionado del grupo que consta de Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir.

El espejo antiempañamiento es, por ejemplo, un espejo de cuarto de baño o retrete, un espejo retrovisor de un vehículo o un espejo bucal dental.

La presente invención puede usarse adicionalmente para una lente antiempañamiento, comprendiendo:

un cuerpo transparente que forma una lente; y,

una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor catalizador y se enlaza a la superficie de dicho cuerpo que forma una lente;

dicho material fotocatalizador que opera en la fotoexcitación del mismo para volver hidrófila la superficie de dicha capa como resultado de lo cual se provoca dispersar la humedad adherente condensada y/o las gotitas de agua sobre la superficie de esta capa para prevenir de este modo que el cuerpo que forma una lente se empañe o se haga borroso con humedad adherente condensada y/o gotitas de agua.

En la lente antiempañamiento, dicha capa puede comprender un recubrimiento, en el que las partículas de dicho material fotocatalizador se dispersan uniformemente. Preferiblemente, dicho recubrimiento está hecho de silicona y la superficie de dicho recubrimiento se forma de un derivado de silicona en el cual los grupos orgánicos enlazados a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se han sustituido en la fotoexcitación al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador.

En la lente antiempañamiento, dicho cuerpo que forma una lente puede estar hecho de vidrio que contiene una red modificada de iones de metales alcalinos y una película fina para impedir que dichos iones se difundan desde dicho sustrato en dicha capa pudiendo estar interdispersos entre dicho sustrato y dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En la lente antiempañamiento, el grosor de dicha capa es preferiblemente menos de aproximadamente 0,2 micrómetros.

En la lente antiempañamiento, dicha capa puede comprender adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Ag, Cu y Zn, y/o un metal seleccionado del grupo que consta de Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir.

La lente antiempañamiento es, por ejemplo, una lente de gafas, una lente óptica, una lente fotográfica, una lente endoscópica o un prisma.

La presente invención puede usarse adicionalmente para un miembro de lámina transparente antiempañamiento que comprende:

un sustrato transparente y,

dicho material fotocatalizador que opera en la fotoexcitación del mismo para volver hidrófila la superficie de dicha capa como resultado de lo cual se provoca dispersar la humedad adherente condensada y/o las gotitas de agua sobre la superficie de esta capa para prevenir de este modo que el sustrato se empañe o se haga borroso con humedad adherente condensada y/o gotitas de agua.

Más preferiblemente, dicho material fotocatalizador comprende la forma anatasa del dióxido de titanio.

En el miembro de lámina transparente antiempañamiento, dicha capa puede comprender adicionalmente un recubrimiento, en el que las partículas de dicho material fotocatalizador se dispersan uniformemente. Preferiblemente, dicho recubrimiento está hecho de silicona y la superficie de dicho recubrimiento se forma de un derivado de silicona en el cual los grupos orgánicos enlazados a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se han sustituido en la fotoexcitación al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador.

En el miembro de lámina transparente antiempañamiento, dicho sustrato puede estar hecho de vidrio que contiene una red modificada de iones de metales alcalinos y una película fina para impedir que dichos iones se difundan desde dicho sustrato en dicha capa pudiendo estar interdispersos entre dicho sustrato y dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En el miembro de lámina transparente antiempañamiento, el grosor de dicha capa es preferiblemente menos de aproximadamente 0,2 micrómetros.

En el miembro de lámina transparente antiempañamiento, dicha capa puede comprender adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Ag, Cu y Zn, y/o un metal seleccionado del grupo que consta de Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir.

En el miembro de lámina transparente antiempañamiento, el sustrato es, por ejemplo, un parabrisas para un vehículo, el cual puede ser hecho de vidrio o plásticos.

Preferiblemente, el citado cristal de la ventana es un cristal de la ventana de un vehículo seleccionado del grupo que consta de automóvil, vehículo de ferrocarril, avión, embarcación, submarino, motonieve, teleférico, transbordador y nave espacial.

En el miembro de lámina transparente antiempañamiento, el sustrato es, por ejemplo, una pantalla protectora de máscara o prismáticos o un vidrio de recubrimiento de un instrumento de medida.

La invención adicionalmente previene el crecimiento de las gotitas condensadas que se adhieren a un sustrato o para provocar que se dispersen las gotitas adherentes de agua en una película de agua uniforme. Para este fin, la superficie del sustrato se recubre con un recubrimiento fotocatalizador.

Una vez la superficie del sustrato se ha superhidrofilizado en la fotoexcitación del recubrimiento fotocatalizador, la humedad condensada en gotitas de agua que han venido a adherirse a la superficie se dispersará sobre la superficie para formar una película uniforme de agua. Aplicando este procedimiento, por ejemplo, a las aletas de un radiador de un intercambiador de calor, es posible proteger de atascarse los pasajes de fluidos por un medio intercambiador de calor mediante condensación, como resultado de lo cual se mejora la eficiencia del intercambiador de calor. Cuando por otro lado este procedimiento se aplica a un espejo, lente, cristal de ventana, parabrisas, o pavimento, es posible promover el secado de la superficie después de humedecer con agua.

Dicho sustrato, puede fabricarse adicionalmente de un material seleccionado del grupo que consta de metal, cerámicas, vidrio, plásticos, madera, piedra, cemento, concreto, una combinación de los mismos, y un laminado de los mismos, y en el cual, para la prevención del crecimiento de las gotitas de agua, dicha capa opera para provocar que se disperse la humedad adherente condensada y/o las gotitas de agua sobre la superficie de dicha capa.

En este caso, el sustrato es, por ejemplo, una aleta de radiados para un intercambiador de calor y dicha capa permite dispersar humedad adherente condensada y/o gotitas de agua en una película de agua para de este modo incrementar la eficiencia del intercambiador de calor.

El sustrato puede adicionalmente, por ejemplo, ser una superficie de un artículo seleccionado del grupo que consta de un espejo, una lente, una lámina de vidrio, un parabrisas o un pavimento.

En el compuesto usado en la presente invención, dicho material fotocatalizador comprende preferiblemente un óxido seleccionado del grupo que consta de TiO_{2}, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, y Fe_{2}O_{3}, y puede, adicionalmente comprender SiO_{2} o SnO_{2}.

Más preferiblemente, dicho material fotocatalizador comprende la forma anatasa del óxido de titanio o la forma rutilo del óxido de titanio.

En el compuesto usado en la presente invención, dicha capa puede comprender un recubrimiento, en el que las partículas de dicho material fotocatalizador se dispersan uniformemente. Preferiblemente, dicho recubrimiento está hecho de silicona y en el que la superficie de dicho recubrimiento se forma de un derivado de silicona en el cual los grupos orgánicos unidos a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se han sustituido en la fotoexcitación al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador.

En el compuesto usado en la presente invención, dicho sustrato puede contener iones de metales alcalino y/o iones de metales alcalinotérreos y una película fina para evitar que dichos iones se difundan a partir de ese sustrato en dicha capa se pueden interdispersar alternativamente entre dicho sustrato y dicha capa. Preferiblemente, dicha película delgada comprende una película delgada de sílice.

En el compuesto usado en la presente invención, la anchura de dicha capa es preferiblemente menor de aproximadamente 0,2 micrómetros.

En el compuesto usado en la presente invención, dicha capa puede comprender adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Ag, Cu y Zn, y/o un metal seleccionado del grupo que consta de Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir.

De acuerdo con la presente invención

(1) un espejo cubierto con una capa sustancialmente transparente constituida por un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con condensado de humedad adherente y/o gotitas de agua sometiendo dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo volver la superficie de dicho material hidrófila como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo con la presente invención

(2) un espejo recubierto con una capa de silicona sustancialmente transparente en la cual están uniformemente dispersadas partículas de un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua.

(a) sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación de forma que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituye al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador para de este modo volver la superficie de dicho material hidrófila como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a la presente invención

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(3) un espejo cubierto con una capa sustancialmente transparente de silicona en la cual están uniformemente dispersadas partículas de un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua

(a) sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituye al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador para que de este modo la superficie de dicha capa se vuelva hidrófila; y,

(b) sometiendo dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo mantener la superficie de dicha capa hidrófila bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a la presente invención (4) un espejo preparado recubriendo la superficie de dicho espejo con una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador; y, se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación para volver de este modo hidrófila la superficie de dicha capa como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a (4), dicha etapa de recubrimiento comprende preferiblemente las etapas de:

(a) aplicar sobre dicha superficie una composición de recubrimiento que comprende partículas de material semiconductor fotocatalizador y un elemento de formación de película de silicona sin curar o parcialmente curada o un precursor de la misma;

(b) curar dicho elemento formador de película; y,

(c) someter a dicho material fotocatalizador a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados a los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituyen al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador.

De acuerdo a la presente invención

(5) una lente cubierta con una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañada o de hacerse borrosa con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación para volver de este modo hidrófila la superficie de dicha capa como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a la presente invención

(6) una lente cubierta con una capa sustancialmente transparente de silicona en la cual las partículas de un material semiconductor fotocatalizador están uniformemente dispersas, se protege de ser empañada o de hacerse borrosa con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua

(a) sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituye al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador para que de este modo la superficie de dicha capa se vuelva hidrófila como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a la presente invención

(7) preparar una lente recubierta con una capa sustancialmente transparente de silicona en la cual las partículas de un material semiconductor fotocatalizador están uniformemente dispersas; se protege de ser empañada o de hacerse borrosa con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua.

(a) sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituyen al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador para que de este modo la superficie de dicha capa se vuelva hidrófila; y,

De acuerdo a la presente invención (8), una lente preparada recubriendo la superficie de dicha lente con una capa sustancialmente transparente que consta de un material fotocatalizador semiconductor; se protege de ser empañada o de hacerse borrosa con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua sometiendo dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo mantener la superficie de dicha capa hidrófila bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a (8), dicha etapa de recubrimiento comprende preferiblemente las etapas de:

(b) curar dicho elemento formador de película; y,

De acuerdo a la presente invención

(9) un miembro de lámina transparente recubierto con una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua sometiendo dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo volver hidrófila la superficie de dicha capa como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a la presente invención

(10) un miembro de lámina transparente recubierto con una capa sustancialmente transparente de silicona en la cual están uniformemente dispersas partículas de un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua.

(a) sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituyen al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador para que de este modo la superficie de dicha capa se vuelva hidrófila como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a la presente invención

(11) un miembro de lámina transparente recubierto con una capa sustancialmente transparente de silicona en el cual las partículas de un material semiconductor fotocatalizador están uniformemente dispersas; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua.

De acuerdo a la presente invención (12), un miembro de lámina transparente preparado recubriendo la superficie de dicho miembro de lámina transparente con una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador; se protege de ser empañado o de hacerse borroso con el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua sometiendo dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo volver hidrófila la superficie de dicha capa como resultado de lo cual se causa que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a (12), dicha etapa de recubrimiento comprende preferiblemente las etapas de:

(b) curar dicho elemento formador de película; y,

De acuerdo a la presente invención (13), el crecimiento de las gotitas de agua que se adhieren sobre un sustrato recubierto con una capa que consta de un material semiconductor fotocatalizador; se previene sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación para de este modo volver hidrófila la superficie de dicha capa hidrófila; y, causar que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo con la invención (14) el crecimiento de las gotitas de agua que se adhieren sobre un sustrato recubierto con una capa de silicona en la cual las partículas de un semiconductor fotocatalizador están dispersas uniformemente; se previenen.

(a) sometiendo dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicha capa se sustituyen al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador, como resultado de lo cual la superficie de dicha capa se vuelve hidrófila; y,

(b) causando que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo con la presente invención (15) el crecimiento de las gotitas de agua adherido sobre un sustrato recubierto con una capa de silicona en la cual partículas de un material semiconductor están dispersas uniformemente, se previene.

(b) sometiendo dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo mantener la superficie de dicha capa hidrófila bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador; y,

(c) causando que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo con la presente invención (16) el crecimiento de las gotitas de agua que se adhieren a la superficie se previene recubriendo la superficie de dicho sustrato con una capa que consta de una material semiconductor fotocatalizador; sometiendo a dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de este modo volver hidrófila la superficie de dicha capa; y, causando que el condensado de humedad adherente y/o las gotitas de agua se dispersen sobre la superficie de dicha capa.

De acuerdo a (16), dicha etapa de recubrimiento comprende preferiblemente las etapas de:

(b) curar dicho elemento formador de película; y,

En cualquiera de las aplicaciones (1) a (16), la etapa de someter dicho material fotocatalizador a fotoexcitación se lleva a cabo con la luz solar.

En las aplicaciones (1) a (12) y (16), la etapa de someter a dicho material fotocatalizador a fotoexcitación se lleva a cabo preferiblemente hasta que la humectabilidad por agua de dicha capa llega a ser menos de aproximadamente 10º, más preferiblemente menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con el agua.

En las aplicaciones (2), (3), (6), (7), (10), (11), (14) o (15), la citada etapa (a) se lleva a cabo preferiblemente hasta que la humectabilidad por agua de dicha capa llega a ser menos de aproximadamente 10º, más preferiblemente menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con el agua.

En las aplicaciones (3), (4), (7), (8), (11), (12), (15) o (16), dicha etapa (b) es preferiblemente llevada a cabo hasta que la humectabilidad por agua de dicha capa llega a ser menos de aproximadamente 10º, más preferiblemente menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con el agua.

En cualquiera de las aplicaciones (1) a (16) de acuerdo con la presente invención, dicho material fotocatalizador comprende preferiblemente un óxido seleccionado del grupo que consta de TiO_{2}, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3} y Fe_{2}O_{3} y puede, adicionalmente, comprender SiO_{2} o SnO_{2}.

Más preferiblemente, dicho material fotocatalizador comprende la forma anatasa del óxido de titanio.

En cualquiera de las aplicaciones (1) a (4) de acuerdo con la presente invención, el sustrato de dicho espejo puede estar hecho de vidrio que contiene iones alcalinos con interconexión modificada y la superficie de dicho sustrato está preferiblemente recubierta con una película fina para proteger a dichos iones de difusión desde dicho sustrato en dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En cualquiera de las aplicaciones (5) a (8) de acuerdo con la presente invención, dichas lentes pueden estás hechas de vidrio que contiene iones alcalinos con interconexión modificada y la superficie de dicha lente está preferiblemente recubierta con una película fina para proteger a dichos iones de difusión desde dicho sustrato en dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En cualquiera de las aplicaciones (9) a (12) de acuerdo con la presente invención, dicho miembro de lámina transparente puede estar hecho de vidrio que contiene iones alcalinos con interconexión modificada y la superficie de dicho miembro de lámina transparente está preferiblemente recubierta con una película fina para proteger a dichos iones de difusión desde dicho sustrato en dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En cualquiera de las aplicaciones (13) a (16) de acuerdo con la presente invención, dicho sustrato puede contener iones metálicos alcalinos y/o iones metálicos alcalinotérreos y la superficie de dicho sustrato puede estar recubierta con una película fina para proteger a dichos iones de difusión desde dicho sustrato en dicha capa. Preferiblemente, dicha película fina comprende una película fina de sílice.

En cualquiera de las aplicaciones (13) a (16) de acuerdo con la presente invención, el grosor de dicha capa es preferiblemente menos de aproximadamente 0,2 micrómetros.

En cualquiera de las aplicaciones (1) a (16) de acuerdo con la presente invención, dicha capa puede comprender adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Ag, Cu y Zn, para destruir o inhibir el crecimiento de bacterias y microorganismos que se adhieren a la superficie de dicha capa.

En cualquiera de las aplicaciones (1) a (16) de acuerdo con la presente invención, dicha capa puede comprender adicionalmente un metal seleccionado del grupo que consta de Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir para potenciar la acción redox del material fotocatalizador.

Un espejo antiempañamiento para usar de acuerdo con la presente invención se puede elaborar mediante un procedimiento (17) que comprende las etapas de: preparar un sustrato con o sin una cubierta reflectante; recubrir la superficie de dicho sustrato con una capa sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador; y, formar donde sea necesario una cubierta reflectante de la superficie opuesta a dicho sustrato previa o subsiguientemente a o durante el transcurso de dicha etapa de recubrimiento.

Una lente antiempañamiento para usar de acuerdo con la presente invención se puede elaborar mediante un procedimiento (18), comprendiendo las etapas de: preparar un cuerpo que forma una lente; y, recubrir la superficie de dicho cuerpo con una capa fotorreactiva sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador.

Un miembro de lámina transparente antiempañamiento para usar de acuerdo con la presente invención se puede elaborar mediante un procedimiento (19), comprendiendo las etapas de: preparar un sustrato transparente; y, recubrir la superficie de dicho sustrato con una capa fotorreactiva sustancialmente transparente que consta de un material semiconductor fotocatalizador y presenta en la fotoexcitación una humectabilidad con agua de menos de aproximadamente 10º en términos del ángulo de contacto con el agua.

En los procedimientos (17) a (19), la etapa de someter dicho material fotocatalizador a fotoexcitación se lleva a cabo preferiblemente hasta que la humectabilidad con agua de dicha capa llegue a ser menos de aproximadamente 10º, más preferiblemente menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con el agua.

En cualquiera de los procedimientos (17) a (19), dicho material fotocatalizador comprende preferiblemente un óxido seleccionado del grupo que consta de TiO_{2}, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3} y Fe_{2}O_{3} y puede, adicionalmente, comprender SiO_{2} o SnO_{2}.

En cualquiera de los procedimientos (17) a (19), dicha etapa de recubrimiento preferiblemente comprende las etapas de:

(b) curar dicho elemento formador de película; y,

La etapa (c) se lleva a cabo preferiblemente hasta que la humectabilidad con agua de dicha capa llegue a ser menos de aproximadamente 10º, más preferiblemente menos de aproximadamente 5º, en términos del ángulo de contacto con el agua.

(a) recubrir la superficie con una capa fina de óxido de titanio amorfo; y,

(b) calentar dicha película a temperatura menor que el punto de ablandamiento del sustrato para transformar el óxido de titanio amorfo en óxido de titanio cristalino.

Preferiblemente, antes de dicha etapa de recubrimiento, el sustrato se recubre con una capa fina de sílice para impedir a los iones modificadores de red alcalina difundirse desde el sustrato en dicha capa.

En los procedimientos anteriores (17) a (19), dicha etapa (a) se lleva a cabo preferiblemente aplicando sobre la superficie una disolución de un compuesto orgánico de titanio, seguido por someter dicho compuesto a hidrólisis y polimerización por deshidratación para formar dicha capa fina de titanio amorfo sobre la superficie.

En esta realización, dicho compuesto orgánico de titanio se selecciona preferiblemente del grupo que consta de un alcóxido, un quelado y una acetato de titanio.

Alternativamente, en los procedimientos anteriores (17) a (19), dicha etapa (a) se lleva a cabo preferiblemente aplicando sobre la superficie una disolución de un compuesto inorgánico de titanio, seguido por someter a dicho compuesto a hidrólisis y polimerización por deshidratación para formar dicha película fina de óxido de titanio amorfo sobre la superficie.

En esta realización, dicho compuesto inorgánico de titanio es preferiblemente TiCl_{4} o Ti(SO_{4})_{2}.

Alternativamente, en los procedimientos anteriores (17) a (19), dicha etapa (a) se lleva a cabo preferiblemente depositando película metálica.

En el caso de que dicha capa comprenda SiO_{2}, dicha etapa de recubrimiento comprende preferiblemente las etapas de:

(a) aplicar sobre la superficie una suspensión que comprende partículas de óxido de titanio cristalino y partículas de sílice; y,

(b) calentar dicho sustrato a una temperatura menor que el punto de ablandamiento del sustrato para de este modo enlazar las partículas de dicho sustrato y sinterizar las partículas entre sí.

Preferiblemente, previamente a dicha etapa de recubrimiento el sustrato se recubre con una película fina de sílice para impedir a los iones modificadores de red alcalina difundirse desde el sustrato en dicha capa.

En el caso de que dicha capa comprenda SiO_{2}, dicha etapa de recubrimiento puede comprender alternativamente las etapas de:

(a) aplicar sobre la superficie una suspensión que comprende partículas de óxido de titanio cristalino dispersadas en un precursor de sílice amorfa; y,

(b) someter a dicho precursor a hidrólisis donde sea necesario y a polimerización por deshidratación para de este modo formar en dicha superficie una capa de partículas de óxido de titanio unidas mediante sílice amorfa.

En esta realización, dicho precursor es preferiblemente tetraalcoxisilano, silanol, polixilosano que tiene un peso molecular promedio de menos de 3.000 m, o una mezcla de los mismos.

(a) aplicar sobre la superficie una suspensión que comprende partículas de sílice dispersas en una disolución de un compuesto orgánico de titanio;

(b) someter a dichos compuestos a hidrólisis y polimerización por deshidratación para de este modo formar una película fina que comprende óxido de titanio amorfo y sílice amorfa; y,

(c) calentar dicha película a una temperatura menor que el punto de ablandamiento del sustrato para de este modo transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa del titanio.

En esta realización, dicho compuesto orgánico de titanio se selecciona preferiblemente del grupo que consta de una alcóxido, quelato y acetato de titanio.

En el caso de que dicha capa comprenda SiO_{2}, dicha etapa de recubrimiento puede alternativamente comprender las etapas de:

(a) aplicar sobre la superficie una disolución que comprende un compuesto orgánico de titanio y un precursor de sílice amorfa;

(b) someter a dichos compuestos a hidrólisis y polimerización por deshidratación para de este modo formar una película fina que comprende óxido de titano amorfo y sílice amorfa; y,

(c) calentar dicha película a temperatura de menos del punto de ablandamiento del sustrato para de este modo transformar óxido de titanio amorfo en la forma anatasa de titanio.

En esta realización, dicho compuesto orgánico de titanio se selecciona preferiblemente del grupo que consta de un alcóxido, quelato y acetato de titanio.

En esta realización, dicho precursor es preferiblemente tetraalcoxisilano, silanol, polisiloxano que tiene un peso molecular de menos de 3000, o una mezcla de los mismos.

En el caso de que dicha capa comprenda SnO_{2}, dicha etapa de recubrimiento preferiblemente comprende las etapas de:

(a) aplicar sobre la superficie una suspensión que comprende partículas de la forma anatasa de óxido de titanio y partículas de óxido de estaño; y,

(b) calentar dicho sustrato a una temperatura de menos de 900ºC para de este modo enlazar partículas a dicho sustrato y para sinterizar partículas entre sí.

(a) aplicar sobre la superficie una suspensión que comprende partículas de óxido de estaño dispersadas en una disolución de compuesto orgánico de titanio;

(b) someter a dicho compuesto a hidrólisis y polimerización por deshidratación para de este modo formar una película fina de titanio amorfo en el cual las partículas de óxido de estaño se dispersan; y,

(c) calentar dicha película a una temperatura de menos de 900ºC para de este modo transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa del titanio.

En los procedimientos (17) a (19), dicha etapa de recubrimiento se lleva a cabo preferiblemente tal que el grosor de dicha capa es menor de aproximadamente 0,2 micrometros.

Un espejo antiempañamiento para usar de acuerdo a la presente invención se adapta para impedir al condensado de la humedad y/o gotitas de agua adheridas sobre la superficie del mismo empañar y hacer borroso el espejo, dicho espejo comprende:

un sustrato con un recubrimiento reflectante; y,

un recubrimiento sustancialmente transparente de silicona el cual se une a la superficie de dicho sustrato y en el cual las partículas de un material fotocatalizador se dispersan uniformemente;

los grupos orgánicos unidos a los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicho recubrimiento estando sustituido en fotoexcitación de dicho material fotocatalizador al menos en parte con grupos hidroxilo como resultado de lo cual la superficie de dicho recubrimiento presenta una propiedad altamente hidrófila.

Una lente antiempañamiento de acuerdo con la presente invención se adapta para impedir al condensado de humedad y/o las gotitas de agua que se adhieren a la superficie de del mismo empañar y hacer borrosa la lente, dicha lente comprende:

un cuerpo transparente que forma una lente; y,

un recubrimiento sustancialmente transparente de silicona el cual se enlaza con la superficie de dicho cuerpo y en el cual las partículas de un material fotocatalizador están uniformemente dispersas;

los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona en la superficie de dicho recubrimiento sustituyéndose en la fotoexcitación de dicho material fotocatalizador al menos en parte con los grupos hidroxilo como resultado de lo cual la superficie de dicho recubrimiento presenta una propiedad altamente hidrófila.

Una lámina de vidrio transparente antiempañamiento para usar de acuerdo a la presente invención se adapta para impedir al condensado de humedad y/o las gotitas de agua que se adhieren a la superficie del mismo empañar y hacer borrosa la lámina de vidrio, dicha lámina de vidrio comprende:

un sustrato transparente; y,

Estas características y ventajas de la invención igual que otras características y ventajas de la misma llegarán a ser patentes a partir de la siguiente descripción:

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el nivel de energía de la banda armazón y la banda de conducción de varios fotocatalizadores semiconductores utilizables en la presente invención;

las figuras 2A y 2B son panorámicas esquemáticas de secciones cruzadas en una escala microscópica agrandada del recubrimiento catalizador formado sobre la superficie de un sustrato y mostrando los grupos hidroxilo que se quimioabsorben sobre la superficie en la fotoexcitación del fotocatalizador;

las figuras 3-5, 7 y 9 son gráficas que muestran respectivamente la variación, en respuesta al tiempo, del ángulo de contacto con agua de varios especímenes en los ejemplos según los especímenes se someten a irradiación de luz ultravioleta;

la figura 6 muestra un espectro Raman de una superficie de un recubrimiento fotocatalizador hecho de silicona;

las figuras 8 y 14 son gráficas que muestran los resultados de las pruebas de lápices duros;

las figuras 10-13 son gráficas que muestran el ángulo de contacto con agua frente a la razón molar de sílice en óxido de titanio mezclado con sílice;

la figura 15 son gráficas que muestran la variación, en respuesta al tiempo, del ángulo de contacto con agua cuando la luz ultravioleta tiene diferentes longitudes de onda se irradia sobre la superficie del recubrimiento fotocatalizador.

El mejor modo para llevar a cabo la invención

Se prepara un sustrato que tiene una superficie que requiere superhidrofilización y se recubre con una cubierta fotocatalizadora. En el caso donde el sustrato está hecho de un material que resiste el calor tal como metal, cerámica y vidrio, el recubrimiento fotocatalizador se puede fijar sobre la superficie del sustrato mediante partículas sinterizadas de un fotocatalizador como se describe más adelante. Alternativamente, una lámina delgada de la forma amorfa de un precursor del fotocatalizador puede formarse primero sobre la superficie del sustrato y el precursor amorfo del fotocatalizador puede después transformarse en fotocatalizador fotoactivo mediante calentamiento y cristalización.

En el caso donde el sustrato se forma de una material no resistente al calor tal como plástico o se recubre con una pintura, el recubrimiento fotocatalizador se puede formar aplicando sobre la superficie una composición de recubrimiento resistente a la fotooxidación que contiene el fotocatalizador y curando la composición de recubrimiento, como se describe más adelante.

Cuando un espejo antiempañamiento se está fabricando, se puede formar primero un recubrimiento reflectante sobre la superficie y el recubrimiento fotocatalizador se puede formar después sobre la superficie anterior del espejo. Alternativamente, el recubrimiento reflectante se puede formar en el sustrato previamente a, subsiguientemente a o durante el transcurso de la etapa de recubrimiento del fotocatalizador.

Fotocatalizador

El ejemplo más preferido del fotocatalizador utilizable en el recubrimiento fotocatalizador usado de acuerdo con la invención es óxido de titanio (TiO_{2}). El óxido de titanio es inofensivo, químicamente estable y disponible a un bajo coste. Además, el óxido de titanio tiene una banda alta de hueco de energía y, por lo tanto, requiere luz ultravioleta (UV) para la fotoexcitación. Esto significa que la absorción de la luz visible no ocurre durante el transcurso de la fotoexcitación de tal forma que el recubrimiento está libre del problema del coloreado el cual debería ocurrir de otro modo debido a un componente de color complementario. De acuerdo con esto, el óxido de titanio es particularmente adecuado para recubrir en un miembro transparente tal como vidrio, lente y espejo.

El TiO_{2} es preferiblemente cristalino, más preferiblemente en la forma de anatasa o rutilo.

Como óxido de titanio, se pueden usar tanto anatasa como rutilo. La ventaja de la forma anatasa del óxido de titanio es que un sol en el cual están dispersas partículas extremadamente finas de anatasa está fácilmente disponible en el mercado tal que es fácil hacer una película extremadamente fina. Por otro lado, la ventaja de la forma rutilo del óxido de titanio es que se puede sinterizar a una temperatura alta de tal forma que se puede obtener un recubrimiento excelente en fuerza y resistencia a la abrasión. Aunque la forma rutilo del óxido de titanio es menor en el nivel de la banda de conducción que la forma anatasa como se muestra en la figura 1, se puede usar igual para el propósito de la superhidrofilización catalizadora.

Se cree que, cuando un sustrato 10 se recubre con un recubrimiento fotocatalizador 12 de óxido de titanio y en la fotoexcitación del óxido de titanio mediante luz ultravioleta, el agua se quimioabsorbe sobre la superficie en la forma de grupos hidroxilo (OH^{-}) porque el elemento metálico y el oxígeno están presentes en la superficie.

Otros fotocatalizadores los cuales pueden usarse en el recubrimiento fotocatalizador usado de acuerdo con la invención pueden incluir un óxido metálico tal como ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, y Fe_{2}O_{3}, como se muestra en la figura 1. Se cree que, de forma similar al óxido de titanio, estos óxidos metálicos son aptos para adsorber los grupos hidroxilo (OH^{-}) de superficie porque el elemento metálico y el oxígeno están presentes en la superficie.

Como se muestra en la figura 2B, el recubrimiento fotocatalizador se puede formar mezclando las partículas 14 del fotocatalizador en una capa 16 de óxido metálico. En particular, la superficie se puede hidrofilizar a una alto grado cuando la sílice o el óxido de estaño se mezclan en el fotocatalizador como se describe más adelante.

Grosor del recubrimiento fotocatalizador

En el caso de que el sustrato esté hecho de una material transparente como en el caso del vidrio, una lente y un espejo, es preferible que el grosor del recubrimiento fotocatalizador no sea mayor de 0,2 \mum. Con un grosor tal, puede evitarse el coloreado de la superficie fotocatalizadora debido a la interferencia de la luz. Además, cuanto más delgado es el recubrimiento fotocatalizador, puede ser más transparente el sustrato. Además, la resistencia a abrasión del recubrimiento fotocatalizador se incrementa con el grosor decreciente.

La superficie del recubrimiento fotocatalizador puede recubrirse adicionalmente mediante una capa protectora resistente a la abrasión o resistente a corrosión u otra película funcional la cual es susceptible de hidrofilización.

Formación de la capa fotocatalizadora mediante calcinación de óxido de titanio amorfo

En el caso de que el sustrato este hecho de un material con resistencia al calor tal como metal, cerámica o vidrio, uno de los procedimientos preferidos para formar un recubrimiento fotocatalizador resistente a la abrasión, el cual presenta la superhidrofilicidad de un grado tal que el ángulo de contacto con agua llega a ser tan pequeño como 0º, es formar primero un recubrimiento de la forma amorfa del óxido de titanio sobre la superficie del sustrato y para después calcinar el sustrato para de este modo transformar mediante transición de fase de óxido de titanio amorfo en óxido de titanio cristalino (es decir, anatasa o rutilo). La formación de óxido de titanio amorfo se puede llevar a cabo mediante uno de los siguientes procedimientos.

(1) Hidrólisis y polimerización por deshidratación del compuesto orgánico de titanio

El alcóxido de titanio, tal como un tetraetoxititanio, tetraisopropoxititanio, tetra-n-propoxititanio, tetrabutoxititanio, y tetrametoxititanio, se usa para añadirse al cual un inhibidor de hidrólisis tal como ácido clorhídrico y etilamina, diluyéndose la mezcla mediante alcohol tal como etanol y propanol. Mientras se somete a hidrólisis parcial o completa, la mezcla se aplica sobre la superficie del sustrato mediante recubrimiento por pulverización, recubrimiento por flujo, recubrimiento por giro, recubrimiento por baño, recubrimiento por enrollado o cualquier otro procedimiento adecuado de recubrimiento, seguido por secado a una temperatura que varía desde la temperatura ambiente hasta 200ºC. En el secado, la hidrólisis de alcóxido de titanio se completará para dar como resultado la formación de hidróxido de titanio el cual después sufre polimerización por deshidratación como un resultado de lo cual se forma una capa de óxido de titanio amorfo sobre la superficie del sustrato.

En lugar de alcóxido de titanio, se pueden emplear otros compuestos orgánicos de titanio tales como quelato de titanio y acetato de titanio.

(2) Formación de óxido de titanio amorfo a partir de un compuesto inorgánico de titanio

La disolución ácida acuosa de compuesto inorgánico de titanio tal como TiCl_{4} y Ti(SO_{4})_{2} se aplica sobre la superficie del sustrato mediante recubrimiento por pulverización, recubrimiento por flujo, recubrimiento por giro, recubrimiento por baño o recubrimiento por enrollado. El sustrato se seca después a una temperatura de 100-200ºC para someter al compuesto inorgánico de titanio a hidrólisis y polimerización por deshidratación para formar una capa de óxido de titanio amorfo sobre la superficie del sustrato. Alternativamente, el óxido de titanio amorfo se puede formar sobre la superficie del sustrato mediante deposición de vapor química de TiCl_{4}.

(3) Formación de óxido de titanio amorfo depositando película metálica

El óxido de titanio amorfo se puede depositar sobre la superficie del sustrato mediante un bombardeo con rayo de electrones de una diana de titanio metálico en una atmósfera oxidante.

(4) Temperatura de calcinación

La calcinación del óxido de titanio amorfo se puede llevar a cabo a una temperatura al menos mayor que la temperatura de cristalización de anatasa. En la calcinación a una temperatura de 400-500ºC o más, el óxido de titanio amorfo se puede transformar en la forma anatasa de óxido de titanio. En la calcinación a una temperatura de 600-700ºC o más, el óxido de titanio amorfo se puede transformar en una forma rutilo de óxido de titanio.

(5) Formación de la capa de prevención de la difusión

En el caso de que el sustrato esté hecho de vidrio o baldosa vitrificada la cual contiene iones alcalinos tales como sodio con interconexión modificada, es preferible que una capa intermedia de sílice y similar se forme entre el sustrato y la capa de óxido de titanio amorfo antes de la calcinación. Esta disposición protege a los iones alcalinos de interconexión modificada de difundirse desde el sustrato en el recubrimiento fotocatalizador durante la calcinación del óxido de titanio amorfo. Como un resultado, la superhidrofilización se lleva a cabo al grado de que el ángulo de contacto con agua llega a ser tan pequeño como 0º.

Capa fotocatalizadora de óxido de titanio mezclado con sílice

Otro procedimiento preferido de formar un recubrimiento fotocatalizador de resistencia a abrasión el cual presenta la superhidrofilicidad en un grado tal que el ángulo de contacto con agua llega a ser tan pequeño como 0º, es formar sobre la superficie del sustrato un recubrimiento fotocatalizador que consta de una mezcla entre óxido de titanio y sílice. La tasa de sílice a la suma de óxido de titanio y sílice puede ser 5-90% por mol, preferiblemente de 10-70% por mol, más preferiblemente de 10-50% por mol. La formación de recubrimiento fotocatalizador que consta óxido de titanio mezclado con sílice se puede llevar a cabo mediante uno de los siguientes procedimientos.

(1) Una suspensión que contiene partículas de la forma anatasa y la forma rutilo de óxido de titanio, y las partículas de sílice se aplican sobre la superficie del sustrato, seguidas por la sinterización a una temperatura menor del punto de ablandamiento del sustrato.

(2) Una mezcla de un precursor de sílice amorfa (por ejemplo, tetraalcoxisilano tal como tetraetoxixilano, tetraisopropoxisilano, tetra-n-propoxisilano, tetrabutoxisilano, y tetrametoxisilano; silanol formado por hidrólisis de tetraalcoxisilano; o polisiloxano que tiene un peso molecular medio de menos de 3000) y un sol de óxido de titanio cristalino se aplica sobre la superficie del sustrato y se somete a hidrólisis donde se desea formar silanol, seguido por calentar a temperatura superior a aproximadamente 100ºC para someter silanol a polimerización por deshidratación para formar de este modo un recubrimiento fotocatalizador en el que las partículas de óxido de titanio se enlazan mediante sílice amorfa. A este respecto, si la polimerización por deshidratación de silanol se lleva a cabo a una temperatura mayor de aproximadamente 200ºC, la polimerización de silanol se llevó a cabo a una temperatura alta tal que se potencia la resistencia alcalina del recubrimiento fotocatalizador.

(3) Una suspensión en la que las partículas de sílice se dispersan en una disolución de un precursor de óxido de titanio amorfo (por ejemplo, los compuestos orgánicos de titanio tales como alcóxido, quelato o acetato de titanio; o el compuesto inorgánico de titanio tal como TiCl_{4} y Ti(SO_{4})_{2} se aplica sobre la superficie del sustrato y después el compuesto de titanio se somete a hidrólisis y polimerización por deshidratación a una temperatura que varía desde la temperatura ambiente hasta 200ºC para formar de este modo una película fina de óxido de titanio amorfo en la cual están dispersas partículas de sílice. Después, la película fina se calentó a una temperatura mayor que la temperatura de cristalización del óxido de titanio pero menor que el punto de ablandamiento del sustrato para de este modo transformar el óxido de titanio amorfo en óxido de titanio cristalino mediante transición de fase.

(4) Añadir una disolución de un precursor de óxido de titanio amorfo (compuesto orgánico de titanio tal como alcóxido, quelato o acetato de titanio; o compuesto inorgánico de titanio tal como TiCl_{4} y Ti(SO_{4})_{2} es un precursor de sílice amorfa (por ejemplo, tetraalcoxisilano tal como tetraetoxisilano, tetraisopropoxisilano, tetra-n-propoxisilano, tetrabutoxisilano, y tetrametoxisilano; hidrolizado del mismo, es decir, silanol; o polisiloxano que tiene un peso molecular promedio de menos de 3000) y la mezcla se aplica sobre la superficie del sustrato. Después, estos precursores se someten a hidrólisis y polimerización por deshidratación para formar una película fina hecha de una mezcla de óxido de titanio amorfo y sílice amorfa. A partir de entonces, la película fina se calienta a una temperatura mayor que la temperatura de cristalización de óxido de titanio pero menor que el punto de ablandamiento del sustrato para de este modo transformar el óxido de titanio amorfo en óxido de titanio cristalino mediante transición de
fase.

Capa fotocatalizadora de óxido de titanio mezclado con óxido de estaño

Incluso otro procedimiento preferido de formar un recubrimiento fotocatalizador resistente a la abrasión el cual presenta superhidrofilicidad en un grado tal que el ángulo de contacto con agua llega a ser tan pequeño como 0º, está para formar sobre la superficie del sustrato un recubrimiento fotocatalizador que consta de una mezcla entre óxido de titanio y óxido de estaño. La tasa del óxido de estaño a la suma de óxido de titanio y óxido de estaño puede ser 1-95% en peso, preferiblemente 1-50% en peso. La formación de un recubrimiento fotocatalizador compuesto de óxido de titanio mezclado con óxido de estaño se puede llevar a cabo mediante uno de los procedimientos siguientes.

(1) Una suspensión que comprende partículas de la forma anatasa o de la forma rutilo de óxido de titanio y partículas de óxido de estaño se aplica sobre la superficie del sustrato, seguido por sinterizar a una temperatura menor que el punto de ablandamiento del sustrato.

(2) Una suspensión en la que las partículas de óxido de estaño están dispersas en una disolución de un precursor de óxido de titanio amorfo (por ejemplo, compuesto orgánicos de titanio tales como alcóxido, quelado o acetato de titanio; o compuesto inorgánico de titanio tal como TiCl_{4} y Ti(SO_{4})_{2}) se aplica sobre la superficie del sustrato y después el compuesto de titanio se somete a hidrólisis y polimerización por deshidratación a una temperatura que varía de la temperatura ambiente a 200ºC para formar de este modo una película fina de óxido de titanio amorfo en la cual están dispersas partículas de óxido de estaño. Después, la película fina se calienta a una temperatura más alta que la temperatura de cristalización del óxido de titanio pero más baja que el punto de ablandamiento del sustrato para de este modo transformar óxido de titanio amorfo en óxido de titanio cristalino mediante transición de fase.

Pintura de silicona que contiene fotocatalizador

Un procedimiento adicional preferido de formar un recubrimiento fotocatalizador el cual presenta la superhidrofilicidad en un grado tal que el ángulo de contacto con agua llega a ser tan pequeño como 0º, está para usar una composición de recubrimiento en la que las partículas de un fotocatalizador se dispersan en un elemento formador de película de silicona sin curar o parcialmente curada (organopolisiloxano) o un precursor de la misma.

La composición de recubrimiento se aplicó a la superficie del sustrato y el elemento formador de película se somete después a curado. En la fotoexcitación del fotocatalizador, los grupos orgánicos unidos a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se sustituyen con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora del fotocatalizador, como se describe más adelante con referencia a los ejemplos 13 y 14, como resultado de lo cual la superficie del recubrimiento fotocatalizador se superhidrofilizada.

Este procedimiento proporciona varias ventajas. Dado que la pintura fotocatalizadora que contiene pintura de silicona se puede curar a temperatura ambiente o a una temperatura relativamente baja, este procedimiento se puede aplicar a un sustrato formado de un material no resistente al calor tal como plásticos. La composición de recubrimiento que contiene el fotocatalizador se puede aplicar siempre que se desee por medio de pintar con brocha, recubrir con pulverizador, recubrir por enrollamiento y similares en cualquier sustrato existente que requiera superhidrofilización de la superficie. La superhidrofilización mediante fotoexcitación del fotocatalizador se puede llevar a cabo fácilmente incluso mediante la luz solar como fuente de luz.

Además, en el caso de que la película de recubrimiento se forme sobre un sustrato plásticamente deformable tal como una lámina de acero para trabajado plástico como se desea después del curado de la película de recubrimiento y antes de la fotoexcitación. Antes de la fotoexcitación, los grupos orgánicos se unen a los átomos de silicio de las moléculas de silicona, tal que la película recubridora tiene una flexibilidad adecuada. De acuerdo con esto, la lámina de acero se puede deformar fácilmente sin dañar la película recubridora. Después de la deformación plástica, el fotocatalizador se puede someter a fotoexcitación con lo cual los grupos orgánicos unidos a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se sustituirán con grupos hidroxilo bajo la acción del fotocatalizador para de este modo volver superhidrófila la superficie de la película de recubrimiento.

La pintura de silicona que contiene fotocatalizador tiene una resistencia suficiente frente a la acción de fotoxidación el fotocatalizador dado que está compuesta del enlace siloxano.

Otra ventaja del recubrimiento fotocatalíco hecho de pintura de silicona que contiene fotocatalizador es que, una vez la superficie se ha vuelto superhidrófila, la superhidrofilicidad se mantiene durante un largo periodo de tiempo incluso si el recubrimiento se mantiene en la oscuridad y que la superhidrofilicidad se puede restaurar incluso mediante la luz de una lámpara de iluminación interior tal como una lámpara fluorescente.

Ejemplos del elemento formador de película utilizables en la invención incluyen metiltriclorosilano, metiltribromosilano, metiltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano, metiltrietoxisilano, metiltriisoproposixilano, metiltri-t-butoxisilano; etiltriclorosilano, etiltribromosilano, etiltrimetoxisilano, etiltrietoxisilano, etiltriisoproposixilano, etiltri-t-butoxisilano; n-propiltriclorosilano, n-propiltribromosilano, n-propiltrimetoxisilano, n-propiltrietoxisilano, n-propiltriisoproposixilano, n-propiltri-t-butoxisilano; n-hexiltriclorosilano, n-hexiltribromosilano, n-hexiltrimetoxisilano, n-hexiltrietoxisilano, n-hexiltriisoproposixilano, n-hexiltri-t-butoxisilano; n-deciltriclorosilano, n-deciltribromosilano, n-deciltrimetoxisilano, n-deciltrietoxisilano, n-deciltriisoproposixilano, n-deciltri-t-butoxisilano; n-octadeciltriclorosilano, n-octadeciltribromosilano, n-octadeciltrimetoxisilano, n-octadeciltrietoxisilano, n-octadeciltriisoproposixilano, n-octadeciltri-t-butoxisilano; feniltriclorosilano, feniltribromosilano, feniltrimetoxisilano, feniltrietoxisilano, feniltriisoproposixilano, feniltri-t-butoxisilano; tetraclorosilano, tetrabromosilano, tetrametoxisilano, tetraetoxisilano, tetrabutoxisilano, dimetoxidietoxisilano; dimetildiclorosilano, dimetildibromosilano, dimetildimetoxisilano, dimetildietoxisilano, difenildiclorosilano, difenildibromosilano, difenildimetoxisilano, difenildietoxisilano, fenilmetildiclorosilano, fenilmetildibromosilano, fenilmetildimetoxisilano, fenilmetildietoxisilano; triclorohidrosilano, tribromohidrosilano, trimetoxihidrosilano, trietoxihidrosilano, triisopropoxihidrosilano, tri-t-butoxihidrosilano; viniltriclorosilano, viniltribromosilano, viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltriisopropoxisilano, viniltri-t-butoxisilano; trifluoropropoxitriclorosilano, trifluoropropoxitribromosilano, trifluoropropoxitrimetoxisilano, trifluoropropoxitrietoxisilano, trifluoropropoxitriisopropoxisilano, trifluoropropoxitri-t-butoxisilano; gamma-glicidoxipropilmetildimetoxisilano, gamma-glicidoxipropilmetildietoxisilano gamma-glicidoxipropilmetiltrimetoxisilano, gamma-glicidoxipropilmetiltrietoxisilano, gamma-glicidoxipropiltriisopropoxisilano, gamma-glicidoxipropiltri-t-butoxisilano; gamma-metacriloxipropilmetildimetoxisilano, gamma-metacriloxipropilmetildietoxisilano gamma-metacriloxipropilmetiltrimetoxisilano,
gamma-metacriloxipropilmetiltrietoxisilano, gamma-metacriloxipropiltriisopropoxisilano, gamma-metacriloxipropiltri-t-butoxisilano; gamma-aminopropilmetildimetoxisilano, gamma-aminopropilmetildietoxisilano gamma-aminopropilmetiltrimetoxisilano, gamma-aminopropilmetiltrietoxisilano, gamma-aminopropiltriisopropoxisilano, gamma-aminopropiltri-t-butoxisilano; gamma-mercaptopropilmetildimetoxisilano, gamma-mercaptopropilmetildietoxisilano
gamma-mercaptopropilmetiltrimetoxisilano, gamma-mercaptopropilmetiltrietoxisilano, gamma-mercaptopropiltriisopropoxisilano, gamma-mercaptopropiltri-t-butoxisilano; \beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano, \beta-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrietoxisilano, hidrolizado parcial de los mismos; y mezclas de los mismos.

Para asegurar que el recubrimiento de silicona presenta una dureza y lisura satisfactoria, es preferible que el recubrimiento contenga más de un 10% por mol de un siloxano entrecruzándose tridimensionalmente. Además, proporcionar una flexibilidad adecuada de la película de recubrimiento ya asegura una dureza y lisura satisfactorias, se prefiere que el recubrimiento contenga menos del 60% por mol de un siloxano que se entrecruza bidimensionalmente. Además, para potenciar la velocidad con que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona se sustituyen con grupos hidroxilo en la fotoexcitación, es deseable usar una silicona en la que los grupos orgánicos unidos a los átomos de silicio de las moléculas de silicona son grupos n-propilo o fenilo. En lugar de silicona que tiene un enlace siloxano, se puede usar organopolisilazano compuesto de un enlace silazano.

Adición de potenciador antibacteriano

El recubrimiento fotocatalizador se puede tratar con un metal tal como Ag, Cu y Zn.

El tratamiento del fotocatalizador con Ag, Cu o Zn se puede llevar a cabo añadiendo una sal soluble de tal metal a una suspensión que contiene partículas del fotocatalizador, usándose la disolución resultante para formar el recubrimiento fotocatalizador. Alternativamente, después de formarse el recubrimiento fotocatalizador, una sal soluble de tal metal se puede aplicar sobre ello y se puede someter a una irradiación de luz para depositar metal mediante fotorreducción.

El recubrimiento fotocatalizador tratado con Ag, Cu o Zn es capaz de matar las bacterias adheridas a la superficie. Además, tales recubrimientos fotocatalizadores inhiben el crecimiento de microorganismos tales como moho, algas y musgo. Como un resultado, la superficie de un edificio, máquina, aparato, hogar, artículo y similares se puedan mantener limpios durante un largo periodo.

Adición de un potenciador de fotoactividad

El recubrimiento fotocatalizador puede adicionalmente tratarse con un metal del grupo del platino tal como Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir. Estos metales se pueden usar para tratar de forma similar al fotocatalizador mediante deposición por fotorreducción o mediante adición a una sal soluble.

Un fotocatalizador tratado con un metal del grupo del platino desarrolla una actividad redox fotocatalizadora potenciada tal que se promoverá la descomposición de contaminantes adheridos sobre la superficie.

Fotoexcitación e irradiación ultravioleta

Para el propósito antiempañamiento de un miembro transparente tal como un vidrio, una lente y un espejo, es preferible que el recubrimiento fotocatalizador se forme de un fotocatalizador tal como óxido de titanio que tiene una banda alta de hueco de energía y se puede fotoexcitar sólo mediante luz ultravioleta. En ese caso, el recubrimiento fotocatalizador no absorbe la luz visible de forma que el vidrio, una lente o un espejo no se colorearían mediante un componente de color complementario. La forma anatasa del óxido de titanio se puede fotoexcitar mediante una luz ultravioleta que tiene una longitud de onda menor que 387 nm, con la forma rutilo del óxido de titanio mediante una luz ultravioleta que tiene una longitud de onda de menos de 413 nm, con óxido de estaño que tiene mediante una luz ultravioleta una longitud de onda de menos de 413 nm, con óxido de cinc que tiene mediante una luz ultravioleta una longitud de onda de menos de 387 nm.

Como una fuente de luz ultravioleta, se puede usar una lámpara fluorescente, lámpara incandescente, lámpara de metal halógeno, lámpara de mercurio u otro tipo de lámpara de iluminación interior. Como el vidrio, lente o espejo antiempañamiento se expone a la luz ultravioleta, la superficie del mismo se puede superhidrofilizar mediante fotoexcitación del fotocatalizador. En una situación donde el recubrimiento fotocatalizador se expone a la luz solar como en el caso de un espejo retrovisor de un vehículo, el fotocatalizador se fotoexcitará ventajosamente espontáneamente mediante la luz ultravioleta contenida en la luz solar.

La fotoexcitación se puede llevar a cabo, o causar que se lleve a cabo, hasta que el ángulo de contacto, con agua, de la superficie llegue a ser aproximadamente de 10º, preferiblemente menos de aproximadamente 5º, particularmente igual a aproximadamente 0º. Generalmente, mediante fotoexcitación a una intensidad de luz ultravioleta de 0,001 mW/cm^{2}, el recubrimiento fotocatalizador se puede superhidrofilizar en varios días al grado en que el ángulo de contacto con el agua llegue a ser aproximadamente 0º. Dado que la intensidad de la luz ultravioleta contenida en la luz solar entra en contacto con la superficie de la Tierra es aproximadamente de 0,1-1 mW/cm^{2}, la superficie se superhidrofilizará en un tiempo menor cuando se expone a la luz solar.

En el caso de que la superficie del sustrato se esté limpiando mediante precipitación o se proteja de adhesión a contaminantes, el recubrimiento fotocatalizador puede estar formado de un fotocatalizador el cual se puede fotoexcitar mediante luz ultravioleta o luz visible. Los artículos cubiertos por el recubrimiento fotocatalizador están dispuestos de forma externa y se someten a irradiación de la luz solar y a las precipitaciones.

Cuando el recubrimiento fotocatalizador está hecho de óxido de titanio que contiene silicona, es preferible fotoexcitar el fotocatalizador a una intensidad tal para asegurar que una cantidad suficiente de los grupos orgánicos de superficie enlazados a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se sustituyen con grupos hidroxilo. El procedimiento más conveniente para ello es usar la luz solar.

Una vez la superficie se ha hecho altamente hidrófila, la hidrofilicidad se mantiene incluso durante la noche. En exposición de nuevo a la luz solar, la hidrofilicidad puede restaurarse y mantenerse.

Es preferible que el recubrimiento fotocatalizador se superhidrofilice de forma anticipada antes de que el sustrato se cubra mediante el recubrimiento fotocatalizador de acuerdo a la invención ofrece para usar al usuario.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos ilustran la aplicabilidad industrial de la invención a partir de varios aspectos.

Ejemplo 1 Espejo antiempañamiento-recubrimiento fotocatalizador antiempañamiento con capa de sílice interdispersa

6 partes en peso de tetraetoxisilano Si(OC_{2}H_{5})_{4} (Wako JunYaku, Osaka), 6 partes en peso de agua pura, y dos partes en peso de ácido clorhídrico al 36% como un inhibidor de hidrólisis se añadieron a 86 partes en peso de etanol como disolvente y la mezcla se agitó para obtener una disolución de sílice de recubrimiento. La disolución se dejó enfriar durante aproximadamente 1 hora a partir de que la disolución se desarrolla al mezclarse en caliente. La disolución se aplicó después sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados mediante el procedimiento de recubrimiento por flujo y se secó a una temperatura de 80ºC. Según avanza el secado, el tetrahidroxisilano se hidrolizó para formar primero silanol Si(OH)_{4} el cual sufrió después polimerización de deshidratación para formar una película delgada de sílice amorfa sobre la superficie de la placa de
vidrio.

Después se preparó una disolución de recubrimiento de óxido de titanio añadiendo 0,1 partes en peso de ácido clorhídrico al 36% como un inhibidor de hidrólisis a una mezcla de una parte en peso de tetraetoxido de titanio Ti(OC_{2}H_{5})_{4} (Merk) y 9 partes en peso de etanol, y la disolución se aplicó a la superficie de la placa de vidrio anteriormente mencionada por el procedimiento de recubrimiento por flujo en aire seco. La cantidad de recubrimiento fue de 45 \mug/cm^{2} en términos de óxido de titanio. Como la velocidad de hidrólisis de tetraetóxido de titanio fue tan alta, la hidrólisis de tetraetóxido de titanio comenzó parcialmente durante el transcurso del recubrimiento de forma que comenzó la formación de hidróxido de titanio Ti(OH)_{4}.

Después de que la placa de vidrio se mantuvo a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante 1-10 minutos para permitir la completación de la hidrólisis de tetraetóxido de titanio y para someter el hidróxido de titanio resultante a polimerización por deshidratación como resultado de lo cual se forma óxido de titanio amorfo. De esta manera, se obtuvo una placa de vidrio que tiene un recubrimiento de óxido de titanio amorfo situado sobre la cobertura de sílice amorfa.

Este espécimen después se encenderse o calcinarse a una temperatura de 500ºC con el fin de transformar óxido de titanio amorfo en forma anatasa de óxido de titanio. Se considera que, debido a la presencia del recubrimiento de sílice amorfa que subyace al recubrimiento de óxido de titanio amorfo, se impide a los iones modificadores de red alcalina difundirse desde el sustrato en dicha capa impedir a los iones modificadores de red alcalina tales como iones de sodio que están presentes en la placa de vidrio la difusión en el recubrimiento de óxido de titanio desde el sustrato de vidrio durante la calcinación.

Después se formó un recubrimiento reflector de aluminio mediante deposición por evaporación al vacío en la parte posterior de la placa de vidrio para preparar un espejo para de este modo obtener el espécimen #1.

Después de que se guardó el espécimen #1 en la oscuridad durante varios días, una luz ultravioleta se irradió sobre la superficie del espécimen durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} (la intensidad de luz ultravioleta que tiene una energía más alta que la banda de hueco de energía de la forma anatasa de óxido de titanio, es decir, la intensidad de luz ultravioleta que tiene una longitud de onda más corta que 387 nm) usando una lámpara fluorescente de 20W azul-luz-negra (abreviadamente en inglés BLB) (Sankyo Electric, FL20BLB) para obtener espécimen #2.

Para los propósitos de comparación, un recubrimiento reflectivo de aluminio se formó mediante deposición por evaporación al vacío en la parte posterior de la placa de vidrio dando ni recubrimiento con sílice ni con óxido de titanio, situándose el producto en la oscuridad durante varios días para obtener espécimen #3.

El ángulo de contacto, con agua, de los especímenes #2 y #3 se midió mediante un medidor de ángulos de contacto (Kyowa Kaimen Kagadu K.K. de Asaka, Saitama, modelo CA-X150). El poder de resolución en la cara del ángulo pequeño de este medidor de ángulos de contacto fue de 1º. El ángulo de contacto se midió 30 segundos después de que una gota se agua se goteara de una microjeringuilla sobre la superficie de los respectivos especímenes. En el espécimen #2, la lectura del medidor de ángulos de contacto, indicando el ángulo de contacto con agua de la superficie, fue de 0º de forma que la superficie presentó superhidrofilicidad. En contraste, el ángulo de contacto con agua del espécimen #3 fue de 30-40º.

Después se probaron los especímenes #2 y #3 en su capacidad antiempañamiento igual que para ver como las gotitas de agua adherentes se dispersan sobre su superficie. La evaluación de la capacidad antiempañamiento se hizo rellenando un vaso de precipitados de 500 ml con 300 ml de agua caliente a aproximadamente 80ºC, situando a partir de entonces en el vaso de precipitados cada espécimen durante aproximadamente 10 segundos con la superficie anterior del espejo dirigida hacia abajo, e inspeccionando inmediatamente a partir de entonces la presencia o ausencia de un empañamiento sobre la superficie del espécimen e inspeccionando como se refleja la cara del examinador.

Con el espécimen #3, la superficie del espejo se empañó por vapor de forma que la imagen de la cara del observador no se reflejó bien. Sin embargo, con el espécimen #2, no se observó ningún empañamiento en absoluto y la cara del examinador se reflejó claramente.

La evaluación de la manera de dispersar gotitas de agua adherentes se llevó a cabo goteando varias gotitas de agua desde una pipeta sobre la superficie del espejo inclinado a un ángulo de 45º, rotando el espejo en una posición vertical, y a partir de entonces inspeccionar como las gotitas se adhieren y como se refleja la cara del observador.

Con el espécimen #3, las gotitas de agua discretas dispersas las cuales eran obstructivas para el ojo se adhirieron en la superficie del espejo. Como un resultado, la imagen reflejada se perturbó mediante la refracción de la luz debida a las gotitas adherentes de tal manera que fue difícil observar la imagen reflejada con claridad. En contraste, con el espécimen #2, las gotitas adheridas en la superficie del espejo se dejaron dispersar sobre la superficie para formar una película de agua uniforme sin que se formen gotitas de agua discretas. Aunque se observó una ligera distorsión de la imagen reflejada debido a al presencia de película de agua, fue posible reconocer la cara reflejada del examinador con una claridad suficiente.

Ejemplo 2 Espejo antiempañamiento-recubrimiento fotocatalizador que comprende óxido de titanio mezclado con sílice

Una película fina de sílice amorfa se formó sobre la superficie de un espejo (hecho por Nihon Flat Glass, MFL3) de una manera similar al ejemplo 1.

Después se preparó una disolución de recubrimiento mezclando 0,69 g de tetraetoxisilano (Wako JunYaku), 1,07 g de un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (Nissan Chemical Ind., TA-15, tamaño medio de la partícula de 0,01 \mum), 29,88 g de etanol, y 0,36 g de agua pura. La disolución de recubrimiento se aplicó sobre la superficie del espejo mediante el procedimiento de pulverizar el recubrimiento. El espejo se mantuvo a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante aproximadamente 20 minutos para someter tetrahidroxisilano a hidrólisis y a polimerización por deshidratación para de este modo formar en la superficie del espejo un recubrimiento en el que partículas de la forma anatasa de óxido de titanio se enlazaron con un agente de unión de sílice amorfa. La razón de peso entre óxido de titanio y sílice fue de 1.

Después de que el espejo se guardó en la oscuridad durante varios días, una luz ultravioleta se irradió mediante la lámpara fluorescente BLB durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} para obtener espécimen #1. Como el ángulo de contacto con la superficie del agua del espejo se midió mediante el mismo medidor de ángulos de contacto que se usa en el Ejemplo 1, la lectura del medidor de ángulos de contacto fue de 0º.

Después, en forma similar al Ejemplo 1, la capacidad antiempañamiento y la manera de dispersar las gotitas de agua adherentes se evaluó con respecto al espécimen #1 igual que al espejo "MFL3" no proporcionado con el recubrimiento fotocatalizador. En la prueba de la propiedad antiempañamiento, con el espécimen #1, no se observó empañamiento en absoluto y la imagen de la cara del examinador no se reflejó claramente, en contraste con el espejo "MFL3" en el que se observó un empañamiento en la superficie del espejo tal que la imagen de la cara del examinador no se reflejó claramente. En la inspección de la manera de dispersar las gotitas de agua adherentes, con el espejo "MFL3", las gotitas de agua dispersas sobre la superficie causaron refracción de la luz perturbando de esta manera la imagen reflejada. Con el espécimen #1, en contraste, las gotitas de agua adheridas a la superficie del espejo se dispersaron sobre la superficie para formar una película uniforme de agua y, aunque se observó una ligera distorsión en la imagen reflejada debido a la presencia de la película de agua, fue posible reconocer la imagen reflejada de la cara del examinador con una claridad suficiente.

Ejemplo 3 Lentes de gafas antiempañamiento

Primero, se formó una capa fina de sílice amorfa de una manera similar al Ejemplo 1 en ambas caras de una lente de gafas comercialmente disponible en el mercado.

Después, se recubrieron ambas caras de la lente pulverizando sobre ellas la disolución recubridora similar a la del ejemplo 2 y la lente de mantuvo a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante aproximadamente 20 minutos para someter tetraetoxisilano a hidrólisis y polimerización por deshidratación para formar de este modo en cada cara de la lente un recubrimiento en el que las partículas de la forma anatasa de óxido de titanio se enlazaron con un agente de unión de sílice amorfa.

Después de que la lente se guardó en la oscuridad durante varios días, una luz ultravioleta se irradió mediante la lámpara fluorescente BLB durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2}. Cuando el ángulo de contacto con el agua de la superficie de las lentes se midió mediante el mismo medidor de ángulos de contacto que se usó en el Ejemplo 1, la lectura del medidor de ángulos de contacto fue 0º. Esta lente se montó en el armazón del lado derecho de unas gafas, con una lente ordinaria que se montó en el armazón del lado izquierdo para los propósitos de la comparación.

Cuando, varias horas después, el examinador llevó las gafas y tomó un baño durante aproximadamente 5 minutos, la lente ordinaria en la izquierda se empañó con el vapor de forma que la visión del ojo se perdió. Sin embargo, la formación de empañamiento no se observó en absoluto en la lente de la derecha recubierta con el recubrimiento fotocatalizador que se ha sometido a irradiación con luz ultravioleta.

Como después el examinador dirigió intencionadamente una ducha sobre las gafas, las gotas obstructivas se adhirieron sobre la lente ordinaria de la izquierda de tal forma que la vista se interrumpió. Sin embargo, las gotitas de agua que se adhirieron en la lente del lado izquierdo se dispersaron inmediatamente en una película de agua de tal forma que se aseguró una vista suficiente.

Ejemplo 4 Vidrio antiempañamiento-recubrimiento de óxido de titanio de 7 nm de grosor

Se aplicó una disolución que contiene quelato de titanio en la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados y el quelato de titanio se sometió a hidrólisis y a polimerización por deshidratación para formar óxido de titanio amorfo en la superficie de la placa de vidrio. La placa se calcinó después a una temperatura de 500ºC para formar una capa de superficie de cristales de la forma anatasa de oxido de titanio. El grosor de la capa de superficie fue de 7 nm.

La superficie del espécimen así obtenido se sometió primero a irradiación mediante una luz ultravioleta durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB. Como el ángulo de contacto con el agua de la superficie de este espécimen se midió mediante un medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA, modelo G-1-1000, siendo el poder de resolución en el lado del ángulo pequeño 3º), la lectura del medidor de ángulos de contacto fue de menos de 3º.

Después, mientras irradiamos con una luz ultravioleta a la intensidad ultravioleta de 0,01 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente blanca de 20W (Toshiba, FL20SW), se midió la variación, en respuesta al tiempo, del ángulo de contacto. Los resultados se representan en la gráfica de la figura 3. Se notará a partir de la gráfica que se mantuvo la superficie del espécimen altamente hidrófila incluso mediante una luz ultravioleta débil emitida por la lámpara fluorescente blanca.

Este ejemplo ilustra que la superficie del recubrimiento con el óxido de titanio fotocatalizador se puede mantener altamente hidrófila incluso aunque el grosor de la misma se haga tan extremadamente pequeño como 7 nm. Esto es muy importante en preservar la transparencia de un sustrato tal como el cristal de una ventana.

Ejemplo 5 Vidrio antiempañamiento-recubrimiento de óxido de titanio de 20 nm de grosor

Se formó una capa de superficie de cristales de óxido de titanio en su forma anatasa sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal en una forma similar a la del ejemplo 4. El grosor de la capa de superficie fue de 20 nm.

De forma similar al Ejemplo 4, la superficie del espécimen así obtenido se sometió primero a irradiación mediante una luz ultravioleta durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB, y después se midió la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto mientras que sometemos a irradiación mediante una luz ultravioleta a la intensidad ultravioleta de 0,01 mW/cm^{2} usando una lámpara blanca fluorescente. Los resultados se muestran en la gráfica de la figura 4. En este ejemplo, también, la superficie del espécimen se mantuvo altamente hidrófila mediante una débil luz ultravioleta emitida a partir de una lámpara fluorescente blanca.

Ejemplo 6 Vidrio antiempañamiento-efecto de la temperatura de calcinación de óxido de titanio amorfo

En una manera similar al ejemplo 1, una película fina de sílice amorfa se formó primero sobre la superficie de placas de vidrio bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados y después una película fina de óxido de titanio amorfo recubrió sobre ello para obtener una pluralidad de especímenes.

Estas placas de vidrio se calcinaron después a una temperatura de 450ºC, 475ºC, 500ºC y 525ºC, respectivamente. En la inspección mediante el procedimiento de difracción de rayos x en polvo, se detectó la presencia de óxido de titanio en la forma anatasa en los especímenes calcinados a 475ºC, 500ºC y 525ºC tal que la transformación del óxido de titanio amorfo en la forma anatasa del óxido de titanio cristalino se confirmó en estos especímenes. Sin embargo, en el espécimen calcinado a 450ºC, la forma anatasa de titanio no se detectó.

La superficie de los especímenes así obtenidos se sometió primero a irradiación mediante una luz ultravioleta durante aproximadamente tres horas a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB, y después se midió la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150) mientras sometemos a irradiación con una luz ultravioleta a la intensidad de luz ultravioleta de 0,02 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente blanca. Los resultados se muestran en la Tabla 1.

TABLA 1

1

Como será patente a partir de la Tabla 1, se ha encontrado que, en los especímenes los cuales se calcinaron a temperatura de 475ºC, 500ºC, y 525ºC y en los cuales se confirmó la formación de cristales anatasa, el ángulo de contacto se mantuvo a 0º y la superficie de la placa de vidrio se mantuvo superhidrófila tanto como se continuó la irradiación de la luz ultravioleta mediante una lámpara fluorescente blanca. En contraste, se observó que el recubrimiento de óxido de titanio amorfo del espécimen calcinado a 450ºC no presentó actividad fotocatalizadora de tal forma que el ángulo de contacto se incrementó según pasó el tiempo.

Cuando un soplo de aliento se sopló sobre los especímenes calcinados a temperatura de 475ºC, 500ºC, y 525ºC, no se observó formación de empañamiento en la superficie del espécimen.

Ejemplo 7 Vidrio antiempañamiento-efecto de la difusión del ion modificador de interconexión alcalino

Se preparó una disolución de recubrimiento de óxido de titanio similar al Ejemplo 1 y se aplicó mediante el procedimiento de recubrimiento de flujo en la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de 10 cm cuadrados. De forma similar al Ejemplo 1, la cantidad de recubrimiento fue de 45 \mug/cm^{2} en término de óxido de titanio.

La placa de vidrio se mantuvo de forma similar a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante 1-10 minutos para formar óxido de titanio amorfo en la superficie de una placa de vidrio. El espécimen se calcinó después a una temperatura de 500ºC para transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa de titanio.

Después de mantener el espécimen en la oscuridad durante varios días, se irradió una luz ultravioleta sobre la superficie de un espécimen durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB. A partir de ese momento, el ángulo de contacto con el agua se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150), el cual indicó un ángulo de contacto de 3º.

Se considera que la razón por la que en este espécimen el ángulo de contacto no se reduce hasta 0º es que debido a que, al contrario que en el Ejemplo 1, el espécimen de este ejemplo no se proporcionó con una capa de sílice interdispersa entre el vidrio sustrato y la capa de óxido de titanio, los iones modificadores de red alcalina tales como iones de sodio se dejaron difundir desde el sustrato de vidrio en el recubrimiento de titanio durante la calcinación a 500ºC como resultado de lo cual se ocultó la actividad fotocatalizadora de titanio.

Se cree por lo tanto que, con el fin de realizar la superhidrofilicidad en un grado tal que el ángulo de contacto con el agua es igual a 0º, es preferible proporcionar una capa intermedia de sílice como en el Ejemplo 1.

Ejemplo 8 Vidrio antiempañamiento-formación de óxido de titanio amorfo depositando película metálica

Una película de titanio metálico se depositó depositando película metálica en la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal la cual se calcinó después a una temperatura de 500ºC. En la inspección mediante el procedimiento de difracción de rayos X, se observó la formación de la forma anatasa del óxido de titanio en la superficie de la placa de vidrio.

Obviamente, el titanio metálico se oxidó en anatasa mediante calcinación.

Pronto después de la calcinación, la superficie del espécimen se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB y el ángulo de contacto con el agua se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150) para controlar la variación ene respuesta al tiempo del ángulo de contacto. Los resultados se muestran en la gráfica de la figura 5. Como es patente a partir de la gráfica, el ángulo de contacto con el agua se mantuvo a menos de 3º. Este experimento ilustra que, incluso en el caso donde se forma el recubrimiento fotocatalizador depositando una película metálica, la superficie de una placa de vidrio se mantiene altamente hidrófila en irradiación ultravioleta.

Ejemplo 9 Vidrio antiempañamiento-intensidad de luz ultravioleta de 800 lux

Una película fina de sílice amorfa se formó sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados en una forma similar al Ejemplo 1.

Después la disolución de recubrimiento del Ejemplo 2 se aplicó mediante recubrimiento con pulverización en la superficie de la placa de vidrio. La placa de vidrio se activó a una temperatura de 150ºC durante aproximadamente 20 minutos como resultado de lo cual un recubrimiento en el cual las partículas de la forma anatasa del óxido de titanio se enlazaron con un agente de unión de sílice amorfa se formaron en la superficie de la placa de vidrio. La razón en peso de óxido de titanio y sílice fue 1.

Después de mantener en la oscuridad durante varios días, la placa de vidrio se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante aproximadamente una hora a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} mediante una lámpara fluorescente BLB. Después de irradiación con luz ultravioleta, el ángulo de contacto con agua de la superficie de la placa de vidrio se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150) y se encontró que el ángulo de contacto era 0º.

A partir de este momento, se sometió al espécimen a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 4 días a la intensidad de luz ultravioleta de 0,004 mW/cm^{2} (800 lux) usando una lámpara fluorescente blanca. Mientras el espécimen estuvo bajo irradiación con luz ultravioleta, el ángulo de contacto en la superficie del mismo se mantuvo a menos de 2º. Cuando 4 días más tarde un soplido de aliento se sopló sobre el espécimen, no se observó formación de empañamiento.

De esta manera, si eso se confirma, mediante una luz ultravioleta débil disponible bajo iluminación interior lograda por ejemplo mediante una lámpara de fluorescencia blanca, la superficie de la placa de vidrio se mantiene altamente hidrófila y se previene el empañamiento de la placa de vidrio.

Ejemplo 10 Vidrio antiempañamiento-efecto de la razón de mezcla entre sílice-óxido de titanio

A continuación, tetraetoxisilano (Wako JunYaku), un sol de la forma anatasa del óxido de titanio (Nissan Chemical Ind., TA-15), etanol, y agua pura se mezclaron en tasa variable para preparar cuatro clases de disoluciones de recubrimiento que tienen diferentes razones de mezcla tetraetoxisilano frente a óxido de titanio. La tasa tetraetoxisilano a óxido de titanio de sol se seleccionó de forma que, después de que el tetraetoxisilano se convirtió sílice amorfa, la tasa de sílice con respecto a la suma de sílice más óxido de titanio fue igual a 10% en moles, 30% en moles, 50% en moles, y 70% en moles, respectivamente.

Cada una de las disoluciones de recubrimiento se aplicó mediante recubrimiento por pulverización sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados la cual se mantuvo después a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante aproximadamente 20 minutos para someter al tetraetoxisilano a hidrólisis y polimerización por deshidratación como resultado de lo cual un recubrimiento en el cual las partículas de la forma anatasa del óxido de titanio se enlazó con un agente de unión de sílice amorfa que se formó en la superficie de la placa de vidrio.

Después de mantenerse en la oscuridad durante una semana, los especímenes se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta durante aproximadamente 1 hora la intensidad de luz ultravioleta de 0,3 mW/cm^{2} mediante una lámpara fluorescente BLB. Después de irradiación con luz ultravioleta, el ángulo de contacto con agua de la superficie de los especímenes respectivos se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150). El ángulo de contacto fue de 0º en todos los especímenes.

A partir de entonces, dos especímenes con recubrimientos que tienen 30% en moles y 50% en moles de sílice, respectivamente, se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 3 días a la intensidad de luz ultravioleta de 0,004 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente blanca. Mientras los especímenes estuvieron bajo irradiación, el ángulo de contacto en la superficie de los mismos se mantuvo a menos de 3º.

Ejemplo 11 Vidrio antiempañamiento-recubrimiento fotocatalizador de forma rutilo

Una disolución de recubrimiento de óxido de titanio se preparó añadiendo 0,1 partes en peso de ácido clorhídrico al 36% como un inhibidor de hidrólisis a una mezcla de 1 parte en peso de tetraetoxititanio Ti(OC_{2}H_{5})_{4} (Merk) y 9 partes en peso de etanol. La disolución se aplicó después a la superficie de una pluralidad de placas de cuarzo de 10 cm cuadrados de tamaño mediante procedimiento del flujo de recubrimiento en aire seco. La cantidad de recubrimiento fue de 45 \mug/cm^{2} en términos de óxido de titanio.

Las placas de vidrio se mantuvieron entonces a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante 1-10 minutos para someter el tetraetoxititanio a hidrólisis y polimerización por deshidratación como resultado de los cuales un recubrimiento de óxido de titanio amorfo se formó en la superficie de cada placa de vidrio.

Estos especímenes se calcinaron entonces a temperaturas de 650ºC a 800ºC, respectivamente, para someter a cristalización al óxido de titanio amorfo. En la inspección por el procedimiento de la difracción de rayos X, se encontró que la forma cristalina del espécimen calcinado a 650ºC fue de la forma anatasa mientras que la forma cristalina del espécimen calcinado a 800ºC fue de la forma rutilo.

Después de guardar los especímenes así obtenidos en la oscuridad durante una semana, se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 2 días a la intensidad de luz ultravioleta de 0,3 mW/cm^{2} mediante una lámpara fluorescente BLB. Después de irradiación con luz ultravioleta, se midió el ángulo de contacto. El ángulo de contacto con el agua de la superficie fue de 0º para todos los especímenes.

Se entenderá a partir de lo precedente que una superficie se pudo mantener altamente hidrófilo no sólo en el caso de que el fotocatalizador sea la forma anatasa de titanio sin también en el caso de que el fotocatalizador esté en la forma rutilo.

Por este motivo, parece que el fenómeno de la superhidrofilización fotocatalizadora no es en conjunto lo mismo que la reacción redox fotocatalizadora.

Ejemplo 12 Vidrio antiempañamiento-prueba de transmitancia

En una forma similar al Ejemplo 1, una película delgada de sílice amorfa se formó primero en la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados y se recubrió después una película fina de óxido de titanio amorfo sobre ello. La placa de vidrio se calcinó después a una temperatura de 500ºC para transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa de titanio. El espécimen así obtenido se guardó en la oscuridad durante varios días. Después el espécimen se situó en un desecador (24ºC en temperatura y 45-50% en humedad) que aloja una lámpara fluorescente BLB y se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante una día a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} para obtener el espécimen #1. El ángulo de contacto con agua del espécimen #1 según se midió fue 0º.

Después el espécimen #1 se retiró del desecador y se situó inmediatamente sobre una baño cálido mantenido a 60ºC y se midió su transmitancia 15 segundos después. Según se midió la transmitancia de dividió por la transmitancia inicial para calcular un cambio en la transmitancia causado por un empañamiento formado por condensación de vapor.

En una manera similar al Ejemplo 7, la superficie de una placa de vidrio se recubrió mediante la forma anatasa de óxido de titanio para obtener el espécimen #2. El espécimen #2 se situó en el desecador y se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta a una intensidad ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} hasta que el ángulo de contacto con el agua llegue a ser igual a 3º.

El espécimen #2 se situó entonces en una lugar oscuro. El espécimen #2 se retiró del lugar oscuro en diferentes momentos y a cada tiempo se midió el ángulo de contacto con el agua.

Además, el espécimen #2 se situó primero cada vez en el desecador (24ºC de temperatura y 45-50% en humedad) hasta que la temperatura se igualó con lo cual, de una manera similar al espécimen #1, el espécimen #2 se situó inmediatamente sobre el baño cálido mantenido a 60ºC y la transmitancia se midió 15 segundos más tarde para obtener un cambio en la transmitancia causado por un empañamiento formado mediante condensación de vapor.

Para los propósitos de comparación, el ángulo de contacto con agua se midió con respecto a cristal plano vendido comercialmente, placa de resina acrílica, placa de cloruro de polivinilo (PVC), y placa de policarbonato (PC), respectivamente. Además, cada uno de estos materiales s situó en el desecador de la misma condición para ecualizar la temperatura y después situarse inmediatamente sobre el baño cálido mantenido a 60ºC, midiéndose la transmitancia de forma similar 15 segundos más tarde como resultado de lo cual se calculó un cambio en la transmitancia causado mediante un empañamiento formado mediante condensación de vapor.

Los resultados se muestran en la Tabla 2.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 2

2

Como será patente a partir de la tabla anterior, se confirmó que una actividad antiempañamiento extremadamente alta se puede lograr si el ángulo de contacto con agua no fue mayor que 10º.

Ejemplo 13

(Referencia)

Recubrimiento de silicona que contiene fotocatalizador

Este Ejemplo se refiere al descubrimiento de que un recubrimiento de un cierto compuesto de peso molecular alto y que contiene un fotocatalizador se vuelve altamente hidrófilo cuando se somete a irradiación mediante una luz ultravioleta.

Como sustratos, se usaron placas de aluminio de 10 cm cuadrados de tamaño. Cada uno de los sustratos se recubrió primero con una capa de silicona para regularizar la superficie. Para este fin, un primer componente "A" (sol de sílice) y un segundo componente "B" (trimetoxietilsilano) de la composición de recubrimiento "Glaska" comercializado por Japan Synthetic Rubber Co. (Tokio) se mezclaron entre sí en una forma tal que la razón en peso de sílice frente a trimetoxietilsilano fue igual a 3. La mezcla de recubrimiento resultante se aplicó sobre los sustratos de aluminio y se sometió a curado a una temperatura de 150ºC para obtener una pluralidad de sustratos de aluminio (espécimen #1) recubierto cada uno con una base de silicona de 3 \mum en grosor.

Después, los especímenes #1 se recubrieron con una composición de recubrimiento de alto peso molecular que contiene un fotocatalizador. Con el fin de prevenir un elemento de formación de película de la composición de recubrimiento a partir de lo degradado mediante la acción de fotooxidación del fotocatalizador, la silicona se seleccionó como el elemento formador de la película.

Más específicamente, se mezclaron un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (Nissan Chemical Ind., TA-15) y el primer componente "A" (sol de sílice) de la "Glaska" anteriormente mencionada, Después de la disolución con etanol, el segundo componente "B" anteriormente mencionado de "Glaska" se añadió adicionalmente a eso para preparar un óxido de titanio que contiene composición de recubrimiento. La composición de recubrimiento se compone de 3 partes en peso de sílice, 1 parte en peso de trimetoximetilsilano, y 4 partes en peso de óxido de titanio.

La composición de recubrimiento se aplicó sobre la superficie del espécimen #1 y se curó a una temperatura de 150ºC para obtener espécimen #2 recubierto con un recubrimiento superior en el que las partículas de la forma anatasa de óxido de titanio se dispersaron por toda una película de recubrimiento de silicona.

Después el espécimen #2 se sometió a irradiación con una luz ultravioleta durante 5 días a la intensidad ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB para obtener espécimen #3. Cuando se midió el ángulo de contacto con el agua de la superficie de este espécimen mediante el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA), sorprendentemente la lectura del medidor de ángulos de contacto fue de menos de 3º.

El ángulo de contacto del espécimen #2 medido antes de irradiación con luz ultravioleta fue de 70ºC. El ángulo de contacto del espécimen #1 según se midió fue de 90ºC. Después, el espécimen #1 se sometió adicionalmente a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 5 días bajo la misma condición según el espécimen #2 y se midió el ángulo de contacto del mismo, siendo el ángulo de contacto según se midió de 85ºC.

A partir de los precedentes, se ha descubierto que, a pesar del hecho de que la silicona inherentemente es sustancialmente hidrófoba, la silicona se vuelve altamente hidrófila cuando contiene un fotocatalizador y proporciona que el fotocatalizador se fotoexcite mediante radiación mediante una luz ultravioleta.

Ejemplo 14

(Referencia)

Análisis espectroscópico de raman

Usando una lámpara de mercurio, el espécimen #2 del Ejemplo 13 se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 2 horas a la intensidad de luz ultravioleta de 2,8 mW/cm^{2} para obtener el espécimen #4. El espécimen #2 anterior a la irradiación con luz ultravioleta y el espécimen #4 subsiguiente a la irradiación con luz ultravioleta se sometieron a análisis espectroscópico de Raman previo a y subsiguiente a irradiación con luz ultravioleta. Los espectros de Raman se muestran en la gráfica de la figura 6. En la gráfica de la figura 6, los espectros de Raman del espécimen #1 previo a y subsiguiente a la irradiación con luz ultravioleta se muestra mediante la curva simple #1 porque son idénticas.

Refiriéndonos a la gráfica de la figura 6, en el espectro Raman del espécimen #2, un pico dominante se nota en el número de onda 2910 cm^{-1} que corresponde al reforzamiento simétrico del enlace C-H del orbital híbrido sp^{3} y se observa un pico saliente en el número de onda 29170 cm^{-1} que indica el reforzamiento simétrico invertido del enlace C-H del orbital híbrido sp^{3}. Se puede concluir, por lo tanto que los enlaces C-H están presentes en el espécimen #2.

En el espectro Raman del espécimen #4, un pico dominante se nota en el número de onda 2910 cm^{-1} y 29170 cm^{-1}. En cambio, se observa una banda de absorción amplia que tiene su pico en el número de onda 3200 cm^{-1} y que corresponde al reforzamiento simétrico del enlace O-H. Se concluye por lo tanto que, en el espécimen #4, no hay ningún enlace C-H pero, en cambio, los enlaces O-H están presentes.

En contraste, el espectro Raman del espécimen 1#, un pico dominante en el número de onda 2910 cm^{-1} que corresponde al reforzamiento simétrico invertido del enlace C-H del orbital híbrido sp^{3} igual que un pico saliente al número de onda 29170 cm^{-1} que corresponde al reforzamiento simétrico invertido del enlace C-H del orbital híbrido sp^{3} se notó en todos los momentos previos a y subsiguientes a irradiación con luz ultravioleta. De acuerdo con esto, se confirmó que los puentes C-H están presentes en el espécimen #1.

A partir de los precedentes, se considera que, cuando la silicona que contiene un fotocatalizador se somete a irradiación mediante una luz ultravioleta, los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silicio de las moléculas de silicona se representan mediante la fórmula general (1) sustituyéndose después con los grupos hidroxilo bajo la acción del fotocatalizador tal que se forma un derivado de silicona en la superficie según se muestra mediante la fórmula (2).

3

donde R representa un grupo alquilo o arilo.

4

Ejemplo 15 Placa de plástico antiempañamiento-recubrimiento antiempañamiento de fotocatalizador que contiene silicona

La superficie de un sustrato de plástico se recubrió primero con una capa de silicona para proteger el sustrato de degradarse mediante el fotocatalizador.

Para este fin, se preparó una disolución de recubrimiento de una manera similar al Ejemplo 13 mezclando los componentes primero y segundo "A" y "B" de la anteriormente mencionada "Glaska" de Japan Synthetic Rubber Co. (Tokio) tal que la razón en peso de sílice a trimetoxietilsilano fue igual a 3. La disolución de recubrimiento se aplicó a la superficie de placas de resina acrílica de 10 cm cuadrados y después se curaron a una temperatura de 100ºC para obtener una variedad de placas de resina acrílica (especímenes #1) recubierta cada una con un recubrimiento básico de silicona de 5 \mum de grosor.

A continuación, se mezclaron un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (Nissan Chemical Ind., TA-15) y el primer componente "A" de la anteriormente mencionada "Glaska" y, después de diluido con etanol, se añadió a ello el segundo componente "B" de "Glaska" para preparar cuatro clases de disoluciones de recubrimiento que tienen diferentes composiciones. Las composiciones de estas disoluciones de recubrimiento fueron tales que la razón en peso de óxido de titanio a la suma de óxido de titanio más sílice más trimetoximetilsilano fue igual a 5%, 10%, 50% y 80%, respectivamente.

Estas disoluciones de recubrimiento se aplicaron, respectivamente, sobre la superficie de las placas de resina acrílica recubiertas con la capa de silicona y se curaron a una temperatura de 100ºC para obtener especímenes #2-#5 cubiertos cada uno con un recubrimiento superior en el que las partículas de la forma anatasa de óxido de titanio se dispersan por toda la película de recubrimiento de silicona.

Después los especímenes #1-#5 se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta mediante una lámpara fluorescente BLB durante un máximo de 200 horas a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} y el ángulo de contacto con agua de la superficie de estos especímenes se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA) a diferentes momentos para ver la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto. Los resultados se muestran en la gráfica de la figura 7.

Como se entenderá partiendo de la gráfica de la figura 7, en el espécimen #1 el cual no se proporciona con el recubrimiento que contiene óxido de titanio, no resultó ningún cambio apreciable en el ángulo de contacto con el agua mediante irradiación por rayos ultravioleta.

En contraste, en los especímenes #2-#5 proporcionados con el recubrimiento superior que contiene óxido de titanio, se notará que en la irradiación con luz ultravioleta la superficie se volvió hidrófila en el grado en que el ángulo de contacto con agua llegó a ser menor que 10º.

En particular, se entenderá que, en los especímenes #3-#5 en los que el contenido en óxido de titanio fue mayor del 10% en peso, el ángulo de contacto con el agua llegó a ser menos de 3º.

Además, se notará que en los especímenes #4 y #5 que tienen contenido en óxido de titanio del 50% en peso y el 80% en peso, respectivamente, el ángulo de contacto con el agua llegó a ser menos de 3º dentro del corto tiempo de irradiación con luz ultravioleta.

Cuando un soplo de aliento se sopló sobre el espécimen #4, no se observó formación de empañamiento. Después de mantener el espécimen #4 en la oscuridad durante 2 semanas, el ángulo de contacto con agua se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150) y se encontró que era menor de 3º.

\newpage

Ejemplo 16

(Referencia)

Prueba de rayar con lápiz

La prueba de rayar con lápiz se dirigió a averiguar la resistencia a abrasión del recubrimiento superior que contiene óxido de titanio.

En una forma similar al Ejemplo 15, una pluralidad de placas de resina acrílica se recubrieron primero con una base de silicona de recubrimiento de 5 \mum de grosor y se recubrieron después con un recubrimiento superior que tiene diversos contenidos de óxido de titanio. El contenido de óxido de titanio del recubrimiento superior fue del 50% en peso, 60% en peso y 90% en peso, respectivamente.

De acuerdo con el procedimiento H8602 del Estándar Industrial Japonés (JIS), la superficie de los especímenes se rayó con diversas minas de lápices para encontrar una mina de lápiz más dura mediante la cual se desconche el recubrimiento superior. Una prueba similar se llevó a cabo también para un espécimen el cual s recubra sólo con el recubrimiento básico. Los resultados se muestran en el gráfico de la figura 8.

El recubrimiento superior que tiene el contenido en óxido de titanio del 90% en peso se desconchó mediante una mina de lápiz de dureza 5B, pero el recubrimiento superior que tiene el contenido de óxido de titanio del 60% en peso fue capaz de resistir a una mina de lápiz de dureza H y mostró una resistencia a la abrasión adecuada. Obviamente, la resistencia a la abrasión del recubrimiento superior se incrementa con contenido decreciente de óxido de titanio.

Ejemplo 17

(Referencia)

Efecto del grosor de recubrimiento

En una forma similar al Ejemplo 13, placas de aluminio de 10 cm cuadrados se recubrieron primero con base de silicona de recubrimiento de 5 \mum de grosor y se recubrieron después con un recubrimiento superior que contiene anatasa de grosor variable para obtener una pluralidad de especímenes. El grosor del recubrimiento superior del espécimen #1 fue de 0,003 \mum, el grosor del recubrimiento superior del espécimen #2 fue de 0,1 \mum, el grosor del recubrimiento superior del espécimen #3 fue de 0,2 \mum, el grosor del recubrimiento superior del espécimen #4 fue de 0,6 \mum, y el grosor del recubrimiento superior del espécimen #5 fue de 2,5 \mum.

Mientras sometemos a los respectivo especímenes a irradiación con una luz ultravioleta y a una intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB, la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto con agua de la superficie de los especímenes se midió por el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA). Los resultados se muestran en la gráfica de la figura 9.

Como será patente a partir de la gráfica de la figura 9, a pesar del grosor del recubrimiento, la superficie de los especímenes respectivos se volvió altamente hidrófila dentro de las 50 horas de irradiación con luz ultravioleta en el grado en que el ángulo de contacto con agua se hizo menor de 3º. Se notará en particular que, incluso con el recubrimiento de titanio superior del grosor de menos de 0,2 \mum, una actividad fotocatalizadora suficiente se logró con el grado en que el recubrimiento superior de superficie se volvió altamente hidrófilo. A este respecto, se sabe que una capa transparente se coloreó debido a la interferencia de la luz cuando el grosor de la capa excede de 0,2 \mum. Este ejemplo ilustró que, limitando el grosor del recubrimiento superior se puede hacer altamente hidrófilo mientras que impide la coloración del mismo debido a la interferencia de la luz.

Ejemplo 18

(Referencia)

Recubrimiento fotocatalizador altamente hidrófilo de silicona que contiene óxido de titanio

En una forma similar al Ejemplo 13, una placa de aluminio de 10 cm cuadrados se recubrió primero con una base de silicona de recubrimiento de 5 \mum de grosor.

Después, un sol de la forma anatasa de titanio (Nissan Chemical Ind., TA-15) y el segundo componente "B" (trimetoxisilano) de la "Glaska" se mezclaron entre sí y la mezcla se diluyó mediante etanol para preparar una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio. L razón en peso de trimetoximetilsilano frente a óxido de titanio fue igual a 1.

La composición de recubrimiento se aplicó sobre la superficie de la placa de aluminio y se curó a una temperatura de 150ºC para formar un recubrimiento superior en el que las partículas de la forma anatasa de óxido de titanio se dispersaron por toda una película de recubrimiento de silicona. El grosor del recubrimiento fue de 0,1 \mum.

Después de que el espécimen se sometiera a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un día a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB. Cuando el ángulo de contacto con agua de la superficie de este espécimen se midió mediante el medidor del ángulo de contacto (CA-X150), la lectura del ángulo de contacto fue 0º.

El espécimen se mantuvo en la oscuridad durante 3 semanas y el ángulo de contacto con agua se midió cada semana. El ángulo de contacto medido se muestra en la Tabla 3.

TABLA 3

Inmediatamente	1 semana después	2 semanas después	3 semanas después
después de la
irradiación
0º	2º	1º	3º

Como se entenderá a partir de la Tabla 3, una vez que la superficie se ha superhidrofilizado, la superhidrofilicidad se mantendrá durante un periodo de tiempo sustancialmente largo incluso en la ausencia de fotoexcitación.

Ejemplo 19

(Referencia)

Potenciador antibacteriano-fotocatalizador con Ag añadido

En una forma similar al ejemplo 1, una película fina de sílice amorfa y una película fina de óxido de titanio amorfo se formaron en secuencia sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados y la placa de vidrio se calcinó después a una temperatura de 500ºC para transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa de titanio como resultado de lo cual se obtuvo el espécimen #1.

Después una disolución acuosa que contiene 1 por ciento en peso de lactato de plata se aplicó sobre la superficie del espécimen #1 y el espécimen se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un minuto manejando una lámpara fluorescente BLB de 20W situada a una distancia de 20 cm del espécimen como resultado de lo cual se obtuvo el espécimen #2. En la irradiación con luz UV, el lactato de plata sufrió la fotorreducción para formar depósito de plata y la superficie del espécimen se volvió hidrófila bajo la acción fotocatalizadora del óxido de titanio. El espécimen #1 se sometió también a irradiación con luz ultravioleta bajo las mismas condiciones.

Cuando el ángulo de contacto con el agua de los especímenes #1 y #2 se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA), el ángulo de contacto en ambos especímenes fue menos de 3º. Cuando un soplo de aliento se sopló sobre estos especímenes, no se observó formación de empañamiento. Para los propósitos de comparación el sustrato del bicarbonato de cal tal como se probó y se encontró que el ángulo de contacto con el agua fue de 50º y se formó fácilmente un empañamiento al soplar aliento.

Después, los especímenes #1 y #2 igual que la placa de vidrio de bicarbonato de cal se probaron en su capacidad antibacteriana. Un cultivo líquido preparado cultivando con agitación colibacilos (reserva W3110 de Escherichia coli) durante una noche se sometió a lavado centrifugal y se diluyó con agua destilada esterilizada hasta 10.000 veces para preparar un líquido que contiene bacterias. 0,15 ml del líquido que contiene bacterias (equivalente a 10000-50000 unidades formadoras de colonias) se hicieron gotear en tres vidrios portaobjetos los cuales se llevaron en íntimo contacto con los especímenes #1 y #2 y la placa de vidrio de bicarbonato de cal, respectivamente, los cuales se han esterilizado previamente mediante etanol al 70%. Estos especímenes y placa se sometieron después a irradiación de una luz de una lámpara fluorescente blanca delante de los vidrios portaobjetos durante 30 minutos a la intensidad de 3500 lux. A partir de entonces, las colonias de colibacilos formadas en el cultivo se contaron para calcular la tasa de supervivencia de colibacilos. El resultado fue que en el espécimen #1 y la placa de vidrio de bicarbonato de cal la tasa de supervivencia de colibacilos fue mayor del 70%, pero la tasa de supervivencia fue de menos del 10% en el espécimen #2.

Este experimento demostró que, cuando el fotocatalizador se trató mediante Ag, la superficie del sustrato no sólo se volvió altamente hidrófila sino que también se fabricó para presentar función antibacteriana.

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Ejemplo 20 Potenciador antibacteriano-fotocatalizador con Cu añadido

En una forma similar al ejemplo 1, se formó una película fina de sílice amorfa, respectivamente, sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de un tamaño de 10 cm cuadrados para obtener una pluralidad de especímenes #1.

Después, de forma similar al Ejemplo 1, se formó una película delgada de óxido de titanio amorfo en la superficie del espécimen #1 el cual se calcinó a una temperatura de 500ºC para transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa del óxido de titanio. Después una disolución de etanol que contiene un 1 por ciento en peso de acetato de cobre se aplicó mediante recubrimiento por aspersión sobe la superficie del espécimen y, después de secar, el espécimen se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un minuto mediante una lámpara fluorescente BLB de 20W situada a una distancia de 20 cm del espécimen para de este modo someter al acetato de cobre a deposición por fotorreducción para obtener espécimen #2 en el que los cristales de óxido de titanio se trataron con cobre. Según se inspecciona mediante el ojo, el espécimen #2 presenta una transmitancia de luz adecuada.

Una placa de vidrio de bicarbonato de cal igual que el espécimen #2 y el espécimen #1 (sin recubrimiento de óxido de titanio) se probó inmediatamente después de su fabricación en su capacidad antiempañamiento y se midió el ángulo de contacto con agua. La prueba antiempañamiento se hizo soplando un soplo de aliento en el espécimen para producir un empañamiento sobre la superficie del espécimen e inspeccionando la presencia y ausencia de partículas del condensado de mezcla mediante un microscopio. El ángulo de contacto se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA). Los resultados se muestran en la Tabla 4.

TABLA 4 Preparación del espécimen inmediatamente después

5

Adicionalmente, después de someterse a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un mes a la intensidad ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} mediante una lámpara fluorescente BLB, los especímenes #2 y #1 y la placa de vidrio de bicarbonato de cal se probaron en una forma similar en su capacidad antiempañamiento y ángulo de contacto. Los resultados de muestran en la Tabla 5.

TABLA 5 Después de 1 mes de irradiación ultravioleta

6

Después, los especímenes #1 y #2 inmediatamente después de su preparación y la placa de vidrio de bicarbonato de cal se probaron en su capacidad antibacteriana en una forma similar al Ejemplo 19. El resultado fue que en la placa de vidrio de bicarbonato de cal y el espécimen #1 la tasa de supervivencia de colibacilos fue mayor del 70%, pero la tasa de supervivencia fue de menos del 10% en el espécimen #2.

A continuación, los especímenes #1 y #2 inmediatamente después de su preparación y la placa de vidrio de bicarbonato de cal se probaron en su actuación desodorante. Los especímenes se situaron, respectivamente, en un desecador de 11 litros de volumen hecho de cristal de cuarzo permeable a la luz ultravioleta y el gas nitrógeno que contiene metilmercaptano se introdujo en él de tal manera que la concentración de metilmercaptano equivalió a 3 pp. Una lámpara de fluorescencia BLB de 4W se situó en el desecador a una distancia de 8 cm de los especímenes respectivos para irradiar los especímenes a la intensidad de luz ultravioleta de 0,3 mW/cm^{2}. Mediante toma de muestras de gas en el desecador 30 minutos más tarde, la concentración de metilmercaptano se midió mediante cromatografía de gases y se calculó la tasa de eliminación del metilmercaptano. Con el espécimen #1 y la placa de vidrio de bicarbonato de cal, la tasa de eliminación del metilmercaptano fue de menos del 10%. En contraste, la velocidad de eliminación del espécimen #2 fue de más del 90% de tal forma que se logró una buena actuación desodorante.

Ejemplo 21 Potenciador antibacteriano-fotocatalizador con Cu añadido

Los componentes primero y segundo "A" (sol de sílice) y "B" (trimetoximetilsilano) de "Glaska" de Hjapan Sinthetic Rubber Co. se mezclaron de tal manera que la razón en peso de sílice frente a trimetoximetilsilano fue igual a 3, y la mezcla se aplicó en la superficie de una placa de resina acrílica 10 cm cuadrados, seguido por curado a una temperatura de 100ºC para obtener una placa de resina acrílica recubierta por un recubrimiento básico de silicona de 3 \mum de grosor.

Después, un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (TA-15) y una disolución acuosa que contiene 3 por ciento en peso de acetato de cobre se mezclaron y, después de añadir a ello adicionalmente el primer componente "A" (sol de sílice) de "Glaska", la mezcla se diluyó mediante propanol. Después el segundo componente "B" de "Glaska" se añadió adicionalmente para preparar una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio. La composición de recubrimiento se compone de tres partes en peso de sílice, 1 parte en peso de trimetoximetilsilano, 4 partes en peso de óxido de titanio, y 0,08 partes en peso de acetato de cobre en términos de cobre metálico.

La composición de recubrimiento se aplicó sobre la superficie de la placa de resina acrílica y se curó a una temperatura de 100ºC par formar un recubrimiento superior. Después el espécimen se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 5 días a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB para obtener el espécimen #1.

El espécimen #1 y la placa de resina acrílica se investigó en la capacidad antiempañamiento, ángulo de contacto con agua, actuación antibacteriana y función desodorante, en una manera similar al Ejemplo 20. En la placa de resina acrílica, el ángulo de contacto con agua fue de 70º y se formó un empañamiento según se sopló en ella un soplo de aliento. En el #1, sin embargo, el ángulo de contacto con el agua fue de 3-9º y la formación de empañamiento no ocurrió. Con respecto a la propiedad antibacteriana, en la capa de resina acrílica la tasa de supervivencia de colibacilos fue mayor del 70%, mientras que la tasa de supervivencia fue de menos del 10% en el espécimen #1. Respecto a la propiedad desodorante, mientras la tasa de renovación de metilmercaptano mediante la placa de resina acrílica fue de menos del 10%, la tasa de eliminación para el espécimen 1 fue más del 90%.

Ejemplo 22

(Referencia)

Actividad potenciadora de foto-redox - fotocatalizador con Pt añadido

En una forma similar al Ejemplo 1, una película delgada de sílice amorfa y después una película fina de óxido de titanio amorfo se formó en la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de 10 cm cuadrados y la placa de vidrio se calcinó después a una temperatura de 500ºC para transformar óxido de titanio amorfo en la forma anatasa del óxido de titanio.

Después, se aplicó sobre el espécimen 1 ml de disolución acuosa de 6-hidrato del ácido cloroplatínico H_{2}PtCl_{6}\cdot6
H_{2}O que contiene un 0,1 por ciento en peso de platino el cual se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un minuto y a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} mediante una lámpara fluorescente BLB para de este modo formar el depósito de platino mediante fotorreducción del hexahidrato del ácido cloroplatínico para obtener un espécimen en el que los cristales de óxido de titanio se trataron con platino.

El espécimen así obtenido se dejó como tal durante un día y a partir de ese momento se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un día a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara BLB fluorescente. El ángulo de contacto medido después de la irradiación con luz ultravioleta fue de 0º.

Ejemplo 23

(Referencia)

El espécimen #2 del Ejemplo 13 se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 10 horas a la intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara BLB fluorescente para obtener espécimen #3. Cuando el ángulo de contacto con el agua de la superficie de este espécimen se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA), la lectura del medidor de ángulos de contacto fue de menos de 3º.

Contaminado por aceite o grasa se puede limpiar fácilmente sólo agitándolo en agua sin recurrir a un detergente, proporcionando que la superficie del mismo se provea con un recubrimiento fotocatalizador y si el fotocatalizador se fotoexcita mediante irradiación con luz ultravioleta.

Ejemplo 24 Secado de la superficie húmeda de agua

La superficie del espécimen #1 del ejemplo 13 y el espécimen #3 del Ejemplo 23 se humedecieron con agua y los especímenes se dejaron en el exterior en un día bueno para someterlos a un secado natural. La temperatura ambiente fue aproximadamente de 25ºC. Como el espécimen #1 se inspeccionó 30 minutos más tarde, las gotitas de agua permanecieron aún en la superficie. En contraste, se encontró que la superficie del espécimen 3 se secó completamente.

Se considera que en el espécimen #3 proporcionado con el recubrimiento fotocatalizador, se provoca que las gotitas de agua adherentes se dispersen en una película uniforme de agua y por esta razón se acelere el secado.

Este ejemplo ilustra la posibilidad de que una lente de gafas o un parabrisas de automóvil que se humedezca con agua se pueda secar de inmediato.

Ejemplo 25 Baldosa con superficie altamente hidrófila-recubrimiento de óxido de titanio sinterizado y sílice

Un sol de la forma anatasa del óxido de titanio (Ishihara Industries of Osaka, STS-11) y un sol de sílice coloidal (Nissan Chemical Ind., "Snowtex O") se mezclaron a una razón en moles de 88:12 en términos de la materia sólida y la mezcla se aplicó mediante recubrimiento por pulverización en la superficie de una baldosa vitrificada (Toto Ltd., AB02E01) de un tamaño de 15 cm cuadrados, seguida por sinterización durante 1 hora a una temperatura de 800ºC para obtener un espécimen recubierto por un recubrimiento que consta de óxido de titanio y sílice. El grosor del recubrimiento fue de 0,3 \mum. El ángulo de contacto con el agua inmediatamente después de sinterizar fue 5º.

El espécimen se mantuvo en la oscuridad durante una semana pero el ángulo de contacto medido fue a partir de entonces de hasta 5º.

Como la superficie del espécimen se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un día a la intensidad de luz ultravioleta de 0,03 mW/cm^{2} mediante el uso de una lámpara fluorescente BLB, al ángulo de contacto con el agua llegó a ser 0ºC.

Ejemplo 26

(Referencia)

Recubrimiento de óxido de titanio sinterizado y sílice-hidrofilización bajo luz ambiental

Un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (STS-11) y un sol de sílice coloidal (Nissan Chemical Ind., "Snowtex 20") se mezclaron a una razón por molde 80:20 en términos de materia sólida u la mezcla se aplicó mediante pulverizador recubriendo la superficie de una baldosa vitrificada de 15 cm cuadrados (AB0E01), seguido por sinterizar durante una hora a una temperatura de 800ºC para obtener un espécimen recubierto por un recubrimiento compuesto de óxido de titanio y sílice. El grosor del recubrimiento fue de 0,3 \mum. El ángulo de contacto con el agua inmediatamente después de sinterizar era de 5º.

El ángulo de contacto con el agua según se midió después de guardar el espécimen en la oscuridad durante 2 semanas era de 14º.

Según la superficie del espécimen se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 1 día a la intensidad de luz ultravioleta de 0,004 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente blanca, el ángulo de contacto con agua llegó a ser de 4º.

De acuerdo con ello, se encontró que el recubrimiento fotocatalizador se volvió hidrófilo a un grado satisfactorio incluso bajo iluminación interior.

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Ejemplo 27

(Referencia)

Recubrimiento de óxido de titanio sinterizado y sílice-contenido en sílice

Un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (STS-11) y un sol de sílice coloidal (Nissan Chemical Ind., "Snowtex 20") se mezclaron a una razón variable para obtener una pluralidad de suspensiones que tienen una razón por mol de sílice frente a la materia sólida de la suspensión de 0%, 5%, 10%, 20%, 25%, y 30%, respectivamente. Se aplicaron uniformemente 0,08 g de cada suspensión mediante recubrimiento por pulverización sobre la superficie de una baldosa vitrificada de 15 cm cuadrados (AB0E01) y cada baldosa se puso al fuego durante 1 hora a una temperatura de 800ºC para obtener una pluralidad de especímenes recubierto cada uno mediante un recubrimiento compuesto de titanio y sílice.

El ángulo de contacto con agua inmediatamente después de sinterizar los respectivos especímenes fue como se muestra en la gráfica de la figura 10. Como será aparente a partir de la gráfica de la figura 10, el ángulo de contacto inicial se bajó mediante adición de sílice.

El ángulo de contacto con agua según se midió después de guardar el espécimen en la oscuridad durante 8 días se trazan en la gráfica de la figura 11. Como se notará comparando la gráfica de la figura 10 con la gráfica de la figura 11, la pérdida de hidrofilicidad que resulta de mantener los especímenes en la oscuridad es pequeña en los especímenes que contienen más de 10%, en la razón por mol, de sílice.

A partir de entonces, los especímenes se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 2 días a la intensidad de luz ultravioleta de 0,03 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB. El ángulo de contacto con el agua después de la irradiación se muestra en la gráfica de la figura 12. Se notará a partir de la gráfica que en la irradiación con luz ultravioleta la hidrofilicidad se recupera fácilmente en el caso donde la sílice se añade a óxido de titanio.

Después los especímenes se mantuvieron en la oscuridad durante 8 días adicionales y se midió el ángulo de contacto con el agua. Los resultados se muestran en la figura 13. Se notará a partir de la gráfica que la pérdida de hidrofilicidad que resulta de guardar los especímenes en la oscuridad después de irradiación con luz ultravioleta es pequeña en el caso en que se añadió sílice a óxido de titanio.

Se llevó a cabo una prueba de raspado con lápiz para examinar la resistencia a la abrasión de la película sinterizada compuesta de óxido de titanio y sílice. Los resultados se muestran en la gráfica de la figura 14. Se entenderá que la resistencia a la abrasión se incrementará con el incremento de contenido en sílice.

Ejemplo 28

(Referencia)

Recubrimiento de óxido de titanio sinterizado y óxido de estaño-baldosa vitrificada

Un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (STS-11) y un sol de óxido de estaño (Taki Chemical K.K. de Kakogawa City, Prefectura de Hyogo; tamaño medio de cristal de 3,5 nm) se mezcló a varias razones de mezcla (porcentaje en peso de óxido de estaño a la suma de titanio más óxido de estaño) mostrado en la tabla 11 y las mezclas se aplicaron mediante recubrimiento con pulverizador sobre la superficie de baldosas vitrificadas de 15 cm cuadrados (AB0E01), seguido por sinterizar durante 10 minutos a una temperatura bien de 750ºC o bien de 800ºC para obtener especímenes #1-#6. Después de sinterizar, los especímenes #2, #4, #5 y #6 se trataron adicionalmente con plata aplicando en él una disolución que contiene 1 por ciento en peso de nitrato de plata y sometiendo a deposición por fotorreducción al nitrato de plata. Además, los especímenes #7-#9 se prepararon adicionalmente aplicando sobre las baldosas vitrificadas sólo un sol de óxido de estaño o un sol de óxido de titanio y sinterizando. Después de sinterizar, los especímenes #7 y #9 se trataron adicionalmente con plata.

Cada espécimen se mantuvo en la oscuridad durante una semana y se sometió a partir de entonces a irradiación mediante una luz ultravioleta durante 3 días a la intensidad ultravioleta de 0,3 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB con lo cual se midió el ángulo de contacto con el agua. Los resultados se muestran en la tabla 6.

TABLA 6

7

Como será patente a partir de la tabla 6, en los especímenes #8 y #9 los cuales se recubrieron sólo con óxido de titanio, el ángulo de contacto con el agua excedió de 10º. Esto es porque los iones modificadores de red alcalina tales como iones de sodio difundieron del vitrificado en el recubrimiento de óxido de titanio durante la sinterización como resultado de lo cual se dificultó la actividad fotocatalizadora de anatasa. En contraste, se destacará que, en los especímenes #1 y #6 en los que SnO_{2} se mezcló, la superficie se hidrofilizó a un alto grado. Como se mostró por el espécimen #7, el óxido de estaño el cual es un semiconductor fotocatalizador es efectivo en volver la superficie hidrófila en una forma similar al óxido de titanio. Aunque la razón para ello no está clara, este ejemplo ilustra que el efecto de difusión de los iones modificadores de red alcalina se puede superar añadiendo óxido de estaño al óxido de titanio.

Ejemplo 29

(Referencia)

Recubrimiento sinterizado de óxido de titanio y capa de prevención de la difusión-baldosa vitrificada

Se aplicó en tetraetoxisilano (marcado por Colcoat, "Etil 28") se aplicó mediante recubrimiento de pulverizador sobre la superficie de una baldosa vitrificada de 15 cm cuadrados (AB0E01) la cual se mantuvo entonces a una temperatura de aproximadamente 150ºC durante aproximadamente 20 minutos para someter tetraetoxisilano a hidrólisis y polimerización por deshidratación como resultado de lo cual se formó un recubrimiento sobre la superficie de la baldosa vitrificada.

Después, un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (STS-11) se aplicó mediante recubrimiento por pulverizador sobre la superficie de la baldosa la cual se puso al fuego después durante una hora a una temperatura de 800ºC.

El espécimen así obtenido, igual que el espécimen #8 del ejemplo 28 probado para los propósitos de comparación, se mantuvo en la oscuridad durante una semana y después se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un día a la intensidad de luz ultravioleta de 0,3 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB con lo cual se midió el ángulo de contacto con el agua.

En contraste con el ángulo de contacto con el agua que es 12º en el espécimen #8 del ejemplo 28, el espécimen proporcionado con la capa intermedia de sílice amorfa se hidrofilizó al grado en el que el ángulo de contacto con el agua llega a ser menos de 3º. Se considera por lo tanto que la capa de sílice amorfa es efectiva en impedir la difusión de los iones modificadores de red alcalina presentes en la capa vitrificada.

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Ejemplo 30

(Referencia)

Calcinación del recubrimiento de óxido de titanio amorfo y capa de prevención de la difusión-baldosa vitrificada

En una manera similar al ejemplo 1, una película delgada de sílice amorfa y después una película fina de óxido de titanio amorfo se formó en secuencia sobre la superficie de una baldosa vitrificada de 15 cm cuadrados (AB0E01). La baldosa se calcinó después a una temperatura de 500ºC para transformar óxido de titanio amorfo en la forma anatasa de óxido de titanio.

El espécimen así obtenido se mantuvo en la oscuridad durante varios días y se sometió después a irradiación mediante una luz ultravioleta durante un día a una intensidad de luz ultravioleta de 0,5 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB. El ángulo de contacto con el agua del espécimen resultante según se midió fue 0º. De forma similar al ejemplo 29, se consideró que la capa de sílice amorfa es efectiva en volver la superficie de una baldosa altamente hidrófila.

Ejemplo 31

(Referencia)

Baldosa vitrificada-potenciador antibacteriano (tratamiento con Ag)

Un recubrimiento compuesto de óxido de titanio y sílice se formó sobre la superficie de una baldosa vitrificada de 15 centímetros cuadrados (AB0E01) en una manera similar al ejemplo 25.

Después una disolución acuosa que contiene un 1 por ciento en peso de lactato de plata se aplicó sobre la superficie de la baldosa la cual se sometió después a radiación mediante una luz ultravioleta de una lámpara fluorescente BLB para de este modo someter al lactato de plata a fotorreducción para formar un depósito de plata como resultado de lo cual se un espécimen recubierto de óxido de titanio tratado con plata. El ángulo de contacto con el agua del espécimen resultante según se midió fue 0º.

Cuando la baldosa se probó después para su función antibacteriana en una forma similar al ejemplo 19, la tasa de supervivencia de colibacilos fue de menos del 10%.

Ejemplo 32

(Referencia)

Baldosa vitrificada-potenciador antibacteriano (tratamiento con Cu)

Después una disolución acuosa que contiene un 1 por ciento en peso de acetato monohidrato de cobre se aplicó sobre la superficie de la baldosa la cual se sometió a irradiación mediante una luz ultravioleta de una lámpara fluorescente BLB para de este modo someter al de acetato monohidrato de cobre a fotorreducción para formar un depósito de cobre como resultado de lo cual se obtuvo un espécimen recubierto de óxido de titanio tratado con cobre. El ángulo de contacto con el agua del espécimen resultante según se midió fue de menos de 3º.

Ejemplo 33

(Referencia)

Baldosa vitrificada-potenciador de actividad fotorreductora

Después, la superficie del espécimen se dopó con platino en una forma similar al ejemplo 22. El ángulo de contacto con el agua del espécimen resultante según se midió fue 0º.

La velocidad de eliminación del mercaptano de metilo según se mide en una forma similar a la del ejemplo 20 fue del 98%.

Ejemplo 34

(Referencia)

Efecto de la longitud de onda fotoexcitadora

Después de mantenerse en la oscuridad durante 10 días, el espécimen #8 del ejemplo 28 y, para los propósitos de comparación, la baldosa vitrificada (AB02E01) sin óxido de titanio recubriendo se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta usando una lámpara de Hg-Xe bajo las condiciones mostradas en la tabla 7 y haciendo la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto con el agua que se midió.

TABLA 7

8

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Los resultados de la medida se mostraron en las figuras 15A-15C, en las que el valor trazado con puntos blancos representa el ángulo de contacto con agua del espécimen #8 del ejemplo 28 y el valor trazado mediante puntos negros indica el ángulo de contacto con agua de la baldosa vitrificada la cual no se proporciona con el recubrimiento de óxido de titanio.

Como se entenderá a partir de la figura 15, la hidrofilización no tiene lugar en el caso de que una luz ultravioleta tenga una energía más baja que aquella que se irradió de una longitud de onda de 387 nm correspondiente al hueco de banda de energía de la forma anatasa de óxido de titanio (es decir, una luz ultravioleta que tiene una energía más alta que 387 nm).

En contraste, como será aparente a partir de las figuras 15A y 15B, la superficie se volvió hidrófila en la irradiación de una luz ultravioleta que tienen energía más alta que la energía del el hueco de banda de anatasa.

A partir de los precedentes, se confirmó que la hidrolipificación de una superficie está cercanamente relacionada con la fotoexcitación del fotosemiconductor.

Ejemplo 35 Placa de plástico recubierta mediante fotocatalizador que contiene silicona

Una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio similar a aquella del ejemplo 18 se aplicó sobre una película de tereftalato de polietileno (PET) (Fuji Xerox, film PPC monocromático para OHP, JF-001) y se curó a una temperatura de 110ºC para obtener el espécimen #1 recubierto con silicona que contiene óxido de titanio.

Adicionalmente, una pintura de poliéster acuoso (fabricada por Takamasu Resin, A-124S) se aplicó sobre otra película PET (JF-001) y se curó a 110ºC para formar un primer recubrimiento. Una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio similar a aquella del ejemplo 18 se aplicó entonces sobre el primer recubrimiento y se curó a una temperatura de 110ºC para obtener el espécimen #2.

Además, una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio similar a aquella del ejemplo 18 se aplicó sobre una placa de policarbonato (PC) y se curó a una temperatura de 110ºC para obtener espécimen #3.

Además, una pintura de poliéster acuoso (A-124S) se aplicó sobre otra placa de policarbonato, seguida de curación a una temperatura de 110ºC para formar u primer recubrimiento, y una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio similar a la del ejemplo 18 se aplicó a partir de entonces en ello curando a una temperatura de 110ºC para obtener el espécimen #4.

Los especímenes #1-#4 igual que la película PET (JF-001) y la placa de policarbonato como tales se sometieron a irradiación mediante una luz ultravioleta a la intensidad de luz ultravioleta de 0,6 mW/cm^{2} usando una lámpara fluorescente BLB y haciendo la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto con agua de la superficie del espécimen que se midió. Los resultados se muestran en tabla 8.

TABLA 8

9

Como será aparente a partir de la tabla 8, la superficie de los especímenes en cuestión se hidrofilizó según continuó la irradiación ultravioleta y aproximadamente 3 días después la superficie se vuelve superhidrófila. Como se describe más adelante en este documento con referencia al ejemplo 14, se considera que esto se debe al hecho de que los grupos orgánicos unidos a los átomos de silicio de las moléculas de silicona de la capa de silicona que contiene óxido de titanio se sustituyeron con los grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora causada mediante fotoexcitación.

Como es bien conocido, una intensidad de luz UV de 0,6 mW/cm^{2} es aproximadamente igual a la intensidad de la luz ultravioleta contenida en el contacto de la luz solar sobre la superficie de la Tierra. Se destacará, de acuerdo con esto, que la superhidrofilización se puede lograr simplemente exponiendo el recubrimiento de silicona que contiene óxido de titanio a la luz solar.

Ejemplo 36

(Referencia)

Prueba de desgaste de la silicona que contiene fotocatalizador

El espécimen #1 (sustrato de aluminio recubierto con silicona) y el espécimen #2 (sustrato de aluminio recubierto con silicona que contiene óxido de titanio) del ejemplo 13 se sometieron a una prueba de desgaste usando una máquina de prueba de desgaste (fabricada por Suga Testing Instruments, modelo "WEL-SUN-HC") irradiando mientras una luz de una lámpara de arco de carbono y pulverizando lluvia durante 12 minutos por hora y a una temperatura de 40ºC. La resistencia al clima se evaluó mediante la tasa de retención de lustre (porcentaje del lustre después de probar con respecto al lustre inicial). Los resultados se muestran en la tabla 9.

TABLA 9

Espécimen	500 horas	1000 horas	3000 horas
#1	91	95	90
#2	99	100	98

Como será patente a partir de la tabla 9, la tasa de retención del lustre permaneció aproximadamente la misma a pesar de la presencia o ausencia de óxido de titanio. Esto indica que los puentes de siloxano que forman la cadena principal de la molécula de silicona no se rompieron mediante la acción fotocatalizadora de óxido de titanio. Se considera por lo tanto que la resistencia de la silicona no se afecta incluso después de que los grupos orgánicos enlazados a los átomos de silicio de las moléculas de silicona se sustituyan por los grupos hidroxilo.

Claims

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

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

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

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

5. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha capa fotocatalizadora comprende adicionalmente SiO_{2} o silicona.

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

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

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

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

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

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

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

13. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicho material semiconductor fotocatalizador se selecciona del grupo constituido por TiO_{2}, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, y Fe_{2}O_{3}.

14. Uso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho TiO_{2} está en la forma de anatasa.

15. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicha capa fotocatalizadora está constituida por TiO_{2} en la forma de anatasa.

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