ES2256758T3

ES2256758T3 - Cuerpo moldeado ceramico con recubrimiento fotocatalitico y procedimiento para la fabricacion del mismo.

Info

Publication number: ES2256758T3
Application number: ES03737918T
Authority: ES
Inventors: Axel Thierauf; Friederike Bauer; Eduard Gast
Original assignee: Erlus AG
Current assignee: Erlus AG
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2006-07-16
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: AU2003245846A1; ATE315542T1; DE10393111D2; US20060078712A1; RU2004138587A; PT1507751E; RU2004138586A; PL373610A1; RU2318781C2; PL205816B1; ES2307972T3; EP1507752B1; CN1300063C; JP2005531477A; DE50302193D1; PL373613A1; WO2003101912A1; US20060099397A1; RU2320626C2; CN1662474A

Abstract

Cuerpo moldeado cerámico, concretamente, teja, ladrillo, ladrillo cocido o paramento de fachada, formado a partir de material de base de cerámica de óxido, con una superficie autolimpiable por aspersión o rociado con agua, caracterizado porque el cuerpo moldeado presenta un recubrimiento de cerámica de óxido poroso, en el que el recubrimiento tiene actividad fotocatalítica y contiene TiO2, muestra una superficie específica dentro de un intervalo de 25 m2/g hasta 200 m2/g, preferentemente de 40 m2/g hasta 150 m2/g, en donde el TiO2 se genera por hidrólisis a la llama a partir de TiCl4 en forma de TiO2 altamente disperso.

Description

Cuerpo moldeado cerámico con recubrimiento fotocatalítico y procedimiento para la fabricación del mismo.

La invención se refiere a un cuerpo moldeado cerámico, fabricado a partir de un material básico de cerámica de óxido con superficie autolimpiadora por aspersión o rociado con agua, así como a un procedimiento para la fabricación del mismo.

Por el documento EP 0 590 477 B1 se conoce un material de construcción que puede ser, por ejemplo, un material de pared exterior o material de techo, al que se aplica sobre la superficie del material de construcción una delgada película de óxido metálico con acción fotocatalítica. De forma preferente, la película de óxido metálico se aplica mediante un procedimiento de sol-gel. Preferentemente, utilizando sol de dióxido de titanio se prepara un material de construcción con una película delgada de dióxido de titanio. La película delgada de óxido metálica conocida por el documento EP 0 590 477 B1 presenta propiedades antimoho desodorantes.

La película de óxido metálico conocida por el documento EP 0 590 477 B1 muestra, a causa de su estructura en forma de película, una pequeña superficie y, por ello, una baja actividad catalítica.

Por el documento DE 199 11 738 A1 se conoce un fotocatalizador de dióxido de titanio, dotado con iones Fe^{3+}, que posee un contenido en iones pentavalentes equimolar o prácticamente equimolar con respecto a los iones Fe^{3+}. El fotocatalizador dotado con iones Fe^{3+}, conocido por el documento DE 199 11 738 A1, se fabrica a través de procedimientos de sol-gel.

Por el documento EP 0 909 747 A1 se conoce un procedimiento para la obtención de una propiedad de autolimpiado de superficies, en especial de las superficies de tejas, por aspersión o rociado con agua. La superficie tiene distribuidas prominencias hidrófobas con una altura de 5 hasta 200 \mum. Para producir estas prominencias, la superficie se humedece con una dispersión de partículas de polvo de material inerte en una solución de siloxano y, a continuación, se endurece el siloxano. El procedimiento conocido por el documento EP 0 909 747 A1 permite fabricar un elemento cerámico dotado de una superficie a la que se adhieren mal las partículas de suciedad. El elemento cerámico conocido por el documento EP 0 909 747 A1 no dispone de actividad catalítica.

Por el documento WO 01/79141 A1 se conoce un procedimiento adicional para generar una propiedad de autolimpiado de las superficies, así como un objeto fabricado con este procedimiento. Según este procedimiento, se aplica sobre una superficie, por medio de un procedimiento de sol-gel, un compuesto metal-orgánico del óxido de titanio, la superficie se seca y, seguidamente, se somete a recocido a temperaturas elevadas. La superficie de la capa de óxido de titanio se puede hidrofobizar a continuación.

Misión de la invención es poner a punto un cuerpo moldeado cerámico, en especial elementos para la construcción de techos, que tenga una fuerza de autolimpiado mejorada, dotado de una estabilidad mejorada tal como, por ejemplo, una mejor resistencia a la abrasión.

Una misión adicional es ofrecer un procedimiento para la fabricación de un cuerpo moldeado cerámico mejorado de este tipo.

La tarea sobre la que se basa la invención se resuelve por medio de un cuerpo moldeado cerámico, fabricado a partir de un material de base de cerámica de óxido, con una superficie autolimpiadora por aspersión o rociado con agua, en donde el cuerpo moldeado es una teja, ladrillo, ladrillo recocido o un paramento de fachada, y muestra un recubrimiento de cerámica de óxido porosa, en donde el recubrimiento tiene actividad fotocatalítica y contiene TiO_{2}, y posee una superficie específica dentro de un intervalo de 25 m^{2}/g hasta 200 m^{2}/g, preferentemente de 40 m^{2}/g hasta 150 m^{2}/g. El TiO_{2} se genera por hidrólisis a la llama de TiCl_{4} en forma de TiO_{2} altamente disperso.

En las reivindicaciones secundarias 2 a 17 se ofrecen formas de realización preferidas del cuerpo moldeado cerámico.

Adicionalmente, la tarea se resuelve por un procedimiento para la fabricación de un cuerpo moldeado cerámico de este tipo a partir de un material de base de cerámica de óxido, con una superficie autolimpiadora por aspersión o rociado con agua, en donde el cuerpo moldeado posee un recubrimiento de cerámica de óxido porosa, con actividad fotocatalítica, con una superficie específica dentro de un intervalo de 25 m^{2}/g hasta 200 m^{2}/g, preferentemente 40 m^{2}/g hasta 150 m^{2}/g, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

a): mezclar el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, que contiene TiO_{2}, en donde el TiO_{2} se ha generado por hidrólisis a la llama a partir de TiCl_{4} en forma de TiO_{2} altamente disperso, agente de fijación y/o agente de adhesión, así como una fase líquida, para preparar una suspensión,

b): aplicar la suspensión preparada en la etapa (a) sobre el material de base de cerámica de óxido, con formación de una capa,

\newpage

c): endurecer la capa formada en la etapa (b), produciendo un recubrimiento de cerámica de óxido porosa, con actividad fotocatalítica.

Formas de realización preferidas de este procedimiento se ofrecen en las reivindicaciones secundarias 19 a 41.

Adicionalmente, la invención se refiere al uso de TiO_{2} altamente disperso, obtenido por hidrólisis a la llama a partir de TiCl_{4}, en un recubrimiento de cerámica de óxido para tejas, ladrillos, ladrillos recocidos o un paramento de fachada.

El cuerpo moldeado cerámico fabricado de acuerdo con el procedimiento según la invención muestra una porosidad y estabilidad muy apropiadas.

A diferencia del procedimiento de sol-gel utilizado preferentemente en el estado de la técnica para la fabricación de recubrimientos, de acuerdo con la invención se aplica una suspensión de polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, con otros componentes adicionales sobre un material de base de cerámica de óxido. De esta forma, no sólo se forma una película, sino también una estructura porosa con una gran superficie específica.

La estructura formada es una estructura altamente porosa, es decir, la superficie específica del recubrimiento de cerámica de óxido poroso, catalíticamente activo, se encuentra dentro de un intervalo de 25 m^{2}/g hasta 200 m^{2}/g, más preferentemente dentro de un intervalo de 40 m^{2}/g hasta 150 m^{2}/g. De manera más preferente, la superficie específica se encuentra dentro de un intervalo de 40 m^{2}/g hasta 100 m^{2}/g.

Con una superficie específica de alrededor de 50 m^{2}/g, se alcanza una actividad catalítica muy satisfactoria del recubrimiento de cerámica de óxido aplicado. En este caso, el grosor medio de la capa de recubrimiento de cerámica de óxido se encuentra, preferentemente, dentro de un intervalo de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 50 \mum, más preferentemente de aproximadamente 100 nm hasta aproximadamente 10 \mum. Con un grosor de capa de alrededor de 1 \mum se alcanza una actividad catalítica muy satisfactoria.

Por medio del recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, según la invención, aplicado sobre el cuerpo moldeado cerámico se degradan y eliminan de modo foto-químico moho, hifas de hongos, crecimiento de plantas, por ejemplo, musgo, algas, etc., impurezas bacterianas, etc. que se depositan o sedimentan. La actividad fotocatalítica del recubrimiento de cerámica de óxido poroso es suficiente a temperatura ambiente para oxidar y, por tanto, descomponer las citadas sustancias o impurezas. Las sustancias oxidadas muestran una capacidad de adherencia reducida y se pueden eliminar fácilmente de la superficie del cuerpo moldeado según la invención por aspersión o rociado con agua.

Se supone que el recubrimiento con actividad fotocatalítica puede ejercer, por una parte, un efecto oxidativo inmediato sobre los contaminantes o las impurezas orgánicas. Por otra parte, se acepta que la acción oxidativa del recubrimiento con actividad fotocatalítica se produce de forma indirecta por la generación de radicales de oxígeno que, seguidamente, oxidan y, por tanto, descomponen los contaminantes o impurezas.

El efecto de autolimpiado del cuerpo moldeado cerámico según la invención se puede incrementar, adicionalmente, disponiendo prominencias o cavidades bajo el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, o cuando el propio recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, posee prominencias o cavidades en su estructura superficial.

Se ha demostrado que las estructuras superficiales cerámicas con prominencias, preferentemente con una densidad de distribución, poseen una sorprendente propiedad de autolimpiado. Adicionalmente, las prominencias pueden estar hidrofobizadas, de forma que la adhesión de los contaminantes o impurezas hidrófilas se reduzca todavía con mayor intensidad.

Las prominencias se pueden formar mediante la aplicación de material particulado sobre el material de base cerámico. En este caso, como material particulado se utiliza, preferentemente, material molido, resistente a la temperatura, que se selecciona, preferentemente, del grupo compuesto por roca triturada, chamota, arcilla, minerales, polvo cerámico tal como SiC, vidrio, chamota de vidrio, y mezclas de los mismos. Evidentemente, se puede utilizar como material particulado también TiO_{2}, Al_{2}O_{3}, SiO_{2} y/o Ce_{2}O_{3}.

En este caso, se han mostrado muy adecuadas las partículas con un tamaño dentro de un intervalo de hasta 1500 nm, preferentemente de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 700 nm. Adicionalmente, se prefiere muy especialmente un intervalo de tamaño de partícula de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 200 nm.

Se prefiere que las prominencias o cavidades tengan una altura o una profundidad dentro de un intervalo de hasta 1500 nm, preferentemente de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 700 nm, más preferentemente de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 200 nm. De esta forma, las prominencias se pueden formar también por agregación o aglomeración de partículas más pequeñas.

El material particulado se puede fijar, en este contexto, al material de base cerámico utilizando agentes adhesivos. Por ejemplo, se pueden usar como agente adhesivo polisiloxanos que, por una parte, fijan el material particulado a la superficie del material de base cerámico y, por otra parte, confieren al recubrimiento generado una superficie súper-hidrófoba. El agente adhesivo, por ejemplo, el polisiloxano, se agrega en la etapa (a) del procedimiento según la invención, en la preparación de la suspensión.

Si es necesario lograr la hidrofobización de la superficie del recubrimiento, en este caso el endurecimiento de la etapa (c) no se debe efectuar a una temperatura mayor de 300ºC. Si se eleva la temperatura a más de 300ºC, se puede producir la degradación térmica del polisiloxano y la descomposición de la superficie súper-hidrófoba sobre el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica.

Evidentemente, también se pueden usar otros agentes adhesivos, preferentemente de origen orgánico, tales como, por ejemplo, carboximetilcelulosas.

En el cocido del cuerpo moldeado cerámico que, habitualmente, se lleva a cabo dentro de un intervalo de más de 300ºC hasta aproximadamente 1100ºC, el material particulado utilizado para la generación de las prominencias se somete a una temperatura que conduce a un reblandecimiento superficial de las superficies particuladas, de modo que tiene lugar una asociación similar a una sinterización entre el material particulado y el material de base de cerámica de óxido. En este caso, se pueden agregar, por ejemplo, también fundentes que reducen la temperatura de
sinterización.

El experto en la técnica conoce por los documentos EP 0 909 747, EP 00 115 701, EP 1 072 572, y EP 1 095 923, diversas posibilidades para la fijación de material particulado a una superficie cerámica.

Preferentemente, se utilizan además para la formación del recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, materiales de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, adicionales, seleccionados del grupo compuesto por Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, Ce_{2}O_{3}, y mezclas de los mismos.

Según una forma de realización preferida adicional, los materiales de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, anteriormente mencionados también pueden estar contenidos en el cuerpo de base de cerámica de óxido.

Según una forma de realización preferida, el material de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, comprende en el recubrimiento TiO_{2}, opcionalmente en combinación con otros materiales de cerámica de óxido adicionales. Se han mostrado muy adecuadas, por ejemplo, las mezclas de dióxido de titanio y dióxido de silicio, dióxido de titanio y dióxido de aluminio, dióxido de aluminio y dióxido de silicio.

Según la forma de realización preferida, el material de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, comprende en el material de base de cerámica de óxido TiO_{2} o Al_{2}O_{3}, opcionalmente en combinación con otros materiales de cerámica de óxido. Han demostrado ser muy adecuadas, por ejemplo, las mezclas de dióxido de titanio y dióxido de silicio, dióxido de titanio y dióxido de aluminio, dióxido de aluminio y dióxido de silicio, así como también de dióxido de titanio, dióxido de aluminio y dióxido de silicio.

Como dióxido de titanio se utiliza, en este caso, preferentemente, dióxido de titanio con estructura anatasa. Como dióxido de aluminio se utiliza, preferentemente, dióxido de aluminio C que, desde el punto de vista de la cristalografía, se asigna al grupo \delta, y que dispone de una intensa acción catalítica de oxidación.

El dióxido de aluminio C apropiado se puede adquirir en la Compañía Degussa AG, Alemania. Por ejemplo, el producto AEROSIL COK 84, una mezcla de AEROSIL 200 al 84% y dióxido de aluminio C al 16%, ha demostrado ser de gran utilidad en la presente invención.

En relación con el uso de TiO_{2} en el recubrimiento de cerámica de óxido se prefiere que el TiO_{2}, al menos en parte, esté presente en la estructura de anatasa, preferentemente al menos en un 40% en peso, preferentemente al menos en un 70% en peso, más preferentemente al menos en un 80% en peso, con respecto a la cantidad total de TiO_{2}.

Se ha demostrado muy apropiado el TiO_{2} que se encuentra presente en una mezcla de aproximadamente 70-85% en peso de anatasa o aproximadamente 30-15% en peso de rutilo.

El TiO_{2} utilizado en la presente invención se obtiene por hidrólisis a la llama a partir de TiCl_{4} en forma de TiO_{2} altamente disperso que, preferentemente, muestra un tamaño de partícula de aproximadamente 15 nm hasta 30 nm, preferentemente de 21 nm.

Por ejemplo, se puede utilizar para esto el dióxido de titanio obtenible bajo la designación Titandioxid P 25 de la compañía Degussa AG, Alemania, compuesto por una parte de 70% en forma de anatasa y 30% de rutilo. El dióxido de titanio en forma de anatasa absorbe, de forma extraordinariamente ventajosa, la luz UV con longitudes de onda menores que 385 nm. El rutilo absorbe la luz UV con una longitud de onda menor que 415 nm.

De acuerdo con una realización preferida adicional, el cuerpo moldeado cerámico según la invención tiene una superficie súper-hidrófoba.

Se ha demostrado que la propiedad de autolimpiado de la superficie se puede mejorar claramente cuando el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, está provisto de una superficie súper-hidrófoba. Los contaminantes orgánicos oxidados se pueden arrastrar hacia abajo de manera todavía más fácil por aspersión o rociado con agua.

Por superficie súper-hidrófoba, en el contexto de la invención, se entiende una superficie con un ángulo de mojada de al menos 140º para el agua. El ángulo de mojada se puede determinar, de manera habitual, en una gota de agua depositada sobre una superficie, con un volumen de 15 \mul.

Preferentemente, el ángulo de mojada es de al menos 150º, más preferentemente de 160º y, de forma todavía más preferida, de al menos 170º.

El recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, se puede hidrofobizar utilizando ormoceras, polisiloxano, alquilsilano y/o fluorosilano.

Preferentemente, se aplica una mezcla de SiO_{2} y fluorosilano, a través de lo cual se prepara una superficie súper-hidrófoba. Esta hidrofobización o preparación de una superficie súper-hidrófoba resulta extraordinariamente ventajosa para la propiedad de autolimpiado del cuerpo moldeado según la invención.

De acuerdo con una forma de realización preferida adicional, la superficie súper-hidrófoba posee prominencias. Estas prominencias se pueden generar durante la aplicación del agente de hidrofobización, agregando por mezclado al agente de hidrofobización material particulado, y aplicando seguidamente esta mezcla sobre el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica.

Cuando se hace hidrófoba la superficie con el agente de hidrofobización anteriormente mencionado, la temperatura no debe ser mayor que 300ºC, dado que se puede producir la descomposición térmica, ya anteriormente mencionada, del agente de hidrofobización.

De acuerdo con la invención, por consiguiente, el endurecimiento por cocido sólo se lleva a cabo cuando no se ha aplicado todavía la superficie súper-hidrófoba sobre el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica. Si se ha utilizado polisiloxano como agente adhesivo y, a continuación, se endurece el cuerpo moldeado por cocido, normalmente es necesario volver a hidrofobizar la superficie cuando se debe preparar una superficie súper-hidrófoba sobre el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica.

Preferentemente, el cuerpo moldeado cerámico se presenta en forma de teja, ladrillo, ladrillo recocido, o paramento de fachada.

En la fabricación de un cuerpo moldeado cerámico según la invención, el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, utilizado en la etapa (a) se encuentra, preferentemente, en forma nanodispersa. En este caso, se ha demostrado muy apropiado un intervalo de tamaño de partícula del polvo de cerámica de óxido dentro de un intervalo de 5 nm hasta aproximadamente 100 nm, más preferentemente de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 50 nm.

Para la fabricación del cuerpo moldeado cerámico según la invención, se prepara a partir de polvo de cerámica de óxido, agente de fijación y/o agente adhesivo, así como una fase líquida, una suspensión preferentemente homogénea. Esta suspensión se puede aplicar con el grosor de capa deseado sobre el material de base de cerámica de óxido.

Preferentemente, la suspensión se aplica con un grosor de capa tal que, tras el secado y/o cocido, se obtenga un cuerpo moldeado cerámico con un recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, con un grosor de aproximadamente 50 nm hasta aproximadamente 50 \mum, preferentemente, alrededor de 100 nm hasta aproximadamente 10 \mum. El grosor de capa de la suspensión sin secar se encuentra, habitualmente, dentro de un intervalo de aproximadamente 0,5 \mum hasta aproximadamente 100 \mum.

El material de base de cerámica de óxido puede ser un cuerpo verde (material cerámico no cocido), o un material cerámico previamente cocido o cocido.

Como agente de fijación se utilizan, preferentemente, reguladores orgánicos de la viscosidad, por ejemplo, carboximetilcelulosa. Estos reguladores de la viscosidad confieren a la suspensión una viscosidad adecuada para poderlo aplicar de manera segura sobre el material de base cerámico con el grosor de capa deseado. De forma muy ventajosa, el agente de fijación orgánico, preferentemente carboximetilcelulosa, se calcina cuando el endurecimiento de la capa se lleva a cabo por cocido, a un intervalo de temperatura superior a 300ºC hasta aproximadamente 1100ºC. Por la calcinación del agente de fijación orgánico se favorece la formación de una estructura porosa en el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica. En este caso, el agente de fijación orgánico se calcina, preferentemente, por completo y, preferentemente, sin dejar residuos, con la formación de una estructura porosa.

El cocido de la capa preparada en la etapa (b) puede tener lugar, por una parte, mediante cocido del cuerpo moldeado en un horno de cochura, o en una cámara de combustión, a una temperatura superior a 300ºC hasta aproximadamente 1100ºC. Adicionalmente, el cocido se lleva a cabo, preferentemente, dentro de un intervalo de temperatura de aproximadamente 700ºC hasta aproximadamente 1100ºC.

El secado se lleva a cabo a una temperatura esencialmente más baja que el cocido. Habitualmente, el secado se efectúa dentro de un intervalo de temperatura de 50ºC hasta 300ºC, preferentemente de 80ºC hasta 100ºC. A este intervalo de temperatura el recubrimiento súper-hidrófobo aplicado no se descompone ni degrada.

Cuando se utiliza un agente adhesivo, preferentemente se agrega a la suspensión polisiloxano, que contribuye a la adhesión del polvo de cerámica de óxido al material de base de cerámica de óxido. Además de su efecto adhesivo, el polisiloxano lleva a cabo la hidrofobización de la estructura. Adicionalmente, el uso de un agente adhesivo tal como, por ejemplo, polisiloxano, determina también un incremento de la viscosidad de la suspensión preparada en la etapa (a) del procedimiento según la invención. De esta forma, al agregar un agente adhesivo a la suspensión en la etapa (a) no es necesaria la adición de un agente de fijación. La viscosidad ajustada mediante el uso de un agente adhesivo puede ser suficiente, de modo que en la etapa (b) se pueda aplicar la suspensión sobre el material de base cerámico formando una capa.

Como fase líquida se utiliza, preferentemente, agua.

En una realización según la invención adicional del procedimiento, se puede agregar a la suspensión preparada en la etapa (a) también material particulado. En esta variante del procedimiento, se forman en un mismo paso las ventajosas prominencias para el efecto de autolimpiado de la superficie, así como el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, catalíticamente activo.

De esta manera, en un cuerpo moldeado cerámico fabricado según esta variante del procedimiento, no existe separación entre la construcción de la capa con prominencias y el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, catalíticamente activo, dispuesto sobre ésta. Más bien, las prominencias elaboradas con el uso de material particulado y los componentes de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, se encuentran íntimamente mezclados entre sí.

De forma opcional, se puede agregar, entonces, a esta suspensión todavía un agente de hidrofobización, de modo que en el mismo paso del procedimiento tenga lugar la súper-hidrofobización del recubrimiento de cerámica de óxido. En esta variante del procedimiento, el endurecimiento sólo puede llevarse a cabo mediante secado para que no se produzca la descomposición térmica de la superficie súper-hidrófoba.

Evidentemente, también resulta posible aplicar sobre el material de base de cerámica de óxido, en primer lugar, el material particulado anteriormente mencionado, para generar las prominencias, y por medio de un agente adhesivo y/o sinterización, fijar esta superficie provista de prominencias, previamente preparada, sobre la superficie del material de base cerámico; dotarlo, de acuerdo con el procedimiento según la invención, de un recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica y, eventualmente, y a continuación, generar una superficie súper-hidrófoba sobre el recubrimiento con actividad fotocatalítica.

Como agente de hidrofobización se utilizan moléculas híbridas inorgánicas-orgánicas tales como, por ejemplo, siloxanos, en especial polisiloxanos. Adicionalmente, han demostrado ser apropiadas como agentes de hidrofobización ormoceras, alquil-silanos y/o fluorosilanos.

Los agentes de hidrofobización se pueden aplicar mediante un procedimiento apropiado, por ejemplo, rociado, fusión, proyección, pulverización, etc. Por ejemplo, utilizando una fase líquida, preferentemente acuosa, se puede preparar, en primer lugar, una solución o suspensión de hidrofobización. A esta solución o suspensión de hidrofobización se pueden agregar, opcionalmente, también materiales particulados cuando se deban producir prominencias en la superficie súper-hidrófoba. Esta solución o suspensión de hidrofobización se puede aplicar, entonces, de la forma habitual anteriormente descrita.

En el contexto de la invención, se entiende por superficie súper-hidrófoba una capa súper-hidrófoba en la que el ángulo de mojada para el agua es de al menos 140º, preferentemente 160º y, de forma más preferida, 170º.

Adicionalmente, tras la aplicación de la suspensión preparada en la etapa (a) sobre el material de base de cerámica de óxido, y antes del cocido, se puede llevar a cabo un paso de presecado. En este paso de presecado se puede separar la fase líquida, preferentemente agua, por evaporación. Esto puede tener lugar, por ejemplo, por calentamiento, por ejemplo, en una estufa de ventilación forzada o en una estufa de radiación. Evidentemente, se pueden usar otros procedimientos de secado, por ejemplo, la técnica de microondas.

La etapa de presecado ha demostrado ser conveniente para evitar la formación de fisuras o de una grieta del recubrimiento, obtenido a partir de la suspensión, durante el cocido.

Después del cocido, se puede aplicar, entonces, una superficie súper-hidrófoba de la forma anteriormente descrita.

Después de la etapa de cocido y la hidrofobización eventualmente llevada a cabo, en una forma de realización preferida se puede efectuar un tratamiento ulterior del recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, preparado. El tratamiento ulterior tiene lugar mediante irradiación con luz láser, luz NIR o luz UV. Por medio de este tratamiento ulterior se puede mejorar la adhesión entre el recubrimiento con actividad fotocatalítica y el material de base de cerámica de óxido.

Se ha demostrado que el cuerpo moldeado cerámico según la invención posee, además de una propiedad de autolimpiado mejorada, una mejor estabilidad mecánica. De forma extraordinariamente ventajosa, el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, catalíticamente activo, dotado, eventualmente, de una superficie súper-hidrófoba, se adhiere de modo muy sólido y fiable al material de base cerámico. De esta manera, cuando se aplica, por ejemplo, sobre una teja, este recubrimiento no se desprende ni degrada cuando se camina sobre el tejado.

Claims

1. Cuerpo moldeado cerámico, concretamente, teja, ladrillo, ladrillo cocido o paramento de fachada, formado a partir de material de base de cerámica de óxido, con una superficie autolimpiable por aspersión o rociado con agua, caracterizado porque el cuerpo moldeado presenta un recubrimiento de cerámica de óxido poroso, en el que el recubrimiento tiene actividad fotocatalítica y contiene TiO_{2}, muestra una superficie específica dentro de un intervalo de 25 m^{2}/g hasta 200 m^{2}/g, preferentemente de 40 m^{2}/g hasta 150 m^{2}/g, en donde el TiO_{2} se genera por hidrólisis a la llama a partir de TiCl_{4} en forma de TiO_{2} altamente disperso.

2. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento tiene una superficie específica dentro de un intervalo de 40 m^{2}/g hasta 100 m^{2}/g.

3. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el grosor medio de la capa del recubrimiento se encuentra dentro de un intervalo de 50 nm hasta aproximadamente 50 \mum, preferentemente de 100 nm hasta 10 \mum.

4. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre el material de base de cerámica de óxido y el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, se dispone al menos una capa con prominencias, el material de base de cerámica de óxido tiene prominencias y/o el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, está formado a modo de capa con prominencias.

5. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las prominencias se forman por material particulado fijado sobre el material de base de cerámica de óxido.

6. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el material particulado es material molido, resistente a la temperatura, seleccionado, preferentemente entre el grupo compuesto por roca triturada, chamota, arcilla, minerales, polvo cerámico tal como SiC, vidrio, chamota de vidrio, y mezclas de los mismos.

7. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el tamaño de partículas y/o de las prominencias se encuentra dentro de un intervalo de hasta 1500 nm, preferentemente de 50 nm hasta 700 nm y, más preferentemente, de 50 nm hasta 200 nm.

8. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, comprende, adicionalmente, materiales de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, seleccionados entre el grupo compuesto por Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, y mezclas de los mismos.

9. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material de base de cerámica de óxido del cuerpo moldeado contiene materiales de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, seleccionados del grupo compuesto por TiO_{2}, Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, y mezclas de los mismos.

10. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, tiene un tamaño de partículas dentro del intervalo de 5 nm hasta 100 nm, preferentemente de 10 nm hasta 50 nm.

11. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el TiO_{2} contenido en el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, y/o en el material de base de cerámica de óxido, se encuentra presente al menos en parte, preferentemente en al menos un 40% en peso, con respecto a la cantidad total de TiO_{2}, en la estructura de anatasa.

12. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el TiO_{2} contenido en el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, y/o en el material de base de cerámica de óxido, se encuentra presente en al menos un 70% en peso, con respecto a la cantidad total de TiO_{2}, en la estructura de anatasa.

13. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el TiO_{2} se encuentra presente en una mezcla de 70% en peso de anatasa y 30% en peso de rutilo.

14. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el recubrimiento tiene una superficie súper-hidrófoba, en la que la superficie súper-hidrófoba posee un ángulo de contacto o de mojada de al menos 140º para agua.

15. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la superficie súper-hidrófoba del recubrimiento se prepara utilizando ormoceras, polisiloxano, alquil-silano y/o fluorosilano, preferentemente en combinación con SiO_{2}.

16. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque la superficie súper-hidrófoba del recubrimiento tiene prominencias.

17. Cuerpo moldeado cerámico de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque las prominencias de la superficie súper-hidrófoba se generan utilizando material particulado.

18. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo moldeado cerámico, concretamente, teja, ladrillo, ladrillo cocido o paramento de fachada, a partir de material de base de cerámica de óxido dotado de una superficie autolimpiable por aspersión o rociado con agua, en el que el cuerpo moldeado tiene un recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, que contiene TiO_{2}, con una superficie específica dentro de un intervalo de 25 m^{2}/g hasta 200 m^{2}/g, preferentemente 40 m^{2}/g hasta 150 m^{2}/g, en donde el procedimiento comprende las siguientes etapas:

(a): mezclar polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, que contiene TiO_{2}, en donde el TiO_{2} se ha generado por hidrólisis a la llama a partir de TiCl_{4} en forma de TiO_{2} altamente disperso, agente de fijación y/o agente adhesivo, así como una fase líquida, para preparar una suspensión;

(b): aplicar la suspensión preparada en la etapa (a) sobre el material de base de cerámica de óxido, con formación de una capa;

(c): endurecer la capa preparada en la etapa (b), con la formación de un recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica.

19. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque sobre el material de base de cerámica de óxido se aplica al menos una capa dotada de prominencias, preparada en una etapa previa, y se aplica la suspensión preparada en la etapa (a) sobre el material de base de cerámica de óxido provisto de una capa con prominencias, que se endurece seguidamente en la etapa (c).

20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque en la etapa (a), adicionalmente, se agrega mezclando material particulado.

21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque las prominencias se forman mediante la fijación de material particulado sobre el material de base de cerámica de óxido.

22. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque el material particulado es material molido, resistente a la temperatura, seleccionado, preferentemente entre el grupo compuesto por roca triturada, chamota, arcilla, minerales, polvo cerámico tal como SiC, vidrio, chamota de vidrio, y mezclas de los mismos.

23. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque el tamaño medio de partícula del material particulado se encuentra dentro de un intervalo de hasta 1500 nm, preferentemente de 50 nm hasta 700 nm, más preferentemente de 50 nm hasta 200 nm.

24. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 23, caracterizado porque el agente de fijación usado en la etapa (a) es un regulador orgánico de la viscosidad.

25. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque como regulador orgánico de la viscosidad se utiliza carboximetilcelulosa.

26. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 25, caracterizado porque el agente adhesivo usado en la etapa (a) es polisiloxano.

27. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 26, caracterizado porque como fase líquida en la etapa (a) se utiliza agua.

28. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 27, caracterizado porque la adhesión entre el recubrimiento con actividad fotocatalítica y el material de base de cerámica de óxido se mejora irradiando con luz láser, NIR o UV el recubrimiento de cerámica de óxido poroso, con actividad fotocatalítica, preparado en la etapa (c).

29. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 28, caracterizado porque el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, utilizado en la etapa (a) comprende, adicionalmente, materiales seleccionados entre el grupo compuesto por Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, y mezclas de los mismos.

30. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 29, caracterizado porque el material de base de cerámica de óxido del cuerpo moldeado contiene materiales de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, seleccionados entre el grupo compuesto por TiO_{2}, Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, y mezclas de los mismos.

31. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 29, caracterizado porque el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, usado en la etapa (a) comprende partículas dentro del intervalo de 5 nm hasta 100 nm, preferentemente de 10 nm hasta 50 nm.

32. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 31, caracterizado porque el TiO_{2} contenido en el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, y/o en el material de base de cerámica de óxido, se encuentra presente, al menos en parte, preferentemente en al menos un 40% en peso, con respecto a la cantidad total de TiO_{2}, en la estructura de anatasa.

33. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 32, caracterizado porque el TiO_{2} contenido en el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, y/o en el material de base de cerámica de óxido, se encuentra presente en al menos un 70% en peso, con respecto a la cantidad total de TiO_{2}, en la estructura de anatasa.

34. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 33, caracterizado porque el TiO_{2} contenido en el polvo de cerámica de óxido, con actividad fotocatalítica, y/o en el material de base de cerámica de óxido, se encuentra presente en una mezcla de 70% en peso de anatasa y 30% en peso de rutilo.

35. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 34, caracterizado porque la capa preparada en la etapa (b) se endurece en la etapa (c) mediante secado a una temperatura de hasta 300ºC, y/o por cocido a una temperatura mayor que 300ºC hasta 1100ºC.

36. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 35, caracterizado porque la capa preparada en la etapa (b) se somete, en la etapa (c), al menos a un presecado parcial por evaporación de la fase líquida.

37. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 36, caracterizado porque el recubrimiento endurecido en la etapa (c) se hidrofobiza mediante la preparación de una superficie súper-hidrófoba, en la que la superficie súper-hidrófoba tiene un ángulo de contacto o de mojada de al menos 140º para agua.

38. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 34, caracterizado porque, adicionalmente, en la etapa (a) se agrega un agente de hidrofobización, y el recubrimiento preparado en la etapa (b) se endurece, en la etapa (c) mediante secado a una temperatura de hasta 300ºC.

39. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 37 ó 38, caracterizado porque para la hidrofobización se utiliza una molécula híbrida inorgánica-orgánica, preferentemente una solución de polisiloxano.

40. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 37 ó 38, caracterizado porque para la hidrofobización se utiliza ormoceras, alquil-silano y/o fluorosilano, preferentemente mezclado con SiO_{2}.

41. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 37 a 40, caracterizado porque para generar una superficie súper-hidrófoba con prominencias, se agrega material particulado durante la hidrofobización.

42. Uso de TiO_{2} altamente disperso, producido por hidrólisis a la llama de TiCl_{4}, en un recubrimiento de cerámica de óxido para tejas, ladrillos, ladrillos cocidos o un paramento de fachada.