ES2265150T3

ES2265150T3 - Uso de un material que tiene una superficie ultrahidrofila y fotocatalitica.

Info

Publication number: ES2265150T3
Application number: ES96906906T
Authority: ES
Inventors: Makoto Hayakawa; Eiichi 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: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: JP2001152051A; CA2215925A1; DE19681289B4; JP2943768B2; JPH1170613A; JPH11153701A; JP2001150586A; HK1009829A1; DE19655363B4; EP1712530A2; JP2004086170A; PT816466E; DK0816466T3; JP3786364B2; JP2004124058A; JP3334709B2; JP2000075114A; US6013372A; EP0816466B1; DK1304366T3

Abstract

SE PRESENTA UN METODO PARA HACER ULTRAHIDROFILICA LA SUPERFICIE DE UN MATERIAL DE BASE, QUE COMPRENDE EL PASO DE REVESTIR LA SUPERFICIE CON UNA CAPA DE UN MATERIAL SEMICONDUCTOR FOTOCATALITICO, POR EJEMPLO TITANIO, Y EL PASO DE FOTOEXCITAR EL MATERIAL FOTOCATALITICO PARA AJUSTAR EL ANGULO DE CONTACTO DE LA SUPERFICIE DE DICHA CAPA CON AGUA HASTA ALREDEDOR DE 10 (GRADOS) O MENOS. CUANDO ESTE METODO SE APLICA A LA SUPERFICIE DE UN MATERIAL DE BASE TAL COMO ESPEJOS, LENTES O CRISTALES PARA VENTANAS, SE EVITA EL CRECIMIENTO DE GOTAS DE AGUA Y EL MATERIAL DE BASE ADQUIERE UNA ALTA CAPACIDAD ANTIVAHO. LOS ARTICULOS TRATADOS MEDIANTE ESTE METODO NO SUFREN NINGUNA DEPOSICION DE CONTAMINANTES SOBRE LAS SUPERFICIES DE LOS MISMOS Y SE LIMPIAN FACILMENTE MEDIANTE EL AGUA DE LLUVIA O LAVANDOLOS CON AGUA.

Description

Uso de un material que tiene una superficie ultrahidrófila y fotocatalítica.

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 preocupa por la técnica en donde la superficie de un edificio, cristal, maquinaria o artículo se hace altamente hidrófila para permitir la auto-limpieza o facilitar la limpieza de la superficie.

En el campo de la arquitectura y pintura, se ha indicado que la contaminación ambiental creciente tiende a acelerar involuntariamente la polución, la contaminación o ensuciando los materiales de construcción exteriores, edificios al aire libre y el recubrimiento de los mismos.

En este aspecto, las sustancias aerotrasportadas de suciedad y polvo se permitieron bajo condiciones atmosféricas justas para caer y depositarse en los tejados y en las paredes exteriores de los edificios. Cuando llueve, los depósitos se lavan fuera mediante agua de lluvia y son causantes del flujo a lo largo de las paredes externas de los edificios. Además, la suciedad aerotransportada es capturada por la lluvia y se lleva de ese modo el flujo hacia abajo a lo largo de la superficie de las paredes de los edificios externos y estructuras y edificios. Por estas razones, las sustancias contaminantes se hacen para adherir sobre la superficie a lo largo de las trayectorias del agua de lluvia. Como la superficie se secó, aparecerá una mancha o borrón en la superficie de un patrón rayado de la sucie-
dad.

La suciedad o mancha así formada en el exterior de los materiales de construcción y el recubrimiento de los mismos que consiste de sustancias contaminantes las cuales incluyen productos de combustión tales como carbón negro, mugre de ciudad, y una sustancia inorgánica tal como partículas de arcilla. La diversidad de sustancias contaminadas se considera para hacer complicadas las contramedidas anti-contaminación. (Yoshinori KITSUTAKA "Accelerated Test Method For Soiling on Finishing Materials of External Walls", Boletín de la Sociedad de la Arquitectura de Japón, vol. 404 (Oct. 1989), páginas 15-24).

Hasta ahora, se ha considerado comúnmente en la técnica que las pinturas impermeables tales como esos que contienen politetrafluoroetileno (PTFE) son deseables para prevenir la contaminación o la mancha de los materiales de construcciones exteriores y similares. Recientemente, sin embargo, se precisa que, para hacer frente a la mugre de la ciudad que contiene una gran cantidad de componentes oleofílicos, es además deseable hacer la superficie de recubrimiento tan hidrófila como sea posible. ("Highpolymer", vol. 44, Mayo 1995, página 307).

Por consiguiente, se ha propuesto en la técnica cubrir un edificio con un injerto de copolímero hidrófilo (Newspaper "Daily Chemical Industry", Jan. 30, 1995). Según se informa, la película cubierta presenta un hidrofilidad de 30-40º en términos del ángulo de contacto con el agua.

Sin embargo, debido a hecho de que los polvos inorgánicos, los cuales pueden estar representados por minerales de arcilla, tienen un ángulo de contacto con el agua en un intervalo de 20º a 50º por eso tienen afinidad por los injertos de copolimeros teniendo un ángulo de contacto con agua de 30-40º, se consideró que tales polvos inorgánicos son aptos para adherirse a la superficie del recubrimiento del injerto del copolimero y, por lo tanto, el recubrimiento no es capaz de prevenir la contaminación o la contaminación mediante polvos inorgánicos.

También están disponibles en el mercado varias pinturas hidrófilas las cuales consta de resinas acrílicas, resinas acrílicas-silicona, silicona acuosa, bloques de copolímeros de resina de silicona y resina acrílica, resina acrílica-estireno, óxidos de etileno del ácido graso de sorbitan, esteres del ácido graso de sorbitan, acetatos de uretano, uretano de policarbonatediol reticulado y/o poliisocianato, o polímeros de poliacrilato de alquilester reticulado. Sin embargo, hasta el ángulo de contacto con agua de estas pinturas hidrófilas es tan largo como 50-70º, no es adecuado para prevenir de forma efectiva la contaminación mediante la mugre de ciudad la cual contiene grandes cantidades de componentes oleofílicos.

El documento JP 63-1000042 está dirigido a un producto de vidrio que tiene cubierta su superficie con una película fina de dióxido de titanio a la cual se añadió una mínima cantidad de Pt, Rh, o Pd Se generó sobre irradiación con luz ultravioleta mediante una lámpara de 500 W de alta presión de mercurio o una lámpara de 400 W de alta presión de mercurio, dicho producto de vidrio tiene la capacidad de conservar la superficie limpia mediante descomposición rápida y automáticamente y eliminando las manchas orgánicas adherida a la superficie del vidrio.

El documento JP 61-83106 describe un procedimiento para prevenir manchas de una superficie sólida la cual entra en contacto con el agua, en donde una capa que contiene al menos un miembro seleccionado a partir de metales óxidos teniendo propiedades foto-semiconductoras se formaron sobre la superficie de los sólidos y la luz contenía longitudes de onda en la región visible y/o ultravioleta se aplicó a la superficie del sólido a foto-excitación el metal óxido teniendo propiedades foto-conductoras, a través del cual la deposición del suelo se impide sobre la superficie. Según el documento JP 61-93106, el termino "entra en contacto con agua" significa inmersión de la superficie en agua para un largo periodo de tiempo, por Ejemplo contacto permanente con agua.

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Por consiguiente, es el objeto de la invención proporcionar un procedimiento para hacer una superficie de un sustrato, por Ejemplo, de edificios, cristales de ventana, maquinaria u objetos, altamente hidrófilos para prevenir la contaminación o permitir la auto limpieza o facilitar la limpieza de la superficie.

Los presentes inventores han descubierto por primera vez que, en la fotoexcitación, una superficie de un fotocatalizador se vuelve altamente hidrófila. Sorprendentemente, se ha descubierto que, en la fotoexcitacion del dióxido de titanio fotocatallizador 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, mas 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 fotocatalizador seleccionado del grupo que consiste de TiO_{2} en la forma anatasa, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, Fe_{2}O_{3} dicha capa fotocatalizadora tiene una superficie la cual se ha hecho hidrófila mediante fotoexcitación con luz solar, para lavar lejos los depósitos y/o contaminantes adheridos sobre dicha superficie, mediante contacto ocasional con la lluvia.

Preferiblemente, dicha superficie hidrófila tiene una humectabilidad de agua de menos de 10º y especialmente de 0º, en términos del ángulo de contacto con agua.

En una personificación preferida, la capa fotocatalizadora consiste de TiO_{2} en la forma anatasa.

La capa fotocatalizadora puede contener adicionalmente silicona. Además, la capa fotocatalizadora puede comprender un metal seleccionado de el grupo que consiste de Ag, Cu u Zn. La capa fotocatalizadora puede ser recubierta con una capa protectora la cual es susceptible a volverse hidrófila.

El sustrato del compuesto usado según la presente invención está, por Ejemplo, hecho de un vidrio que contiene una red modifica de iones de metales alcalinos. Una película fina para impedir que dichos iones se difundan desde dicho sustrato y sobre dicha capa fotocatalizadora es intercalada entre dicho sustrato y dicha capa. Dicha película fina es preferiblemente una capa de sílice.

El compuesto usado según la presente invención es, por Ejemplo, un espejo, un cristal de ventana, una baldosa, una carrocería de un vehículo o un panel exterior de un edificio.

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 del fotocatalizador se vuelve altamente hidrófila para presentar una superhidrofilicidad. El término "superhidrofilicidad" o "superhidrófilo", tan usado, aquí se refiere a una propiedad altamente hidrófila (es decir, humectabilidad por agua) o menos que 10º 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 10º.

El proceso de superhidrofilización de una superficie que resulta a partir de la fotoexcitación de un fotocatalizador no puede explicarse ahora mismo con certeza alguna. Aparentemente, la superhidrofilización del fotocatalizador no es necesariamente idéntica con la fotodescomposición de una sustancia resultante de un proceso redox fotocatalizadora conocido hasta ahora en el campo de la fotocatálisis. En este aspecto, se admitió la teoría convencional en el arte con respecto al proceso redox fotocatalizador era esos pares de agujeros de electrón que se engendraban sobre la fotoexcitación del fotocatálisis, los electrones así generados se transforman para reducir la superficie de oxigeno para producir iones superóxido (O_{2}^{-} los agujeros transformados para oxidar la superficie de los grupos hidroxilos produce radicales hidroxilos (\cdotOH) estas especies de oxigeno altamente activas (O_{2}^{-} y \cdotOH) entonces la transformación se descompone en sustancias a través de procesos redox.

Sin embargo, parece que el fenómeno de superhidrofilización provocado mediante una fotocatálisis no es consecuente, en al menos dos aspectos, con el entendimiento convencional y la observación con respecto al proceso de descomposición del fotocalizador de las sustancias. Primero, según una teoría ampliamente aceptada hasta ahora, se ha creído que, en un cierto catalizador tal como rutilo y óxido de estaño, el nivel de energía de la banda de conducción no es bastante alta para promover el proceso el proceso de reducción a si que los electrones fotoexcitados a la banda de conducción permanecen sin usar y llegan a ser excesivos a través del cual los pares de agujeros de electrones una vez generados mediante fotoexcitación experimentan recombinación sin contribución en el proceso redox. En comparación, los inventores presentes han observado que el proceso de superhidrofilización mediante un fotocatalizador toma lugar incluso con rutilo y óxido de estaño, como se describe más tarde.

En segundo lugar, el sentido común era que la descomposición de las sustancias debida a un proceso redox fotocatalizador no se desarrolla a menos que el grosor de una capa del fotocatalizador sea más grande de al menos 100 nm. En cambio, el inventor presente ha encontrado que la superhidrofilización del fotocatalizador ocurre incluso con un recubrimiento del fotocatalizador que tenga un grosor el orden de varios manómetros.

Se considera, aunque no es afirmable con seguridad, que el proceso de superhidrofilización causada por un fotocatalizador es un fenómeno algo diferente de la fotodescomposición de sustancias resultantes del proceso 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 del recubrimiento de un fotocatalizador se vuelve superhidrofila como un resultado de agua siendo quimiabsorbida en aquella forma de grupos hidroxilo (OH^{-}) bajo la acción fotocatalizadora del fotocatalizador.

Una vez la superficie recubierta del fotocatalizador se ha hecho altamente hidrófila en la fotoexcitación del fotocatalizador, el 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 seria gradualmente menor debido a los contaminantes absorbidos 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 del fotocatalizador, se usa la luz solar la cual tiene una longitud de onda de una energía más alta que a banda del intervalo de energía del fotocatalizador, tal como el dióxido de titanio, en la cual la longitud de onda de la fotoexcitación 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 fácilmente hidrófila incluso mediante una débil radiación ultravioleta contenida en la luz emitida desde una lámpara fluorescente.

Después 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 llevar a cabo en un grado satisfactorio incluso bajo una luz débil ultravioleta contenida en la luz de lámparas de iluminación interior tales como lámparas fluorescentes.

El recubrimiento del fotocatalizador muestra la hidrofilicidad incluso si el grosor del mismo se hace extremadamente pequeño.

Se hace a partir de un material semiconductor fotocatalizador que comprende un óxido de metal y presenta una dureza suficiente. Por tanto, el recubrimiento fotocatalizador presenta una durabilidad y resistencia a la abrasión adecuadas.

Según ésta invención una superficie de un sustrato, en donde la superficie es superhidrofilizada, se auto limpia mediante agua de lluvia.

El sustrato puede incluir un miembro exterior, ventana de guillotina, miembro estructural, o cristal de un edificio; un miembro exterior o cubierta de un vehículo tal como automóvil, vehiculo de ferrocarril, avión, embarcación; un miembro exterior, cubierta de polvo o recubrimiento de una maquina, aparato o articulo; y un miembro exterior o recubrimiento de una señal de tráfico, varios dispositivos de pantalla, torres de control, que se hacen, por ejemplo, de metal, cerámicas, vidrios, plásticos, madera, piedra, cemento, hormigón, una combinación de los mismos, un laminado de los mismos, u otros materiales. La superficie del sustrato se recubre con el recubrimiento fotocatalizador.

Dado que los edificios, o máquinas o artículos dispuestos en el exterior, se exponen a la luz solar durante el día, la superficie del recubrimiento fotocatalizador se volverá altamente hidrófila. Además, la superficie se someterá ocasionalmente al agua de lluvia. Cada vez que la superficie superhidrofilizada recibe agua de lluvia, polvos y suciedad y los contaminantes depositados sobre la superficie del sustrato se lavaran de nuevo mediante lluvia a través de la cual se autolimpiará la superficie.

Como la superficie del recubrimiento fotocatalizador se hizo altamente hidrófila hasta el grado de que el ángulo de contacto con el agua llega a ser menos que 10º, particularmente igual a aproximadamente 0º, no solamente la mugre de la ciudad que contiene grandes cantidades de constituyentes oleofílicos sino también polvos inorgánicos tales como minerales de arcilla son lavados fácilmente de nuevo desde la superficie. De esta manera, la superficie del sustrato se autolimpiará y guardará limpia a un alto grado bajo la acción de la naturaleza. Esto permitiría, por ejemplo, eliminar o reducir largamente la limpieza de las ventanas de los edificios altísimos.

La superficie así superhidrofilizada descartaría los contaminantes desde los adheridos a la superficie tan cargada de agua de lluvia con los contaminantes tales como polvos en el aire y flujos de mugre a lo largo de la superficie. Por tanto, en combinación con lo anteriormente mencionado la función de autolimpieza se transformó mediante lluvia, la superficie del edificio y similares se mantenía casi durante incluso en alto grado de limpieza.

El recubrimiento fotocatalizador se puede proporcionar sobre un sustrato hecho de un material seleccionado del grupo que consiste de metal, cerámicas, vidrios, plásticos, madera, piedra, cemento, hormigón, una combinación de los mismos, y un laminado de los mismos. Para la autolimpieza del compuesto, dicha capa actúa para permitir los depósitos adheridos y/o los contaminantes se lavaron dejos mediante gotas de lluvia según dicha composición se sometió a lluvia. Ejemplos de dicho sustrato son un edificio, material, un vidrio laminado, una placa de plástico, un metal laminado, una baldosa, un recubrimiento de una maquina o articulo de fabricación, un cristal para un edificio o un vehículo o un parabrisas para un vehículo.

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 fotocatalizador 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 especimenes en los Ejemplos según los especimenes se someten a irradiación de luz ultravioleta;

La Figura 6 muestra un espectro Raman de una superficie de un recubrimiento de fotocatalizador hecho de silicona;

La Figura 8 y 16 son gráficas que muestran los resultados de las pruebas de lápices duros;

La Figura 10 es una gráfica que muestra la relación entre el grosor del recubrimiento del fotocatalizador y la habilidad de recubrimiento para descomponerse el metil mercaptano;

Las Figuras 11A y 11B están en frente y al lado de las panorámicas elevadas, respectivamente, del equipo de prueba de la contaminación acelerada al aire libre.

Las Figuras 12-15 son gráficas que muestras el ángulo de contacto con agua frente a la razón molar de sílice en óxido de titanio mezclado con sílice;

La Figura 17 es una gráfica que muestra que a distintos grados tienen diferente hidrofilicidad están contaminados mediante la mugre de la ciudad y la suciedad; y,

Las Figuras 18 son gráficas que muestras 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 fotolocalizador.

En lo siguiente, el mejor modo que se usa para preparar el compuesto se describe en la siguiente invención:

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 sintetizadas 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 un 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.

Fotocatalizador

El ejemplo más preferido del fotocatalizador utilizable en el recubrimiento fotocatalizador usado de acuerdo con la invención, es un óxido de titanio cristalino (TiO_{2}) en la forma anatasa. El óxido de titanio es inofensivo, químicamente estable y disponible a 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.

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 esta 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 sintetizar a una temperatura alta de tal forma que se puede obtener un recubrimiento excelente en fuerza y resistencia a la abrasión. Aunque la forma del rutilo del óxido de titanio es menor en el nivel de la banda 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 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 puede hidrofilizar a un alto grado cuando la sílice o el óxido de estaño se mezclan en el fotocatalizador como se describe más adelante.

Grosor del Recubrimiento Fotocatalizador

Es preferible que el grosor del fotocatalizador no sea mayor que 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 la abrasión del recubrimiento fotocatalizador se incrementa con el grosor decreciente. El sustrato puede estar hecho de un material transparente como en el caso de vidrio, una lente y un espejo.

La superficie del recubrimiento del fotocatalizador puede recubrirse adicionalmente mediante una capa protectora resistente a la abrasión o resistente a la corrosión u otra película funcional la cual es susceptible de hidrofilización. Dicha capa protectora puede ser hidrófila o se adapta para volverse hidrófila sobre fotoexcitación.

La capa fotocatalizadora puede comprender un recubrimiento en donde las partículas de dicho material fotocatalítico están dispersadas uniformemente.

Formación de la capa Fotocatalizadora mediante Calcinación de óxido de Titanio Amorfo

En el caso de que el sustrato esté hecho de un material con resistencia al calor, tal como metal, cerámicas y 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 cambiar 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 ). 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 tetraetoxititanio, tetraisopropoxititanio, tetra-n-porpoxititanio, 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 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 de titanio tal como TiCl_{4} y Ti (SO_{4})_{2} se aplica sobre la superficie del sustrato mediante un 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 químico 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, quelato 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.

Por ejemplo, el recubrimiento se hizo de silicona y la superficie de dicho recubrimiento se formó a partir de un derivado de silicona en la que los grupos orgánicos se enlazaron a los átomos de silicona de las moléculas de silicona se han sustituido en fotoexcitación al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador.

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 foto catalítico 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

La forma anatasa del óxido de titanio se puede fotoexcitar mediante una luz UV que tiene una longitud de onda menor que 387 nm, con la forma rutilo del oxido de titanio mediante una luz UV que tiene una longitud de onda menor que 413 nm, con el óxido de estaño mediante una luz UV que tiene una longitud de onda menor que 344 nm, con óxido de zinc mediante una luz que tiene una longitud de onda menor que 387 nm.

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 menos de 10º, 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.

La superficie de un sustrato puede volverse hidrofílico mediante un procedimiento que comprende las etapas de:

preparación de un sustrato recubierto con una capa compuesta del material semiconductor fotocatalizador; y,

dicho material fotocatalizador se somete a fotoexcitación hasta la superficie de dicha capa que presenta una humecteabilidad en agua de menos de aproximadamente 10º en términos del ángulo de contacto con agua;

o mediante un procedimiento que comprende las etapas de:

(a) preparación de un sustrato recubierto con una capa en la que las partículas del material semiconductor fotocatalizador se dispersan uniformemente; y

(b) someter dicho material fotocatalizador a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos se enlazan a los átomos de silicio de las moléculas de silicona a la superficie de dicha capa se vuelve hidrofilito. Preferiblemente, dicho fotocatalizador es fotoexcitado hasta la superficie de dicha capa que presenta una humecteabilidad de agua de menos de aproximadamente 10º en términos del ángulo de contacto con agua.

Un procedimiento adicional para hacer una superficie de un sustrato hidrofilito comprende la etapa 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 silicio sin curar o parcialmente curada o un precursor de la misma.

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

(c) someter 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. Preferiblemente, dicho fotocatalizador es fotoexcitado hasta la superficie de dicho capa presente a humeactibilidad de agua de menos de aproximadamente 10º en términos del ángulo de contacto con agua.

Por ejemplo, un procedimiento para limpiar un sustrato, comprende la etapa de:

Preparar el sustrato recubierto con una capa que comprende el material semiconductor fotocatalizador;

Disponer dicho sustrato al aire libre;

Someter dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de ese modo hacer la superficie de dicha capa hidrofilita; y,

Someter dicho sustrato a precipitación de ese modo los depósitos y/o contaminantes adheridos sobre la superficie de dicha capa se lavaron lejos mediante gotas de lluvia;

O el procedimiento comprende la etapa de:

(a) preparar un sustrato recubierto con una capa de silicona en la cual partículas del material semiconductor fotocatalizador están uniformemente dispersadas;

(b) disponer dicho sustrato al aire libre;

(c) someter dicho material fotocatalizador de dicha capa a fotoexcitación tal que los grupos orgánicos enlazados con los átomos de silito de las moléculas de silicona a la superficie de dicha capa se sustituyen al menos en parte con grupos hidroxilo bajo la acción fotocatalizadora de dicho material fotocatalizador a través del cual la superficie de dicha capa se hace hidrófila; y,

(d) someter dicho sustrato a precipitación de ese modo los depósitos y/o los contaminantes adheridos sobre la superficie de dicha capa se lavaron lejos mediante gotas de lluvia;

O el procedimiento comprende la etapa de:

(a) preparar un sustrato recubierto con una capa de silicona en el que partículas de material semiconductor fotocatalizador están uniformemente dispersadas;

(b) disponer dicho sustrato al aire libre;

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

(d) someter más dicho material fotocatalizador a fotoexcitación para de ese modo conservar la superficie de dicha capa hidrófila bajo la accion del fotocatalizador de dicho material fotocatalizador; y

(e) someter dicho sustrato a agua de lluvia de ese modo los depósitos y/o contaminantes que se adhieren a la superficie de dicha capa se lavan de nuevo con gotas de lluvia.

Un procedimiento para la limpieza de un sustrato también puede comprender las etapas de:

preparar un sustrato;

recubrir la superficie de dicho sustrato con una capa que comprende del material semiconductor fotocatalizador;

disponer de dicho sustrato fuera;

someter dicho material fotocatalizador a fotoexcitacion para de ese modo hacer la superficie de dicha capa hidrófila; y,

someter dicho sustrato a agua de lluvia de ese modo los depósitos y o contaminantes que se adhieren a la superficie de dicha capa se lavan de nuevo con gotas de lluvia. En este procedimiento, la etapa de recubrimiento comprende las etapas de:

(a) aplicar en dicha superficie una composición recubierta que comprende partículas de material semiconductor fotocatalizador y un elemento de forma de película de

En los procedimientos anteriores, la etapa de someter dicho material fotocatalizador a fotoexcitación se lleva a cabo preferiblemente hasta la humecteabilidad en agua de dicha capa será menos que 10º en términos del ángulo del contacto con agua.

Ejemplos

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

Ejemplo de la referencia 1

Recubrimiento Fotocatalizador 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 tetraetóxido 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 de 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 especimenes #2 y #3 se midió mediante un medidor de ángulos de contacto (Kyowa Kaimen Kagaku 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 micro jeringuilla sobre la superficie de los respectivos especimenes. 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.

Ejemplo de la referencia 2

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 de la referencia 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 de la referencia 1, la lectura del medidor de ángulos de contacto fue de 0º.

Ejemplo de la referencia 3

Vidrio-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 óxido 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 de la Referencia 4

Vidrio-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 de la referencia 3. El grosor de la capa de superficie fue de 20 nm.

De forma similar al Ejemplo de la referencia 3, 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 de la referencia 5

Vidrio-efecto de la Temperatura de Calcinación de Óxido de Titanio Amorfo

En una manera similar al Ejemplo de la referencia 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 especimenes.

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 especimenes 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 especimenes. Sin embargo, en el espécimen calcinado a 450ºC, la forma anatasa de titanio no se detectó.

La superficie de los especimenes 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

	Ángulo de contacto (º)
Temperatura de	Inmediatamente antes	3 días más	9 días más	14 días más
calcinación (ºC)	con irradiación con	tarde	tarde	tarde
	BLB
450	10	13	15	23
475	0	0	0	0
500	0	0	0	0
525	0	0	0	0

Como será patente a partir de la Tabla 1, se ha encontrado que, en los especimenes 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 especimenes calcinados a temperatura de 475ºC, 500ºC, y 525ºC, no se observó formación de empañamiento en la superficie del espécimen.

Ejemplo de la referencia 6

Vidrio-Efecto de la Difusión del Ion Modificador de Interconexión Alcalino

Se preparó una disolución de recubrimiento de óxido de titanio similar al Ejemplo de la referencia 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 de la referencia 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 de la referen-
cia 1.

Ejemplo de la referencia 7

Vidrio-Formación de Óxido de Titanio Amorfo por Bombardeo Iónico

Una película de titanio metálico se depositó por bombardeo iónico sobre la superficie de una placa de vidrio de bicarbonato de cal de 10 cm cuadrados 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 en 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 por bombardeo iónico, la superficie de una placa de vidrio se mantiene altamente hidrófila en irradiación ultravioleta.

Ejemplo de la referencia 8

Vidrio-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 de la referencia 1.

Después la disolución de recubrimiento del Ejemplo de la referencia 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.

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.

Ejemplo de referencia 9

Vidrio-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 especimenes 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 especimenes respectivos se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (CA-X150). El ángulo de contacto fue de 0º en todos los especimenes.

A partir de entonces, dos especimenes 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 especimenes estuvieron bajo irradiación, el ángulo de contacto en la superficie de los mismos se mantuvo a menos de 3º.

Ejemplo de la referencia 10

Vidrio-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 especimenes 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 especimenes 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 os especimenes.

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 de la referencia 11

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 especimenes #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 de la referencia 12

Análisis Espectroscópico de Raman

Usando una lámpara de mercurio, el espécimen #2 del Ejemplo de la referencia 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 2970 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).

(1)--- O ---

\melm{\delm{\para}{\delm{O}{\delm{\para}{}}}}{S}{\uelm{\para}{R}}

i --- O ---

\melm{\delm{\para}{\delm{O}{\delm{\para}{}}}}{S}{\uelm{\para}{R}}

i --- O ---

\melm{\delm{\para}{\delm{O}{\delm{\para}{}}}}{S}{\uelm{\para}{R}}

i --- O ---

donde R representa un grupo alquilo o arilo.

(2)--- O ---

\melm{\delm{\para}{\delm{O}{\delm{\para}{}}}}{S}{\uelm{\para}{OH}}

i --- O ---

\melm{\delm{\para}{\delm{O}{\delm{\para}{}}}}{S}{\uelm{\para}{OH}}

i --- O ---

\melm{\delm{\para}{\delm{O}{\delm{\para}{}}}}{S}{\uelm{\para}{OH}}

i --- O ---

Ejemplo de la referencia 13

Placa de Plástico-Recubrimiento 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 de la referencia 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 (especimenes #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 especimenes #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.

\newpage

Después los especimenes #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 especimenes 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 especimenes #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 especimenes #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 especimenes #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.

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.

Ejemplo de la referencia 14

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 de la referencia 13, una pluralidad de placas de resina acrílica se recubrió 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 especimenes 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 de la referencia 15

Efecto del Grosor del Recubrimiento

En una forma similar al Ejemplo de la referencia 11, 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 especimenes. 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 especimenes 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 especimenes 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 especimenes 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.

A continuación, los especimenes #1-#5 se probaron para la habilidad de los mismos para la fotodescomposición del metil mercaptano. El espécimen se colocó, respectivamente, en un desecador de 11 litros de volumen hecho de vidrio de cuarzo permeable UV y gas nitrógeno que contiene metil mercaptano se introdujo allí de tal manera que la concentración de metil mercaptano se iguale a 3 ppm. Se colocó una lámpara fluorescente BLB de 4W sin el desecador a una distancia de 8 cm a partir de los especimenes respectivos para irradiar los especimenes a la intensidad UV de 0,3 mW/cm^{2}. Mediante el muestreo de gas en el desecador 30 minutos más tarde, la concentración del metil mercaptano se midió mediante cromatografía de gas y se calculó la tasa de eliminación del metil mercaptano. Los resultados se mostraron en gráfica de la Figura 10.

La gráfica de la Figura 10 indica que la habilidad de fotodescomposición del recubrimiento del fotocatalizador en comparación con el incremento del metil mercaptano con el incremento del recubrimiento del grosor. En contraste con el descubrimientote que el fenómeno de superhidrofilización del fotocatalizador no está afectado mediante el recubrimiento del grosor como se describe arriba en referencia a la gráfica de la Figura 9, se encontró que la habilidad de fotodescomposición del fotocatalizador estaba claramente afectada por el grosor. Por eso, parece que el proceso de superhidrofilización del fotocatalizador no es necesariamente idéntico con el proceso redox del fotocatalizador conocido hasta ahora en el campo del fotocatalizador.

Ejemplo de la referencia 16

Recubrimiento Fotocatalizador Altamente Hidrófilo de Silicona que Contiene Óxido de Titanio

En una forma similar al Ejemplo de la referencia 11, 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.

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TABLA 3

Inmediatamente después	1 semana	2 semanas	3 semanas
de la irradiación	después	después	después
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 de la referencia 17

Potenciador Antibacteriano-Fotocatalizador con Ag Añadido

En una forma similar al Ejemplo de la referencia 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.

\newpage

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 especimenes #1 y #2 se midió mediante el medidor de ángulos de contacto (fabricado por ERMA), el ángulo de contacto en ambos especimenes fue menos de 3º. 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.

Después, los especimenes #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 centrifugado 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 especimenes #1 y #2 y la placa de vidrio de bicarbonato de cal, respectivamente, los cuales se han esterilizado previamente mediante etanol al 70%. Estos especimenes 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.

Ejemplo de la referencia 18

Potenciador Antibacteriano-Fotocatalizador con Cu Añadido

En una forma similar al Ejemplo de la referencia 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 especimenes #1.

Después, de forma similar al Ejemplo de la referencia 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.

Con una placa de vidrio de bicarbonato de cal igual que el espécimen #2 y el espécimen #1 (sin recubrimiento de óxido de titanio) inmediatamente después de su fabricación y se midió el ángulo de contacto con agua. 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

	Ángulo de contacto con el Agua (º)
Espécimen #2	10
Espécimen #1	9
Vidrio de bicarbonato de cal	50

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 especimenes #2 y #1 y la placa de vidrio de bicarbonato de cal se probaron en una forma similar para el ángulo de contacto. Los resultados de muestran en la Tabla 5.

TABLA 5 Después de 1 Mes de Irradiación Ultravioleta

	Ángulo de contacto con el Agua (º)
Espécimen #2	3
Espécimen #1	49
Vidrio de bicarbonato de cal	53

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Después, los especimenes #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 de la referencia 17. 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 especimenes #1 y #2 inmediatamente después de su preparación y la placa de vidrio de bicarbonato de cal se probaron en su actuación desodorante. Los especimenes 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 especimenes respectivos para irradiar los especimenes 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 de la referencia 19

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 de la referencia 20

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}·6H_{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. Además, el tasa de eliminación del metil mercaptano según se midió y calculó de una manera similar para la referencia del Ejemplo 18 fue 98%.

Ejemplo 1

Habilidad de autolimpieza y antiensuciamiento

El espécimen #2 del Ejemplo de la referencia 11 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.

Un aparato acelerado al aire libre de la prueba de ensuciamiento como muestra las Figuras 11A y 11B se instaló encima de un edificio localizado en la ciudad Chigasaki. Referidos a las Figuras 11A y 12B, estos aparatos incluyen una tendencia del aumento de la superficie del espécimen 22 se apoyó por una estructura 20 y se adaptó para pegar los especimenes 24 a esto. Se fijó a la parte superior de la estructura un techo inclinado hacia delante 26. El techo se hizo de hoja de plástico ondulada y se diseño para permitir recoger el agua de lluvia para fluir hacia abajo en un diseño rayado a lo largo de la superficie de los especimenes 24 fijado sobre el aumento de superficie del espécimen 22.

El espécimen #3, el espécimen #1 del Ejemplo de la referencia 11, y el espécimen #2 del Ejemplo de la referencia 11 se aumentó a la superficie de aumento del espécimen 22 de los aparatos y se expuso a las condiciones climatológicas durante 9 días desde el comienzo a partir del 12 de Junio, 1995. el tiempo y l a cantidad de lluvia caída durante este periodo fue según se muestra en la Tabla 6.

TABLA 6

Fecha	Tiempo	Precipitación (mm)	Horas de luz solar
12 de Junio	Nublado	0,0	0
13 de Junio	Lluvia fuerte	53,0	0
14 de Junio	Nublado/lluvia	20,5	0
15 de Junio	Nublado/bueno	0,0	3,9
16 de Junio	Nublado	0,0	0,2
17 de Junio	Bueno/nublado	0,0	9,6
18 de Junio	Bueno a nublado	0,0	7,0
19 de Junio	Lluvia a nublado	1,0	0,2
20 de Junio	Barro/lluvia fuerte	56,0	2,4

Cuando se examinó el 14 de junio, se observó suciedad o manchas de un modelo rayado sobre la superficie del espécimen #1.

Se supone que esto es porque durante la fuerte precipitación sobre los contaminantes hidrófobos en el aire del día anterior tales como productos de combustión como carbón negro y la mugre de la ciudad se llevó a cabo mediante lluvia y se dejó depositar sobre la superficie del espécimen según fluyó el agua de lluvia hacia abajo a lo largo de la superficie. En contraste, no se observó suciedad o mancha en el espécimen #3. Probablemente, esto es porque, hasta la superficie del espécimen se hizo altamente hidrófila, los contaminantes hidrófilos fueron incapaces de adherirse a la superficie como agua de lluvia que contiene contaminantes que fluyeron hacia abajo y además porque los contaminantes se lavaron lejos mediante precipitación.

En el espécimen #2, se observó suciedad o mancha de un modelo moteado. Esto es probablemente porque, después el espécimen #2 la cual no está sujeta a irradiación UV se para probar los aparatos, el recubrimiento del fotocatalizador del mismo todavía no se expuso a la luz UV en la luz solar para un grado satisfactorio por tanto la superficie era de modo dispar hidrofilizada.

Cuando se examinó el 20 de Junio, una mancha de un modelo rallado verticalmente se advirtió notablemente en la superficie del espécimen #1 en el cual no estaba siempre con el recubrimiento del fotocatalizador.

El ángulo de contacto con agua según medida era 70º para el espécimen #1 y era menor de 3º para los especimenes #2 y #3. El hecho de que el ángulo de contacto del espécimen #2 llegue a ser menor de 3º demuestra que, sobre la irradiación mediante luz UV que contiene el sol, los grupos orgánicos se enlazaron a los átomos de silicio de las moléculas de silicona del recubrimiento superior se sustituyó con grupos hidroxilos bajo la acción del fotocatalizador por tanto el recubrimiento superior se hizo altamente hidrófilo. También se notó que en el espécimen #3 un alto grado de hidrofillicidad se sustituyó mediante la irradiación del sol.

Ejemplo 2

Prueba de Diferencia de Color

Antes de y un mes después de montar el aparato de prueba contaminado acelerado al aire libre, los especimenes #1 y #2 del Ejemplo 1 se probaron mediante un medidor de diferencia de color (Tokio Denshoku) para medir una diferencia de color. En conformidad con el Japanese Industrial Standard (JIS) H0201, la diferencia de color se indico mediante el índice de \DeltaE*. La variación en la diferencia de color después de montar el aparato de prueba contaminado acelerado se muestra en la Tabla 7.

TABLA 7

	Área rayada	Fondo
Espécimen #1	4,1	1,1
Espécimen #2	0,8	0,5

Según será notado a partir de la Tabla 7, en el espécimen #1 desprovisto de recubrimiento del fotocatalizador, una cantidad grande de mancha se provocó para adherirse al área rayada vertical correspondiente al camino del flujo del agua de lluvia, entre los especimenes #2 y #1, había una diferencia substancial en el grado de ensuciamiento del área de fondo.

Ejemplo de la referencia 21

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 especimenes recubierto cada uno mediante un recubrimiento compuesto de titanio y sílice.

El ángulo de contacto con agua inmediatamente después de sinterizar los respectivos especimenes 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 especimenes en la oscuridad es pequeña en los especimenes que contienen más de 10%, en la razón por mol, de sílice.

A partir de entonces, los especimenes 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 especimenes 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 especimenes 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 de la referencia 22

Prueba de lodo

Una mezcla de un sol de la forma anatasa de óxido de titanio (STS-11) y un sol de sílice coloidal (Snwotex 20) y teniendo un contenido en sílice del 10% en peso en términos de materia sólida se aplicó a una baldosa de vitrificada de 15 cm cuadrados (AB02E01) en una cantidad de 4,5 mg en términos de materia sólida y la baldosa luego se calcinó durante 10 minutos a una temperatura de 880ºC. El espécimen luego se sometió a irradiación mediante una luz UV durante 3 horas a una intensidad UV de 0,5 mW/cm^{2} mediante el uso de una lámpara fluorescente BLB para obtener el espécimen #1. El ángulo de contacto con agua del espécimen #1 y la baldosa vitrificada (AB02E01) como tal era 0º y 30º, respectivamente.

Una mezcla de polvos de 64,3% en peso de ocre amarillo, 21,4% en peso de calcinado de arcilla de marga de Kanto, 4,8% de peso de carbón negro hidrofobito, 4.8% por peso de polvo de sílice y 4,7% en peso de carbón negro hidrófilo se suspendió en agua a una concentración de 1,05 g/l para preparar una suspensión.

150 ml de la suspensión así preparada se provocó para fluir hacia abajo a lo largo de la superficie del espécimen #1 y la baldosa vitrificada (AB02E01) se mantuvo inclinada a 45º, se siguió mediante secado durante 15 minutos, y 150 ml de agua destilada a partir de entonces se provocó para fluir hacia abajo, se siguió mediante secado durante 15 minutos, el ciclo de la secuencia anteriormente mencionada se repitió durante 25 veces. Un cambio en la diferencia del color y en el brillo después la mancha se midió. La medida del brillo se llevó a cabo según el procedimiento establecido mediante el Japanese Industrial Standard (JIS) Z8741 y la variación en el brillo se obtuvo dividiendo el brillo después de la prueba entre el brillo antes de la prueba. Los resultados se dan en la Tabla 8.

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TABLA 8

	Espécimen #1	Baldosa (AB02E01)
Ángulo de contacto(^{.})	0	30
Cambio en la diferencia	0,7	5,6
de color
Cambio en el brillo	93,4%	74,1%

Ejemplo 3

Relación entre el Ángulo de Contacto con Agua y la Habilidad de Autolimpieza y antiensuciamiento

Varios especimenes se sometieron a una prueba de lodo de manera similar al Ejemplo de la referencia 22. Los especimenes probados incluyen el espécimen #1 del Ejemplo de la referencia 22, el espécimen #2 que tenía un recubrimiento de óxido de titanio dopado de cobre, la baldosa vitrificada (AB02E01), una placa de resina acrílica, una placa de mármol artificial (toto Ltd., ML03) hecho de una matriz de resina de poliéster y una placa de politetrafluoroetileno (PTFE). El espécimen #2 se preparó mediante una cubierta pulverizada de 0,3 g de una solución acuosa de monohidrato de acetato de cobre teniendo una concentración en cobre de 50 \mumol/g sobre el espécimen #1 del Ejemplo de la referencia 22 y, después se seca, sometiendo el espécimen a irradiación mediante una luz UV durante 10 minutos a la intensidad UV de 0,4 mW/cm^{2} mediante una lámpara fluorescente BLB de ese modo se somete la deposición de monohidrato de acetato de cobre a fotoreducción. Los resultados de la prueba de sedimento se muestran en la
tabla 9.

TABLA 9

Espécimen	Ángulo de	Cambio en la	Cambio en el
	contacto con agua (^{.})	diferencia de color	brillo (%)
Espécimen #1	0,0	0,7	93,8
Espécimen #2	4,0	2,0	81,5
Baldosa	19,4	4,6	68,3
vitrificada
Placa acrílica	50,9	4,5	69,3
Mármol artificial	54,8	3,2	85,2
Placa de PTFE	105,1	0,9	98,2

Además, varios especimenes se sometieron durante un periodo de un mes a una prueba de aceleración de la contaminación similar al Ejemplo 1.

Los especimenes usados incluyen el espécimen #1 del Ejemplo de la referencia 22, la baldosa vitrificada
(AB02E01), una placa de resina acrílica, una placa de aluminio cubierta por una base de recubierta de silicona de manera similar al Ejemplo 13, y una placa PTFE. Los resultados de las pruebas aceleradas se muestran en la Tabla 10 en donde el cambio en la diferencia de color representa aquellos especimenes del área vertical rayada.

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TABLA 10

Espécimen	Ángulo de contacto con	Cambio en la diferencia
	agua (^{.})	del color
Espécimen #1	0,0	0,9
Baldosa vitrificada	19,4	1,5
Placa acrílica	50,9	2,3
Recubierta de silicona	90,0	4,2
Placa de PTFE	105,1	7,8

Para facilitar el entendimiento, el ángulo de contacto con agua así como la variación en la diferencia de color se trazaron en la gráfica de la Figura 17. En la gráfica de la Figura 17, la curva A indica la relación entre el ángulo de contacto con agua y el cambio en la diferencia del color causado por los contaminantes tales como productos de combustión aerotransportados como carbón negro y mugre de ciudad según un resultado de la prueba de la aceleración del ensuciamiento, con la curva B se representa la relación entre el Ángulo de contacto con agua y el cambio en la diferencia de color causado por el sedimento como un resultado de la prueba de sedimento.

Referida a la gráfica de la Figura 17, según el ángulo de contacto con agua del incremento del substrato, la suciedad o mancha debida a los productos de combustión y la mugre de la ciudad llegó a ser más evidente, como se entenderá fácilmente a partir de la curva A. Esto es porque los contaminantes tales como los productos de combustión y la mugre de la ciudad son generalmente hidrófilos y, por lo tanto, son aptos para adherirse a la superficie hidrófoba.

En contraste, la curva B ilustra que la suciedad o la mancha debida a los picos de sedimento cuando el ángulo de contacto con agua está en el rango de 20-50º. Esto es porque las sustancias inorgánicas tales como marga y los suelos intrínsecamente tienen una hidrofilicidad en el orden de 20-50º en términos del ángulo de contacto con agua por tanto son aptos para adherirse a una superficie teniendo una hidrofilicidad similar. Por tanto se entendería mejor que, haciendo la superficie hidrófila al grado que el ángulo de contacto con agua es menor que 20º o, bien, haciendo la superficie hidrófila al grado que el ángulo de contacto con agua se mas grande de 60º, la adherencia de las sustancias inorgánicas a una superficie se puede evitar.

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La razón porque el ensuciamiento mediante sedimentos se redujo según el ángulo de contacto con agua es menos de 20º es que, cuando la superficie se hace altamente hidrófila para el grado según el ángulo de contacto con agua llega a ser menor que 20º, la afinidad de la superficie para el agua excede la afinidad para sustancias inorgánicas para que la adherencia de sustancias inorgánicas sea bloqueada mediante agua la cual preferentemente se aire a la superficie y alguna sustancia inorgánica que se ha adherido o tiene tendencia a adherirse a la superficie son realmente lavadas de nuevo por agua.

Notará a partir de la antes mencionada que, para prevenir ambas las sustancias hidrófobas e hidrófilas se adhieren a la superficie de un edificio y similares, o para asegurarse que la suciedad o la mancha se depositó en la superficie se lavó de nuevo mediante agua de lluvia para permitir la superficie se autolimpiara, es deseable para modificar la superficie para presentar un ángulo de contacto con agua de menos de 20º, preferiblemente menos de 10º, mas preferiblemente de 5º.

Ejemplo de la referencia 23

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 especimenes #1-#6. Después de sinterizar, los especimenes #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 especimenes #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 especimenes #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 11.

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TABLA 11

Espécimen	Razón SnO_{2}	Temperatura de	Ag	Ángulo de
	(% en peso)	sinterización		contacto
#1	1	800	Ninguna	0
#2	5	800	Añadida	0
#3	15	800	Ninguna	0
#4	15	750	Añadida	0
#5	50	750	Añadida	0
#6	95	800	Añadida	5
#7	100	750	Añadida	8
#8	0	800	Ninguna	11
#9	0	800	Añadida	14

Como será patente a partir de la tabla 11, en los especimenes #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 especimenes #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 de la referencia 24

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 de la referencia 23 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 de la referencia 23, 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 de la referencia 25

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.

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Ejemplo de la referencia 26

Vidrio-habilidad de limpieza para manchas de aceite

En una manera similar al Ejemplo de la referencia 1, una película fina de sílice amorfa y luego una película fina de óxido de titanio amorfa se formó en a secuencia sobre la superficie de unos 10 cm cuadrados de placa de vidrio de bicarbonato de lima.

La placa de vidrio se encendió a una temperatura de 500ºC para transformar el óxido de titanio amorfo en la forma anatasa del óxido de titanio.

Una cantidad de ácido oleíco se aplicó sobre la superficie de la placa de vidrio. Como la placa de vidrio entonces se sumergió en agua en una cisterna con la superficie mantenida en posición horizontal, el ácido oleico llego a ser redondeado para formar gotas de aceite las cuales entonces se despidieron y flotaron desde la superficie de la placa de vidrio.

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Ejemplo 4

Vidrio-habilidad de autolimpieza y antiensuciamiento

El espécimen del Ejemplo de la referencia 26 se sometió durante un mes a una prueba de contaminación acelerada similar al Ejemplo 1 cuando se examinó mediante el ojo un mes mas tarde, no se observó mancha del modelo rayado verticalmente.

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Ejemplo de la referencia 27

Efecto de la Longitud de Onda Fotoexcitadora

Después de mantenerse en la oscuridad durante 10 días, el espécimen #8 del Ejemplo de la referencia 23 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 12 y haciendo la variación en respuesta al tiempo del ángulo de contacto con el agua que se midió.

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TABLA 12

Longitud de onda de la	Intensidad de la luz	Densidad de fotones
luz ultravioleta (nm)	ultravioleta (mW/cm^{2})	(fotón/segundo/cm^{2})
313	10,6	1,66 X 10^{16}
365	18	3,31 X 10^{16}
405	6	1,22 X 10^{16}

Los resultados de la medida se mostraron en las Figuras 18A-18C, en las que el valor trazado con puntos blancos representa el ángulo de contacto con agua del espécimen #8 del Ejemplo de la referencia 32 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 18C, 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 18A y 18B, 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 de la referencia 28

Placa de Plástico Recubierta mediante Fotocatalizador que Contiene Silicona

Una composición de recubrimiento que contiene óxido de titanio similar a aquella del Ejemplo de la referencia 16 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 Takamatsu 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 de la referencia 16 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 de la referencia 16 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 especimenes #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 13.

TABLA 13

Espécimen	Antes de	1 día	2 días	3 días	10 días
	irradiar	después	después	después	después
#1	71º	44º	32º	7º	2º
#2	73º	35º	16º	3º	2º
#3	66º	55º	27º	9º	3º
#4	65º	53º	36º	18º	2º
PET	70º	72º	74º	73º	60º
PC	90º	86º	88º	87º	89º

Como será aparente a partir de la tabla 13, la superficie de los especimenes 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 12, 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 de la referencia 29

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 de la referencia 11 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 14.

TABLA 14

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

Como será patente a partir de la tabla 14, 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. El uso de un compuesto que comprende un sustrato y una capa fotocatalizadora recubierta sobre el mismo, dicha capa fotocatalizadora comprende un material semiconductor fotocatalizador seleccionado del grupo constituido por TiO_{2} en la forma anatasa, ZnO, SnO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3,} Bi_{2}O_{3} y Fe_{2}O_{3}, teniendo dicha capa fotocatalizadora una superficie la cual se volvió hidrófila mediante fotoexcitación con la luz solar, para lavar de nuevo los depósitos y/o contaminantes que se adhieren a dicha superficie, mediante contacto ocasional con la lluvia.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha superficie tiene una humectabilidad con agua de menos de 10º en términos del 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 0º en términos de ángulo de contacto con el agua.

4. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha capa fotocatalizadora comprende adicionalmente silicona.

5. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha capa fotocatalizadora se recubre adicionalmente con una capa protectora la cual es susceptible de hacerse hidrófila.

6. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha capa comprende adicionalmente un metal seleccionado del grupo constituido por Ag, Cu y Zn.

7. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha capa comprende adicionalmente un metal seleccionada del grupo constituido por Pt, Pd, Rh, Ru, Os e Ir.

8. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho substrato se hace de un vidrio que contiene iones modificaciones de red alcalina y en los que una película fina para evitar dichos iones se difundan de dicho sustrato en dicha capa fotocatalizadora disponiéndose entre dicho sustrato y dicha capa.

9. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el compuesto es un espejo, cristal de ventana, una baldosa o un panel exterior de un edificio.

10. Uso de acuerdo con la reivindicación 8, en la que dicha película fina se hace para evitar dichos iones se difundan de dicho sustrato en dicha capa fotocatalizadora es una capa de sílice.

11. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que dicha capa fotocatalizadora consiste de TiO_{2} en la forma anatasa.