ES2271131T5

ES2271131T5 - Superficies autolimpiables por estructuras hidrofobas y procedimiento para su preparacion.

Info

Publication number: ES2271131T5
Application number: ES02003960T
Authority: ES
Inventors: Edwin Dr. Nun; Markus Dr. Oles; Bernhard Dr. Schleich
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2009-10-30
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: EP1249280A3; EP1249280A2; EP1249280B1; US20020150724A1; ATE340654T1; CA2381134A1; US6858284B2; JP2002346469A; DE10118352A1; ES2271131T3; DE50208229D1; EP1249280B2

Abstract

Superficie autolimpiable que se compone de una estructura superficial artificial, al menos en parte hidrófoba, en la que la estructura superficial se forma mediante partículas fijadas a la superficie por medio de un soporte endurecido, caracterizada porque las partículas presentan una superficie BET de 50 a 600 m2/g.

Description

Superficies autolimpiables por estructuras hidrófobas y procedimiento para su preparación.

La presente invención se refiere a superficies autolimpiables y a un procedimiento para su preparación.

Los objetos con superficies extremamente difíciles de humedecer presentan una serie de características importantes desde el punto de vista económico. En ello, la característica de mayor importancia económica es el efecto autolimpiable de las superficies difíciles de humedecer, ya que la limpieza de superficies requiere mucho tiempo y altos costes. En general, los mecanismos de adherencia están condicionados por parámetros de energía interfacial entre las dos superficies en contacto. Generalmente, los sistemas intentan aquí disminuir su energía libre interfacial. Si las energías libres interfaciales entre dos componentes son ya de por sí muy bajas, puede suponerse en general que la adherencia entre estos dos componentes se acusa débilmente. En ello es importante la disminución relativa de la energía libre interfacial. En las asociaciones de dos componentes con una alta y una baja energía interfacial lo que cuenta, muy frecuentemente, son las posibilidades de interacciones. Así por ejemplo, al aplicar agua sobre una superficie hidrófoba, no es posible producir una disminución apreciable de la energía interfacial. Esto se reconoce por la mala humectación. El agua aplicada forma gotas con un ángulo de contacto muy elevado. Los hidrocarburos perfluorados, por ejemplo, politetrafluoroetileno, tienen una energía interfacial muy baja. A tales superficies no se adhiere apenas ningún componente y/o los componentes depositados sobre tales superficies pueden volver a retirarse muy fácilmente.

Se conoce el empleo de materiales hidrófobos como polímeros perfluorados para la preparación de superficies hidrófobas. Una variante de estas superficies consiste en estructurarlas en el intervalo de los \mum hasta los nm. El documento US-PS 5599489 describe un procedimiento por el que una superficie puede hacerse especialmente repelente mediante un bombardeo con partículas de un tamaño determinado y una subsiguiente perfluoración. H. Saito y col. describen otro procedimiento en "Service Coatings International" 4, 1997, pág. 168 y ss. Aquí se aplican partículas de polímeros fluorados sobre superficies metálicas, apreciándose una humectabilidad muy disminuida de las superficies así generadas frente al agua con una tendencia a la congelación considerablemente reducida.

En los documentos US-PS3354022 y WO96/04123 se describen otros procedimientos para la disminución de la humectabilidad de objetos a través de modificaciones topológicas de las superficies. Aquí se aplican elevaciones y/o depresiones artificiales con una altura de 5 a 1000 \mum y a una distancia de aproximadamente 5 a 500 \mum sobre materiales hidrófobos o hidrofobizados después de la estructuración. Las superficies de este tipo conducen a una rápida formación de gotas, en que las gotas deslizantes absorben partículas de suciedad y limpian así la superficie.

Este principio está tomado de la naturaleza. Las superficies de contacto pequeñas disminuyen la interacción de Van der Waals, responsable de la adherencia a superficies lisas con baja energía interfacial. Por ejemplo, las hojas de la planta de loto están provistas de elevaciones de una cera que reducen la superficie de contacto con el agua. El documento WO00/58410 describe las estructuras y reivindica la formación de las mismas mediante la pulverización de alcoholes hidrófobos, como nonacosano-10-ol, o alcanodioles, como nonacosano-5,10-diol. Aquí es desventajosa la deficiente estabilidad de las superficies autolimpiables, ya que los detergentes conducen al desprendimiento de la estructura.

En el documento DE19917367A1 se describe otro procedimiento para generar superficies de fácil limpieza. Sin embargo, los revestimientos basados en condensados que contienen flúor no son autolimpiables. De hecho, la superficie de contacto entre el agua y la superficie se reduce, pero no en la medida suficiente.

El documento EP 1040874 A2 describe el estampado de microestructuras y reivindica el uso de tales estructuras en analítica (microfluidica). En estas estructuras es desventajosa la insuficiente estabilidad mecánica.

En el documento JP 11171592 se describe un producto repelente de agua y su preparación, en el que la superficie repelente de suciedad se prepara aplicando una película sobre la superficie a tratar, que presenta partículas finas de un óxido metálico y el hidrolizado de un óxido metálico o de un quelato metálico. Para la fijación de esta película, el sustrato sobre el que se aplica dicha película debe sinterizarse a temperaturas superiores a 400ºC. Por lo tanto, el procedimiento sólo puede emplearse para sustratos estables a temperaturas superiores a 400ºC.

En el documento WO00/39239 se describe un procedimiento para la preparación de una superficie con propiedades ultrafobas en el que una (superficie) se recubre con partículas de Ni(OH)_{2}, dado el caso, se reviste con un promotor de adhesión y a continuación se provee de un revestimiento hidrófobo y/o oleofobo.

El objetivo de la presente invención era poner a disposición superficies de autolimpieza especialmente buena con estructuras en el intervalo nanométrico así como un procedimiento sencillo para la preparación de tales superficies autolimpiables.

Además, era objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, en el que el material recubierto debiera someterse sólo a pequeños esfuerzos químicos o físicos.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención una superficie autolimpiable que presenta una estructura superficial artificial, al menos en parte hidrófoba, de elevaciones y depresiones, en que las elevaciones y depresiones se forman mediante partículas fijadas a la superficie por medio de un soporte, que se caracteriza porque las partículas presentan una estructura agrietada con elevaciones y/o depresiones en el intervalo nanométrico.

Asimismo, es objeto de la presente invención un procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, en el que se consigue una estructura superficial adecuada, al menos en parte hidrófoba, mediante la fijación de partículas a una superficie por medio de un soporte, que se caracteriza porque se emplean partículas que presentan estructuras agrietadas con elevaciones y/o depresiones en el intervalo nanométrico.

Mediante el procedimiento según la invención se hacen accesibles superficies autolimpiables que presentan partículas con una estructura agrietada. Mediante el uso de partículas que presentan una estructura agrietada se hacen accesibles, de una forma sencilla, superficies que están estructuradas hasta en el intervalo nanométrico. Para obtener esta estructura en el intervalo nanométrico es necesario que las partículas no se humedezcan por el soporte con el que se fijan a la superficie, ya que de lo contrario se perdería la estructura en el intervalo nanométrico.

Otra ventaja del procedimiento según la invención consiste en que las superficies sensibles al rayado no se dañan al aplicar las partículas, por las partículas existentes en el soporte, ya que al usar los barnices y en la posterior aplicación de las partículas sobre el soporte, la superficie sensible al rayado ya se encuentra protegida por el soporte.

A continuación, se designan las sustancias que se emplean para la fijación de partículas a una superficie como soportes.

La superficie autolimpiable según la invención, que presenta una estructura superficial artificial, al menos en parte hidrófoba, de elevaciones y depresiones, en la que las elevaciones y depresiones se forman mediante partículas fijadas a la superficie por medio de un soporte, se caracteriza porque las partículas presentan una estructura agrietada con elevaciones y/o depresiones en el intervalo nanométrico. Preferentemente, las elevaciones presentan por término medio una altura de 20 a 500 nm, con preferencia especial de 50 a 200 nm. La distancia entre las elevaciones y/o depresiones en las partículas es preferentemente inferior a 500 nm, con preferencia muy especial inferior a 200 nm.

Las estructuras agrietadas con elevaciones y/o depresiones en el intervalo nanométrico pueden formarse por ejemplo, a través de cavidades, poros, estrías, puntas o dientes. Las partículas mismas presentan un tamaño medio inferior a 50 \mum, preferentemente inferior a 30 \mum y con preferencia muy especial inferior a 20 \mum.

Las partículas presentan una superficie BET de 50 a 600 metros cuadrados por gramo. Con preferencia muy especial, las partículas presentan una superficie BET de 50 a 200 m^{2}/g.

Como partículas formadoras de estructura pueden emplearse los compuestos más diferentes procedentes de muchas áreas de la química. Preferentemente las partículas presentan al menos un material seleccionado entre silicatos, silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos, polímeros y polvos metálicos recubiertos con ácido silícico. Con preferencia muy especial, las partículas presentan ácidos silícicos pirogénicos o ácidos silícicos de precipitación, especialmente aerosiles, Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2}, polvo de cinc envuelto con Aerosil R 974, preferentemente con un tamaño de partículas de 1 \mum, o polímeros en forma de polvo, como por ejemplo politetrafluoroetileno (PTFE) molido criogénicamente o secado por pulverización, o copolímeros perfluorados y/o copolímeros con tetrafluoroe-
tileno.

Preferentemente, las partículas para la generación de las superficies autolimpiables presentan, además de las estructuras agrietadas, también propiedades hidrófobas. Las partículas mismas pueden ser hidrófobas, como por ejemplo las partículas que presentan PTFE, o las partículas empleadas pueden haberse hidrofobizado. La hidrofobización de las partículas puede llevarse a cabo en una forma conocida por el experto. Partículas hidrofobizadas típicas son, por ejemplo, polvos muy finos como Aerosil R 8200 (Degussa AG), que se pueden obtener comercialmente.

Los ácidos silícicos usados con preferencia presentan preferentemente una adsorción de ftalato de dibutilo, según la norma DIN 53601, de entre 100 y 350 ml/100 g, con valores preferidos entre 250 y 350 ml/100 g.

Las partículas se fijan a la superficie por medio de un soporte. La superficie autolimpiable se genera mediante la aplicación de las partículas sobre la superficie en una capa de alta densidad.

En una forma de realización preferida de la superficie autolimpiable según la invención, el soporte es un barniz endurecido por medio de energía térmica y/o lumínica, un sistema de barniz de dos componentes u otro sistema reactivo de barniz, en que el endurecimiento tiene lugar preferentemente mediante polimerización o reticulación. Con preferencia especial, el barniz endurecido presenta polímeros y/o copolímeros de acrilatos y/o metacrilatos mono- y/o poliinsaturados. Las relaciones de mezcla pueden variarse dentro de amplios límites. Asimismo, es posible que el barniz endurecido presente compuestos con grupos funcionales como, por ejemplo, grupos hidroxilo, grupos epóxido, grupos amino, o compuestos fluorados como, por ejemplo, éster perfluorado de ácido acrílico. Esto es particularmente ventajoso cuando la compatibilidad del barniz y las partículas hidrófobas, como por ejemplo Aerosil R 8200, se ajusta entre sí por medio de amida de ácido N-[2-(acriloiloxi)-etil]-N-etilperfluorooctano-1-sulfónico. Como barniz, no sólo pueden emplearse barnices basados en resinas acrílicas, sino también barnices basados en poliuretano o también barnices que presentan poliuretanoacrilatos o siliconaacrilatos.

Las superficies autolimpiables según la invención presentan un ángulo de deslizamiento inferior a 20º, con preferencia especial inferior a 10º, en que el ángulo de deslizamiento se define de modo que una gota de agua aplicada desde una altura de 1 cm sobre una superficie plana que reposa sobre un plano inclinado se deslice. El ángulo de avance y el ángulo de retroceso se encuentran por encima de 140º, preferentemente por encima de 150º y presentan una histéresis inferior a 15º, preferentemente inferior a 10º. Dado que las superficies según la invención presentan un ángulo de avance y un ángulo de retroceso por encima de al menos 140º, preferentemente por encima de 150º, se hacen accesibles superficies de una autolimpieza especialmente buena.

Según el sistema de barniz usado y según el tamaño y el material de las partículas empleadas, puede conseguirse que las superficies autolimpiables sean semitransparentes. Especialmente, las superficies según la invención pueden ser transparentes de contacto, lo que significa que después de preparar una superficie según la invención sobre un objeto con una inscripción, esta inscripción, dependiendo del tamaño de la letra, sigue siendo legible.

Las superficies autolimpiables según la invención se preparan preferentemente mediante el procedimiento según la invención para la preparación de dichas superficies. Este procedimiento según la invención para la preparación de superficies autolimpiables, en el que se consigue una estructura superficial adecuada, al menos en parte hidrófoba, mediante la fijación de partículas a una superficie por medio de un soporte, se caracteriza porque se emplean partículas que presentan estructuras agrietadas con elevaciones y/o depresiones en el intervalo nanométrico.

Preferentemente se emplean aquellas partículas que presentan al menos un material seleccionado entre silicatos, silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos o polímeros. Con preferencia muy especial, las partículas presentan silicatos o ácidos silícicos pirogénicos, especialmente aerosiles, minerales como magadiita, Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2}, polvo de cinc envuelto con Aerosil R 974 o polímeros en forma de polvo, como por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE) molido criogénicamente o secado por pulverización.

Se emplean partículas con una superficie BET de 50 a 600 m^{2}/g. Con preferencia muy especial se emplean partículas que presentan una superficie BET de 50 a 200 m^{2}/g.

Preferentemente, las partículas para la generación de la superficie autolimpiable presentan, además de las estructuras agrietadas, también propiedades hidrófobas. Las partículas mismas pueden ser hidrófobas, como por ejemplo las partículas que presentan PTFE, o las partículas empleadas pueden haberse hidrofobizado. La hidrofobización de las partículas puede llevarse a cabo en una forma conocida por el experto. Partículas hidrofobizadas típicas son, por ejemplo, polvos muy finos como Aerosil R 974 y Aerosil R 8200 (Degussa AG), que se pueden obtener comercialmente.

El procedimiento según la invención presenta preferentemente las etapas

a) aplicación de una sustancia endurecible como soporte sobre una superficie,

b) aplicación de partículas que presentan una superficie BET de 50 a 600 m^{2}/g y estructuras agrietadas sobre el soporte y

c) fijación de las partículas mediante endurecimiento del soporte.

La aplicación de la sustancia endurecible puede tener lugar, por ejemplo, mediante pulverización, rasquetas, extendido o proyección. Preferentemente la sustancia endurecible se aplica con un espesor de 1 a 100 \mum, preferentemente con un espesor de 5 a 50 \mum. Según la viscosidad de la sustancia endurecible, puede ser ventajoso dejar endurecer y/o secar dicha sustancia antes de aplicar las partículas. De forma ideal, se selecciona la viscosidad de la sustancia endurecible de modo que las partículas aplicadas puedan hundirse, al menos en parte, en la sustancia endurecible, pero dicha sustancia endurecible y/o las partículas aplicadas sobre ella ya no se corren cuando la superficie se coloca en posición vertical.

La aplicación de las partículas puede tener lugar mediante procedimientos habituales como pulverización o espolvoreo. Especialmente, la aplicación de las partículas puede tener lugar mediante pulverización usando una pistola de pulverización electrostática. Después de la aplicación de las partículas, puede retirarse el exceso de partículas de la superficie, es decir, las partículas que no quedan adheridas a la sustancia endurecible, mediante sacudidas, cepillado o soplado. Estas partículas pueden recogerse y volverse a emplear.

Como sustancia endurecible puede emplearse como soporte un barniz que presente al menos mezclas de acrilatos y/o metacrilatos mono- y/o poliinsaturados. Las relaciones de mezcla pueden variarse dentro de amplios límites. Con preferencia especial se emplea un barniz endurecible por medio de energía térmica o química y/o energía lumínica.

Como sustancia endurecible se selecciona un barniz o sistema de barniz que presenta propiedades hidrófobas cuando las partículas empleadas presentan propiedades hidrófobas. A la inversa, se selecciona como sustancia endurecible un barniz que presenta propiedades hidrófilas, cuando las partículas empleadas presentan propiedades hidrófilas.

Puede ser ventajoso que las mezclas empleadas como barnices presenten compuestos con grupos funcionales como, por ejemplo, grupos hidroxilo, grupos epóxido, grupos amino, o compuestos fluorados como, por ejemplo, éster perfluorado de ácido acrílico. Esto es especialmente ventajoso cuando la compatibilidad (respecto a las propiedades hidrófobas) del barniz y las partículas hidrófobas, como por ejemplo Aerosil VPR 411, se ajusta entre sí por medio de amida de ácido N-[2-(acriloiloxi)-etil]-N-etilperfluorooctano-1-sulfónico. Como sustancias endurecibles pueden emplearse, no sólo barnices basados en resinas acrílicas, sino también barnices basados en poliuretano, o también poliuretanoacrilatos o siliconaacrilatos. Asimismo pueden emplearse como sustancias endurecibles sistemas de barnices de dos componentes u otros sistemas reactivos de barnices.

La fijación de las partículas al soporte tiene lugar mediante el endurecimiento de dicho soporte, en lo que dicho endurecimiento, dependiendo del sistema de barniz usado, tiene lugar preferentemente mediante energía térmica y/o química y/o energía lumínica. El endurecimiento del soporte, desencadenado mediante energía química o térmica y/o energía lumínica, puede tener lugar, por ejemplo, mediante polimerización o reticulación de los componentes del barniz y/o del sistema de barniz. Con preferencia especial, el endurecimiento del soporte tiene lugar mediante energía lumínica y, con preferencia muy especial, la polimerización del soporte tiene lugar mediante la luz de una lámpara de Hg a media presión en el intervalo UV. Preferentemente el endurecimiento del soporte tiene lugar en una atmósfera de gas inerte, con preferencia muy especial en una atmósfera de nitrógeno.

Según el espesor de la sustancia endurecible aplicada y el diámetro de las partículas usadas, puede ser necesario limitar el tiempo que transcurre entre la aplicación de las partículas y el endurecimiento de la sustancia endurecible, para evitar la inmersión completa de las partículas en la sustancia endurecible. Preferentemente la sustancia endurecible se endurece en un espacio de tiempo de 0,1 a 10 minutos, preferentemente de 1 a 5 minutos después de aplicar las partículas.

En la realización del procedimiento según la invención puede ser ventajoso emplear partículas que presentan propiedades hidrófobas y/o presentan propiedades hidrófobas por un tratamiento con al menos un compuesto del grupo de los alquilsilanos, alquildisilazanos o perfluoroalquilsilanos. La hidrofobización de partículas es conocida y puede consultarse, por ejemplo, en la serie de publicaciones "Pigmente", número 18, de la empresa Degussa AG.

Puede ser asimismo ventajoso dotar a las partículas de propiedades hidrófobas después de fijarlas sobre el soporte. Esto puede tener lugar, por ejemplo, de modo que las partículas de la superficie tratada se dotan de propiedades hidrófobas mediante un tratamiento con al menos un compuesto del grupo de los alquilsilanos, de los perfluoroalquilsilanos que, por ejemplo, se pueden adquirir de la empresa Sivento GmbH. Preferentemente el tratamiento tiene lugar de modo que la superficie que presenta las partículas que deben hidrofobizarse se sumerge en una disolución que presenta un reactivo de hidrofobización como, por ejemplo, alquilsilano, el exceso de reactivo de hidrofobización se deja escurrir y la superficie se templa a una temperatura lo más alta posible. La temperatura máxima aplicable está limitada por las temperaturas de reblandecimiento del soporte o del sustrato.

El procedimiento según la invención, según al menos una de las reivindicaciones 8 a 17, puede usarse de forma excelente para la preparación de superficies autolimpiables sobre objetos planares y no planares, especialmente sobre objetos no planares. Esto sólo es posible de forma limitada con los procedimientos convencionales. Las estructuras no planares, como por ejemplo esculturas, no son accesibles o lo son de forma muy limitada, especialmente con procedimientos en los que se aplican películas prefabricadas sobre una superficie o en procedimientos en los que se deba preparar una estructura mediante estampado. Naturalmente, el procedimiento según la invención puede usarse también para la preparación de superficies autolimpiables sobre objetos con superficies planares, como por ejemplo invernaderos o medios de transporte públicos. Especialmente, la aplicación del procedimiento según la invención para la preparación de superficies autolimpiables en invernaderos presenta ventajas, ya que con el procedimiento pueden prepararse superficies autolimpiables, por ejemplo, también sobre materiales transparentes como cristal o Plexiglas®, y la superficie autolimpiable puede formarse al menos con tal transparencia que, a través de una superficie transparente provista de una superficie autolimpiable puede pasar la suficiente luz solar para el crecimiento de las plantas en el invernadero. En contraste con los invernaderos convencionales, que deben limpiarse regularmente de hojas, polvo, cal y material biológico, como por ejemplo algas, los invernaderos que presentan una superficie según la invención, según una de las reivindicaciones 1 a 7, pueden funcionar con intervalos de limpieza más largos.

El procedimiento según la invención puede usarse también para la preparación de superficies autolimpiables sobre superficies de objetos que no son rígidas, como por ejemplo, sombrillas u otras superficies que se mantienen flexibles. Con preferencia muy especial, el procedimiento según la invención, según al menos una de las reivindicaciones 8 a 17, puede usarse para la preparación de superficies autolimpiables sobre paredes flexibles o inflexibles en el área sanitaria. Tales paredes pueden ser, por ejemplo, paredes de separación en servicios públicos, paredes de cabinas de ducha, piscinas o saunas, pero también cortinas de ducha (pared flexible).

En las Figuras 1 y 2 se reproducen fotografías de microscopio electrónico de barrido (MEB) de partículas empleadas para la formación de estructuras.

La Figura 1 muestra una fotografía MEB del óxido de aluminio C (Degussa AG).

La Figura 2 muestra una fotografía MEB de la superficie de partículas del ácido silícico Sipernat FK 350 (Degussa AG) sobre un soporte.

Los siguientes ejemplos deberán ilustrar en más detalle las superficies y/o el procedimiento para la preparación de las superficies según la invención, sin que la invención deba limitarse a estas formas de realización.

Ejemplo 1

Se mezclaron entre sí 20% en peso de metacrilato de metilo, 20% en peso de tetraacrilato de pentaeritritol y 60% en peso de dimetacrilato de hexanodiol. Respecto a esta mezcla se añadió 14% en peso de Plex 4092 F, un copolímero acrílico de la empresa Röhm GmbH, y 2% en peso del endurecedor de UV Darokur 1173, y se agitó durante al menos 60 minutos. Esta mezcla se aplicó como soporte con un espesor de 50 \mum sobre una placa de PMMA de un grueso de 2 mm. La capa se secó durante 5 minutos. A continuación, como partículas se pulverizó el ácido silícico pirogénico hidrófobo Aerosil VPR 411 (Degussa AG), por medio de una pistola de pulverización electrostática. Después de 3 minutos el soporte se endureció a una longitud de onda de 308 nm bajo nitrógeno. Después del endurecimiento del soporte se cepilló el exceso de Aerosil VPR 411. La caracterización de la superficie se realizó inicialmente de forma visual y se protocolizó con +++. Con +++ se indica que las gotas de agua se forman casi completamente. El ángulo de deslizamiento fue de 2,4º. Se midieron ángulos de avance y de retroceso mayores en cada caso de 150º. La histéresis correspondiente es inferior a 10º.

Ejemplo 2

Se repitió el experimento del ejemplo 1, pulverizando electrostáticamente partículas de óxido de aluminio C (Degussa AG), un óxido de aluminio con una superficie BET de 100 m^{2}/g. Después del endurecimiento del soporte según el ejemplo 1 y del cepillado del exceso de partículas, la placa dura y cepillada se sumergió para su hidrofobización en una formulación de tridecafluorooctiltrietoxisilano en etanol (Dynasilan 8262, Sivento GmbH). Después de dejar escurrir el exceso de Dynasilan 8262, la placa se templó a una temperatura de 80ºC. La superficie se clasificó con ++, es decir, la formación de gotas de agua no es ideal, el ángulo de deslizamiento es inferior a 20º.

Ejemplo 3

Sobre la placa tratada con el soporte del ejemplo 1 se esparce el ácido silícico Sipernat 350 de la empresa Degussa AG. Después de un tiempo de penetración de 5 minutos, la placa se endurece bajo nitrógeno con luz UV a 308 nm. El exceso de partículas se cepilla de nuevo y la placa se sumerge a continuación de nuevo en Dynasilan 8262 y después se templa. La superficie se clasifica con +++.

Ejemplo 4

Se repite el experimento del ejemplo 1, pero en lugar de Aerosil VPR 411 se emplea Aerosil R 8200 (Degussa AG), que presenta una superficie BET de 200 \pm 25 m^{2}/g. La evaluación de la superficie es +++. El ángulo de deslizamiento se determinó como 1,3º. Se midieron además los ángulos de avance y retroceso, que fueron en cada caso mayores de 150º. La histéresis correspondiente es inferior a 10º.

Ejemplo 5

Al barniz del ejemplo 1, ya mezclado con el endurecedor de UV, se añadió además el 10% en peso (respecto al peso total de la mezcla de barniz) de acrilato de 2-(N-etilperfluorooctanosulfonamido)etilo. También esta mezcla volvió a agitarse durante al menos 60 minutos. La mezcla se aplicó como soporte con un espesor de 50 \mum sobre una placa de PMMA de 2 mm de grosor. La capa se secó durante 5 minutos. A continuación, como partículas se pulverizó el ácido silícico pirogénico hidrófobo Aerosil VPR 411 (Degussa AG), por medio de una pistola de pulverización electrostática. Después de 3 minutos el soporte se endureció a una longitud de onda de 308 nm bajo nitrógeno. Después del endurecimiento del soporte se cepilló el exceso de Aerosil VPR 411. La caracterización de la superficie se realizó inicialmente de forma visual y se protocolizó con +++. Con +++ se indica que las gotas de agua se forman casi completamente. El ángulo de deslizamiento fue de 0,5º. Se midieron ángulos de avance y de retroceso mayores en cada caso de 150º. La histéresis correspondiente es inferior a 10º.

Ejemplo de comparación 1

Sobre el soporte seco del ejemplo 1, aplicado con un espesor de 200 \mum se aplica por medio de rasquetas una suspensión del 10% en peso del ácido silícico pirogénico secado por pulverización, Aeroperl 90/30 de la empresa Degussa AG, un ácido silícico con una superficie BET de 90 m^{2}/g, en etanol. Después del endurecimiento con luz UV y un tratamiento con el agente de hidrofobización Dynasilan 8262, la superficie se evalúa sólo con +, es decir, las gotas se forman mal y quedan adheridas a la superficie hasta un elevado ángulo de inclinación.

El mal efecto de limpieza se debe atribuir al cubrimiento de las estructuras agrietadas. Esto tiene lugar probablemente por la disolución de monómeros del sistema de barniz aún no endurecido en etanol. Antes del endurecimiento se evapora el etanol y los monómeros permanecen en las estructuras agrietadas, en las que también se endurecen durante el proceso de endurecimiento, con lo que las estructuras agrietadas quedan cubiertas y/o rellenas. De esta manera empeora considerablemente el efecto de autolimpieza.

Claims

1. Superficie autolimpiable que se compone de una estructura superficial artificial, al menos en parte hidrófoba, en la que la estructura superficial se forma mediante partículas fijadas a la superficie por medio de un soporte endurecido, caracterizada porque las partículas presentan una estructura fisurada con elevaciones y/o depresiones en el intervalo de nanómetros formada por cavidades, poros, muescas, picos y/o dientes y una superficie BET de 50 a 600 m^{2}/g.

2. Superficie autolimpiable según la reivindicación 1, caracterizada porque el soporte es un barniz endurecido por medio de energía térmica o química o energía lumínica.

3. Superficie autolimpiable según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el barniz endurecido presenta mezclas de acrilatos y/o metacrilatos mono- y/o poliinsaturados o poliuretano.

4. Superficie autolimpiable según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las partículas presentan un tamaño medio inferior a 50 \mum.

5. Superficie autolimpiable según la reivindicación 4, caracterizada porque las partículas presentan un tamaño medio inferior a 30 \mum.

6. Superficie autolimpiable según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las partículas se seleccionan de al menos un material seleccionado entre silicatos, silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos, polímeros y polvos metálicos.

7. Superficie autolimpiable según la reivindicación 6, caracterizada porque las partículas presentan propiedades hidrófobas.

8. Procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, en el que se consigue una estructura superficial adecuada, al menos en parte hidrófoba, mediante la fijación de partículas a una superficie por medio de un soporte, caracterizado porque se compone de las etapas

a) aplicación de una sustancia endurecible como soporte sobre una superficie,

b) aplicación de partículas que presentan estructuras fisuradas con elevaciones y/o depresiones en el intervalo de nanómetros formadas por cavidades, poros, muescas, picos y/o dientes y una superficie BET de 50 a 600 m^{2}/g, sobre el soporte y

c) fijación de las partículas mediante endurecimiento del soporte.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se emplean partículas que presentan al menos un material seleccionado entre silicatos, silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos, polvos metálicos o polímeros.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el endurecimiento del soporte tiene lugar mediante energía térmica o química y/o energía lumínica.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque como sustancia endurecible se emplea un barniz que presenta al menos mezclas de acrilatos y/o metacrilatos mono- y/o poliinsaturados y/o poliuretanos y/o siliconaacrilatos y/o uretanoacrilatos.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque como sustancia endurecible se selecciona un barniz que presenta propiedades hidrófobas cuando las partículas empleadas presentan propiedades hidrófobas, y como sustancia endurecible se selecciona un barniz que presenta propiedades hidrófilas, cuando las partículas empleadas presentan propiedades hidrófilas.

13. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque se emplean partículas que presentan propiedades hidrófobas.

14. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque se emplean partículas que presentan propiedades hidrófobas por un tratamiento con al menos un compuesto del grupo de los alquilsilanos, perfluoroalquilsilanos o alquildisilazanos.

15. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque las partículas se dotan de propiedades hidrófobas después de su fijación al soporte.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque las partículas se dotan de propiedades hidrófobas mediante un tratamiento con al menos un compuesto del grupo de los alquilsilanos, perfluoroalquilsilanos o alquildisilazanos.

17. Uso del procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 16, para la preparación de superficies autolimpiables sobre objetos planares o no planares.

18. Uso del procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 16, para la preparación de superficies autolimpiables sobre superficies de objetos que no son rígidas.

19. Uso del procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 8 a 16, para la preparación de superficies autolimpiables sobre paredes flexibles o inflexibles en el área sanitaria.