ES2286169T3 - Superficie autolimpiable con una estructura superficial hirofoba, y procedimiento para su produccion. - Google Patents

Superficie autolimpiable con una estructura superficial hirofoba, y procedimiento para su produccion. Download PDF

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Abstract

Superficie autolimpiable, que tiene una estructura superficial artificial, por lo menos parcialmente hidrófoba, a base de elevaciones y depresiones, siendo formadas las elevaciones y depresiones mediante unas partículas fijadas sobre la superficie, caracterizada porque las partículas tienen una estructura segmentada (hendida) con elevaciones y/o depresiones con un tamaño en la región de los nanómetros, que en promedio tienen una altura de 20 nm a 500 nm, siendo menor que 500 nm la distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas, y las partículas se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados, cuyo tamaño está situado entre 20 nm y 100 µm.

Description

Superficie autolimpiable con una estructura superficial hidrófoba, y procedimiento para su producción.
El presente invento se refiere a partículas provistas de una estructura, y a la utilización de las mismas para superficies autolimpiables, y se refiere también a procedimientos para su producción.
Los objetos con superficies que se pueden mojar de una manera extremadamente difícil presentan una serie de características importantes económicamente. La característica más importante económicamente es, en este contexto, el efecto de autolimpieza de superficies difícilmente mojables, puesto que la limpieza de las superficies exige una dedicación grande de tiempo y de costos. Las superficies autolimpiables son, por consiguiente, de elevadísimo interés económico. Los mecanismos de adhesión se condicionan por regla general mediante parámetros energéticos interfaciales entre las dos superficies que se tocan. Por regla general, en este contexto los sistemas intentan disminuir su energía interfacial libre. Si las energías interfaciales libres entre dos componentes ya se encuentran de por sí en valores muy bajos, entonces, por lo general, se puede partir del hecho de que la adhesión entre estos dos componentes está débilmente pronunciada. Es importante en este contexto la disminución relativa de la energía interfacial libre. En el caso de emparejamientos con una energía interfacial alta y con una energía interfacial baja se trata con mucha frecuencia de aprovechar las posibilidades de las interacciones. Así, por ejemplo, en el caso de la aplicación de agua sobre una superficie hidrófoba, no es posible dar lugar a una apreciable disminución de la energía interfacial. Esto es reconocible en el hecho de que la mojadura es mala. El agua aplicada forma gotas con un ángulo de contacto muy alto. Los hidrocarburos perfluorados, p.ej. un poli-(tetrafluoroetileno), tienen una energía interfacial muy baja. Sobre tales superficies apenas se adhieren cualesquiera de los componentes, o respectivamente los componentes depositados sobre tales superficies pueden ser eliminados de nuevo con mucha facilidad.
Es conocido el empleo de materiales hidrófobos, tales como polímeros perfluorados, para la producción de superficies hidrófobas. Un perfeccionamiento realizado en estas superficies consiste en formar en las superficies una estructura con un tamaño situado entre la región de los micrómetros (\mum) y la región de nanómetros (nm). El documento de patente de los EE.UU. US-PS 5.599.489 divulga un procedimiento, en el que la superficie puede ser aprestada de una manera especialmente repelente por disparo con partículas que tienen un correspondiente tamaño y por una subsiguiente perfluoración. Otro procedimiento lo describen H. Saito y colaboradores en "Service Coatings International" 4, 1997, páginas 168 y siguientes. Aquí, unas partículas a base de polímeros fluorados se aplican sobre superficies metálicas, habiéndose comprobado en las superficies así producidas una mojabilidad fuertemente disminuida por el agua, con una tendencia a la congelación considerablemente reducida.
En el documento US-PS 3.354.022 y en el de solicitud de patente internacional WO 96/04123 se describen otros procedimientos para la disminución de la mojabilidad de objetos mediante modificaciones topológicas de las superficies. En este caso se aplican elevaciones o respectivamente depresiones artificiales, con una altura de aproximadamente 5 a 1.000 \mum y con una distancia entre ellas de aproximadamente 5 a 500 \mum sobre materiales hidrófobos o que han sido hidrofugados después de la formación de la estructura. Las superficies de este tipo conducen a una rápida formación de gotas, realizándose que las gotas que ruedan hacia abajo recogen partículas de suciedad y por consiguiente limpian a la superficie.
Este principio está plagiado de la naturaleza. Unas pequeñas áreas de contacto disminuyen la interacción de Van-der-Waal's, que es responsable de la adhesión a superficies planas con una baja energía superficial. Por ejemplo, las hojas de la planta de loto están provistas de unas elevaciones a base de una cera, las cuales disminuyen el área de contacto con el agua. El documento WO 00/58410 describe las estructuras y reivindica la formación de las mismas mediante aplicación por atomización de alcoholes hidrófobos, tales como nonacosan-10-ol, o de alcanodioles, tales como nonacosano-5,10-diol. Resulta desventajosa en este caso la defectuosa estabilidad de las superficies autolimpiables, puesto que ciertos detergentes conducen al desprendimiento de la estructura.
Otro método adicional de generar superficies fácilmente limpiables está descrito en el documento de solicitud de patente alemana DE 19917367 A1. Sin embargo, los revestimientos sobre la base de productos condensados fluorados no son autolimpiables. Ciertamente, el área de contacto entre el agua y la superficie ha sido reducida, pero no en un grado suficiente.
El documento de solicitud de patente europea EP 1.040.874 A2 describe el gofrado o repujado de microestructuras y reivindica la utilización de tales estructuras en la analítica (microfluídica). Resulta desventajosa en estas estructuras la insuficiente estabilidad mecánica.
Unas estructuras de superficies, que se repiten espontáneamente o que son espontáneamente similares, son descritas por ejemplo por Marie E. Turner en Advanced Materials, 2001, 13, Nº 3, páginas 180 y siguientes.
En el documento de patente japonesa JP 11171592 se describe un producto repelente del agua y su producción, siendo producida la superficie repelente de la suciedad mediante el recurso de que sobre la superficie que se ha de tratar se aplica una película, que tiene finas partículas a base de un óxido metálico y del material hidrolizado de un alcóxido o quelato metálico. Para la consolidación de esta película, el substrato, sobre el que se había aplicado la película, debe ser sinterizado a unas temperaturas situadas por encima de 400ºC. El procedimiento, por lo tanto, se puede emplear solamente para substratos, que son estables incluso a unas temperaturas situadas por encima de 400ºC.
El documento EP 1.249.280 A2 describe estructuras autolimpiables mediante superficies hidrófobas, que tienen partículas con un tamaño en la región desde los micrómetros hasta menores que los micrómetros y con una estructura segmentada (hendida) con un tamaño en la región de los nanómetros. Para la producción de estas superficies hidrófobas, una sustancia endurecible se aplica como soporte sobre una superficie, a continuación las partículas se colocan sobre el soporte y en una etapa final las partículas se fijan mediante un endurecimiento del soporte.
En el documento WO 00/39239 se divulga una superficie autolimpiable, la cual está caracterizada porque una superficie esencialmente lisa de un substrato se reviste con unas partículas, que tienen una superficie según BET situada por encima de 80 m^{2}/g. Las partículas son unidas firmemente con la superficie del substrato. Con el fin de hacer que la superficie sea repelente del agua o de un aceite, ésta debe ser provista, en una etapa adicional de procedimiento, de un revestimiento hidrófobo u oleófobo.
Fue misión del presente invento la puesta a disposición de superficies autolimpiables especialmente bien con unas estructuras que tienen un tamaño en la región de los nanómetros, así como la puesta a disposición de un procedimiento sencillo para la producción de tales superficies autolimpiables.
De modo sorprendente, se encontró que se pueden obtener superficies autolimpiables de una manera especialmente sencilla, cuando se emplean unas partículas que tienen una estructura con un tamaño a una escala de nanómetros (nanoescala).
Es objeto del presente invento, por lo tanto, una superficie autolimpiable, que tiene una superficie artificial, por lo menos parcialmente hidrófoba, a base de elevaciones y depresiones, siendo formadas las elevaciones y depresiones mediante unas partículas fijadas sobre la superficie, la cual está caracterizada porque las partículas tienen una estructura segmentada (hendida) con elevaciones y/o depresiones que tienen un tamaño en la región de los nanómetros, que tienen en promedio una altura de 20 a 500 nm, siendo menor que 500 nm la distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas, y las partículas se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados, cuyo tamaño está situado entre 20 nm y 100 \mum.
Es asimismo objeto del presente invento un procedimiento para la producción de superficies autolimpiables, en el que una estructura superficial apropiada, por lo menos parcialmente hidrófoba, es proporcionada por fijación de partículas sobre una superficie, el cual está caracterizado porque se emplean unas partículas, que tienen una estructura segmentada (hendida) con elevaciones y/o depresiones con un tamaño en la región de los nanómetros, cuyas elevaciones y/o depresiones tienen en promedio una altura de 20 a 500 nm, siendo menor que 500 nm la distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas, y que se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados, cuyo tamaño está situado entre 20 nm y 100 \mum.
Mediante el procedimiento conforme al invento son obtenibles unas superficies autolimpiables, que tienen partículas con una estructura segmentada. Mediante la utilización de partículas, que tienen una estructura segmentada, se hacen accesibles de una manera sencilla unas superficies que están provistas de una estructura con un tamaño hasta la región de los nanómetros. Al contrario que los procedimientos habituales, los cuales emplean unas partículas lo más pequeñas que son posibles, con el fin de conseguir el efecto de limpieza, en el procedimiento conforme al invento se emplean unas partículas que tienen por sí mismas una estructura con un tamaño en la región de los nanómetros, por lo cual el tamaño de partículas propiamente dicho es menos crítico, puesto que la distancia entre las elevaciones no es determinada solamente por el tamaño de las partículas, sino también por la estructura con un tamaño a la nanoescala.
La superficie autolimpiable conforme al invento, que tiene una estructura superficial artificial, por lo menos parcialmente hidrófoba, a base de elevaciones y depresiones, siendo formadas las elevaciones y depresiones mediante unas partículas fijadas sobre la superficie, se distingue por el hecho de que las partículas tienen una estructura segmentada con elevaciones y/o depresiones con un tamaño en la región de los nanómetros. De manera preferida, las elevaciones y/o depresiones tienen en promedio una altura de 20 a 200 nm. La distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas es preferiblemente menor que 200 nm.
Las estructuras segmentadas (hendidas) con elevaciones y/o depresiones que tienen un tamaño en la región de los nanómetros, pueden ser formadas p.ej. sobre espacios huecos, poros, estrías, puntas, picos y/o dientes. Las partículas propiamente dichas tienen un tamaño medio de menos que 50 \mum, de manera preferida de menos que 30 \mum, y de manera muy especialmente preferida de menos que 20 \mum. Las partículas situadas sobre la superficie tienen preferiblemente unas distancias de 0 - 10 diámetros de partículas, en particular de 2 - 3 diámetros de partículas.
Las partículas pueden ser partículas (pequeños trozos) en el sentido de la norma DIN 53.206. Las partículas o pequeños trozos de acuerdo con esta norma pueden ser partículas individuales, pero también conglomerados o aglomerados, entendiéndose según DIN 53 206 por conglomerados unas partículas primarias (pequeños trozos) depositadas unas junto a otras superficialmente o en forma de aristas, y entendiéndose por aglomerados unas partículas primarias (pequeños trozos) depositadas unas junto a otras en forma de puntos. Como partículas se emplean las que se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados. La estructura de tales partículas puede ser esférica, estrictamente esférica, moderadamente conglomerada, casi esférica, aglomerada de manera extremadamente intensa o aglomerada en forma porosa. El tamaño preferido de los aglomerados o respectivamente conglomerados está situado entre 0,2 y 30 \mum.
De manera preferida, las partículas tienen una superficie según BET de 20 a 1.000 metros cuadrados por gramo. De manera muy especialmente preferida, las partículas tienen una superficie según BET de 50 a 200 m^{2}/g.
Como partículas que forman estructuras se pueden emplear los más diferentes compuestos procedentes de muchos sectores de la química. Preferiblemente, las partículas tienen por lo menos un material, seleccionado entre silicatos, silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos, polímeros y polvos metálicos revestidos con ácido silícico. De manera muy especialmente preferida, las partículas tienen ácidos silícicos pirógenos o ácidos silícicos de precipitación, en particular Aerosiles, Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2}, polvo de zinc revestido con Aerosil R974, preferiblemente con un tamaño de partículas de 0,2 a 30 \mum, o polímeros en forma de polvos, tales como p.ej. un poli(tetrafluoroetileno) (PTFE) molido criogénicamente o secado por atomización, o copolímeros perfluorados o respectivamente copolímeros con tetrafluoroetileno.
De manera preferida, las partículas destinadas a la generación de las superficies autolimpiables, junto a las estructuras segmentadas, tienen también propiedades hidrófobas. Las partículas pueden ser por sí mismas hidrófobas, tales como p.ej. partículas que contienen PTFE, o las partículas empleadas pueden haber sido hidrofugadas. La hidrofugación de las partículas puede efectuarse de una manera conocida para un experto en la especialidad. Típicas partículas hidrofugadas son p.ej. polvos finísimos, tales como los de Aerosil-R 8200 (de Degussa AG), que se pueden adquirir comercialmente.
Los ácidos silícicos utilizados de manera preferente tienen preferiblemente una adsorción de ftalato de dibutilo, apoyada en la norma DIN 53.601, comprendida entre 100 y 350 ml/100 g, preferiblemente unos valores comprendidos entre 250 y 350 ml/100 g.
Las partículas son fijadas junto a la superficie. La fijación puede efectuarse de un modo conocido para un experto en la especialidad, por vía química o física (mecánica). Mediante aplicación de las partículas sobre la superficie en una capa densamente empaquetada, se puede generar la superficie autolimpiable.
Las superficies autolimpiables conformes al invento tienen un ángulo de rodadura de menos que 20º, de manera especialmente preferida de menos que 10º, siendo definido el ángulo de rodadura por el hecho de que una gota de agua aplicada desde una altura de 1 cm sobre una superficie plana que descansa sobre un plano inclinado, rueda hacia abajo. El ángulo de avance y el ángulo de retroceso están situados por encima de 140º, de manera preferida por encima de 150º, y tienen una histéresis menor que 15º, de manera preferida menor que 10º. Por el hecho de que las superficies conformes al invento tienen unos ángulos de avance y retroceso situados por encima de por lo menos 140º, de manera preferida por encima de 150º, se hacen accesibles unas superficies autolimpiables especialmente buenas.
Según sea la superficie utilizada y según sean el tamaño y el material de las partículas empleadas, se puede conseguir que las superficies autolimpiables sean semitransparentes. En particular, las superficies conformes al invento pueden ser transparentes por contacto, esto quiere decir que después de la producción de una superficie conforme al invento sobre un objeto marcado con una inscripción, esta inscripción, dependiendo del tamaño del escrito, sigue siendo legible.
Las superficies autolimpiables conformes al invento se producen preferiblemente mediante el procedimiento conforme al invento, de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 16, para la producción de estas superficies. Este procedimiento conforme al invento para la producción de superficies autolimpiables, en el que se proporciona una apropiada estructura superficial, por lo menos parcialmente hidrófoba, mediante fijación de partículas sobre la superficie, se distingue por el hecho de que se emplean unas partículas como arriba se han descrito, que tienen unas estructuras segmentadas (hendidas) con elevaciones y/o depresiones que tienen un tamaño en la región de los nanómetros.
De manera preferida, se emplean las partículas que contienen por lo menos un material, seleccionado entre silicatos o silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos pirógenos o ácidos silícicos de precipitación, o polímeros. De manera muy especialmente preferida, las partículas contienen silicatos, ácidos silícicos pirógenos o ácidos silícicos de precipitación, en particular Aerosiles, minerales tales como magadiita, Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2}, polvo de Zn revestido con Aerosil R974, o polímeros en forma de polvos tales como p.ej. un poli(tetrafluoroetileno) (PTFE) molido criogénicamente o secado por atomización.
De manera especialmente preferida, se emplean unas partículas con una superficie según BET de 50 a 600 m^{2}/g. De manera muy especialmente preferida, se emplean unas partículas que tienen una superficie según BET de 50 a 200 m^{2}/g.
De manera preferida, las partículas destinadas a la generación de las superficies autolimpiables, además de las estructuras segmentadas tienen también propiedades hidrófobas. Las partículas pueden ser por sí mismas hidrófobas, tales como p.ej. partículas que contienen PTFE, o las partículas empleadas pueden haber sido hidrofugadas. La hidrofugación de las partículas puede efectuarse de una manera conocida para un experto en la especialidad. Típicas partículas hidrofugadas son p.ej. polvos finísimos tales como los de Aerosil R 974 o Aerosil-R 8200 (de Degussa AG), que se pueden adquirir comercialmente.
La fijación de las partículas sobre la superficie puede efectuarse por medios químicos o físicos de un modo conocido para un experto en la especialidad. Como método químico para la fijación, se puede emplear p.ej. la utilización de un agente de fijación. Como agentes de fijación entran en cuestión diferentes pegamentos, mediadores de adherencia o barnices. Para un experto en la materia existen otros agentes de fijación u otros métodos químicos de fijación.
Como método físico se puede emplear p.ej. la aplicación o respectivamente introducción a presión de las partículas en la superficie. Un experto en la especialidad reconocerá con facilidad otros métodos físicos apropiados para la fijación de partículas con la superficie, por ejemplo la sinterización conjunta de partículas unas con otras o respectivamente de las partículas junto a un material de soporte en forma finamente pulverulenta.
En el caso de la realización del procedimiento conforme al invento, puede ser ventajoso emplear unas partículas que tengan propiedades hidrófobas y/o que presenten estas propiedades hidrófobas mediante un tratamiento con por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto formado por los alquil-silanos, los alquil-disilazanos, las parafinas, las ceras, los fluoroalquil-silanos, los ésteres de ácidos grasos, los derivados de alcanos de cadena larga funcionalizados, o los perfluoroalquil-silanos. La hidrofugación de partículas es conocida en términos generales y se puede consultar p.ej. en la publicación Scriftenreihe Pigmente, número 18, de la entidad Degussa AG.
Puede ser asimismo ventajoso proveer de propiedades hidrófobas a las partículas, después de la fijación sobre el soporte. Esto puede efectuarse p.ej. mediante el recurso de que las partículas de la superficie tratada son provistas de propiedades hidrófobas mediante un tratamiento con por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto formado por los alquil-silanos, que se pueden adquirir p.ej. de la entidad Sivento GmbH, los alquil-disilazanos, las parafinas, las ceras, los fluoroalquil-silanos, los ésteres de ácidos grasos, los derivados de alcanos de cadena larga funcionalizados, o los perfluoroalquil-silanos. De manera preferida el tratamiento se efectúa mediante el recurso de que la superficie que tiene partículas, la cual debe de ser hidrofugada, se sumerge en una solución que tiene un reactivo para hidrofugación, formado p.ej. por alquil-silanos, se escurre el reactivo de hidrofugación en exceso, y la superficie se atempera a una temperatura lo más alta que sea posible. El tratamiento, sin embargo, se puede efectuar también por rociadura de la superficie autolimpiable con un medio que tiene un reactivo de hidrofugación, y por un subsiguiente atemperamiento. Un tratamiento de este tipo es preferido p.ej. para el tratamiento de vigas de acero o de otros objetos pesados o voluminosos. La temperatura aplicable como máximo está limitada por las temperaturas de reblandecimiento del soporte o substrato.
Tanto en el caso de la hidrofugación como también en el de la fijación de las partículas sobre la superficie, se debe prestar atención a que se conserve la estructura segmentada (hendida) de las partículas que tienen un tamaño en la región de los nanómetros, para que se consiga el efecto de autolimpieza de la superficie.
El procedimiento conforme al invento, de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 9 a 16, se puede utilizar de manera sobresaliente para la producción de superficies autolimpiables sobre objetos planos o no planos, en particular sobre objetos no planos. Esto es posible solamente de una manera restringida con los procedimientos habituales. En particular, a través de procedimientos, en los cuales se aplican sobre una superficie unas películas previamente producidas, o en el caso de procedimientos, en los cuales una estructura debe de ser producida por gofrado o repujado, no son accesibles, o son accesibles sólo de manera limitada, objetos no planos, tales como p.ej. esculturas. Naturalmente, el procedimiento conforme al invento se puede utilizar, sin embargo, también para la producción de superficies autolimpiables sobre objetos con superficies planas, tales como p.ej. invernaderos o medios de transporte colectivos. En particular, la aplicación del procedimiento conforme al invento a la producción de superficies autolimpiables en invernaderos presenta ventajas, puesto que con el procedimiento se pueden producir superficies autolimpiables p.ej. también sobre materiales transparentes tales como vidrio o Plexiglas®, y la superficie autolimpiable se puede ejecutar de modo transparente por lo menos en un grado tal que para el crecimiento de las plantas en el invernadero pueda penetrar suficiente cantidad de luz solar a través de la superficie transparente provista de una superficie autolimpiable. Al contrario que los invernaderos habituales, que tienen que ser limpiados regularmente, entre otras cosas, con respecto de follaje, polvos, cal y materiales biológicos, tales como p.ej. algas, los invernaderos que tienen una superficie conforme al invento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, se pueden hacer trabajar con más largos intervalos entre limpiezas.
El procedimiento conforme al invento se puede utilizar además para la producción de superficies autolimpiables sobre superficies no rígidas de objetos, tales como p.ej. paraguas, sombrillas u otras superficies que se mantienen flexibles. De manera muy especialmente preferida, el procedimiento conforme al invento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 9 a 16, se puede utilizar para la producción de superficies autolimpiables sobre paredes flexibles o no flexibles en el sector de los sanitarios. Tales paredes pueden ser p.ej. tabiques en retretes públicos, paredes de cabinas de ducha, piscinas o saunas, pero también cortinas de ducha (paredes flexibles).
Las partículas tienen elevaciones y/o depresiones, en promedio con una altura de 20 a 500 nm, preferiblemente de 20 a 200 nm. La distancia entre las elevaciones y/o las depresiones sobre las partículas es menor que 500 nm, preferiblemente menor que 200 nm. Las partículas conformes al invento se pueden seleccionar p.ej. a partir de por lo menos un material, seleccionado entre silicatos, silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, ácidos silícicos pirógenos o de precipitación, polímeros y polvos metálicos.
Las partículas pueden ser partículas (pequeños trozos) en el sentido de la norma DIN 53.206. Las partículas o pequeños trozos de acuerdo con esta norma pueden ser partículas individuales pero también aglomerados o conglomerados, entendiéndose según la norma DIN 53.206 como conglomerados unas partículas primarias (trozos pequeños), depositadas unas junto a otras superficialmente o en forma de aristas y como aglomerados unas partículas primarias (trozos pequeños), depositadas unas junto a otras en forma de puntos. Como partículas se emplean las que se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados. La estructura de tales partículas puede ser esférica, estrictamente esférica, moderadamente conglomerada, casi esférica, aglomerada de manera extremadamente fuerte o aglomerada en forma porosa. El tamaño de los aglomerados o respectivamente conglomerados está situado entre 20 nm y 100 \mum, de manera preferida entre 0,2 y 30 \mum.
En las Fig. 1 y 2 se reproducen fotografías en microscopio electrónico de barrido (REM) de partículas empleadas como agentes formadores de estructuras.
La Fig. 1 muestra una fotografía en REM del óxido de aluminio con la denominación Aluminiumoxid C (de Degussa AG).
La Fig. 2 muestra una fotografía en REM de la superficie de partículas del ácido silícico Sipernat FK 350 (de Degussa AG) sobre un soporte.
Los siguientes Ejemplos deben explicar con mayor detalle las superficies conformes al invento o respectivamente el procedimiento para la producción de las superficies, sin que el invento tenga que estar limitado a estos modos 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. Referido a esta mezcla, se añade 14% en peso de Plex 4092 F, que es un copolímero acrílico de la entidad Röhm GmbH, y 2% en peso del endurecedor por rayos UV, Darokur 1173, y se agita durante por lo menos 60 min. Esta mezcla fue aplicada como soporte en un grosor de 50 \mum sobre una plancha de PMMA que tenía un grosor de 2 mm. La capa fue secada incipientemente durante 5 min. A continuación, se aplicaron por proyección como partículas las de un ácido silícico pirógeno hidrofugado Aerosil VPR 411 (de Degussa AG) mediante una pistola electrostática de atomización. Después de 3 min, el soporte fue endurecido bajo nitrógeno a una longitud de onda de 308 nm. Después del endurecimiento del soporte, el Aerosil VPR 411 en exceso fue retirado por cepilladura. La caracterización de la superficie se efectuó inicialmente de un modo visual y se protocoliza con +++. +++ significa que se forman casi completamente gotas de agua. El ángulo de rodadura hacia abajo fue de 2,4º. Se midieron unos ángulos de avance y retroceso en cada caso mayores que 150º. La correspondiente histéresis está situada por debajo de 10º.
Ejemplo 2
Se repitió el ensayo del Ejemplo 1, aplicándose ahora por atomización electrostática unas partículas a base de Aluminiumoxid C (de Degussa AG), que es un óxido de aluminio con una superficie según BET de 100 m^{2}/g. Después de haberse efectuado el endurecimiento del soporte según el Ejemplo 1 y la separación por cepilladura de las partículas en exceso, la plancha endurecida y cepillada se sumergió, para su hidrofugación, en una formulación de tridecafluoro-octil-trietoxi-silano en etanol (Dynasilan 8262, de Sivento GmbH). Después de haber escurrido el Dynasilan 8262 en exceso, la plancha fue atemperada a una temperatura de 80ºC. La superficie se clasifica como ++, es decir que la conformación de las gotas de agua no es ideal, y el ángulo de rodadura está situado por debajo de
20º.
Ejemplo 3
Sobre la plancha del Ejemplo 1, tratada con el soporte, se esparce un ácido silícico Sipernat 350 de la entidad Degussa AG. Después de un período de tiempo de penetración de 5 min, la plancha tratada es endurecida bajo nitrógeno en la luz UV a 308 nm. Las partículas en exceso se separan de nuevo por cepilladura y la plancha se sumerge a continuación de nuevo en Dynasilan 8262, y a continuación se atempera a 80ºC. La superficie se clasifica como
+++.
Ejemplo 4
Se repite el ensayo del Ejemplo 1, pero en lugar del Aerosil VPR 411 se emplea el Aerosil R 8200 (de Degussa AG), que tiene una superficie según BET de 200 \pm 25 m^{2}/g. La valoración de la superficie es de +++. El ángulo de rodadura se ha determinado como de 1,3º. Se midieron además unos ángulos de avance y de retroceso que en cada caso fueron mayores que 150º. La correspondiente histéresis está situada por debajo de 10º.
Ejemplo 5
Al barniz del Ejemplo 1, que ya se había mezclado con el agente endurecedor por luz UV, se le añadió adicionalmente 10% en peso (referido al peso total de la mezcla para barniz) de 2-(N-etil-perfluorooctano-sulfonamido)-acrilato de etilo. También esta mezcla se agitó de nuevo durante por lo menos 60 min. Esta mezcla fue aplicada como soporte en un grosor de 50 \mum sobre una plancha de PMMA que tenía un grosor de 2 mm,. La capa fue secada incipientemente durante 5 min. A continuación se aplicaron por atomización como partículas las de un ácido silícico pirógeno hidrofugado Aerosil VPR 411 (de Degussa AG), mediante una pistola de atomización electrostática. Después de 3 min, el soporte fue endurecido a una longitud de onda de 308 nm bajo nitrógeno. Después del endurecimiento del soporte, el Aerosil VPR 411 en exceso se separó por cepilladura. La caracterización de la superficie se efectuó inicialmente de un modo visual y es protocolizada con +++. +++ significa que se forman casi totalmente gotas de agua. El ángulo de rodadura fue de 0,5º. Se midieron unos ángulos de avance y retroceso en cada caso mayores que 150º. La correspondiente histéresis está situada por debajo de 10º.

Claims (16)

1. Superficie autolimpiable, que tiene una estructura superficial artificial, por lo menos parcialmente hidrófoba, a base de elevaciones y depresiones, siendo formadas las elevaciones y depresiones mediante unas partículas fijadas sobre la superficie,
caracterizada porque
las partículas tienen una estructura segmentada (hendida) con elevaciones y/o depresiones con un tamaño en la región de los nanómetros, que en promedio tienen una altura de 20 nm a 500 nm, siendo menor que 500 nm la distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas,
y las partículas se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados,
cuyo tamaño está situado entre 20 nm y 100 \mum.
2. Superficie autolimpiable de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque las partículas tienen ácidos silícicos pirógenos o ácidos silícicos de precipitación.
3. Superficie autolimpiable de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizada porque
las partículas tienen propiedades hidrófobas.
4. Superficie autolimpiable de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque
las partículas individuales tienen sobre la superficie unas distancias de 2 - 3 diámetros de partículas.
5. Superficie autolimpiable de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizada porque
las elevaciones y/o depresiones tienen en promedio una altura de 20 a 200 nm.
6. Superficie autolimpiable de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizada porque
la distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas es menor que 200 nm.
7. Procedimiento para la producción de superficies autolimpiables, en el que una estructura superficial apropiada, por lo menos parcialmente hidrófoba, es proporcionada por fijación de partículas mediante un soporte sobre una superficie,
caracterizado porque
se emplean unas partículas, que tienen una estructura segmentada con elevaciones y/o depresiones con un tamaño en la región de los nanómetros, cuyas elevaciones y/o depresiones tienen en promedio una altura de 20 a 500 nm, siendo menor que 500 nm la distancia entre las elevaciones o respectivamente depresiones en las partículas, y que se depositan conjuntamente a partir de partículas primarias para formar aglomerados o conglomerados, cuyo tamaño está situado entre 20 nm y 100 \mum.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque
se emplean unas partículas, que tienen por lo menos un material, que se selecciona entre ácidos silícicos pirógenos o ácidos silícicos de precipitación.
9. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 7 u 8,
caracterizado porque
las partículas se fijan sobre la superficie mediante métodos químicos o físicos.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9,
caracterizado porque
la fijación de las partículas se efectúa por medios químicos mediando utilización de un agente de fijación, o por medios físicos mediante introducción a presión de las partículas en la superficie, o mediante sinterización conjunta de las partículas unas con otras, o respectivamente de las partículas con un material de soporte en forma finamente pulverulenta.
11. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 7 a 10,
caracterizado porque
se emplean unas partículas que tienen propiedades hidrófobas.
12. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 7 a 11,
caracterizado porque
se emplean unas partículas que tienen propiedades hidrófobas mediante un tratamiento con por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto formado por los alquil-silanos, los perfluoroalquil-silanos, los alquil-disilazanos, los fluoroalquil-silanos, los disilazanos, las ceras, las parafinas, los ésteres de ácidos grasos. o los derivados de alcanos de cadena larga funcionalizados.
13. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 7 a 12,
caracterizado porque
las partículas, después de la fijación sobre la superficie, son provistas de propiedades hidrófobas.
14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13,
caracterizado porque
las partículas son provistas de propiedades hidrófobas mediante un tratamiento con por lo menos un compuesto tomado entre el conjunto formado por los alquil-silanos, los perfluoroalquil-silanos, los alquil-disilazanos, los fluoroalquil-silanos, las ceras, las parafinas, los ésteres de ácidos grasos o los derivados de alcanos de cadena larga funcionalizados o los derivados de fluoro-alcanos.
15. Utilización del procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 7 a 14, para la producción de superficies autolimpiables sobre objetos planos o no planos.
16. Utilización del procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 7 a 15, para la producción de superficies autolimpiables sobre superficies no rígidas de objetos.
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