IT201700014108A1

IT201700014108A1 - Microsfere ceramiche cave di silicio con additivi fotocatalitici, antimuffa, antibatterici, attivi nello spettro UV, anti-inquinamento, assorbitori di odori per vernici ed idropitture

Info

Publication number: IT201700014108A1
Application number: IT102017000014108A
Authority: IT
Inventors: Alberto Ludovici; Luigino Gravelli; Antonello Ludovici; Alessandro Ludovici
Original assignee: Ludovici Raffaele E Figli S R L
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-09

Description

Descrizione dell'Invenzione

Per ottenere le microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi viene utilizzata come base degli additivi il biossido di titanio fotocatalitico.

II biossido di titanio è un materiale semiconduttore a struttura cristallina, avente una banda di valenza separata da una banda di conduzione da una determinata differenza di energia.

Come la maggior parte dei materiali, il biossido di titanio quando colpito da una radiazione elettromagnetica assorbe energia dalla radiazione. Quando l'energia assorbita è maggiore della differenza energetica tra la banda di valenza e la banda di conduzione, un elettrone viene promosso dalla banda di valenza alla banda di conduzione, generando un eccesso di carica elettronica (e-) nella banda di conduzione ed una lacuna di elettroni (h<+>) nella banda di valenza. Il biossido di titanio è allo stato solido a temperatura ambiente in forma cristallina come Anatasio, Rutilo o Brookite. L'anatasio è la forma cristallina maggiormente attiva dal punto di vista fotocatalitico e presenta una differenza energetica tra la banda di valenza e la banda di conduzione di 3,2 eV. Ne consegue che, se tale materiale viene irradiato con fotoni aventi un'energia maggiore di 3,2 eV, cioè con una radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda da 380 nm a 420 nm, un elettrone viene promosso dalla banda di valenza alla banda di conduzione. Ciò accade in particolare quando il biossido di titanio è colpito da radiazione ultravioletta (UV), ad esempio da radiazione solare. Le lacune elettroniche possono ossidare la maggior parte dei contaminanti organici. Tali lacune elettroniche possono, per esempio, reagire con una molecola di acqua o con l'umidità dell'aria (H2O) generando un radicale ossidrile (*OH) altamente reattivo. Gli elettroni in eccesso hanno un potere riducente molto elevato e possono reagire con la molecola dello ossigeno per formare l'anione superossido (02<-_>). La reazione di ossidazione della molecola d'acqua è mostrata nello schema (I) e la reazione di riduzione dell'ossigeno è mostrata nello schema (II):

Il radicale ossidrile (·ΟΗ) è particolarmente attivo per l'ossidazione di sostanze organiche, ad esempio presenti nell'aria, sia per l'inattivazione di microrganismi, che ad esempio possono essere nocivi per l'uomo.

In particolare, i composti organici vengono ossidati ad anidride carbonica (C02)ed acqua (H20), i composti dell'azoto vengono ossidati a ioni nitrato (NO3-), i composti di zolfo a ioni solfato (SCh<2->). Il biossido di titanio è inoltre in grado di decomporre molti gas o sostanze nocive, come tioli o mercaptani, aldeide formica, aventi un odore sgradevole. La decomposizione di tali gas o sostanze elimina i cattivi odori ad essi associati.

Il biossido di titanio esplica, inoltre, un'azione anti—microbica, anti— batterica e anti—muffa molto efficace, poiché invece di altri agenti antibatterici non uccide i batteri o le muffe, ma tramite reazioni di ossidoriduzione li decompone in sostanze gassose che vengono disperse nell'ambiente circostante non accumulandosi sul catalizzatore.

La decomposizione dei batteri avviene per mezzo del radicale idrossido (OH·) e degli anioni ossigeno (02<~>) generati dal processo fotocatalitico che aggrediscono la membrana lipidica dei batteri decomponendola ed impedendo la fase aerobica di respirazione dei batteri.

Pertanto, i microrganismi muoiono e vengono poi gradualmente decomposti fino ad ottenere anidride carbonica ed acqua che vengono liberate nell'ambiente circostante.

La distruzione delle muffe, dei batteri, dei virus e degli altri microrganismi, consente di eliminare i cattivi odori associati alla loro presenza e consente di mantenere a condizioni igieniche elevate il substrato su cui è applicato il biossido di titanio. Il diverso comportamento del biossido di titanio Rutilo rispetto al biossido di titanio Anatasio è dovuto alla differente quantità di energia necessaria per l'eccitazione di un elettrone dalla banda di valenza alla banda di conduzione di queste due forme: 388 nm per l'Anatasio e 413 nm per il Rutilo e dal diverso potere riducente/ossidante rispettivamente dell'elettrone eccitato e della lacuna elettronica generata che è elevato per l'Anatasio e basso per il Rutilo.

Scopi dell'invenzione

Uno scopo dell'invenzione, è di dopare le microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di allumìnio con additivi migliorati. Altro scopo dell'invenzione è di realizzare dette microsfere ceramiche con additivi capaci di creare un cuscinetto d'aria fra muro e pittura stessa conferendo a quest'ultima la capacità di contrastare la formazione di condensa che garantiscono altresì un miglioramento della capacità di isolamento termico ed un conseguente risparmio energetico.

Un altro scopo è di fornire dette microsfere ceramiche con additivi con proprietà antimicotiche che evitino la proliferazione di microrganismi o agenti patogeni e consentano di eliminare batteri, funghi, muffe, alghe presenti negli ambienti in cui vengano previsti.

Un altro scopo è di realizzare dette microsfere ceramiche con additivi le cui proprietà antibatteriche, antimicotiche, anti-muffa ed autopulenti non siano intaccate e/o possano essere rigenerate se esposte a radiazione solare .

Un altro scopo è di realizzare dette microsfere ceramiche con additivi in grado di disinfettare immediatamente le superfici su cui applicate. Un altro scopo è di fornire microsfere ceramiche con additivi che consentano, negli ambienti in cui vengano applicate, dì evitare la formazione di odori sgradevoli e/o ne consentano l'abbattimento.

Un altro scopo è di fornire dette microsfere ceramiche con additivi che abbiano proprietà fotocatalitiche, funzioni esplicate da un semiconduttore che, assorbendo un fotone di energia superiore al gap tra banda di valenza e banda di conduzione, modifica la struttura dei suoi orbitali molecolari con elettroni, definiti fotoelettroni, della banda di valenza che passano alla banda di conduzione con formazione di lacune.

Un altro scopo è di fornire dette microsfere ceramiche con additivi che abbiano proprietà anti—inquinamento, in grado quindi di purificare l'aria e di decomporre inquinanti urbani quali NOx, SOx, CeRe, VOC ed il PMx organico.

Un altro scopo dell'invenzione è realizzare dette microsfere ceramiche con additivi in grado dì rendere autopulenti le superfici su cui applicate.

Un altro scopo dell'invenzione è realizzare dette microsfere ceramiche con additivi che mantengano le proprie caratteristiche inalterate nel tempo e in grado di proteggere nel un substrato verniciato.

Un altro scopo dell'invenzione è drogare il biossido di titanio, che modificato nella sua struttura chimica con particolari componenti in grado di poter accelerare il processo di foto-degradazione del prodotto ed essere attivo con spettri luminosi superiori rispetto a quelli sin d'ora conosciuti.

Un altro scopo dell'invenzione è realizzare microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi in grado di assorbire le umidità ambientali.

Un altro scopo è di realizzare dette microsfere ceramiche con additivi che garantiscono condizioni di igiene elevata nel tempo.

Ancora un altro scopo è fornire metodi per produrre le microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi e/o materiali per realizzare dette microsfere ceramiche con additivi migliorate.

Ulteriore scopo dell'invenzione è realizzare vernici, pitture, pitture decorative, fondi a base di pitture, stucchi, smalti, finiture coprimacchia ed idropitture ovvero idropitture lavabili, superlavabili, traspiranti, antimuffa e/o antibatteriche, risananti, con proprietà termoisolanti e con un conseguente risparmio energetico o altro materiale inerte o aggregato idoneo a creare un film o un substrato a base di pittura o vernice con detti prodotti oggetto della presente invenzione contenenti microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi fotocatalitici e con le proprietà fin qui descritte atte a raggiungere gli scopi fin d'ora elencati.

Aspetti dell'invenzione

In un primo aspetto dell'invenzione è prevista la combinazione di materie prime comprendenti microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio ed additivi atti ad essere utilizzati per ottenere pitture e/o vernici fotocatalitiche, avrà una concentrazione in peso compresa tra il 60,0% ed il 99,0% complessivo della miscela preparata. In aggiunta alla versione precedente dette microsfere ceramiche con additivi comprendono biossido di titanio fotocatalitico colloidale, preferibilmente in forma di anatasio, e/o anatasio modificato colloidale amorfo .

In aggiunta alla versione precedente detti additivi comprendono biossido di titanio in forma rutilo colloidale e/o acido perossititanico modificato colloidale amorfo.

In aggiunta alla versione precedente dell'invenzione detti prodotti possono comprendere inoltre additivi a base di biossido di titanio fotocatalitico dopato con azoto e/o composti azotati in grado di essere attivi fotocataliticamente in uno spettro compreso tra 380 nm e 480 nm.

In aggiunta alla versione precedente dell'invenzione detti additivi comprendono glicerolo e/o glicerolo monostearato, in grado di funzionare come donatore sacrificale di elettroni al biossido di titanio in forma di anatasio colloidale, e/o anatasio modificato colloidale amorfo e al biossido di titanio in forma rutilo colloidale e/o acido perossititanico modificato colloidale amorfo e/o al biossido di titanio fotocatalitico dopato con azoto, avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,001% e il 5,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta alla versione precedente le composizioni a base di biossido di titanio sin d'ora elencate, possono essere utilizzate in associazione o separatamente, avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 30,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta alla versione precedente detti additivi comprendono ossido di zinco che conferisce protezione dalle radiazioni solari UV presenti nello spettro da 100 nm a 400 nm, avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta alla versione precedente detti additivi comprendono zinco piritione che è in grado di aumentare il potere battericida, antimuffa ed antialga. Il meccanismo di azione antimicotica consiste nella distruzione del 'trasporto di membrana' dovuto al blocco della pompa protonica. La pompa protonica è una proteina integrale della membrana capace di spostare protoni attraverso la membrana di una cellula. Se presente, avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta alla versione precedente detti additivi comprendono benzalconio cloruro, una miscela di sali di ammonio quaternari ovvero una miscela di cloruri di alchil-benzil-dimetilammonio, in cui il gruppo alchile varia dall'ottile (C8H17-) all'ottadecile (C18H37-), in grado di disinfettare le superfici su cui applicato eliminando in pochi minuti le cariche micro batteriologiche. Avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,001% e il 2,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta alla versione precedente detti additivi comprendono apatite ovvero idrossiapatite dì origine minerale e/o animale e/o derivata da un processo di mineralizzazione e/o fosfato tricalcico di origine minerale e/o derivata da un processo di mineralizzazione in grado di fissare gli additivi sin ora elencati anche in forma nanometrica alle microsfere ceramiche. Detto additivo rientra nella categoria degli antiossidanti e funge altresì da anti-agglomerante e addensante nelle miscele in polvere, idoneo ad evitare la formazione di grumi e a mantenere una preparazione fluida. L'idrossiapatite e/o il fosfato tricalcico possono assorbire umidità ambientale fino al 10%. In combinazione con il biossido di titanio fotocatalitico 1'idrossiapatite e/o il fosfato tricalcico hanno il potere di assorbire gli odori prima e decomporli dopo quando il fotocatalizzatore entra in azione attivato da una radiazione luminosa, svolgendo quindi una funzione sinergica sia di giorno che di notte. Avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 20,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In un secondo aspetto dell'invenzione è prevista la combinazione di materie prime comprendenti microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio ed additivi atti ad essere utilizzati per ottenere pitture e/o vernici fotocatalitiche con ulteriori additivi in aggiunta al primo aspetto dell'invenzione, atti ad essere utilizzati per ottenere delle variazioni funzionali in pitture e/o vernici fotocatalitiche.

In aggiunta al precedente aspetto dell'invenzione detti prodotti possono comprendere inoltre additivi quali smectite e/o un suo derivato e/o composti a base di smectite, se presenti avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta al precedente aspetto dell'invenzione detti prodotti possono comprendere inoltre additivi quali zeoliti e/o un suo derivato e/o composti a base di zeolite, se presenti avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata. In aggiunta al precedente aspetto dell'invenzione detti prodotti possono comprendere inoltre additivi a base dì argento e/o di rame per facilitare e/o aumentare le funzioni antibatteriche, se presenti avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,01% e il 5,0% in peso complessivo della miscela preparata.

In aggiunta al precedente aspetto dell'invenzione detti prodotti possono comprendere inoltre additivi a base di biossido di silice pirogenica in grado di poter conferire idrofilia alle vernici o pitture su cui applicate. Se presente, avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,01% e il 5,0% in peso complessivo della miscela preparata.

Tutti questi additivi elencati nel primo e secondo aspetto dell'invenzione possono essere utilizzati in associazione o separatamente e nelle percentuali indicate.

In un terzo aspetto dell'invenzione sono previste vernici e/o pitture contenenti le combinazioni di materie prime indicate nel primo e secondo aspetto dell'invenzione in grado di rendere dette vernici e/o pitture fotocatalitiche, attive nello spettro visibile, con proprietà antimuffa, antibatterica, antialga e disinfettanti, in grado di eliminare gli odori, di decomporre i composti organici a base di carbonio che si depositano sulla superficie, idrofiliche, con protezione UV, in grado di assorbire umidità ambientale e di avere una funzionalità ed una durata longeva. Formule

Per verificare e validare l'invenzione descritta si è preparata una vernice così come indicato nel terzo aspetto dell'invenzione con tutti i prodotti indicati nel primo aspetto dell'invenzione. Sono state realizzate prima le microsfere ceramiche dopate con additivi e successivamente la vernice contenete dette microsfere ceramiche con additivi così come di seguito indicato nelle varie fasi di produzione:

PRIMA FORMULA "a"

Fase la) In un mescolatore per polveri industriali con un volume di 50 litri abbiamo realizzato 7,65Kg. di una prima miscela utilizzando il 91,5% in peso di microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio, quest'ultimo presente al 9,6%, dimensione media della particella di lOOprn, densità di circa 0,4g/cm<3>, conducibilità termica 0.1 W/mK, a cui abbiamo aggiunto l'8,5% in peso di biossido di titanio in polvere composto dal 70% di rutilo e 30% di anatase come pigmento colorante per conferire un aspetto biancastro alle microsfere che in natura hanno un colore grigio e mescolato il composto per 4 ore.

Fase 2a) In un altro miscelatore abbiamo preparato una seconda miscela di Kg. 1,25 composta di un mix di polveri contenete il 30% in peso di ossido di zinco, il 30% in peso di zinco piritione, il 32% di fosfato tricalcico da 45 pm, 1' 8% di benzalconio cloruro e miscelate dette polveri per 2 ore.

Fase 3a) Abbiamo preparato una terza soluzione in un becher agitando magneticamente a temperatura di 40°C per 30 minuti una soluzione liquida di 1 litro composta dal 30% in peso di acido di perossido di titanio colloidale amorfo e dal al 69% in peso di anatase modificato dopato con azoto e l'l% di glicerolo.

A questa soluzione liquida abbiamo aggiunto 525g. in peso di biossido di titanio in polvere fotocatalitico composto dal 30% di rutilo e 70% di anatase. Abbiamo prima omogeneizzato il composto e trasferito poi attraverso una pompa peristaltica idonea a liquidi pastosi in un sonicatore in linea da 3000 Watt. A questo preparato è stato aggiunto 550g. di idrossiapatite da lpm, impastato, e portato in essiccazione in muffola a 250°C, ottenendo l,lKg. circa di prodotto finito. Il prodotto è stato finemente macinato.

Fase 4a) Abbiamo ulteriormente miscelato l'l,25 chilogrammi ottenuti in fase 2a) con 1,1 chilogrammo delle polveri ottenute in fase 3a).

Fase 5a) I 2,35 chilogrammi delle polveri ottenute in fase 4a) sono state miscelate nei 7,65 chilogrammi ottenuti in fase la) per ore 4 in un miscelatore per polveri industriale ed abbiamo ottenuto 10 Kg. di un prodotto a base di microsfere ceramiche con additivi oggetto della presente invenzione così come indicate nel primo aspetto dell'invenzione.

SECONDA FORMULA "b"

Fase lb) In un becher agitando magneticamente a temperatura di 40°C per 30 minuti una soluzione liquida di 1 litro composta dal 30% in peso di acido di perossido di titanio colloidale amorfo e dal al 69% in peso di anatase modificato dopato con azoto e l'l% di glicerolo a cui abbiamo aggiunto 980g. in peso di biossido di titanio in polvere fotocatalitico composto dal 30% di rutilo e 70% di anatase, abbiamo prima omogeneizzato il composto e trasferito poi attraverso una pompa peristaltica idonea a liquidi pastosi in un sonicatore in linea da 3000Watt. Questo preparato è stato portato in essiccazione in muffola a 250°C, ottenendo lKg. circa di prodotto finito. Il prodotto è stato finemente macinato.

Fase 2b) In un mescolatore per polveri industriali con un volume di 50 litri abbiamo realizzato 10 Kg. di una miscela di polveri partendo dal composto preparato in fase lb) che rappresenta in peso il 10% e miscelato con il 15% in peso di biossido di titanio in polvere composto dal 70% di rutilo e 30% di anatase come pigmento colorante, il 15% in peso di ossido di zinco, il 15% in peso di zinco piritìone, il 20% di fosfato tricalcico da 45 pm, 1'1% di benzalconio cloruro, il 14% in peso di idrossiapatite da lpm, ulteriore 10% di in peso di biossido di titanio in polvere fotocatalitico composto dal 30% di rutilo e 70% di anatase e di

seguito miscelate dette polveri per 4 ore.

Fase 3b) Ottenuta la miscela di additivo così come indicata in fase 2b) della seconda formula "b", in un mescolatore per polveri industriali con un volume di 50 litri abbiamo realizzato 10 Kg. di prodotto comprendente 7 Kg. in peso di microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio, quest'ultimo presente al 9,6%, dimensione media della particella di 100 pm, densità di circa 0,4g/cm<3>, conducibilità termica 0.1 W/mK, e 3 Kg. della miscela dì polveri preparate in fase 2b).

Realizzazione della vernice con la prima formula "a"

Così come indicato nel terzo aspetto dell'invenzione le microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio contenenti additivi, così come preparate nella prima formula "a", sono state aggiunte ad una idropittura per interni traspirante mediante agitazione meccanica con un frullino montato su un agitatore meccanico per vernici. All'idropittura avente volume di 5 litri, con peso di 8,25 Kg, con peso specifico 1,65 g/cm<3>, abbiamo quindi aggiunto in peso 500 g. di microsfere ceramiche avente peso specifico 0,4 g/cm<3>così come realizzate nella prima formula "a". La vernice con microsfere ceramiche contenete additivi ottenuta è densa, crea un layer uniforme, compatto, ideale per realizzare la verniciatura di qualsiasi substrato edile.

Realizzazione della vernice con la seconda formula "b"

Così come indicato nel terzo aspetto dell'invenzione le microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio contenenti additivi, così come preparate nella seconda formula "b", sono state aggiunte ad una idropittura per interni traspirante mediante agitazione meccanica con un frullino montato su un agitatore meccanico per vernici. All'idropittura avente volume di 5 litri, con peso di 8,25 Kg, con peso specifico 1,65 g/cm<3>, abbiamo quindi aggiunto in peso 500 g. di microsfere ceramiche avente peso specifico 0,4 g/cm<3>così come realizzate nella seconda formula "b". La vernice con microsfere ceramiche contenete additivi ottenuta è densa, crea un layer uniforme, compatto, ideale per realizzare la verniciatura di qualsiasi substrato edile.

Per poter validare il risultato ottenuto in maniera scientifica della Realizzazione della vernice con la prima formula "a" ovvero con la Realizzazione della vernice con la seconda formula "b" nelle preparazioni sopra esposte abbiamo eseguito una serie di analisi utilizzando la seconda formula "b" così come di seguito meglio descritte.

Metodologia,di analisi

1) Attività fotocatalitica

Per verificare le attività fotocatalitiche oggetto della presente invenzione, è stato utilizzato uno strumento per la stima del grado di attività fotocatalitica del Biossido di Titanio, brevettato in Giappone dal Prof. Fujishima e dal Prof. Hashimoto dell'università di Tokio in collaborazione con la Ube-Nittoh Chemical Co. Ltd. Il Photocatalysis Evaluation Checker questo è il nome dello strumento ovvero uno spettrofotometro UV-Vis, misura l'attività fotocatalitica attraverso variazioni di assorbanza che risultano dalla decomposizione degli inquinanti (pigmenti organici) ad opera di un fotocatalizzatore. E' costituito fondamentalmente da un'unità (sensor unit) che comprende: due lampade, una per l'UVA black light ed una per il visibile, un elemento emettitore ed un elemento ricevitore di luce. Il raggio di luce incidente è caratterizzato dalla lunghezza d'onda relativa all'assorbanza del Blu Di Metilene, 660nm. All'intensità di ciascun segnale luminoso che raggiunge il ricevitore, corrisponde proporzionalmente un segnale elettrico per cui, definendo la trasmittanza T come la frazione di luce incidente che viene trasmessa da un materiale, lo strumento rileverà tale grandezza con %T = (Vn-V0)/(Vioc-Vo) X100 in cui al denominatore compare il segnale elettrico relativo al raggio luminoso incidente, acquisito dal ricevitore mettendo una superficie completamente riflettente, mentre al numeratore c'è il segnale elettrico relativo al raggio luminoso trasmesso dopo un tempo "n". Come si nota nella formula, entrambi i segnali elettrici sono decurtati del termine Vo relativo a quella porzione di luce che non raggiunge il ricevitore, ottenuta adagiando il sensore su di un lato in maniera tale che il ricevitore possa acquisire soltanto una frazione infinitesima del raggio trasmesso. Quanto detto finora può essere esteso chiaramente anche all'assorbanza, che risulta definita come il logaritmo decimale del reciproco della trasmittanza: A = log(l/T).

Di conseguenza l'output dello strumento potrà essere espresso in termini di Trasmittanza (%T), Assorbanza (ABS) e/o Tensione (V). Lo strumento, inoltre, è munito di due elementi sensore, Chi e Ch2, che consentono di effettuare contemporaneamente misure su porzioni di uno stesso campione rivestite in modo diverso.

Abbiamo preparato dei provini in cartongesso e tinteggiati con vernice additivata con sole microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio sia tinteggiati con vernice additivata con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio più additivi indicati nella Realizzazione delle vernici con la seconda formula "b", utilizzando in peso le stesse quantità di vernici per entrambi i provini.

Risultati

Il valore dell'assorbanza (AU) del provino verniciato contenete microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi ha un valore dopo 60 min. di -0,031096.

Il valore del provino solo verniciato con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio ha un valore dopo 60 min. di -o,019608. La differenza in percentuale risulta del 58,59% a dimostrazione dell'attività fotocatalitica del provino verniciato contenete microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi, così come esposto in grafico di Figura 1). Dell'analisi eseguita esiste rapporto di prova codice Prot.327 Step 2.3.

2) Invecchiamento Artificiale ASTM G154:2012

Per dimostrare la funzionalità nel tempo delle vernici contenete microsfere ceramiche con additivi, si sono utilizzate in peso le stesse quantità di vernici per tutti i provini per simulare l'invecchiamento accelerato sia su provini tinteggiati con vernice additivata con sole microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio sia tinteggiati con vernice additivata con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio più additivi indicata nella Realizzazione delle vernici con la seconda formula "b". Tale operazione viene eseguita all'interno di una camera di invecchiamento accelerato secondo la normativa ASTM G154:2012.

La camera di invecchiamento simula le condizioni ambientali di luce e temperatura una tra le principali cause di invecchiamento dei materiali, con un range di irradianza tra 5+1 W/m2 e 45+1 W/m2. Due lampade U.V.A. con funzionamento alternato simulano l'azione dei raggi solari nello spettro UVA e una lampada a raggi infrarossi consente di raggiungere e mantenere costante la temperatura impostata di 40°C con una tolleranza di ±0,5°C. La camera è dotata di un supporto mobile che grazie ad un sostegno telescopico permette di posizionare i campioni ad una corretta distanza dalla sorgente ultravioletta, distanza che può essere modificata per settare 1'irradianza voluta sul provino.

È dotata di un black panel per il controllo della temperatura di riscaldamento fino a 80°C.

Lo spettro della radiazione UVA all'interno della camera Inve'96 misurata tramite il fotoradiometro Delta OHM (campo spettrale 315-400 nm con picco a 360nm). Abbiamo preso in considerazione la norma ASTM G154/12 per impostare i parametri funzionali operativi. A ciascun provino è stata conferita la radiazione equivalente all'esposizione annuale al sole della Florida moltiplicata per il numero di anni di invecchiamento.

Poiché l'unità di misura utilizzata per la radiazione solare sono i MJ/m2 (mega joule su metro quadrato), avremo:

W/m2 x tempo (secondi) = J/m2

1 J/m2 = 0.001 kJ/m2

La radiazione a 340nm registrata nella camera di invecchiamento deve però essere convertita in un range di UVA simile a quello misurato all'esterno con la radiazione naturale. In generale, l'energia contenuta nei 340 nm è circa 1% di quella contenuta negli UVA. La conversione è quindi:

10 kJ/m2 a 340 nm = 1 MJ/m2 (295-385 nm) I test di invecchiamento sono misurati temporalmente in ore:

3.600 secondi = 1 ora

Queste conversioni possono essere combinate nell'equazione:

kJ/m2 = W/m2 x 3.6 x hours

Un anno di esposizione al sole della Florida corrisponde a 2800 kJ a 340nm, avremo quindi impostando i dati esposti in tabella 1) che ogni tre giorni corrispondono ad un anno di invecchiamento.Di seguito la formula applicata(I):

2800 kJ/m2 a 340 nm = 10,8 W/m2 a 340 nm x 3.6 x ore (I) Di seguito i dati impostati nella camera di invecchiamento:

Inizio test: 23-08-2016

Fine test: 22-09-2016 Temperatura black panel: 40°C ±3°C.

Sorgente luminosa: 2 Lampade UVA 500 Watt. Filtro utilizzato: Daylight

Irradianza a 340nm: 10,8 Watt/m2 Ciclo esposizione: 24 ore

Tempo di durata totale del test: 720 ore (30 giorni) Valutazione del colore: UNI EN ISO 105 J03:2009 Nr. campioni analizzati: 22

La valutazione del colore L*a*b*, noto anche come CIELAB, è attualmente uno degli spazi di colore più diffusi per la misurazione del colore di un oggetto. In questo spazio di colori, L* indica la luminosità mentre a* la prima coordinata cromatica (esprime il rosso quando è positivo e verde quando è negativa) e b* la seconda coordinata (che esprime il giallo quando è positiva e il blu quando è negativa). Le differenze di colore nello spazio CIELAB sono definite come distanza tra due punti dello spazio L*a*b* (il).

AE*ab= V (ΔL*)2 (Aa*)2 (àb*)2 (II)

In pratica i valori di ΔΕ costituiscono un modo per comunicare la differenza tra i due colori. Questo elenco di valori di ΔΕ può servire come guida per interpretare il significato psicometrico delle differenze di colore:

• <0,2: la differenza non è percepibile;

• tra 0,2 e 0,5: la differenza è molto piccola;

• tra 0,5 e 1,5: la differenza è piccola;

• Da 2 a 3: vi è una variazione di colore distinguibile;

•Da 3 a 6: la differenza è abbastanza distinguibili;

• da 6 a 12: una forte differenza di colore, tipica dei sistemi di scarsa qualità;

·> 12: significa colori differenti.

Risultati

Dall'analisi dei risultati si evince che i provini invecchiati di ore 1.000 (Mille) verniciati con idropittura contenente microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi, così come indicato nel terzo aspetto dell'invenzione sono conformi agli standard qualitativi richiesti. Il ΔΕ ottenuto pari a 0,28 attesta e posiziona il risultato su una scala valori definita come: "differenza molto piccola" così come esposto in grafico di Figura 2). Dell'analisi eseguita esiste rapporto di prova codice Prot.327 Step 2.4.

Le due procedure sopra esposte sono state realizzate in laboratorio chimico accreditato che ha per oggetto della sua attività "Sviluppo di servizi di ingegneria nell 'ambito delle nanotecnologie a base di biossido di titanio e suoi derivati".

3) Analisi batteriologiche UNI EN 15457:2008

Per determinare l'attività antibatterica secondo il metodo UNI EN 15457:2008, il materiale verniciante viene applicato su un provino di substrato idoneo utilizzando vernice additivata con sole microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio sia tinteggiati con vernice additivata con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio più additivi indicata nella Realizzazione delle vernici con la seconda formula "b" utilizzando in peso le stesse quantità di vernici per tutti i provini, posti sopra la superficie di un terreno agarizzato composto da uno strato non inoculato e da un secondo strato inoculato con una concentrazione di cellule batteriche. E<1>possibile così valutare l'efficacia antibatterica dei preservanti del film di vernice in base alla crescita batterica attorno e sotto il provino, dopo incubazione per un massimo di 24 ore. Le dimensioni del provino richiesti dalla normativa sono di 25+5 mm, quello analizzato è di 27mm, la concentrazione dell'inoculo è uguale a 1 mi di sospensione batterica 2.5*10<Λ>8 UFC/ml in 150ml di agar ovvero 1.7*10<Λ>6 UFC/ml agar. Il numero dei provini analizzati e 4.

Per l'analisi sono stati utilizzati i seguenti ceppi batterici:

1) Ceppo gram negativo Escherichia coli - ATCC 25922

2) Ceppo gram positivo Staphylococcus aureus - ATCC 25923

Il risultato si esprime misurando la zona di inibizione secondo la formula (I): H = (D-d) /2 (I )

D) è il diametro esterno;

d) il diametro interno.

Risultati

Il risultato della formula nel nostro caso risulta essere di 7mm. La normativa prevede che con un valore medio di >lmm. si ottiene il massimo risultato valutando il campione come: Buon effetto. Sui provini verniciati con idropittura contenente microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di allumìnio con additivi, così come indicato nel terzo aspetto dell'invenzione, formula "b", non è visibile crescita batterica. È stata effettuata un'analisi fotografica allegata in Figura 3), avente codice 16LA12491 di cui esiste rapporto di prova.

4) Analisi Antimuffa UNI EN 20645:2005

Per determinare la resistenza ai funghi secondo UNI EN 20645:2005, ovvero l'effetto fungicida, il materiale verniciante viene applicato su un provino di substrato idoneo, utilizzando vernice addìtivata con sole microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio sia tinteggiati con vernice additivata con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio più additivi indicata nella Realizzazione delle vernici con la seconda formula "b" utilizzando in peso le stesse quantità di vernici per tutti i provini, posti sopra la superficie di un terreno agarizzato, inoculati con una sospensione di spore fungine ed incubati. E' possibile così valutare l'efficacia antifungina dei preservanti del film di vernice in base all'intensità di crescita fungina dopo incubazione del provino per un massimo di 21 giorni. Il metodo descritto è semi-quantitativo e comparativo, cioè basato sulla comparazione tra due prodotti, con e senza preservanti. È stata effettuata un'analisi fotografica allegata da figura 4) a figura 7) codice 16LA12490 di cui esiste rapporto di prova,

dei campioni dopo 3, 7, 14 e 21 giorni. All'uopo si sono utilizzati: Primo ceppo fungino(tipico ambiente interno) = Penicillium purpurogenum DSM 62866;

Secondo ceppo fungino (tipico ambiente interno) = Rhodotorula mucilaginosa DSM 70825;

Primo ceppo fungino (tipico ambiente esterno) = Aiternaria alternata DSM 62010;

Secondo ceppo fungino (tipico ambiente esterno) = Cladosporium cladosporioides DSM 62121.

Le dimensioni dei provini richiesti dalla normativa sono di 55mm, quelli analizzati sono di 55mm, il numero dei provini analizzati e 6.

La normativa determina il risultato secondo la valutazione della crescita fungina di seguito elencata:

0 = Nessun micelio sulla superficie del provino.

1 = Crescita fino al 10% della superficie del provino.

2 = Crescita oltre il 10% e fino al 30% della superficie del provino. 3 = Crescita oltre il 30% e fino al 50% della superficie del provino. 4= Crescita oltre il 50% e fino al 100% della superficie del provino.

Risultati

Di seguito i risultati:

Provino 1 a 21 gg: Valutazione 0

Provino 2 a 21 gg: Valutazione 0

Provino 3 a 21 gg: Valutazione 0

Come si evince dai risultati sui provini verniciati con idropittura contenente microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi, così come indicato nel terzo aspetto dell'invenzione, formula "b", non è visibile crescita di muffe. È stata effettuata un'analisi fotografica allegata in Figura 4,5,6 e 7 avente codice 16LA12490 di cui esiste rapporto di prova.

Le due analisi sopra esposte sono state realizzate in laboratorio accreditato per test microbiologici che ha come oggetto della sua attività: " Laboratorio che effettua analisi nell 'ambito delle procedure di autocontrollo per le industrie alimentari , campionamento e analisi chimiche , chimico- fisiche e microbiologiche , analisi su prodotti alimentari o materiali a contatto destinati all 'esportazione

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio con additivi fotocatalitici, antimuffa, antibatterici, attivi nello spettro UV, assorbitori di odori e di inquinanti urbani da miscelare mediante agitazione in vernici, idropitture, stucco, o altro materiale per rivestimento edilizio.
2. Secondo la rivendicazione 1, metodo per ottenere prodotti con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio ed additivi atti ad essere utilizzati per ottenere pitture e/o vernici e/o idropitture e/o stucco e/o altri materiali per rivestimento edilizio, con proprietà fotocatalitiche, antimuffa, antibatteriche, attivi nello spettro UV, assorbitori di odori e di inquinanti urbani.
3. Secondo la rivendicazione 2, prodotti che contengono microsfere cave di ceramica a base di silicio, con alto tenore di alluminio dal 2,0% al 35,0%, con dimensione media della particella da 5pm a Imm, densità da 0,0001 g/cm<3>a 2,0 g/cm<3>, conducibilità termica da 0,0001 W/mK a 1,0 W/mK, avranno una concentrazione in peso compresa tra il 60,0% ed il 99,0% complessivo della miscela preparata.
4. Secondo la rivendicazione 3, prodotti che contengono additivi a base di biossido di titanio fotocatalitico colloidale, preferibilmente in forma di anatasio e/o anatasio modificato colloidale amorfo.
5. Secondo la rivendicazione 4, prodotti che contengono additivi a base di biossido di titanio in forma rutilo colloidale e/o acido perossititanico modificato colloidale amorfo.
6. Secondo le rivendicazione 4 e 5, prodotti che contengono additivi a base di biossido di titanio fotocatalitico dopato con azoto e/o composti azotati in grado di essere attivi fotocataliticamente in uno spettro compreso tra 380 nm e 480 nm.
7. Secondo le rivendicazioni da 4 a 6, i prodotti comprendono glicerolo e/o glicerolo monostearato, in grado di funzionare come donatore sacrificale di elettroni al biossido di titanio in forma di anatasio colloidale e/o anatasio modificato colloidale amorfo e al biossido di titanio in forma rutilo colloidale e/o acido perossititanico modificato colloidale amorfo e/o al biossido di titanio fotocatalitico dopato con Azoto. Esso avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,001% e il 5,0% in peso complessivo della miscela preparata.
8. Secondo le rivendicazioni da 4 a 6, le composizioni a base di biossido di titanio possono essere utilizzate in associazione o separatamente, avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 30,0% in peso complessivo della miscela preparata.
9. Secondo le rivendicazioni da 2 a 8, detti prodotti comprendono additivi di ossido di zinco che conferisce protezione dalle radiazioni solari UV presenti nello spettro da 100 nm a 400 nm, avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata .
10. Secondo la rivendicazione 9, detti prodotti comprendono additivi di zinco piritione con proprietà antibatteriche che avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata.
11. Secondo la rivendicazione 10, detti prodotti comprendono additivi di benzalconio cloruro, una miscela di sali di ammonio quaternari ovvero una miscela di cloruri di alchil-benzil-dimetilammonio, avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,001% e il 2,0% in peso complessivo della miscela preparata.
12. Secondo la rivendicazione 11, detti prodotti comprendono additivi di apatite ovvero idrossiapatite di origine minerale e/o animale e/o derivata da un processo di mineralizzazione e/o fosfato tricalcico di origine minerale e/o derivata da un processo di mineralizzazione in grado di fissare gli additivi sin ora elencati, anche in forma nanometrica, alle microsfere ceramiche. Detti additivi avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 20,0% in peso complessivo della miscela preparata.
13.Secondo la rivendicazione da 2 a 12, possono inoltre comprendere additivi quali smectite e/o un suo derivato e/o composti a base di smectite, se presenti avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata.
14. Secondo la rivendicazione 13, detti prodotti possono comprendere inoltre additivi quali zeoliti e/o un suo derivato e/o composti a base di zeolite, se presenti avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,1% e il 10,0% in peso complessivo della miscela preparata.
15. Secondo la rivendicazione 14, detti prodotti possono comprendere inoltre additivi a base di argento e/o di rame per facilitare e/o aumentare le funzioni antibatteriche, se presentì avranno una concentrazione compresa tra circa lo 0,001% e il 5,0% in peso complessivo della miscela preparata.
16. Secondo la rivendicazione 15, detti prodotti possono comprendere inoltre additivi a base di biossido di silice pirogenica in grado di poter conferire idrofilia alle vernici o pitture su cui applicate, se presente avrà una concentrazione compresa tra circa lo 0,01% e il 5,0% in peso complessivo della miscela preparata.
17. Secondo le rivendicazioni da 2 a 16, tutti questi additivi elencati atti ad ottenere prodotti possono essere utilizzati nelle percentuali indicate, separatamente o tra loro combinati.
18. Secondo la rivendicazione 2, ed utilizzando gli ingredienti descritti da 3 a 12, si ottiene la PRIMA FORMULA "a" secondo le fasi descritte nella suddetta PRIMA FORMULA "a" da Fase la) a Fase 5a) utilizzando microsfere ceramiche secondo la rivendicazione 3. al 70,0% in peso, glicerolo secondo la rivendicazione 7. al 0,01% in peso, biossido di titanio secondo la rivendicazione 8. al 11,99% in peso, ossido di zinco secondo la rivendicazione 9. al 3,75% in peso, zinco piritione secondo la rivendicazione 10. al 3,75% in peso, benzalconio cloruro secondo la rivendicazione 11. all' 1,0% in peso, idrossiapatite secondo la rivendicazione 12. al 9,5% in peso.
19.Secondo la rivendicazione 2, ed utilizzando gli ingredienti descritti da 3 a 12, si ottiene la SECONDA FORMULA "b" secondo le fasi descritte nella suddetta SECONDA FORMULA "b" da Fase lb) a Fase 3b) differentemente preparata, utilizzando microsfere ceramiche secondo la rivendicazione 3. al 70,0% in peso, glicerolo secondo la rivendicazione 7. al 0,1% in peso, biossido di titanio secondo la rivendicazione 8. al 10,4% in peso, ossido di zinco secondo la rivendicazione 9. al 4,5% in peso, zinco piritione secondo la rivendicazione 10. al 4,5% in peso, benzalconio cloruro secondo la rivendicazione 11. al 0,3% in peso, idrossiapatite secondo la rivendicazione 12. al 10,2% in peso.
20. Secondo la rivendicazione 1, sono previste vernici e/o pitture contenenti prodotti costituiti da microsfere ceramiche con additivi utilizzando gli additivi da 2 a 17, atti ad ottenere pitture e/o vernici fotocatalitiche, attive nello spettro visibile, con proprietà antimuffa, antibatterica, antialga e disinfettanti, in grado di eliminare gli odori, di decomporre i composti organici a base di carbonio che si depositano sulla superficie, idrofiliche, con protezione UV, in grado di assorbire umidità ambientale e di avere una funzionalità ed una durata longeva.
21. Secondo la rivendicazione 20, realizzazione di una vernice costituita da microsfere ceramiche con additivi, utilizzando gli additivi da 2 a 17, miscelando mediante agitazione meccanica con un frullino all'idropittura avente volume di 5 litri, con peso di 8,25 Kg, con peso specifico 1,65 g/cm<3>, con l'aggiunta in peso 500 g. di prodotti così come realizzati nella rivendicazione 18.
22. Secondo la rivendicazione 20, realizzazione di una vernice costituita da microsfere ceramiche con additivi, utilizzando gli additivi da 2. a 17, miscelando mediante agitazione meccanica con un frullino all'idropittura avente volume di 5 litri, con peso di 8,25 Kg, con peso specifico 1,65 g/cm<3>, con l'aggiunta in peso 500 g. di prodotti così come realizzati nella rivendicazione 19.
23. Secondo la rivendicazione da 20 a 22, per ottenere dette vernici si miscelano con una quantità dall'1,0% al 25,0% in peso di prodotti così come indicati da 2 a 17, ovvero come realizzati secondo la rivendicazione 18 ovvero secondo la rivendicazione 19.
24. Secondo la rivendicazione 1, il prodotto generato dalla combinazione delle materie prime con destinazione funzionale rivolta alle pitture e/o vernici e/o idropitture e/o stucco e/o altri materiali per rivestimento edilizio fotocatalitico, antimuffa, antibatterico, attivo nello spettro UV, assorbitore di odori e di inquinanti urbani.
25. Secondo la rivendicazione 2, il metodo declinato alla produzione di prodotti con microsfere cave di ceramica a base di silicio con alto tenore di alluminio ed additivi atti ad essere utilizzati per ottenere pitture e/o vernici e/o idropitture e/o stucco e/o altri materiali per rivestimento edilizio fotocatalitico, antimuffa, antibatterico, attivo nello spettro UV, assorbitore di odori e di inquinanti urbani.