TR201810946T4 - Çimento esaslı fotokatalitik bileşim ve özellikle dış mekan uygulamaları için su boyalarının elde edilmesine yönelik kullanımı. - Google Patents

Abstract

Çimento esaslı fotokatalitik bileşim olup aşağıdakileri içerir: (a) en az bir çimento bağlayıcı; (b) en az bir fotokatalist; (c) en az bir selüloz eter; (d) en az bir akışkanlaştırıcı madde; (e) 100 &#956#&&#960#&&#953#&'dan büyük olmayan bir boyuta sahip olacak şekilde ağırlıkça en az %95'i partiküller formunda olan en az bir birinci kalkerli dolgu maddesi; (f) 30 &#956#&&#960#&&#953#&'dan büyük olmayan bir boyuta sahip olacak şekilde ağırlıkça en az %95'i partiküller formunda olan en az ikinci bir kalkerli dolgu maddesi; (g) toz formunda olan inorganik bir destek üzerinde desteklenen en az bir silan. Bu tür bir bileşim, özellikle dış mekan uygulamaları için çok düşük kalınlıkta duvar kaplamaları elde etmeye yönelik bir su boyası olarak kullanılabilir, bu durum, nispeten düşük miktarlarda fotokatalizörle dahi, genellikle ağırlıkça %10'dan daha az olan, kaplama düzgünlüğü ve aynı zamanda bozunma maddelerine karşı direnci açısından optimal sonuçlarla, zaman içinde yüksek ve kararlı bir fotokatalitik etki sağlar.

Description

TARIFNAME ÇIMENTO ESASLI FOTOKATALITIK BILESIM VE ÖZELLIKLE DIS MEKAN UYGULAMALARI IÇIN sv BOYALARININ ELDE EDILMESINE YÖNELIK KULLANIMI Mevcut bulus çimento esasli bir fotokatalitik bilesim ile ve özellikle dis mekan uygulamalarina yönelik su boyalarinin elde edilmesine yönelik kullanimi ile iliskilidir. Fotokataliz, fotokatalizörler olarak bilinen, -uygun dalga boyunda isima ile isinlandiginda- bazi kimyasal reaksiyonlari katalize edebilen bazi maddeler ile ilgili olan dogal bir olgudur. Özellikle, hava ve isik varliginda, oksidatif islemler, organik ve inorganik kirletici maddelerin (mikroplar, azot oksitler, polikondensat aromatik ürünler, benzen, sülfür dioksit, karbon monoksit, formaldehit, asetaldehit, metanol, etanol, benzen, etilbenzen, metilbenzen, nitrojen monoksit ve dioksit) transformasyonuna ve/veya ayrismasina yol açan bir fotokatalitik madde içeren bir yüzey üzerinde aktive edilir. Bu tür kirletici ve/veya toksik maddeler, fotokataliz islemi araciligiyla, yagmur suyuyla veya sodyum nitrat (NaNO3), kalsiyum sülfat (Ca804), kalsiyum nitrat (Ca(NOüz) ve kalsiyum karbonat (CaCOs) gibi bilesiklerle yikanma yoluyla yikanabilen zararsiz maddelere dönüstürülür. Daha sonra, otomobillerde, fabrikalarda, ev isitmasinda ve diger kaynaklarin egzoz gazlari tarafindan üretilenler gibi çevrede mevcut olan kirletici maddelerin önemli ölçüde azaltilmasina yönelik fotokatalitik islemler kullanilabilir ve ayni zamanda binalarin dis yüzeylerinde veya diger yapilarda bulunan kir, küf ve bakterileri yok eder. Fotokatalizörler genellikle titanyum dioksit, TiOz, en aktif ve en çok kullanilan, çinko oksit, ZnO gibi metal bilesikleri ve diger oksitler ve sülfürlerdir (Ce02, Zr02, Sn02, CdS, ZnS, ve benzerleri). Insaat endüstrisinde yaygin olarak kullanilan araçlarla uygulanabilen bina yüzeylerinin kaplanmasina yönelik kullanilacak bir fotokatalizör içeren bilesimler saglamak üzere oldukça fazla çaba sarf edilmistir; bu tür bilesimler, ayni zamanda, tatminkar bir estetik etki saglamanin yani sira, asiri olmayan maliyetlerde, önemli ölçüde uygulanmasini saglayacak› sekilde, önemli ve kalici bir fotokatalitik etki Önceki teknige göre, fotokatalitik ürün genellikle, geleneksel tipte esas olarak organik. baz ile boya veya vernik formülasyonlarina dahil edilir. Bununla birlikte, bu tür formülasyonlar, organik dogaya sahip olduklarini düsünerek, fotokatalist tarafindan katalize edilen transformasyon ve/Veya ayristirma etkisine maruz kalirlar, böylece, uygulanan kaplamanin özellikleri, ayrisma ve toz haline getirme fenomenleri ile birlikte, zaman içinde bozulur ve orijinal fotokatalitik özelliklerin hizli bir sekilde bozulmasina neden Ayrica teknikte, bir fotokatalist içeren çimento bazli bilesimler bilinir. asagidakileri içeren fotokatalitik bilesimler tarif edilir: bir hidrolik baglayici; bir polikarboksilik veya akrilik süper Viskoziteye sahip bir selüloz eter; bir yapiskan madde; kalkerli, silisik veya silikarbonlu bir dolgu maddesi; bir fotokatalist. Tercih edilen fotokatalist, en azindan kismen anataz veya prekursör formunda olan titanyum dioksittir (TiOQ. Bu gibi bilesimler, damlama veya deformasyon olmadan büyük yüzeyler üzerinde uygulamaya yönelik, bunlari özellikle uygun hale getirme üzere reolojik özellikler ile donatilacaktir. Bilesimi içeren ve su ile homojen olarak karistirilmis bir çimento harci açiklanir. Çimento harci içinde, hidrolik baglayiciya göre 0.2 ile 0.8 arasinda bir agirlik oraninda seyreltilmis kullanima yönelik bir fotokatalitik toz boya tarif edilir, bu asagidakileri içerir: Nanopartikül formunda fotokatalitik titanyum dioksit ile birlestirilmis Portland çimentosu; maksimum partikül boyutu 100 um'den daha düsük olan, 1000 mPa.s'den daha düsük Viskoziteye sahip selüloz olan bir kalkerli inert madde; bir akiskanlastirici madde; bir köpük önleyici madde; bir vinil polimer; pigmentler. Bu bilesim ayrica asagidaki katki maddelerinden en az birini içerir: metakaolin, kalsiyum format ve silisli toprak. Boyanin çesitli iç ve dis yüzeylerde kullanilmasi açiklanir. Basvuru sahibi, özellikle dis mekan uygulamalarina yönelik, su boyalarinin elde edilmesi için kullanilabilen, çimento esasli bir fotokatalitik bilesimin, diger bir deyisle çok düsük kalinliga sahip duvar kaplamalarinin temin edilmesine yönelik teknik problemle karsilasmistir, asagidaki yeterliliklere sahiptir: (a) ayrica, genellikle agirlikça %10'dan daha az olan, zaman içinde göreceli olarak düsük fotokatalist miktarlari ile stabil olan yüksek bir fotokatalitik etkinin saglanmasi; (b) yaygin olan boya çalismalarinda kullanilanlar gibi, kaplamanin homojenligi ve ayni zamanda bozunma maddelerine karsi dayanikliligi bakimindan optimal sonuçlar ile, su boyasinin geleneksel araçlarla hazirlanmasinin ve uygulanmasinin saglanmasi; (c) agir metaller ve organik maddeler kullanilmadan toksik veya tehlikeli etkilerden arinmis ürünlerin kullanilmasi; içerigine sahip bir ürün elde etmek amaciyla çözücüler, özellikle aromatik çözücüler kullanilir. Asagida daha iyi açiklanacak olan bu ve diger amaçlar, basvuru sahibi tarafindan asagidaki tarifte tanimlandigi gibi bir çimento esasli fotokatalitik bilesim ve bunun elde edilmesine izin veren ekteki istemler vasitasiyla elde edilmistir, yukarida tarif edilen sonuçlara ek olarak, ayni zamanda, özellikle farkli parçacik boyutuna sahip olan kalkerli dolgu maddelerinin bir kombinasyonunun kullanimina bagli olarak, görünür radyasyonun iyilestirilmis bir yansimasidir. Ek olarak, asagida daha iyi tarif edildigi gibi bir toz formundaki bir silanin eklenmesi, su boyasina daha fazla hidrofobiklik saglar ve dolayisiyla bozunma maddelerin etkisine karsi daha iyi bir direnç saglar. Birinci açidan, mevcut bulus, bu nedenle, asagidakileri içeren bir çimento esasli fotokatalitik bilesimi takdir eder: (a) agirlikça %15 ila 60 arasinda olan çimento baglayici; (b) esas olarak anataz kristal formda olan en azindan fotokatalitik titanyum dioksidin agirlikça %O.5 ila %12'si; Brookfield viskozitesine (RVT) sahip en az bir selüloz eterin agirlikça %0.02 ila %3'ü; (d) en az bir süper akiskanlastirici maddenin agirlikça karakterize edilir: (e) 100 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde agirlikça en az %95'inin partiküller formunda oldugu en az bir birinci kalkerli dolgu maddesinin agirlikça %10 ila 50'si; (f) 30 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde agirlikça en az %95'inin partiküller formunda oldugu en az bir ikinci kalkerli dolgu maddesinin agirlikça %10 ila 50'si; (g) toz formunda inorganik bir destek üzerinde desteklenen en az bir silanin agirlikça %0.05 ila %5'i; (h) hidrofobize edilmis bir vinil polimer` olan en az bir Vinil polimerin agirlikça %1 ila %ZO'si, ve burada çimento baglayici, bir Portland çimento baglayicidir. Tercihen, fotokatalitik bilesim asagidaki unsurlardan birini (a) agirlikça %20 ila %50 arasinda olan Portland çimentosu baglayici; (b) esas olarak anataz kristal formunda agirlikça %1 ila %8 arasinda olan fotokatalitik titanyum dioksit, Viskozitesi (RVT) olan, agirlikça %0.05 ila %l.5 arasinda en az bir selüloz eteri; (d) agirlikça %O.1 ila %2 arasinda olan en az bir süper akiskanlastirici madde; (e) 100 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde agirlikça en az %95'i partikül formunda olan, agirlikça %15 ila 35 arasinda en az bir birinci kalkerli dolgu maddesi; (f) 30 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde agirlikça en az %95'i partikül formunda olan, agirlikça %15 ila 35 arasinda en az bir ikinci kalkerli dolgu maddesi; (g) agirlikça %0.05 ila %3 arasinda olan toz formundaki bir inorganik destek üzerinde desteklenen en az bir silan; (h) agirlikça %3 ila %10 arasinda olan hidrofobize edilmis bir Vinil polimeri olan en az bir vinil polimeri. Mevcut tarifname ve ekli istemler kapsaminda, fotokatalitik bilesimin çesitli bilesenlerinin miktarlari, farkli sekilde belirtilmedigi sürece, bilesiminin kendisinin agirligina göre agirlikça yüzdeler olarak ifade edilir. Ikinci bir açisiyla, mevcut bulus, kirletici maddelerin mevcudiyetini azaltmak üzere yukarida belirtilen kaplama yapilarina yönelik tanimlandigi gibi çimento esasli bir fotokatalitik bilesimin kullanimi ile ilgilidir. Ek olarak, mevcut bulus, metal, ahsap veya polivinilklorür (PVC) gibi plastik. materyalden yapilmis yüzeylerin kaplanmasina yönelik yukarida tanimlandigi gibi çimento esasli bir fotokatalitik bilesimin kullanilmasi ile ilgilidir. Çimento baglayici (a) ile ilgili olarak, bu genellikle kuru halde toz formunda bir hidrolik çimento materyalinden yapilir, bu durumda, suyla karistirildiginda, plastik halde uygulanmasina izin verecek bir sürenin ardindan birlestirme ve sertlestirme kabiliyetine sahip bir plastik materyal olusturur. Fotokatalitik titanyum dioksit, tercihen, 50 nm'den büyük olmayan, daha tercihen 20 nm'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde ve agirlikça en az %95 olacak sekilde bir partikül boyutuna sahiptir. Tercihen, fotokatalitik titanyum dioksit, 100 ve 500 nF/g arasinda bir yüzey alanina sahiptir. Fotokatalitik titanyum dioksit, ayni zamanda, örnegin rutil kristal formda, fotokatalitik olmayan titanyum. dioksit ile karisini halinde kullanilabilir, bu durum, kompozisyona yogun bir beyaz rengin verilmesini saglar. Tercihen, fotokatalitik olmayan titanyum. dioksit, agirlikça %O.5 ila %20 arasinda, daha tercihen agirlikça %1 ila %15 arasinda olan bir miktarda mevcuttur. Selüloz eteri (c) ile ilgili olarak, bu, 20°C'de 200 ila sahiptir. Viskozite, örnegin, su içerisinde agirlikça %2'lik bir çözelti üzerinde ölçülebilir. Özellikle, selüloz eter asagidakilerden seçilebilir: etilselüloz, hidroksipropilselüloz, metilhidroksipropilselüloz, metilselüloz, karboksimetilselüloz, metilkarboksietilselüloz veya bunlarin karisimlari. Bu tip ürünler, örnegin, Culminalm, WalocelTM ve Tylose m ticari markalari ile piyasada bulunabilir. Akiskanlastirici madde (d), çimento alaninda yaygin olarak kullanilan ürünlerden seçilebilir. Bunlar genellikle, örnegin asagidakiler gibi Vinil veya akrilik polimerlerdir: polivinilasetat, polivinilversatat, polibütilakrilat veya bunlarin kopolimerleri (Elotex ticari ürünleri). Akiskanlastirici madde, örnegin polikarboksilat, daha spesifik olarak doymamis bir mono- veya dikarboksilik asit ve bir polimerlestirilebilir doymamis komonomerden elde edilen bir kopolimer gibi bir süper akiskanlastirici maddedir. Doymamis mono veya dikarboksilik asitlerin örnekleri asagidakileri içerir: akrilik asit, metakrilik asit, krotonik asit, maleik asit, fumarik asit, itakonik asit, sitrakonik asit ve benzerleri. Polimerize olabilen doymamis komonomerlerin örnekleri, asagidakileri içerir: polialkilen glikol mono(met)akrilat (örnegin, trietilen glikol monoakrilat ve polietilen glikol monoakrilat gibi, burada polietilen glikol, 200 ila 1000 arasinda, bir ortalamar moleküler agirligina sahiptir). Bu tip ürünler, örnegin MelfluxTM markasi ile piyasada bulunabilir, Kalkerli dolgu maddeleri (e ve f) ile ilgili olarak, 100 um'den büyük olmayan, tercihen 7O um'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde birinci kalkerli dolgu maddesinin agirlikça en az %95'i partiküller formundadir, 30 um'den büyük olmayan, tercihen 20 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip ikinci kalkerli dolgu maddesinin agirlikça en az %95'i partiküller formundadir. Tercihen, 30 pm'den büyük olmayan, tercihen 20 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip birinci kalkerli dolgu maddesi, agirlikça %S'ten büyük partiküller formundadir. Örnegin UNI EN l2620:2008 standardinda tanimlanan kalkerli dolgu maddeleri, esas olarak kalsiyum karbonat (genellikle kalsiyum. karbonat içerigi en az agirlikça %75'e esittir) içeren ince ince bölünmüs kalkerli minerallerdir. Tercihen, kalkerli dolgu maddeleri (e ve f), 0.2 ila 2.0 arasinda, daha fazla tercihen 0.5 ila 1.5 arasinda bir agirlik oraninda (e/f) mevcuttur. Basvuru sahibi, daha küçük taneciklerin, diger materyallerin partikülleri arasinda bulunan, özellikle fotokatalizörün parçaciklari arasinda bulunan bosluklari doldurmalari nedeniyle, birincisinden daha ince partikül boyutuna sahip olan ikinci kalkerli dolgu. maddesinin, daha yüksek kalitede bir kaplamanin elde edilmesine izin verdigini düsünür. Toz (g) formunda bir inorganik destek üzerinde desteklenen silan ile ilgili olarak, bu genellikle silika veya silikatlar gibi bir inorganik destek üzerinde desteklenen bir organik silandir. Desteklenen silanin, lOO um'den büyük olmayan, tercihen 80 um'den büyük olmayan bir boyuta sahip olacak sekilde agirlikça en az %95'i partiküller formundadir. Tercihen, silan, RiSi(OR93formülüne sahip bir alkiltrialkoksi silandir, burada R1, lineer veya dallanmis olan bir alkil C1- Cm, tercihen C4Jh2'dir, Rg'nin birbiriyle esit veya birbirinden farkli gruplar olmasi durumunda, alkil, dogrusal veya dallanmis olan, Ci-C& tercihen Ch-C4'tür. Örnegin, silan, i- butiltrietoksisilan, n-oktiltrietoksisilan, i- oktiltrietoksisilan'dir. Mevcut bulusa göre fotokatalitik bilesim, ayrica, en az bir hidrofobize edilmis vinil polimer (h) içerir, bu durum, su boyanin hidrofobik özelliklerini daha fazla arttirmayi saglar. Toz biçiminde mevcut olan bu polimer (h), agirlikça %1 ila %20 arasinda, tercihen agirlikça %3 ila edilmis Vinil polimeri bir Vinil klorür, etilen ve Vinil ester terpolimeri (}h=CH-O-C(=O)-R'dir, burada R, örnegin vinil laurat gibi lineer veya dallanmis olan, CM-Czh bir alkildir. Bu tip ürünler, örnegin VinnapasTM ticari markasi ile piyasada bulunabilir. Hidrofobiklestirici madde olarak, uzun Zincirli bir karboksilik asidin (1) en az bir tuzu, bu bulusa uygun olarak, örnegin kalsiyum stearat ve benzerleri gibi fotokatalitik bilesimlere eklenebilir. Söz konusu tuzun miktari, genellikle, agirlikça %0.0l ila %5 arasinda, daha tercihen agirlikça %O.l ila %2 arasindadir. Mevcut bulusa uygun fotokatalitik bilesim, ayrica, bu ürün tipinde yaygin olarak kullanilan diger katki maddelerini içerebilir, örnegin: köpük önleyici maddeler, pigmentler, havalandirici katki maddeleri, metakaolin, kalsiyum format, silisli toprak ve benzerleri. Mevcut bulusa göre fotokatalitik bilesim, kuru haldeki çesitli bilesenlerin herhangi bir sirayla, uygun homojenlestirmenin elde edilmesine yönelik. yeterli bir süre boyunca uygun bir mekanik karistirici, örnegin bir seyyar karistirici kullanilarak karistirilmasi yoluyla bilinen tekniklere uygun olarak üretilebilir. Su boyasinin hazirlanmasi amaciyla, önceden belirlenmis bir oranda fotokatalitik bilesime su eklenir, homojen ve akiskan bir ürün elde edilene kadar karistirilir. Su ve çimento baglayici (a) arasindaki agirlik orani, kullanilan bilesenlerin spesifikligi ve kullanilmak istenen uygulama tekniginin bir fonksiyonu olarak genis sinirlar içinde degisebilir. Su/baglayici agirlik orani, genellikle, 0.2 ile 0.8 arasindadir. Su boyasinin uygulanmasi, firçalar ve merdaneler, spatulalar, malalar, havasiz pompalar ve benzerleri gibi yaygin boyama islerine yönelik kullanilanlar gibi geleneksel araçlarla yapilabilir. Uygulama, çesitli tipteki binalarda, örnegin dis ve iç, fayans, levha, prefabrik yapi, ses emici bariyerler ve yeni jersey bariyerler, tünel, beton gibi kentsel binalar veya sokak. mobilyalarinin bir parçasi olan çimento binalar gibi duvar yapilarinda meydana gelebilir. Uygulama ve kurutma isleminden sonra, fotokatalitik bilesim tabakasinin kalinligi binanin bir fonksiyonu ve elde etmek istedigi fotokatalitik etki olarak genis sinirlar içinde degisebilir. Genel olarak, 0.05 mm ila 1 mm arasinda, daha tercihen 0.1 ila 0.5 mm arasinda bir kalinlik yeterlidir. Asagidaki örnekler, mevcut bulusun sadece örnekleme amaçlarina yönelik saglanir ve ekteki istemlerle tanimlanan koruyucu kapsami sinirlama amaci tasimaz. Asagidaki bilesenleri, Tablo 1'de rapor edilen miktarlarda asagidaki bilesenleri karistirmak amaciyla mevcut bulusa göre bir fotokatalitik bilesim elde edilmistir. Bilesen Ticari ad Miktar (% agirlikça) Portland çimentosu -- 40 Bilesen Ticari ad Miktar (% agirlikça) Fotokatalitik titanyum CristalActiVTM 5 dioksit PC500 Selüloz eter CulminalTM 0.8 (metilhidroksipropilselüloz) MHPC 500 PF Süper akiskanlastirici madde MelfluxTM 2651 0.5 Mikronize kalkerli dolgu LithosTM 20 maddesi (2%95 büyüklük S 60 Mineraria um) Lithocarb Kalkerli ultra doldurucu Imerysm #10 20 (2%95 büyüklük S 20 um) white Toz formunda silan ProtectosilTM 0.5 Metakaolin -- 2.2 Fotokatalitik olmayan Tioxide R-XL 5 titanyum dioksit Hidrofibize edilmis Vinil VinnapasTM 4 polimer 8034 H Köpük önleyici madde DefomexTM AP 1.5 Kalsiyum stearat -- 0.5 Yukarida belirtilen bilesimin, %60 agirlik oraninda su ile karistirilmasi ile bir su boyasi hazirlanmistir. Su boyasi, 0.3 mm'ye esit ortalama kalinliga sahip bir numune üzerine uygulanmistir ve günes isigini yansitma. ve isi yayma özellikleri ölçülmüstür. Sonuçlar Tablo 2'de rapor edilmistir. Özellik Standart Ölçülmüs Günes yansima indeksi ASTM El980-ll 112 Günes yansimasi ASTM C1549-O9 88.8% Termal emisyon ASTM C1371- 0.86 Günes yansimasi, isinlanmis bir yüzey tarafindan yansitilan, gelen günes isiniminin fraksiyonudur; tamamen emici bir yüzeye yönelik sifirdan mükemmel bir sekilde yansiyan bir yüzey için l'e (diger bir deyisle, %100) kadar degisebilir. Termal yayilim, bir yüzey tarafindan gerçekte yayilan termal radyasyon ve bu sicaklikta maksimum teorik emisyon arasindaki orandir; O ile iL arasinda degisir. Yüksek günes yansimasina sahip bir kapak yüzeyi, gelen günes isiniminin sadece küçük bir bölümünü emer. Buna ek olarak, kapak yüzeyinin esit ölçüde yüksek bir termal yayma özelligine sahip olmasi durumunda, emilen günes enerjisinin çogu dis ortama geri döndürülür. Bu sekilde elde edilen ürün, "Energy Star" olarak etiketlenir, mevcut durumda piyasada bulunan en iyi ürünlerden biri haline TR