BRPI0621186B1 - Material composto anti-incrustante - Google Patents

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Tsuruo Nakayama
Youhei Jikihara
Yasuyoshi Watanabe
Nobukazu Motojima
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Nbc Inc
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Abstract

material composto anti-incrustante, e roupa, filtro, mosquiteiro, material de construção e material interno feitos do mesmo [objeto] fornecer um material composto impermeável à poeira, anti-incrustante, e altamente durável. [meios de solução] uma camada de partícula fina inorgânica contendo partículas finas inorgânicas e um componente aglutinante que é formado na superfície de um substrato por ligação química. as partículas finas inorgânicas foram cobertas com monômero silano cada tendo uma ligação insaturada. o conteúdo do componente aglutinante está na proporção de 0,1% por massa a 40% por massa para o conteúdo das partículas finas inorgânicas. [figura selecionada] fig. 1.

Description

“MATERIAL COMPOSTO ANTI-INCRUSTANTE”
A presente invenção refere-se a um material composto anti-incrustante no qual partícula em suspensão composta de partículas finas, tal como terra-pó, areia-pó, ou pólen, ou uma substância líquida, tal como molho de soja, café ou suco, dificilmente deposita ou a partir do qual partícula em suspensão ou uma substância líquida é facilmente removida igualmente quando a partícula em suspensão ou a substância líquida deposita após isso.
[0001] Em poucos anos, doenças alérgicas causadas por partícula em suspensão, tal como pólen de cedro, ácaros mortos, esporos fúngicos, ou poeira doméstica, se tornam um principal problema social. A partícula em suspensão deposita facilmente em roupas ou filtros de ar condicionado. Deste modo, a partícula em suspensão depositada nas roupas ou nos filtros pode, em intervalos, separam dessas e poluem um ambiente interno. Além disso, a partícula em suspensão diminui a força de aspiração ou a capacidade de ventilação dos filtros em limpadores ou leques de ventilação.
[0002] A partícula em suspensão tende a depositar em estruturas fibrosas tendo uma estrutura complicada de superfície áspera e lacunas. Além disso, desde que pólen de cedro tem projeções, pólen de cedro deposita facilmente nas estruturas fibrosas. Deste modo, pólen de cedro pode facilmente entrar na casa. Filtros de ares condicionados e seus casos, leques de ventilação, ou limpadores compostos de membros plásticos moldados tornam-se carregados pela fricção. Portanto, a partícula em suspensão é bem conhecida para depositar neles e tornar-se uma causa principal de contaminação e deterioração em funções de produto.
[0003] Ademais, o depósito de uma substância líquida, tal como, óleo de soja, café, ou suco, para roupas, papéis de parede, ou carpetes pode causar
Petição 870190011228, de 03/02/2019, pág. 6/10
2/39 manchas ou moldes gerados, que pode em intervalos gerar esporos fúngicos. Em adição, após a substância líquida seca, componentes contidos na substância líquida podem ser suspensos no ar, por meio disso poluindo um ambiente interno.
[0005] Como um anti-incrustante (a seguir também referidos como antipoeira) técnicas para prevenir o depósito de sujeira sólida, tal como partículas de pó ou pó, fibras sobre a qual pólen de cedro dificilmente deposita ou tratamentos que previna o depósito de pólen de cedro foi recentemente proposto. Exemplos das fibras incluem tecidos tratados com um agente de processamento que contem um agente anti-estático não iônico, sol sílica contendo sílica coloidal modificada com aluminosilicato, e uma emulsão aquosa de polietileno (veja, por exemplo, Documento de Patente 1); fibras a base de celulose na qual partículas finas de alumina tendo um tamanho de 1.0 pm ou menos ou menos são depositadas ou fibras a base de celulose impregnadas com as partículas finas de alumina (veja, por exemplo, Documento de Patente 2); e estruturas fibrosas tratadas com sílica coloidal e um líquido de processamento contendo uma resina a base de glioxal ou uma composto de resina de silicone (veja, por exemplo, Documento de Patente 3).
[0006] Tratamento de roupas, papéis de parede, ou carpetes com impermeáveis é geralmente como uma técnica anti-incrustante para prevenir o depósito de mancha líquida tal como, óleo de soja, café, suco, óleo, água suja, ou sangue bem como sujeira sólida tal como partículas de pó ou poeira. Exemplos de impermeáveis incluem soluções aquosas que contêm um acrilato ou um metacrilato cada tendo um grupo fluoroalquil e um agente de ligação alcoxisilano (veja, por exemplo, Documento de Patente 4); líquidos de processamento que contem um alcoxisilano e um óleo de silicone alquil modificado disperso em um solvente orgânico (veja, por exemplo, Documento de Patente 5); e composições que incluem um composto de
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3/39 ácido fosfórico tendo um grupo perfluoroalquil e uma resina termoplástica (veja, por exemplo, Documento de Patente 6). Estas composições são aplicadas à superfície de fibras, tal como roupas ou carpetes, para fornecer características anti-incrustante.
[0007] [Documento de Patente 1] Publicação do Pedido de Patente Japonês não-examinado No. 2004-270039 [0008] [Documento de Patente 2] Publicação do Pedido de Patente Japonês não-examinado No. 2005-163236 [0009] [Documento de Patente 3] Publicação do Pedido de Patente Japonês não-examinado No. 2004-003046 [0010] [Documento de Patente 4] Publicação do Pedido de Patente japonês não-examinado No. 9-241622 [0011] [Documento de Patente 5] Publicação do Pedido de Patente japonês não-examinado No. 11-092714 [0012] [Documento de Patente 6] Publicação do Pedido de Patente japonês não-examinado No. 2003-096311 [0013] Problemas para serem resolvidos pela invenção [0014] Entretanto, os tecidos e as estruturas fibrosas descritos acima têm os seguintes problemas.
[0015] Por exemplo, nos tecidos descritos no Documento de Patente 1, uma função anti-depósito é dada por um agente anti-estático não iônico, que é, um detergente. O detergente pode ser retirado por lavagem ou chuva. O efeito anti-depósito no pólen é difícil para manter por um longo período de tempo. Além disso, em produtos fibrosos descritos no Documento de Patente 2, partículas finas de alumina são imobilizadas nas fibras a base de celulose. Esta desvantagem limita o tipo de material fibroso. Em estruturas fibrosas descritas no Documento de Patente 3, sílica coloidal é imobilizada nas fibras com um aglutinante de resina a base de glioxal. As estruturas fibrosas podem tornar-se facilmente carregadas por causa de algum
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4/39 componente no aglutinante de resina. Partículas em suspensão podem neste sentido depositar facilmente nas estruturas fibrosas, e a partícula em suspensão depositada é difícil de ser removida.
[0016] Nos Documentos de Patente 4 e 5, desde que um composto impermeável é retirado pela lavagem ou chuva, a propriedade antiincrustante é difícil de manter por um longo período de tempo. No Documento de Patente 6, um aglutinante de uma resina termoplástica ou uma resina termo-estável torna-se facilmente carregada. Por isso, embora o efeito anti-incrustante seja concluído, o efeito anti-poeira não é observado. Além disso, partícula em suspensão depositada é difícil de remover.
[0017] Para resolver estes problemas conhecidos, os presentes inventores aperfeiçoaram a presente invenção pela exploração que partículas finas inorgânicas cobertas de monômero silano imobilizadas em um substrato para prevenir triboeletrificação que pode fornecer um excelente material composto anti-incrustante. As partículas finas inorgânicas podem prevenir o depósito de partícula em suspensão ou substâncias líquidas. Ainda quando partícula em suspensão ou substância líquida deposita no material composto, a partícula em suspensão ou a substância líquida pode ser facilmente removida.
[0018] Um primeiro aspecto da presente invenção fornece um material composto antiincrustante que inclui um substrato e uma camada de partícula fina inorgânica disposta em uma superfície do substrato, a camada de partícula fina inorgânica incluindo partículas finas inorgânicas e um componente aglutinante, as partículas finas inorgânicas sendo cobertas com monômero silano cada tendo uma ligação insaturada, em que o conteúdo do componente aglutinante na camada de partícula fina inorgânica está na faixa de 0,1% por massa para o conteúdo de partículas finas inorgânicas. De acordo com a presente invenção, um componente aglutinante inicia aberturas entre as partículas finas inorgânicas cobertas com monômero
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5/39 silano e combina monômero silano que não participa na aglutinação entre as finas partículas. Estes aumentos na resistência da aglutinação entre as partículas finas, conseqüentemente fornecendo um material composto antiincrustante tendo alta resistência e de grande uso prático.
[0019] No material composto anti-incrustante de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, o componente aglutinante pode conter uma substância impermeável ou uma substância impermeável ao óleo. De acordo com a presente invenção, substância impermeável ou substância impermeável ao óleo é encaminhada em aberturas entre as partículas finas inorgânicas cobertas com monômero silano e na superfície da camada de partícula fina inorgânica em todos os intervalos, deste modo exibindo eficientemente impermeável à água ou impermeável ao óleo em baixa concentração. A presença de um volume muito pequeno de espaços através dos quais elétrons podem passar cria difícil triboeletrificação, conseqüentemente prevenindo o depósito de partícula em suspensão, tal como terra-pó ou pólen, ou uma substância líquida, tal como molho de soja, café ou suco.
[0020] Além disso, no material composto anti-incrustante conforme o primeiro aspecto da presente invenção, o componente aglutinante pode conter um composto fluorinado. De acordo com a presente invenção, o componente aglutinante composto de composto fluorinado é regularmente encaminhado na superfície das partículas finas em todo os intervalos, deste modo exibindo eficientemente impermeabilidade à água ou impermeabilidade ao óleo em baixa concentração. A presença de um volume muito pequeno de espaços através do qual elétrons podem passar cria difícil triboeletrificação, conseqüentemente prevenindo o depósito de partículas em suspensão, tal como terra-pó ou pólen, ou uma substância líquida, tal como molho de soja, café ou suco.
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6/39 [0021] Ademais, no material composto anti-incrustante de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, as ligações insaturadas do monômero silano dispostas nas partículas finas inorgânicas na camada de partícula fina inorgânica pode formar ligações químicas, por meio dessa formando camada de partícula fina inorgânica, e as ligações insaturadas do monômero de silano disposto nas partículas finas inorgânicas na camada de partícula fina inorgânica que pode ser unida à superfície do substrato através das ligações químicas, por meio dessa fixando a camada de partícula fina inorgânica no substrato.
[0022] No material composto anti-incrustante de acordo com o quarto aspecto da presente invenção, as ligações químicas podem ser formadas por polimerização por enxerto.
[0023] No material composto anti-incrustante de acordo com o quinto aspecto da presente invenção a polimerização por enxerto pode ser polimerização por enxerto radioativo.
[0024] No material composto anti-incrustante de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, de qualquer forma a superfície do substrato pode ser formada de uma resina.
[0025] No material composto anti-incrustante de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, o substrato pode ser formado de uma resina.
[0026] No material composto anti-incrustante de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, o substrato pode ter uma estrutura fibrosa.
[0027] A presente invenção também fornece vestuário formado de um material composto anti-incrustante de acordo com o oitavo aspecto da presente invenção.
[0028] A presente invenção também fornece um filtro formado de um material composto anti-incrustante de acordo com o oitavo aspecto da presente invenção.
Petição 870180154737, de 25/11/2018, pág. 17/96
7/39 [0029] A presente invenção também fornece um mosquiteiro formado de um material composto anti-incrustante de acordo com o oitavo aspecto da presente invenção.
[0030] A presente invenção também fornece um material de construção formado de um material composto anti-incrustante de acordo com o sétimo aspecto da presente invenção.
[0031] A presente invenção também fornece um material interno formado de um material composto anti-incrustante de acordo com o oitavo aspecto da presente invenção.
Fig. 1 é uma vista esquemática fragmentária dilatada de um material composto anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção.
Fig. 2A é uma das fotografias comparativas de vestuário antiincrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e vestuário não tratado, e mostra uma fotografia do vestuário anti-incrustante.
Fig. 2B é uma das fotografias comparativas do vestuário anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e vestuário não tratado, e mostra uma fotografia do vestuário não tratado.
Fig. 3A é uma das fotografias comparativas de um filtro anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um filtro não tratado, e mostra uma fotografia do filtro anti-incrustante.
Fig. 3B é uma das fotografias comparativas de um filtro anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um filtro não tratado, e mostra uma fotografia do filtro não tratado.
Fig. 4A é uma das fotografias de um mosquiteiro anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um mosquiteiro não tratado, e mostra uma fotografia do mosquiteiro anti-incrustante.
Fig. 4B é uma das fotografias comparativas de um mosquiteiro anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção
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8/39 e um mosquiteiro não tratado, e mostra uma fotografia do mosquiteiro não tratado.
Fig. 5A é uma das fotografias comparativas de um material de construção anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um material de construção não tratado, e mostra uma fotografia do material de construção não tratado.
Fig. 5B é uma das fotografias comparativas de um material de construção anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um material não tratado, e mostra uma fotografia do material de construção não tratado.
Fig. 6A é uma das fotografias comparativas de um material interno antiincrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um material interno não tratado, e mostra uma fotografia do material interno antiincrustante.
Fig. 6B é uma das fotografias comparativas de um material interno antiincrustante de acordo com uma configuração da presente invenção e um material interno não tratado, e mostra uma fotografia do material interno não tratado.
Números de Referência
100 material composto anti-incrustante substrato partículas finas inorgânicas monômero silano componentes aglutinantes ligações químicas camadas de partículas finas inorgânicas [0032] Um composto de material anti-incrustante de acordo com uma configuração da presente invenção será agora descrito em detalhes.
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9/39 [0033] Fig. 1 é uma vista transversal fragmentária dilatada de um material composto anti-incrustante 100 de acordo com uma configuração da presente invenção. O material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente invenção consiste de uma camada de partícula fina inorgânica 10 fixada no substrato 1. A camada de partícula fina inorgânica 10 inclui partículas finas inorgânicas 2 e um componente aglutinante 4.
[0034] Na Fig. 1, para o propósito de purificação uma configuração da presente invenção, enquanto a camada de partícula fina inorgânica 10 contem um tipo de partículas finas, a camada de partícula fina inorgânica 10 pode conter dois ou mais tipos de partículas finas. Além disso, a camada de partícula fina inorgânica 10 pode incluir uma monocamada de partícula fina ou uma multicamada de partícula fina.
[0035] A superfície das partículas finas inorgânicas 2 de acordo com a presente configuração é ligada externamente à monômero silano 3 orientado tendo uma ligação insaturada. As ligações insaturadas limpam superficial a partir da superfície das partículas finas inorgânicas 2. A superfície das partículas finas inorgânicas 2 é coberta pelo monômero silano 3. Um grupo final silanol hidrofílico do monômero silano 3 sob uma extremidade é atraído para a superfície hidrofílica das partículas finas inorgânicas 2. A ligação insaturada hidrofóbica do monômero silano 3 sob outra extremidade está localizada fora da superfície das partículas finas inorgânicas 2. O grupo silanol do monômero silano 3 é ligado à superfície das partículas finas inorgânicas 2 pela condensação de desidratação. Deste modo, o monômero silano 3 é orientado com a superficial limpeza da ligação insaturada.
[0036] Por exemplo, em um tratamento especifico, o monômero silano 3 é adicionado à uma solução contendo as partículas finas inorgânicas dispersas em um solvente orgânico e pulverizadas dentro das partículas finas. A solução de dispersão é submetida à separação sólido-líquido para
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10/39 coletar as partículas finas inorgânicas 2. As partículas finas inorgânicas 2 são aquecidas sob uma temperatura na faixa de 100°C à 180°C para associar-se ao monômero silano 3 com as partículas finas inorgânicas 2. Alternativamente, por exemplo, o monômero silano 3 é adicionado à uma solução contendo as partículas finas inorgânicas 2 dispersas em um solvente orgânico, e são pulverizadas dentro das partículas finas. A solução de dispersão é em seguida transferida para dentro de um frasco equipado com um tubo condensador e é aquecido em um liquido oleoso para associarse ao monômero silano 3 à superfície das partículas finas inorgânicas 2.
[0037] A quantidade de monômero silano 3 introduzida dentro da superfície das partículas finas inorgânicas 2 pela reação de condensação pode ser tal que o monômero silano 3 cobre 0,5% a 100% da superfície das partículas finas inorgânicas 2.
[0038] Os diâmetros das partículas finas inorgânicas e outras partículas finas nos materiais descritos acima não são limitados, desde que estas partículas finas sejam formadas pelo método de acordo com a presente configuração. Entretanto, a quantidade do tamanho da partícula das partículas finas inorgânicas é preferivelmente 300 nm ou menos para apropriadamente efetuar polimerização em gráfico descrita abaixo. Além disso, ligação muito forte entre as partículas finas inorgânicas e o substrato 1 pode ser alcançada sob uma quantidade de tamanho de partícula de 100 nm ou menos. Conseqüentemente, esta faixa é mais preferida nos termos de durabilidade.
[0039] O material do substrato 1 para uso no material composto antiincrustante 100 de acordo com a presente configuração pode ser qualquer material que possa formar ligações químicas 5 com o monômero silano 3 tendo uma ligação insaturada. Exemplos do referido material inclui resinas, fibras sintéticas, e fibras naturais. Ao menos uma superfície do substrato 1 para uso no material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração é formada de uma resina.
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11/39 [0040] A superfície do substrato 1 ou o substrato inteiro 1 pode ser formado de uma resina sintética ou uma resina natural. Exemplos da resina sintética e da resina natura incluem resinas termoplásticas, tal como resinas polietileno, resinas polipropileno, resinas polistireno, resinas ABS, resinas AS, resinas EVA, resinas polimetilpenteno, resinas cloreto polivinil, resinas cloreto polivinilideno, resinas acrilato de polimetil, resinas acetato de polivinil, resinas poliamida, resinas poliimida, resinas policarbonato, resinas tereftalato de polietileno, resinas tereftalato de polibutileno, resinas poliacetal, resinas poliacrilato, resinas polisulfona, resinas fluoreto de polivinilideno, Vectran (marca registrada), e PFTE; resinas biodegradáveis, tais como resinas ácido polilático, resinas polihidroxibutirato, resinas de goma modificada, resinas policaprolactona, resinas polibutileno, resinas succinato, resinas tereftalato adipato polibutileno, resinas tereftalato succinato polibutileno, e resinas succinato polietileno; resinas termocuradas, tais como resinas fenólicas, resinas uréias, resinas melaminas, resinas poliéster insaturado, resinas ftalato diallil, resinas epóxi, resinas acrilato de epóxi, resinas de silício, resinas poliuretano acrílico, e resinas uretano; elastômeros, tais como resinas de silício, elastômeros polistireno, elastômeros polietileno, elastômeros polipropileno, e elastômeros poliuretano; e resinas naturais tais como Laquê japonês.
[0041] A resina formando o substrato 1 de acordo com a presente configuração pode ter várias formas e tamanhos dependendo do propósito da finalidade do tratamento e pode ser, mas não limita-se a, uma placa, um filme, uma estrutura fibrosa formada de um material fibroso, incluindo tecidos, tecido de malha, ou não-tecido, uma faixa, uma rede, ou um favo de mel.
[0042] Quando a maior parte do substrato 1 é formada de um material metálico, tal como, alumínio, magnésio, ou ferro, ou um material inorgânico,
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12/39 tal como vidro ou cerâmica, a resina formando o substrato 1 pode estar em camadas no material metálico ou no material inorgânico. A resina formando o substrato 1 pode ser formada como uma película no material metálico ou no material inorgânico pelo revestimento, tal como revestimento em spray, revestimento por banho, ou revestimento eletrostático, ou impressão, tal como impressão em tela ou impressão offset.
[0043] Ademais, a resina formando o substrato 1 pode ser colorida com um pigmento ou uma tintura. A resina formando o substrato 1 pode conter um material inorgânico, tal como sílica, alumina, terra diatomácea, ou mica.
[0044] O substrato 1 pode ser formado de uma fibra de resina sintética (fibra sintética ou fibra química). Exemplos das fibras sintéticas formando o substrato 1 inclui fibra de poliéster, fibra de poliamida, fibra alcoólica de polivinil, fibra acrílica, fibra de cloreto de poliovinil, fibra de cloreto de polivinilideno, fibra de poliolefina, fibra de policarbonato, fibra de fluorocarbono, fibra de poliureia, fibra elastômero, Vecry (marca registrada), e fibra composta de um material constituindo estas fibras e o material de resina descrito acima.
[0045] Como descrito acima, desde que pelo menos uma superfície do substrato 1 de acordo com a presente configuração é forma de uma resina, quando o material do substrato 1 é fibra exceto resinas sintéticas, a fibra pode ser coberta com a resina pelo método de revestimento descrito acima para formar uma película da resina na fibra. Deste modo, o material do substrato 1 pode ser formado de fibra natural, tal como, algodão, cânhamo, ou seda, ou um papel Japonês feito de fibra natural.
[0046] As partículas finas inorgânicas 2 para uso no material composto antiincrustante 100 de acordo com a presente configuração pode ser composta de um óxido não-metal, um óxido metálico, ou um óxido metálico completo.
As partículas finas inorgânicas 2 pode ser cristal ou amorfos. Exemplos de óxido não metálico incluem óxido de silício. Exemplos de óxido metálico
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13/39 incluem óxido de magnésio, óxido de bário, peróxido de bário, óxido de alumínio, óxido de estanho, óxido de titânio, óxido de zinco, peróxido de titânio, óxido de zircônio, óxido de ferro, hidróxido de ferro, óxido de tungstênio, óxido de bismuto, e óxido de índio. Exemplos de óxido metálico complexo incluem óxido de titânio bário, óxido de alumínio cobalto, zirconato de chumbo, niobato de chumbo, TiO2-WO3, AlO3-SiO2, WO3ZrO2, e WO3SnO2.
[0047] A superfície das partículas finas inorgânicas 2 podem ter partículas finas catalisadoras de um metal nobre, tal como Au, Pt, Pd, Rh, e/ou Ru, ou partículas finas catalisadoras de partículas finas de óxido compostas de Ni, Co, Mo, W, Mn, Cu, V, e/ou Se.
[0048] A camada de partícula fina formada de um tipo de partículas finas inorgânicas 2 pode ser revestida com outra camada de partícula fina formada de um ou mais tipos de partículas finas inorgânicas. As partículas finas inorgânicas 2 podem formar uma camada de partícula fina em combinação com um material foto-catalisador, um material antimicrobiano, um material de liberação de íon negativo, um material emitindo raios longe infravermelhos, um material anti-refletivo, ou um material absorvendo raios perto infravermelhos.
[0049] Quando partículas finas foto-catalisadora são usadas como as partículas finas inorgânicas 2 ou quando a camada de partícula fina contem partículas finas foto-catalisadora, a hidrofilidade de partículas finas fotocatalisadora fornecem outro permitindo que contaminantes depositados sejam levados para fora facilmente, e fotólise de uma substância orgânica pelas partículas finas foto-catalisadora forneçam ainda outro efeito de decomposição e eliminação de contaminantes depositados. Excelentes impermeáveis à poeira e efeitos anti-incrustante podem neste sentido serem e não somente partículas em suspensão, mas também poluentes gasosos, líquidos, como piche, nebulosos, ou vaporosos ou substancias de absorção.
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14/39 [0050] O termo “partícula foto-catalisadora” usado aqui significa uma partícula que exibe uma função foto-catalisadora quando irradiada com luz tendo um comprimento de onda correspondente à energia de pelo menos seu intervalo de faixa. A partícula foto-catalisadora pode ser composta de um semicondutor composto metálico conhecido, tal como óxido de titânio, óxido de zinco, óxido de tungstênio, óxido de ferro, titanato de estrôncio, sulfito de cádmio, ou seleneto de cádmio, sozinho ou em combinação. Preferivelmente, a partícula foto-catalisadora é composta de óxido de titânio por causa de sua alta transparência, alta durabilidade, e inofensividade.
[0051] A estrutura cristal do óxido de titânio pode ser rútilo, anatásio, bruquita, ou ainda amorfo. A partícula foto-catalisadora pode ser composta de TiO2XNX, em que parte dos átomos de oxigênio de óxido de titânio é recolocado com átomos de nitrogênio, ou TiO2-X, que necessita de um átomo de oxigênio e está significativamente fora da faixa estoiquiométrica (X é 1.0 ou menos).
[0052] A partícula foto-catalisadora pode conter um metal, tal como vanádio, cobre, níquel, cobalto, cromo, paládio, prata platina, ou ouro, ou um composto metálico dessa maneira ou após isso para aumentar a função foto-catalisadora.
[0053] Partículas finas inorgânicas antimicrobianas 2 podem reduzir contaminantes resultando particularmente da propagação de mofo, bactéria, ou microorganismos. Exemplos típicos de material antimicrobiano inorgânico inclui prata, cobre, zinco, estanho, chumbo e compostos do mesmo. Em particular, pelo menos um material antimicrobiano selecionado a partir do grupo consistindo de prata, cobre, zinco, e compostos dos mesmos é utilizado em várias aplicações devido as suas propriedades antimicrobianas ou efeito não prejudicial no corpo humano.
[0054] Estes metais e compostos dos mesmos podem ser usados sozinhos.
Entretanto, devido alguns dos mesmos mudar de cor ou causarem
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15/39 descoloração dos produtos antimicrobianos, eles são usados em uma forma sustentada na qual eles são carregadas em partículas finas de um material inorgânico. Exemplos do material inorgânico incluído, zeólito, tal como, zeólito de alta-silica, sodalito, mordenite, analcite, e erinite, e apatita tal como hidroxiapatita. Estes materiais inorgânicos tem propriedades de troca de íons. Outros exemplos típicos do material inorgânico inclui dióxido de titânio, dióxido de silício, óxido de alumina, óxido de magnésio, óxido de cálcio, carbonato de cálcio, sulfato de bário, óxido de zircônio, titanato de bário, e fosfato de zircônio.
[0055] Partículas finas antimicrobianas comercialmente avaliadas, por exemplo, “Novaron” de Toagosei Co., Ltd., “Zeomic” de Sinanen Zeomic Co., Ltd. “Apatizer A” de Sangi Co., Ltd., “Daikiller” de Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd., “Amenitop” de Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., “Atomy Ball” de Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. e “Bactekiller” de Kanebo Chemical Industries LTD., podem ser usadas sozinhas ou em combinação.
[0056] No material composto anti-incrustante de acordo com a presente configuração, a camada de partícula fina inorgânica 10 contendo as partículas finas inorgânicas 2 é fixada no substrato 1 com o monômero de silano 3 tendo uma ligação química insaturada através dos aglutinantes químicos 5 (círculos preenchidos na Fig. 1).
[0057] Exemplos específicos da ligação química insaturada do monômero de silano 3 inclui um grupo vinil, um grupo epóxi, um grupo estiril, um grupo metacril, um grupo acrilóxi, e um grupo isocianato.
[0058] No material composto anti-incrustante de acordo com a presente configuração, o monômero silano reativo 3 combina as partículas finas inorgânicas 2 ao mesmo tempo através de ligações químicas geradas pela reação de condensação de desidratação dos grupos silanos do monômero silano 3, e também combina as partículas finas inorgânicas 2 com o
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16/39 substrato 1 através de ligações químicas 5 geradas pela polimerização por enxerto do grupo funcional do monômero silano 3 para a superfície da resina do substrato 1, como descrito abaixo.
[0059] Exemplos do monômero silano 3 para uso em um material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração inclui viniltrimetroxisilano, viniltrietoxisilano, viniltriacetoxisilano, N-p-(Nvinilbenzilaminaetil)-y-aminopropiltrimetroxisilano, N-(vinilbenzil)-2-aminaetil3-aminopropiltrimetoxisilano, hidrocloreto,2(3,4epoxiciclohexil)etiltrimetoxilano, 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 3glicidoxipropilmetildietoxisilano, 3-glicidoxipropiltrietoxisilano,pstiriltrimetoxisilano, 3-metacriloxipropilmetildimetoxisilano,3metacriloxipropiltrimetoxisilano, 3-metacriloxipropilmetildietoxisilano, 3metacriloxipropiltrietoxilano, 3-acriloxipropiltrimetoxisilano, e 3isocianatopropiltrietoxisilano.
[0060] Estes monômeros silano 3 podem ser usados sozinhos ou em combinação. O monômero silano 3 é usado como uma solução contendo uma quantidade necessária de monômero silano 3 em um solvente orgânico, tal como metanol, etanol, acetona, tolueno, ou xileno. Um ácido mineral, tal como ácido hidroclorídrico ou ácido nítrico, pode ser adicionado à solução para melhorar a dispersão.
[0061] Exemplos do solvente incluem álcoois reduzidos, tal como, etanol, metanol, propanol, e butanol; ácidos carboxílicos alquil reduzidos; tal como ácido fórmico e ácido propiônico, compostos aromáticos, tal como tolueno e xileno; ésteres, tal como acetato de etila e acetato de butila; e cellosolves, como cellosolve de metila e cellosolve de etila. Este solventes podem ser usados sozinhos ou em combinação.
[0062] As partículas finas inorgânicas 2 para uso no material composto antiincrustante 100 de acordo com a presente configuração são usadas para fabricar como uma dispersão na solução do monômero silano 3. As
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17/39 partículas finas inorgânicas 2 podem ser dispersas pela agitação usando um homomisturador, ou um agitador magnético, pela pulverização usando um moinho de grão cónico, um moinho de areia, um moinho rotativo, ou um moinho com jato, ou pela utilização de uma onda ultra-sônica.
[0063] Na produção do material composto anti-incrustante 100, as partículas finas inorgânicas 2 pode ser usadas como uma dispersão coloidal ou como um liquido de dispersão preparado pela pulverização das partículas finas inorgânicas 2 dentro das partículas finas. O líquido de dispersão das partículas finas inorgânicas 2 pode ser usado como segue: o monômero silano 3 é adicionado à uma dispersão coloidal ou à um líquido de dispersão preparado pela pulverização, e é aquecido sob refluxo para combinar o monômero silano 3 com as partículas finas inorgânicas 2 por uma reação de condensação de desidratação, deste modo cobrindo as partículas finas inorgânicas 2 com o monômero silano 3. Alternativamente, após o monômero silano 3 ser adicionado a um líquido de dispersão preparado pela pulverização das partículas finas inorgânicas 2 dentro das partículas finas, ou após o monômero silano 3 ser adicionado à um liquido de dispersão e ser pulverizado dentro das partículas finas, a solução de dispersão é submetida à separação sólido-líquido, é aquecida sob uma temperatura na faixa de 100°C à 180°C para combinar o monômero silano 3 com as partículas finas inorgânicas 2 por uma reação de condensação de desidratação, e é redisperso pela pulverização.
[0064] Em um caso onde após o monômero silano 3 ser adicionado a um liquido de dispersão preparado pela pulverização das partículas finas inorgânicas 2 dentro das partículas finas, ou após o monômero silano 3 ser adicionado por um líquido de dispersão e ser pulverizado dentro das partículas finas, a solução de dispersão é submetida à uma separação sólido-liquido, é aquecida sob uma temperatura na faixa de 100°C a 180°C para quimicamente combinar o monômero silano 3 com as partículas finas
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18/39 inorgânicas 2, quando a cobertura da superfície das partículas finas inorgânicas 2 como monômero silano é na faixa de 0,5% a 100%, a força da ligação entre as partículas finas inorgânicas 2 e o substrato 1 tendo uma superfície de resina é suficiente para aplicações práticas.
[0065] Quando a camada 10 da partícula fina inorgânica incluindo as partículas finas inorgânicas 2 tem uma espessura aumentada, a camada 10 da partícula fina inorgânica pode tornar-se deteriorada pela falha coesiva dependendo da pressão da camada 10 da partícula fina inorgânica e do ambiente de operação. Deste modo, após as partículas finas inorgânicas 2 serem cobertas com o monômero silano 3, a adição do componente aglutinante 4 continua. O componente aglutinante 4 combina as partículas finas inorgânicas 2 cobertas com o monômero silano 3 ao mesmo tempo e também combina as partículas finas inorgânicas 2 com o substrato 1, deste modo prevenindo o afastamento da camada 10 da partícula fina inorgânica causado pela deterioração incluído falha coesiva. O componente aglutinante 4 preferencialmente tem um grupo insaturado, tal como um grupo vinil, um grupo epóxi, um grupo estiril, um grupo metacril, um grupo acrilóxi, ou um grupo isocianato, ou um grupo alcóxi como um lugar reativo que pode ser quimicamente ligado ao grupo reativo do monômero silano 3 disposto nas partículas finas inorgânicas 2.
[0066] Exemplos específicos do componente aglutinante 4 inclui monômeros vinil monofuncionais, bifuncionais e polifuncionais tendo uma ligação insaturada, tal como ácido acrílico, metacrilato de metilmetila, acrilato de etila, acrilato de n-butila, acrilato de 2-hidroxietila, metacrilato de metila, acrilato de 2-hidroxietila, acrilamida, metacrilammida, acrilonitrila, acetato de vinil, estireno, ácido itacônico, triacrilato de trimetilolpropano, e triacrilato de pentaeritritol.
[0067] Além disso, exemplos do componente aglutinante 4 incluem monômeros silano tendo uma ligação insaturada, tal como
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19/39 viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, viniltriacetoxisilano, e Ν-β-(Νvinilbenzilaminaetila)-y-aminapropiltrimetoxisilano.
[0068] Ainda mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem compostos alcoxisilano representados por Si (OR1)4 (onde R1 significa um grupo alquila tendo um a quatro átomos de carbono), tal como tetrametoxisilano e tetraetoxisilano, e compostos alcoxisilano representados por R2nSi (OR3)4n (onde R2 significa um grupo hidrocarboneto tendo um a seis átomos de carbono), R3 significa um grupo alquila tendo um a quatro átomos de carbono, e n é um inteiro de 1, 2, ou 3), tal como metiltolilmetoxisilano, metiltrietoxisilano, dimetildietoxisilano, feniltrietoxisilano, hexametildisilazano, e hexiltrimetoxisilano. A [0069] Além disso, mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem substâncias impermeáveis à água e substâncias impermeável a óleo, tal como acrilato de ácido esteárico e óleos de silicone reativo.
[0070] Ainda mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem substância à prova d'água ou substâncias impermeáveis a óleo, tal como oligômeros de silicone reativo, por exemplo, Brucella D de Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
[0071] Anda mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem substâncias impermeáveis à água e substâncias impermeável a óleo, tal como monômeros acrílicos tendo um grupo perfluoralquila, por exemplo, 2-
(perfluorpropila)acrilato de etila, 2-(perfluorbutila)acrilato de etila, 2-
(perfluorpentila)acrilato de etila, 2-(perfluorhexila)acrilato de etila, 2-
(perfluorheptila)acrilato de etila, 2-(perfluoroctila)acrilato de etila, 2-
(perfluornonila)acrilato de etila, 2-(perfluordecila)acrilato de etila, 3-
perfluorhexila-2-hidroxipropila acrilato, perfluoroctilaetila metacrilato, 3perfluoroctila-2-hidroxipropila acrilato, e 3-perfluordecila-2-hidroxipropila acrilato.
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20/39 [0072] Ainda mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem substâncias a 3rova d'água e substâncias impermeável a óleo, tal como outros compostos de flúor, por exemplo, 2-perfluoroctila etanol, 2perfluorodecila etanol, 2-perfluoralquila etanol, perfluor (propila vinil éter), iodeto de perfluoralquila, etileno de perfluoroctila, e 2-perfluoroctila etila ácido fosfônico.
[0073] Ainda mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem substâncias impermeáveis à água e substâncias impermeável a óleo, tal como agentes de ligação silano tendo um grupo perfluoralquila, por exemplo,
CF3(CH2)2Si(OCH3)3, CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3, CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3,
CF3(CF2)11(CH2)2Si(OCH3)3,
CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3,
CF3(CF2)2(CH2)2SiCH3(OCH3)2,
CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OCH3)2,
CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3,
CF3(CF2)15(CH2)2Si(OCH3)3,
CF3(CH2)2SiCH3(OCH3)2,
CF3(CF2)5(CH2)2SiCH3(OCH3)2,
CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OC2H5)2,
CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3,
CH3(CF2)9(CH2)8Si(OC2H5)3, CF3(CF2)7CONH(CH2)3Si(OCH3)3, e
CF3(CF2)7CONH(CH2)2SiCH3(OCH3)2, e oligômeros tendo um grupo perfluoralquil e um grupo silanol, por exemplo, KP-801M (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) e X-24-7890 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
[0074] Ainda mais exemplos do componente aglutinante 4 incluem poliésteres insaturadas, acrílicos insaturados, acrilatos epóxi, acrilatos uretano, acrilatos poliéster, acrilato de poliéter, acrilato de polibutadieno, acrilato de silicone, maleimida, oligômeros e pré-polimeros, tal como polieno/politiol, e oligômeros alcóxi. O componente entre aglutinante 4 pode ser usado sozinho ou em combinação.
[0075] Em particular, quando um monômero acrílico tendo um grupo perfluoralquila ou um agente de ligação silano é usado como o componente aglutinante 4, a superfície do material composto anti-incrustante 100 tornase à prova de d'água ou impermeável a óleo e é resistente a
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21/39 triboeletrificaçao. Isto preveni partículas em suspensão, tal como terra-pó ou pólen, ou uma substância líquida, tal como molho de soja, café ou suco, do depósito do material composto anti-incrustante 100. Conseqüentemente, um material composto anti-incrustante de grande uso prático pode ser fornecido. [0076] O componente aglutinante 4 pode ser adicionado tal que o conteúdo do componente aglutinante 4 na camada 10 da partícula fina inorgânica seja pelo menos 0,1% por massa do conteúdo das partículas finas inorgânicas 2. Um aumento no conteúdo do componente aglutinante 4 pode resultar em alta concentração e alta durabilidade da camada 10 da partícula fina inorgânica. Entretanto, quando o conteúdo do componente aglutinante 4, tal como um monômero vinil tendo uma ligação insaturada, um monômero silano tendo uma ligação insaturada, um monômero acrílico tendo um grupo perfluoralquila, um agente de ligação silano tendo um grupo perfluoralquila, um poliéster insaturado, um acrílico insaturado, um acrilato epóxi, um acrilato uretano, um acrilato poliéster, um acrilato poliéter, um acrilato polibutadieno, um acrilato silicone, maleimida, ou um oligômero tal como um polieno/politiol é maior do que 40% por massa do conteúdo das partículas finas inorgânicas 2, um aumento da cobertura das partículas finas inorgânicas 2 promove a eletrificação da superfície.
[0077] A eletrificação prejudica a propriedade impermeável à poeira e a destacabilidade do partículas em suspensão depositado, e coagula as partículas finas inorgânicas 2. A coagulação das partículas finas inorgânicas 2 causa muitos defeitos tal como pontinhos pretos na camada 10 da partícula fina inorgânica. Quando o conteúdo do componente aglutinante 4 é menor do que 0,1% por massa do conteúdo das partículas finas inorgânicas 2, a camada da partícula fina inorgânica não pode ser fixada firmemente dentro do substrato 1, resultando em durabilidade insuficiente. Deste modo, o conteúdo do componente aglutinante 4 é preferivelmente na faixa de 0,1% por massa a 40% por massa do conteúdo das partículas finas inorgânicas 2
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22/39 para melhorar a durabilidade enquanto as propriedades impermeável à poeira e a destacabilidade das partículas de pó são mantidas.
[0078] A presente configuração fornece um material composto antiincrustante contendo uma substância impermeáveis à água ou substância impermeável a óleo, tal como um composto fluorinado, até pelo menos parte do componente aglutinante. O componente aglutinante composto de um composto fluorinado é fortuitamente guiado na superfície das partículas finas, desta maneira exibindo eficientemente impermeabilidade à água ou impermeabilidade ao óleo em baixa concentração. Além disso, a presença de um volume muito pequeno de lugares através dos quais elétrons possam passar faz difícil triboeletrificação, dessa maneira prevenindo o depósito de partículas em suspensão, tal como terra-pó ou pólen, ou um substancia líquida, tal como molho de soja, café, ou suco. Conseqüentemente, um material composto anti-incrustante de grande uso prático pode ser fornecido. [0079] De acordo com a presente configuração, o componente aglutinante 4 é guiado em quaisquer intervalos de uma maneira própria organizada na superfície das partículas finas inorgânicas 2 cobertas com o monômero silano 3. Deste modo, a quantidade de componente aglutinante 4 pode exibir eficientemente impermeabilidade à água ou impermeabilidade à óleo. Pela parte substituída do componente aglutinante 4 com uma substancia tendo propriedades antimicrobianas, antiviral, antialérgica, e/ou anti-trombótica, um material composto anti-incrustante tendo várias funções pode ser fornecido sem prejudicar as propriedades impermeável à poeira, a destacabilidade de partículas de pó, e as propriedades anti-incrustante, tal como impermeabilidade a água ou impermeabilidade a óleo.
[0080] Um método para quimicamente combinar o substrato 1 com uma solução que contem as partículas finas inorgânicas 2 tendo um monômero silano do mesmo e o componente aglutinante 4 é descrito abaixo. Na
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23/39 presente configuração, a ligação química é preferivelmente formada pela polimerização por enxerto.
[0081] Exemplos da polimerização por enxerto no material composto antiincrustante 100 de acordo com a presente configuração inclui polimerização por enxerto na presença de um peróxido catalisador, polimerização por enxerto utilizando energia térmica ou brilhante, e polimerização por enxerto utilizando radiação (polimerização por enxerto por radiação).
[0082] Dentre elas, polimerização por radiação é particularmente apropriada nos termos da simplicidade do processo de polimerização e da taxa de produção. Exemplos de raios radiantes pra uso em polimerização por enxerto inclui raios alfa, raios beta, raios gama, um feixe de elétrons, e raios ultravioletas. Raios gama, um feixe de elétrons, e raios ultravioleta são particularmente apropriados na presente configuração.
[0083] O material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração é apropriadamente produzido por polimerização por enxerto no modo seguinte.
[0084] Um primeiro método preferido da presente configuração é descrito abaixo. Primeiramente, o componente aglutinante 4 é adicionado a uma solução de dispersão das partículas finas inorgânicas 2 quimicamente ligadas ao monômero silano 3. Após a solução ser agitada suficientemente, a solução é aplicada sob uma superfície planejada do substrato 1 (superfície de resina). Se necessário, um solvente é removido, por exemplo, por aquecimento. A superfície do substrato 1 para a qual as partículas finas inorgânicas 2 quimicamente ligadas ao monômero silano 3 é aplicada, é em seguida irradiada com raios radiantes, tal como raios gama, um feixe de elétrons, ou raios ultravioletas, deste modo efetuando ambos polimerização por enxerto do monômero silano 3 à superfície do substrato 1 e ligando entre as partículas finas inorgânicas 2, isto é, polimerização por enxerto por radiação simultânea.
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24/39 [0085] Um segundo método preferido da presente configuração é descrito abaixo. A superfície do substrato 1 é previamente irradiada com raios radiantes, tal como raios gama, um feixe de elétrons, ou raios ultravioletas. O componente aglutinante 4 é adicionado a uma solução de dispersão das partículas finas inorgânicas 2 quimicamente ligada ao monômero silano 3. A solução suficientemente misturada é aplicada à superfície do substrato 1 para efetuar ambos a reação entre o monômero silano 3 e o substrato 1 e unindo ligando entre as partículas finas inorgânicas 2, isto é, polimerização por enxerto por pre-irradiação simultânea.
[0086] Na presente configuração, como descrito acima, um material composto anti-incrustante é produzido por adição do componente aglutinante 4 por uma solução de dispersão das partículas finas inorgânicas 2 e em seguida aplicando a solução suficientemente misturada à superfície do substrato 1.
[0087] O liquido de dispersão das partículas finas inorgânicas 2 pode ser aplicado pelo usual revestimento spin, revestimento dip, revestimento em spray, revestimento de alto brilho, de faixa, revestimento em micro-gravura, ou revestimento por gravura. O liquido de dispersão das partículas finas inorgânicas 2 podem parcialmente serem aplicados pela impressão em tela, impressão em bloco, impressão em off-set, impressão em off-set a seco, flexografia, impressão a jato de tinta, ou qualquer método apropriado.
[0088] Para polimerização por enxerto uniforme e eficiente do monômero silano 3, a superfície do substrato 1 pode previamente ser submetida a tratamento hidrofílico, tal como tratamento de descarga coroa, tratamento de descarga plasma, tratamento em chama, ou tratamento químico com uma solução aquosa de um ácido oxidante, tal como ácido crômico ou ácido perclórico, ou uma solução alcalina aquosa contendo hidróxido de sódio.
[0089] Como descrito acima, o material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração inclui o substrato 1 tendo uma
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25/39 superfície de resina e a camada 10 da partícula fina inorgânica fixada no substrato 1. A camada 10 da partícula fina inorgânica inclui o componente aglutinante 4 e as partículas finas inorgânicas 2 cobertas com o monômero silano 3 tendo uma ligação insaturada. O conteúdo do componente aglutinante 4 é na faixa de 0,1% por massa à 40% por massa do conteúdo das partículas finas inorgânicas 2. O componente aglutinante 4 é regularmente guiado sob quaisquer intervalos na superfície das partículas finas 2 cobertas com o monômero silano 3. Deste modo, o material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração pode prevenir partículas em suspensão, tal como terra-pó, areia-pó, ou pólen, ou uma substância líquida, tal como molho de soja, café, suco, ou óleo para salada, a partir do depósito do mesmo. Exatamente quando o partículas em suspensão deposita o mesmo, o material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração exibe destacabilidade excelente permitindo que o partículas em suspensão seja removido facilmente disso. [0090] Além disso, o monômero silano 3 tendo uma ligação insaturada reativa ao substrato 1 é quimicamente ligada a superfície das partículas finas inorgânicas 2 por uma reação de condensação de desidratação. As partículas finas inorgânicas 2 são fixadas no substrato 1 pela combinação de ligações insaturadas ligadas a superfície das partículas finas inorgânicas 2 ao mesmo tempo ou reagindo ligações insaturadas ligadas à superfície das partículas finas inorgânicas 2 com a superfície de resina do substrato 1. O componente aglutinante é também incluído. Deste modo, no material composto anti-incrustante 100 de acordo com a presente configuração, as partículas finas inorgânicas 2 cobertas com o monômero silano 3 são firmemente ligadas ao mesmo tempo, e as partículas finas inorgânicas 2 e o substrato 1 são também firmemente ligadas ao mesmo tempo. O material composto anti-incrustante 100 pode, neste sentido exibir um efeito
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26/39 impermeável à poeira excelente e um efeito anti-incrustante excelente por um longo período de tempo.
[0091] Além disso, de acordo com a presente configuração, pela parte em substituição do componente aglutinante 4, que é guiada na superfície das partículas finas inorgânicas 2 cobertas com o monômero silano 3, com uma substância tendo propriedades antimicrobianas, anti-vírus, antialérgica, e/ou anti-trombótica, o material composto anti-incrustante pode facilmente ter estas funções sem prejudicar a propriedade impermeável à poeira, a destacabilidade de partículas de pó, e as propriedades anti-incrustante, tal como impermeabilidade à água e impermeabilidade à óleo.
[0092] Ademais, de acordo com a presente invenção, as partículas finas inorgânicas 2 podem firmemente ser fixadas dentro do substrato 1 através das ligações químicas 5. Dessa maneira, as partículas finas inorgânicas 2 pode ser fixadas dentro do substrato 1 após a forma do produto ser dada pela fiação ou no processo de produção. Conseqüentemente, a presença das partículas finas inorgânicas 2 tendo várias funções não prejudicam a fiação.
[0093] Além disso, as partículas finas inorgânicas 2 podem ser formadas como uma monocamada da partícula ou uma multicamada da partícula no substrato formado de um filme, uma placa de resina, fibra, ou tecido. Portanto, as partículas finas inorgânicas 2 não prejudicam a textura do substrato. Conseqüentemente, o material composto anti-incrustante de acordo com apresente configuração pode encontrar uso em uma variedade de aplicações.
[0094] Na presente configuração, o substrato pode ser uma forma apropriada (forma, tamanho, etc.), tal como um filme, fibra, tecido, malha ou favo de mel. Dessa maneira,, estes substratos tendo varias formas podem ter uma função impermeável à poeira.
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27/39 [0095] A presente configuração pode ser aplicada a vários produtos: por exemplo, materiais agrícolas, tal como filmes de estufa para plantas e túnel de filmes de estuda para plantas; materiais de construção, tal como materiais externos de parede, estruturas de janelas, portas, e venezianas; materiais internos, tal como papel de parede, tecidos para tapetes, e telhas plásticas; calçados, tal como vestuário, roupas intimas, lingerie, luvas, e sapatos; roupa de cama, tal como pijamas, esteiras de dormir, lençol, travesseiro, fronhas, cobertores, toalhas de banho, colchas, e alcochoados; bonés e chapéus; lenços; toalhas; carpetes; cortinas; filtros para limpadores de ar; condicionadores de ar; ventiladores, aspirador de pó, e ventiladores; eletrodos e separadores para pilhas; mosquiteiros; malhas de impressão em tela; e componentes nos quais incrustação biológica tende a ocorrer, tal como embarcações, estruturas costeiras, preservação de peixes, redes de peixe, bóias, aberturas de entrada de água, filtros de tratamento de água. O material composto anti-incrustante e impermeável à poeira de acordo com a presente configuração é utilizável no fornecimento de vários produtos excelentes em uma variedade de aplicações.
EXEMPLOS [0096] A presente invenção será especificamente descrita com referência aos seguintes exemplos. Entretanto, a presente invenção não está limitada a estes Exemplos.
[0097] Materiais compostos de partículas finas de acordo com os Exemplos de 1 a 8 foram produzidos pela polimerização por enxerto de feixes de elétrons com um aparelho de irradiação de feixes de elétrons de eletrocortina CB250/15/180L fabricado por Iwasaki Electric Co., Ltd.
EXEMPLO 1 [0098] Dez por centro por massa de partículas finas inorgânicas, comercialmente disponíveis partículas de dióxido de titânio (Ishihara
Sangyo Kaisha, Ltd., TTO-S-1), foram dispersos em metanol. O pH da
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28/39 solução de dispersão foi ajustada a 4.0 com ácido clorídrico. As partículas de dióxido de titânio foram pulverizadas em um moinho de micro-esferas de vidro. As partículas pulverizadas tiveram em media um tamanho de partícula de 15 nm. Um monômero silano tendo uma ligação insaturada, 3metacriloxipropilatrimetoxisilano (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-503), em quantidades de 3,0% por massa das partículas finas inorgânicas foi adicionada à solução de dispersão resultante.
[0099] A solução de dispersão foi transferida dentro de um frasco equipado com um tubo condensador e foi aquecido sob refluxo em uma banho de óleo por quatro horas. O monômero silano foi quimicamente ligado às partículas finas de dióxido de titânio por uma reação de condensação de desidratação. Um componente aglutinante 4, (1) tetrametoxisilano (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-04), (2) acrilato de hidroxietila (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), (3) triacrilato de pentaeritritol (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), ou (4) um aglutinante contendo acrilato de silicone (GE Toshiba Silicones Co., Ltd., UVHC8558), em quantidades de 15% por massa para partículas finas inorgânicas cobertas com monômero silano foi adicionada por uma solução de dispersão. As partículas de dióxido titânio foi re-dispersadas em um moinho de micro-esferas de vidro. A proporção de tamanhos de partículas das partículas finas de dióxido de titânio na solução de dispersão foi 14 nm. O termo “proporção do tamanho da partícula usado aqui refere-se ao tamanho da partícula fina.
[00100] A solução de dispersão além disso contendo um componente aglutinante foi aplicada a 125 pm de filme de poliéster (Toray Industries, Inc., Lumirror) com um aplicador espirilado e foi seca à 110°C por um minuto. O filme poliéster para o qual o liquido de dispersão contendo a partícula fina de dióxido de titânio foi aplicado, foi irradiado com 5 Mrad de feixes de elétrons sob uma voltagem acelerante de 200 kV. As partículas finas de dióxido de titânio foram ligadas ao filme de poliéster pela polimerização por enxerto do
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29/39 monômero silano, deste modo produzindo um material de composto impermeável à poeira.
EXEMPLO 2 [00101] Exemplo 2 é o mesmo como no Exemplo 1 exceto que uma substância impermeáveis à água, (1) acrilato de estearila (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) como um monômero acrílico ou (2) oligômero de silicone (Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Frescera D), em quantidades de 15% por massa do monômero silano coberto com partículas finas inorgânicas foi adicionado como o componente aglutinante da solução de dispersão.
EXEMPLO 3 [00102] Partículas finas inorgânicas, comercialmente disponíveis por partículas finas de dióxido de titânio (Taya Corporation, MT-100HD), em quantidades de 10,0% por massa do metanol e um monômero silano, 3metacriloxipropilatrimetoxisilano (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (KBM-503), em quantidades de 3,0% por massa para as partículas finas serem adicionadas. O pH da mistura resultante foi ajustado a 3,0 com ácido hidroclorídrico. As partículas finas de dióxido de titânio foram pulverizadas em moinho de micro-esferas de vidro. As partículas pulverizadas tiveram uma proporção do tamanho de partícula de 18 nm. A solução de dispersão foi submetida a separação sólido-liquido em um liofilizador e foi aquecida sob 120°C para quimicamente combinar o monômero silano com as partículas finas de dióxido de titânio por uma reação de condensação de desidratação. Dez por cento por massa da superfície resultante tratada com partículas finas de dióxido de titânio foram adicionadas ao metanol. Um componente aglutinante, um oligômero tendo um grupo perfluoralquila e um grupo silanol (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KP-801M), em quantidades de (1) 1% por massa, (2) 5% por massa, ou (3) 10% por massa do monômero
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30/39 silano coberto com partículas finas inorgânicas foi adicionado para o metanol. Outros procedimentos foram o mesmo como no Exemplo 1.
EXEMPLO 4 [00103] Exemplo 4 é o mesmo do Exemplo 1 exceto que uma camada de partícula fina inorgânica foi formada em um poliéster malha 80 usado no lugar do substrato de filme de poliéster.
EXEMPLO 5 [00104] Exemplo 5 é o mesmo do Exemplo 3 exceto que uma camada de partícula fina inorgânica foi formada por um poliéster malha 80 usado no lugar do substrato de filme poliéster.
EXEMPLO 6 [00105] Exemplo 6 é o mesmo do Exemplo 3, exceto que uma camada de partícula fina inorgânica foi formada por um não-tecido de poliéster tendo uma massa por área de unidade de 70 g/m2 (Asahi Kasei Corporation, Eltas E01070) usada no lugar do substrato de filme de poliéster.
EXEMPLO 7 [00106] Exemplo 6 é o mesmo do Exemplo 3 exceto que (1) 0,1% por massa ou (2) 40% por massa do componente aglutinante é adicionado a uma solução de dispersão.
EXEMPLO 8 [00107] Exemplo 8 é o mesmo do Exemplo 7 exceto que o filme poliéster não foi irradiado com um feixe de elétrons, que é, um processo de combinação das partículas finas de dióxido de titânio com o filme de poliéster de pela polimerização por enxerto do monômero silano foi omitido.
EXEMPLO COMPARATIVO 1 [00108] Exemplo comparativo 1 é o mesmo do Exemplo 3 exceto que (1) ou não (2) 0,05% por massa do componente aglutinante foi adicionado à solução de dispersão.
EXEMPLO COMPARATIVO 2
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31/39 [00109] Exemplo comparativo 2 é o mesmo do Exemplo 3 exceto que 50% por massa do componente aglutinante, triacrilato de pentaeritritol (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) foi adicionado à uma solução de dispersão e que um poliéster malha 80 foi usada no lugar do substrato de filme de poliéster.
EXEMPLO COMPARATIVO 3 [00110] As propriedades de um poliéster malha 80 não tratado foram avaliadas.
EXEMPLO COMPARATIVO 4 [00111] Uma impermeabilizacão à água ou óleo (Sumitomo 3M Ltd., SCOTCHGARD) foi pulverizado dentro do poliéster malha 80 usado no Exemplo 5. Após o poliéster malha 80 ser colocado sob temperatura por duas horas, as propriedades do poliéster foram avaliadas.
EXEMPLO COMPRATIVO 5 [00112] As propriedades de um não tecido fluorinado comercialmente disponível tendo uma massa por área de unidade de 70 g/m2 (Nitto Denko Corporation, NTF9307) foram avaliados sem qualquer tratamento.
[00113] Tabela 1 resume as condições dos Exemplos 1 a 8 e Exemplos Comparativos 1 a 3. O conteúdo aglutinante é expresso no % por massa. Tabela 1
Substrato Camada de partícula fina inorgânica Ligação química
Partícula fina inorgânic a Aglutinante Conteúdo do aglutinant e
Exemplo 1 (1) Filme PET Dióxido de titânio Tetrametoxisilan o 15 Polimerização por enxerto
(2) II II Acrilato de hidroxietila II II
(3) II II Triacrilato de pentaeritritol II II
(4) II II Acrilato de silicone II II
Exemplo 2 II II Acrilato de II II
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(1) estearila
(2) II II Oligômero de silicone II II
Exemplo 3 (1) II II Oligômero tendo perfluoralquila e grupos silanol 1 II
(2) II II II 5 II
(3) II II II 10 II
Exemplo 4 (1) malha PET II Tetrametoxisilan o 15 II
(2) II II Acrilato de hidroxietila II II
(3) II II Triacrilato de pentaeritritol II II
(4) II II Acrilato de silicone II II
Exemplo 5 (1) II II Oligômero tendo perfluoralquila e grupos silanol 1 II
(2) II II II 5 II
(3) II II II 10 II
Exemplo 6 (1) Não-tecido II II 1 II
(2) II II II 5 II
(3) II II II 10 II
Exemplo 7 (1) Filme PET II II 0,1 II
(2) II II II 40 II
Exemplo 8 (1) II II II 0,1 Nenhum
(2) II II II 40 Nenhum
Exemplo Comparativo 1 (1) II II Nenhum Nenhum Polimerização por enxerto
(2) II II Oligômero tendo perfluoralquila e grupos silanol 0,05 II
Exemplo Comparativo 2 malha PET II II 50 II
Exemplo Comparativo 3 II Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum
Exemplo comparativo 4 II Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum
Exemplo comparativo 5 Não tecido Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum
(Avaliação das propriedades)
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33/39 [00114] Propriedades impermeável à poeira: Uma amostra foi dentro de um parte da prova 10 cm x 10 cm . Argila KANTO, areia quartzo, ou poeira misturada cada de acordo com JIS Z 8901 foi pulverizada exatamente sobre a parte. A massa da parte da prova foi medida antes e após o depósito da poeira.
[00115] Umidade: Umidade da superfície é uma media de uma propriedade anti-incrustante. Dois micro-litros de água destilada foi despejados gota a gota dentro de um material composto. O ângulo de contato de uma gotícula foi medido com um analisador de interface sólidoliquido DropMaster 300 fabricado por Kyowa Interface Science Co., Ltd. Em geral, um ângulo de contato maior é indicativo de uma alta “propriedade antiincrustante” contra o liquido (repelir o liquido ou resistir mancha liquida).
[00116] Potencial eletrostático gerado por fricção: Uma parte da prova (10 cm x 10 cm) foi eletricamente carregada pela fricção com um espanador de pena. O potencial eletrostático foi medido com um medidor estático de eletricidade (SV-73A) fabricado por Nippon Static Co., Ltd.
[00117] Durabilidade da propriedade impermeável à poeira: Uma parte da prova foi lavada por movimentação de uma esponja comercial para frente e para trás 10 vezes sob uma carga de 100 g. A alteração na propriedade impermeável à poeira foi determinada como uma medida de durabilidade. Para os Exemplos Comparativos 2, 3, 4, e 5, o teste de durabilidade não foi efetuado, devido as suas propriedades iniciais impermeável à poeira serem inferiores.
Tabela 2
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Propriedade impermeável à poeira (mg/dm2) Ângulo de contato (°) Potencial eletrostático gerado por fricção (kV) Durabilidade (mg/dm2)
Exemplo 1 (1) 0 17.9 -0.4 0
(2) 0 16.3 -0.1 0
(3) 1 36.2 -0.6 0
(4) 0 37.6 -0.7 1
Exemplo 2 (1) 1 106.8 -0.6 0
(2) 0 100.9 -0.8 0
Exemplo 3 (1) 0 95.1 -0.1 0
(2) 0 126.4 -0.3 1
(3) 0 132.1 -1.0 0
Exemplo 4 (1) 0 80> -0.1 0
(2) 1 80> -0.1 0
(3) 1 80> -0.5 1
(4) 1 80> -0.5 1
Exemplo 5 (1) 0 105.3 -0.1 0
(2) 0 123.8 -0.4 1
(3) 1 132.2 -0.8 0
Exemplo 6 (1) 2 129.0 -0.1 1
(2) 4 136.3 -0.1 3
(3) 3 141.7 -0.3 3
Exemplo 7 (1) 0 78.3 -0.1 1
(2) 0 138.6 -1.5 0
Exemplo 8 (1) 0 75.4 -0.2 4
(2) 0 133.5 -1.7 5
Exemplo Comparativo 1 (1) 0 17.7 -0.2 4
(2) 0 36.7 -0.3 2
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Exemplo Comparativo 2 18 80> -6.0
Exemplo Comparativo 3 58 80> -6.0
Exemplo Comparativo 4 38 130.4 -4.0
Exemplo Comparativo 5 113 131.2 -5.0
“80>” na Tabela 2 significa o ângulo de contato é aproximadamente menor do que 80°,.
[00118] Tabela 2 mostra que no Exemplo 1, que continha o componente aglutinante 4, a massa de poeira misturada depositada na parte da prova foi quase alterada no teste de durabilidade, indicando que a propriedade impermeável à poeira foi mantida. No Exemplo Comparativo 1, uma grande diferença na massa de poeira misturada depositada na parte da prova foi observada, indicando deterioração na propriedade impermeável à poeira. Os resultados demonstraram que a durabilidade foi aperfeiçoada pela adição do componente aglutinante 4.
[00119] No Exemplo Comparativo 2, em que 50% pela massa do componente aglutinante 4 foi incluída, nenhuma propriedade impermeável à poeira nem a destacabilidade das partículas de pó foi exibida devido a triboeletrificação. Exemplos de 1 a 8, em que o conteúdo do componente aglutinante 4 estava na proporção de 0,1% por massa a 40% por massa, teve a propriedade impermeável à poeira. Os resultados mostram que quando o conteúdo do componente aglutinante 4 está na proporção de 0,1% por massa a 40% por massa das partículas finas inorgânicas 2, o material composto anti-incrustante 100 pode ter uma excelente propriedade impermeável à poeira, excelente destacabilidade de partículas de pó, e suficiente durabilidade para aplicações práticas.
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36/39 [00120] Exemplos 2, 3, 5, 6, 7, e 8 incluem uma substância impermeáveis à água ou uma substancia impermeável a óleo como o componente aglutinante 4. Estes exemplos mostram que certamente quando o conteúdo do componente aglutinante 4 é tão baixa como aproximadamente 15%, a parte da prova teve um ângulo de contato de água de 100° ou mais e em seguida exibe alta impermeabilidade à água, sugerindo que a parte da prova tenha uma propriedade anti-incrustante prevenindo uma substancia liquida, tal como suco ou molho de soja, a partir do depósito do mesmo. Além disso, fricção não causou alterações, indicando que a parte da prova tem uma propriedade impermeável à poeira.
[00121] Em destaque, não tecido PET do Exemplo Comparativo 4 e não tecido PTFE do Exemplo Comparativo 5 eram impermeável à água, mas foram eletricamente alterados pela fricção. Além disso, eles não tiveram a propriedade impermeável à poeira.
[00122] Ademais, nos Exemplos 2, 3, 5, 6, e 7, uma alteração na massa da poeira misturada depositada na parte da prova, que foi uma medição de durabilidade, pequena quantidade diferida a partir da propriedade inicial (propriedade impermeável à poeira). Deste modo, o uso de uma substância impermeáveis à água ou uma substância impermeável a óleo no componente aglutinante 4 pode fornecer um material composto antiincrustante altamente durável. Exatamente quando partículas em suspensão ou uma substância líquida deposita no material composto anti-incrustante, o partículas em suspensão ou a substância líquida é facilmente removível do mesmo.
[00123] Além disso, diferença na durabilidade entre o Exemplo 7 e o
Exemplo 8 demonstrou que a fixação de partículas finas inorgânicas pela polimerização por enxerto melhora a durabilidade.
[00124] Enquanto mostrado pelos resultados na durabilidade nos
Exemplos, desde que o componente aglutinante 4 tem um grupo insaturado,
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37/39 tal como um grupo vinil, um grupo epóxi, um grupo estirila, um grupo metacrílico, um grupo acrilóxi, ou um grupo isocianato, ou um grupo alcóxi como um sítio reativo que pode ser quimicamente ligado a um grupo reativo do monômero silano 3 disposto nas partículas finas inorgânicas 2, o material composto tem uma excelente propriedade impermeável à poeira, excelente destacabilidade de partículas de pó, e suficiente durabilidade para aplicações práticas.
[00125] Um tecido 65% de poliéster e 35% de combinação de algodão, que é geralmente usado em roupas ou aventais, foi usado como no exemplo de um produto comercial. Molho de soja foi despejado gota a gota no tecido tratado como no Exemplo 3 (2), como ilustrado na Fig. 2A. A gotícula imediatamente propaga no tecido não tratado (Fig. 2B) e deixa uma mancha. Em contraste, a gotícula mantida em sua forma no tecido tratado (Fig. 2A) e deixada não perto da mancha quando a gotícula foi imediatamente removida.
[00126] Como um dos produtos comerciais de filtro, uma peneira para uso na moagem da farinha foi tratada de acordo com a presente invenção. Farinha de trigo foi separada através da peneira, como ilustrado na Fig. 3A. Um tecido de malha a partir de 62 pm náilon 66 fios de teia e 80 pm náilon 66 fios de trama (NBC Inc. NXX7) foi tratado com no Exemplo 4 (1). A malha foi anexada a um armação quadrada tendo dimensões internas de 200 mm x 200mm para fazer uma peneira. A peneira foi montada em uma máquina de separação por vibração. Após 600 g de farinha de trigo foi peneirada, a peneira foi removida e foi batida de leve para remover a farinha de trigo deixada na peneira (Fig. 3A). Para uma peneira incluindo uma malha não tratada, após 500 g de farinha de trigo foi peneirada, pequena quantidade de farinha de trigo poderia passar da peneira. Após a peneira ter sido batida de leve, quase as frentes das aberturas foram bloqueadas pela farinha de trigo (Fig. 3B).
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38/39 [00127] Uma malha 50 de mosquiteiro tecido a partir de 100 pm de fibras de poliéster foi tratada como no Exemplo 4 (4). Fiapos de algodão foram pulverizados sobre o mosquiteiro, como ilustrado na Fig. 4A. Após os fiapos de algodão serem pulverizados sobre o mosquiteiro horizontalmente colocado, o mosquiteiro foi verticalmente posto em pé e foi batido de leve para remover os fiapos de algodão (Fig. 4A). Para o mosquiteiro não trado, fiapos de algodão foram difíceis para remover e permaneceu preso na rede (Fig. 4B).
[00128] Materiais de construção, tal como metais, madeiras, cerâmicas, e resinas, podem ser usadas como um item único. As superfícies dos materiais de construção são muitas vezes pintadas, cobertas com uma resina, ou revestidas com um laminado tal como um película de resina. Como um exemplo de um material de construção, uma película de resina fluorcarbono tendo uma espessura de 50 pm (Asahi Glass Co., Ltd.) película ETFE, Aflex 50N) foi tratada como no Exemplo 1 (3). Poeira misturada foi pulverizada sobre a película como ilustrado na Fig. 5A. Após a poeira misturada de acordo com JIS Z 8901 foi pulverizada sobre a película ETFE horizontalmente colocada, a película ETFE foi verticalmente posta em pé e foi batida de leve para remover a poeira misturada (Fig. 5A). Para uma película ETFE não tratada, poeira misturada foi difícil para remover e foi deixada na película ETFE (Fig. 5B).
[00129] Como um exemplo de uma material interno, um tecido de cortina de poliéster não comercial foi tratado como no Exemplo 1 (3). Poeira misturada foi pulverizada sobre o tecido de cortina, como ilustrado na Fig. 6A. Após a poeira misturada de acordo com JIS Z 8901 foi pulverizada sobre o tecido de cortina horizontalmente colocado, o tecido de cortina foi selecionado e foi batido de leve para remover a poeira misturada (Fig. 6A). Para um tecido de cortina não tratado, poeira misturada foi difícil para remover e foi deixada no tecido de cortina (Fig. 6B).
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39/39 [00130] Configurações da presente invenção não são limitadas aos exemplos de produto descritos acima. Por exemplo, o substrato pode ter uma forma apropriada (modelo, tamanho, etc.), tal como uma película, fibra, tecido, malha ou favo de mel. Produtos que incluem estes substratos de várias formas tendo uma função impermeável à poeira são contemplados.

Claims (2)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. MATERIAL COMPOSTO ANTI-INCRUSTANTE, compreendendo um substrato (1) formado de uma resina; e uma camada (10) de partícula fina inorgânica disposta na superfície do substrato (1), a camada (10) de partícula fina inorgânica incluindo partículas finas inorgânicas sendo revestida com monômero de silano (3), cada um possuindo uma ligação insaturada, e um componente aglutinante compreendendo um composto fluorado que entra em lacunas entre as partículas finas inorgânicas (2) revestidas com monômero de silano e combina monômero de silano (3) que não participam da ligação entre as partículas finas caracterizado por o conteúdo do componente aglutinante na camada da partícula fina inorgânica (2) ser na proporção de 0,1% por massa a 40% por massa do conteúdo das partículas finas inorgânicas (2) revestidas de monômero de silano (3), as ligações insaturadas de monômero de silano (3) dispostas nas partículas inorgânicas finas (2) na camada inorgânica de partículas finas (2) formam as ligações químicas e por meio disso formam assim a camada de partículas inorgânicas finas (2), e as ligações insaturadas do monômero de silano (3) dispostas nas partículas inorgânicas finas (2) na camada de partícula inorgânica fina (2) são ligadas à superfície do substrato (1) através das ligações químicas, fixando assim a camada de partículas finas inorgânicas (2) sobre o substrato (1).
  2. 2. MATERIAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente aglutinante (4) florinatado compreendendo um composto oligomérico possuindo grupos de silanol e perfluoralquil.
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