ES2203450T3 - Procedimiento para la preparacion de superficies autolimpiables, desprendibles. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, que presentan elevaciones y depresiones, quedando la separación entre elevaciones en el intervalo de 0, 1 a 200 m y la altura de las elevaciones en el intervalo de 0, 1 a 100 m, aplicando una solución, dispersión o emulsión, que contiene n material hidrófobo, que al evaporar el disolvente, auto- organizándose, forma una superficie autolimpiable, y secándola a continuación, pudiendo desprenderse el material aplicado con detergentes.

Description

Procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, desprendibles.

Objeto de la presente invención es un procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables.

La limpieza de las superficies de objetos tiene considerable importancia técnica y económica, y ciertamente, en parte, por motivos ópticos y estéticos y, en parte, por motivos técnicos, en especial si se trata de superficies transparentes, que para el mantenimiento de su función deben limpiarse de vez en cuando.

No han faltado intentos de crear superficies técnicas que sean repelentes de la suciedad y/o autolimpiables. Los fabricantes de láminas de polímeros o de placas de polímeros han intentado resolver este problema produciendo superficies lo más lisas posible, y haciendo estas superficies extremadamente hidrófobas o extremadamente hidrófilas. Ejemplos de ellas son las superficies de Teflón, extremadamente hidrófobo, o los "recubrimientos-sin-goteo", extremadamente hidrófilos, sobre los que el agua y la suciedad pueden discurrir sin formación de gotas.

El documento CH-PS-26 82 58 describe superficies repelentes del agua que presentan con el agua un ángulo de contacto superior a 120º. Se obtienen a través de la aplicación de polvos tales como caolín, talco, arcilla o gel de sílice sobre un substrato, haciéndose hidrófobo previamente el polvo mediante compuestos orgánicos de silicio. La aplicación se efectúa junto con resinas endurecibles o a base de soluciones con disolventes orgánicos. Así, no pueden prepararse superficies permanentemente hidrófobas. Tampoco se encuentran indicaciones sobre el tamaño de grano o la granulometría de los polvos. Las propiedades de las superficies, así obtenidas, se comparan con las de las hojas de la capuchina. En esta comparación ha de prestarse atención a que en este caso ni era conocido, ni se analizaba técnicamente, en qué se basaban las propiedades de la superficie de la hoja de la capuchina. Ahora las investigaciones realizadas han dado como resultado que la capuchina presenta una ultraestructura extremadamente fina, con elementos estructurales inferiores a 2 \mum.

El documento US-P-3.354.022 describe una superficie repelente del agua con elevaciones y depresiones y un contenido en aire de al menos 60%, en la que se ajusta un ángulo de contacto superficial de más de 90º.

El documento DE-PS-10 23 217 describe un molde para fabricar cuerpos moldeados con superficie rugosa. El molde debe servir para fabricar piezas moldeadas de caucho o plástico con superficie rugosa. Para ello se recubren las paredes del molde con polvo tosco de corindón y un barniz de secado en estufa. Los moldes crean productos con depresiones ocasionales y, con ello, propiedades mejoradas de adherencia. Incluso se evita la habitual piel de vulcanización. Las superficies, así obtenidas, por ejemplo se pueden rotular bien. Los productos son por tanto, con seguridad, no autolimpiables con agua en movimiento.

El documento JP-A-62-191447 describe un procedimiento para elevar la repulsión al agua de una superficie. Para ello se aplica una película de polímero de plasma, ésta se hace rugosa mediante ataque químico y se aplica una segunda película de polímero de plasma.

El documento JP-A.3-174279 (Resumen) describe un procedimiento para la preparación de superficies mates, decorativas, sobre hojas o láminas. Se preparan con barnices que, por medio de irradiaciones ionizantes, se endurecen, y en las que de modo no especificado se imprimen originales no especificados detalladamente. Luego se endurecen completamente mediante ulterior radiación.

Las investigaciones de la solicitante que se acompañan han llevado al sorprendente resultado de que es posible, técnicamente, hacer artificialmente autolimpiables las superficies de objetos al proveerlas artificialmente de una estructura superficial a base de elevaciones y depresiones, habiendo de atender a que el intervalo entre las elevaciones de la estructura superficial esté entre 0,1 y 200 \mum, preferentemente entre 0,1 y 100 \mum y la altura de las elevaciones se encuentra entre 0,1 y 100 \mum, preferentemente entre 0,1 y 50 \mum, y habiendo de atender a que estas elevaciones consten de polímeros hidrófobos o de materiales hechos permanentemente hidrófobos, y se atienda a que las elevaciones no puedan desprenderse por medio de agua o por medio de agua con detergentes (véase el documento WO 96/04123).

Era misión de la presente invención desarrollar un procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, pudiendo desprenderse éstas con soluciones de detergentes. Se resuelve el problema mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la preparación de superficies autolimpiables que presenten elevaciones y depresiones, estando la distancia entre las elevaciones en el intervalo de 0,1 a 200 \mum y la altura de las elevaciones en el intervalo de 0,1 a 100 \mum, se basa en la aplicación de un material hidrófobo, que al evaporar el disolvente, auto-organizándose forma una superficie autolimpiable sobre una superficie y subsiguiente secado, pudiendo desprenderse el material aplicado con soluciones acuosas de detergentes. El material hidrófobo puede estar presente en este caso en forma de una solución, dispersión o emulsión.

"Que puede desprenderse con detergentes" significa que el material aplicado, mediante la acción de soluciones acuosas de detergentes - al menos en el caso de acción a largo plazo - por disolución al menos de partes del material aplicado, se separa. Tales materiales, aplicados de acuerdo con la invención, también pueden separarse mecánicamente, por ejemplo mediante cepillado, rascado o lavado con agua a presión elevada.

En una forma de realización, el material hidrófobo es una cera que, auto-organizándose, forma una superficie autolimpiable microestructurada.

En otra forma de realización, la solución, dispersión o emulsión contiene partículas sólidas. Estas pueden ser de por sí hidrófobas o hidrófilas, cuando se emplean junto con materiales hidrófobos, tales como por ejemplo ceras.

La aplicación del material hidrófobo puede efectuarse por pulverización, por ejemplo por medio de un frasco nebulizador o una pistola atomizadora. En función de la clase de aplicación pretendida, puede ser ventajoso que el material hidrófobo sea, adicionalmente, oleófobo.

También es posible transportar el material hidrófobo, por medio de cotransporte con agua, a través de una superficie permeable al vapor.

Como material hidrófobo son apropiados, en el procedimiento de acuerdo con la invención, en especial los alcoholes y alcanodioles secundarios de cadena larga, las \beta-dicetonas, las cetonas secundarias y los alcanos de cadena larga. Son especialmente apropiados nonacosan-10-ol, nonacosan-7,10-diol, nonacosan-5,10-diol, hentriacontan-12,14-diona, hentriacontan-8,10-diona, palmitona y otras sustancias hidrófobas, que se disuelven en disolventes volátiles y por evaporización del mismo, mediante autoorganización, forman una superficie hidrófoba, repelente de agua.

Son de especial importancia técnica las superficies autolimpiables de objetos que son transparentes y que, por motivos ópticos, estéticos o técnicos, deben conservar esta transparencia durante largo tiempo. En este caso se trata, en especial, de acristalamientos transparentes de edificios, vehículos, colectores solares, etc. La facilidad de separación del material hidrófobo es ventajosa, en especial, si sólo son necesarias las propiedades autolimpiables de modo transitorio, por ejemplo, durante el almacenamiento o transporte, pero si no, - por ejemplo por motivos estéticos - son indeseadas.

Sin embargo, también es de importancia económica y técnica la fabricación de superficies auto-limpiables en fachadas de casas, cubiertas, monumentos y tiendas de campaña, así como en recubrimientos interiores de silos, tanques o conducciones tubulares, que o bien contienen soluciones acuosas, o bien pueden limpiarse fácilmente mediante agua en movimiento sin dejar residuos. También tienen interés los recubrimientos exteriores de vehículos tales como los autos, trenes o aviones.

Los resultados óptimos se logran cuando las elevaciones de las estructuras superficiales están lo suficientemente próximas entre sí como para evitar un contacto de las depresiones o hundimientos que quedan entre las elevaciones a través de gotas de agua. Si las elevaciones de las estructuras superficiales quedan demasiado próximas entre sí, o no son las cavidades lo suficientemente profundas, vuelven a actuar como una superficie cerrada y, con ello, pueden humedecerse mejor. Por tanto, se debía procurar que al crecer la distancia entre las elevaciones también debía aumentar la altura de las elevaciones desde el substrato. Las mediciones realizadas hasta ahora han dado por resultado que dentro de los límites requeridos para la separación y altura de las elevaciones se logran buenos resultados. Los resultados óptimos los suministran las superficies con elevaciones que presentan de 0,1 a 50 \mum y en las que la separación entre las elevaciones varía desde 0,1 a 100 \mum.

La invención se explica mediante los siguientes ejemplos.

Ejemplo 1

Se pulveriza sobre una superficie arbitraria, con ayuda de un frasco nebulizador o una pistola atomizadora, hentriacontan-14,16-diona en forma de solución al 0,1% en hexano o acetato de etilo. Durante la evaporación del disolvente la hentriacontan-14,16-diona forma, mediante auto-organización, cristales en forma de pequeños tubitos que en su mayoría tienen un diámetro de 0,2 \mum y una longitud de 0,5-5 \mum. Por medio de este revestimiento se vuelve hidrófoba una superficie humectable y el ángulo de contacto se eleva hasta llegar a 160º. De tales superficies se separan por lavado con agua en movimiento partículas contaminantes, retirándose también a largo plazo el propio revestimiento. Para elevar la rugosidad del revestimiento, la solución puede llevar incorporado a la mezcla un polvo hidrófilo (p. ej. harina de cuarzo) o hidrófobo (p. ej. Teflón).

Ejemplo 2

Se mezcla en la relación 1:10:2 (porcentaje en peso) yeso habitual en el comercio con agua y un silconato (Wacker BS 15) y, a continuación, se aplica con un pincel o un rodillo. Durante el secado se forma una superficie microrrugosa, cuya estructura se determina a través de los cristales aciculares del yeso. Éstos están cubiertos, después de la evaporización el agua, de una capa del agente hidrofobizante. Los ángulos de contacto sobre una superficie de esta clase ascienden a más de 150º.

Ejemplo 3

Se mezcla en la relación 1:10:0,5 (porcentaje en peso) yeso habitual en el comercio con agua y un silconato (Wacker Silkon WI) y, a continuación, se aplica con una pistola atomizadora. Durante el secado se forma una superficie microrrugosa, cuya estructura se determina a través de los cristales aciculares del yeso. Éstos están cubiertos, después de la evaporización del agua, de una capa del agente hidrofobizante. Los ángulos de contacto sobre una superficie de esta clase ascienden a más de 150º.

Ejemplo 4

Un polímero permeable al vapor de agua (p. ej. poliuretano) se recubre por un lado con una sustancia cérea (p. ej. hentriacontan-14,16-diona) que se distingue por la capacidad de formación de estructuras (véase el Ejemplo 1). Si se deja difundir agua a través del polímero, entonces se cotransporta la cera y forma sobre la superficie las deseadas microestructuras.

Mediante una cantidad de cera suficientemente grande, se puede lograr también con este sistema, tendente a una cierta persistencia, que las estructuras dañadas o erosionadas puedan volverse a formar por un cierto tiempo.

Claims (11)

1. Procedimiento para la preparación de superficies autolimpiables, que presentan elevaciones y depresiones, quedando la separación entre elevaciones en el intervalo de 0,1 a 200 \mum y la altura de las elevaciones en el intervalo de 0,1 a 100 \mum, aplicando una solución, dispersión o emulsión, que contiene n material hidrófobo, que al evaporar el disolvente, auto-organizándose, forma una superficie autolimpiable, y secándola a continuación, pudiendo desprenderse el material aplicado con detergentes.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material hidrófobo es una cera.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material hidrófobo son sustancias céreas.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque las sustancias céreas son alcoholes y alcanodioles primarios o secundarios, \beta-dicetonas, cetonas secundarias y alcanos de cadena larga.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la solución, dispersión o emulsión contiene partículas sólidas.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la aplicación de la solución, dispersión o emulsión se efectúa por pulverización.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la aplicación se efectúa por medio de un frasco nebulizador o una pistola atomizadora.

8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el material hidrófobo es, adicionalmente, oleófobo.

9. Objeto con una superficie que presenta elevaciones y depresiones, quedando la separación entre las elevaciones dentro del intervalo de 0,1 a 200 \mum y la altura de las elevaciones en el intervalo de 0,1 a 100 \mum, siendo hidrófobas al menos las elevaciones y constando las elevaciones de partículas sólidas y estando la superficie recubierta con un material hidrófobo.

10. Empleo de alcoholes y alcanodioles secundarios, \beta-dicetonas, cetonas secundarias y alcanos de cadena larga como material hidrófobo para la preparación de superficies autolimpiables.

11. Empleo según la reivindicación 10, caracterizado porque como material hidrófobo se emplean nonacosan-10-ol, nonacosan-7,10-diol, nonacosan-5,10-diol, hentriacontan-12,14-diona, hentriacontan-8,10-diona o palmitona.