ES2352852T3 - Revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos. - Google Patents

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Abstract

Revestimiento fotocatalítico (1) para materiales metálicos que incluye una substancia que forma una película (2), que consiste en una resina de siloxano, cargas (6), presentes en porcentajes volumétricos comprendidos entre el 15% y el 50% y que incluyen partículas fotocatalíticas (9), y un disolvente (5), y que se caracteriza porque dichas partículas fotocatalíticas (9) están presentes en porcentajes volumétricos comprendidos entre el 1% y el 9% en relación al revestimiento (1).

Description

La presente invención se refiere a un revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos, del tipo especificado en el preámbulo de la primera reivindicación
de la patente.
El
proceso de fotocatálisis que hace posible la
oxidación
de las sustancias contaminan tes o impuras es
actualmente bien conocido.
La fotocatálisis se basa en el uso de cargas eléctricas, o electrones, disponibles por semiconductores cuando estos son estimulados por ciertas ondas electromagnéticas.
Un semiconductor preferido para la activación del proceso de fotocatálisis es el dióxido de titanio (TiO2) en forma de atanasio.
Los electrones proporcionados por el dióxido de titanio constituyen una carga eléctrica negativa que se une fácilmente con otras moléculas presentes en el ambiente. En particular, se une con moléculas de oxígeno (O2) presentes en la atmósfera, formando los iones negativos (O2⎯ u O⎯).
Los iones O2⎯ u O⎯ son muy reactivos y se unen con las moléculas de sustancias contaminantes presentes en el ambiente, sobre todo con los óxidos de nitrógeno (NOX), que son principalmente monóxido y dióxido de nitrógeno y (NO o NO2), formando iones negativos NO3⎯ o con el monóxido de carbono (CO) dando lugar a una molécula de dióxido de carbono CO2.
No son sólo los óxidos de nitrógeno y de carbono los que se oxidan por el proceso fotocatalítico, sino también otras muchas substancias nocivas como: benceno, tolueno, etilbenceno, m-xileno, ozono, dióxido de azufre, formaldehído, etanol, PM x, metanol, etanol…
Diversos experimentos han demostrado una reducción
significativa de contaminantes donde han sido creadas superficies con efecto fotocatalítico, como calles, caminos y paredes. Especialmente notable es la creación de cemento o superficies bituminosas que tienen efecto fotocatalítico.
Dicha técnica, sin embargo, presenta algunos significativos inconvenientes.
No es posible actualmente producir revestimientos como pinturas y substancias similares que tienen efecto fotocatalítico para materiales metálicos. Dichos revestimientos serían muy adecuados especialmente para vehículos de motor, puentes y otras estructuras metálicas.
Los materiales metálicos tienen de hecho un coeficiente de dilatación térmica muy alto comparado con cementos y substancias similares. Estas dilataciones, cuando no son contrarrestadas por la alta elasticidad del revestimiento, provocan que el revestimiento mismo se agriete y se rompa.
Se han ideado, por tanto, revestimientos para materiales metálicos que están realizados con resinas adecuadas cuya elasticidad es suficiente para compensar las altas distorsiones térmicas de los metales.
Revestimientos similares se describen en los documentos de las patentes US-A-2004/249044, US-A2003/153682 y US-B-5804616, y no tienen ningún efecto fotocatalítico.
Sin embargo, estos revestimientos no son químicamente compatibles con el proceso de fotocatálisis de partículas de dióxido de titanio.
En concreto, las reacciones químicas de fotocatálisis descritas anteriormente dan como resultado la rotura de los entrecruzamientos en los materiales del polímero que constituyen el siloxano o revestimiento epoxi.
La durabilidad de los revestimientos fotocatalíticos para materiales metálicos, por tanto, está limitada a periodos de unos pocos días o semanas.
El problema técnico de cómo idear un revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos con una alta actividad fotocatalítica y una alta durabilidad con el paso del tiempo, permanece por consiguiente sin resolver.
En este contexto, el objetivo técnico de la presente invención es crear un revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos que fundamentalmente resuelva estos inconvenientes.
Dentro de dicho objetivo técnico, un objetivo importante de la invención es crear un revestimiento fotocatalítico de altamente duradero para materiales metálicos.
Otro objetivo importante de la invención es producir un revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos que pueda activar una significativa acción fotocatalítica.
El objetivo técnico y los propósitos especificados se logran mediante un revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos, como se reivindica en la Reivindicación 1 adjunta.
Los métodos recomendados se muestran en las sub- reivindicaciones.
Las características y ventajas de la invención se explican mejor más abajo en la descripción detallada de una realización preferida de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 muestra un diagrama de flujo que indica los componentes del revestimiento fotocatalítico según la invención.
Con referencia a las Figuras citadas, el revestimiento fotocatalítico para materiales metálicos como se especifica en la patente de la invención está
indicado de manera general con el número 1.
Comprende una substancia 2 que forma una película realizada por una resina líquida que forma una película resistente y elástica después de la polimerización en contacto con el aire.
En concreto, la sustancia 2 que forma una película es una resina biocompuesta, es decir, una resina con dos componentes separados, un componente 3 básico y otro catalizador o endurecedor 4. Los dos componentes 3 ó 4 se encuentran en estado líquido y, después de su unión y de su mezcla, forman la substancia 2 que forma una película que debe ser utilizada dentro de un tiempo predeterminado antes de su polimerización en contacto con el aire.
En concreto la sustancia 2 que forma una película es una resina siloxano, preferiblemente una resina epoxisiloxano.
Una resina similar epoxi-siloxano es comercializada, por ejemplo, por BASF con el nombre de Silikotel, y el componente 3 básico, en particular, se comercializa con el nombre de Silikotel EF, mientras que el catalizador 4 se comercializa con el nombre de Silikotel Ameo. Dicha resina epoxi-siloxano se comercializa también por Tego con el nombre de Silikoftal ED.
El revestimiento fotocatalítico 1 comprende también un disolvente 5, pensado para actuar como un fluidificante de la substancia 2 que forma una película.
El disolvente 5 se compone de acetato de butilo.
El revestimiento fotocatalítico 1 comprende también cargas 6 que deben incluir: materiales inertes 7, pigmentos 8 y obviamente las partículas fotocatalíticas
9. Las cargas 6 tienen por objeto dar volumen y espesor
al
revestimiento 1, así como otras funciones que se
especificarán más adelante.
Los
materiales inertes 7 están compuestos
preferentemente por carbonato cálcico (CaCO3) que es de color neutro y no tiene propiedades químicas.
Por otro lado, los pigmentos 8 pueden tener el efecto de colorear el revestimiento 1. Están compuestos preferentemente por dióxido de titanio en forma de rutilo; pigmentos 8 similares son producidos, por ejemplo, por Dupont (Ti-pure R-706), o por Millenium Chemicals (595).
Por último, las partículas catalizadoras 9 están compuestas por semiconductores que tienen un vacío energético entre la banda de valencia y la banda de conducción excedido por la energía proporcionada por los fotones solares. En particular, el dióxido de titanio (TiO2) es utilizado en forma de atanasio compuesto por partículas que tienen un área de superficie específica, es decir, el área de la superficie total ocupada por un gramo de partículas, estando entre 100 m2/g y 60 m2/g, preferentemente alrededor de 80 m2/g.
Partículas similares 9 son comercializadas por Millenium Chemicals con el nombre de PC105.
Los componentes descritos están presentes en proporciones específicas.
De hecho, el porcentaje volumétrico de las cargas 6, generalmente conocido como PVC total (Concentración de Volumen de Pigmento) está comprendido entre el 15% y el 50%, más concretamente entre el 33% y el 38%, del volumen total del revestimiento 1.
El porcentaje volumétrico de las partículas fotocatalíticas 9 por su parte, sin embargo, está comprende entre el 1% y el 9%, más concretamente entre el 4% y el 6%, del volumen total del revestimiento 1.
Los porcentajes por peso de los diferentes elementos, respecto al peso total del revestimiento que forman el revestimiento 1 se indica como sigue.
El componente básico 3 de la sustancia 2 que forma
una película está presente en porcentajes comprendidos entre el 15% y el 42%, preferentemente entre el 27% y el 29%.
El catalizador 4 de la substancia 2 que forma una película está presente en porcentajes comprendidos entre el 4% y el 12%, preferentemente entre el 7% y el 8%.
El disolvente 5 está presente en porcentajes comprendidos entre el 1% y el 3%.
Los materiales inertes 7 están presentes en porcentajes comprendidos entre el 7% y el 35%, preferentemente entre el 27% y el 29%.
Los pigmentos 8 están presentes en porcentajes comprendidos entre el 11% y el 50%, preferentemente entre el 30% y el 33%.
La composición preferida del revestimiento 1 se indica en la lista detallada abajo.
Componente
Masa PVC
Pigmento 8
Dupont R—706 31,11 15%
Partículas
Millenium
fotocatalíticas 9
Chemical PC105 10,38 5%
Material inerte 7
Carbonato de
calcio
21,01 16%
Componente básico 2
BASF Silikotel EF 28,23
Catalizador 4
BASF Silikotel Ameo 7,73
Disolvente 5
Acetato de butilo 1,56
Revestimiento 1
TOTAL 100,00 35%
El revestimiento 1 se pone en los recipientes adecuados antes de su uso.
Se utiliza en las formas tradicionales de aplicación y extensión de pinturas y resinas.
En concreto, el revestimiento 1 es biocompuesto, es decir, está compuesto por dos componentes líquidos que deben mezclarse juntos antes de extenderlos.
Un componente está formado del catalizador para la
polimerización 4, mientras que un segundo componente 10 está formado con todos los demás elementos que constituyen el revestimiento 1. En cuanto ambos componentes están unidos y mezclados, la substancia que forma una película comienza a polimerizar y, si es revestida en el plazo de una semana, produce el revestimiento 1 descrito.
La invención logra importantes ventajas.
El revestimiento 1 puede en realidad aplicarse en materiales metálicos y tiene una muy alta durabilidad, no está sujeto a agrietamientos o roturas después de su extensión y polimerización.
La elasticidad de la substancia 2 que forma una película dota al revestimiento de la elasticidad requerida.
Al mismo tiempo las reacciones de fotocatalísis no degradan químicamente el revestimiento.
Después de numerosas pruebas, el sorprendente descubrimiento hizo que el revestimiento 1 aplicado a los materiales metálicos, tenga una vida media equivalente a aproximadamente cinco años.
Se estableció además que el revestimiento 1 estimula una actividad fotocatalítica considerable en la reducción de substancias contaminantes y similares, sobre todo de óxidos de nitrógeno (NOX).
Los beneficios descritos son debidos, en la estimación del solicitante, a las cantidades particulares de cargas 6.
De hecho, en contraste con otros revestimientos que presentaban los inconvenientes descritos, el revestimiento 1 muestra un PVC total mucho más reducido.
Varios ensayos para llevar a cabo la invención, hecha por el solicitante mismo y por varias empresas del sector, habían encontrado algún progreso hacia la resolución de los problemas descritos, produciendo
revestimientos con un PVC total muy alto, cerca del 70%. La presente invención, sin embargo, revela características excelentes e inesperadas del revestimiento 1 que demuestra un PVC total comprendido
5 entre el 15% y el 50%, más concretamente entre el 33% y el 38%.
El revestimiento 1 puede aplicarse, por tanto, a vehículos de motor, puentes y en varias estructuras metálicas, teniendo el efecto de reducir
10 significativamente las substancias contaminantes presentes en el ambiente.

Claims (10)




  1. 9
    1.
    Revestimiento fotocatalítico (1) para materiales metálicos que incluye una substancia que forma una película (2), que consiste en una resina de siloxano, cargas (6), presentes en porcentajes volumétricos comprendidos entre el 15% y el 50% y que incluyen partículas fotocatalíticas (9), y un disolvente (5), y que se caracteriza porque dichas partículas fotocatalíticas (9) están presentes en porcentajes volumétricos comprendidos entre el 1% y el 9% en relación al revestimiento (1).
  2. 2.
    Revestimiento según la reivindicación 1 en el que dichas cargas (6) están presentes en porcentajes volumétricos comprendidos entre el 33% y el 38% en relación al revestimiento (1).
  3. 3.
    Revestimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha substancia que forma una película (2) es una resina epoxi-siloxano.
  4. 4.
    Revestimiento según la reivindicación 2, en el que dicha sustancia (2) que forma una película está compuesta por un componente básico (3), presente en cantidades por peso comprendidas entre el 15% y el 42% de la cantidad en peso de dicho revestimiento (1), y un catalizador (4), presente en cantidades por peso comprendidas entre el 4% y el 12% con relación a la cantidad en peso de dicho revestimiento (1), con objeto de activar la vinculación cruzada del componente básico (3).
  5. 5.
    Revestimiento según la reivindicación 3, en el que dicho componente básico (3) está presente en cantidades por peso comprendidas entre el 27% y el 29% con relación
    a la cantidad por peso del revestimiento (1), y dicho catalizador (4) está presente en cantidades por peso comprendidas entre el 7% y el 8% con relación a la cantidad en peso del revestimiento (1).
  6. 6.
    Revestimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas partículas fotocatalíticos (9) están presentes en porcentajes volumétricos comprendidos entre el 1% y el 9% con relación a dicho revestimiento (1).
  7. 7.
    Revestimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas partículas fotocatalíticos (9) están substancialmente formadas por dióxido de titanio en forma de atanasio.
  8. 8.
    Revestimiento según la reivindicación 7, en el que dichas partículas (9) tienen un área de superficie específica entre 100 m2/g y 60 m2/g.
  9. 9.
    Revestimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas cargas comprenden pigmentos
    (8) compuestos por dióxido de titanio en forma de rutilo y que están presentes en cantidades por peso comprendidos entre el 11% y el 50% con relación a la cantidad en peso de dicho revestimiento (1).
  10. 10. Revestimiento según una o más de las reivindicaciones anteriores en las que dichas cargas comprenden materiales inertes (7) compuestos por carbonato cálcico y que está presente en cantidades por peso comprendidas entre el 7% y el 35% con relación a la cantidad en peso de dicho revestimiento (1).
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