ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ДИОКСИД ТИТАНА И ДОБАВКИ ПРОТИВ ФОТООБЕСЦВЕЧИВАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК B01J21/06 B01J35/00 B01J31/00 C09D1/00 C09D7/12 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к составу фотокаталитической композиции, способной предоставлять стабильное усиления цвета и фотокаталитически активные продукты. Настоящее изобретение также относится к покрытию такой фотокаталитической композиции, способ нанесения такой фотокаталитической композиции и строительную панель, имеющую фотокаталитические свойства.

Уровень техники изобретения

Фотокаталитические вещества, такие как TiO₂, нашли применение во многих способах достижения само-очищающих и воздух-очищающих свойств. Наиболее серьезной преградой для фотокаталичиских веществ является увеличение масштабов для создания крупного промышленного производства. Струйная технология печати является экономичным путем использования функциональных материалов, используя основанные на воде суспензии или основанные на растворителе суспензии. Струйная технология печати является без контактным способом нанесения, который может быть использован для получения большой площади покрытия с прямым формированием рисунка на практически любом субстрате. Преимуществами использования струйной технологии печати являются простота, низкая стоимость, меньшее количество отходов, меньше вреда для окружающей среды при использовании спрей аэрозолей и контроль покрытия.

Более того, существует нехватка в износостойких материалах и покрытиях, которые защищены от временных изменений. Одним из недостатков в использовании фотокаталитически активного TiO₂, например в строительных материалах, являлась нехватка усилителя цвета и изменении цвета под воздействием света. В бумажной и ламинатной промышленности TiO₂ является часто используемым пигментом, но требуется специальный сорт TiO₂ с отсутствующей или уменьшенной фотокаталитической активностью для фотокаталитического TiO₂ фотообесцвечивания при воздействии света. Фотообесцвечивание является важной характеристикой качества пигмента TiO₂, используемого в декоре и бумажной промышленности, и фотообесцвечивание имеет существенную практическую важность, поскольку оно может оказывать действие на цвет продуктов, таких как краски, полимеры и косметика.

Фотообесцвечивание демонстрируется как изменение цвета TiO₂ от белого к темно-фиолетовому под действие света. Было сделано предположение, что причиной фотообесцвечивание является восстановление TiO₂ (возможно от Ti⁴⁺ до Ti³⁺) во время облучения светом в отсутствие кислорода.

Процесс фотообесцвечивания может быть объяснен посредством исследования фотокаталитических свойств TiO₂, которые показаны на Фиг 1. Когда TiO₂ облучают светом длинной волны короче, чем энергия перехода, абсорбирующийся фотон может генерировать пару электрон/дырка. Обычно, электрон переходит по проводящей зоне на поверхность, где происходит восстановление. В большинстве случаев кислород восстанавливается электроном. В среде с низким содержанием кислорода, например в матрице меламинформальдегидной смолы, электрон не может быть перехвачен кислородом и переходит к Ti-центру и создает Ti³⁺ центр. Ti³⁺- центры сиреневые/синие и создают синюю тонировку продукта. Данный механизм известен как фотообесцвечивание. Например в ламинатах высокая степень полимеризации и плотность меланинформальдегидной смолы значительно замедляют диффузию кислорода и воды из окружающей среды и окисление серых Ti³⁺ ионов в белые Ti⁴⁺ ионы становится медление. Однако, фотовосстановление Ti⁴⁺ до Ti³⁺ происходит быстро и, вследствие чего, ламинатные доски и панели становятся серыми. Другим важным аспектом ламинатных досок и панелей является высвобождение формальдегида в течение вулканизации. Формальдегид известен, как сильный восстанавливающий агент и формальдегид в матрице может снижать общее парциальное давление кислорода и усиливать фотообесцвечивание. Когда ламинатные доски и панели хранят в темноте, этап фотокаталитического восстановления ингибируется и этап медленного окисления переводит черный цвет панелей в исходный цвет в период от нескольких дней до нескольких недель и более.

Процесс фотообесцвечивания обратимый и кислород, как известно, способен обращать процесс обесцвечивания, но изменение от темно-фиолетового цвета в исходный цвет намного медленнее, чем обратная реакция.

В бумажной, декоративно-бумажной промышленности, в промышленности ламинатных покрытий, ламинатных панелей, фольги и пленок фотообесцвечивание является важной практической проблемой, поскольку наличие целлюлозы и меламинформальдегидной смолы усиливает фотообесцвечивание TiO₂. Формальдегид продемонстрировал способности усиливать фотообесцвечивание. Например в матрице меламинформальдегидной смолы, в ламинатном покрытии пола, темно фиолетовые Ti³⁺ ионы, созданные посредством облучения, относительно стабильны, поскольку парциальное давление кислорода низкое. Рост концентрации Ti³⁺ в системе приводит к обесцвечиванию продукта. Таким образом, сорта TiO₂ для поверхностей бумаги и ламинатов модифицируют,для того чтобы нивелировать обесцвечивание. Данными сортами TiO₂ покрывают поверхность ламинатов для ингибирования фотокаталитического цикла и, вследствие чего, подавления фотообесцвечивание продуктов.

Различные способы и технологии были разработаны для того чтобы обойти фотообесцвечивание пигментированных продуктов. Общим для всех этих технологий является то, что фотообесцвечивание элиминируют посредством ингибирования фотокаталитического процесса и, вследствие чего, дезактивированием фотокаталитических свойств TiO₂.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Объектом способов выполнения настоящего изобретения является обеспечение улучшения выше упомянутых технологий и способов, известных в данной области техники.

Дальнейшим объектом по меньшей мере определенных вариантах выполнения настоящего изобретения является получение композиции с уменьшенным фотообесцвечиванием и с сохраненной фотокаталитической активностью.

Дальнейшим объектом по меньшей мере определенных вариантов выполнения настоящего изобретения является получение композиции, обладающей фотокаталитической и цветовой стабильностью.

Дальнейшим объектом по меньше определенных вариантов выполнения настоящего изобретения является составление фотокаталитической композиции, которая стабильна касательно изменения цвета под воздействием светового облучения и воздействия окружающей среды.

Дальнейшим объектом по меньшей мере определенных вариантов выполнения настоящего изобретения является обеспечение фотокаталитической композиции, которая может быть использована в цифровой печати.

По меньшей мере некоторые из этих и других объектов и преимуществ, которые будут очевидны из описания, были достигнуты посредством фотокаталичиской композиции, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения. Фотокаталитическая композиция, содержит частицы фотокаталитического диоксида титана, диспергированными в непрерывной фазе и, по меньшей мере, одну добавку против фотообесцвечивания. В предпочтительном варианте выполнения изобретения, индекс фотообесцвечивания, упомянутой композиции, составляется менее, чем 6, такой как менее, чем 5, предпочтительно менее, чем 4, такой как менее, чем 3, такой как менее, чем 2.

В вариантах выполнения изобретения упомянутую по меньшей мере одну добавку против обесцвечивания подбирают, для того чтобы уменьшить фотообесвечивание, в то время как фотокаталитическая активность композиции существенно сохраняется. В одном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическая активность доходит до уровня по меньше 90%.

Композиция упоминается здесь также как суспензия или как дисперсия, как система, в которой частицы диспергированы в непрерывной фазе различного состава или состояния.

Фотокаталитическая композиция может быть использована в качестве фотокаталитического жидкого покрытия или фотокаталитического чернила.

Преимуществом вариантов выполнения настоящего изобретения является то, что существует возможность уменьшить фотообесцвечивание, но в тоже время значительно сохранить фотокаталитическую активность композиции, и, таким образом, также обеспечить фотокаталитическое покрытие, сформированное посредством композиции со сниженным фотообесцвечиванием, при в существенной степени сохранных фотокаталитических свойствах.

Было найдено, что определенные добавки могут быть добавленны в состав TiO₂ и, вследствие чего, подавлено фотообесвечивание при существенно сохраненной фотокаталитической активности. Добавки, подходящие для уменьшения фотообесцвечивания, могут быть, но не ограничиваются поверхностно-активным веществом с полярной и неполярной частью. В свою очередь, добавки с группой глицерина и, например PEG-200, которые являются часто используемыми добавками в составе чернил, увеличивают фотообесцвечивание.

В варианте выполнения изобретения, добавки, пригодные для уменьшения фотообеспечения, то есть добавки против фотообесцвечивания, могут быть подобраны для временного покрытия из частиц фотокаталитического диоксида титана композиции. Добавки против фотообесцвечивания предпочтительно химически не связываются с фотокаталитическими частицами диоксида титана. Может происходить пространственная стабилизация между добавками против фотообесцвечивания и частицами диоксида титана и/или добавки против фотообесцвечивания могут электростатически покрывать частицы фотокаталитического диоксида титана. Вследствие чего, может образовываться временная связь.

В вариантах выполнения изобретения, добавки против фотообесцвечивания могут функционировать так, что когда частицы фотокаталитического диоксида титана укомплектовываются в матрицу, такую как матрица смолы или матрица лака, таким образом находясь в окружении с низким содержанием кислорода, частицы остаются покрытыми и фотообесцвечивание снижается. Однако, частицы фотокаталитического диоксида титана, укомплектованные на поверхности субстрата подвергаются внешнему воздействию, такому как износ, применение водного нанесения и так далее, которое может разрушить временную связь. Посредством разрушения временной связи, активируется фотокаталитическая активность. Таким образом, фотокаталитическая активность может контролироваться на регионе субстрата, где желательна фотокаталитическая активность, то есть на поверхности субстрата. Поверхность субстрата представляет среду с высоким содержанием кислорода. Соответственно, фотообесцвечивание по всему субстрату может быть уменьшено в то время как на поверхности фотокаталитическая активность может быть сохранена.

Кроме того, временное покрытие из противо фотообесцвечивающей добавки частиц фотокаталитического диоксида титана может способствовать ориентации фотокаталитический частиц на поверхности композиции так, что большая часть фотокаталитических частиц укомплектовывается на поверхности композиции при нанесении на субстрат. Химическая структура добавки против фотообесцвечивания может ориентировать частицы диоксида титана по направлению поверхности композиции.

Фотокаталитическая композиция может быть собрана добавлением добавок к дисперсии TiO₂, что помогает созданию пригодной для нанесения пленки смеси TiO₂, которая высыхает без трещин.

Фотокаталитическая композиция может быть создана посредством смешиванием подходящих добавок с фотокаталитической дисперсией. Фотокаталитическая композиция может быть нанесена на субстрат посредством создания пленки или покрытия. Фотокаталитическая композиция может быть высушена и/или вулканизована без образования трещин в и/или на пленке (например усадочное растрескивание (mud cracks)).

Фотокаталитическая композиция может быть нанесена посредством струйной технологии, вследствие чего, являясь фотокаталитическими чернилами. Известный в данной области техники фокус на стабилизацию струйных чернил и пигментов, например, посредством добавления полимера к частицам в суспензии. Первоначально данный фокус был на стабилизацию пигментов или/и частиц для создания стабильных чернил, которые не осаждаются. В вариантах выполнения настоящего изобретения данный фокус направлен в сторону получения стабильного покрытия, которое также после нанесения чернила и/или жидкого покрытия на субстрат, дает износостойкость, касательно фотокаталитической активности и усиления цвета. Этот эффект достигается посредством добавления различных добавок контролируемым способом, так чтобы получить цветоустойчивость и усиление цвета покрытия под действием света. Традиционно технология струйной печати использовалась для нанесения пигментных суспензий и с недавнего времени также используются водорастворимые пигменты, поскольку они являются материалами безопасными для окружающей среды. Данные пигменты используются для получения декоративного покрытия. Удивительно, вариант выполнения настоящего изобретения показывает, что возможно составлять фотокаталитические чернила с длительной износостойкостью так, что несмотря на имеющиеся декоративные свойства являются прозрачным покрытиеи и которые имеют стабильный цвет и фотокаталитические свойства.

Упомянутая по меньшей мере одна добавка против фотообесцвечивания может присутствовать в концентрации более чем 0,1% по весу. Посредством добавления избыточного количества добавки, по сравнению с тем, когда используется например смачивающий агент; добавка уменьшает фотообесцвечивание в то время как фотокаталитическая активность существенно сохраняется. Добавка против фотообесцвечивания может присутствовать в количестве, являющемся достаточным для временного покрытия частиц диоксида титана.

Упомянутая по меньшей мере одна добавка может присутствовать в ряду 1-35% по весу, предпочтительно 1-15% по весу, более предпочтительно 5-12% по весу.

Упомянутая по меньшей мере одна добавка может содержать смачивающий агент.

Упомянутая по меньшей мере одна добавка может содержать поверхностно-активное вещество.

Упомянутое поверхностно-активное вещество может содержать или содержит не ионное поверхностно-активное вещество.

Упомянутое поверхностно-активное вещество может содержать поверхностно-активное вещество на основе кремния.

Упомянутая по меньшей мере одна добавка может содержать олигомеры или полимеры.

Упомянутая по меньшей мере одна добавка может содержать полигликоль, предпочтительно метиловый эфир полиэтиленгликоля. Полигликоль также функционирует как увлажнитель. Полигликоль может присутствовать в ряду 1-35%, предпочтительно 5-35%.

Частицы диоксид титана могут находиться в октаэдрической форме.

Частицы диоксида титана могут иметь первоначальный размер в ряду между 5-250 нм (СИ: 5×10^-9-2,5×10^-7м), предпочтительно между 5-100 нм (СИ: 5×10^-9-1×10^-7м), более предпочтительно между 5-50 нм (СИ: 5×10^-9-5×10^-8м), наиболее предпочтительно между 5 (СИ: 5×10^-9м) и 30 нм (СИ: 3×10^-8м). Частицы диоксида титана могут иметь размер агломерата <300 нм (СИ: 3×10^-7м) <200 нм (СИ: 2×10^-7м) <100 нм (СИ: 1×10^-7м), такой как <80 нм (СИ: 8×10^-8м) предпочтительно размер агрегата <60 нм (СИ: 6×10^-8м), такие как <40 нм (СИ: 4×10^-8м) и даже более предпочтителен аггрегат <30 нм (СИ: 3×10^-8м), такой как <20 нм (СИ: 2×10^-8м).

Фотонная эффективность композита может превышать 0,025%, предпочтительно превышать 0,05%, более предпочтительно превышать 0,1%.

Непрерывной фазой может быть растворитель, предпочтительно вода.

Частицы диоксида титана могут иметь концентрацию в ряду между 0,3% по весу до 40% по весу, предпочтительно между 1,0% до 30% по весу.

Композиция может иметь pH выше чем 9. pH композиции может стабилизироваться посредством аминов, таких как триэтиламин.

Композиция может иметь pH ниже, чем 4. pH композиции может быть стабилизирован с помощью сильной кислоты, такой как HCl.

Фотокаталитическая композиция может в дальнейшем содержать диспергирующий агент, предпочтительно пропиленгликоль.

Фотокаталитическая композиция может в дальнейшем содержать связующее вещество, предпочтительно кремний или вещество, на основе титана.

Фотокаталитический композит может иметь или формировать форму фотокаталитических чернил. Фотокаталитическая композиция пригодна для печати посредством цифровой печати, предпочтительно струйного принтера.

Фотокаталитическая композиция может в дальнейшем содержать увлажнитель.

Увлажнитель может содержать амины, основанные на соединениях, таких как триэтаноламин.

Увлажнитель может содержать соединения, имеющие диольную группу.

Увлажнитель может содержать гликоли, предпочтительно метиловый эфир полиэтиленгликоля.

Увлажнитель может присутствовать в ряду 1-35% по весу, предпочтительно 5-35% по весу.

Индекс изменения цвета (ΔE) композиции может быть меньше чем 6, такой как меньше 5, предпочтительно меньше чем 4, таким как меньше чем 3, таким как меньше чем 2.

Индекс пожелтения (ΔB) упомянутой композиции составляет меньше чем 6, такой как меньше чем 5, предпочтительно меньше чем 4, таким как меньше чем 3, таким как меньше чем 2.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается фотокаталитическое покрытие, сформированное композицией в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения. Второй аспект настоящего изобретения может включать некоторые или все преимущества первого аспекта настоящего изобретения, которые первоначально обсуждались, где первоначальное обсуждение применимо также для покрытия.

Данное покрытие может быть нанесено на субстрат, например строительную панель, такую как панель для пола, или панель для стены. Покрытие может быть нанесено на поверхность или поверхностный слой субстрата. Поверхностный слой может быть лаковым слоем. Поверхностный слой может содержать связующее вещество, содержащее формальдегид, такой как меламинформальдегидную смолу. Поверхностным слоем может быть меламинформальдегидной смолой пропитанная бумага. Поверхностным слоем может быть слой древесных опилок, содержащих древесные волокна и связующее вещество, предпочтительно меламинформальдегид.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ для нанесения композиции, в соответствии с первым аспектом изобретения на субстрат. Способ может включать нанесение упомянутой композиции на субстрат для формирования покрытия и сушки и/или вулканизации упомянутого покрытия.

Композиция может быть нанесена посредством цифровой печати, предпочтительно посредством струйного принтера.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, предлагается строительная панель. Строительная панель может иметь поверхность, содержащую частицы фотокаталитического диоксида титана и, по меньшей мере, одну добавку против фотообесцвечивания, и где индекс фотообесцвечивания (ΔL) поверхности может быть меньше чем 6, таким как меньше чем 5, предпочтительно меньше чем 4, таким как меньше чем 3, таким как меньше чем 2. Поверхность строительной панели предпочтительно покрывают фотокаталитической композицией описанным выше типа. Строительной панелью может быть поверхность или поверхностный слой и покрытие, содержащее частицы фотокаталитического диоксида титана и по меньшей мере одну добавку против фотообесцвечивания. Поверхностным слоем может быть лаковым слоем. Поверхностный слой может содержать связующее вещество, содержащее формальдегид, такой как меламинформальдегидная смола. Поверхностным слоем может быть меламинформальдегидной смолой пропитанная бумага.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения, предлагается композиция фотокаталитических чернил. Композиция фотокаталитических чернил может содержать частицы фотокаталитического диоксида титана и увлажняющий агент. Увлажняющим агентом может быть гликоль, предпочтительно метиловый эфир полиэтиленгликоля. Частицы фотокаталитического диоксида титана могут иметь первоначальный размер в ряду между от 5 до 250 нм (СИ: 5×10^-9-2,5,10^-7м), предпочтительно 5 до 100 нм (СИ: 5×10^-9-1×10^-7м), более предпочтительно между 5 до 50 нм (СИ: 5×10^-9-5×10^-8м), наиболее предпочтительно между 5 до 30 нм (СИ: 5×10^-9-3×10^-8м). Частицы диоксида титана могут иметь размер агломерата <300нм (СИ:3×10^-7м) <200 нм (СИ: 2×10^-7м) <100 нм (СИ: 1×10^-7м), такой как <80 нм (СИ: 8×10^-8м) предпочтительно, размер агломерата <60нм (СИ: 6×10^-8м), такой как <40 нм (СИ:4×10^-8м) и даже более предпочтительно размер агломерата <30 нм (СИ:3×10^-8м), такой как <20 нм (СИ: 2×10^-8м).

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, предлагается способ нанесения фотокаталитического покрытия на субстрат. Способ может включать нанесение фотокаталитической композиции, содержащей частицы фотокаталитического диоксида титана и увлажняющего агента посредством цифровой печати на субстрат и сушку и/или вулканизацию упомянутого композиции для формирования фотокаталитического покрытия. Печатью предпочтительно является устройство струйной печати. Увлажняющим агентом может быть гликоль, предпочтительно метиловый эфир полиэтиленгликоля. Частицы фотокалитического диоксида титана могут иметь первоначальный размер в ряду между 5 до 250 нм (СИ: 5×10^-9- 2,5×10^-7м), предпочтительно между 5 до 100 нм (СИ: 5×10^-9- 1×10^-7м), более предпочтительно между 5 до 50 нм (СИ: 5×10^-9- 5×10^-8м), наиболее предпочтительно между 5 до 30 нм (СИ: 5×10^-9- 3×10^-8м). Частицы диоксида титана могут иметь размер комплекса <300 нм (СИ: 3×10^-7м) <200 нм (СИ: 2×10^-7м) <100 нм (СИ: 1×10^-7м), такой как <80 нм (СИ: 8×10^-8м), и предпочтительно размер комплекса <60 нм (СИ: 6×10^-8м), такой как <40 нм (СИ: 4×10^-8м), и даже более предпочтительно размер комплекса <30 нм (СИ: 3×10^-8м), таким как <20 нм (СИ: 2×10^-8м). Субстратом может быть строительная панель, например панель для пола. Строительная панель может содержать поверхностный слой, на которой фотокаталитическую композицию наносят посредством цифровой печати. Поверхностный слой может быть лаковым слоем. Поверхностный слой может быть смолой пропитанная бумага, предпочтительно бумага пропитанная меламинформальдегидом. Поверхностный слой может быть древесными опилками, содержащими древесные волокна и сшивающий агент, предпочтительно меламинформальдегид.

В частности, варианты выполнения настоящего изобретения относятся к способу, который позволяет производить фотокаталитические продукты без фотообесцвечивания, но с существенным сохранением фотокаталитической активности. Было найдено, что существует возможность уменьшить или исключить фотообесцвечивание, но в то же время, существенно сохранить фотокаталитическую активность продукта. Было найдено, что не фотообесвечивающиеся продукты могут быть получены посредством контроля состава покрытия, процедуры покрытия субстрата и посредством контроля обработки покрываемого субстрата.

Краткое описание графического материала

Настоящее изобретение будет описываться более детально посредством примера с ссылкой на прилагаемые схематические иллюстрации, которые демонстрируют варианты выполнения настоящего изобретения.

Фиг.1 иллюстрирует фотокаталитический процесс диоксида титана.

Фиг.2а иллюстрирует пример не ионного поверхностно-активного вещества в форме полиэфирмодифицированного полисилоксана.

Фиг.2b иллюстрирует пример не ионного поверхностно-активного вещества в форме монометилового эфира полиэтиленгликоля.

Фиг.2с иллюстрирует пример не ионного поверхностно-активного вещества в форме полиоксиэтиленсорбитана.

Фиг.3 иллюстрирует процесс смачивания композиции или жидкого покрытия на субстрате.

Фиг.4 иллюстрирует субстрат, имеющий покрытие, сформированное посредством фотокаталитической композиции.

Фиг.5a иллюстрирует пример, в соответствии с примером 1A, подвергающегося воздействию УФА света.

Фиг.5b иллюстрирует пример, в соответствии с примером 1B, подвергающегося воздействию УФА света.

Фиг.6 иллюстрирует график Зисмана для трех различных поверхностных натяжений фотокаталитического композита.

Фиг.7 иллюстрирует смачивание поверхности четырех различных составов.

Подробное описание изобретения

Фотокаталитическая композиция, в соответствии с определенными вариантами выполнения будет сейчас описываться более детально. Фотокаталитическая композиция включает частицы фотокаталитического TiO₂ в дисперсии. Фотокаталитический TiO₂ предпочтительно находится в октаэдрической форме. Фотокаталитическая дисперсия может быть деспергирована в растворитель, предпочтительно воду. Концентрация частиц фотокаталитического TiO₂ в дисперсии находится предпочтительно в ряду 0,3% по весу до 40% по весу, более предпочтительно в ряду от 1,0% по весу до 30% по весу.

В вариантах выполнения изобретения, фотокаталитические частицы могут быть допированы неметаллами и/или металлами. Частицы TiO₂ могут быть допированы неметаллами и/или элементами, такими как, но не ограничивающиеся списком C, N, F, S, Mo, V, W, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Fe, Co, La, Eu, WO₂ и PbO или их комбинацией.

Фотокаталитическими частицами TiO₂ могут быть наноразмерные частицы TiO₂. TiO₂ могут иметь размер в ряду от 5 до 250 нм (СИ: 5×10^-9-2,5×10^-7м), предпочтительно в ряду от 5 до 100нм (СИ: 5×10^-9-1×10^-7м), более предпочтительно в ряду от 5 до 50 нм (СИ: 5×10^-9-5×10^-8м), наиболее предпочтительно в ряду 5-30 нм (СИ: 5×10^-9-3×10^-8 м).

Фотокаталитическая композиция может быть стабилизирована посредством pH и/или диспергирующего агента. Фотокаталитическая композиция может быть стабилизирована при pH>9 предпочтительно, но не исключительно, аминами, например триэтиленамином. Фотокаталитическая композиция может также быть стабилизирована при pH<4, предпочтительно, но не исключительно, сильной кислотой, такой как HCl. Фотокаталитическая дисперсия в дальнейшем может быть стабилизирована посредством диспергирующего агента для удержания частиц в суспензии и против ре-агломерации. Дисперсия может быть стабилизирована посредством, но не исключительно, пропиленгликолем. В некотором варианте выполнения изобретения, связывающее вещество добавляют к фотокаталитической композиции для создания и улучшения адгезии частиц TiO₂ к субстрату, на который наносят композицию. Предпочтительно данные связывающие вещества не деградируют фотокаталитически из группы предпочтительно, но не исключительно, силанов, силоксанов, силиконов, SiO₂, поверхностно модифицированного SiO₂, аморфного TiO₂, алкоксидов, Ti-алкоксидов, Si-алкоксидов, УФ-вулканизующихся связующих веществ и связующих веществ, вулканизующихся при нагреве.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, фотокаталитической композицией является стабильная наноразмерная TiO₂ дисперсия в воде с размером в суспензии упомянутых фотокаталитических частиц меньше чем 50 нм (СИ: 5×10^-8 м) в концентрации упомянутых частиц TiO₂ более 40% по весу.

Добавки могут быть добавлены в фотокаталитическую композицию для того чтобы, например, усилить покрытие и пленку формирующие свойства и для улучшения усиление цвета под воздействие света. Добавки могут добавлять в фотокаталитическую композицию, для того чтобы улучшить свойства покрытия и/или нанесения фотокаталитической композиции. Добавки могут также быть добавлены в фотокаталитический композит для улучшения способности к распылению. Примерами таких добавок являются увлажняющие агенты. Кроме того, смaчивающие агенты могут добавляться в фотокаталитическую композицию для усиления смачиваемости фотокаталитической композиции на субстрате. Примером такого смачивающего агента может быть, но не исключительно, группа полиэтилен модифицированных силиконом силоксанов поверхностно-активного вещества, такого как полиэфир модифицированные силоксаны.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическую композицию подбирают так, чтобы уменьшить фотообесцвечивание. Одна или более добавок могут быть добавлены в фотокаталитическую композицию, для уменьшения фотообесцвечивания фотокаталитических частиц под действием света.

В одном варианте выполнения изобретения, неожиданно было найдено, что добавление избыточного количества (по сравнению с известным рекомендованным количеством приблизительно 0,1% по весу) добавки, такой как смачивающий агент, было возможно составить фотокаталитическую композицию, которая может быть нанесена на субстрат, такой как бумага, бумага оверлей, декоративная бумага, фольга или пленка без возможности фотообесцвечивания или с по меньшей мере уменьшенным фотообесцвечиванием. Добавка, вследствие этого, создает против фотообесцвечивающие дополнение. Противообесцвечивающая добавка может быть выбрана из группы силиконовых поверхностно-активных веществ, таких как полиэфир модифицированные силоксаны, как показано на Фиг.2a. Посредством добавления избыточного количества добавки, добавка дает противообесцвечивающие свойства.

Добавкой против фотообесцвечивания может быть неионное поверхностно-активное вещество.

Добавка против фотообесцвечивания может быть силиконовым поверхностно-активным веществом, предпочтительно неионным силиконовым поверхностно-активным веществом. Более предпочтительно, добавкой против фотообесцвечивания может быть полиэфир модифицированные силоксаны. Более предпочтительно, добавкой против фотообесцвечивания может быть полиэфир модифицированные полисилоксаны. Более предпочтительно, добавкой против фотообесцвечивания может быть полиэфирмодифицированным полиметилсилоксаном. В качестве альтернативы, добавкой против фотообесцвечивания может быть полидиметилсилоксановый сополимер.

В будущем варианте выполнения изобретения, добавкой против фотообесвечивания может быть полигликоль, предпочтительно метиловый эфир полиэтиленгликоля, как показано на Фиг.2b.

В будущем варианте выполнения изобретения, добавкой против фотообесцвечивания может быть полиэтиленсорбитан, как показано на Фиг.2c, предпочтительно, полиоксиэтилен (20) сорбитан. Предпочтительно, добавкой против фотообесцвечивания может быть моноолеат полиоксиэтилен(20)сорбитана.

В будущем варианте выполнения изобретения, добавкой против фотообесцвечивания может быть поливиниловый спирт (ПВА) и/или поливинилпиролидон (ПВП), и/или метиловый эфир полиэтиленгликоля, предпочтительно в сочетании со смачивающим агентом.

Добавку против фотообесцвечивания добавляют в избыточном количестве по сравнению с традиционным количеством добавки, для того чтобы получить противообесцвечивающие свойства. В предпочтительном варианте выполнения изобретения, добавку против фотообесцвечивания могут добавлять в ряду от 1 до 35% от веса композиции, предпочтительно от 5 до 35% от веса композиции, такого как 1-15% от веса композиции. Более предпочтительно, добавку против фотообесцвечивания могут добавлять в ряду 5-12% от веса композиции.

Для смачивающего агента, работающего в качестве добавки против фотоообесцвечивания, увлажняющий агент могут добавлять в количестве от 5-и кратном, или 10-и кратном или 100 кратном, необходимом для достижения эффекта смачивания.

Агент против пенообразования могут добавлять к фотокаталитической композиции для подавления образования пены.

В одном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическую композицию добавляют к фотокаталитическому жидкому покрытию для нанесения спреем, цементного покрытия, пропитки посредством нанесения валиком или нанесения роллом в принтере, например на бумагу, декоративную бумагу, бумагу оверлей, фольгу или пленки.

В одном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическую композицию составляют для фотокаталитических чернил для нанесения например струйным принтером. Фотокаталитические чернила могут быть цветными и/или устойчивыми к условиям внешней среды. Фотокаталитические чернила могут включать пигменты или быть бесцветными.

Плотность, поверхностное натяжение и вязкость жидкости являются свойствами, которые оказывают наиболее сильное влияние на струйное нанесение и распределение капель на субстрате. Способность к печати ряда чернил может быть оценена, основываясь на обратном числе Охнесорг:

Z=(α⋅ρ⋅γ)^1/2/η,

где α диаметр носатки, ρ диаметр капли чернил, γ поверхностное натяжение чернил и η - вязкость чернил.

В некотором варианте выполнения изобретения, число Охнесор находится в ряду от 1≤Z≤30 и более предпочтительно в ряду 1≤Z≤20 фотокаталитических чернил.

В дальнейшем варианте выполнения изобретения, фотокаталитическая композиция, использующийся в качестве фотокаталитического чернила имеет вязкость ниже 25сп.

Контроль сушки фотокаталитического покрытия или фотокаталитических чернил, образованных посредством фотокаталитической композиции, способствует образованию хорошего конечного покрытия и/или пленки без трещин. Сушка должна контролироваться для избежания обоих высушивания в печатающей головке и/или распыляющей форсунке струйного принтера и для минимизации эффекта нанесения пятнами, который приводит к шереховатой укладки с трещинами. Добавку, такая как увлажняющий агент или агент для сушки часто добавляют для избежания сушки внутри распыляющей носатки или печатающей носатки. Часто использующимся увлажняющим агентом является глицерол, однако, глицерол продемонстрировал способность усиливать фотообесцвечивание, когда фотокаталитическая композиция или чернила наносятся на субстраты с тенденциями фотообесцвечиваться. В предпочтительном варианте выполнения изобретения, увлажняющий агент добавляют к фотокаталитической композиции и/или фотокаталитическим чернилам для контроля сушки смеси в носатке и на субстрате. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, увлажняющий агент выбирают таким образом, чтобы убрать или по меньшей мере уменьшить фотообесцвечивание.

В некоторых вариантах выполнения изобретения, увлажняющий агент выбирают из группы триэтаноламина.

В некотором варианте выполнения изобретения, увлажняющий агент выбирают из группы 3-метил-1,5-пентандиола.

В некотором варианте выполнения изобретения, увлажняющий агент выбирают из группы гликолей, такой как группа триэтилен гликоля и/или пропиленгликоля, и/или диэтилен гликоля, и/или этилен гликоля, и/или метилового эфира полиэтиленгликоля.

В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, увлажняющий агент добавляют в ряду от 1 до 35% по весу, предпочтительно 5-35% по весу.

В некотором варианте выполнения изобретения, добавку выбирают так, что она имеет как свойства против фотообесцвечивания, так и может функционировать как увлажняющий агент. Например такая добавка как метиловый эфир полиэтиленгликоля, является как увлажняющим агентом, так и добавкой против фотообесцвечивания. Добавка, такая как метиловый эфир полиэтиленгликоля, может добавляться в ряду 1-35%, предпочтительно 5-35% по весу.

Фотокаталитическая композиция может наносится на субстрат или на матрицу субстрата. Для того чтобы создать фотокаталитическое покрытие или пленку, которая имеет устойчивый цвет к свету и/или окружающей среде, было найдено, что полезно делать пленку или покрытие без трещин, как, например, усадочное растрескивание (mud cracking).

«Усадочное растрескивание» означает образование трещин в течение фазы сушки напечатанных пленок, в отличие от формирования трещин, которое может происходить посредством воздействия света и старения пленок.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, процесс образования пленки контролируют для получения покрытия или пленки без трещин. В процессе покрытия или нанесения время для создания пленки (t_open) может быть короче, чем время перед проведением сушки или вулканизации. Вследствие чего, наносимая фотокаталитическая композиция имеет достаточно времени для создания влажной пленки или покрытия перед тем как влажная пленка или покрытие начнет высыхать.

«t_open» это время полного смачивания субстрата жидким покрытием, от попадания капли на субстрат до полного намокания субстрата. t_open=t_final-t₀, как показано на Фиг.3.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, t_open составляет меньше чем 15 секунд, предпочтительно меньше чем 10 секунд, более предпочтительно меньше чем 5 секунд.

В некотором варианте выполнения изобретения, усадочное растрескивание можно избежать посредством добавления вспомогательных веществ для образования пленки. Образующие пленку вспомогательные вещества и фотокаталитическая композиция должны индивидуально подбираться друг к другу. В предпочтительном варианте выполнения изобретения, пленку образующие вещества выбирают из группы добавок против фотообесцвечивания, описанных выше.

Кроме этого, фотокаталитическая композиция для покрытия или нанесения на субстрат может быть составлена так, чтобы иметь способность смочить поверхность и, вследствие чего, чтобы иметь способность создать пленку. Предпочтительно, фотокаталитическая композиция может иметь поверхность натяжения, которая позволяет смочить поверхность. Более предпочтительно, поверхностное натяжение эквивалентно или меньше чем критическое поверхностное натяжение субстрата для создания хорошего смачивания и создания влажного покрытия или пленки.

Было найдено, что прекрасное смачивание происходит, в момент, когда энергия поверхности и поверхностное натяжение эквиваленты, и так жидкости с низкими поверхностными натяжениями смачивают твердые компоненты с высокой энергией поверхности.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическая композиция, формирующая покрытие или чернила, имеет поверхностное натяжение меньше чем, 50 мН/м, предпочтительно менее чем 40 мН/м, более предпочтительно менее чем 30 мН/м и более предпочтительно эквивалентно или менее чем 25 мН/м.

В некотором варианте выполнения изобретения упомянутая фотокаталитическая композиция, образующая покрытие или чернила, может быть получена посредством добавления добавки из группы добавок против фотообесцвечивания, описанных выше. В дальнейшем варианте выполнения изобретения, поверхностное натяжение фотокаталитической композиции, образующей покрытие или чернила, может быть получено посредством добавления добавки из группы добавок против фотообесцвечивания и добавления смачивающего агента в фотокаталитическую композицию с образованием покрытия или чернила.

В одном варианте выполнения изобретения фотокаталитическая композиция, формирующая покрытие или чернило, может быть использована для пропитывания бумаги оверлей и/или декоративной бумаги и/или целлюлозной бумаги. Поверхностное натяжение может быть эквивалентно или меньше чем 24 мН/м для создания прекрасного смачивания субстрата.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, минимальный объем фотокаталитической композиции, образующей покрытие или чернила, достаточен для обеспечения полного смачивания поверхности, создавая смоченную пленку с гомогенным покрытием субстрата для покрытия и/или пропитки в упомянутой матрице.

В одном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическую композицию наносят посредством спрея. Фотокаталитическая композиция может быть распылена носатками, давая в результате размер капель, достаточный для образования гомогенной поверхности. Наносимые капли фотокаталитической композиции предпочтительно меньше чем 500 мкм, более предпочтительно меньше чем 250 мкм, даже более предпочтительно чем 100 мкм и предпочтительно эквивалентно или меньше чем 50 мкм.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, нанесение микронизиррованных капель фотокаталитической композиции достигают посредством использования воздух примешивающих носаток. В другом варианте выполнения изобретения, нанесение микронизированных капель фотокаталитической композиции достигают, используя ультрозвуковые носатки. В другом варианте выполнения изобретения, нанесение микронизированных капель фотокаталитической композиции достигают, используя вращающуюся атомизированную носатку. В будущем варианте выполнения изобретения, нанесение микронизированных капель фотокаталитической композиции получают посредством использования струйного принтера.

В одном варианте выполнения изобретения струйный принтер используется для нанесения фотокаталитической композиции на субстрат или в упомянутую матрицу субстрата.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, капли, выходящие из носаток, печатают и/или покрывают распылением в ряд, который обеспечивает эффективное покрытие субстрата. Более того покрытие в одном варианте выполнения изобретения выполняют путем, при котором межкапельное расстояние (расстояние между двумя соседними каплями) в ряду меньше чем смачивающая способность капель. Вследствие чего, внутреннее расстояние между каплями и распределение капель на субстрате оптимизируют так, чтобы получить смоченную пленку посредством перекрывания капель. Кроме того, диаметр напечатанных и или покрытых распылением капель выбирают так, что внутреннее межкапельное расстояние, распределение капель на субстрате и диаметр каждой капли оптимизированы для получения полностью мокрой пленки.

В одном варианте выполнения изобретения, внутреннее межкапельное расстояние может быть меньше чем 5 мм, более предпочтительно меньше чем 1 мм, даже более предпочтительно меньше чем 0,1 мм, или может быть меньше чем 0,05 мм, меньше чем 0,01 мм и даже еще меньше, чем 0,001 мм.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, реологические свойства фотокаталитической композиции выбирают так, чтобы получить гомогенно смоченную пленку, где капли распределены легко с формированием целостного слоя на субстрате и так, чтобы смоченная пленка или слой высыхали без неоднородностей.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения диаметр капель находится в ряду 1-200 мкм, предпочтительно в ряду 1-100 мкм, и более предпочтительно в ряду 1-50 мкм.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, объем упомянутых капель находится в ряду 1 нл-1 мл.

Контроль сушки фотокаталитического покрытия и/или фотокаталитических чернил, сформированных из фотокаталитической композиции способствует получению хорошего конечного покрытия и/или пленки без трещин. Сушка должна контролироваться для того чтобы избежать оба момента пересушки в печатающей головке и/или на кончике носатки и минимизировать эффект нанесения пятнами, который приводит к неровному покрову краски с трещинами. Сушка влажных пленок зависит от толщины пленки, температуры сушки и профилю сушки, влажности и добавок к пленке такие как выравнивающие агенты и агенты для формирования пленки и увлажнители.

Первоначально фотокаталитические пленки делались в ряду от комнатной температуры до например 140°C (СИ: 413,15°K), с образованием трещин, ограничивающих их применение. Возможность контроля образование трещин во время сушки пленки и/или покрытий является плюсом поскольку трещины нарушают толщину, оптические свойства, механическую целостность. Более того, как было показано в настоящем изобретении, образование трещин может ускорять фотообесцвечивание на субстратах с тенденцией к фотообесцвечиванию, таких как, но не исключительно, меламином пропитанная бумага и целлюлозная бумага.

Образование трещин в течение этапа сушки образования пленки может часто относится к образованию усадочного растрескивания. Натяжение пленки, получаемой в процессе образования пленки часто ответственно за происхождение усадочных растрескиваний в пленках и покрытиях на основе эмульсий. Пленочное натяжение развивается более или менее спонтанно и может иметь различную интенсивность. Растрескивание фотокаталитических покрытий или пленок имеет серьезные последствия для их потенциального использования в различных коммерческих целях.

В предпочтительных вариантах выполнения изобретения, образование фотокаталитических пленок и/или покрытий без трещин может быть достигнуто посредством получения упомянутой пленки и/или покрытия с толщиной пленки ниже критической. Толщина пленки относится к условиям сушки и формированию упомянутой фотокаталитической композиции. В предпочтительном варианте выполнения изобретения, толщина пленки менее чем 100 мкм, даже менее чем 50 мкм, более предпочтительно менее чем 10 мкм и более предпочтительно менее чем 1 мкм.

В некотором варианте выполнения изобретения фотокаалитическую пленку и/или покрытие, сформированное посредством фотокаталитической композиции, сушат при контролируемой температуре профиля. Контролируемой температурой в предпочтительном варианте выполнения изобретения может быть профиль, который подбирают под толщину пленки и составу фотокаталитической композиции.

В некотором варианте выполнения изобретения, фотокаталитическую пленку и/или покрытие наносят на пропитанную меламинформальдегидной смолой бумагу. Бумага, пропитанная меламинформальдегидной смолой предпочтительно сухая или полусухая, такая как высушенная при относительной влажности в ряду 2-10%.

В некотором варианте выполнения изобретения, фотокаталитическую пленку и/или покрытие, выполненное посредством фотокаталитической композиции наносят на бумагу, покрытую меламинформальдегидной смолой посредством нанесением спреем.

В некоторых вариантах выполнения изобретения, фотокаталитическую пленку и/или покрытие, образованное посредством фотокаталитической композиции наносят на бумагу, пропитанную меламинформальдегидной смолой посредством лазерной печати.

В некотором варианте выполнения изобретения фотокаталитическую пленку и/или покрытие, образованное посредством фотокаталитической композиции наносят посредством валика для нанесения на бумагу, пропитанную меламинформальдегидной смолой.

В дальнейшем варианте выполнения изобретения, наносимая пленка и или покрытие имеет толщину менее чем 10 мкм и с максимальной температурой сушки в ряду 20-160°C (СИ: 293,15-433,15 K).

В дальнейшем варианте выполнения изобретения, наносимая пленка и/или покрытие может иметь толщину менее чем 10 мкм и температуру сушки менее, чем 140°C (СИ: 413,15 K).

Фотокаталитическая композиция может быть использована в качестве фотокаталитических чернил или фотокаталитической жидкости. При нанесение на субстрат, фотокаталитическая композиция образует покрытие или пленку. Фотокаталитическое покрытие или пленка может быть непрерывной по всему субстрату или прерывающийся.

Фиг.4 показывает субстрат 1, такой как строительная панель, имеющая центр 2 и поверхностный слой 3, покрытый посредством фотокаталитического покрытия 4, образованного выше описанной фотокаталитической композицией. Центр 2 может быть центром на основе древесного волокна, такого как HDF. Центр может содержать термопластичный материал. Поверхностный слой 3 может быть лаковым слоем. Поверхностный слой 3 может содержать связующее вещество, содержащее формальдегид, такой как меламинформальдегидную смолу. Поверхностный слой 3 может быть бумагой, пропитанной меламинформальдегидной смолой. Поверхностный слой может содержать термопластичное вещество. Поверхностным слоем 3 может быть слой древесных опилок, содержащий древесные волокна и смолу, предпочтительно меламинформальдегид.

Покрытие может быть нанесено на поверхностный слой или включено в поверхностный слой, такой как смоляная матрица поверхностного слоя.

Добавка против фотообесцвечивания уменьшает фотообесцвечивание фотокаталитических частиц диоксида титана, находящихся в лаковом слое или смоляной матрице поверхностного слоя 3 субстрата 1.

Даже если продемонстрирована, как два отдельных слоя, фотокаталитическая композиция может быть введена под поверхностный слой 3 субстрата 1. Однако, даже если добавка против фотообесцвечивания уменьшает фотобесцвечивание частиц, расположенных в поверхностном слое 3, фотокаталитические частицы диоксида титана, располагающиеся в самом дальнем слое поверхности поверхностного слоя 3 остаются фотокаталитически активными.

В качестве альтернативы композиция может быть внесена в поверхностный слой перед тем как ее распределят в центре. В качестве дальнейшей альтернативы, композицию могут добавлять, при образовании поверхностного слоя. В данном варианте выполнения изобретения, фотокаталитическое покрытие включают в поверхностный слой. В качестве примера, фотокаталитическая композиция может быть добавлена в смесь, содержащую древесные волокна и связующее вещество.

Также предусмотрено, что фотокаталитическое покрытие может быть нанесено на поверхность субстрата, то есть без промежуточного слоя.

Пример 1

Нанесение фотокаталитической композиции с образованием 10 мкм покрытия на бумаге оверлей, в соответствие с образивным классом AC6 (EN 13329). Пример A на фиг.5a иллюстрирует бумагу оверлей, имеющую покрытие, образованное из водорастворимой TiO₂ композиции, содержащей 0,5 объемных % полиэтилен модифицированных полисилоксанов. Пример корзины фиг.5b иллюстрирует бумагу оверлей, имеющую покрытие, образованное из водорастворимой TiO₂ композиции, содержащей 16,6 объемных % полиэтилен модифицированных полисилоксанов. Оба примера вулканизуют в условиях окружающей среды и облучают 1мВ/см² УФА светом.

Фиг.5а иллюстрирует пример А после УФ облучения. Фиг.5b раскрывает пример B после УФ облучения. Пример А подвергают фотообесцвечиванию. Пример А также иллюстрирует усадочное растрескивание. Пример B показал отсутствие фотообесцвечивания и усадочного растрескивания.

Пример 2

Цветной и Контактный угол (СА) измеряли как функцию времени от УФА облучения (ISO) для образца сравнения, толстого слоя наножидкости с 10 объемными % полиэфир модифицированных полисилоксанов (А) и тонкой пленки наножидкости с 12 объемными % полиэтилен модифицированных полисилоксанов (B). Цвет пустого белого образца сравнения и примеров записывали с NCS сканирующим сканом перед и после УФА облучения. NCS коды были пересчитаны в значения RGB и Lab с помощью NCS Навигатора (www.ncscolour.com). RGB значения (RGB) используют для визуально присутствующего цвета/изменения цвета и Lab (L*a*b) значения используют для расчета индекса Обесцвечивания и Пожелтения.

Индекс фотообесцвечивание ΔL*=L*_(initial)-L*_{(x min)}

Индекс пожелтения Δb*=abs(b*_(Ref)-b*_(Sample))

Время 0 ч 16,5 ч 39 ч 60 ч CA Δb ΔL CA Δb ΔL CA Δb ΔL CA Δb ΔL Образец
Сравнения 52,4 0 0 60,4 0 0 64,4 2 0 62,6 2 0 A 11,8 6 0 55,9 8 1 49,5 9 2 42,2 9 2 B 11,9 2 0 68,7 2 0 63,6 2 1 51,7 2 1

Пример 3

Цветовой и Контактный угол (CA) измеряют как функцию времени от интенсивности УФА облучения (ISO) для образца сравнения, тонкой пленки с 0,5 объемных % полиэфир модифицированных полисилоксанов (A), тонкой пленки наножидкости с 12 объемными % полиэфир модифицированных полисилоксанов (B) и тонкой пленки частиц TiO₂, модифицированных Pt с 6 объемными % полиэфир модифицированных полисилоксанов (C).

Время 0 ч 16,5 ч 39 ч 60 ч CA Δb ΔL CA Δb ΔL CA Δb ΔL CA Δb ΔL Образец
Сравнения 62,0 0 2 67,0 0 2 69,7 2 0 67,3 2 0 A 57,1 2 0 53.2 3 6 54,1 3 6 47,7 3 6 B 18,2 2 0 65,7 2 0 47,4 2 0 40,0 2 0 C 22,5 2 0 17,1 2 1 14,4 2 1 19,0 2 1

Пример 4

Фиг.6 иллюстрирует график Зисмана для трех различных поверхностных натяжений фотокаталитической композиции - показывающий критическое поверхностное натяжения бумаги оверлей, согласующееся с образивным классом AC6 (EN 13329) 24 мН/м. Посредством определения критического поверхностного натяжения субстрата, на который наносится композиция, выбирают подходящую добавку против фотообесцвечивания и/или смачивающий агент, для того чтобы получить прекрасное смачивание.

Пример 5-t_open

Фиг.7 раскрывает смачиваемую поверхность -t_open- как описано выше, с ссылкой на фиг 3 для четырех различных составов:

A) Деионизированной воды;

B) Водорастворимой наноразмарной TiO₂ жидкости;

C) Водорастворимой наноразмерной TiO₂ жидкости с 10 объемными % полиэфир модифицированных полисилоксанов

D) Водорастворимой наноразмерной TiO₂ жидкости с 10 объемными % монометилового эфира полиэтилгликоля и смачивающего агента.

Пример 6: Фотокаталитическая активность

Бумагу оверлей, согласующаяся с образивным классом AC6 (EN 13329), покрывали композицией с 25 объемными % наноразмерного фотокаталитического октаэдртческого TiO₂, содержащей 10 объемных % полиэфир модифицированных полисилоксанов в качестве добавки против фотообесцвечивания. Композицию наносили посредством покрытия спреем на меламинформальдегидную смолу, покрывающую бумагу оверлей и в целом 3 гр (СИ: 0,003 кг) композиции были нанесены на 1 м². Пропитанную меламином и покрытую TiO₂ бумагу оверлей прессовали вместе с декорирующим слоем, центром и бумажной подложкой для ламинирования структуры. Образец предварительно активировали УФ светом в течение 3 дней, после чего производили измерение фотокаталитической активности. Фотообесцвечивание измеряли после 96 ч Ксенон теста.

Фотокаталитическую активность измеряли в соответствии с ISO 22197-2 (удалением ацетальдегида) со скоростью потока газа 1л/мин с 1 мд ацетальдегида, в качестве полютанта, размер образца 45 см² (СИ:0,0045 м²) и источник УФА света 1 мВ/см².

Фотокаталитическую активность измеряли, удалением полютанта (x мд) и посредством фотонной эффективности. Используемая интенсивность облучения УФ(А) составляет 1 мВ/см², с облучаемой площадью образца 45 см² (СИ: 0,0045 м²) с общей мощностью 45 мВ. Используя среднюю длину волны облучаемого света 350 нм (СИ: 3,5×10^-7м), что может быть переведено в 1,32×10^-7 мольhv/с. Поток газа содержит 1 мд ацетальдегида, следовательно 10^-6 моль ацетальдегидный поток пересекает образец в течение 24 мин (СИ: 1440 с). В течение того же времени образец облучают с 1,32×10^-7 мольhv/с × 60с/мин × 24 мин = 190×10^-6 мольhv. Если наблюдается полное окисление (потеря) 1 мд Ацетальдегида, фотонная эффективность ζ будет η=10^-6 моль ацетальдегида/190×10^-6 мольhv=0,0053=0,53%. Измеряя количество x мд деградирующегое Ацетальдегида, Фотонная Эффективность может соответственно быть расчитана с помощью следующей формулы: ζx=x(мд)*0,53(%/мд).

В таблице ниже приведены результаты вместе с результатами образца сравнения пресованного ламината без фотокаталитического TiO₂.

Образец Сравнения Фотокаталит. ΔL -1,01 0,12 ζ 0,00% (0,0 мд) 0,25% (0,48 мд)

Изобретение относится к фотокаталитической композиции в качестве фотокаталитического жидкостного покрытия или фотокаталитических чернил. Фотокаталитическая композиция содержит фотокаталитические частицы диоксида титана, распределенные в непрерывной фазе, и по меньшей мере одну добавку против фотообесцвечивания. Добавка против фотообесцвечивания является полиэфирмодифицированным полисилоксаном, метиловым эфиром полиэтиленгликоля или полиоксиэтиленсорбитаном. Добавку против фотообесцвечивания подбирают для уменьшения фотообесцвечивания с сохранением фотокаталитической активности композиции до уровня по меньшей мере 90%. В фотокаталитической композиции указанная добавка присутствует в ряду 1-35 об.%. Индекс фотообесцвечивания (AL) упомянутой композиции составляет менее чем 6. Описано также фотокаталитическое покрытие, строительная панель и способ нанесения фотокаталитической композиции. Технический результат – получение композиции с уменьшенным фотообесцвечиванием и с сохраненной фотокаталитической активностью. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил., 3 табл., 6 пр.

1. Фотокаталитическая композиция в качестве фотакаталитического жидкостного покрытия или фотокаталитических чернил, содержащая:

- фотокаталитические частицы диоксида титана, распределенные в непрерывной фазе, и

- по меньшей мере одну добавку против фотообесцвечивания подбирают для уменьшения фотообесцвечивания, в то время как фотокаталитическая активность композиции сохраняется до уровня по меньшей мере 90%, где упомянутая по меньшей мере одна добавка против фотообесцвечивания присутствует в ряду 1-35 объемных % в фотокаталитической композиции, и

где добавка против фотообесцвечивания представляет полиэфирмодифицированный полисилоксан, метиловый эфир полиэтиленгликоля или полиоксиэтиленсорбитан, и

где индекс фотообесцвечивания (AL) упомянутой композиции менее чем 6, такой как менее 5, предпочтительно менее чем 4, такой как менее чем 3, такой как менее чем 2.

2. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутая по меньшей мере одна добавка против фотообесцвечивания присутствует в ряду 1-15 объемных %, предпочтительно 5-12 объемных %.

3. Фотокаталитическая композиция по п. 1 или 2, где частицы диоксида титана имеют октаэдрическую форму.

4. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутые частицы диоксида титана имеют размер в ряду между 5 до 250 нм (СИ: 5×10^-9-2,5×10^-7 м), предпочтительно между 5 до 100 нм (СИ: 5×10^-9-1×10^-7 м), более предпочтительно 5-50 нм (СИ: 5×10^-9-5×10^-8 м).

5. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где фотонная эффективность композиции превышает 0,025%, предпочтительно превышает 0,05%, более предпочтительно превышает 0,1%.

6. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутой непрерывной фазой является растворитель, предпочтительно вода.

7. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутые частицы диоксида титана имеют концентрацию в ряду между 0,3 объемных % до 40 объемных %, предпочтительно между 1,0 объемных % до 30 объемных %.

8. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутая композиция имеет pH выше чем 9.

9. Фотокаталитическая композиция по п. 8, где упомянутый pH стабилизирован аминами, такими как триэтиламин.

10. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутая композиция имеет рН ниже чем 4.

11. Фотокаталитическая композиция по п. 10, где упомянутый рН стабилизирован с помощью сильной кислоты, такой как HCl.

12. Фотокаталитическая композиция по п. 1, в дальнейшем содержащий диспергирующий агент, предпочтительно пропиленгликоль.

13. Фотокаталитическая композиция по п. 1, дополнительно содержащая связующее вещество, предпочтительно вещество на основе силикона или титана.

14. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где упомянутой композицией являются фотокаталитические чернила.

15. Фотокаталитическая композиция по п. 1, дополнительно содержащий увлажняющий агент.

16. Фотокаталитическая композиция по п. 150, где упомянутый увлажняющий агент содержит амины на основе соединений, таких как триэтаноламины.

17. Фотокаталитическая композиция по п. 15, где упомянутый увлажняющий агент содержит соединения, имеющие диольную группу.

18. Фотокаталитическая композиция по п. 15, где упомянутый увлажняющий агент содержит гликоли, предпочтительно метиловый эфир полиэтиленгликоля.

19. Фотокаталитическая композиция по п. 15, где упомянутый увлажняющий агент присутствует в ряду 1-35 объемных %, предпочтительно 5-35 объемных %.

20. Фотокаталитическая композиция по п. 1, где коэффициент пожелтения (АВ) упомянутой композиции ниже чем 6, такой как ниже чем 5, предпочтительно ниже чем 4, такой как ниже чем 3, такой как ниже чем 2.

21. Фотокаталитическое покрытие, образованное композицией по любому из предшествующих пунктов.

22. Строительная панель, содержащая фотокаталитическое покрытие, образованное фотокаталитической композицией по любому из пп. 1-20.

23. Способ нанесения фотокаталитической композиции по пп. 1-20 на субстрат, включающий:

- нанесение упомянутой композиции на субстрат для образования покрытия, и

- сушка и/или вулканизация, упомянутого покрытия.

24. Способ по п. 23, где упомянутую композицию наносят посредством цифровой печати.

25. Строительная панель, имеющая поверхность, где поверхность содержит фотокаталитическую композицию по п. 1.