PT1249467E

PT1249467E - Superfícies com aptidão de auto-limpeza por estruturas hidrófobas e processo para a sua preparação

Info

Publication number: PT1249467E
Application number: PT02004728T
Authority: PT
Inventors: Edwin Nun; Markus Oles; Bernhard Schleich
Original assignee: Evonik Degussa Gmbh
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2007-11-23
Also published as: ES2292653T3; EP1249467B1; DE50210866D1; US6852389B2; DE10118351A1; JP2002347159A; DK1249467T3; ATE373039T1; CA2381346A1; EP1249467A1; US20020150725A1

Description

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DESCRIÇÃO "SUPERFÍCIES COM APTIDÃO DE AUTO-LIMPEZA POR ESTRUTURAS HIDRÓFOBAS E PROCESSO PARA A SUA PREPARAÇÃO" A presente invenção refere-se a superfícies com aptidão de auto-limpeza e ao processo para a sua preparação.

Os objectos com superfícies extremamente difíceis de molhar possuem uma série de características economicamente significativas. Neste caso, a característica economicamente mais importante é a acção de limpeza própria das superfícies dificilmente molháveis, visto que a limpeza de superfícies consome bastante tempo e tem custos elevados. Por conseguinte, as superfícies com aptidão de auto-limpeza têm um elevado interesse económico. Os mecanismos da aderência são originados, regra geral, por parâmetros energéticos das superfícies de interface entre as duas superfícies em contacto. Como regra, nestas circunstâncias, os sistemas procuram reduzir a sua energia livre na superfície de interface. Se as energias livres das superfícies de interface entre dois componentes já forem muito reduzidas em si mesmas, pode-se então, geralmente, admitir que a aderência entre estes dois componentes é bastante fraca. É importante neste caso a redução relativa das energias livres das superfícies de interface. No caso da junção de uma alta energia de superfície de interface e de uma baixa energia de superfície de interface frequentemente ocorrem possibilidades de acções recíprocas. Assim, por exemplo, na retenção de água sobre uma superfície hidrófoba não é possível produzir uma redução apreciável da energia da superfície de interface. Isto é reconhecível pelo facto de o humedecimento ser fraco. A água aderente forma gotas com um ângulo de contacto muito elevado. Os hidrocarbonetos perfluorados, por exemplo, o poli-tetraflúor-etileno, têm energias das superfícies de 2 interface muito reduzidas. Sobre estas superfícies praticamente não adere qualquer componente, ou os componentes depositados sobre estas superfícies podem ser de novo eliminados muito facilmente. É conhecida a utilização de materiais hidrófobos, como os polímeros perfluorados, para a produção de superfícies hidrófobas. Um aperfeiçoamento destas superfícies consiste em se estruturarem as superfícies na gama dos ym até à gama dos nm. A Patente US 5 599 489 revela um processo no qual uma superfície pode ser preparada com natureza especialmente repelente por bombardeamento com partículas com um tamanho correspondente e em seguida a sua perfluoração. Um outro processo é descrito por H. Saito et al. em "Service Coatings International" 4, 1997, págs. 168 e seguintes. Neste caso são aplicadas partículas de polímeros fluorados sobre superfícies metálicas, tendo sido verificada uma capacidade de molhagem muito diminuída das superfícies assim preparadas em relação à água, com uma tendência para a congelação muito reduzida.

Na Patente US 3 354 022 e no Documento WO 96/04123 são descritos outros processos para a redução da capacidade de molhagem de objectos por modificação topológica das superfícies. Neste caso são aplicadas saliências ou reentrâncias artificiais, com uma altura de cerca de 5 a 1000 ym e com um afastamento de cerca de 5 a 500 ym, sobre os materiais hidrófobos ou tornados hidrófobos depois da estruturação. As superfícies desta natureza conduzem a uma rápida formação de gotas, tal que as gotículas que rolam para baixo absorvem as partículas de sujidade e, desta forma, limpam a superfície.

Este princípio é copiado da Natureza. As pequenas superfícies de contacto reduzem as acções recíprocas de Van-der-Waal, que são responsáveis pela aderência a superfícies planas com baixa energia superficial. A título 3 de exemplo, as folhas da planta de lótus estão dotadas de saliências de uma cera que reduzem a superfície de contacto com a água. 0 Documento WO 00/58410 descreve as estruturas e reivindica a formação das mesmas por pulverização de álcoois hidrófobos, como o nonacosano-10-ol, ou de alcanodióis, como o nonacosano-5,10-diol. O inconveniente, neste caso, é a falta de estabilidade das superfícies com aptidão de auto-limpeza, uma vez que os detergentes conduzem à destruição da estrutura.

Um outro método para se produzirem superfícies fáceis de limpar está descrito no Documento DE 199 17 367 AI. No entanto, os revestimentos à base de condensados que contêm flúor não têm a propriedade de se limparem a si próprios. Na realidade, a área de contacto entre a água e a superfície é reduzida, mas não na extensão necessária. A Patente EP 1 040 874 A2 descreve a gravação de micro-estruturas e reivindica a utilização das referidas estruturas na técnica analítica (microfluidos) . O inconveniente destas estruturas é a sua insuficiente estabilidade mecânica.

Na Patente JP 11171592 é descrito um produto repelente de água e a sua preparação, sendo a superfície repelente de sujidade preparada de forma que seja aplicado um filme sobre a superfície a tratar, o qual possui finas partículas de óxido metálico e o hidrolisado de um óxido ou quelato metálico. Para a consolidação destes filme, o substrato sobre o qual o filme está aplicado tem que ser sinterizado a temperaturas superiores a 400°C. Por consequência, o processo é aplicável somente a substratos que também sejam estáveis a temperaturas superiores a 400°C. O problema da presente invenção era a preparação de superfícies com muito boa aptidão para a limpeza a si próprias, com estruturas na gama dos nanómetros, assim como 4 um processo simples para a produção das referidas superfícies com aptidão de auto-limpeza.

Além deste, era um objectivo da presente invenção revelar um processo para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza, no qual o material revestido tem que ser submetido apenas a uma reduzida sobrecarga física ou química.

Por conseguinte, o objecto da presente invenção é uma superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 7, que possui uma estrutura superficial artificial, pelo menos parcialmente hidrófoba, de saliências e reentrâncias, a qual é caracterizada pelo facto de as saliências e reentrâncias serem formadas por partículas estruturantes fixadas sobre a superfície, que possuem uma estrutura rugosa com saliências e/ou reentrâncias à escala do nanómetro e têm propriedades hidrófobas, assim como partículas de um agente de fixação utilizado para a fixação, que, por conseguinte, contribuem igualmente para a formação das saliências e reentrâncias, aderindo entre si, pelo menos parcialmente, as superfícies das partículas do agente de fixação com as superfícies adjacentes de partículas do agente de fixação e/ou das partículas estruturantes, de forma que seja conservada a estrutura das partículas estruturantes à escala nanométrica.

Constitui igualmente um objecto da presente invenção um processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15, para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 7, que possuem uma estrutura superficial artificial, pelo menos parcialmente hidrófoba, de saliências e reentrâncias, a qual é caracterizada pelo facto de as saliências e reentrâncias serem formadas por partículas estruturantes fixadas sobre a superfície, que 5 possuem uma estrutura rugosa com saliências e/ou reentrâncias à escala do nanómetro e têm propriedades hidrófobas, assim como partículas de um agente de fixação utilizado para a fixação, que, por conseguinte, contribuem igualmente para a formação das saliências e reentrâncias, e por o processo compreender os seguintes passos: a) a aplicação de partículas do agente de fixação e de partículas estruturantes sobre uma superfície, sendo aplicadas sobre a superfície primeiro as partículas do agente de fixação e em seguida as partículas estruturantes, e b) a fusão superficial das partículas de agente de fixação, para a fixação das partículas estruturantes e das partículas de agente de fixação sobre a superfície, por aquecimento por curto tempo, sendo a temperatura a que é realizada a fusão superficial e a duração desta fusão escolhidas de forma que as partículas de agente de fixação fundam apenas parcialmente, colando-se entre si as partículas de agente de fixação nos seus pontos de contacto e obtendo-se a estrutura das partículas estruturantes, especialmente a estrutura na gama dos nanómetros.

Através do processo de acordo com a invenção conseguem-se obter superfícies com aptidão de auto-limpeza, que possuem partículas estruturantes e partículas de agentes de fixação que, em conjunto, formam a estrutura de superfície pretendida. Através da utilização de partículas que possuem uma estrutura rugosa, são facilmente obtidas superfícies que são estruturadas à escala nanométrica. Para se obter esta estrutura à escala nanométrica é necessário que as partículas não sejam essencialmente molhadas pelas partículas do agente de fixação com as quais são fixadas sobre a superfície, pois em caso contrário a estrutura na gama dos nanómetros ter-se-á perdido. 6

Serão descritas a seguir, a titulo de exemplo, as superfícies com aptidão de auto-limpeza de acordo com a invenção, assim como um processo para a sua preparação, não estando a superfície de acordo com a invenção, nem o processo de acordo com a invenção, limitados às formas de realização apresentadas a título de exemplos. A superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com a invenção, que possui uma estrutura superficial artificial, pelo menos parcialmente hidrófoba, de saliências e reentrâncias, é caracterizada pelo facto de as saliências e reentrâncias serem formadas por partículas estruturantes fixadas sobre a superfície, que possuem uma estrutura rugosa com saliências e/ou reentrâncias à escala nanométrica e propriedades hidrófobas, assim como por partículas de um agente de fixação utilizado para a fixação, que, por conseguinte, contribuem igualmente para a formação das saliências e reentrâncias, aderindo entre si, pelo menos parcialmente, as superfícies das partículas do agente de fixação com superfícies adjacentes de partículas do agente de fixação e/ou de partículas estruturantes, de forma que seja conservada a estrutura das partículas estruturantes à escala nanométrica.

As partículas estruturantes possuem, de preferência, saliências com uma altura de, em média, 20 a 500 nm, especialmente de preferência de 50 a 200 nm. O afastamento destas saliências ou reentrâncias sobre as partículas ascende, de preferência, a menos de 500 nm, muito especialmente de preferência a menos de 200 nm. As superfícies com aptidão de auto-limpeza possuem as partículas estruturantes sobre a superfície de preferência com afastamentos de 0 - 10 diâmetros de partícula, especialmente com afastamentos de 0 - 3 e muito especialmente de preferência de 1 - 2 diâmetros de partícula. 7

As estruturas rugosas com saliências e/ou reentrâncias à escala do nanómetro podem ser formadas, por exemplo, por espaços vazios, poros, estrias, pontas e/ou bicos. As próprias partículas possuem uma dimensão média de menos de 50 ym, de preferência de menos de 30 ym e muito especialmente de preferência de menos de 20 ym. A adsorção de ftalato de dibutilo, apoiada na Norma DIN 53 601, fornece valores entre 100 e 350 ml/100 g, de preferência valores entre 250 e 350 ml/100 g.

As partículas estruturantes possuem uma superfície BET de 50 até 600 metros quadrados por grama. Muito especialmente de preferência, as partículas possuem uma superfície BET de 50 até 200 m2/g.

Como partículas estruturantes podem ser utilizados os mais diversos compostos de muitos campos da química e/ou da natureza. As partículas possuem, de preferência, pelo menos um material escolhido entre silicatos, silicatos dopados, minerais, óxidos metálicos, sílica, polímeros, pós metálicos revestidos. Muito especialmente de preferência, as partículas possuem sílica pirogénea ou sílica de precipitação, especialmente Aerosil, AI2O3, SÍO2, T1O2, ZrCh, pó de zinco revestido com Aerosil R974 ou polímeros na forma de pó, como por exemplo, politetrafluoretileno (PTFE) criogénico moído ou seco por pulverização.

Além das estruturas rugosas, as partículas fixadas das superfícies com aptidão de auto-limpeza também possuem propriedades hidrófobas. No presente caso, no entanto, as próprias partículas podem ser hidrófobas, como por exemplo, partículas que possuam PTFE. A hidrofobação das partículas fixadas também pode, no entanto, ser realizada posteriormente, por uma via conhecida dos peritos na técnica. 8

As partículas do agente de fixação presente de acordo com a invenção compreendem compostos escolhidos dos grupos das colas fusíveis e/ou dos vernizes em pó. Estas colas fusíveis e/ou vernizes em pó são escolhidos, especialmente de preferência, entre os copolímeros de etileno/acrilato de etilo, copolímeros de etileno/acetato de vinilo, poliamidas, resinas epoxi, poliéter-sulfonas, poliisobutenos ou polivinil-butirais. Muito especialmente, a cola fusível utilizada como agente de fixação é um copolímero de poliamida termoplástica com caprolactona.

As partículas do agente de fixação possuem de preferência uma dimensão média de menos de 50 ym. As partículas do agente de fixação possuem, de preferência, uma dimensão média que corresponde à dimensão das partículas estruturantes. No entanto, também pode ser vantajoso que as partículas do agente de fixação possuam uma dimensão média menor de 10 a 70%, de preferência de 25 a 50% do que a das partículas estruturantes.

As superfícies com aptidão de auto-limpeza de acordo com a invenção possuem um ângulo de rolagem menor do que 20°, especialmente de preferência menor do que 10°, sendo o ângulo de rolagem definido de forma que uma gota de água aplicada role de 1 cm de altura sobre uma superfície plana que assenta sobre um plano oblíquo. O ângulo de avanço e o ângulo de recuo situam-se de preferência acima de 140°, especialmente de preferência acima de 150° e possuem uma histerese menor do que 10°.

Consoante as partículas de agente de fixação utilizadas e consoante o tamanho e o material das partículas estruturantes utilizadas, pode conseguir-se que as superfícies com aptidão de auto-limpeza sejam semitransparentes. Em particular, as superfícies de acordo com a invenção podem ser transparentes ao contacto, isto é, depois da colocação de uma superfície de acordo com a 9 invenção sobre um objecto escrito, esta escrita, em função do tamanho dos caracteres, ainda permanece legível. Quanto mais finas forem as partículas utilizadas, tanto melhores são as propriedades de transparência das superfícies com aptidão de auto-limpeza.

As superfícies com aptidão de auto-limpeza, de acordo com a invenção, são preparadas pelo processo de acordo com a invenção para a preparação destas superfícies. Este processo de acordo com a invenção para a preparação das superfícies com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 7, que possuem uma estrutura superficial artificial de saliências e reentrâncias, pelo menos parcialmente hidrófoba, em que as saliências e reentrâncias são formadas por partículas estruturantes fixadas na superfície, é caracterizada pelo facto de as partículas estruturantes, que possuem uma estrutura rugosa com saliências e/ou reentrâncias na escala do nanómetro e têm propriedades hidrófobas, serem fixadas à superfície por partículas de um agente de fixação, que contribuem igualmente para a formação das saliências e reentrâncias. São utilizadas, preferivelmente, as partículas estruturantes que possuem pelo menos um material escolhido entre silicatos, silicatos dopados, minerais, óxidos metálicos, sílica ou polímeros. As partículas possuem, muito especialmente de preferência, sílica pirogénea ou sílica de precipitação, especialmente Aerosil, AI2O3, S1O2, T1O2, Zr02, pó de zinco revestido com Aerosil R974 ou polímeros na forma de pó, como por exemplo, politetrafluoretileno (PTFE) criogénico moído ou seco por pulverização. São utilizadas partículas que possuem estruturas rugosas com saliências e reentrâncias na escala dos nanómetros. Desta forma, conseguem-se obter superfícies com 10 aptidão de auto-limpeza, que possuem um comportamento de limpeza própria particularmente bom. São utilizadas de preferência partículas com uma superfície BET de 50 até 600 m2/g. Muito especialmente de preferência, as partículas possuem uma superfície BET de 50 até 200 m2/g.

Além das estruturas rugosas, as partículas para a criação das superfícies com aptidão de auto-limpeza possuem também propriedades hidrófobas. As partículas podem ser hidrófobas por si próprias, como por exemplo, partículas que possuem PTFE, ou as partículas utilizadas podem ter sido tornadas hidrófobas. A hidrofobação das partículas pode ser realizada de uma forma conhecida dos peritos na técnica. As partículas hidrofobadas típicas são, por exemplo, pós muito finos, como Aerosil-VPR 411, Aerosil R 974 ou Aerosil-R 8200 (Degussa AG) , que podem ser obtidas comercialmente.

Os agentes de fixação utilizados como partículas de agente de fixação são, de preferência, compostos escolhidos do grupo das colas fusíveis e/ou dos vernizes em pó. Estas colas fusíveis e/ou vernizes em pó possuem, de preferência, pelo menos um composto escolhido entre os copolímeros de etileno/acrilato de etilo, copolímeros de etileno/acetato de vinilo, poliamidas, poliéter-sulfonas, poliisobutenos, resinas epoxi ou polivinilbutirais. O processo de acordo com a invenção compreende os passos a) a aplicação de partículas de agente de fixação e de partículas estruturantes sobre uma superfície, sendo aplicadas sobre a superfície primeiro as partículas de agente de fixação e, em seguida, as partículas estruturantes, e b) a fusão superficial das partículas de agente de fixação, para a fixação das partículas estruturantes e 11 das partículas de agente de fixação sobre a superfície, por meio de um aquecimento por um período de tempo curto, sendo a temperatura a que é realizada a fusão superficial e a duração desta fusão escolhidas de forma que as partículas de fixação fundam apenas parcialmente, colando-se entre si as partículas de fixação nos seus pontos de contacto e obtendo-se a estrutura das partículas estruturantes, especialmente a estrutura na gama dos nanómetros.

Pode ser vantajoso fundir as partículas do agente de fixação sobre a superfície antes da aplicação das partículas estruturantes, realizando-se a colagem entre si das partículas do agente de fixação nos seus pontos de contacto por fusão superficial (ou também sinterização). A aplicação das partículas sobre a superfície pode ser realizada segundo uma forma conhecida dos peritos na técnica, por exemplo, por pulverização ou polvilhamento. Consoante a utilização do objecto dotado de uma superfície com aptidão de auto-limpeza, a superfície pode possuir já revestimentos de protecção anticorrosiva, de pintura ou de protecção térmica. A fusão superficial de acordo com a invenção é realizada por aquecimento durante um período de tempo curto, entendendo-se por fusão superficial (ou também sinterização) um amolecimento das partículas do agente de fixação da estrutura, de tal forma que a superfície das partículas do agente de fixação cole, pelo menos parcialmente, as superfícies adjacentes de partículas de agente de fixação e/ou de partículas estruturantes, assim como à superfície do objecto que será dotado de uma superfície com aptidão de auto-limpeza, depois do arrefecimento. A aderência pode ter sido produzida por ligação química, mas também por forças físicas. 12 A temperatura à qual é realizada a fusão superficial, assim como a duração desta fusão, são escolhidas de forma que as partículas do agente de fixação fundam apenas parcialmente e seja conservada a estrutura das partículas estruturantes, especialmente a estrutura à escala dos nanómetros. 0 aquecimento pode ser realizado de uma forma conhecida dos peritos na técnica, por exemplo, por meio de um forno ou de uma outra fonte de calor. 0 aquecimento é realizado, de preferência, por meio de radiação infravermelha. No entanto, também pode ser vantajoso aplicar as partículas do agente de fixação sobre uma superfície aquecida, que é arrefecida depois da aplicação. Isto pode ser vantajoso especialmente quando a superfície do objecto é a própria estrutura e as partículas do agente de fixação aplicadas não permanecem estáveis sobre esta superfície. As razões para este facto também podem, por exemplo, residir na geometria do objecto, ou então numa adesão insuficiente do meio de revestimento na forma de pó (partículas de agente de fixação ou partículas estruturantes) ao substrato.

As partículas estruturantes podem ser ligadas às partículas do agente de fixação, pelo menos de forma parcialmente fixa, por meio de um aquecimento moderado, sem que tenha lugar uma refusao das partículas estruturantes pelo agente de fixação, em virtude da qual se perderia a estrutura das partículas estruturantes na escala dos nanómetros.

As partículas de agente de fixação utilizadas de acordo com a invenção possuem de preferência uma dimensão média de menos de 50 ym. As partículas do agente de fixação possuem de preferência uma dimensão média que corresponde à dimensão das partículas estruturantes. No entanto, também pode ser vantajoso que as partículas do agente de fixação 13 possuam uma dimensão média menor de 10 a 70%, de preferência de 25 a 50% do que a das partículas estruturantes.

Se forem utilizadas partículas estruturantes hidrófilas com partículas de agente de fixação hidrófilas para a preparação das estruturas das superfícies com aptidão de auto-limpeza, esta é tratada com pelo menos um composto do grupo dos alquilsilanos, alquildisilazanos, ceras, parafinas, ésteres de ácidos gordos, alcanos fluorados e/ou funcionalizados ou perfluoralquilsilanos, para se produzirem as superfícies com aptidão de auto-limpeza, com propriedades hidrófobas. O tratamento é realizado de preferência imergindo-se as superfícies que possuem as partículas que devem ser tornadas hidrófobas numa solução que possui um reagente de hidrofobação, como por exemplo, alquilsilano, deixando-se escorrer o excesso do reagente de hidrofobação, e aquecendo-se a superfície a uma temperatura o mais elevada possível. No entanto, o tratamento também pode ser realizado por pulverização da superfície com um meio que possua um reagente de hidrofobação, e em seguida o aquecimento. É preferido um tratamento desta natureza, por exemplo, para o tratamento de suportes de aço ou de outros objectos pesados ou volumosos. A limitação da temperatura é limitada pela temperatura de amolecimento do agente de fixação, das partículas estruturantes e do substrato, sobre a qual a superfície com aptidão de auto-limpeza foi aplicada. O processo de acordo com a invenção, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15, pode ser utilizado de forma excelente para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza, sobre objectos planos ou não planos, especialmente sobre objectos não planos. Com o processo actual isto só é possível de uma forma limitada. Os objectos não planos, como por exemplo, esculturas, não são acessíveis, ou são-no de forma muito 14 limitada, especialmente por meio de processos nos quais filmes já prontos são aplicados sobre uma superficie, ou de processos nos quais tem que ser produzida uma estrutura por estampagem. No entanto, e como é evidente, o processo de acordo com a invenção também pode ser utilizado para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre objectos com superfícies planas, como por exemplo, estufas ou meios de transportes públicos. A utilização do processo de acordo com a invenção tem vantagens especialmente para a produção de superfícies com aptidão de auto-limpeza em estufas, visto que com o processo também podem ser preparadas superfícies com aptidão de auto-limpeza, por exemplo, sobre materiais transparentes, como vidro ou Plexiglas®, e podem ser produzidas superfícies com aptidão de auto-limpeza pelo menos suficientemente transparentes para que, para o crescimento de plantas em estufas, possa ser recebida luz solar suficiente através das superfícies transparentes dotadas de uma superfície com aptidão de auto-limpeza. Ao contrário das estufas tradicionais, que têm que ser limpas regularmente de folhas secas, pó, calcário e material biológico, como por exemplo, algas, as estufas que possuem uma superfície de acordo com a invenção, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, são operadas com intervalos de limpeza mais longos. 0 processo de acordo com a invenção pode ser utilizado de forma igualmente vantajosa para dotar elementos de estruturas de suporte ou não com superfícies com aptidão de auto-limpeza, muito especialmente quando possuem uma protecção anticorrosiva, uma marcação de sinalização, por exemplo, avisos de perigo amarelos e pretos, ou um revestimento pintado. Pode conseguir-se, desta forma, que estes elementos não se sujem por longo períodos, ampliando-se desta forma os intervalos de limpeza e sendo as cores de sinalização perceptíveis durante mais tempo, sem prejuízo pela sujidade. 15 0 processo de acordo com a invenção pode ser ainda utilizado para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre superfícies não rígidas de objectos, como por exemplo, telas ou outros objectos que são mantidos flexíveis. 0 processo de acordo com a invenção, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15, pode ser utilizado, muito especialmente de preferência, para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre paredes flexíveis e não flexíveis, no domínio sanitário. Estas paredes podem ser, por exemplo, paredes de separação de sanitários públicos, paredes de cabines de duches, casas de banho ou saunas, mas também cortinas de duche (paredes flexíveis).

Os exemplos que se seguem deverão elucidar mais pormenorizadamente as superfícies de acordo com a invenção ou o processo para a preparação das superfícies, sem que a invenção tenha que estar limitada a estas formas de realização.

Exemplo de comparação 1:

Sobre uma placa de 2 mm de espessura, de polimetacrilato de metilo (PMMA), é aplicada, por pulverização electrostática, uma mistura constituída por 50% em peso de Aeroperl 90/30 da Degussa AG, uma sílica pirogénica seca por pulverização, com uma superfície BET de 90 m2/g, e 50% em peso de pó de poliamida que cola por fusão (Vestamelt P06, Degussa AG) com uma granulometria média inferior a < 50 ym. Para a fixação das partículas sobre a placa e a produção de uma estrutura rugosa a placa é aquecida 5 minutos a 108 °C. Em seguida, a placa é tratada com Antispread® (Dr. Tillwich GmbH), um agente de hidrofobação superficial, sendo desta forma produzida a hidrofobia das partículas, ou da superfície. A caracterização da superfície é inicialmente realizada visualmente e é marcada com +++. +++ significa que as gotas 16 de água se formam quase completamente. Foram medidos os ângulos de avanço e de recuo, maiores, cada um, do que 150°. A respectiva histerese situa-se abaixo de 10°.

Exemplo 1:

Um verniz em pó (FREOPOX EKP-7, Emil Frei GmbH & Co.) foi aplicado à espátula, a frio, sobre uma chapa de níquel, numa camada de 200 ym de espessura, e foi polvilhado com um Aerosil hidrófobo (R 8200, Degussa AG) . Esta mistura e a chapa de níquel foram submetidos durante 3 minutos a uma temperatura de 180 °C. Depois do arrefecimento observou-se apenas uma pequena melhoria do comportamento de escorrimento da água.

Exemplo 2:

Repetiu-se o ensaio do exemplo 1, mas o Aerosil R 8200 foi aplicado por pressão sobre o verniz fundido, por meio de um rolo metálico. Aqueceu-se em seguida durante mais 3 minutos. A placa fria apresentava um comportamento de escorrimento da água apenas ligeiramente melhor, relativamente ao do verniz em pó puro.

Exemplo 3:

Repetiu-se o ensaio do exemplo 1, mas em vez do verniz em pó foi utilizada uma cola fusível (Vestamelt P 06, Degussa AG) . Depois do arrefecimento, observou-se apenas uma ligeira melhoria do comportamento de escorrimento da água.

Exemplo 4:

Repetiu-se o ensaio do exemplo 1. No entanto, em vez do Aerosil R 8200 hidrófobo, foi utilizada uma sílica hidrófoba (Sipernat 350, Degussa AG) . Depois do 17 arrefecimento da placa procedeu-se ainda a uma hidrofobação por meio de um reagente de hidrofobação (Antispread®, Dr. Tillwich GmbH). 0 efeito lótus era perfeitamente notório neste exemplo.

Com base nos exemplos 1 a 4, reconhece-se que uma diferença de hidrofobia das partículas do agente de fixação (verniz em pó ou cola fusível) relativamente às partículas estruturantes (Aerosil R 8200) impede uma ligação do agente estruturante à matriz. No caso da utilização de uma sílica de precipitação hidrófila (Sipernat 350) a ligação não é impedida e o agente estruturante sinteriza solidamente conjuntamente com as partículas de verniz ou de cola.

Exemplo de comparação 2:

Foram misturados entre si 20% em peso de metacrilato de metilo, 20% em peso de tetra-acrilato de pentaeritrite e 60% em peso de dimetacrilato de hexanodiol. São adicionados, com referência a esta mistura, 14% em peso de Plex 4092 F, um copolímero acrílico da Firma Rohm GmbH, e 2% em peso de endurecedor UV Darokur 1173, e agita-se pelo menos durante 60 minutos. Esta mistura foi aplicada como suporte, com uma espessura de 200 ym, sobre uma placa de PMMA de 2 mm de espessura. A camada foi seca durante 5 minutos. Sobre esta camada seca foi aplicada à espátula uma suspensão em etanol de 10% em peso de sílica pirogénea seca por pulverização, Aeroperl 90/30 Degussa AG, uma sílica com uma superfície BET de 90 m2/g. Depois do endurecimento à luz UV e do tratamento com o agente de hidrofobação Dynasilan 8262, a superfície foi avaliada apenas com +, isto é, as gotas formam-se mal e aderem à superfície até ângulos de inclinação elevados. O mau efeito lótus no exemplo de comparação é atribuído ao engorduramento da estrutura rugosa. Isto é devido à dissolução dos monómeros em etanol. Antes do 18 endurecimento o etanol evapora-se e o endurecedor permanece de preferência sobre a superfície rugosa.

Lisboa, 12 de Novembro de 2007

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Superfície com aptidão de auto-limpeza, que possui uma estrutura superficial artificial, pelo menos parcialmente hidrófoba, de saliências e reentrâncias, caracterizada por as saliências e reentrâncias serem formadas por - partículas estruturantes, fixadas sobre s superfície, que possuem uma estrutura rugosa com saliências e/ou reentrâncias à escala do nanómetro e têm propriedades hidrófobas, assim como - partículas de agente de fixação utilizado para a fixação, que, por conseguinte, contribuem igualmente para a formação das saliências e reentrâncias, aderindo entre si, pelo menos parcialmente, as superfícies das partículas do agente de fixação com superfícies adjacentes de partículas do agente de fixação e/ou de partículas estruturantes, de forma que seja conservada a estrutura à escala nanométrica das partículas estruturantes.

2. Superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as partículas do agente de fixação compreenderem compostos escolhidos dos grupos das colas fusíveis e/ou dos vernizes em pó.

3. Superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por as colas fusíveis e/ou os vernizes em pó serem escolhidos entre os copolímeros de etileno/acrilato de etilo, resinas epoxi, copolímeros de etileno/acetato de vinilo, poliamidas, poliéter-sulfonas, poliisobutenos ou polivinilbutirais.

4. Superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicação 1 a 3, caracterizada 2 por as partículas do agente de fixação possuírem uma dimensão média menor do que 50 ym .

5. Superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicação 1 a 4, caracterizada por as partículas possuírem uma dimensão média menor do que 50 ym.

6. Superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por as partículas possuírem uma dimensão média menor do que 30 ym.

7. Superfície com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicação 1 a 6, caracterizada por as partículas serem formadas pelo menos por um material escolhido entre silicatos, silicatos dopados, minerais, óxidos metálicos, sílicas, polímeros ou pós metálicos.

8. Processo para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 7, que possuem uma estrutura superficial artificial, pelo menos parcialmente hidrófoba, de saliências e reentrâncias, sendo as saliências e reentrâncias formadas por partículas estruturantes fixadas na superfície, caracterizado por as partículas estruturantes, que possuem uma estrutura rugosa com saliências e/ou reentrâncias à escala do nanómetro e têm propriedades hidrófobas, serem fixadas sobre a superfície por partículas de um agente de fixação, que contribuem igualmente para a formação das saliências e reentrâncias, e por o processo compreender os seguintes passos: a) a aplicação de partículas do agente de fixação e de partículas estruturantes sobre uma superfície, sendo aplicadas sobre a superfície primeiro as 3 partículas do agente de fixação e em seguida as partículas estruturantes, e b) a fusão superficial das partículas de agente de fixação, para a fixação das partículas estruturantes e das partículas de agente de fixação sobre a superfície por aquecimento por curto tempo, sendo a temperatura a que é realizada a fusão superficial e a duração desta fusão escolhidas de forma que as partículas de agente de fixação fundam apenas parcialmente, colando-se entre si as partículas de agente de fixação nos seus pontos de contacto e conservando-se a estrutura das partículas estruturantes, especialmente a estrutura na gama dos nanómetros.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a aplicação ser realizada por pulverização ou polvilhamento.

10. Processo de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado por o aquecimento ser realizado por meio de radiação infravermelha.

11. Processo de acordo com as reivindicações 8 ou 10, caracterizado por serem utilizadas partículas estruturantes que possuem pelo menos um material escolhido entre silicatos, silicatos dopados, minerais, óxidos metálicos, sílicas, metais ou polímeros.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por serem utilizadas partículas estruturantes que têm uma dimensão média menor do que 50 ym.

13. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado por serem utilizadas como partículas do agente de fixação 4 compostos escolhidos dos grupos das colas fusíveis e/ou dos vernizes em pó.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por as colas fusíveis e/ou os vernizes em pó compreenderem pelo menos um composto escolhido entre os copolímeros de etileno/acrilato de etilo, copolímeros de etileno/acetato de vinilo, resinas epoxi, poliamidas, poliéter-sulfonas, poliisobutenos ou polivinilbutirais.

15. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 14, caracterizado por serem utilizadas partículas de agentes de fixação que têm uma dimensão média menor do que 50 ym.

16. Utilização do processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15 para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre objectos planos ou não planos.

17. Utilização do processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15, para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre superfícies não rígidas de objectos.

18. Utilização do processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15, para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre paredes flexíveis ou não flexíveis no domínio sanitário.

19. Utilização do processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 8 a 15, para a preparação de superfícies com aptidão de auto-limpeza sobre elementos protegidos contra a corrosão na construção de edifícios. Lisboa, 12 de Novembro de 2007