光催化活化自洁制品的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带有光催化活化自洁涂层的制品的制备方法，其中通过喷涂热解、化学汽相沉积或磁控溅射真空沉积法在基体上形成光催化活化自洁涂层而提供了具有光催化活化自洁表面的基体。涂层的厚度至少约为５００埃，以限制向着基体的部分涂层发生钠离子中毒。另外在沉积光催化活化自洁涂层之前，可以在基体表面上沉积一层钠离子扩散阻挡层，以防止光催化活化自洁涂层发生钠离子中毒。该基体包括玻璃基体，例如玻璃板和连续浮法玻璃带。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Preparation method of photocatalytic activation self-cleaning product

The invention discloses a method for preparing a photocatalytically activated self-cleaning coating products, including by spray pyrolysis, chemical vapor deposition or magnetron sputtering vacuum deposition on the substrate forming a self-cleaning coating provides a self-cleaning surface activation substrate photocatalytic activation. The thickness of the coating is at least about 500 to limit sodium ion poisoning to a portion of the substrate. In addition, a layer of sodium ion diffusion barrier can be deposited on the surface of the substrate before the deposition of the activated self-cleaning coating to prevent the sodium ion poisoning from the photocatalytic activation of the self-cleaning coating. The substrate comprises a glass substrate such as a glass plate and a continuous float glass band.

【技术实现步骤摘要】
本申请为分案申请，其母案申请的申请号为9980424.5，申请日为1998年3月12日，名称为“光催化自洁制品及其制备方法”。本申请要求享受1997年3月14日提交的美国临时申请No.60/040566的优先权。1997年3月14日提交的美国临时申请No.0/040565和与本申请同日提交的Greenberg等人的题为“光催化活化自洁装置”的美国普通申请No.08/899265均与本申请相关，并且它们并入本说明书作为参考。本专利技术涉及在基体(如玻璃板和连续浮法玻璃带)上沉积光催化活化自洁涂层的方法，涉及防止沉积在含有钠离子的基体上的光催化活化自洁涂层发生钠离子中毒的方法以及涉及根据该方法而制得的制品。对于许多基体(如玻璃基体)来说，需要该基体的表面保持“清洁”，也就是说，没有表面杂质，例如普通的有机或无机表面杂质。从传统意义上来说，这就意味着要经常对这些表面进行清洗。这种清洗工作一般是通过人工或通过机械装置进行。不管是哪一种方法均十分费力、费时和/或费钱。人们需要具有自我清洗或至少容易清洗的表面的基体，这样可以省去或减轻这种人工或机械清洗的需要。已经知道二氧化钛(TiO2)涂层可以在基体上提供光催化活化自洁(下文中称为“PASC”)表面。涉及在玻璃基体上形成PASC二氧化钛涂层的出版物包括US5595813和“在玻璃上的光氧化自洁透明二氧化钛膜”，Paz等人，J.Mater.Res.，Vol.10，No.11.pp.2842-48(Nov.1995)。此外，通常涉及有机化合物的光催化氧化的专利和文章目录包括在“从水和空气中除去有害化合物的光催化方法研究工作的文献目录”(Bibliography of Workon the Photocatalytic Removal of Hazardous Compounds from Waterand Air)，D.Blake，National Renewable Energy Laboratory(May 1994)和1995年10月更新和1996年10月更新中。现有的用于将PASC涂层(如二氧化钛PASC涂层)涂覆上基体上的方法是溶胶-凝胶法。利用溶胶-凝胶法，可以在室温或大致室温的温度下将未结晶的基于醇类溶剂的胶体悬浮液(溶胶)喷涂、喷射或浸涂在基体上。而后将该基体加热到约100-800℃(212-1472华氏度)的温度，从而使PASC涂层与基体粘连和/或使PASC涂层结晶；由此在基体上形成结晶的PASC涂层(凝胶)。限制使用溶胶-凝胶PASC涂层的是该溶胶-凝胶涂覆方法经济上不合算或者在实践中与某些涂层条件或基体不匹配。举例来说当需要在浮法玻璃带的制造过程中在该玻璃带上形成PASC涂层时，该玻璃带太热以致于不能接受溶胶，这部分取决于在该溶胶溶液中所用的溶剂。对于在该溶胶-凝胶工艺中所用的许多溶剂来说，需要在涂覆溶胶之前将热浮法玻璃板冷却到室温，而后再将浮法玻璃板加热到足以使该溶胶结晶成PASC涂层的温度。这种冷却和再加热操作在设备上需要较大的投资，需要能量和操作成本并且会大大降低生产效率。如果在基体中存在钠离子并且这些钠离子会由基体迁移到PASC涂层中，PASC涂层的PASC活性就会大大降低或受到破坏。该过程称为钠中毒或钠离子中毒。对于含有钠离子的许多基体来说，钠离子迁移到涂层中的速度会随着基体温度的增加而增加。因此，溶胶-凝胶涂层方法的另一个限制在于重新加热该基体会增加钠离子迁移的机会，反过来也增加了PASC涂层的钠离子中毒。通过溶胶-凝胶法形成PASC涂层的另一个限制在于涂层的厚度，例如为几个微米(10-6m)厚。这种厚度的PASC涂层会对涂覆PASC的制品的光学和/或美学性能产生不利的影响。正如由上面所说的内容可以看出的是，人们需要一种没有上述缺陷的在其上沉积了PASC涂层的制品以及需要沉积PASC涂层的方法。本专利技术涉及一种PASC制品，该制品包括具有至少一个表面和PASC涂层，如二氧化钛的基体，所说的PASC涂层是通过选自化学汽相沉积(下文中称为“CVD”)、喷涂热解和磁控溅射真空沉积(“MSVD”)的一种方法而沉积在基体表面上的。本专利技术还涉及制造该制品的方法。本专利技术还涉及一种PASC制品，该制品包括具有至少一个表面、沉积在该基体表面上的钠离子迁移阻挡(下文称为“SIDB”)层，如氧化锡、二氧化钛、氧化铝层及其混合物以及沉积在该SIDB层上的PASC层，如二氧化钛层。该PASC涂层和SIDB层各自通过选自CVD、喷涂热解和MSVD的方法沉积。本专利技术还涉及制造该制品的方法。附图说明图1是具有沉积在其上的PASC涂层的基体局部正视图。图2与图1相似，表示位于基体与PASC涂层之间的SIDB层。图3表示CVD涂覆器的选定部件的示意图。图4表示喷涂热解涂覆器的选定部件的示意图。现在参见图1，它表示了一种具有本专利技术的特点的制品20。制品20包括基体22，在其上沉积了PASC涂层24。基体22不限于本专利技术并且可以包括玻璃基体，如玻璃板或连续的浮法玻璃带，塑料基体，金属基体和涂釉的基体。PASC涂层24可以如图1所示直接位于基体22上或者在PASC涂层24和基体22之间还可存在其它层，例如包括但不限于如图2所示并且在下文中详细描述的SIDB层26。此外，正如本领域内的技术人员可以明白的那样，PASC涂层24可以是基体22上多层叠层的最外层，也可以将PASC涂层24作为一层非最外层而埋入这种多层叠层中，条件是有足够的光辐射可以通过沉积在上述PASC涂层24上的涂层，从而光催化活化PASC涂层24并且活性辐射可以通过沉积在PASC涂层24上的涂层，从而与存在于多层叠层最外层上的有机杂质进行反应。PASC涂层24可以是任何一种可以光催化活化从而自洁并且可以通过CVD法、喷涂热解法或MSVD法沉积的涂层。举例来说，但不限于本专利技术，这种PASC涂层24可以包括一种或多种金属氧化物，如氧化钛、氧化铁、氧化银、氧化铜、氧化钨、氧化铝、氧化硅、锡酸锌、氧化钼、氧化锌、氧化锌/氧化锡、钛酸锶及其混合物。该金属氧化物可以包括氧化物、金属的过氧化物或亚氧化物。优选的PASC涂层24是二氧化钛涂层。二氧化钛以无定型和三种结晶形式存在，即锐钛矿、金红石和板钛矿晶体形式。锐钛矿型二氧化钛是优选的，这是因为它具有较强的PASC活性，同时还具有优异的耐化学侵蚀性和优异的物理稳定性。此外，锐钛矿二氧化钛在可见光区具有高透过率，这使得较薄的锐钛矿涂层具有优异的光学性能。金红石型二氧化钛也具有PASC活性。锐钛矿和/或金红石型与板钛矿和/或无定型相的组合对于本专利技术来说是可行的，条件是该组合具有PASC活性。PASC涂层24必须足够厚，以提供适当的PASC活性。没有一个绝对值可以使该PASC活性涂层24“适当”或“不适当”，因为PASC涂层是否具有适当的PASC活性主要取决于该PASC涂覆制品所使用的目的和条件以及根据目的所选择的性能标准。通常，越厚的PASC涂层产生越高的PASC活性。但是较薄的涂层也有所不同，例如当该制品出于光学或美学原因而需要较高的透过率时，较薄的涂层则是优选的；具有较薄的涂层时，制品表面上的表面杂质可容易地除去，该涂层向基本辐射暴露和/或该PASC涂层24将向钠中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有光催化活化自洁涂层的玻璃制品的制备方法，包括以下步骤：通过浮法工艺提供具有至少一个表面的玻璃制品；和通过选自化学汽相沉积和喷涂热解的沉积方法，在浮法玻璃制造过程中浮法玻璃带的温度至少约为４００℃（７５２华氏度）的位置 处在所述制品的一个表面上沉积光催化活化自洁涂层，所述涂层为晶体形态的二氧化钛，并且具有至少２５０埃到小于１微米（１０↑［－６］ｍ）的厚度，从而使足够部分的涂层保持无钠离子中毒并保持其活性，所述涂层的光催化活化自洁反应速度至少约为２×１０↑［－３］／厘米.分钟。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：CB格林博格，CS哈里斯，V科瑟伊斯，LA库提莱克，DE辛格莱汤，J桑伊，JP希尔，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]