EP0850203B1

Titanium dioxide-based photocatalytic coating substrate, and titanium dioxide-based organic dispersions

Abstract

PCT No. PCT/FR96/01419 Sec. 371 Date Mar. 12, 1998 Sec. 102(e) Date Mar. 12, 1998 PCT Filed Sep. 13, 1996 PCT Pub. No. WO97/10185 PCT Pub. Date Mar. 20, 1997The invention relates to a substrate provided, on at least a portion of one of its faces, with a coating with a photocatalytic property based on titanium dioxide which is at least partially crystalline and which is incorporated in the said coating partly in the form of particles predominantly crystallized in the anatase form. The invention also relates to a process for the preparation of this substrate and organic dispersions of titanium dioxide particles used in the said process for the preparation of the substrate.

EP0850203B1, drawing sheet 1
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Expired 13 September 2016, 10 years ago.

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36 claims: 12 independent, 24 dependent

  1. 1
    Substrat (1) muni sur au moins une partie d'une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique, à base de dioxyde de titane au moins partiellement cristallisé et incorporé audit revêtement en partie sous forme de particules majoritairement cristallisées sous forme anatase, lesdites particules étant incorporées dans le revêtement (3) à l'aide d'un liant minéral, sous forme d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes, amorphe ou partiellement cristallisé.
  2. 2
    Substrat (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la taille de particules est comprise entre 5 et 80 nm.
  3. 3
    Substrat (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement (3) présente un indice de réfraction compris entre 1,40 et 2,35, de préférence compris entre 1,6 et 2,3.
  4. 4
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les oxyde(s) du liant minéral sont choisis parmi l'oxyde de silicium, l'oxyde de titane, l'oxyde d'étain, l'oxyde de zirconium et l'oxyde d'aluminium.
  5. 5
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des particules de dioxyde de titane comprennent dans leur réseau cristallin par des ions métalliques choisis parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le tantale, le niobium, le cobalt, le nickel, le vanadium.
  6. 6
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des particules de dioxyde de titane sont recouvertes au moins en partie d'une couche d'oxydes ou de sels métalliques, le métal étant choisi parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le tantale, le niobium, le cobalt, le nickel, le vanadium, le tungstène, l'étain, le zirconium, le cadmium, le zinc.
  7. 7
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des particules de dioxyde de titane sont recouvertes au moins en partie d'une couche de métal choisi parmi le platine, l'argent ou le rhodium.
  8. 8
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (3) comprend des particules additives à base de cadmium, étain, tungstène, zinc, cérium ou zirconium.
  9. 9
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (3) est comprise entre 5 nm et 1 micron, de préférence entre 5 nm et 100 nm.
  10. 10
    Substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est à base verrière, céramique ou vitro-céramique.
  11. 11
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'est disposé sous le revêtement (3) à base de dioxyde de titane au moins une couche mince (2) à fonction antistatique, thermique, optique, ou faisant barrière à la migration des alcalins provenant du substrat.
  12. 12
    Substrat (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction anti-statique, éventuellement à polarisation contrôlée, et/ou thermique, et/ou optique est à base de matériau conducteur du type métal ou du type oxyde métallique dopé tel que l'oxyde d'indium dopé à l'étain ITO, l'oxyde d'étain dopé avec un halogène de type fluor SnO 2 :F, ou de l'oxyde de zinc dopé à l'indium ZnO:ln, au fluor ZnO:F, à l'aluminium ZnO:Al ou à l'étain ZnO:Sn.
  13. 13
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction optique est à base d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes dont l'indice de réfraction est intermédiaire entre celui du revêtement (3) et celui du substrat (1), notamment choisi(s) parmi les oxydes suivants :Al 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 , oxycarbure ou oxynitrure de silicium.
  14. 14
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction de barrière aux alcalins est à base d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure ou d'oxycarbure de silicium, d'oxyde d'aluminium contenant du fluor Al 2 O 3 :F, ou de nitrure d'aluminium.
  15. 15
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le revêtement (3) constitue la dernière couche d'un empilement de couches anti-reflets.
  16. 16
    Vitrage monolithique, multiple du type double-vitrage ou feuilleté, incorporant le substrat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  17. 17
    Utilisation du substrat (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 pour la fabrication des vitrages "auto-nettoyants", anti-buée et/ou anti-salissures, notamment les vitrages pour le bâtiment du type double vitrage, des vitrages pour véhicules du type pare-brise, lunette arrière ou latéraux d'automobiles, trains, avions, ou vitrages utilitaires comme des verres d'aquarium, de vitrine, de serres, d'ameublement d'intérieur, de mobilier urbain, ou des miroirs, écrans de télévision, vitrages à absorption variable commandée électriquement.
  18. 18
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3), par pyrolyse en phase liquide, à partir d'une dispersion comprenant au moins un composé organométallique et des particules de dioxyde de titane, lesdites particules présentant les caractéristiques des particules incorporées au revêtement (3) final.
  19. 19
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3), par une technique de sol-gel, avec un mode de dépôt du type trempé, "cell-coating", enduction laminaire ou "spray-coating", à partir d'une dispersion comprenant au moins un composé organométallique et des particules de dioxyde de titane, lesdites particules présentant les caractéristiques des particules incorporées au revêtement (3) final.
  20. 20
    Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce qu'on utilise une dispersion telle que le rapport de la masse des composés organométalliques exprimés en oxydes métalliques (MO x ) par rapport au poids de TiO 2 apporté par les particules et des composés organométalliques exprimés en oxydes métalliques (MO x ) est compris entre 5 et 80 %.
  21. 21
    Procédé selon l'une des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que les composés organométalliques sont à base de titane ou de silicium.
  22. 22
    Procédé selon l'une des revendications 18 à 21, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) en au moins deux étapes successives.
  23. 23
    Procédé selon l'une des revendications 18 à 22, caractérisé en ce qu'on fait subir au revêtement (3), après dépôt, au moins un traitement thermique du type recuit.
  24. 24
    Dispersion organique, caractérisée en ce qu'elle comprend :- des particules de dioxyde de titane de taille comprise entre 5 et 80 nm, monodisperses et majoritairement sous forme cristalline anatase, - au moins un composé organométallique, - et au moins un solvant organique, de préférence présentant une chaleur latente de vaporisation inférieure à celle de l'eau.
  25. 25
    Dispersion selon la revendication 24, caractérisée en ce que le solvant organique est choisi parmi les alcools et en particulier les glycols et les esters tels que l'acétate d'éthyle.
  26. 26
    Dispersion selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce que les particules de dioxyde de titane sont issues d'un procédé de préparation en solution.
  27. 27
    Dispersion selon la revendication 26, caractérisée en ce que les particules de dioxyde de titane sont issus du procédé qui consiste à hydrolyser au moins un composé du titane A en présence d'au moins un composé B choisi parmi :(i) les acides qui présentent : - soit un groupement carboxyle et au moins deux groupements hydroxyles et/ou amines, - soit au moins deux groupements carboxyles et au moins un groupement hydroxyle et/ou amine, (ii) les acides phosphoriques organiques de formules suivantes : dans lesquelles, n et m sont des nombres entiers compris entre 1 et 6, p est un nombre entier compris entre 0 et 5, R1, R2, R3 identiques ou différents représentant un groupement hydroxyle, amino, aralkyl, aryl, alkyl ou l'hydrogène, (iii) les composés capables de libérer des ions sulfates en milieu acide, (iv) les sels des acides décrits ci-dessus, et en présence de germes de dioxyde de titane anatase présentant une taille d'au plus 5 nm et dans un rapport pondéral exprimé en TiO 2 présent dans les germes/titane présent avant introduction des germes dans le milieu d'hydrolyse, exprimé en TiO 2 compris entre 0,01 % et 3 %.
  28. 28
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 26 ou 27, caractérisée en ce que les particules sont poreuses.
  29. 29
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 28, caractérisée en ce qu'elle comprend également au moins un composé organométallique à base d'un métal choisi parmi le titane, le silicium, l'étain, le zirconium ou l'aluminium.
  30. 30
    Dispersion selon la revendication 29, caractérisée en ce que le composé organométallique est un composé de formule générale M(OR) 4 dans laquelle M représente le métal choisi parmi le titane, le silicium, l'étain, le zirconium ou l'aluminium, et R un radical alkyle, cycloalkyle, aryle, alkylaryle ou arylakyle, alcényle, alcynyle, un radical acétylacétonate ou un de ses dérivés, un radical aminé ou un de ses dérivés, un glycolate.
  31. 31
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 30, caractérisée en ce que la proportion des composés organométalliques est telle que le rapport de la masse de ces composés exprimés en oxydes métalliques (MO x ) par rapport au poids de TiO 2 apporté par les particules et des composé organométalliques exprimés en oxydes métalliques (MO x ) est compris entre 5 et 80 %.
  32. 32
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 31, caractérisée en ce qu'elle comprend des particules additives à base de composés métalliques choisis parmi le cadmium, l'étain, le tungstène, le zinc, le cérium ou le zirconium.
  33. 33
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 32, caractérisée en ce qu'au moins une partie des particules de dioxyde de titane de la dispersion sont dopées dans leur réseau cristallin par des ions métalliques choisis parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le tantale, le niobium, le cobalt, le nickel, le vanadium.
  34. 34
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 33, caractérisée en ce qu'au moins une partie des particules de dioxyde de titane de la dispersion sont recouvertes au moins en partie d'une couche d'oxydes ou de sels métalliques, le métal étant choisi parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le tantale, le niobium, le cobalt, le nickel, le vanadium, le tungstène, l'étain, le zirconium, le cadmium, le zinc.
  35. 35
    Dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 34, caractérisée en ce qu'au moins une partie des particules de dioxyde de titane de la dispersion sont recouvertes au moins en partie d'un catalyseur, notamment d'une couche de métal choisi parmi le platine, l'argent ou le rhodium.
  36. 36
    Utilisation d'une dispersion selon l'une quelconque des revendications 24 à 35 dans un procédé selon l'une des revendications 18 à 23.
Independent claims36