形成建筑構(gòu)件的方法和耐藻類建筑構(gòu)件的制作方法
【專利說明】形成建筑構(gòu)件的方法和耐藻類建筑構(gòu)件
[0001]本申請是2007年2月9日提交、發(fā)明名稱為“帶有光催化材料的整體式建筑構(gòu)件”、申請?zhí)枮?00780007781.5 (國際申請?zhí)枮镻CT/US2007/003520)的發(fā)明專利申請的分案申請。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及光催化構(gòu)造表面。
[0003]最近幾年，屋頂基板和其它建筑材料由于藻類滋生而褪色的問題已變得尤其嚴重。已經(jīng)將褪色歸因于由空氣傳播的顆粒來運輸?shù)乃{-綠藻類，例如粘球藻屬物種(Gloeocapsa spp.)的存在。另外，由其它空氣傳播的污染物(例如煙灰和油脂)引起的褪色也有助于褪色。
[0004]一種防止屋頂褪色的方法為定期清洗。這可以用高功率水清洗機來進行。另外有時也將漂白劑用于微生物滋生尤其嚴重的區(qū)域。對屋頂進行專業(yè)清洗是一種相對昂貴、短期的藻類控制方法。使用漂白劑會引起輔助結(jié)構(gòu)變色并且傷害周圍的植物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一般來講，本發(fā)明涉及光催化建筑基板以及制造光催化建筑基板的方法。
[0006]在本發(fā)明的一個方面，公開了一種形成建筑構(gòu)件的方法。提供了第一粘接性混合物(cementit1us mixture)。將光催化材料中混入第二粘接性混合物中以產(chǎn)生光催化粘接性混合物。將第一粘接性混合物和光催化粘接性混合物共成形為具有由第一粘接性混合物構(gòu)成的基層、由光催化粘接性混合物構(gòu)成的頂層的成形的未固化兩層式整料。然后使該成形的未固化兩層式整料固化。
[0007]在本發(fā)明的另一方面，公開了一種耐藻類建筑構(gòu)件。該耐藻類建筑構(gòu)件包括基層和設(shè)置在該基層上的耐藻類層，基層包含第一固化粘接性混合物。耐藻類層包含分散在或以其它方式混在第二固化粘接性混合物中的光催化材料。在基層和耐藻類層之間形成界面。界面的內(nèi)聚強度最低限度與基層的內(nèi)聚強度和/或耐藻類層的內(nèi)聚強度一樣高。
[0008]根據(jù)下面的具體描述，本申請的這些方面和其它方面將變得顯而易見。然而，在任何情況下，以上
【發(fā)明內(nèi)容】
都不應(yīng)理解為是對受權(quán)利要求書保護的主題的限制，該主題僅受所附權(quán)利要求的限定，在專利申請過程中可以對其進行修改。
【附圖說明】
[0009]在附圖的幾個圖中，類似的部分采用類似的附圖標記，并且:
[0010]圖1為用于制造根據(jù)本發(fā)明實施例的成形的未固化整體式建筑構(gòu)件的裝置的示意性側(cè)視圖；以及
[0011]圖2為通過圖1的裝置生產(chǎn)的建筑構(gòu)件的示意性側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0012]一般來講，本發(fā)明涉及光催化建筑基板和制造光催化建筑基板的方法。建筑基板可以是可用于構(gòu)造中的任何構(gòu)件、層或結(jié)構(gòu)。建筑基板可以為內(nèi)部基板或者外部基板。建筑基板可應(yīng)用于或形成例如豎直表面、水平表面或傾斜表面等構(gòu)造表面的一部分。實例包括建筑物的地板、房頂、墻壁和護墻板。例如人行道、引道、車道等景觀構(gòu)件包括建筑基板或由建筑基板形成。
[0013]術(shù)語“聚合物”或“聚合物的”應(yīng)該理解為包括聚合物、共聚物(如，用兩種或更多種不同單體形成的聚合物)、低聚物和它們的組合，以及聚合物、低聚物或共聚物。除非另外指明，否則嵌段共聚物和無規(guī)共聚物都包括在內(nèi)。
[0014]除非另外指明，否則表達本說明書和權(quán)利要求中所使用的特征尺寸、量以及物理特性的所有數(shù)字都應(yīng)當(dāng)理解為由術(shù)語“約”來修飾。因此，除非有相反的指明，否則在上述說明書和所附的權(quán)利要求書中所列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，該近似值可以根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的期望特性的不同而變化。
[0015]重量百分比、重量％、按重量計的百分比、按重量計％等等是同義詞，是指物質(zhì)的濃度，即將該物質(zhì)的重量除以組合物的重量并乘以100。
[0016]術(shù)語“鄰近”指的是一個構(gòu)件接近另一個構(gòu)件，包括構(gòu)件彼此接觸的情況，還包括構(gòu)件由布置在構(gòu)件之間的一個或多個層間隔開的情況。
[0017]通過端點列舉的數(shù)值范圍包括所述范圍所包含的所有數(shù)值(如，I至5包括1、
1.5、2、2.75,3,3.80、4和5)和在此范圍內(nèi)的任何范圍。
[0018]除非本文另外明確指出，如本說明書以及所附的權(quán)利要求書中所使用的“一種”、“一個”和“所述”包括復(fù)數(shù)指代。除非本文另外明確指出，如本說明書以及所附權(quán)利要求書中所用，術(shù)語“或”通常表示包括“和/或”的含義。
[0019]光催化劑在活化或暴露于陽光時，既形成氧化位點又形成還原位點。這些位點能夠防止或抑制藻類在基板上生長，或能夠產(chǎn)生抑制藻類在基板上生長的活性物質(zhì)。在其它實施例中，這些位點產(chǎn)生抑制生物群在基板上生長的活性物質(zhì)。這些位點本身或由這些位點產(chǎn)生的活性物質(zhì)也可以光氧化其它表面污染物，例如塵土或煙灰或花粉等。光催化構(gòu)件也能夠產(chǎn)生活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)可與有機污染物反應(yīng)，從而使有機污染物轉(zhuǎn)化為容易揮發(fā)或沖洗掉的物質(zhì)。
[0020]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員傳統(tǒng)上認可的光催化顆粒適用于本發(fā)明。合適的光催化劑包括但不限于，T12, ZnO, W03、SnO2, CaT13> Fe2O3> MoO3> Nb2O5, TixZr(1_x)O2, SiC、SrT13> CdS,GaP、InP、GaAs、BaT i O3、KNbO3、Ta2O5、B i203、Ni O、Cu2O、S i O2、MoS2、InPb、RuO2、CeO2、T i (OH) 4、它們的組合，或用光催化涂層涂覆的非活性顆粒。
[0021]在其它實施例中，光催化顆粒摻雜有例如碳、氮、硫、氟等。在其它實施例中，摻雜物可以為諸如Pt、Ag或Cu之類的金屬元素。在一些實施例中，摻雜材料改變光催化顆粒的能帶隙。在一些實施例中，過渡金屬氧化物光催化劑為納米晶銳鈦礦相1102和納米晶ZnO。
[0022]可以經(jīng)由快速化學(xué)測試來確定基板、基板涂層和/或帶涂層的基板的相對光催化活性，所述快速化學(xué)測試提供由基板中或基板上的UV照射的光催化劑產(chǎn)生羥基自由基的速率的指示。確定由光催化劑所產(chǎn)生的羥基自由基的產(chǎn)量的一種方法是通過使用已在公開文獻中引用多次的“對苯二甲酸劑量計”。新近的出版物包括'Detect1n of activeoxidative species in Ti02photocatalysts using the fluorescence technique，，，Ishibashi, K ；等人 Electrochem.Comm.2(2000)207-210?！癚uantum yields of activeoxidative species formed on Ti02photocatalyst，，，Ishibashi, K ;等人，J.Photochem.and Photob1l.A:Chemistry 134(2000) 139-142。在某些情況下，可用的光催化材料包括T12, W03、ZnO和類似的寬帶隙半導(dǎo)體金屬氧化物。在一些情況下，光催化劑包括銳鈦礦形式的打02和/或銳鈦礦T1 2和銳鈦礦ZnO的混合物。
[0023]在一些情況下，建筑構(gòu)件可以用粘接性混合物形成。粘接性混合物可包含粘土。粘接性材料可包含水泥。將諸如骨料之類的材料加入到水泥中會形成稱為混凝土的粘接性材料。可以將有機或無機纖維添加到粘接性混合物中。在一些情況下，粘接性混合物可包含波特蘭水泥(也稱為水硬水泥)、砂和水。
[0024]根據(jù)所制造的具體建筑構(gòu)件，可以以任何適當(dāng)?shù)谋嚷驶旌线@些組分以及例如顏料等可選的添加劑。在一些情況下，粘接性混合物的水對水泥的比值可為約0.3至I。如果需要，粘接性混合物的水泥對砂的比值可為約0.2至I。
[0025]如果需要，建筑構(gòu)件可由第一粘接性混合物和第二粘接性混合物形成。第二粘接性混合物可包含一種或多種光催化材料，例如以上討論的那些材料，從而形成光催化粘接性混合物。在一些情況下，除了向第二粘接性混合物中添加有光催化材料外，第一粘接性混合物和第二粘接性混合物可以是基本相同的。光催化粘接性混合物可包含約0.5至約75體積百分比的光催化材料。光催化粘接性混合物可包含約0.5至約30體積百分比，或甚至約10至約30體積百分比的光催化材料。
[0026]下面將參照附圖論述用一種或多種粘接性混合物(包括第一粘接性混合物和通過混合或以其它方式組合一種或多種光催化材料和第二粘接性混合物而形成的光催化粘接性混合物)形成建筑構(gòu)件的方法。
[0027]在一些情況下，建筑構(gòu)件可包括聚合物涂層或?qū)?，所述聚合物涂層或?qū)涌梢砸匀魏魏线m的方式(例如噴涂、刷涂、浸漬或任何其它合適的技術(shù))施加到建筑構(gòu)件的一個或多個表面上。如果涉及固化步驟，則可在固化建筑構(gòu)件之前或之后施加該聚合物涂層或?qū)?，并可由任何合適的聚合物形成該聚合物涂層或?qū)?。在一些情況下，尤其是如果建筑構(gòu)件包含水泥，則聚合物涂層可以是可用于減少甚至抑制風(fēng)化作用的任何聚合物材料。聚合物涂層可包含聚丙烯酸酯(即，聚(甲基)丙烯酸酯)。在一些情況下，聚合