形成建筑构件的方法和耐藻类建筑构件的制作方法
【专利说明】形成建筑构件的方法和耐藻类建筑构件
[0001]本申请是2007年2月9日提交、发明名称为“带有光催化材料的整体式建筑构件”、申请号为200780007781.5 (国际申请号为PCT/US2007/003520)的发明专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002]本发明涉及光催化构造表面。
[0003]最近几年，屋顶基板和其它建筑材料由于藻类滋生而褪色的问题已变得尤其严重。已经将褪色归因于由空气传播的颗粒来运输的蓝-绿藻类，例如粘球藻属物种(Gloeocapsa spp.)的存在。另外，由其它空气传播的污染物(例如烟灰和油脂)引起的褪色也有助于褪色。
[0004]一种防止屋顶褪色的方法为定期清洗。这可以用高功率水清洗机来进行。另外有时也将漂白剂用于微生物滋生尤其严重的区域。对屋顶进行专业清洗是一种相对昂贵、短期的藻类控制方法。使用漂白剂会引起辅助结构变色并且伤害周围的植物。
【发明内容】
[0005]一般来讲，本发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]在本发明的一个方面，公开了一种形成建筑构件的方法。提供了第一粘接性混合物(cementit1us mixture)。将光催化材料中混入第二粘接性混合物中以产生光催化粘接性混合物。将第一粘接性混合物和光催化粘接性混合物共成形为具有由第一粘接性混合物构成的基层、由光催化粘接性混合物构成的顶层的成形的未固化两层式整料。然后使该成形的未固化两层式整料固化。
[0007]在本发明的另一方面，公开了一种耐藻类建筑构件。该耐藻类建筑构件包括基层和设置在该基层上的耐藻类层，基层包含第一固化粘接性混合物。耐藻类层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。在基层和耐藻类层之间形成界面。界面的内聚强度最低限度与基层的内聚强度和/或耐藻类层的内聚强度一样高。
[0008]根据下面的具体描述，本申请的这些方面和其它方面将变得显而易见。然而，在任何情况下，以上
【发明内容】
都不应理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求的限定，在专利申请过程中可以对其进行修改。
【附图说明】
[0009]在附图的几个图中，类似的部分采用类似的附图标记，并且:
[0010]图1为用于制造根据本发明实施例的成形的未固化整体式建筑构件的装置的示意性侧视图；以及
[0011]图2为通过图1的装置生产的建筑构件的示意性侧视图。
【具体实施方式】
[0012]一般来讲，本发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构造中的任何构件、层或结构。建筑基板可以为内部基板或者外部基板。建筑基板可应用于或形成例如竖直表面、水平表面或倾斜表面等构造表面的一部分。实例包括建筑物的地板、房顶、墙壁和护墙板。例如人行道、引道、车道等景观构件包括建筑基板或由建筑基板形成。
[0013]术语“聚合物”或“聚合物的”应该理解为包括聚合物、共聚物(如，用两种或更多种不同单体形成的聚合物)、低聚物和它们的组合，以及聚合物、低聚物或共聚物。除非另外指明，否则嵌段共聚物和无规共聚物都包括在内。
[0014]除非另外指明，否则表达本说明书和权利要求中所使用的特征尺寸、量以及物理特性的所有数字都应当理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指明，否则在上述说明书和所附的权利要求书中所列出的数值参数均为近似值，该近似值可以根据本领域内的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的期望特性的不同而变化。
[0015]重量百分比、重量％、按重量计的百分比、按重量计％等等是同义词，是指物质的浓度，即将该物质的重量除以组合物的重量并乘以100。
[0016]术语“邻近”指的是一个构件接近另一个构件，包括构件彼此接触的情况，还包括构件由布置在构件之间的一个或多个层间隔开的情况。
[0017]通过端点列举的数值范围包括所述范围所包含的所有数值(如，I至5包括1、
1.5、2、2.75,3,3.80、4和5)和在此范围内的任何范围。
[0018]除非本文另外明确指出，如本说明书以及所附的权利要求书中所使用的“一种”、“一个”和“所述”包括复数指代。除非本文另外明确指出，如本说明书以及所附权利要求书中所用，术语“或”通常表示包括“和/或”的含义。
[0019]光催化剂在活化或暴露于阳光时，既形成氧化位点又形成还原位点。这些位点能够防止或抑制藻类在基板上生长，或能够产生抑制藻类在基板上生长的活性物质。在其它实施例中，这些位点产生抑制生物群在基板上生长的活性物质。这些位点本身或由这些位点产生的活性物质也可以光氧化其它表面污染物，例如尘土或烟灰或花粉等。光催化构件也能够产生活性物质，该活性物质可与有机污染物反应，从而使有机污染物转化为容易挥发或冲洗掉的物质。
[0020]本领域内的技术人员传统上认可的光催化颗粒适用于本发明。合适的光催化剂包括但不限于，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、它们的组合，或用光催化涂层涂覆的非活性颗粒。
[0021]在其它实施例中，光催化颗粒掺杂有例如碳、氮、硫、氟等。在其它实施例中，掺杂物可以为诸如Pt、Ag或Cu之类的金属元素。在一些实施例中，掺杂材料改变光催化颗粒的能带隙。在一些实施例中，过渡金属氧化物光催化剂为纳米晶锐钛矿相1102和纳米晶ZnO。
[0022]可以经由快速化学测试来确定基板、基板涂层和/或带涂层的基板的相对光催化活性，所述快速化学测试提供由基板中或基板上的UV照射的光催化剂产生羟基自由基的速率的指示。确定由光催化剂所产生的羟基自由基的产量的一种方法是通过使用已在公开文献中引用多次的“对苯二甲酸剂量计”。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。“Quantum yields of activeoxidative species formed on Ti02photocatalyst，，，Ishibashi, K ;等人，J.Photochem.and Photob1l.A:Chemistry 134(2000) 139-142。在某些情况下，可用的光催化材料包括T12, W03、ZnO和类似的宽带隙半导体金属氧化物。在一些情况下，光催化剂包括锐钛矿形式的打02和/或锐钛矿T1 2和锐钛矿ZnO的混合物。
[0023]在一些情况下，建筑构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。将诸如骨料之类的材料加入到水泥中会形成称为混凝土的粘接性材料。可以将有机或无机纤维添加到粘接性混合物中。在一些情况下，粘接性混合物可包含波特兰水泥(也称为水硬水泥)、砂和水。
[0024]根据所制造的具体建筑构件，可以以任何适当的比率混合这些组分以及例如颜料等可选的添加剂。在一些情况下，粘接性混合物的水对水泥的比值可为约0.3至I。如果需要，粘接性混合物的水泥对砂的比值可为约0.2至I。
[0025]如果需要，建筑构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种或多种光催化材料，例如以上讨论的那些材料，从而形成光催化粘接性混合物。在一些情况下，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约0.5至约75体积百分比的光催化材料。光催化粘接性混合物可包含约0.5至约30体积百分比，或甚至约10至约30体积百分比的光催化材料。
[0026]下面将参照附图论述用一种或多种粘接性混合物(包括第一粘接性混合物和通过混合或以其它方式组合一种或多种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)形成建筑构件的方法。
[0027]在一些情况下，建筑构件可包括聚合物涂层或层，所述聚合物涂层或层可以以任何合适的方式(例如喷涂、刷涂、浸渍或任何其它合适的技术)施加到建筑构件的一个或多个表面上。如果涉及固化步骤，则可在固化建筑构件之前或之后施加该聚合物涂层或层，并可由任何合适的聚合物形成该聚合物涂层或层。在一些情况下，尤其是如果建筑构件包含水泥，则聚合物涂层可以是可用于减少甚至抑制风化作用的任何聚合物材料。聚合物涂层可包含聚丙烯酸酯(即，聚(甲基)丙烯酸酯)。在一些情况下，聚合