Artículo de óptica que incluye un revestimiento anti-vaho temporal que tiene una durabilidad mejorada.

Cristal de gafas, que comprende un sustrato revestido con un revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles y

, en contacto directo con este revestimiento, un revestimiento precursor de un revestimiento anti-vaho, siendo obtenido el revestimiento precursor del revestimiento anti-vaho por injerto de al menos un compuesto organosilano que posee:

• un grupo polioxialquileno, que comprende menos de 80 átomos de carbono, y

• al menos un átomo de silicio portador de al menos un grupo hidrolizable, caracterizado por que el revestimiento precursor del revestimiento anti-vaho:

- posee un ángulo de contacto estático con el agua superior a 10º e inferior a 50º ,

- tiene un grosor inferior o igual a 5 nm.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/052895.

Solicitante: SATISLOH AG.

Inventor/es: CADET,MAMONJY, FEUILLADE,MATHIEU, HENKY,FRANCIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ESPECTACULOS; GAFAS; GAFAS DE SOL O GAFAS PROTECTORAS... > Piezas ópticas (caracterizadas por el material de... > G02C7/02 (Cristales; Sistemas de cristales)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos caracterizados por la sustancia... > G02B1/11 (Revestimientos antirreflejantes)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos caracterizados por la sustancia... > G02B1/10 (Revestimientos ópticos obtenidos por aplicación a elementos ópticos o por tratamiento de la superficie de éstos (G02B 1/08 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej.,... > C03C17/30 (con compuestos que contienen silicio)

PDF original: ES-2539711_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Artículo de óptica que incluye un revestimiento anti-vaho temporal que tiene una durabilidad mejorada El presente invento se refiere a un artículo óptico revestido con un revestimiento que tiene en su superficie grupos silanoles, generalmente un revestimiento antirreflectante, cuya superficie ha sido modificada para permitir una aplicación eficaz y duradera de una solución anti-vaho temporal, así como un procedimiento de fabricación de tal artículo de óptica.

Numerosos soportes, tales como materiales plásticos y el cristal, presentan el inconveniente de recubrirse de un vaho cuando la temperatura de su superficie desciende por debajo del punto de rocío del aire ambiente. Este es el caso, en particular, del vidrio que se utiliza para formar acristalamientos para vehículos de transporte o edificios, cristales de gafas, lentes o lentillas, espejos, etc. La formación de vaho en estas superficies entraña una disminución de la transparencia, debido a la difusión de la luz por las gotas de agua, lo que puede provocar un malestar importante.

Para evitar la formación de vaho en un entorno muy húmedo, es decir la condensación de minúsculas gotitas de agua sobre un soporte, se ha propuesto depositar en la superficie externa de este soporte revestimientos hidrófilos, que tienen un ángulo de contacto estático con el agua bajo, de preferencia inferior a 50°, preferiblemente inferior a 25°. Estos revestimientos anti-vaho permanentes actúan como esponjas frente al vaho y permiten a las gotitas de agua adherirse a la superficie del soporte formando una película muy fina que da una sensación de transparencia. Estos revestimientos están generalmente constituidos por especies muy hidrófilas tales como sulfonatos o poliuretanos.

Productos comerciales incluyen capas hidrófilas de varios micrones de grosor.

De manera general, cuando el grosor de los revestimientos es elevado (varios micrones) , estos revestimientos, como consecuencia de la absorción de agua, se hinchan, se ablandan y resultan menos resistentes mecánicamente.

Por revestimiento anti-vaho permanente, se entiende un revestimiento cuyas propiedades hidrófilas se derivan de compuestos hidrófilos unidos de manera permanente a otro revestimiento o soporte. La solicitud EP 1324078 describe una lente revestida con un revestimiento anti-abrasión y de un revestimiento antirreflectante multicapa que comprende una alternancia de capas de índice de refracción alto y bajo cuya capa externa es una capa de índice de refracción bajo (1, 42 -1, 48) de 5 a 100 nm de grosor que forma un revestimiento anti-vaho que consiste en una capa híbrida que posee un ángulo de contacto estático con el agua inferior a 10°, obtenida por depósito bajo vacío simultáneamente de un compuesto orgánico y de sílice o de sílice y de alúmina, es decir por co-evaporación de estos diferentes constituyentes. El revestimiento anti-vaho contiene preferiblemente de 0, 02 a 70% en masa de compuesto orgánico con relación a la masa total del revestimiento, y típicamente de 6 a 15% de masa, de acuerdo con los ejemplos.

El compuesto orgánico incluye un grupo hidrófilo y un grupo reactivo, por ejemplo un grupo trialcoxisililo que tiene de 3 a 15 átomos de carbono, y posee de preferencia una masa molar de 150 a 1500 g/mol. Algunos compuestos preferidos poseen un esqueleto de poliéter, en particular polioxietileno y un grupo reactivo en cada extremidad de la molécula. Entre los compuestos preferidos figuran el polietilen glicol glicidil éter, el polietilen glicol monoacrilato y la N- (3trimetoxisililpropil) gluconamida.

El revestimiento anti-vaho se presenta por tanto como una capa de sílice (o de sílice y de alúmina) que incorpora un compuesto orgánico hidrófilo. Su carácter anti-vaho evoluciona sin embargo en el tiempo, y se observa progresivamente un deterioro de las propiedades anti-vaho. Cuando resultan demasiado débiles, pueden ser restauradas por un tratamiento de "lavado" de la película anti-vaho, en particular un tratamiento por plasma.

En la práctica, el procedimiento de co-evaporación de la solicitud EP 1324078 es muy difícil de poner en práctica. Sería preferible un procedimiento que permite obtener un revestimiento anti-vaho sin emplear co-evaporación.

Las patentes Norteamericanas US 6.251.523 y US 6.379.776 describen un cristal anti-vaho y antirreflectante para automóviles o lentes, que comprende un sustrato de vidrio que tiene un revestimiento antirreflectante a base de sílice de 110-250 nm de grosor que presenta una rugosidad de superficie Ra del orden de 5-10 nm, revestido a su vez con un revestimiento anti-vaho permanente de 8 nm de grosor obtenido por depósito por vía líquida o en fase vapor del compuesto CH3O- (CH2CH2O) 6-9- (CH2) 3Si (OCH3) 3 o de un hidrolizado de este compuesto. En el estado inicial, el revestimiento anti-vaho presenta un ángulo contacto estático con el agua de 3°.

Otra solución para combinar propiedades antirreflectantes y anti-vaho consiste en utilizar una capa delgada porosa de bajo índice de refracción, constituida en parte de tensioactivos, los cuales permiten a la capa adquirir propiedades antivaho. Esta capa es generalmente depositada sobre una superficie hidrófila.

Así, la patente Norteamericana US 5997621 describe un revestimiento poroso antirreflectante y anti-vaho a base de óxidos metálicos (bolas de sílice) y de tensioactivos aniónicos moderadamente solubles en el agua, que poseen generalmente una cabeza hidrófila iónica de tipo ácido carboxílico, sulfonato, fosfato y una cadena fluorada. Con el fin de inmovilizarlos sobre un sustrato, los tensioactivos son de preferencia capaces de unirse de manera covalente a los óxidos metálicos. La solicitud WO 97/43668 describe una construcción análoga.

La solicitud EP 0871046 describe un sistema anti-vaho y antirreflectante que comprende una capa porosa a base de óxido inorgánico depositada sobre una capa absorbente de agua de algunos micrones de grosor, obtenida por policondensación de un hidrolizado de alcóxido inorgánico en presencia de un compuesto de ácido poliacrílico. La capa porosa, que desempeña el papel de antirreflectante, permite el acceso del agua a la capa absorbente.

Las propiedades anti-vaho también se pueden obtener aplicando soluciones temporales comerciales, disponibles en forma de pulverizadores o de toallitas, sobre cristales de gafas que incluyen como capa externa un revestimiento antimanchas (hidrófobo y oleófobo) , a menudo considerado como indispensable cuando el cristal oftálmico dispone de un revestimiento antirreflectante. Permiten obtener durante un corto período de tiempo la propiedad anti-vaho. El aspecto de facilidad de limpieza impartido por el revestimiento antimanchas se conserva, pero después de unos pocos secados, la propiedad anti-vaho es muy degradada. En efecto, las soluciones temporales contienen materiales de naturaleza hidrófila que tienen interacciones débiles con la superficie hidrófoba del revestimiento antimanchas, si bien después de unos pocos secados, estos materiales hidrófilos son evacuados.

Una solución más interesante consiste en obtener un revestimiento anti-vaho mediante aplicación de una solución hidrófila temporal a la superficie de un revestimiento precursor de un revestimiento anti-vaho, lo que representa una alternativa a los revestimientos anti-vaho permanentes.

La solicitud EP 1275624 describe una lente revestida de una capa hidrófila inorgánica dura a base de óxidos metálicos y de óxido de silicio. Su naturaleza hidrófila y la presencia de partes cóncavas de tamaño nanométrico en su superficie permiten impregnar un surfactante y retenerle adsorbido durante un largo período, lo que mantiene un efecto anti-vaho durante varios días. Sin embargo,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cristal de gafas, que comprende un sustrato revestido con un revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles y, en contacto directo con este revestimiento, un revestimiento precursor de un revestimiento anti-vaho, siendo obtenido el revestimiento precursor del revestimiento anti-vaho por injerto de al menos un compuesto organosilano que posee:

un grupo polioxialquileno, que comprende menos de 80 átomos de carbono, y

al menos un átomo de silicio portador de al menos un grupo hidrolizable,

caracterizado por que el revestimiento precursor del revestimiento anti-vaho:

- posee un ángulo de contacto estático con el agua superior a 10º e inferior a 50º , -tiene un grosor inferior o igual a 5 nm.

2. Cristal de gafas según la reivindicación 1, caracterizado por que el revestimiento precursor del revestimiento anti-vaho es revestido de una película de una solución líquida que contiene al menos un tensioactivo y/o un compuesto hidrófilo sin propiedades tensioactivas, de preferencia un tensioactivo que incluye grupos poli (oxialquileno) .

3. Cristal de gafas según la reivindicación 2, caracterizado por que presenta un ángulo de contacto estático con el agua inferior o igual a 10º, mejor inferior o igual a 5º.

4. Cristal de gafas según una cualquiera de las dos reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles es un revestimiento antirreflectante o una capa a base de sílice depositada sobre un revestimiento anti-abrasión.

5. Cristal de gafas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el compuesto organosilano es un compuesto de fórmula:

R'YmSi (X) 3-m (I)

en la que los grupos Y, idénticos o diferentes, son grupos orgánicos monovalentes unidos al silicio por un átomo de carbono, los grupos X, idénticos o diferentes, son grupos hidrolizables, R' es un grupo que comprende una función polioxialquileno, m es un número entero igual a 0, 1 ó 2.

6. Cristal de gafas según la reivindicación 5, caracterizado por que el compuesto organosilano es un compuesto de fórmula:

Ym (X) 3-mSi (CH2) n- (L) m- (OR) n-O- (L") m-R (II)

donde R' es un átomo de hidrógeno, un grupo acilo o un grupo alquilo, lineal o ramificado, eventualmente sustituido por uno o varios grupos funcionales, y que incluye opcionalmente uno o varios enlaces dobles, (OR) n es un grupo polioxialquileno tal que R es un grupo alquileno lineal o ramificado, de preferencia lineal, L' y L" son grupos divalentes, X, Y y m son tales como se han definido en la reivindicación 5, n' es un número entero que va de 1 a 10, n es un número entero que va de 2 a 30, m' es igual a 0 ó 1, de preferencia 0, m" es igual a 0 ó 1.

7. Cristal de gafas según la reivindicación 6, caracterizado por que R' es un grupo alquilo, y de preferencia m" = 0.

8. Cristal de gafas según una cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado por que el compuesto organosilano es un compuesto de fórmula (II) en el que n = 5-30, de preferencia n = 5-15, mejor n = 6-9.

9. Cristal de gafas según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el compuesto organosilano es un [alcoxi (polialquilenoxi) alquil]trialcoxisilano, de preferencia un 2-[metoxi (polietilenoxi) propil]trimetoxisilano, mejor un compuesto de fórmula CH3O- (CH2CH2O) 6-9- (CH2) 3Si (OCH3) 3 o CH3O- (CH2CH2O) 9-12- (CH2) 3Si (OCH3) 3.

10. Cristal de gafas según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el compuesto organosilano no posee átomo de flúor.

11. Cristal de gafas según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el grupo polioxialquileno del compuesto organosilano comprende menos de 60 átomos de carbono, de preferencia menos de 50 átomos de carbono.

12. Procedimiento de preparación del cristal de gafas según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende:

- proporcionar un sustrato revestido de un revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles, 22

- depositar sobre dicho revestimiento al menos un compuesto organosilano que posee un grupo polioxialquileno que comprende menos de 80 átomos de carbono y al menos un átomo de silicio portador de al menos un grupo hidrolizable, de manera que obtenga una capa de compuesto organosilano injertado que tiene un grosor inferior a 5 nm, cuya superficie posee un ángulo de contacto estático con el agua superior a 10° e inferior a 50°.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que una capa de compuesto organosilano injertado que tiene un grosor inferior o igual a 5 nm es obtenida eliminando el exceso de compuesto organosilano depositado pero no injertado en la superficie del revestimiento que incluye grupos silanoles.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado por que dicho compuesto organosilano es depositado por evaporación bajo vacío sobre dicho revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles.

15. Artículo de óptica que comprende un sustrato revestido de un revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles, incluyendo una parte de la superficie de dicho revestimiento en su superficie grupos silanoles que están en contacto directo con un revestimiento hidrófobo y/o oleófobo y que se adhieren al mismo, caracterizado por que otra parte de la superficie de dicho revestimiento que incluye en su superficie grupos silanoles está en contacto directo con un revestimiento precursor de un revestimiento anti-vaho como ha sido definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1

a 11.