Instalación y procedimiento para el depósito de una película de partículas ordenadas sobre un sustrato en desplazamiento.

Instalación (1) para el depósito de una película de partículas (4) ordenadas sobre un sustrato

(38) en desplazamiento, comprendiendo la instalación:

una zona (14) de transferencia que comprende una entrada (22) de partículas y una salida (26) de partículas separadas entre sí par dos rebordes (28) laterales enfrentados, que retienen un líquido (16) portador sobre el que flotan las partículas;

estando dicha instalación diseñada para permitir el depósito, sobre el sustrato (38), de la película de partículas ordenadas que escapan por dicha salida (26) de partículas;

caracterizada porque comprende además una pluralidad de boquillas (32a, 32b) de aspiración que pueden atraer las partículas (4) presentes en la zona (14) de transferencia hacia sus dos rebordes (28) laterales.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/052842.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 25, rue Leblanc, Bâtiment "Le Ponant D" 75015 Paris FRANCIA.

Inventor/es: CORONEL,PHILIPPE, DELLEA,OLIVIER, FUGIER,PASCAL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION... > PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS... > Procedimientos para aplicar líquidos u otras materias... > B05D1/20 (las sustancias a aplicar flotan sobre un fluido)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION... > PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS... > B05D1/00 (Procedimientos para aplicar líquidos u otras materias fluidas a las superficies (B05D 5/00, B05D 7/00 tienen prioridad))

PDF original: ES-2545224_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalación y procedimiento para el depósito de una película de partículas ordenadas sobre un sustrato en desplazamiento 5

Campo técnico

La invención se refiere al campo de las instalaciones y los procedimientos para el depósito de una película de partículas ordenadas, sobre un sustrato en desplazamiento.

Más precisamente, se refiere al depósito de una película de partículas ordenadas, preferiblemente del tipo monocapa, cuyo tamaño de las partículas puede estar comprendido entre algunos nanómetros y varias centenas de micrómetros. Las partículas, preferiblemente de forma esférica, pueden ser por ejemplo partículas de sílice.

La invención presenta numerosas aplicaciones, en particular en el campo de las pilas de combustible, de la óptica, de la fotónica, del revestimiento polimérico, de los chips, de los dispositivos MEM, de la estructuración de superficie para la electrónica orgánica y la fotovoltaica, etc.

Estado de la técnica anterior

A partir de la técnica anterior se conocen tales procedimientos e instalaciones con el objetivo del depósito de una película de partículas ordenadas sobre un sustrato en desplazamiento, pudiendo este último ser flexible o rígido.

De manera general, se prevé una zona de transferencia alimentada con partículas, que flotan en un líquido portador contenido en esta misma zona de transferencia. Las partículas ordenadas en la zona de transferencia, que forman una monocapa de partículas denominada película de pequeño grosor, se empujan por la llegada de otras partículas hacia una salida de esta zona, por la que alcanzan el sustrato en desplazamiento sobre el que se depositan. Para ello, un puente capilar garantiza habitualmente la conexión entre el sustrato y el líquido portador contenido en la zona de transferencia.

En régimen normal de funcionamiento de la instalación, en la zona de transferencia, las partículas se mantienen ordenadas gracias a la presión ejercida aguas arriba por las partículas en desplazamiento destinadas a llegar posteriormente a esta zona de transferencia. A modo de ejemplo indicativo, cuando la zona de transferencia de partículas está conectada hacia la parte aguas arriba a una rampa inclinada sobre la que desfilan las partículas procedentes de un dispositivo de dispensación, son estas mismas partículas presentes sobre la rampa inclinada las que ejercen una presión sobre las partículas contenidas en la zona de transferencia, y las que permiten por tanto conservar el ordenamiento de las partículas en esta zona, hasta el depósito sobre el sustrato, mediante capilaridad.

Todavía en este mismo ejemplo de configuración que integra una rampa inclinada, la energía cinética asociada a las partículas en movimiento sobre la rampa es la que permite que éstas se ordenen automáticamente sobre esta misma rampa, cuando impactan contra el frente de partículas, también situado sobre la rampa inclinada. Por tanto, el ordenamiento se establece sobre la rampa, y después se conserva cuando las partículas ordenadas penetran en la zona de transferencia, gracias a la alimentación continua de las partículas que impactan contra el frente.

La energía cinética necesaria para el ordenamiento de las partículas se induce en este caso por la rampa inclinada que transporta el líquido portador y las partículas. No obstante, otras soluciones son posibles, tales como la puesta en movimiento, con ayuda de una bomba, del líquido portador sobre un plano horizontal cuya parte aguas abajo constituye la zona de transferencia de las partículas. Otra solución consiste en sustituir dicha bomba por un ventilador que permite aplicar un flujo de aire a la superficie del líquido portador, sobre el que flotan las partículas.

En todas estas realizaciones de la técnica anterior, y en particular en la que pone en práctica la rampa inclinada, se encuentra un problema que sucede en el momento de la puesta en funcionamiento de la instalación. En efecto, durante esta fase de iniciación, durante la cual el sustrato aún no se pone en movimiento, la zona de transferencia se llena progresivamente de partículas. No obstante, estas partículas no tienen la posibilidad de ordenarse antes de 55 su entrada en la zona de transferencia, ya que el frente de partículas aún no sube lo suficiente hacia la parte aguas arriba. En lugar de ello, las partículas se dispersan en primer lugar de manera desordenada en la zona de transferencia, y después forman a continuación montones debido a las fuerzas de capilaridad entre las partículas.

Si estos montones de partículas terminan por reunirse a lo largo del llenado inicial de la zona de transferencia, 60 cuando la tasa de llenado de la misma se vuelve elevada, se forman lagunas entre estos montones, lo que hace que la película no sea homogénea, y por tanto que no sea satisfactoria. En otras palabras, aunque el ordenamiento de las partículas en el interior de cada montón puede ser conveniente, los montones reunidos forman un conjunto de partículas en el que hay huecos, lo que no permite obtener una película que presente, en todos sus puntos, una estructura denominada "hexagonal compacta" en la que cada partícula esté rodeada por, y en contacto con, otras 65 seis partículas en contacto entre sí.

Todavía durante la fase de iniciación, cuando el frente de partículas sube más allá de la zona de transferencia, hacia la parte aguas arriba, las partículas que impactan contra el frente permiten entonces ejercer una presión sobre los montones reunidos en la zona de transferencia. Por otro lado, se observa que estas partículas llegan a ordenarse automáticamente sobre la rampa inclinada, de la manera descrita anteriormente. No obstante, muy frecuentemente los esfuerzos de presión ejercidos por estas partículas resultan insuficientes para llenar los huecos entre los montones reunidos, debido a las fuertes restricciones internas en el interior de estos montones que impiden el reordenamiento de las partículas.

Para aumentar la presión aplicada a los montones reunidos en la zona de transferencia, es posible hacer subir todavía más el frente de partículas sobre la rampa. No obstante, esto tiene generalmente la consecuencia de crear solapamientos de bolas, que terminan por superponerse en lugar de ordenarse según una capa única. En tal caso, evidentemente también se considera que la calidad de la película es insuficiente.

Por consiguiente, la película de partículas situada en la zona de transferencia antes de la puesta en funcionamiento de la instalación presenta defectos de calidad que hacen necesario evacuarla, mediante depósito, sobre un sustrato dedicado. Esto se traduce en primer lugar en un consumo inútil de partículas y de sustratos, que tiene un impacto sobre los costes de producción. Estos mismos costes también aumentan debido a que el procedimiento se vuelve más complejo, y necesita por tanto una fase de purga con el objetivo de depositar la parte de la película no conforme, y después evacuarla. Además, los riesgos de diseminación de las partículas se amplifican, concretamente cuando éstas tienen pequeñas dimensiones, por ejemplo inferiores a 400 nm.

El documento EP 1647334 describe una instalación para el depósito de una película de partículas ordenadas sobre un sustrato en desplazamiento.

Exposición de la invención

La invención tiene por tanto como objetivo solucionar al menos parcialmente los inconvenientes mencionados anteriormente, relativos a las realizaciones de la técnica anterior.

Para ello, la invención tiene en primer lugar por objeto una instalación para el depósito de una película de partículas ordenadas sobre un sustrato en desplazamiento, comprendiendo la instalación:

una zona de transferencia... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación (1) para el depósito de una película de partículas (4) ordenadas sobre un sustrato (38) en desplazamiento, comprendiendo la instalación:

una zona (14) de transferencia que comprende una entrada (22) de partículas y una salida (26) de partículas separadas entre sí par dos rebordes (28) laterales enfrentados, que retienen un líquido (16) portador sobre el que flotan las partículas;

estando dicha instalación diseñada para permitir el depósito, sobre el sustrato (38) , de la película de partículas ordenadas que escapan por dicha salida (26) de partículas;

caracterizada porque comprende además una pluralidad de boquillas (32a, 32b) de aspiración que pueden atraer las partículas (4) presentes en la zona (14) de transferencia hacia sus dos rebordes (28) laterales.

2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende únicamente dos boquillas (32a, 32b) de aspiración, que pueden atraer respectivamente las partículas (4) presentes en la zona de transferencia hacia uno y otro de los dos rebordes (28) laterales.

3. Instalación según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque comprende una rampa (12) inclinada de circulación de las partículas, acoplada a dicha entrada de la zona de transferencia, y sobre la que también está destinado a circular dicho líquido (16) portador.

4. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende medios (50)

de retención provisional de las partículas (4) en la zona (14) de transferencia a distancia de dicho sustrato (38) , pudiendo estos medios de retención desplazarse hacia ese sustrato al tiempo que retienen dichas partículas.

5. Instalación según la reivindicación 4, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional de las partículas adoptan la forma de una capa de material hidrófobo, que flota en la superficie del líquido (16) portador.

6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional de las partículas adoptan la forma de una capa con un grosor comprendido entre algunos micrómetros y varias decenas de micrómetros.

7. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional de las partículas adoptan la forma de una capa de politetrafluoroetileno (PTFE) .

8. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional adoptan la forma de una capa de la que un extremo aguas abajo se sitúa igualmente a distancia del sustrato.

9. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional adoptan la forma de una capa de la que un extremo aguas abajo se sitúa sobre dicho sustrato.

10. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional adoptan la forma de una capa que puede depositarse sobre dicho sustrato (38) .

11. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizada porque dichos medios (50) de retención provisional comprenden un extremo aguas arriba que se sitúa a una distancia "1" inferior a 20 mm de la entrada de la zona de transferencia.

12. Procedimiento de depósito de una película de partículas (4) ordenadas sobre un sustrato (38) en desplazamiento, con ayuda de una instalación (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante al menos una parte de la etapa inicial de llenado de la zona de transferencia con las

partículas, se accionan dichas boquillas (32a, 32b) de aspiración para atraer las partículas presentes en la zona de transferencia hacia sus dos rebordes (28) laterales.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque dichas boquillas (32a, 32b) se accionan de manera alterna de manera que atraen las partículas presentes en la zona de transferencia hacia uno y otro de los dos rebordes (28) laterales, alternativamente.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, caracterizado porque tras la colocación de los medios (50) de retención provisional de las partículas en la zona de transferencia a distancia de dicho sustrato (38) , y tras el llenado inicial con partículas de la parte de la zona (14) de transferencia situada aguas arriba de dichos

medios (50) de retención provisional, éstos se desplazan en zona de transferencia hacia el sustrato, al tiempo que retienen dichas partículas (4) .

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque dichos medios (50) de retención provisional adoptan la forma de una capa que se deposita progresivamente sobre el sustrato en desplazamiento, mientras que el frente aguas abajo de la película de partículas (4) ordenadas que retienen se desplaza hacia la salida (26) de dicha zona (14) de transferencia.