Procedimiento para la fabricación de un objeto de vitrocerámica con un recubrimiento de barrera.

Procedimiento para la fabricación de un objeto de vitrocerámica (2) con un recubrimiento de barrera sobre unsustrato (1),

en el que al menos una zona de la superficie del sustrato (1) es barrida con una llama y una capa (5)que contiene óxido metálico o silicato es separada por medio de hidrólisis con un compuesto que contiene metal oun compuesto de silicio en la llama (22), mientras la llama (22) barre la zona del sustrato (1), caracterizado porque lacapa (5) que contiene óxido de metal o silicato es aplicada, antes de la sinterización cerámica sobre al menos unlado (11, 12) de un sustrato de vidrio de partida (1), el sustrato de vidrio de partida (1) es aplicado con su ladorecubierto sobre una capa inferior de sinterización cerámica (16) y luego es sinterizada cerámica.

Procedimiento para la fabricación de un objeto de vitrocerámica con un recubrimiento de barrera.

La invención se refiere, en general, a la fabricación de recubrimientos, en particular la invención se refiere a la fabricación de objetos para capa de barrera o capa de bloqueo.

Los recubrimientos de barrera o de bloqueo de objetos se emplean, en general, para el sellado de superficies, en particular para la prevención o ralentización del paso de átomos y moléculas desde y hacia el entorno de la superficie. De manera correspondiente, son múltiples las aplicaciones de tales recubrimientos. Así, por ejemplo, en el envasado de productos alimenticios se emplean capas de barrera para conseguir un sellado lo más hermético posible de los productos alimenticios envasados y una prolongación de la estabilidad.

Para la fabricación de capas de bloqueo finas se emplean a veces procedimientos de separación en vacío o de baja presión, como deposición con plasma, vaporización o recubrimiento por pulverización catódica. Sin embargo, estos procedimientos son intensivos de costes en virtud de la evacuación necesaria. Además, estos procedimientos tampoco son adecuados para cualquier sustrato. Entre otras cosas, surgen dificultades en sustratos de formato grande, para los que deberían prepararse cámaras de vacío correspondientemente grandes. Tampoco los sustratos, que se desgasifican fuertemente en vacío o no han crecido durante la evacuación en virtud de cantidades de gases incluidas de la carga mecánica, se pueden recubrir, en general, con este procedimiento.

Por otra parte, los recubrimientos que se pueden fabricar con este procedimiento presentan ya efectos de barrera muy altos, incluso con espesores de capa muy reducidos en el intervalo de nanómetros o micrómetros.

Se conoce a partir del documento US 5.165.972 un recubrimiento de barrera sobre vidrio, con el que debe impedirse la migración de iones alcalinos desde la superficie de vidrio. El recubrimiento se genera por medio de pirólisis de un gas silano sobre la superficie de vidrio calentada a más de 600 ºC en combinación con una conexión de donador de electrones en forma de gas, de manera que oxígeno de la superficie de vidrio está implicado en la formación de la capa. Sin embargo, este procedimiento requiere superficies de sustrato muy calientes y, por lo tanto, no es adecuado tampoco para una pluralidad de sustratos, que no son suficientemente estables a la temperatura.

Por lo tanto, existe una necesidad de poder utilizar recubrimientos de barrera con propiedades al menos comparables, también sin el empelo de instalaciones de recubrimiento en vacío y sin las limitaciones que resultan de ello o durante la pirólisis sobre superficies calientes en lo que se refiere a la selección de los materiales del sustrato y las dimensiones del sustrato.

El documento EP 1 148 036 A1 publica la modificación pirolítica a la llama de la superficie de un sustrato compacto, tiene como finalidad una mejora de las propiedades adhesivas entre este sustrato y otra capa aplicada sobre la superficie modificada, por ejemplo una capa de color. También aquí, el sustrato se calienta de manera ventajosa de 50 a 100 ºC.

Las publicaciones DE 198 58 933 A1 y EP 0 842 908 A1 publican propiedades repelentes del agua y de la suciedad de capas que contienen SiO2 separadas pirolíticamente a la llama, que se aplican sobre vidrios, con preferencia sobre cristales de ventanas y de automóviles.

En el documento DE 102 06 330 A1 se describen capas funcionales inorgánicas, en particular capas fluorescentes cerámicas, que son separadas con la ayuda de la pirólisis a la llama. La ventaja de las capas publicadas consiste en que presentan una resistencia mecánica alta frente a capas de polvo convencionales. Con este procedimiento también se pueden representar nuevas composiciones de materiales.

Se conoce a partir del documento DE 100 62 187 A1 un procedimiento para la sinterización cerámica del vidrio de partid de una vitrocerámica, en el que el vidrio verde se mezcla sobre una capa inferior de levitación a través de la alimentación de gas de levitación en un estado en suspensión y el vidrio verde se calienta en el estado en suspensión a través de una radiación IR hasta que se ha iniciado la sinterización cerámica deseada.

Con el procedimiento se evitar defectos superficiales sobre la vitrocerámica. No obstante, se prescinde de la sinterización cerámica habitualmente utilizada sobre una capa inferior, de manera que es necesaria una instalación especial de sinterización cerámica para la realización del procedimiento.

La invención se define por las características de la reivindicación 1. Las configuraciones y los desarrollos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.

A diferencia del procedimiento conocido a partir de la publicación US 5.165.972, tiene lugar una hidrólisis de la unión que contiene metal ya en la llama. La llama puede cubrir el sustrato en este caso muy rápidamente, de manera que el sustrato sólo se calienta en una medida no esencial. En virtud de la hidrólisis en la llama se evita también en gran medida una modificación de la estequiometría de la superficie del sustrato a través de la incorporación de oxígeno, como resulta a partir del procedimiento conocido por el documento US 5.165.972 con exclusión de oxígeno.

Por medio de la invención se pueden fabricar recubrimientos de barrera, que son, en sus propiedades de barrera, al menos comparables con las capas de barrera aplicadas por pulverización catódica o separadas por medio de recubrimiento a la llama. Pero a diferencia de estos procedimientos conocidos para la fabricación de capas de barrera, no es necesaria ninguna evacuación del entorno del sustrato a recubrir. Pero la evacuación necesaria para procedimientos de recubrimiento en vacío, como pulverización catódica, evaporación o separación de fases de vapor inducida por plasma, es un factor de coste esencial, que se puede suprimir en el recubrimiento de acuerdo con la invención. De acuerdo con la invención, por ejemplo, se pueden proveer también sustratos de superficie muy grande sin problemas con recubrimiento de barrera, que en otro caso deberían aplicarse en una instalación de recubrimiento en vacío de volumen correspondientemente grande y, por lo tanto, cara.

Las capas aplicadas o bien separadas de acuerdo con la invención por medio de pirólisis a la llama se diferencian de las capas separadas con procedimientos de separación en vacío, en general, ya porque las capas pirolíticas a la llama presentan grupos-OH. En particular, tales grupos hidroxilo se encuentran también en la superficie de la capa. De esta manera, se crea además de una estructura hermética para las propiedades de barrera, adicionalmente también una superficie con una alta energía superficial y grupos funcionales, que permiten una buena adhesión de otras moléculas. De manera correspondiente, las capas de acuerdo con la invención son adecuadas, entre otras cosas, al mismo tiempo todavía especialmente bien para un procesamiento siguiente, como por ejemplo para una aplicación de otros recubrimientos, que se adhieren especialmente bien sobre las capas de acuerdo con la invención.

Debido a la alta energía superficial, se genera, además, también una acción efectiva antiempañamiento. Esto se describe con mayor exactitud en la solicitud de patente alemana, presentada el mismo día que la presente invención, de la solicitante con el titulo “Procedimiento para la fabricación de un producto con recubrimiento anti-empañante, así como productos que se puede fabricar de acuerdo con el procedimiento”, cuyas formas de realización constituyen también, en toda su extensión de la presente invención descrita aquí.

De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, se fabrica una capa que contiene silicato, aplicada mediante pirólisis a la llama. Una capa de este tipo se puede fabricar separando una capa que contiene silicato a través de hidrólisis de un compuesto de silicio en la llama. Compuestos de silicio adecuados para ello son, entre otros, hexametildisiloxano (HMDSO) , hexametilsilazano (HMDSN) , tetrametoxisilano, tetraetoxisilano.

Adicional o alternativamente, se pueden prestar propiedades funcionales ventajosas a la capa pirolítica a la llama o bien aplicada de forma pirolítica a la llama cuando la capa pirolítica a la llama contiene un óxido de al menos uno de los metales... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un objeto de vitrocerámica (2) con un recubrimiento de barrera sobre un sustrato (1) , en el que al menos una zona de la superficie del sustrato (1) es barrida con una llama y una capa (5) que contiene óxido metálico o silicato es separada por medio de hidrólisis con un compuesto que contiene metal o un compuesto de silicio en la llama (22) , mientras la llama (22) barre la zona del sustrato (1) , caracterizado porque la capa (5) que contiene óxido de metal o silicato es aplicada, antes de la sinterización cerámica sobre al menos un lado (11, 12) de un sustrato de vidrio de partida (1) , el sustrato de vidrio de partida (1) es aplicado con su lado recubierto sobre una capa inferior de sinterización cerámica (16) y luego es sinterizada cerámica.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza como compuesto de silicio al menos una de las sustancias

- hexametildisiloxano (HMDSO) ,

- hexametilsilazano (HMDSN) ,

- tetrametoxisilano,

- tetraetoxisilano.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la llama (22) se hidroliza un compuesto de uno de los metales titanio, aluminio, circonio, estaño, indio.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sustrato (1) es barrido con una llama (22) y se separada una capa (5) que contiene óxido de metal o silicato por medio de hidrólisis de varios compuestos que contienen metal en la llama (22) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie es barrida secuencialmente con una o varias llamas (22) , a las que se alimentan, respectivamente, diferentes compuestos que contienen metal o silicio.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se genera una llama (22) con una parte oxidante y una parte reductora y se barre el sustrato (1) solamente con la parte oxidante.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa (5) pirolítica a la llama es separada con un espesor de capa de 1 a 100 nanómetros, con preferencia de 4 a 40 nanómetros, de manera especialmente preferida como máximo con 20 nanómetros.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza un gas combustible que contiene metano, propano o butano para la generación de la llama (22) .

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza un gas combustible, que contiene un componente reductor, con preferencia hidrógeno o monóxido de carbono, para la generación de la llama (22) .

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre la capa (5) que contiene óxido de metal se aplica una pintura decorativa cerámica (9) y se cuece.

11, -Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se añade al gas combustible un compuesto orgánico de metal, que da como resultado a través de hidrólisis un óxido conductor o semiconductor.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre la capa (5) pirolítica a la llama se aplica un recubrimiento hidrófobo (15) .

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque sobre la capa (5) pirolítica a la llama se aplica un sol-gel que contiene silicato con un componente hidrófobo, en particular un compuesto de flúor, con preferencia fluoralquilsilano.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque con la separación pirolítica a la llama se genera una estructura superficial de la capa (5) pirolítica a la llama que contiene con preferencia óxido de silicio con granos (57) dispuestos sobre la superficie de la capa con un diámetro de hasta 80 nanómetros, con preferencia hasta 60 nanómetros.