Revestimiento de óxido inorgánico.

Una composición de revestimiento, que comprende:

un precursor de óxido inorgánico AMOx basado en al menos un elemento inorgánico A seleccionado del grupo que consiste en aluminio, silicio, titanio, zirconio, niobio, indio, estaño, antimonio, tántalo, y bismuto; y

un precursor de óxido inorgánico BMOx basado en al menos un elemento inorgánico B seleccionado del grupo que consiste en escandio, itrio, lantano, y los lantánidos;

en donde AMOx y BMOx son capaces de formar un óxido inorgánico mixto, y en donde la composición de revestimiento comprende 80 a 99,5 partes en peso de AMOx y 0,5 a 20 partes en peso de BMOx

(basado en 100 partes en peso de AMOx y BMOx).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/060106.

Solicitante: DSM IP ASSETS B.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: HET OVERLOON 1 6411 TE HEERLEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: ARFSTEN,Nanning Joerg, BUSKENS,Pascal Jozef Paul, HABETS,ROBERTO ARNOLDUS DOMINICUS MARIA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos caracterizados por la sustancia... > G02B1/11 (Revestimientos antirreflejantes)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > C03C17/00 (Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej., de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Composiciones de revestimiento a base de compuestos... > C09D183/14 (en las que al menos dos átomos de silicio, pero no todos, están unidos a otros átomos distintos del oxígeno (C09D 183/10 tiene prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/0216 (Revestimientos (H01L 31/041  tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G77/58 (unidos por metal)

PDF original: ES-2538660_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Revestimiento de óxido inorgánico La invención se refiere a una composición de revestimiento de óxido inorgánico y a un procedimiento para aplicar un revestimiento sobre un sustrato utilizando dicha composición, más específicamente a una composición de revestimiento líquida para uso en un proceso de aplicar un revestimiento anti-reflectante sobre un sustrato transparente. La invención también se refiere a un sustrato revestido obtenido con dicho proceso, más específicamente a un sustrato transparente revestido que muestra una determinada reflexión máxima de la luz; y a un artículo tal como un panel solar, que comprende dicho sustrato revestido.

Revestimientos de óxidos inorgánicos, tales como los basados en sílice, se aplican comúnmente a un sustrato. Se pueden utilizar como capa única o como parte de un revestimiento multicapa (o pila de revestimiento) para añadir una funcionalidad específica al sustrato. Ejemplos de revestimientos funcionales o pilas de revestimiento funcionales de este tipo son revestimientos de bloqueo de sodio, revestimientos de barrera al oxígeno, capas duras y revestimientos ópticos, p. ej., revestimientos anti-reflectantes. La capacidad de estos revestimientos de óxidos inorgánicos de mantener su rendimiento funcional durante el uso es a menudo crucial para la viabilidad de la tecnología que se basa en revestimientos de este tipo. En particular, la viabilidad económica de los paneles solares es sensible a la capacidad de los paneles solares de mantener un elevado rendimiento funcional (es decir, la generación de energía eléctrica o térmica a partir de la luz solar) durante un período prolongado. Se han logrado mejoras significativas en el rendimiento funcional de los paneles solares a través de la aplicación de revestimientos anti-reflectantes (AR) en el cristal de cubierta. Revestimientos AR de capa única típicos son capas delgadas de sílice porosa, y se han descrito, por ejemplo, en los documentos EP0597490, US4830879, US5858462, EP1181256, W02007/093339, WO2008/028640, EP1674891, WO2010/043653 y WO2009/030703.

Estos tipos de revestimientos pueden, sin embargo, ser sensibles a la hidrólisis, haciéndolos menos adecuados para una aplicación al aire libre a largo plazo. La exposición prolongada a las condiciones al aire libre conduce típicamente a la formación de defectos del revestimiento y, por lo tanto, a una reducción de la funcionalidad y la estética del sustrato revestido. La degeneración hidrolítica del revestimiento se puede acelerar aún más mediante compuestos que migran desde el sustrato al revestimiento AR basado en sílice. En el caso de vidrio flotado, por ejemplo, los iones sodio y calcio migran al revestimiento, especialmente durante el curado térmico. Se sabe que estos elementos aceleran la degeneración hidrolítica del revestimiento de sílice.

Una forma de mejorar la estabilidad hidrolítica de revestimientos de sílice porosa de este tipo es la aplicación de una capa superior. Por ejemplo, el documento US2008/0193635 describe un procedimiento en el que una capa de carbono similar al diamante amorfo es depositada sobre un revestimiento anti-reflectante para mantener una conversión eficiente de la radiación en las células o paneles solares. Sin embargo, esta tecnología requiere que el revestimiento se forme por anodización y, por consiguiente, el procedimiento adolece de un alto coste y de dificultades en el aumento hasta alcanzar el tamaño requerido para satisfacer la creciente demanda. Alternativamente, las capas superiores hidrófobas más simples se pueden aplicar a un revestimiento AR, pero una etapa de revestimiento adicional de este tipo todavía conduce a un aumento de los costes de producción. Además, este tipo de revestimiento puede deteriorar la funcionalidad a la que se aspira. Además de ello, estos revestimientos contienen típicamente componentes orgánicos tales como compuestos de fluoroalquilo; afectando la sensibilidad UV de dichos compuestos a la durabilidad de la pila de revestimiento.

Un segundo enfoque para mejorar la estabilidad hidrolítica es la aplicación de una película de barrera entre el revestimiento de sílice y el sustrato, para reducir la migración de componentes alcalinos; tal como una capa de sílice densa o de óxido mixto. Una capa de este tipo, sin embargo, también necesita ser aplicada y curada en una etapa de revestimiento separada; lo que conduce a un aumento en los costos de producción. Adicionalmente, un revestimiento de este tipo puede ser incompatible con la funcionalidad a la que se aspira.

Otra manera de mejorar la estabilidad hidrolítica de un óxido inorgánico tal como sílice es la adición de otros elementos, que reemplazan a parte de los átomos de Si (u otros) en la red. Es conocido que un óxido mixto de sílice y alúmina muestra una resistencia mejorada a la hidrólisis; véase, por ejemplo R.K. Iller, The Chemistr y of Silica, Wiley Nueva York (1979) . Una desventaja de este método es que las propiedades mecánicas pueden verse afectadas de forma negativa. Además, la adición de otros precursores de óxidos inorgánicos tales como sales de aluminio puede reducir la estabilidad de la composición de revestimiento antes de la aplicación; especialmente, la estabilidad de una composición de revestimiento líquida que comprende los precursores de óxidos inorgánicos para su uso en un denominado proceso de sol-gel.

Un proceso de sol-gel, también conocido como deposición en disolución química, es una técnica química en húmedo que se utiliza típicamente para la producción de una capa (porosa) de óxido inorgánico a partir de un compuesto químico en forma de disolución o coloide (o sol) , que actúa como precursor para formar una red integrada (o gel) de cualesquiera partículas discretas o polímeros de la red. En un proceso de este tipo, el sol evoluciona gradualmente a un sistema bifásico similar a un gel que contiene una fase tanto líquida como sólida. La separación de líquido restante (secado) viene generalmente acompañada de una contracción y una densificación, y afecta a la microestructura final y a la porosidad. Después de ello, un es a menudo necesario un tratamiento térmico a temperatura elevada para mejorar reacciones de condensación (curado) adicionales y para asegurar la estabilidad mecánica y estructural. Precursores de óxidos inorgánicos típicos son alcóxidos de metales y sales de metales, que se someten a diversas formas de reacciones de hidrólisis y condensación. Se entiende que el metal incluye silicio dentro del contexto de esta descripción. Para aumentar y controlar la porosidad y el tamaño de los poros, se pueden añadir agentes formadores de poros (además de disolvente) . En los procesos para producir una capa anti-reflectante sobre un sustrato generalmente revistiendo composiciones se aplican que comprenden sólo pequeñas cantidades de componentes que formarán la capa sólida final, p. ej., un contenido en sólidos de hasta aproximadamente 10% en masa.

Por lo tanto, existe una necesidad en la industria de una composición de revestimiento que permita hacer un revestimiento de óxido inorgánico sobre un sustrato tal como una capa anti-reflectante sobre un sustrato transparente, revestimiento que muestra una estabilidad hidrolítica mejorada.

Es por tanto un objetivo de la presente invención proporcionar una composición de revestimiento mejorada de este tipo.

La solución al problema anterior se consigue proporcionando la composición y el procedimiento como se describe aquí a continuación y como se caracteriza en las reivindicaciones.

Por consiguiente, la presente invención proporciona una composición de revestimiento, que comprende:

un precursor de óxido inorgánico AMOx basado en al menos un elemento inorgánico A seleccionado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición de revestimiento, que comprende: un precursor de óxido inorgánico AMOx basado en al menos un elemento inorgánico A seleccionado del grupo que consiste en aluminio, silicio, titanio, zirconio, niobio, indio, estaño, antimonio, tántalo, y bismuto; y un precursor de óxido inorgánico BMOx basado en al menos un elemento inorgánico B seleccionado del grupo que consiste en escandio, itrio, lantano, y los lantánidos; en donde AMOx y BMOx son capaces de formar un óxido inorgánico mixto, y en donde la composición de revestimiento comprende 80 a 99, 5 partes en peso de AMOx y 0, 5 a 20 partes en peso de BMOx (basado en 100 partes en peso de AMOx y BMOx) .

2. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el al menos un elemento inorgánico A se selecciona del grupo que consiste en aluminio, silicio, titanio y zirconio.

3. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el precursor de óxido inorgánico AMOx se basa en silicio.

4. La composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el al menos un elemento inorgánico B se selecciona del grupo que consiste en escandio, itrio, disprosio, tulio y lutecio.

5. La composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el precursor de óxido inorgánico BMOx se basa en itrio.

6. La composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la composición de revestimiento comprende 85 a 99, 0 partes en peso de AMOx; y 1, 0 a 15 partes en peso de BMOx (basado en 100 partes en peso de AMOx y BMOx) .

7. La composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la composición de revestimiento comprende A y B en una relación molar de 100:1 a

1:2.

8. La composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende, además, al menos un disolvente.

9. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende, además, al menos un agente formador de poros.

10. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el agente formador de poros es una nano-partícula de núcleo-envuelta con una envuelta inorgánica y un núcleo orgánico.

11. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la envuelta inorgánica se basa en un precursor de óxido inorgánico AMOx.

12. Una nano-partícula de núcleo-envuelta que tiene una envuelta inorgánica y un núcleo orgánico, en donde la envuelta comprende un óxido inorgánico mixto basado en un precursor de óxido inorgánico AMOx y un precursor de óxido inorgánico BMOx, según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1-7.

13. Un procedimiento para aplicar un revestimiento de óxido inorgánico sobre un sustrato, que comprende las etapas de: a) proporcionar una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11; b) aplicar la composición de revestimiento al sustrato.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende las etapas de: a) proporcionar una composición de revestimiento líquida de acuerdo con una cualquiera de las

reivindicaciones 8-11; b) aplicar la composición de revestimiento al sustrato; c) secar el revestimiento aplicado y, opcionalmente, d) curar el revestimiento.

15. Un sustrato revestido, obtenido con el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14.

16. El sustrato revestido de acuerdo con la reivindicación 15, provisto de una capa de revestimiento que comprende un óxido inorgánico mixto, hecho a partir de un precursor de óxido inorgánico AMOx basado en al menos un elemento inorgánico A seleccionado del grupo que consiste en aluminio, silicio, titanio, zirconio, niobio, indio, estaño, antimonio, tántalo, y bismuto; y un precursor de óxido inorgánico BMOx basado en al menos un elemento inorgánico B seleccionado del grupo que consiste en escandio, itrio, lantano, y los lantánidos.

17. El sustrato revestido de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16, que tiene propiedades anti-reflectantes.

18. Un artículo, que comprende el sustrato revestido de acuerdo con la reivindicación 17.