Un producto fabricado que comprende un gas que tiene una vida útil de almacenamiento extendida,

comprendiendo el producto: a) un recipiente que tiene un espacio interno y una superficie metálica interna limpia y pasivada; b) una composición que comprende un gas reactivo contenido dentro del espacio interno y en contacto con la superficie metálica interna limpia pasivada, teniendo el gas reactivo una concentración que se mantiene sustancialmente; y c) comprendiendo la superficie metálica interna limpia y pasivada: 1) el producto de reacción de un material que contiene silicio y un material que contiene oxígeno, y 2) una cantidad del gas reactivo, resultando la cantidad de una exposición previa de dicho producto de reacción a una alta concentración del gas reactivo antes de la evacuación del gas reactivo de alta concentración del espacio interno y antes de llenar el espacio interno con la composición, siendo la alta concentración superior a la concentración del gas reactivo que se mantiene sustancialmente

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La invención se refiere generalmente al campo de los gases y el envasado y al uso de los mismos. Más específicamente, la invención se refiere a gases reactivos de baja concentración y estabilidad aumentada, a productos que incluyen los mismos y a métodos de preparación de los mismos.

2. Técnica relacionada

Se conoce que la humedad reacciona con los denominados “gases ácidos”, tales como sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo, disulfuro de carbono y mercaptanos (a los mercaptanos también se les denomina tioles) para formar un compuesto complejo (la expresión “gas ácido” se usa en el presente documento para indicar o bien una fase gaseosa, o bien una fase líquida, o bien una mezcla de fases gaseosa y líquida, a menos que la fase se mencione específicamente).

Se presenta un problema: si se está interesado en producir composiciones patrón de gas ácido, en otras palabras gases ácidos que tienen una concentración conocida de uno de estos gases en un fluido portador o matriz, entonces debe considerarse cómo reducir o eliminar la humedad. Los patrones de gas pueden, y preferiblemente deben, tener una vida útil de almacenamiento larga, ya que el gas ácido patrón puede que no se requiera inmediatamente después de su producción. Una fuente de gas ácido y/o gas de matriz puede contener una cantidad considerable de humedad. Por tanto, la reducción o eliminación de humedad del gas ácido es de importancia primordial si ha de mantenerse la estabilidad del gas ácido en el gas patrón.

Las patentes de EE.UU. nº 5.255.445 y nº 5.480.677 describen procedimientos para el secado y la pasivación de una superficie metálica para mejorar la estabilidad de mezclas de gases que contienen uno o más hidruros gaseosos en bajas concentraciones en contacto con la misma. El procedimiento comprende purgar el gas en contacto con la superficie metálica con gas inerte para eliminar el gas purgado, exponer la superficie metálica a una cantidad de un agente gaseoso de pasivación o secado que comprende una cantidad eficaz de un hidruro de silicio, germanio, estaño o plomo gaseoso y durante un tiempo suficiente para pasivar la superficie metálica, y purgar el agente gaseoso de pasivación usando un gas inerte. Opcionalmente, se aplica un agente oxidante después de la tercera etapa para estabilizar al agente estabilizador adsorbido. La patente también menciona procedimientos conocidos anteriores, tales como la pasivación de saturación, en los que el recipiente se somete a varios ciclos de evacuación y llenado con una concentración mucho mayor del mismo hidruro gaseoso, antes de llenarse con la mezcla de hidruro de baja concentración de interés. Las dos patentes ni mencionan ni describen procedimientos para pasivar recipientes adaptados para almacenar gases que contienen azufre, ni mencionan las técnicas de pasivación en las que un primer agente de pasivación se aplica a la superficie, seguido por el contacto con una concentración mayor del gas que va a almacenarse.

El documento US 6752852 B1 describe el uso de determinados tamices moleculares resistentes a gases ácidos para reducir o eliminar la humedad de composiciones de fluido que comprenden un compuesto que contiene azufre. Sin embargo, no existe ninguna descripción ni sugerencia para la pasivación de recipientes adaptados para contener composiciones con humedad reducida. Tales recipientes pueden tener humedad adherida a sus superficies internas, que pueden y de hecho reaccionan con gases ácidos, que reduce su estabilidad y vida útil de almacenamiento.

Dado el problema de que la humedad reacciona con gases ácidos y gases reactivos en general, sería ventajoso que los métodos de pasivación pudieran proporcionar que aumentase la vida útil de almacenamiento durante el almacenamiento de estos compuestos.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se emplean métodos de pasivación de superficies internas de recipientes que se han limpiado para aumentar la vida útil de almacenamiento de composiciones gaseosas, especialmente productos gaseosos de baja concentración. Tal como se usa en el presente documento, la expresión “vida útil de almacenamiento” significa el tiempo durante el cual la concentración inicial de un gas almacenado en un recipiente se mantiene sustancialmente a la concentración pretendida o deseada. En este contexto, la expresión “se mantiene sustancialmente” significa que para concentraciones de aproximadamente 1000 partes por billón (ppb), la concentración no varía en más del +/-10 por ciento; para concentraciones de aproximadamente 500 ppb, la concentración no varía en más del +/-15 por ciento; para concentraciones de aproximadamente 100 ppb, la concentración no varía en más del +/-20 por ciento. “Baja concentración” significa que los gases tienen una concentración en otro gas, tal como gas inerte, de 1000 ppb o menos.

Los gases que se benefician de las técnicas de pasivación de la presente invención incluyen a óxido nitroso, óxido nítrico, cloruro de hidrógeno, cloro, tricloruro de boro, y cualquier gas ácido excepto aquéllos que reaccionarían con un compuesto que contiene silicio.

Tal como se usa en el presente documento, la expresión “gas ácido” significa compuestos que contienen azufre, que incluyen disulfuro de carbono, sulfuro de carbonilo, y compuestos con la fórmula (I):

Y-S-X (I)

en la que:

S es azufre,

X e Y are son iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, alquilo, arilo, oxígeno, hidroxilo, amina, aminosilano, oxígeno y alcohol.

Los ejemplos de compuestos que contienen azufre preferidos con la fórmula (I) incluyen sulfuro de hidrógeno, metiltiol, etiltiol, n-propiltiol, i-propiltiol, benciltiol, y similares.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un producto fabricado que comprende:

a) un recipiente con un espacio interno y una superficie metálica interna pasivada;

b) una composición que comprende un gas reactivo contenido dentro del espacio interno y en contacto con la superficie metálica interna pasivada, teniendo el gas reactivo una concentración pretendida que se mantiene sustancialmente; y

c) comprendiendo la superficie metálica interna pasivada:

1) el producto de reacción de un material que contiene silicio y un material que contiene oxígeno (preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en humedad, oxígeno molecular, óxidos metálicos, y mezclas de los mismos), y

2) una cantidad eficaz del gas reactivo, siendo la cantidad eficaz muchas veces la concentración de gas reactivo pretendida ha de mantenerse sustancialmente.

Productos fabricados preferidos de la invención son aquéllos en los que el gas reactivo se selecciona del grupo que consiste en cloro y un ácido, tal como se selecciona del grupo que consiste en disulfuro de carbono, sulfuro de carbonilo y compuestos con la fórmula (I). Otros productos fabricados preferidos incluyen productos en los que la superficie interna pasivada es un metal pasivado. Preferiblemente, el metal se selecciona del grupo que consiste en aluminio, aleaciones de aluminio, acero, hierro y combinaciones de los mismos. Aún otros productos fabricados preferidos de la invención son aquéllos en los que el material que contiene silicio se selecciona del grupo que consiste en compuestos con la fórmula general (II):

SiR1R2R3R4 (II)

123 4

en la que R, R, Ry Rson iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, halógeno, amina, alquilo, arilo, alquilo halogenado y arilo halogenado; y productos fabricados en los que el compuesto es silano o un silano que contiene metilo, más preferiblemente en los que el silano que contiene metilo se selecciona del grupo que consiste en metilsilano, dimetilsilano, trimetilsilano y tetrametilsilano.

Productos fabricados preferidos de la invención son aquéllos en los que la composición comprende un gas reactivo que tiene una concentración de aproximadamente 1000 ppb y que no varía en más del +/-10 por ciento; productos en los que la composición comprende un gas reactivo que tiene una concentración de aproximadamente 500 ppb y que no varía en más del +/-15 por ciento; productos en los que la composición comprende un gas reactivo... [Seguir leyendo]

1. Un producto fabricado que comprende un gas que tiene una vida útil de almacenamiento extendida, comprendiendo el producto:

a) un recipiente que tiene un espacio interno y una superficie metálica interna limpia y pasivada;

b) una composición que comprende un gas reactivo contenido dentro del espacio interno y en contacto con la superficie metálica interna limpia pasivada, teniendo el gas reactivo una concentración que se mantiene sustancialmente; y

c) comprendiendo la superficie metálica interna limpia y pasivada:

1) el producto de reacción de un material que contiene silicio y un material que contiene oxígeno, y

2) una cantidad del gas reactivo, resultando la cantidad de una exposición previa de dicho producto de reacción a una alta concentración del gas reactivo antes de la evacuación del gas reactivo de alta concentración del espacio interno y antes de llenar el espacio interno con la composición, siendo la alta concentración superior a la concentración del gas reactivo que se mantiene sustancialmente.

2. El producto según la reivindicación 1, en el que dicho gas reactivo se selecciona del grupo que consiste en óxido nitroso, óxido nítrico, cloruro de hidrógeno, cloro, tricloruro de boro, y gases ácidos que no reaccionarán con un material que contiene silicio.

3. El producto según la reivindicación 2, en el que dicho gas ácido se selecciona del grupo que consiste en disulfuro de carbono, sulfuro de carbonilo, y compuestos con la fórmula (I):

Y-S-X (I)

en la que: S es azufre, y X e Y son iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, alquilo,

arilo, oxígeno, hidroxilo, amino y aminosilano.

4. El producto según la reivindicación 1, en el que dicha superficie interna pasivada es un metal pasivado.

5. El producto según la reivindicación 4, en el que dicho metal se selecciona del grupo que consiste en aluminio, aleaciones de aluminio, acero, hierro y combinaciones de los mismos.

6. El producto según la reivindicación 1, en el que dicho material que contiene silicio se selecciona del grupo que consiste en compuestos con la fórmula general:

SiR1R2R3R4 (II)

123 4

en la que R, R, Ry Rse seleccionan independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, halógeno, alquilo, arilo, amina, alquilo halogenado y arilo halogenado.

7. El producto según la reivindicación 6, en el que dicho compuesto es un silano que contiene metilo.

8. El producto según la reivindicación 7, en el que dicho silano que contiene metilo se selecciona del grupo que consiste en metilsilano, dimetilsilano, trimetilsilano y tetrametilsilano.

9. El producto según la reivindicación 1, en el que la composición tiene una concentración de gas reactivo de aproximadamente 1000 ppb y que no varía en más del +/-10 por ciento.

10. El producto según la reivindicación 1, en el que la composición tiene una concentración de gas reactivo de aproximadamente 500 ppb y no varía en más del +/-15 por ciento.

11. El producto según la reivindicación 1, en el que la composición tiene una concentración de gas reactivo de aproximadamente 100 ppb y no varía en más del +/-20 por ciento.

12. El producto según la reivindicación 1, en el que la composición comprende un único gas reactivo mezclado con

un gas seleccionado del grupo que consiste en un gas inerte, un gas hidrocarbonado, y mezclas de los mismos.

13. Un mtodo de preparación del producto fabricado de la reivindicación 1 a partir de un recipiente limpio, comprendiendo el método las etapas de:

i) exponer una superficie metálica interna de un recipiente a una primera composición de fluido que comprende un compuesto que contiene silicio durante un tiempo suficiente para permitir que al menos parte del compuesto que contiene silicio reaccione con un compuesto que contiene oxígeno presente para formar una superficie tratada con silicio en al menos parte de la superficie metálica interna, seleccionándose el compuesto que contiene silicio del grupo que consiste en compuestos con la fórmula general:

SiR1R2R3R4 (II)

123 4

en la que, R, R, Ry Rson iguales o diferentes y se seleccionan independientemente del grupo que consiste en hidrógeno, halógeno, alquilo, arilo, amina, alquilo halogenado y arilo halogenado;

ii) evacuar el recipiente durante un tiempo suficiente para eliminar sustancialmente todo el compuesto que contiene silicio que no reaccionó con el compuesto que contiene oxígeno para formar la superficie tratada con silicio;

iii) exponer la superficie tratada con silicio a una segunda composición de fluido, comprendiendo la segunda composición de fluido un gas reactivo que tiene una concentración que es superior a la concentración de gas reactivo pretendida del producto fabricado;

iv) evacuar el recipiente durante un tiempo suficiente para eliminar sustancialmente toda la segunda composición de fluido, formando por tanto dicha superficie metálica interna pasivada en el recipiente; y

v) llenar el recipiente con una tercera composición de fluido que tiene la concentración de gas reactivo pretendida del producto fabricado.

14. El método según la reivindicación 13, en el que el compuesto que contiene silicio se selecciona del grupo que consiste en silano y silano que contiene metilo.

15. El método según la reivindicación 14, en el que dicho silano que contiene metilo se selecciona del grupo que consiste en metilsilano, dimetilsilano, trimetilsilano y tetrametilsilano.

16. El método según la reivindicación 13, en el que la segunda composición de fluido tiene una concentración de gas reactivo al menos 10 veces la concentración de gas reactivo pretendida.

17. El método según la reivindicación 13, en el que se repiten las etapas i) y ii) antes de la etapa iii).

18. El método según la reivindicación 13, en el que la composición del gas que contiene silicio usada en la etapa iii) oscila entre aproximadamente 100 ppm y el 100 por ciento.

19. El método según la reivindicación 13, en el que durante la etapa i) la primera composición de fluido se calienta hasta una temperatura no superior a 74ºC.

20. El método según la reivindicación 13, en el que durante la etapa iii) la segunda composición de fluido se calienta hasta una temperatura no superior a 74ºC.