Un procedimiento para fabricar un artículo recubierto que incluye formar un recubrimiento hidrófilo con propiedades antiniebla sobre un sustrato,

el procedimiento comprendiendo: disolver al menos polietilenimina en al menos un disolvente para formar una mezcla de polietilenimina-disolvente y opcionalmente mezclar la mezcla de polietilenimina-disolvente; aplicar un surfactante a una superficie de un sustrato y secar para formar una primera capa; aplicar la mezcla de polietilenimina-disolvente sobre al menos el surfactante seco en el sustrato, y secar la mezcla de polietilenimina-agua para formar una segunda capa; y en la que la segunda capa es hidrófila

Ciertas formas de realización de ejemplo de la presente invención se refieren a recubrimientos de superficie hidrófilos y/o súper hidrófilos. En ciertas formas de realización de ejemplo de esta invención, tales recubrimientos hidrófilos pueden utilizarse en el contexto de una superficie interior de una puerta de congelador basada en vidrio, o en cualquier otra aplicación adecuada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La mojabilidad de los recubrimientos puede jugar un papel en la naturaleza y en la tecnología. Los recubrimientos hidrófilos (recubrimientos con un ángulo de contacto bajo) pueden ser útiles para las superficies de autolimpieza así como en aplicaciones antinieblas y/o antibrumas, Pueden utilizarse recubrimientos hidrófilos basados en dióxido de titanio, aunque ocasionalmente pueden sufrir posibles desventajas, como una vida útil corta de la naturaleza hidrófila y/o la activación a través de la exposición a la radiación ultravioleta (UV). Además, estos recubrimientos pueden requerir una temperatura muy alta de curado, que puede, a su vez, aumentar los costes de fabricación así como el coste del producto final. Además, una temperatura alta de curado puede impedir que estos recubrimientos sean depositados de manera razonable y/o de manera práctica sobre ciertos sustratos, como los sustratos de plástico.

El documento US 3.849.179 se refiere a un recipiente de reacción que tiene sobre una superficie interna del mismo un recubrimiento que contiene polietilenimina, que se aplica a dicha superficie a partir de una solución acuosa. Este recubrimiento disminuye la acumulación no deseada de polímero en la superficie.

El documento US 3.867.175 se refiere a un material que no se empaña. Un sustrato tiene sobre una superficie del mismo un recubrimiento resistente a la abrasión, que no se empaña, que comprende una polialquilenimina, p. ej., polietilenimina, para formar un recubrimiento hidrófilo duradero duro.

El documento US 3.963.806 divulga una composición resinosa adecuada para aplicar un recubrimiento transparente que no se empaña, sobre un sustrato que normalmente se empaña. La composición comprende un polímero de alquilenimina altamente reticulado, que es el producto de reacción de un polímero de polialquilenimina, un compuesto de reticulación que contiene un grupo epoxi y un compuesto etilénico insaturado y otro compuesto de reticulación que contiene un grupo halógeno y un grupo etilénico insaturado.

El documento US 3.766.299 se refiere a un sustrato que tiene sobre una superficie del mismo un recubrimiento antiempañamiento que comprende una polialquilenimina (p. ej., polietilenimina) para formar un recubrimiento hidrófilo duradero duro.

El documento US 3.726.703 divulga un material que no se empaña proporcionado mediante la aplicación de un recubrimiento transparente que no se empaña a un sustrato reflectante o transparente que normalmente se empaña. El recubrimiento que no se empaña comprende un polímero de alquilenimina altamente reticulado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En una forma de realización de ejemplo de esta invención, se proporciona un procedimiento para fabricar un recubrimiento hidrófilo con propiedades antiniebla para su uso en una aplicación de puerta de congelador, o en cualquier otra aplicación adecuada como otros contextos de ventana. El procedimiento incluye (i), disolver polietilenimina en agua para formar una mezcla de polietilenimina-agua y opcionalmente mezclar la mezcla de polietilenimina-agua; (ii) aplicar un surfactante no iónico a una superficie de un sustrato y secar la superficie del sustrato para formar una primera capa; y (iii) aplicar la mezcla de polietilenimina-agua a un surfactante no iónico seco sobre la primera capa y secar la mezcla de polietilenimina-agua para formar una segunda capa. La segunda capa es hidrófila en ciertas formas de realización de ejemplo (es decir, ángulo de contacto bajo). La etapa (i) puede tener lugar antes o después de la etapa (ii).

En otra forma de realización de ejemplo de esta invención, se proporciona un procedimiento para fabricar un recubrimiento hidrófilo con propiedades antiniebla. El procedimiento incluye (i), disolver polietilenimina en un disolvente para formar una mezcla de polietilenimina-disolvente y opcionalmente mezclar la mezcla de polietilenimina-disolvente; (ii) aplicar un surfactante no iónico a una superficie de un sustrato y secar la superficie del sustrato para formar una primera capa; y (iii) aplicar la mezcla de polietilenimina-disolvente a un surfactante no iónico seco sobre la primera capa y secar la mezcla de polietilenimina-agua para formar una segunda capa. La segunda capa es hidrófila. La etapa (i) puede tener lugar antes o después de la etapa (ii).

En otra forma de realización de ejemplo más de esta invención, se proporciona un sustrato con al menos un recubrimiento hidrófilo sobre el mismo, directa o indirectamente. El sustrato soporta una primera capa que incluye un surfactante no iónico y una segunda capa que incluye una polietilenimina. Además, la capa de surfactante no iónico soporta la capa de polietilenimina, y la capa que incluye polietilenimina es hidrófila (es decir, ángulo de contacto bajo, al menos inicialmente).

En ciertos casos de ejemplo donde el recubrimiento se utiliza como un recubrimiento de superficie interior en una puerta de congelador por ejemplo, la naturaleza hidrófila del recubrimiento es ventajosa en que evita que el agua (y por lo tanto el hielo) se acumule en la superficie interior de la puerta de congelador manteniendo así la puerta prácticamente transparente para que las personas puedan ver claramente a través de la puerta el interior del congelador. Además, el surfactante puede ser ventajoso en que puede mejorar la durabilidad y/o la adherencia del recubrimiento al sustrato (p. ej., sustrato de vidrio o de plástico).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIGURA 1 es una de manera genérica ilustra un sustrato y una gota de fluido (p. ej., una gota de agua sésil), y el ángulo de contacto θ formado entre la gota y el sustrato.

La figura 2 ilustra de manera genérica una forma de realización de ejemplo de la presente invención que incluye un ángulo de contacto hidrófilo θ.

La figura 3 es un gráfico que ilustra la variación del ángulo de contacto θ con la concentración de PEI (polietilenimina) en peso en agua según las formas de realización de ejemplo de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

La figura 1 ilustra de manera genérica un sustrato 10 (p. ej., sustrato de vidrio o de plástico) y una gota de fluido 50

(p. ej., una gota de agua sésil) sobre el sustrato 10, y el ángulo de contacto θ formado entre la gota 50 y el sustrato

10. El rendimiento hidrófilo en cualquiera de las formas de realización descritas y reivindicadas es una función del ángulo de contacto θ, la energía superficial γ, y/o la mojabilidad o energía de adherencia W. La energía superficial γ del sustrato 10 puede calcularse midiendo su ángulo de contacto θ.

La figura 2 ilustra de manera genérica una forma de realización de la presente invención. El sustrato 20 soporta un recubrimiento de una capa basada en surfactante 30. El sustrato 20 puede, por ejemplo, comprender vidrio y/o plástico. El sustrato 20 puede, por ejemplo, consistir en un único material. De manera alternativa, el sustrato 20 puede comprender múltiples materiales, preferentemente en capas. Aunque el sustrato 20 se representa como soportando directamente (es decir, en contacto directo con) la capa basada en surfactante 30, también se contempla un soporte indirecto o parcial. La capa basada en surfactante 30 puede ser una capa no iónica, como una que comprenda Chemwet 29 disponible en ChemCor, Inc., que se cree que es un politilenglicol sustituido por fluoroalquilo en agua con 1,4 dioxano (<0,1% en peso). Chemwet 29 es una solución basada en surfactante que puede limpiar vidrio y potencialmente puede actuar como una capa de interferencia para mejorar parcialmente la humectación, propiedades y adherencia. La capa basada en surfactante 30 soporta un recubrimiento 40 que comprende PEI (es decir, polietilenimina o (C2H5N)n). Hay que reseñar que las capas 30 y 40 pueden estar o no directamente en contacto en diferentes formas de realización de esta invención. Asimismo, la capa 30 puede estar o no en contacto... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para fabricar un artículo recubierto que incluye formar un recubrimiento hidrófilo con propiedades antiniebla sobre un sustrato, el procedimiento comprendiendo:

disolver al menos polietilenimina en al menos un disolvente para formar una mezcla de polietilenimina-disolvente y opcionalmente mezclar la mezcla de polietilenimina-disolvente; aplicar un surfactante a una superficie de un sustrato y secar para formar una primera capa; aplicar la mezcla de polietilenimina-disolvente sobre al menos el surfactante seco en el sustrato, y secar la mezcla de polietilenimina-agua para formar una segunda capa; y en la que la segunda capa es hidrófila.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente comprende un alcohol.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el alcohol comprende uno o más de isopropanol, metanol, y etanol.

4. El procedimiento de reivindicación 1, en el que la mezcla de polietilenimina-disolvente comprende menos de

o igual a 15 por ciento de polietilenimina en peso, más preferentemente menos de o igual a 10 por ciento de polietilenimina en peso, más preferentemente menos de o igual a 8 por ciento de polietilenimina en peso, todavía más preferentemente menos de o igual a 6 por ciento de polietilenimina en peso, todavía más preferentemente menos de o igual a 4 por ciento de polietilenimina en peso, más preferentemente menos de o igual a 2 por ciento de polietilenimina en peso, y más preferentemente menos de o igual a 0,5% por ciento de polietilenimina en peso.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que una gota de agua sésil en contacto con la segunda capa muestra un ángulo de contacto inferior o igual a 25 grados, más preferentemente inferior o igual a 20 grados, más preferentemente inferior o igual a 15 grados, todavía más preferentemente inferior o igual a 10 grados.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la primera capa y la segunda capa tienen un espesor combinado de aproximadamente 0,5 a 3 micrómetros, más preferentemente de aproximadamente 1 a 2,5 micrómetros.

7. El procedimiento para fabricar un artículo recubierto que incluye un recubrimiento hidrófilo con propiedades hidrófilas según la reivindicación 1, el procedimiento comprendiendo:

disolver al menos polietilenimina en al menos agua para formar una mezcla de polietilenimina-agua y mezclar la mezcla de polietilenimina-agua; aplicar un surfactante a una superficie de un sustrato y secar para formar una primera capa; aplicar la mezcla de polietilenimina-agua sobre al menos la primera capa en el sustrato y secar la mezcla de polietilenimina-agua para formar una segunda capa; y en el que la segunda capa es hidrófila para tener un ángulo de contacto no superior a aproximadamente 25 grados.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el surfactante es un surfactante no iónico y comprende un derivado de polietilenglicol.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el surfactante no iónico comprende un polietilenglicol sustituido por fluoroalquilo.

10. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la mezcla de polietilenimina-agua comprende menos de o igual a 15 por ciento de polietilenimina en peso, en particular menos de o igual a 10 por ciento de polietilenimina en peso, en particular menos de o igual a 8 por ciento de polietilenimina en peso, en particular menos de o igual a 6 por ciento de polietilenimina en peso, en particular menos de o igual a 4 por ciento de polietilenimina en peso, en particular menos de o igual a 2 por ciento de polietilenimina en peso, y en particular menos de o igual a 0,5% por ciento de polietilenimina en peso.

11. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que una gota de agua sésil en contacto con la segunda capa muestra un ángulo de contacto inferior o igual a 25 grados, en particular inferior o igual a 20 grados, en particular inferior o igual a 15 grados, y en particular inferior o igual a 10 grados.

12. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el sustrato comprende un sustrato de vidrio o un sustrato plástico, en particular un sustrato plástico que comprende butiral de polivinilo.

13. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la primera capa y la segunda capa tienen un espesor combinado de entre 0,5 y 3 micrómetros, en particular entre 1 y 2,5 micrómetros, y en particular entre 1,3 y 2,1 micrómetros.

5 14. Una ventana que comprende un sustrato y un recubrimiento hidrófilo, en la que el recubrimiento hidrófilo comprende:

una primera capa que comprende un surfactante no iónico soportada por al menos el sustrato;

y una segunda capa que comprende polietilenimina proporcionada sobre al menos la primera capa que 10 comprende el surfactante;

y

en la que el recubrimiento tiene un ángulo de contacto inferior o igual a 25 grados.

15. Un sistema de refrigeración que comprende un espacio cerrado, en el que el espacio cerrado se define parcialmente por una puerta que comprende la ventana de la reivindicación 14, en el que el sistema de refrigeración genera una temperatura inferior a 278 K, más preferentemente inferior a 273 K, en el espacio cerrado.