SUPERFICIES QUE REDUCEN O QUE EVITAN LA ADHESIÓN.
Sustrato para uso en disolventes objetivo polares, en particular disoluciones,
suspensiones o emulsiones acuosas, con una superficie que reduce la adhesión o evita la adhesión, en que la superficie está provista de una capa superficial que reduce la adhesión o evita la adhesión que presenta, al menos en una capa más externa y, en uso, cercana al disolvente, polímeros modificadores de la superficie que se extienden en el entorno de la superficie y en que la capa presenta un ángulo de retroceso < 40º y los polímeros modificadores de la superficie tienen una proporción de heteroátomos ≤q 4, en que el ángulo de retroceso corresponde al ángulo de contacto determinado dinámicamente durante la absorción de una gota colocada sobre la superficie, una proporción de heteroátomos o un grado de heterosustitución de 4 como máximo significa que hay un máximo de 4 átomos de C o átomos de Si por cada heteroátomo y por la capa más externa cercana al disolvente se entiende la capa o parte del recubrimiento superficial cuyas moléculas o cadenas se extienden libremente en el disolvente
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06002415.
Solicitante: GEBERIT INTERNATIONAL AG.
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: SCHACHENSTRASSE 77 8645 JONA SUIZA.
Inventor/es: Hirayama,Martina, Meier,Lorenz.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 7 de Febrero de 2006.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C03C17/30 QUIMICA; METALURGIA. › C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA. › C03C COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VÍTREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGÁNICAS O ESCORIAS; UNIÓN DE VIDRIO A VIDRIO O A OTROS MATERIALES. › C03C 17/00 Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej. de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento. › con compuestos que contienen silicio.
Clasificación PCT:
- C08J7/00 C […] › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › Tratamiento químico o revestimiento de materiales modelados hechos de sustancias macromoleculares (revestimiento con materiales metálicos C23C; deposición electrolítica de metales C25).
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2367931_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Superficies que reducen o que evitan la adhesión.
Antecedentes
La presente invención se refiere a superficies modificadas, en particular a superficies que, debido a la aplicación de una capa superficial especial, reducen la adhesión o evitan la adhesión de distintos depósitos.
Estado de la técnica
La formación de depósitos de cualquier tipo, ya sean de naturaleza inorgánica, como cal u hollín, de naturaleza orgánica, como películas de grasa, o de naturaleza biológica, como biopelículas, es un tema conocido desde hace tiempo y muy investigado.
La prevención de los depósitos de cal o de depósitos calcáreos es un problema muy importante en todos los sistemas de conducción de aguas, como tomas de agua y desagües, lavadoras, calentadores, etc. Hasta ahora, la prevención de los depósitos se ha acometido fundamentalmente mediante el tratamiento del agua calcárea, por ejemplo, mediante la adición de sustancias fijadoras de calcio, como fosfatos, zeolitas y polímeros adecuados como, por ejemplo, ácido poliaspártico, o mediante la eliminación del calcio por medio de intercambiadores de iones o por tratamiento magnético.
Otros depósitos, cuya necesaria eliminación consume mucho tiempo son
En estos campos no es posible influir en las sustancias que forman los depósitos en su entorno natural y, por lo tanto, el desarrollo en los últimos años se ha dirigido a superficies de estructura especial (efecto loto). En cuanto a la prevención de biopelículas, además de sustancias biocidas, como plata o compuestos orgánicos de estaño, se han estudiado también modificaciones de las superficies mediante la aplicación de capas adsorbentes, en particular SAM (monocapas autoensambladas), pero con resultados muy dispares. Por lo tanto, el documento WO 2004/078930 propone modificar la superficie por medio de polimerización superficial.
El objetivo de la presente invención fue hacer disponible una superficie tratada que pudiera prepararse fácilmente y que pudiera emplearse contra diversos depósitos, en particular también para evitar los depósitos que contienen sustancias inorgánicas, como los depósitos de cal, o bien reducir su adhesión a las superficies.
Descripción de la invención
Este objetivo se consiguió mediante la puesta a disposición de sustratos con una superficie que reduce la adhesión o evita la adhesión, en que la superficie del sustrato está provista de una capa superficial que reduce la adhesión o evita la adhesión y que presenta, al menos en una capa más externa cercana al disolvente, polímeros modificadores de la superficie que se extienden en el entorno de la superficie y en que la capa modificadora de la superficie presenta un ángulo de retroceso < 40º y los polímeros modificadores de la superficie tienen una proporción de heteroátomos
Una proporción de heteroátomos
Tales superficies son adecuadas para la prevención o la reducción de la adhesión de depósitos inorgánicos y/o orgánicos y/o biológicos.
El término polímero, según se usa en relación con las cadenas modificadoras de la superficie, en particular las cadenas contenidas en la capa más externa cercana al disolvente, comprende también oligómeros. Normalmente son adecuadas cadenas a partir de aproximadamente 8 átomos, preferentemente al menos 12 átomos en la cadena principal o en la cadena más larga para los polímeros ramificados, en lo que debe haber presentes al menos 2 y preferentemente 3 unidades monoméricas.
Un grado de heterosustitución de 4 como máximo significa que hay un máximo de 4 átomos de C (o átomos de Si) por cada heteroátomo, en particular O y N, en algunos casos también S y P. Los contraiones también se consideran para la determinación de la proporción de heteroátomos, pero no los átomos de hidrógeno ni los iones de hidrógeno.
La presente invención no se refiere solamente a disoluciones sino también a emulsiones y suspensiones. Por lo tanto, en lo que sigue se hablará de líquidos. Para las sustancias líquidas que forman una fase continua se usa también en el caso de suspensiones y emulsiones el término disolvente.
Sin que la invención tenga que verse limitada por esta interpretación de los resultados anteriores, se supone que los buenos resultados obtenidos con las superficies según la invención son debidos a que los polímeros tienen una alta solubilidad y/o hinchabilidad en el disolvente objetivo, en particular en disoluciones acuosas. Para la preparación de las capas según la invención son especialmente adecuados polímeros modificadores de la superficie que, como tales, es decir, en masa, presentan una solubilidad en el disolvente objetivo, en particular en agua o en una disolución acuosa, de al menos 10 g/l. Como consecuencia de la elevada solubilidad, la superficie queda formada por una especie de capa liquida que evita la adhesión firme de depósitos. Otro criterio adicional que se considera ventajoso a causa de los resultados obtenidos hasta el momento es una elevada hinchabilidad en el disolvente objetivo. Debido a la hinchabilidad, el espesor y la estructura de la capa superficial se modifican incluso para cantidades de disolvente muy pequeñas, lo que actúa en contra de una adhesión firme o pegado de los depósitos. A este respecto, ventajosamente la hinchabilidad de los polímeros que se usan para la preparación de la capa activa debe ser tal que el aumento de volumen (determinado en la masa del polímero) sea al menos del 20%, preferentemente al menos del 30%, respecto al volumen en estado seco.
Para que la hinchabilidad, al igual que la solubilidad, puedan desarrollar totalmente su efecto, es importante que los polímeros no estén demasiado próximos entre sí en la capa más externa cercana al disolvente. Una capa adecuada según la invención se caracteriza por un ángulo de retroceso < 40º. preferentemente < 30º, con preferencia especial < 20º y en particular < 10º respecto al disolvente objetivo. Por ángulo de retroceso se entiende un valor especial del ángulo de contacto. Normalmente, el ángulo de contacto se determina estáticamente. Para el ángulo de retroceso se coloca una gota sobre una superficie y la gota vuelve a absorberse. El ángulo de retroceso se refiere al ángulo de contacto determinado dinámicamente durante la absorción.
Por la capa más externa cercana al disolvente se entiende la capa o la parte de un recubrimiento superficial cuyas moléculas o cadenas se extienden libremente en el disolvente. Se trata de una capa de al menos aproximadamente 1 nm hasta al menos aproximadamente 10 nm de espesor y normalmente no más de 100nm de espesor. Debajo de esta capa más externa cercana al disolvente puede Haber colocada otra capa del mismo material que puede ser bastante más densa, o la capa situada debajo de esta capa más externa puede estar compuesta de otro tipo de moléculas que, en lo que sigue, se denominan anclajes o moléculas de anclaje y que preferentemente son polímeros de anclaje. Se supone que la ventaja de la menor cobertura superficial de la capa más externa consiste en que a pesar de la fijación de las moléculas es posible una especie de hinchado o solubilidad tridimensional y en que las moléculas pueden moverse libremente alrededor de su punto de fijación.
Asimismo ventajosa para la buena movilidad es la elección especial del polímero o bien de los sustituyentes que contiene.
Los sustituyentes en el polímero o bien la polaridad misma de las cadenas de polímero dependen de la polaridad del disolvente objetivo. Para disolventes objetivo polares son adecuados grupos polares, como los grupos descritos a continuación a modo de ejemplo.
Para el uso en disolventes objetivo polares, en particular en disoluciones, suspensiones o emulsiones acuosas, el polímero modificador de la superficie puede contener unidades polares en la cadena principal y/o en las... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Sustrato para uso en disolventes objetivo polares, en particular disoluciones, suspensiones o emulsiones acuosas, con una superficie que reduce la adhesión o evita la adhesión, en que la superficie está provista de una capa superficial que reduce la adhesión o evita la adhesión que presenta, al menos en una capa más externa y, en uso, cercana al disolvente, polímeros modificadores de la superficie que se extienden en el entorno de la superficie y en que la capa presenta un ángulo de retroceso < 40º y los polímeros modificadores de la superficie tienen una proporción de heteroátomos
2. Sustrato según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de retroceso es < 30º, en particular < 20º. con preferencia especial < 10º.
3. Sustrato según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la hinchabilidad es tal que el aumento de volumen (determinado en masa) es al menos del 20% respecto al volumen en estado seco y/o la solubilidad en el disolvente objetivo es al menos de 10 g/l.
4. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa más externa cercana al disolvente tiene un espesor de al menos 1 nm hasta al menos 10 nm.
5. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa más externa cercana al disolvente tiene un espesor máximo de 100 nm.
6. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como máximo el 40% de los grupos que contienen heteroátomos pueden desprotonarse y/o formar puentes de hidrógeno, preferentemente como máximo el 20%, en particular el 0%.
7. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad de centros de C con hibridación sp2 en la capa más externa cercana al disolvente es como máximo del 50%, preferentemente como máximo del 10%, en particular se prefiere el 0%.
8. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los polímeros modificadores de la superficie son mezclas de polímeros modificadores de la superficie.
9. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los polímeros modificadores de la superficie se eligen del grupo compuesto de:
10. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los polímeros modificadores de la superficie contienen polietilenglicol o están compuestos de este.
11. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los polímeros modificadores de la superficie de la capa más externa cercana al disolvente se adhieren a la superficie del sustrato mediante un anclaje y, dado el caso, una capa intermedia más densa de polímero modificador de la superficie.
12. Sustrato según la reivindicación 11, caracterizado porque hay más de un tipo de anclaje por cada tipo de polímero modificador de la superficie.
13. Sustrato según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el anclaje es un recubrimiento de sol-gel.
14. Sustrato según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el anclaje es un polímero con varios grupos del mismo o de distinto tipo responsables de la adhesión al sustrato.
15. Sustrato según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la conexión del polímero con el anclaje y/o del anclaje con la superficie del sustrato se basan, independientemente entre sí, en una unión liófoba, iónica o, preferentemente, covalente.
16. Sustrato según una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque la unión del anclaje a la superficie del sustrato se basa en una fijación mecánica.
17. Sustrato según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la unión del anclaje a la superficie del sustrato se basa en una fijación llevada a cabo por radicales.
18. Sustrato según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es un aparato del sector sanitario, como una conducción de agua o una conducción de desagüe.
19. Sustrato según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque es un componente de un intercambiador de calor, una cafetera o un contador de agua.
20. Uso de un sustrato según una de las reivindicaciones precedentes para la prevención o la reducción de la adhesión de depósitos.
21. Uso según la reivindicación 20, caracterizado porque los depósitos son depósitos inorgánicos o depósitos que contienen sustancias inorgánicas.
22. Uso según las reivindicaciones 20 ó 21, caracterizado porque el depósito es de tipo salino.
23. Uso según una de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque el depósito forma cristales.
24. Uso según una de las reivindicaciones 20 a 23, caracterizado porque el depósito es una mezcla de depósitos inorgánicos, así como también depósitos orgánicos y/o biológicos.
25. Uso según la reivindicación 24, caracterizado porque los depósitos orgánicos y/o biológicos se eligen del grupo que comprende proteínas, biopelículas, polímeros y mezclas de los mismos.
26. Uso según una de las reivindicaciones 20 a 25, caracterizado porque el depósito se elige del grupo que comprende cal, incrustaciones por orina, incrustaciones de calderas, hielo, hollín, depósitos a causa de la contaminación del aire, incluido el polen, y mezclas de los mismos.
27. Uso según una de las reivindicaciones 20 a 26, caracterizado porque el depósito contiene cal o está compuesto de esta.
28. Uso según la reivindicación 20, caracterizado porque los depósitos son depósitos biológicos y/o orgánicos.
29. Uso según la reivindicación 28. caracterizado porque los depósitos son depósitos biológicos, en particular depósitos de proteínas y/o biopelículas.
30. Sustrato según se describe en una de las reivindicaciones 1 a 19, pero con una proporción de heteroátomos > 4.
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