SUSTRATO QUE INCLUYE AL MENOS UNA CAPA MACROESTRUCTURADA EN TODA O EN PARTE DE LA SUPERFICIE, MÉTODO PARA SU FABRICACIÓN Y SU UTILIZACIÓN.

Sustrato, que incluye al menos una capa macroestructurada en parte o en toda su superficie,

obtenida mediante el método siguiente: - Aplicación de una solución sol-gel en una forma estructurada sobre el sustrato y - Secado y/o cocido obteniéndose una capa sol-gel, dónde la aplicación de la solución sol-gel se realiza en una forma ya estructurada sobre el sustrato, mediante un método de impresión conocido, y el método de impresión para una solución sol-gel de baja viscosidad se elige de entre la impresión por tampón o la impresión por huecograbado, o la aplicación de la solución sol-gel en una forma estructurada sobre el sustrato, para una solución sol-gel de alta viscosidad, suficientemente tixotrópica, se realiza mediante un método de impresión elegido de entre la serigrafía, impresión por tampón, impresión offset o impresión en relieve, donde "de baja viscosidad" significa una viscosidad en un rango de aproximadamente 0,1 a 10 4 mPa s y "de alta viscosidad","suficientemente tixotrópica" una viscosidad -en ausencia de fuerzas cizallantes- por encima del límite de aproximadamente 10 3 mPa s

La invención se refiere a un sustrato que incluye al menos una capa macroestructurada en toda o en parte de la superficie, el método para su fabricación y su utilización.

10 A menudo se emplea la tecnología sol-gel para la fabricación de muchas capas funcionales o sistemas de capas, en especial para vidrios o vitrocerámicas como materiales de sustrato. Algunos ejemplos de tales capas sol-gel son:

15 Las soluciones sol-gel empleadas tienen diferentes viscosidades según el uso para el que se apliquen. Sin embargo, esta se sitúa a menudo en el rango de las soluciones acuosas y por lo tanto es muy baja. Es común que la aplicación de las capas se efectúe en toda la superficie, utilizando métodos corrientes como la inmersión, el inundado, rociado, pulverizado, vertido, pintado, laminado o proyectado. Las capas se endurecen normalmente en una fase de recocido posterior.

La estructuración de estas capas funcionales representa un especial desafío, pues los métodos de impresión clásicos, como el offset o la serigrafía, aquí fracasan debido a las bajas viscosidades de las soluciones empleadas. Es conocida, sin embargo, la fabricación de capas coloreadas transparentes sobre sustratos de vidrio con ayuda de la técnica de impresión digital. Por ejemplo, se puede partir de soles de SiO2 que contengan colorantes orgánicos.

Aparte de esto, en el estado de la técnica existen otras propuestas para la aplicación de capas sol-gel estructuradas:

En WO 97/38810 A1 se describe un método para la fabricación de una estructura sinterizada sobre un sustrato, donde se aplica una partícula que contiene un líquido, como una solución sol-gel, mediante una impresora de chorro de tinta, y el líquido aplicado se evapora utilizando un pulso láser, y de ese modo se genera capa a capa una estructura sinterizada.

WO 02/17347 divulga un método para solidificar y estructurar una composición sol-gel en la superficie de un sustrato, donde se deposita una capa de la composición sol-gel sobre la superficie de un sustrato y se dirige un haz de electrones hacia el área seleccionada de la película sol-gel para endurecer la película sol-gel, y las áreas no endurecidas se eliminan usando un disolvente.

Además, EP 0 329 026 A1 se refiere a una tinta para chorro de tinta y su método de impresión asociado, donde la tinta incluye del 90 al 99% del peso de un medio sol-gel acuoso, preferiblemente una mezcla de carragenato y agua, así como un peso del 0,1 al 10% de un medio de coloración, y la tinta constituye una tinta sol-gel convertible térmicamente reversible, que es un gel a temperatura ambiente y un sol a temperaturas de entre 40º y 100º C. La tinta se aplica como sol sobre el sustrato, donde forma un gel cuando se enfría. El sustrato empleado es prácticamente solo papel, en el que penetra la tinta.

La divulgación de US 5 970 873 se refiere a un método de proyección de imagen, que incluye la aplicación por imagen en un sustrato de una mezcla de un precursor de sol y un líquido en capa fina y la eliminación del líquido de la capa fina para formar por imagen una matriz sol-gel polimérica y reticulada, insoluble.

También se describe un elemento de reproducción de imagen, por ejemplo una plancha impresora para la impresión litográfica, producido con el método descrito. El área de imagen creada en la matriz sol-gel sirve entonces como “negativo”, sobre el que se aplica la tinta multicolor y que se transfiere a un material receptor adecuado, para reproducir la imagen.

Aparte de esto, WO 99/33760 divulga un método para la preparación de un objeto con patrones visibles, donde primeramente se enmascara al menos un área de la superficie de un sustrato, después se aplica al menos una capa fina en las áreas enmascaradas y no enmascaradas de la superficie y donde la máscara se retira para producir los patrones deseados. El objeto así creado presenta al menos un primer sector que tiene una película fina generalmente transparente, escogida de entre revestimientos metalíferos o semimetalíferos y combinaciones de ellos, la cual muestra un primer color al ser contemplada bajo luz reflejada, y un segundo color con luz penetrante, así como un segundo sector que se diferencia del primero en contraste visible. Se menciona la tecnología sol-gel pero no se proporcionan explicaciones de ningún tipo sobre cómo podría llevarse a cabo.

Por último, DE 100 19 822 describe un método lift-off para el microestructurado de capas finas, donde se aplica una máscara sobre un sustrato que dispone de unas entalladuras en las zonas a revestir. El sol se aplica por toda la superficie en el sustrato cubierto por la máscara, la película sol se endurece y la máscara se retira junto con el sol endurecido que está presente en la superficie de la máscara. La película sol endurecida se transfiere al objeto sólido deseado mediante el suministro de energía. También se describe un componente como pueda ser un componente semiconductor, provisto de una capa fina microestructurada, que se fabrica con este método.

La presente invención tiene como objetivo, perfeccionando el estado de la técnica, el facilitar un método lo más flexible posible, no costoso y económico, para producir estructuras sobre un sustrato de manera simple. Ha de ser posible en especial el dotar con una estructura deseada a cualquier sustrato.

Conforme a la invención, el presente objetivo se consigue mediante un sustrato, según la reivindicación 1.

También son objeto de la invención 3 variantes del método para fabricar el sustrato conforme a la invención, que conforme a la variante (a) supone las siguientes fases:

- Aplicación de una solución sol-gel en una forma estructurada sobre el sustrato, según reivindicación 7.

La presente invención incluye por tanto sustratos con un revestimiento estructurado, donde se ha utilizado una solución sol-gel para la fabricación del revestimiento estructurado. El concepto “estructura” ha de ser interpretado conforme a la invención en un sentido amplio, e incluye por ejemplo un patrón, un logotipo, imagen(es), palabras, una marca, un rayado, una señalización, rótulos, en una o varias formas ópticas definidas, funcionalidades o similares. Esta estructura puede proveerse en todo o en parte de la superficie del sustrato.

Como base para la estructura se utiliza un sistema sol-gel, esto es, un sol que tras el secado forma una película de gel fina, preferentemente transparente, que se endurece mediante cocido/recocido preferiblemente. En la presente invención, el concepto “capa sol-gel” tiene que entenderse como una capa que se fabrica mediante un método sol-gel.

Los llamados nanosoles también pueden utilizarse en este caso. El diámetro medio de la partícula de tales soles se encuentra en el rango de <800 nm, preferiblemente <200 nm, especialmente preferible <100 nm.

La capa sol-gel se basa en uno o más óxidos metálicos y se elige preferentemente de entre como mínimo un óxido de titanio, de circonio, de silicio, de aluminio, de estaño, de boro o de fósforo o mezclas de los mismos. Se prefiere especialmente que contenga óxido de silicio, aunque también pueden existir otros óxidos metálicos u óxidos metálicos adicionales. En el marco de la invención, bajo el concepto "metal" hay que entender también los metaloides, como puedan ser el silicio o el germanio.

Conforme a la invención, como “soluciones sol-gel” se utilizan por ejemplo las llamadas clásicas soluciones sol-gel, que junto con la adición de una cantidad adecuada de los aditivos deseados contienen o se componen de un precursor de óxido metálico, un disolvente, una cantidad insignificante de agua para la precondensación y un catalizador (ácido o base). Además se emplean soluciones coloidales de óxido metálico = soluciones nanométricas de polvos de óxido metálico en agua...

1. Sustrato, que incluye al menos una capa macroestructurada en parte o en toda su superficie, obtenida mediante el método siguiente:

- Aplicación de una solución sol-gel en una forma estructurada sobre el sustrato y -Secado y/o cocido obteniéndose una capa sol-gel,

dónde la aplicación de la solución sol-gel se realiza en una forma ya estructurada sobre el sustrato, mediante un método de impresión conocido, y el método de impresión para una solución sol-gel de baja viscosidad se elige de entre la impresión por tampón o la impresión por huecograbado, o la aplicación de la solución sol-gel en una forma estructurada sobre el sustrato, para una solución sol-gel de alta viscosidad, suficientemente tixotrópica, se realiza mediante un método de impresión elegido de entre la serigrafía, impresión por tampón, impresión offset o impresión en relieve, donde “de baja viscosidad” significa una viscosidad en un rango de aproximadamente 0,1 a 104 mPa s y “de alta viscosidad”,“suficientemente tixotrópica” una viscosidad –en ausencia de fuerzas cizallantes-por encima del límite de aproximadamente 103 mPa s.

2. Sustrato según reivindicación 1, caracterizado por que el disolvente para la solución sol-gel se elige entre agua, alcohol, así como todos los disolventes conocidos, en especial los corrientes, preferiblemente libres de halógenos, disolventes de baja ebullición (punto de ebullición: hasta 120º C) y disolventes de alta ebullición (punto de ebullición: 120º a 250º C) y mezclas de los mismos.

3. Sustrato conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 1 a 2, caracterizado por que la capa sol-gel contiene componentes adicionales, seleccionados del grupo, compuesto de colorantes inorgánicos y/o orgánicos, pigmentos y aditivos tales como espesantes, agentes dispersantes, productos auxiliares, antiespumantes, desaireadores, agentes antisedimentantes,

modificadores de la tensión superficial, lubricantes y agentes niveladores, aditivos reticuladores, imprimadores y similares.

4. Sustrato conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado por que el sustrato seleccionado es de plástico, metal, en especial acero, madera, esmalte, vidrio y material cerámico, en especial vitrocerámico, preferiblemente vidrio y vitrocerámica,

5. Sustrato conforme al menos a una de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, caracterizado por que el sustrato es transparente.

6. Sustrato conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 1 a 5, caracterizado por que la solución sol-gel contiene un óxido de titanio, circonio, silicio, aluminio, estaño, boro o fósforo o mezclas de los mismos, preferiblemente óxido de silicio.

7. Método para la fabricación de un sustrato, que incluye una capa macroestructurada en toda o en parte de la superficie, conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, con las siguientes fases:

- Aplicación de una solución sol-gel en una forma ya estructurada sobre un sustrato y -Secado y/o cocido obteniéndose una capa sol-gel,

dónde la aplicación de la solución sol-gel se realiza en una forma ya estructurada sobre el sustrato, mediante un método de impresión conocido, y el método de impresión para una solución sol-gel de baja viscosidad se selecciona de entre la impresión por tampón o la impresión en huecograbado, o la aplicación de la solución sol-gel se realiza en una forma estructurada sobre el sustrato, con una solución sol-gel de alta viscosidad, suficientemente tixotrópica, con un método de impresión seleccionado de entre la serigrafía, impresión por tampón, impresión offset o impresión en relieve, dónde “de baja viscosidad” significa una viscosidad en un rango de aproximadamente 0,1 a aproximadamente y “de alta viscosidad”,“suficientemente tixotrópica” significa una viscosidad –en ausencia de fuerzas cizallantes-por encima del límite de aproximadamente 103 mPa s.

8. Método para la fabricación de un sustrato conforme a la reivindicación 7, caracterizado por que la fase del método de cocido opcional se suprime, si la calidad de la capa así formada es suficiente.

9. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 u 8, caracterizado por que la temperatura de secado de la solución sol-gel se regula en un rango desde temperatura ambiente (25º C) hasta 300º C, preferiblemente de temperatura ambiente (25° C) hasta 100° C.

10. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 u 9, caracterizado por que la temperatura de cocido de la solución sol-gel se regula en un rango desde 200° C hasta 800° C, preferiblemente desde 260° C hasta 600° C.

11. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 10, caracterizado por que el disolvente para la solución sol-gel se selecciona entre agua, alcohol, así como todos los disolventes conocidos por el experto en la materia, preferiblemente libres de halógenos, disolventes de baja ebullición (punto de ebullición: hasta 120º C) y disolventes de alta ebullición (punto de ebullición: 120º a 250º C) y mezclas de los mismos.

12. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 11, caracterizado por que en la solución sol-gel se añaden componentes adicionales, seleccionados del grupo, compuesto de colorantes orgánicos y/o inorgánicos, pigmentos y aditivos tales como espesantes, agentes dispersantes, productos auxiliares, antiespumantes, desaireadores, agentes antisedimentantes, modificadores de la tensión superficial, lubricantes y agentes niveladores, aditivos reticuladores, imprimadores y similares.

13. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 12, caracterizado por que el sustrato seleccionado es de plástico, metal, en especial acero, madera, esmalte, vidrio y material cerámico, en especial vitrocerámico, preferiblemente vidrio o vitrocerámica.

14. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 13, caracterizado por que se selecciona un sustrato transparente.

15. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 14, caracterizado por que el sustrato se estructura en uno o en ambos lados.

16. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 15, caracterizado por que la solución sol-gel se fabrica con uno o más óxidos metálicos inorgánicos, seleccionados entre el óxido de titanio, de circonio, de silicio, de aluminio, de estaño, de boro o de fósforo o mezclas de los mismos.

17. Método conforme al menos a una de las reivindicaciones precedentes 7 a 16, caracterizado por que se emplea una solución sol-gel que incluye o se compone de:

aproximadamente 1% a aproximadamente 80% del peso en un óxido metálico, precursor de óxido metálico o metal(es) aproximadamente 20% a aproximadamente 99% del peso en un disolvente 0% del peso a aproximadamente 50% del peso en componente(s) colorante(s) y 0% del peso a aproximadamente 10% del peso en aditivo(s),

donde todos los componentes presentes suman un 100% del peso.

18. Capa macroestructurada en parte o en toda la superficie de un sustrato, obtenida conforme a un método según una de las reivindicaciones precedentes 7 a

17.

19. Capa macroestructurada en parte o en toda la superficie conforme a la reivindicación 18, caracterizada porque la capa macroestructurada se sitúa en el área interior del sustrato y se libera en las áreas del borde o a la inversa.

20. Utilización de una capa macroestructurada en parte o en toda la superficie sobre un sustrato conforme a la reivindicación 18 o 19. En forma de capa funcional, seleccionada de entre: capa antirreflejante, capa coloreada, capa decorativa, capa

fotocatalítica, capa antimicrobiana, capa antivirus, capa antimoho, capa antifúngica, capa antialgas, capa antivaho, capa antihuella digital, capa de limpieza, capa neutralizadora de olores, capa purificadora de aire o combinaciones de las mismas.

21. Utilización de una capa macroestructurada en parte o en toda la superficie conforme a la reivindicación 20, donde la estructuración de la capa tiene el cometido de facilitar la instalabilidad en el conjunto del sistema del sustrato revestido, o incluso de hacerla posible.

22. Utilización de un sustrato que incluye al menos una capa macroestructurada en parte o en toda la superficie, conforme a una de las reivindicaciones precedentes 1 a 6, como superficie de cocina, vidrio arquitectónico, vidrio, en especial para ventanas, en marcos para fotos, azulejos, revestimientos de piletas, espejos, paredes, láminas, paneles de visualización, bandejas de horno, paneles, equipamiento para hornos de cocer, lavavajillas o neveras y congeladores, cubiertas, placas, contenedores, utensilios para comida y bebida, utensilios de cocina; en especial objetos de vidrio y vitrocerámicos.