Recubrimientos hidrófobos de alta durabilidad y procedimientos.

Un sustrato que tiene un recubrimiento superficial hidrófobo que comprende una capa de anclaje de óxido desilicio que presenta una rugosidad superficial cuadrática media inferior a aproximadamente 6,

0 nm y unrecubrimiento hidrófobo que cubre la capa de anclaje.

Recubrimientos hidrófobos de alta durabilidad y procedimientos Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a sustratos recubiertos y a procedimientos de recubrimiento de los 5 mismos. En realizaciones preferentes, la presente invención se refiere a sustratos transparentes que tienen un recubrimiento hidrófobo (repelente del agua) sobre los mismos.

Antecedentes y resumen de la invención El vidrio se fabrica típicamente a partir de silicatos que se funden para formar un material claro, transparente, sólido. La unidad estructural molecular fundamental de vidrio convencional es un tetraedro de SiO4. El vidrio flotado 10 ordinario (denominado así por el proceso de producción del mismo por el que se hace flotar una cinta fundida de vidrio sobre metal fundido para proporcionar una superficie lisa) incluye cantidades adicionales de sosa (Na2O) , generalmente en forma de carbonato o nitrato de sodio durante el proceso de producción, cal (CaO) y otros óxidos (generalmente óxidos de aluminio y de magnesio) para formar una estructura de sosa, cal y sílice conocida coloquialmente como vidrio sodocálcico. Pueden prepararse otros vidrios especializados mediante introducción de otros aditivos y constituyentes.

Algunas veces es muy deseable que los vidrios convencionales tengan propiedades superficiales hidrófobas (repelentes del agua) cuando se usan en determinadas aplicaciones de uso final, tales como para vidrios de ventana de automóviles. Existen diversas propuestas para impartir propiedades hidrófobas (repelentes del agua) a sustratos de vidrio. Por ejemplo, los documentos de patente de los US nos 4.263.350, 4.274.856, 5.665.424 y 5.723.172 (la 20 totalidad del contenido de cada una de las mismas se incorpora al presente documento expresamente por referencia) divulgan en general que las superficies de vidrio pueden recubrirse con una capa depositada en forma de vapor de un cloroalquilsilano, tal como un dimetildiclorosilano (DMDCS) para mejorar sus propiedades hidrófobas y/o antiadhesivas. Existen otras propuestas por las que puede usarse un recubrimiento de alquilclorosilano fluorado (FAS) para “cubrir” una subcapa sobre un sustrato de vidrio para mejorar la durabilidad del recubrimiento. A este 25 respecto, rogamos se vean los documentos de patente de US nos 5.328.768, 5.372.851, 5.380.585 y 5.580.605 (la totalidad del contenido de cada una de las mismas se incorpora al presente documento expresamente por referencia) . Además, la solicitud internacional WO 00/25938 (la totalidad del contenido de la misma se incorpora al presente documento expresamente por referencia) divulga que una película de silicio constituida por cadenas de grupos siloxano que termina cada una en una molécula terminal que reacciona con agua para formar un grupo OH

puede cubrirse mediante la reacción adicional de este grupo OH con trimetilclorosilano para formar extremos de cadena de trimetilsiloxano.

El documento EP 0 867 490 se refiere a un sustrato con un recubrimiento superficial hidrófobo que comprende una capa de anclaje de óxido de silicio que tiene una rugosidad en el intervalo de varios micrómetros.

El documento EP 0 887 179 A1 se refiere a artículos antiniebla que comprenden una película que tiene partículas de óxido metálico con un tamaño de grano de 4 a 300 nm, estando formada dicha película sobre una superficie hidrófoba. Los valores de rugosidad mencionados en dicho documento se refieren a las partículas de óxido metálico y no a la rugosidad de la capa de anclaje hidrófoba.

Aunque se conocen diversos recubrimientos hidrófobos, existe aún la necesidad de proporcionar dichos recubrimientos con una durabilidad mejorada. La presente invención está dirigida a satisfacer dicha necesidad.

De forma amplia, la presente invención se realiza en sustratos que presentan una hidrofobicidad y durabilidad mejoradas. Del modo más preferente, el sustrato es vidrio. En algunas de las realizaciones especialmente preferentes de la presente invención, se proporcionan sustratos recubiertos y procedimientos que incluyen una capa de anclaje que contiene SiOx que comprende por la deposición humidificada de forma controlable en fase vapor de un compuesto que contiene grupos clorosililo (del modo más preferente tetracloruro de silicio) y una capa de 45 cubrimiento hidrófoba unida químicamente a la capa de anclaje que contiene SiOx .

En otras realizaciones especialmente preferentes de la invención, pueden formarse recubrimiento hidrófobos de alta durabilidad mediante la deposición simultánea en fase de vapor acuosa de un compuesto que contiene grupos clorosililo y un cloroalquilsilano para formar una capa de anclaje que puede cubrirse después con un recubrimiento hidrófobo. Por ejemplo, la deposición simultánea en fase de vapor sobre un sustrato de vidrio de tetracloruro de 50 silicio y dimetildiclorosilano da como resultado un recubrimiento hidrófobo que comprende cadenas de polisiloxano reticuladas con puntos de ramificación de óxido de silicio, derivados de tetracloruro de silicio (es decir, un producto de reacción insoluble) , que pueden cubrirse después con un fluoro o cloroalquilsilano. Opcionalmente, puede depositarse en fase de vapor una capa de óxido de silicio (SiOx) antes, y por lo tanto disponerse debajo, del polisiloxano reticulado del modo indicado anteriormente.

55 En otras realizaciones de la invención, pueden producirse sustratos recubiertos sobre vidrio que comprenden una primera capa de anclaje que comprende una deposición en fase de vapor humidificada de forma controlable de un compuesto híbrido que contiene grupos organoclorosilano, del modo más preferente metiltriclorosilano (MTCS) . En otras realizaciones, pueden unirse químicamente a la capa híbrida otras combinaciones de capas de cubrimiento hidrófobas y oleófilas.

Estos y otros aspectos y ventajas se harán más evidentes después de un análisis cuidadoso de la descripción 5 detallada siguiente de las realizaciones a título de ejemplo preferentes de la misma.

Breve descripción de los dibujos adjuntos Se hará a continuación referencia a los dibujos adjuntos en los que números de referencia similares a lo largo de las diversas FIGURAS denotan elementos estructurales similares, y en los que;

La FIGURA 1 es una representación esquemática de una técnica para formar un recubrimiento hidrófobo sobre un 10 sustrato según una realización de la presente invención;

La FIGURA 2 es una representación esquemática de una técnica para formar un recubrimiento hidrófobo sobre un sustrato según otra realización de la presente invención;

La FIGURA 3 es un gráfico del % de turbidez frente al % de humedad de un sustrato recubierto con una capa de óxido de silicio (SiOx) ; y Las FIGURAS 4A-4F representan esquemáticamente algunos ejemplos de sustratos de vidrio recubiertos que pueden fabricarse según la presente invención.

Descripción detallada de la invención Virtualmente puede recubrirse según la presente invención cualquier sustrato que sea autosostenible y tenga, o pueda ser inducido a tener, átomos de hidrógeno superficiales activos. Por lo tanto, pueden recubrirse según la 20 presente invención sustratos rígidos o flexibles hechos de vidrio, plásticos, cerámicas y similares. Del modo más preferente, el sustrato es vidrio, siendo especialmente preferente el vidrio flotante sodocálcico convencional.

En un recubrimiento particularmente preferente según la presente invención, se forma una capa de anclaje que comprende un óxido de silicio (SiOx) mediante deposición en fase de vapor de un compuesto que forma óxido de silicio sobre el sustrato en un ambiente humidificado de forma controlable. En formas especialmente preferentes de 25 la invención, la capa de óxido de silicio puede obtenerse mediante reacción de un compuesto que tiene un grupo clorosililo, tal como tetracloruro de silicio (SiCl4) . En otras formas de la invención, la capa de anclaje puede obtenerse mediante la reacción humidificada de un grupo organoclorosililo para proporcionar una capa híbrida de óxido de organosilicio. El grupo organoclorosililo puede ser un tricloroalquil- o tricloroaril-silano tal como metiltriclorosilano (MTCS) o triclorofenilsilano (TOPS) . Los compuestos se hacen reaccionar con la superficie del 30 vidrio para formar una subcapa que contiene SiOx o grupos híbridos SiOxRy en los que R es un grupo orgánico que tienen seis o menos átomos de carbono. Pueden usarse opcionalmente o adicionalmente otros silanos que forman óxido de silicio, o materiales similares... [Seguir leyendo]

1. Un sustrato que tiene un recubrimiento superficial hidrófobo que comprende una capa de anclaje de óxido de silicio que presenta una rugosidad superficial cuadrática media inferior a aproximadamente 6, 0 nm y un recubrimiento hidrófobo que cubre la capa de anclaje.

2. El sustrato de la reivindicación 1, en el que la capa de anclaje presenta un rugosidad superficial inferior a aproximadamente 5, 0 nm.

3. El sustrato de la reivindicación 1, en el que la capa de anclaje presenta un rugosidad superficial superior a aproximadamente 4, 0 nm.

4. El sustrato de la reivindicación 1, en el que el recubrimiento hidrófobo comprende además el producto de

reacción humidificado depositado en fase de vapor de al menos un alquilclorosilano aplicado sobre la capa de anclaje.

5. El sustrato de la reivindicación 4, en el que el alquilclorosilano es dimetildiclorosilano o trimetilclorosilano.

6. El sustrato de la reivindicación 1, en el que el recubrimiento hidrófobo comprende una capa de un producto de reacción humidificado depositado en fase de vapor de dimetildiclorosilano (DMDCS) sobre la capa de

anclaje de óxido de silicio y una capa de un producto de reacción humidificado depositado en fase de vapor de trimetilclorosilano (TMCS) aplicada sobre la capa de DMDCS.

7. El sustrato de la reivindicación 1, en el que el recubrimiento hidrófobo comprende una capa de polidimetilsiloxano (PDMSO) unida químicamente a dicha capa de anclaje.

8. El sustrato de la reivindicación 1, en el que el recubrimiento hidrófobo comprende una capa de polisiloxano 20 reticulado unida químicamente a dicha capa de anclaje.

9. El sustrato de la reivindicación 8, en el que el recubrimiento hidrófobo comprende al menos una capa que es el producto de reacción humidificado depositado en fase de vapor de dimetildiclorosilano (DMDCS) o trimetilclorosilano (TMCS) aplicada sobre la capa de polisiloxano reticulado.

10. El sustrato de la reivindicación 1, en el que la capa de anclaje de óxido de silicio presenta un valor de turbidez 25 inferior a aproximadamente el 3, 0 %.

11. El sustrato de la reivindicación 10, en el que la capa de anclaje presenta un valor de turbidez inferior a aproximadamente el 2, 0%.

12. El sustrato de la reivindicación 10, en el que la capa de anclaje presenta un valor de turbidez inferior a aproximadamente el 1, 5 %.

13. El sustrato de la reivindicación 1, en el que la capa de anclaje sobre la superficie del sustrato comprende un producto de reacción humidificado de tetracloruro de silicio depositado en fase de vapor a una humedad relativa inferior a aproximadamente el 50 %.

14. El sustrato de la reivindicación 13, en el que el tetracloruro de silicio está depositado en fase de vapor a una humedad relativa inferior a aproximadamente el 45 %.

15. El sustrato de la reivindicación 13, en el que el tetracloruro de silicio está depositado en fase de vapor a una humedad relativa inferior a aproximadamente el 40 %.

16. El sustrato de la reivindicación 13, en el que dicho recubrimiento hidrófobo comprende el producto de reacción humidificado de dicho tetracloruro de silicio y un alquilclorosilano.

17. El sustrato de la reivindicación 16, en el que dicho alquilclorosilano incluye trimetilclorosilano (TMCS) .

18. El sustrato de la reivindicación 17, en el que dichos tetracloruro de silicio y TMCS están depositados en fase de vapor como una mezcla.

19. El sustrato de la reivindicación 18, en el que dicha mezcla contiene una relación de dicho tetracloruro de silicio con respecto al TMCS de entre aproximadamente 4, 0:0, 05 a aproximadamente 4, 0:1, 5.

20. El sustrato de la reivindicación 18, en el que dicha mezcla contiene una relación de dicho tetracloruro de 45 silicio con respecto al TMCS de aproximadamente 4, 0:1, 0.

21. El sustrato de la reivindicación 4, en el que los alquilclorosilanos comprenden dimetildiclorosilano y metiltriclorosilano.

22. El sustrato de la reivindicación 4, en el que los alquilclorosilanos son dimetildiclorosilano y metiltriclorosilano y se añaden en cantidades equimolares.

23. El sustrato de la reivindicación 21 en el que las relaciones de dimetildiclorosilano y metiltriclorosilano están en el intervalo de desde 5 partes a 1 parte a aproximadamente 1 parte a 3 partes respectivamente en peso.

24. El sustrato de la reivindicación 21 en el que la capa de alquilclorosilano está cubierta con metiltriclorosilano.

25. El sustrato de la reivindicación 1, en el que el recubrimiento hidrófobo comprende una capa de un producto de reacción humidificado depositado en fase de vapor de dimetildiclorosilano y metiltriclorosilano sobre la capa de anclaje de óxido de silicio y una capa de cubrimiento de un producto de reacción humidificado depositado en fase de vapor de trimetilclorosilano aplicada sobre la capa de DMDCS y TMSC.

26. El sustrato de la reivindicación 4, en el que los alquilclorosilanos son dimetildiclorosilano, metiltriclorosilano y tetracloruro de silicio añadidos a la cámara de reacción en cantidades equimolares.

27. Un proceso para formar un recubrimiento hidrófobo sobre un sustrato de vidrio que comprende:

(a) poner en contacto una superficie del sustrato de vidrio que se desea recubrir con un vapor de tetracloruro de silicio durante un tiempo suficiente para formar una capa de anclaje de óxido de silicio sobre la superficie del sustrato de vidrio, presentando la capa de anclaje de óxido de silicio una rugosidad superficial cuadrática media inferior a aproximadamente 6, 0 nm y después (b) poner en contacto la capa de óxido de silicio con vapores de tetracloruro de silicio y dimetildiclorosilano (DMDCS) simultáneamente durante un tiempo suficiente para formar una capa reticulada de polidimetilsiloxano (PDMSO) .

28. El proceso de la reivindicación 27, que además comprende (c) aplicar subsiguientemente una capa de cubrimiento de fluoroalquilsilano (FAS) sobre dicha capa reticulada de la capa de PDMSO.

29. El proceso de la reivindicación 27, en el que la relación en peso de tetracloruro de silicio con respecto al DMDCS es de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 5:1.

30. El proceso de la reivindicación 29, en el que la relación en peso es de aproximadamente 3:1 a 25 aproximadamente 4:1.

31. El proceso de la reivindicación 28, en el que el FAS se aplica en forma de líquido sobre la capa de PDMSO.

32. El proceso de la reivindicación 31, en el que el FAS es CF3 (CF2) 5 (CH2) 2SiCI (CH3) 2 o (CF3) 2FCO (CH2) 3SiCI2CH3.