Un método para mejorar la hidrofilicidad estable de un sustrato mediante deposición por plasma a presión atmosférica.

Un método para aplicar un recubrimiento hidrófilo enun sustrato,

el cual método comprende las etapas de:

- proporcionar un sustrato (1),

- producir una descarga de plasma a presión atmosféricaen presencia de un gas,

- exponer, al menos parcialmente, e l sustrato a dichadescarga de plasma a presión atmosférica,

- introducir un aerosol líquido ( 6) o un vapor delmaterial formador de recubrimiento en dicha descarga de plasmaa presión atmos férica, formando así un recubrimiento en elsustrato,

con la característica de que dicho material formador derecubrimiento consiste en un derivado saturado de acetato ouna mezcla de derivados de acetato saturados.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/062497.

Solicitante: VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK (VITO).

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: Boeretang 200 2400 Mol.

Inventor/es: VANGENEUGDEN,DIRK, DUBREUIL,Marjorie.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C16/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 16/00 Revestimiento químico por descomposición de compuestos gaseosos, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, es decir, procesos de deposición química en fase vapor (pulverización catódica reactiva o evaporación reactiva en vacío C23C 14/00). › Pretratamiento del material a revestir (C23C 16/04 tiene prioridad).
  • C23C16/12 C23C 16/00 […] › Deposición solamente de aluminio.
  • C23C16/448 C23C 16/00 […] › caracterizado por el proceso utilizado para producir corrientes de gases reactivos, p. ej. materiales precursores.
  • C23C16/50 C23C 16/00 […] › por medio de descargas eléctricas.

PDF original: ES-2387130_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

"UN MÉTODO PARA MEJORAR LA HIDROFILICIDAD ESTABLE DE UN SUSTRATO MEDIANTE DEPOSICIÓN POR PLASMA A PRESIÓN ATMOSFÉRICA\\

Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere a la deposición de recubrimientos hidrofílicos estables basada en la deposición por plasma a presión atmosférica.

Estado de la técnica [0002] Desde un punto de vista industrial, existe un creciente interés por controlar la funcionalidad de la superficie y las propiedades de la superficie de t odo tipo de sustratos. Cada vez resulta más necesario controlar, por

ejemplo, las propiedades de adhesión y de liberación de sustratos diferentes, más específicamente de sustratos de polímero. Estas propiedades se vinculan al carácter hidrofóbico o hidrófilo de la superficie.

Un método utilizado comúnmente para la modificación de las propiedades de la superficie, es el uso de deposición química en húmedo de recubrimientos en un sustrato determinado. Sin embargo, se deben utilizar solventes, lo que supone un incremento de los costos y problemas ambientales y de salud.

Un método para la modificación de la superficie de polímeros utilizado ampliamente, es el tratamiento corona a

presión atmosférica. Las desventaj as de este método son que produce cambios no homogéneos en la superficie y que los cambios no son estables en el tiempo. El tratamiento corona se puede combinar con una deposición química en húmedo.

La patente W02005/089957 describe el uso de plasma a presión atmosférica para el pre-tratamiento de un sustrato determinado, después del cual se aplica una solución reactiva

que contiene solvente para formar un recubrimiento estable después de extraer el solvente. [0006] Otro método utilizado comúnmente para la

modificación de propiedades de la superficie de un sustrato y/o para producir recubrimientos en un sustrato , es someter el sustrato a un tratamiento de plasma a baja presión. En particular, se sabe que se utiliza un precursor polimerizable

(también llamado monómero) como material formador de recubrimiento, y que se introduce dicho precursor en una descarga de plasma, donde ocurre la polimerización para formar un ~ecubrimiento de polimero en el sustrato.

La patente WOOO/32248 describe l a mejora de las propiedades de la superficie de polímeros para aplicaciones médicas utilizando plasma a baja presión en presencia de diversos precursores gaseosos o hidrocarburos.

La patente US2004258931 describe el entrecruzamiento del plasma a baja presión de un monómero con doble enlace en una capa polimérica hidrófila depositada en el sustrato para

mejorar la hidrofilicidad de los dispositivos médicos.

La patente W095/04609 describe la deposición de un recubrimiento hidrófilo en una lente mediante tecnología de plasma a baja presión utilizando un gas portador que comprende

peróxido de hidrógeno y al menos un compuesto orgánico funcional. [0010] Sin embargo, el plasma a baj a presión presenta la

desventaj a de que requiere reactores muy costosos y, por lo tanto, grandes inversiones para industrializar el proceso. Además, los procesos de plasma a baja presión son generalmente procesos por lotes que no se pueden integrar en las plantas de producción continua existentes.

Los desarrollos recientes en el campo de la tecnología del plasma atmosférico están creando nuevas perspectivas más allá del estado de la técnica actual en el pre-tratamiento corona de materiales. Mediante el control de la atmósfera de gas y de las condiciones eléctricas, se puede aumentar significativamente la eficiencia del tratamiento de plasma de la superficie. Además, mediante la adición de precursores químicos reactivos a la descarga de plasma, se puede controlar la química de la superficie y se pueden depositar recubrimientos funcionales finos. En el documento "Production and deposition of adsorbent films by plasma polymerization on l ow cost micromachined non-planar microchannels for preconcentration of organic compound in air"

(Producción y deposición de capa adsorbentes mediante polimerización de plasma en microcanales no planos micromaquinados de bajo costo para la pre-concentración de un compuesto orgánico en aire) , Lima y col. , Sensors and Actuators, vol. 108, n. o 1-2 (2005) , se describe una deposición por plasma de acetato de etilo que produce una capa

hidrófila. [0012] Se puede emplear un inj erto de plasma para mej orar la hidrofilicidad de la superficie de los polímeros. Usualmente, se lleva a cabo exponiendo primero un polímero a un plasma, por ej emplo, argón, helio o nitrógeno durante un

período breve (algunos segundos) El proceso introduce muchos radicales en la superficie del polímero. Posteriormente, el polímero se pone en contacto con el vapor de un monómero o con aire. Sin embargo, en este caso, las propiedades mejoradas no son estables en el tiempo y el sustrato tiende a volver a su

estado original.

Objetivos de la invención [0013] El objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para mejorar de forma permanente la hidrofilicidad

de un sustrato determinado utilizando una descarga de plasma a presión atmosférica.

Resumen de la invención [0014] La invención se refiere a un método que se describe en las reivindicaciones adj untas. Dicho método comprende las etapas de:

- proporcionar un sustrato, -producir una descarga de plasma a presión atmosférica en presencia de un gas, exponer, al menos parcialmente, el sustrato a dicha descarga de plasma a presión atmosférica,

introducir un aerosol líquido o un vapor de material formador de recubrimiento en dicha descarga de plasma a presión atmosférica, formando así un recubrimiento en el sustrato,

con la característica de que dicho material formador de recubrimiento consiste en un derivado de acetato que no es polimerizable mediante polimerización por crecimiento de cadena clásica; en otras palabras, un derivado saturado de acetato; en otras palabras, un derivado de acetato que no tiene enlaces dobles o triples entre los átomos de carbono, o de una mezcla de tales derivados de acetato.

De acuerdo con la realización preferida, el material formador de recubrimiento comprende o consiste en acetato de etilo. [0016] Se puede pre-tratar el sustrato mediante dicha descarga de plasma, antes de la introducción del material formador de recubrimiento. Dicha descarga de plasma puede ser una descarga de barrera dieléctrica (DBD) Preferentemente, dicha descarga ocurre entre dos electrodos paralelos, de los cuales al menos uno está cubierto por una capa dieléctrica y donde la separación entre dichas capas dieléctricas o entre una capa dieléctrica y un electrodo es inferior o igual a 5 rrun.

Dicho gas forma la atmósfera en la cual ocurre la descarga de plasma. El gas se suministra preferentemente en forma de un flujo de gas. Dicho gas se puede seleccionar del grupo que comprende He, Ar, N2, CO2, O2, N20, H2 o una mezcla de dos o más de estos. De acuerdo con una realización preferida, el gas es N2. De acuerdo con otra realización preferida, la potencia del plasma es de entre 0, 4 W/cm2 y 1 W/cm2, preferentemente en combinación con una frecuencia de entre 1 kHz y 40 kHz y un flujo de gas entre 10 slm y 60 slm. "[0018] El uso de derivados de acetato saturados como precursores , por ejemplo, el acetato de etilo, ofrece las ventajas, con relación a otros precursores, de que son compuestos orgánicos seguros, de bajo costo y comúnmente disponibles. De esta forma, la presente invención proporciona una mejora drástica y estable de la hidrofilicidad, por ejemplo, de los sustratos poliméricos, con una muy buena resistencia al envej ecimiento del sustrato recubierto. Esta mejora estable de la hidrofilicidad se puede utilizar para mejorar las propiedades de adhesión del sustrato para una determinada aplicación. A través del método de la invención,

es posible mejorar de forma permanente la hidrofilicidad de un

sustrato determinado.

Breve... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para aplicar un recubrimiento hidrófilo en un sustrato, el cual método comprende las etapas de:

- proporcio~ar un sustrato (1) , producir una descarga de plasma a presión atmosférica

en presencia de un gas, exponer, al menos parcialmente, e l sustrato a dicha descarga de plasma a presión atmosférica, introducir un aerosol líquido ( 6) o un vapor del material formador de recubrimiento en dicha descarga de plasma

a presión atmos férica, formando así un recubrimiento en el sustrato,

con la característica de que dicho material formador de recubrimiento consiste en un derivado saturado de acetato o una mezcla de derivados de acetato saturados.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho ma-:erial formador de recubrimiento comprende acetato de etilo.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho material formador de recubrimiento es acetato de etilo.

4 . El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual se pre-tra~a dicho sustrato con dicha descarga de plasma antes de la introducción del material formador de recubrimiento.

5. El métoco de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicha descarga de plasma es una descarga de barrera dieléctrica.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, dicha

descarga ocurriendo entre dos electrodos paralelos, de los cuales al menos uno está cubierto por una capa dieléctrica, y en el cual la separación entre dichas capas dieléctricas o entre una capa dieléctrica y un electrodo es inferior o igual a 5 mm.

10 7 . El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual dicho gas es seleccionado del grupo que comprende He, Ar, N2, C02, 02, N20, H2 o una mezcla de dos o más de estos.

8 . El método de acuerdo con cualquiera de las 15 reivindicaciones 1 a 7, en el cual dicho gas es N2.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en e l cual dicha descarga de plasma se produce a una potencia de entre 0, 4 W/cm2 y 1 w/cm2 •

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en el

cual dicha descarga de plasma se produce en las siguientes condiciones:

• Frecuencia de entre 1 kHz y 40 kHz

• Flujo de gas entre 10 slm y 60 slm


 

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