USO DE CAPAS ÓPTICAS PARA LA MEJORA DE TRANSMISIÓN Y/O REDUCCIÓN DE REFLEXIÓN.

Uso de una capa óptica como capa de supresión de reflejos para la mejora de transmisión y/o la reducción de reflexión,

fabricada mediante un procedimiento de recubrimiento a la llama sobre sustratos, en el que por al menos una llama de hidrógeno carburado y/o hidrógeno un precursor que contiene silicio se descompone térmica y/o hidrolíticamente con la ayuda de un oxidante, y se deposita directamente de la fase gaseosa sobre el sustrato como capa de SiO x(OH) (4-2x), dónde 0< x

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05008122.

Solicitante: INNOVENT E.V. TECHNOLOGIEENTWICKLUNG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PRÜSSINGSTRASSE 27 B 07745 JENA ALEMANIA.

Inventor/es: RICHTER, THOMAS, ZOBEL,BERNHARD,DR, GRUNLER,BERND,DR.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 14 de Abril de 2005.

Fecha Concesión Europea: 22 de Julio de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C03C17/00B2
  • C03C17/00D2
  • C03C17/00D4B
  • C23C16/40B
  • C23C16/453 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). › haciendo pasar los gases de reacción a través de quemadores o de antorchas, p. ej. CVD a presión atmosférica (C23C 16/513 tiene prioridad; para la pulverización de material de revestimiento en estado fundido con ayuda de una llama o de un plasma C23C 4/00).

Clasificación PCT:

  • C03C17/00 C […] › C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03C COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VITREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGANICAS O ESCORIAS; UNION DE VIDRIO A VIDRIO O A OTROS MATERIALES.Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej., de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento.
  • C08J7/06 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). › C08J 7/00 Tratamiento químico o revestimiento de materiales modelados hechos de sustancias macromoleculares (revestimiento con materiales metálicos C23C; deposición electrolítica de metales C25). › con composiciones que no contienen sustancias macromoleculares.
  • C09D1/00 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas, barnices o lacas, a base de sustancias inorgánicas (C04B tiene prioridad; vidriados o esmaltes vítreos C03C).
  • C09D7/00 C09D […] › Características de las composiciones de revestimiento no previstas en el grupo C09D 5/00   (secantes C09F 9/00).
  • C23C16/30 C23C 16/00 […] › Deposición de compuestos, de mezclas o de soluciones sólidas, p. ej. boruros, carburos, nitruros.
  • C23C16/40 C23C 16/00 […] › Oxidos.
  • C23C16/453 C23C 16/00 […] › haciendo pasar los gases de reacción a través de quemadores o de antorchas, p. ej. CVD a presión atmosférica (C23C 16/513 tiene prioridad; para la pulverización de material de revestimiento en estado fundido con ayuda de una llama o de un plasma C23C 4/00).

Clasificación antigua:

  • C03C17/00 C03C […] › Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej., de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento.
  • C08J7/06 C08J 7/00 […] › con composiciones que no contienen sustancias macromoleculares.
  • C09D1/00 C09D […] › Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas, barnices o lacas, a base de sustancias inorgánicas (C04B tiene prioridad; vidriados o esmaltes vítreos C03C).
  • C09D7/00 C09D […] › Características de las composiciones de revestimiento no previstas en el grupo C09D 5/00   (secantes C09F 9/00).
  • C23C16/30 C23C 16/00 […] › Deposición de compuestos, de mezclas o de soluciones sólidas, p. ej. boruros, carburos, nitruros.
  • C23C16/40 C23C 16/00 […] › Oxidos.
  • C23C16/453 C23C 16/00 […] › haciendo pasar los gases de reacción a través de quemadores o de antorchas, p. ej. CVD a presión atmosférica (C23C 16/513 tiene prioridad; para la pulverización de material de revestimiento en estado fundido con ayuda de una llama o de un plasma C23C 4/00).

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-2330446_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Uso de capas ópticas para la mejora de transmisión y/o reducción de reflexión. La invención se refiere a un uso de una capa óptica para la mejora de transmisión y/o reducción de reflexión en o sobre sustratos, fabricada por recubrimiento a la llama. La supresión de reflejos de sustratos transparentes puede conseguirse o bien por la aplicación de capas de supresión de reflejos múltiples o bien por la aplicación de una capa de supresión de reflejos sencilla. El modo de acción de las capas de supresión de reflejos múltiples se basa en que mediante la estructura de capa apropiada se produce una interferencia destructiva y por consiguiente la eliminación de reflexiones determinadas. En el caso de capas de supresión de reflejos sencillas se intenta bajar el índice de refracción de la capa para la supresión de reflejos de vidrio a ser posible a un valor de 1,22 y al mismo tiempo aprovechar la rugosidad de la capa para reducir la reflexión. Esto no es posible con capas compactas. Por este motivo se configuran capas semejantes de forma porosa, es decir, con una parte de aire (índice de refracción 1). Las capas de gradiente configuradas de forma semejante presentan un índice de refracción mixto entre el del material de la capa y el del aire. Como es sabido capas semejantes se fabrican con la ayuda de procedimientos sol gel. En este caso se retira posteriormente de forma parcial una parte orgánica existente de la capa mediante una carga térmica, y por consiguiente se fabrica la capa antirreflectante porosa, véanse los documentos DE 19918811 A1; EP 0835849 A1; EP 0597490 B1. También se conoce como fabricar las capas porosas directamente por procedimientos sol gel, preformándose la estructura particular ya en el estado de sol (US 4775520 A; DE 10146687 C1). La desventaja de estos procedimientos conocidos consiste en que los procesos sol gel son relativamente costosos normalmente tanto en la aplicación, como también en la fabricación de los soles. Además, se emplean a menudo disolventes orgánicos caros que representan una carga para el medio ambiente. Son necesarios en muchos casos una maleabilización posterior de las capas y por consiguiente un consumo adicional de energía y gastos aumentados de tiempo. Además, del documento DE 42 37 921 A1 se conoce la aplicación de un recubrimiento que contiene silicio mediante la descomposición hidrolítica a la llama de las sustancias orgánicas de silicio para la hidrofilización de un sustrato de vidrio de silicato. El documento DE 100 19 926 A1 modificó una superficie de un sustrato compacto por la descomposición pirolítica a la llama de precursores de silicio y de esta manera produce una capa adherente sobre un vidrio o un sustrato de PET. El documento WO 02/14579 A1 divulga un procedimiento de fabricación de una capa de vidrio sobre un sustrato, en el que se descomponen de forma pirolítica a la llama precursores de silicio (dado el caso con el empleo de dopajes). La guía de ondas planar así fabricada no requiere un tratamiento adicional. En el documento US 5 622 750 A se describe un procedimiento nuevo para la fabricación de una guía de ondas planar, que usa la descomposición pirolítica a la llama de precursores de silicio con el empleo adicional de dopantes. Los cuatro últimos documentos mencionados tienen como objetivo únicamente la generación de capas hidrófilas o adherentes o la generación de guías de ondas planares. La presente invención debe evitar estas desventajas. Según la invención se consigue esto por las características de la primera reivindicación y se complementa por configuraciones ventajosas según las reivindicaciones dependientes. Las capas fabricadas de esta manera sencilla muestran buenos valores en la supresión de reflejos, tanto con incidencia de la luz perpendicular como también inclinada. Esto se aplica tanto a la parte de la luz visible como también a la parte de la luz de ondas más largas. La aplicación del procedimiento conocido en sí de la pirólisis a la llama para la descomposición de precursores de silicio para la fabricación de capas sencillas estructuradas no necesita las estructuraciones térmicas o mecánicas de la capa aplicada necesarias según el estado de la técnica a continuación de un procedimiento sol gel. Para la fabricación de la capa pueden emplearse tanto un quemador como también varios quemadores, cuya potencia por superficie de salida de llama asciende a 0,5 - 10 kW/10 cm 2 , preferiblemente a 6 kW/10cm 2 . El sustrato puede encontrarse en el proceso de fabricación preferiblemente dentro de la llama del quemador. La temperatura de sustrato de 20 ºC a 300 ºC es válida para el interior del sustrato y puede ser mayor en la superficie del sustrato. La velocidad del movimiento relativo entre el quemador y un sustrato a recubrir por uno o los dos lados con un valor de 10 a 20000 mm/s es función del sustrato y del espesor de la capa a aplicar. Para el vidrio puede ser, por ejemplo, de 12 a 200 mm/s. La distancia entre quemador y sustrato con un valor de 3 a 200 mm está medida de forma que el sustrato se encuentra lo más dentro posible de la llama. El quemador está dirigido con su eje preferiblemente de forma perpendicular al sustrato; el eje puede desviarse también hasta un ángulo de 45º de la perpendicular. Como precursores sirven los compuestos de silicio con la fórmula general R (4-n)SiXn (n = 0-4; R = resto orgánico; X = halógeno, OH; OR; por ejemplo, Me4Si, Me3Si-O-SiMe3). Puede emplearse también un compuesto de silicio inorgánico, como por ejemplo SiCl4, como precursor. Los gases combustibles pueden ser hidrógenos carburados y/o 2   hidrógeno en forma de gas y/o líquido, preferiblemente puede emplearse butano o propano o mezclas de ellos o gas natural. Como oxidante se emplea aire, oxígeno o una mezcla de aire y oxígeno. Los espesores de la capa a fabricar se encuentran entre 5 nm y 200 nm, preferiblemente entre 20 nm y 100 nm. Las capas según la invención presentan un valor de RMS (rugosidad) de 350 nm, preferiblemente 5 30 nm, especialmente preferido 1025 nm. Como sustratos pueden emplearse tanto vidrio en forma de vidrio flotado o vidrio colado, recubierto o no recubierto, con o sin piezas intercaladas como también cerámica, plásticos o metales. El efecto ventajoso de las capas ópticas depende del material de los sustratos. La concentración de precursores debe encontrarse entre 0,05 % en volumen / litro de gas combustible y 5 % en volumen / litro de gas combustible, preferiblemente 0,11 % en volumen / litro de gas combustible. En este caso la indicación de porcentaje se refiere a precursores con un átomo de Si. En el caso de precursores con más de un átomo de Si por molécula deben dividirse los porcentajes correspondientes en volumen entre el número de átomos de Si. La invención se explica detalladamente a continuación mediante el dibujo esquemático. Muestran: Fig. 1 un esquema de bloques de una instalación de recubrimiento, Fig. 2 una parte de esta instalación de recubrimiento, Fig. 3 una representación del proceso de recubrimiento, Fig. 4 y 5 la dependencia del aumento de transmisión de un primer sustrato, Fig. 6 y 7 la dependencia del aumento de transmisión de un segundo sustrato, Fig. 8 y 9 la dependencia del aumento de transmisión de un tercer sustrato, Fig. 10 y 11 la dependencia del aumento de transmisión de un cuarto sustrato, Fig. 12 la dependencia de la reducción de reflexión de un quinto sustrato. En las figuras 1 a 3 se representa un dispositivo automático de recubrimiento 35, en el que un quemador 20 con una llama (o varias llamas) 21 se mueve respecto a un sustrato 22, que se encuentra sobre un soporte 23. El sustrato se encuentra a una distancia de, por ejemplo, 40 mm del quemador. El movimiento del sustrato está representado por una flecha doble 24. Pero también es posible que se muevan el quemador o el quemador y el sustrato. El sustrato 22 se tempera con la ayuda de una instalación de calentamiento 25. Se suministra un precursor (por ejemplo, Me 4Si, Me 3Si-O-SiMe 3) 26 a través de una instalación de dosificación 27 a un sistema mezclador 28, al que está conectada una regulación de oxidante gas combustible 29. En la regulación oxidante gas combustible se mezclan un gas combustible (por ejemplo, propano) 30 y un oxidante (por ejemplo, aire) 31 en relación apropiada. El gas de mezcla así originado llega al sistema mezclador 28 (adición de precursor) y de allí al quemador 20. Allí se quema el gas de mezcla. Para la supervisión de combustión sirve un sistema sensor con indicación 32. Para la fabricación de una capa 33 de espesor correspondiente, que mejora la transmisión y/o que reduce la reflexión, el sustrato 22 se mueve de aquí para allá en las direcciones indicadas por la flecha doble 24, precipitándose partículas SiOxOH) (4-2x) 34 sobre el sustrato 22 como capa que mejora la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de una capa óptica como capa de supresión de reflejos para la mejora de transmisión y/o la reducción de reflexión, fabricada mediante un procedimiento de recubrimiento a la llama sobre sustratos, en el que por al menos una llama de hidrógeno carburado y/o hidrógeno un precursor que contiene silicio se descompone térmica y/o hidrolíticamente con la ayuda de un oxidante, y se deposita directamente de la fase gaseosa sobre el sustrato como capa de SiOx(OH) (4-2x), dónde 0 < x 2, y la capa de SiO x(OH) (4-2x) presenta un contenido residual de carbono de 0 al 10%. 2. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque para la fabricación de la capa se introduce el sustrato en la llama de hidrógeno carburado y/o hidrógeno. 3. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque antes y/o durante la fabricación de la capa se calienta el sustrato a 20 a 300 ºC, preferiblemente a 60 a 120 ºC. 4. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque se genera un espesor de capa de 5 a 200 nm, preferiblemente de 20 a 100 nm. 5. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque compuestos de silicio orgánico sirven de precursores. 6. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque un compuesto de silicio inorgánico sirve de precursor, preferiblemente SiCl4. 7. Uso según la reivindicación 1 ó 4, caracterizada porque se ajusta una concentración de precursor de 0,05 a 5 % en volumen / litro de gas combustible, preferiblemente de 0,1 a 1,0 % en volumen / litro de gas combustible, referido a 1 átomo de silicio por molécula de precursor. 8. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque como gas combustible se usa butano o propano o mezclas de los mismos. 9. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque como gas combustible se usa gas natural. 10. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque como oxidante se usa aire, oxígeno o una mezcla de ambos. 11. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque la distancia del quemador al sustrato se ajusta de 3 a 200 mm, preferiblemente de 10 a 60 mm. 12. Uso según la reivindicación 9, caracterizada porque para la fabricación de capa el quemador y el sustrato se mueven uno respecto al otro una o varias veces. 13. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque se emplea un quemador que tiene una potencia térmica, referido a la superficie de salida de llama, de 0,5 a 10 kW/10 cm 2 , preferiblemente de 6 kW/10 cm 2 . 14. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque se emplean varios quemadores. 15. Uso según la reivindicación 1, caracterizada porque las capas fabricadas presentan una rugosidad según RMS de 3 a 50 nm, preferiblemente de 10 a 25 nm. 16. Uso según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el sustrato es de vidrio, cerámica, plástico o metal. 6   7   8   9   Transmisión [%] Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] 11 Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] 12 Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] 13 Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] 14 Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] 16 Longitud de onda [nm]   Transmisión [%] 17 Longitud de onda [nm]   Reflexión [%] 18 Longitud de onda [nm]

 

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