PROCEDIMIENTO DE DECORACIÓN DE UNA SUPERFICIE VÍTREA DE UN SUSTRATO MEDIANTE DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE UN AEROSOL.

Procedimiento de decoración de una superficie vítrea de un sustrato mediante descomposición térmica de un aerosol.

La presente invención se refiere a un procedimiento para decorar al menos una superficie vítrea de un sustrato mediante descomposición térmica de un aerosol que comprende al menos la etapa de aplicar en forma de aerosol una composición seleccionada entre una disolución o una dispersión coloidal que comprende al menos un precursor del material a depositar sobre la superficie del sustrato, la cual se encuentra a una temperatura comprendida entre 200ºC y 800ºC. La aplicación del aerosol puede realizarse una o varias veces sobre la superficie, y con la misma o con diferentes composiciones específicas para conseguir un cambio en las propiedades y apariencia de dicha superficie. Asimismo, la presente solicitud se refiere a un sustrato decorado obtenible mediante el procedimiento en cuestión, así como al aerosol decorativo de superficies vítreas de sustratos de naturaleza cerámica o vítrea empleado en dicho método.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231087.

Solicitante: ASOCIACION DE INVESTIGACION DE LAS INDUSTRIAS CERAMICAS A.I.C.E..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: AMOROS ALBARO,JOSE LUIS, MESTRE BELTRAN,SERGIO, PALACIOS TEJERO,MARIA DOLORES, BLASCO ROCA,Encarnación.

Fecha de Publicación: 16 de Enero de 2014.

Clasificación Internacional de Patentes:

B44D5/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B44 ARTES DECORATIVAS. › B44D PINTURA O DIBUJO ARTISTICO, NO PREVISTO EN OTRO LUGAR; CONSERVACION DE PINTURAS; TRATAMIENTO DE SUPERFICIES PARA OBTENER EFECTOS O ACABADOS DE SUPERFICIE ARTISTICOS (tratamiento de superficies en general, ver las entradas apropiadas, p. ej. aplicación de líquidos o de otras materias fluidas B05). › Tratamiento de superficies para obtener efectos o acabado de superficie artísticos (tratamiento previo o posterior de una superficie untada por aplicación de líquidos B05D 3/00; obtención de efectos de superficie especiales por aplicación de líquidos u otros materiales fluidos a superficies B05D 5/00; conformación de superficies de materias plásticas, p. ej. gofrado, B29C 59/00).
C03C17/00 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. › Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej. de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento.
C04B41/81 C […] › C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS. › C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 41/00 Postratamiento de morteros, hormigón, piedra artificial; Tratamiento de la piedra natural (vidriados distintos a los vidirados en frio C03C 8/00). › Revestimiento o impregnación.
C09D5/00 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, caracterizados por su naturaleza física o por los efectos que producen; Emplastes.
C23C18/02 C […] › 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 (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; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 18/00 Revestimiento químico por descomposición ya sea de compuestos líquidos, o bien de soluciones de los compuestos que constituyen el revestimiento, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento; Deposición por contacto. › por descomposición térmica.

PDF original: ES-2438443_A1.pdf

Fragmento de la descripción:

PROCEDIMIENTO DE DECORACIÓN DE UNA SUPERFICIE VÍTREA DE UN SUSTRATO MEDIANTE DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE UN AEROSOL

Campo de la invención La presente invención se engloba en el área de la producción y fabricación de materiales que presentan superficies vítreas (baldosas y tejas cerámicas, láminas de vidrio o similares) , como puede ser la Industria cerámica o del vidrio, concretamente en el campo de aplicación de recubrimientos o capas finas sobre dichas superficies vítreas, con objeto de modificar sus propiedades físicas y/o químicas con fines decorativos.

Estado de la técnica

Las aplicaciones superficiales de un material sobre un sustrato de naturaleza diferente se realizan mediante técnicas muy diversas como la deposición química en fase vapor (CVD) , la deposición física en fase vapor (PVD) , el recubrimiento por plasma, diversas técnicas electroquímicas, etc. Con estas técnicas se consigue la formación de capas delgadas de dichos materiales, orientadas a una mejora de las propiedades superficiales del sustrato, que puede ser metálico, polimérico, cerámico, vítreo, etc. La mayoría de estas técnicas requieren una instalación específica, muy costosa y que no se integra fácilmente en las plantas de fabricación de baldosas cerámicas u objetos de vidrio, entre otros ejemplos aplicados a la Industria.

La técnica de descomposición térmica de un aerosol sobre un sustrato, conocida también como Spray Pyrolysis, se utiliza en la actualidad, junto con otros métodos, en la formación de capas delgadas de materiales. Mediante la técnica de spray pyrolysis se ha desarrollado la formación de capas para dispositivos fotovoltaicos (US 4, 338, 362 A, CA 1, 160, 515 A1) o la obtención de capas de óxido de cinc formadas por nanofibras (US 2008/280058 A1) Sin embargo, ninguna de estas aplicaciones, basadas en la técnica spray pyrolysis o pulverización sobre un sustrato caliente, está desarrollada para la decoración de superficies vítreas (baldosas cerámicas, láminas de vidrio, etc.) . Con este objetivo pero con una técnica significativamente diferente se ha descrito la decoración de objetos cerámicos y de vidrio mediante pulverización de pigmentos sobre su superficie y fijación de los mismos mediante láser (GR 1003732) .

En contraposición, el aspecto más novedoso de la presente invención es la posibilidad de obtener cambios notables en el aspecto y las propiedades de las superficies vítreas (baldosas cerámicas, láminas de vidrio, etc.) empleando una mínima cantidad de materia prima en un procedimiento nunca antes empleado para ello, dotando a la pieza de un valor añadido muy importante, y sin alterar en gran medida el proceso productivo.

En vista de lo anterior, puede afirmarse que en la actualidad no se tiene conocimiento de la existencia de un proceso de decoración de superficies vítreas como el descrito en esta memoria. La justificación viene dada por la demanda de superficies vítreas (baldosas cerámicas, láminas de vidrio, etc.) , con mejoras en determinadas propiedades como el brillo, que presenten efectos especiales de tipo metalizado, irisado o tornasolado, con o sin modificación del color, así como nuevos efectos estéticos. Todo ello modificando en la menor medida posible el proceso de fabricación de los objetos (monococción en el caso de las baldosas, flotado en el caso del vidrio plano) , para facilitar la implantación de las nuevas tecnologías en las plantas ya existentes.

Descripción general de la invención La presente invención se refiere, en un primer objeto, a un procedimiento para decorar al menos una superficie vítrea de un sustrato, mediante descomposición térmica de un aerosol que es aplicado por pulverización sobre dicha superficie, la cual ha adquirido previamente la temperatura adecuada para la descomposición del aerosol. Por este procedimiento se forma una capa sobre la superficie vítrea, que modifica su aspecto y por tanto le confiere nuevas características estéticas, como son un cambio notable del brillo y/o del color.

Por superficie vítrea se entiende un vidrio o una superficie con propiedades similares a las del vidrio (transparencia, dureza, fragilidad, brillo y porosidad escasa o nula) .

Normalmente, el sustrato es de naturaleza vítrea o cerámica con propiedades vítreas en su superficie.

Concretamente, el procedimiento para decorar al menos una superficie vítrea de un sustrato mediante descomposición térmica de un aerosol comprende al menos la etapa de aplicar en forma de aerosol una composición seleccionada entre una disolución o una dispersión coloidal que comprende al menos un precursor del material a depositar sobre la superficie del sustrato, la cual se encuentra a una temperatura adecuada para la descomposición del aerosol, es decir, comprendida entre 200ºC y 800ºC, incluidos ambos límites.

La energía térmica contenida en el sustrato evapora el disolvente, y permite las reacciones que transforman los

precursores en la sustancia que constituye la capa decorativa deseada (combustiones, descomposiciones, oxidaciones, etc.) , y facilita el anclaje de la capa sobre la superficie vítrea.

La aportación de una capa superficial del material adecuado al sustrato permite modificar la apariencia de las superficies vítreas (color y/o brillo) , obteniendo efectos decorativos que resultan difíciles, o imposibles, de conseguir con las técnicas tradicionales. Una de las ventajas más importantes de la formación de una fina película superficial, de unos cien (100) nanómetros de espesor (normalmente, entre 20 nm y 100 nm) , es que se reduce considerablemente el volumen de productos químicos potencialmente tóxicos o contaminantes que se debe manejar en el sector cerámico. En lugar de utilizar una determinada sustancia repartida en todo el volumen del vidrio, solo se utilizaría la cantidad necesaria para la formación de la capa superficial resultado de la aplicación, lo que representaría un porcentaje muy pequeño en comparación con los métodos tradicionales. Esto supondría una reducción en el consumo de materias primas y un ahorro económico.

En definitiva, el procedimiento descrito permite la aplicación de capas decorativas sobre superficies vítreas de una forma rápida y económica, que abre un amplio abanico de posibilidades decorativas, gracias a los cambios en el aspecto de la superficie decorada (color, brillo, textura, etc.)

Asimismo, un segundo objeto de la presente invención es el sustrato decorado obtenible mediante el procedimiento descrito, caracterizado por que comprende una superficie decorativa compuesta por la variación de las propiedades de brillo y color de la pieza original.

Un tercer objeto está constituido por el aerosol decorativo con la que se trata la superficie vítrea del sustrato, y que comprende una disolución o dispersión coloidal que contiene los precursores de un material decorativo a depositar en dicha superficie, transformada en aerosol por medio de un gas.

Descripción detallada de la invención En esencia, el procedimiento de decoración de superficies vítreas de sustratos como son baldosas cerámicas, tejas o vidrios, mediante la técnica de descomposición térmica de un aerosol o spray pyrolysis comprende la aplicación de una disolución o dispersión coloidal que contiene uno o varios precursores del material a depositar, transformada en aerosol por medio de un gas, sobre la superficie vítrea del sustrato caliente. Dicha composición en forma de disolución o dispersión coloidal se transforma en aerosol mediante un gas por medio de métodos convencionales conocidos.

Bajo el término “baldosas cerámicas” se incluyen aquellas piezas que, fabricadas en cerámica, se utilizan para recubrir suelos y paredes, independientemente de su forma, tamaño y que estén formadas por una fracción importante de fase vítrea, o siendo de naturaleza mayoritariamente cristalina estén recubiertas de un esmalte de naturaleza mayoritariamente vítrea.

Dicha composición seleccionada entre una disolución o una dispersión coloidal comprende preferentemente como precursor o precursores uno o varios compuestos metálicos, que son más preferentemente seleccionados dentro del grupo que consiste en compuestos de tipo nitrato, acetato, alcóxido y óxido, que contienen uno o varios metales pertenecientes a los siguientes grupos de la tabla periódica:

-Metales de transición, como titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, cinc,

circonio y estaño;

-Metales nobles, como oro, plata o platino; y

-Metales del grupo de los lantánidos, como cerio, praseodimio o neodimio.

Se afirma así que los compuestos metálicos precursores contenidos... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para decorar al menos una superficie vítrea de un sustrato de naturaleza vítrea o cerámica mediante descomposición térmica de un aerosol que comprende al menos la etapa de aplicar en forma de aerosol una composición seleccionada entre una disolución o una dispersión coloidal que comprende al menos un precursor de un material decorativo a depositar sobre la superficie del sustrato, la cual se encuentra a una temperatura comprendida entre 200ºC y 800ºC, incluidos ambos límites.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde el sustrato es seleccionado entre una baldosa cerámica, una teja cerámica o un vidrio.

3. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde la composición seleccionada entre una disolución o una dispersión coloidal comprende como precursor al menos un compuesto metálico.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, donde el compuesto metálico es seleccionado dentro del grupo que consiste en compuestos de tipo nitrato, acetato, alcóxido y óxido.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, donde el compuesto metálico contiene al menos un metal seleccionado dentro del grupo de elementos compuesto por: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Ce, Pr, Nd, Ag, Au y Pt.

6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la composición es una disolución o una dispersión coloidal que contiene como medio de dispersión o de disolución un medio seleccionado dentro del grupo compuesto por un medio acuoso, un medio alcohólico y un medio acuoso-alcohólico.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, donde el medio alcohólico es de un alcohol miscible en agua seleccionado dentro del grupo compuesto por metanol, etanol, propanol e isopropanol.

8. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la composición es seleccionada dentro del grupo compuesto por una disolución acuosa, una disolución compuesta por agua y alcohol miscible en agua y una dispersión coloidal acuosa, alcohólica o mixta alcohólica-acuosa.

9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde cuando la composición es una dispersión coloidal, ésta se prepara mediante síntesis sol-gel de los precursores del material decorativo.

10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el compuesto metálico está presente en la disolución en una concentración comprendida entre 0.1 M y 10 M, incluidos ambos límites.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, donde el compuesto metálico está presente en la disolución en una concentración comprendida entre 0.4 M y 6 M, incluidos ambos límites.

12. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde la temperatura a la que se encuentran el sustrato y su superficie está comprendida entre 300ºC y 600ºC, incluidos ambos límites.

13. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende una etapa previa de acondicionamiento del sustrato y su superficie a la aplicación del aerosol para alcanzar la temperatura comprendida entre 200ºC y 800ºC.

14. El procedimiento según la reivindicación 13, donde la etapa de acondicionamiento del sustrato y su superficie consiste en calentar dicho sustrato mediante una fuente de calor externa, hasta alcanzar la temperatura para proceder con la aplicación del aerosol

15. El procedimiento según la reivindicación 13, donde la etapa de acondicionamiento del sustrato y su superficie consiste en aprovechar la energía térmica contenida en el propio sustrato durante el proceso de fabricación del mismo.

16. El procedimiento según la reivindicación 15, donde el aprovechamiento se realiza en la etapa de enfriamiento del sustrato durante su fabricación.

17. El procedimiento según la reivindicación 16, donde el aprovechamiento se realiza en un horno industrial donde se realiza la fabricación del sustrato.

18. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, donde el aerosol se aplica en una cantidad comprendida entre 10 y 100 gr/m2, incluidos ambos límites.

19. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, donde el aerosol se aplica más de una

vez sobre la superficie vítrea.

20. El procedimiento según la reivindicación 19, donde el aerosol presenta una composición diferente en cada

aplicación o presenta la misma composición en todas las aplicaciones. 5

21. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 19 ó 20, donde el sustrato se calienta antes de la segunda aplicación del aerosol.

22. Sustrato decorado de naturaleza cerámica o vítrea obtenible mediante el proceso descrito en una cualquiera

de las reivindicaciones 1 a 21, donde presenta una capa de decoración de un espesor entre 20 nm y 100 nm, incluidos ambos límites.

23. Un aerosol decorativo de superficies vítreas de sustratos de naturaleza cerámica o vítrea, que comprende una composición seleccionada entre una disolución o una dispersión coloidal que contiene al menos un precursor

de un material decorativo a depositar en dicha superficie, siendo dicho precursor uno o varios compuestos metálicos seleccionados dentro del grupo que consiste en compuestos de tipo nitrato, acetato, alcóxido y óxido, que contienen uno o varios metales seleccionados dentro del grupo compuesto por Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Sn, Ce, Pr, Nd, Ag, Au y Pt.

24. Aerosol decorativo de superficies vítreas según la reivindicación anterior, que presenta en su formulación una concentración del compuesto metálico comprendida entre 0.1 M y 10 M, incluidos ambos límites.