ES2206409T3

ES2206409T3 - Sistema y metodo para la extraccion de liquido de la luneta posterior de un vehiculo.

Info

Publication number: ES2206409T3
Application number: ES01910980T
Authority: ES
Inventors: Ryan E. Pike; Vijayen S. Veerasamy
Original assignee: Guardian Industries Corp
Current assignee: Guardian Industries Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2004-05-16
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: WO2001062577A1; US20010035662A1; ATE251063T1; US6340192B2; EP1259414B1; DE60100893T2; EP1259414A1; DE60100893D1; AU2001238530A1; US6273488B1

Abstract

Sistema para la extracción de agua de lluvia de una superficie exterior de una luneta posterior (13) de un vehículo, comprendiendo dicho sistema: un deflector de aire (15) para redirigir el aire que fluye en una primera dirección a lo largo de una superficie del vehículo hacia una segunda dirección en la cual, el aire fluye hacia abajo hacia la luneta posterior, y para provocar por lo menos que una parte del aire que fluye en la segunda dirección fluya más rápidamente que el aire que fluye en la primera dirección; caracterizado porque dicha luneta posterior incluye un sustrato con un recubrimiento hidrófobo en el mismo, de manera que la superficie exterior de la luneta posterior tiene, con el contorno de una gota de agua, un ángulo de contacto inicial è de por lo menos 70 grados aproximadamente.

Description

Sistema y método para la extracción de líquido de la luneta posterior de un vehículo.

La invención se refiere a un sistema y un método para la extracción de líquido de una luneta posterior (es decir del vidrio posterior) de un vehículo como un coche, un camión o un vehículo deportivo. Más particularmente, el sistema y/o método puede incluir un alerón o deflector de aire trasero diseñado para acelerar el flujo de aire/viento y dirigirlo hacia la luneta posterior que puede estar provista de un recubrimiento hidrófobo, de manera que el líquido (por ejemplo la lluvia) y/o la suciedad se pueda extraer fácilmente de la luneta posterior.

Antecedentes de la invención

Convencionalmente, la lluvia y la suciedad se extraen típicamente de las lunetas posteriores de un vehículo (es decir, de las lunetas posteriores) utilizando un/os limpiaparabrisas posterior/es, especialmente en vehículos deportivos. Desafortunadamente, los limpiaparabrisas posteriores tienden a ser bastante frágiles, costosos y propensos a sufrir daños.

A la vista de lo anteriormente expuesto, se hace evidente que existe una necesidad en la técnica de un sistema y de su método correspondiente para la extracción de la lluvia y/o de la suciedad de las lunetas posteriores de un vehículo sin la necesidad de utilizar un limpiaparabrisas posterior.

Los alerones traseros para dirigir el aire/viento en las lunetas posteriores de un vehículo se conocen en la técnica. Por ejemplo, véase las patentes US números 4.674.788, 4.881.772 y 5.845.960. La 4.674.788, da a conocer un alerón posterior que se puede manipular entre dos posiciones diferentes. La Figura 1 es una vista en perspectiva del vehículo 3 que incluye el correspondiente alerón 5 de la patente nº 4.674.788 montado en el mismo. En la primera posición, el alerón 5 dirige hacia arriba el aire que fluye a lo largo de la superficie superior del cuerpo del vehículo 7 (es decir, el techo), de manera que ejerce una fuerza hacia abajo y permite la tracción de las ruedas del vehículo 9. En la segunda posición, el alerón 5 guía el flujo de aire hacia una superficie de la luneta trasera (es decir de la luneta posterior) 11, de manera que extrae el agua de lluvia, el polvo, etc. de la máxima superficie exterior de la misma.

Desafortunadamente, el sistema de la patente nº 4.674.788 en primer lugar no resulta deseable por lo menos por las razones siguientes. Primero, mientras el alerón guía el flujo de aire hacia la luneta posterior del vehículo, no sirve para acelerar la velocidad del flujo de aire. De este modo, cuando el vehículo está circulando a velocidades bastante reducidas (por ejemplo a 20mph), el flujo de aire a menudo resulta insuficiente para extraer la lluvia y similares de la superficie de la luneta posterior del vehículo 11. Segundo, dicha luneta posterior parece ser de vidrio convencional en la patente nº 4.674.788 (el ángulo de contacto \Theta de vidrio de sílice-cal-sosa no recubierto es de unos 22 a 24 grados). Como resultado, incluso cuando se provoca el flujo del aire a lo largo de la superficie de la luneta posterior, puede no extraerse la lluvia suficientemente del mismo debido a la tendencia inherente del vidrio a mantener el agua sobre su superficie debido a su ángulo de contacto \Theta inherentemente bajo.

La patente nº 4.881.772, la cual muestra las características de los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 17, así como la tercera patente 5.845.960 mencionadas anteriormente también dan a conocer alerones posteriores diseñados para dirigir el flujo de aire hacia las lunetas posteriores. Desafortunadamente, las patentes 4.881.772 y 5.845.960 adolecen del mismo problema que la patente nº 4.674.788, ya que la luneta posterior parece ser de vidrio convencional, presentando así un ángulo de contacto \Theta inherentemente bajo. Como resultado, incluso cuando se provoca el flujo del aire a lo largo de la superficie de la luneta posterior, puede no extraerse la lluvia suficientemente del mismo debido a la tendencia natural del vidrio a mantener el agua sobre su superficie debido a su ángulo de contacto \Theta inherentemente bajo.

A partir de lo anterior, se hará evidente que existe una necesidad en la técnica de un sistema y/o un método para extraer eficientemente el agua (por ejemplo lluvia) de la superficie exterior de una luneta posterior.

Es un objetivo de las diferentes formas de realización de la presente invención cumplir alguna, o la totalidad, de las necesidades en la técnica descritas anteriormente, y/u otras necesidades que se harán evidentes para el experto en la técnica una vez se dé la siguiente descripción.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema y/o un método para extraer de forma eficiente líquido, como por ejemplo lluvia, de una superficie exterior de una luneta posterior de un vehículo (es decir, del vidrio trasero).

Otro objetivo de la presente invención es reducir la necesidad de un limpiaparabrisas posterior en un vehículo proporcionando un sistema y/o un método que pueda extraer una cantidad significativa de líquido, como por ejemplo lluvia, de la luneta posterior sin la necesidad de un limpiaparabrisas.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un alerón posterior que incluya una pluralidad de canales o pasos similares al tipo venturi en el mismo para acelerar el flujo de aire y dirigir el aire acelerado hacia una superficie de la luneta posterior.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un recubrimiento hidrófobo en la máxima superficie exterior de una luneta posterior de un vehículo, de manera que permita que el aire fluya sobre dicha superficie para extraer (o eliminar) con más facilidad líquido como por ejemplo lluvia de la misma.

Otro objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un recubrimiento hidrófobo en una luneta posterior del vehículo, para su uso en combinación con un alerón diseñado para acelerar el flujo de aire y/o dirigirlo hacia la luneta posterior con el recubrimiento hidrófobo en la misma, con el fin de extraer de forma eficiente líquido como por ejemplo lluvia de la superficie recubierta de la luneta posterior. Esto podría eliminar la necesidad de un limpiaparabrisas trasero en algunas formas de realización, y en otras, en las que se proporciona un limpiaparabrisas trasero en el vehículo, se podría reducir la necesidad de su uso para extraer lluvia y/o suciedad de la máxima superficie exterior de la luneta posterior.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar la luneta posterior con un recubrimiento hidrófobo que incluya enlaces sp^{3} carbono-carbono y una humectabilidad W con respecto al agua menor que o igual a unos 23 mN/m, preferentemente menor que o igual a unos 21 mN/m, y con más preferencia menor que o igual a unos 20 mN/m, y en las formas de realización de máxima preferencia, menor que o igual a 19mN/metro (estas unidades también se podrían explicar o medir en Julios por área de unidad (mJ/m^{2})).

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar la luneta posterior con un recubrimiento hidrófobo que incluya enlaces sp^{3} carbono-carbono y una energía superficial \Upsilon_{c} menor que o igual a unos 20,2 mN/m, preferentemente menor que o igual a unos 19,5 mN/m y con mayor preferencia, menor que o igual a unos 18mN/m.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar a la luneta posterior un recubrimiento hidrófobo, presentando dicha luneta posterior recubierta (es decir con anterioridad a su exposición a las pruebas ambientales, la pruebas de goma, las pruebas de ácido, las pruebas VU, o similares) un ángulo de contacto inicial \Theta del agua por lo menos de unos 70 grados, preferentemente de por lo menos unos 100 grados, incluso con mayor preferencia de por lo menos 110 grados, y como máxima preferencia de por lo menos unos 125 grados.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un recubrimiento hidrófobo para una luneta posterior de un vehículo, en el cual por lo menos un 15% aproximadamente, preferentemente por lo menos un 25% aproximadamente, y con mayor preferencia por lo menos un 30% aproximadamente de los enlaces del recubrimiento sean enlaces sp^{3} carbono-carbono (C-C); y en el cual el recubrimiento incluya por porcentaje atómico por lo menos un 5% aproximadamente de átomos de silicio (Si) (preferentemente por lo menos un 15% aproximadamente y con mayor preferencia por lo menos un 20% aproximadamente de Si), por lo menos un 5% aproximadamente de átomos de oxígeno (O) (preferentemente por lo menos un 15% aproximadamente y con mayor preferencia por lo menos un 20% aproximadamente), por lo menos un 5% aproximadamente de átomos de hidrógeno (H) (preferentemente por lo menos un 10% aproximadamente y con mayor preferencia por lo menos un 15% aproximadamente) teniendo en cuenta, bien la totalidad del grosor del recubrimiento, o únicamente una capa fina del mismo. En algunas formas de realización, se puede proporcionar un porcentaje incrementado de átomos de H próximo a la superficie más exterior del recubrimiento. En ciertas formas de realización, el recubrimiento tiene aproximadamente la misma cantidad de átomos de C que de Si.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un recubrimiento para una luneta posterior de un vehículo, que incluya un mayor número de enlaces carbono-carbono (C-C) sp^{3}que de enlaces carbono-carbono (C-C) sp^{2}. En algunas de estas formas de realización, el recubrimiento no necesita incluir ningún enlace carbono-carbono (C-C) sp^{2}.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un recubrimiento de carbono en forma parecida al diamante (DLC) en la máxima superficie exterior de una luneta posterior de un vehículo, el cual incluya partes o capas diferentes con distintas densidades y distintos porcentajes de enlaces de carbono-carbono sp^{3}. El ratio de enlaces carbono-carbono sp^{3} con respecto a sp^{2} puede ser diferente en las distintas capas o partes del recubrimiento. Dicho recubrimiento provisto de componentes variados en el mismo se puede formar de manera continua variando la energía de los iones utilizada en el proceso de deposición, de manera que se reduzcan las tensiones del recubrimiento en la capa/parte interfacial del recubrimiento DLC inmediatamente adyacente al sustrato inferior. De este modo, un recubrimiento de DLC puede estar provisto de una capa interfacial con una densidad y un porcentaje de enlace carbono-carbono sp^{3} dados, y de otra parte de la capa próxima a la sección intermedia del recubrimiento puede estar provista de una mayor densidad de enlaces de carbono-carbono (C-C) sp^{3}. La parte de la capa más exterior en la superficie del recubrimiento puede estar dopada (por ejemplo adición de Si, O y/o F) de manera que esta parte de la superficie del recubrimiento sea menos densa, lo cual incrementa el ángulo de contacto y desciende el componente de dispersión de la energía superficial de modo que mejora las características hidrófobas del recubrimiento.

Otro objetivo adicional de la presente invención es cumplir con alguna o la totalidad de los objetivos y/o de las necesidades mencionados anteriormente.

En términos generales, la presente invención satisface alguna o la totalidad de las necesidades o los objetivos descritos anteriormente, proporcionando un método de extraer agua de una luneta posterior de un vehículo, comprendiendo dicho método las etapas siguientes:

proporcionar un vehículo incluyendo la luneta posterior y un deflector de aire montado en una elevación sobre por lo menos una parte de la luneta posterior, estando una superficie exterior de dicha luneta posterior provista de un ángulo de contacto \Theta de por lo menos 70 grados aproximadamente;

redirigir con el deflector de aire el aire que fluye sobre una superficie superior del vehículo y hacer que dicho flujo de aire redirigido fluya hacia la luneta posterior a un caudal incrementado; y

hacer fluir el flujo aire redirigido a lo largo de una superficie exterior de la luneta posterior provista de un ángulo de contacto de por lo menos unos 70 grados, de manera que extraiga el agua de la superficie de la luneta posterior.

La presente invención también satisface cualquiera de la totalidad de las necesidades y/u objetivos mencionados anteriormente, proporcionando un sistema para permitir que el agua de lluvia se extraiga de una máxima superficie exterior de una luneta posterior (es decir de la luneta posterior) de un vehículo, comprendiendo dicho sistema:

un deflector de aire para redirigir el aire que fluye en una primera dirección a través de una superficie del vehículo hacia una segunda dirección en la cual el aire fluye hacia abajo en dirección a la luneta posterior y para provocar que por lo menos una parte del aire que fluye en la segunda dirección fluya con una mayor velocidad que el aire que fluye en la primera dirección; y

en el cual dicha luneta posterior incluya un sustrato con un recubrimiento hidrófobo en el mismo, de manera que la máxima superficie exterior de la luneta posterior tenga un ángulo de contacto \Theta de por lo menos unos 70 grados.

La presente invención se describirá a continuación con respecto a ciertas formas de realización de la misma, haciendo referencia a las ilustraciones adjuntas.

En los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un vehículo con un alerón posterior convencional montado en el mismo.

La Figura 2 es una vista lateral de una parte de un vehículo según una forma de realización de la presente invención, que incluye las respectivas partes de la luneta posterior del vehículo y del techo ilustradas en sección transversal y el alerón o deflector de aire posterior ilustrado en alzado (no en sección transversal).

La Figura 3 es una vista en alzado o en planta de una parte del deflector de aire posterior de la Figura 2 según una forma de realización de la invención, tomada de un punto "A" situado entre el deflector y el techo en la Figura 2.

La Figura 4 es una vista en alzado o en planta de una parte del deflector de aire posterior de la Figura 2 según otra forma de realización de la presente invención, tomada desde un punto "A" situado entre el deflector y el techo en la Figura 2.

La Figura 5 es una vista en sección transversal lateral de una luneta posterior de un vehículo recubierta según una forma de realización de la presente invención, en la cual se proporciona un recubrimiento de DLC provisto de cualidades hidrófobas a un sustrato de plástico o de vidrio.

La Figura 6 es una vista en sección transversal lateral de una luneta posterior de un vehículo recubierta según otra forma de realización de la presente invención, en la cual los primeros y segundos recubrimientos que incluyen DLC están provistos sobre un sustrato de vidrio o de plástico.

La Figura 7 es una vista en sección transversal lateral de una luneta posterior recubierta de un vehículo según otra forma de realización de la presente invención, en la cual se proporciona un recubrimiento E-bajo u otro recubrimiento sobre un sustrato con el/los recubrimiento/s hidrófobo/s que incluye/n DLC de cualquiera de las formas de realización correspondientes a las Figuras 5 ó 6 también sobre el sustrato, pero sobre la parte superior del recubrimiento E-bajo intermedio u otro recubrimiento.

La Figura 8 es una vista parcialmente esquemática en sección transversal lateral que ilustra un ángulo de contacto \Theta bajo de una gota sobre un sustrato de vidrio sin recubrimiento.

La Figura 9 es una vista parcialmente esquemática en sección transversal lateral que ilustra la luneta posterior recubierta de cualquiera de las formas de realización mencionadas y el ángulo de contacto \Theta de una gota de agua en la misma.

Descripción detallada de algunas formas de realización de la presente invención

En adelante se hará referencia más particularmente a los dibujos adjuntos, en los cuales los mismos números de referencia indican elementos iguales en los dibujos que acompañan.

La Figura 2 ilustra la superficie superior del vehículo o sección del techo 7 en sección transversal, la luneta trasera del vehículo o luneta posterior 13 en sección transversal, y el alerón trasero o deflector de aire 15 en alzado. Las Figuras 3 y 4 son vistas en alzado o en planta de una parte del deflector 15 visto aproximadamente desde el punto "A" en la Figura 2, según las distintas formas de realización de la presente invención.

Haciendo referencia a las Figuras 2 a 4, cuando se conduce vehículo (es decir, véase el vehículo 3 en la Figura 1 o cualquier otro tipo de vehículo como por ejemplo un vehículo deportivo, un coche deportivo, una mini furgoneta, un sedan, o similares) en dirección de avance 16, el deflector 15 funciona para (i) redirigir el aire 17 que fluye por el techo 7 del vehículo hacia abajo en una dirección 18 hacia la máxima superficie exterior 19 de la luneta posterior 13, (ii) acelerar la velocidad del flujo de aire cuando éste se dirige hacia la superficie 19 de la luneta posterior 13, y/o (iii) soportar una o más boquillas pulverizadoras 21 para pulverizar o dirigir fluido de limpieza (por ejemplo agua o líquido limpiador) 23 en la superficie 19 de la luneta posterior 13, de manera que la suciedad y similares puedan extraerse con mayor facilidad de la misma (es decir, que se eliminen) por medio del flujo de aire 18 que pasa sobre la superficie de la luneta posterior 13.

En algunas formas de realización, una parte del deflector de aire posterior 15 puede definir un plano 25 con un ángulo \Phi de 25 a 60 grados aproximadamente, preferentemente de 40 a 50 grados aproximadamente, en relación con la horizontal 27. Esto provoca que las superficies deflectoras de aire del deflector 15 se alineen en un/os ángulo/s similar/es en relación con la horizontal, de manera que el aire 17 se puede redirigir 18 hacia la superficie 19 de la luneta posterior 13 que se va a limpiar. El ángulo \Phi de alineación del deflector se elige para cada aplicación como una función de la inclinación de la luneta posterior y/o del techo del vehículo.

El vidrio convencional tiende a mantener el agua en el mismo (es decir, tiene un ángulo de contacto bajo). De este modo, resulta difícil extraer el agua (por ejemplo, la lluvia) de la superficie de la luneta posterior convencional simplemente por soplado del aire sobre dicha superficie. Esto resulta especialmente cierto cuando el vehículo se desplaza a velocidades relativamente bajas de aproximadamente 0 a 35 millas por hora (mph). Con el fin de solucionar este problema, los solicitantes han proporcionado un recubrimiento hidrófobo (véanse las Figuras 5 a 7 y 9) sobre la máxima parte de la superficie exterior 19 de la luneta posterior 13 y también han diseñado el deflector 15, de manera que incremente la velocidad del flujo de aire cuando éste se dirige hacia la luneta posterior recubierta hidrofóbicamente. Esta combinación (es decir el recubrimiento hidrófobo sobre la luneta posterior con un flujo de aire acelerando el deflector) permite que el agua y similares se extraigan fácilmente de la superficie 19 de la luneta posterior 13 por medio del flujo de aire 18 cuando el vehículo se encuentra en movimiento, incluso a velocidades bajas de aproximadamente 20 a 35 mph.

Dos aspectos del deflector 15 provocan la aceleración del flujo de aire (es decir, que el flujo de aire 18 fluye a una velocidad o caudal más elevado que el flujo de aire 17). Cada uno de ellos implica que el área de entrada de aire al área del deflector 15 sea mayor que el área de salida de aire desde el área del deflector 15 (mientras que el volumen de aire en cada una de ellas es aproximadamente el mismo). Primero, la distancia d1 (la distancia entre un extremo de la entrada de aire del deflector 15 y la superficie del vehículo) es mayor que la distancia d2 (la distancia entre un extremo de salida de aire del deflector 15 y la superficie del vehículo). Dado que d1>d2, la masa del aire que fluye por medio del deflector se compacta mediante dicho deflector en un área significativamente menor, de manera que el caudal del flujo se incrementa a medida que se dirige hacia la luneta posterior 13. Segundo, la disposición de los canales de flujo de aire 31 definidos en la superficie inferior 32 del deflector, tal y como se muestra mejor en las formas de realización de las Figuras 3 y 4, también crea un efecto similar al efecto venturi, de forma que se incremente la velocidad del flujo de aire cuando éste se dirige hacia la superficie 19 de la luneta posterior.

Cuando el vehículo se desplaza en la dirección de avance 16, el aire 17 fluye a lo largo del techo del vehículo. Una parte 33 de dicho aire se conduce hacia el interior de los canales 31 definidos en el deflector 15. Dado que los canales se estrechan por medio de paredes laterales del canal 34 desde sus extremos de entrada 35 hasta sus respectivos extremos de salida 37, la presión del aire en el interior de los canales 31 aumenta, de manera que alcanza una presión máxima en cada uno de los canales en las salidas respectivas de cada canal 37. De este modo, se provoca el flujo del aire comprimido que sale de los canales 31 a una velocidad más elevada (es decir que se acelera). El aire que sale de los canales 31 se expande y fluye hacia la luneta posterior en el 18. El estrechamiento del área del flujo de aire debido a que d1>d2 crea un efecto similar. El resultado es que la velocidad del flujo de aire en 18 cuando el aire fluye a lo largo de la superficie 19 de la luneta posterior 13 es más elevada que la velocidad del flujo de aire 17 antes de que el aire cruce el deflector 15.

En algunas formas de realización de la presente invención, tal y como se muestra en las Figuras 2 a 4, los canales 31 están definidos en la superficie inferior 32 del deflector de aire 15. Dicho de otro modo, se podría decir que los canales 31 se pueden recortar del cuerpo principal del deflector, de manera que cada uno de dichos canales 31 se defina mediante paredes laterales 34 en los lados opuestos de los mismos y mediante una pared 36 del cuerpo del deflector principal en otro lateral del mismo. Por lo tanto, cada uno de los canales 31 es encerrado en tres lados alargados de los mismos, y se abre en un cuarto lado alargado a lo largo de la longitud del canal más próxima al vehículo. Diseñando los canales 31 de manera que estén abiertos a lo largo de la totalidad de sus lado/s que están encarados al vehículo, se provoca el flujo de una parte del aire que fluye pasando el deflector 15 a lo largo de los canales 31, mientras que se provoca el flujo más próximo al vehículo de otra parte, y no en el interior de cada uno de los canales. Debido a que los canales 31 provocan la salida de aire de los mismos en las salidas 37 para fluir como chorros a un caudal elevado (que no cubren la totalidad de la superficie de la luneta posterior 19) los canales abiertos en un lado mayor de los mismos pueden permitir que el aire fluya a lo largo de la superficie 19 para cubrir una mayor parte del área de superficie de la luneta posterior y, por lo tanto, realizar un mejor trabajo de limpieza que si los canales estuviesen totalmente encerrados a lo largo de sus respectivas longitudes.

Mientras que en las formas de realización que se ilustran los canales 31 están abiertos a lo largo de un lateral alargado de los mismos, se entiende que en otras formas de realización de la presente invención, los canales 31 podrían encontrarse totalmente encerrados a lo largo de sus longitudes respectivas, siendo las aberturas únicamente aquéllas de las entradas y salidas de aire respectivas. Además, mientras que los canales 31 se ilustran en las Figuras 3 y 4 como que presentan una forma aproximadamente triangular, dichos canales podrían presentar otra forma adecuada en otras formas de realización de la presente invención, siempre que se incremente el caudal del flujo de aire.

En algunas formas de realización de la presente invención, se puede proporcionar una pluralidad de inyectores de pulverización para el lavado de la luneta 21 en, por ejemplo, una superficie/un lado situado por debajo del deflector 15, tal y como se muestra en las Figuras 2 y 3. Esto permite que el fluido de limpieza que sale de los inyectores 21 se inserte más eficientemente en las corrientes del flujo de aire 18 que se dirigen hacia la luneta posterior en la dirección del flujo de aire.

Con el fin de permitir que el flujo de aire 18 extraiga el líquido (por ejemplo agua de lluvia) y similares eficientemente de la superficie 19 de la luneta posterior 13, dicha luneta incluye un recubrimiento hidrófobo tal y como se ilustra en las Figuras 5 a 7 y 9.

La Figura 5 es una vista en sección transversal lateral de una luneta posterior recubierta 13 según una forma de realización de la presente invención, en la cual se proporciona por lo menos un/os recubrimiento/s protector/es 43 que incluye/n carbono parecido al diamante (DLC) directamente sobre el sustrato 41. Dicho sustrato 41 puede ser de vidrio, plástico o similares. El recubrimiento que incluye DLC 43 en la forma de realización de la Figura 5 incluye por lo menos una capa que incluye carbono amorfo altamente tetraédrico (ta-C). El recubrimiento 43 funciona de un modo hidrófobo (es decir, está caracterizado por unos ángulos de contacto \Theta al agua elevados y/o por energías superficiales bajas, tal y como se describe a continuación). En algunas formas de realización, el recubrimiento 43 puede presentar un grosor de aproximadamente 50 a 1.000 angstroms (A), preferentemente de unos 100 a 500 angstroms (A) de grosor, y con mayor preferencia de unos 150 a 200 angstroms (A) de grosor.

En algunas formas de realización, el recubrimiento hidrófobo 43 puede presentar una distribución aproximadamente uniforme de enlaces carbono-carbono sp^{3}a través de una parte elevada de su grosor, de manera que gran parte de su recubrimiento presente aproximadamente la misma densidad. En otras formas de realización preferidas, el recubrimiento hidrófobo 43 puede incluir un menor porcentaje de enlaces carbono-carbono sp^{3}próximos a la interface con sustrato 41, con el porcentaje o la razón de enlaces carbono-carbono sp^{3}incrementando a través del grosor del recubrimiento hacia la superficie más exterior. De este modo, el recubrimiento 43 puede incluir por lo menos una capa de interface directamente adyacente al sustrato 41, presentando dicha capa de interface una densidad inferior y un menor porcentaje de enlaces carbono-carbono sp^{3}que la parte central del recubrimiento que incluye DLC 43. En general, la red de enlaces carbono-carbono sp^{3}funciona para mantener los otros átomos (por ejemplo átomos de Si, de O, de F y/o de H) a su alrededor en el recubrimiento. En algunas formas de realización sería deseable mantener el número de enlaces carbono-carbono sp^{2}a través de la totalidad del grosor del recubrimiento en un porcentaje que no sea mayor del 25% aproximadamente, preferentemente que no sea mayor del 10% aproximadamente, y con mayor preferencia del 0 al 5% aproximadamente, ya que este tipo de enlaces presentan una naturaleza hidrófila y atraen el agua y similares. De este modo, en las formas de realización preferidas, por lo menos un 50% aproximadamente, preferentemente por lo menos un 75% aproximadamente y con mayor preferencia por lo menos un 90% aproximadamente de los enlaces carbono-carbono en el recubrimiento 43 son del tipo carbono-carbono sp^{3}.

La presencia de enlaces de carbono-carbono sp^{3}en el recubrimiento 43 incrementa la densidad y la dureza de dicho recubrimiento, permitiéndole de este modo funcionar satisfactoriamente en los entornos de automoción. En algunas formas de realización, teniendo en cuenta sólo una capa fina, o alternativamente la totalidad del grosor del recubrimiento 43, por lo menos un 15% aproximadamente (preferentemente por lo menos un 25% aproximadamente, y con mayor preferencia por lo menos un 30% aproximadamente) de los enlaces del recubrimiento o de la parte de la capa de recubrimiento son enlaces carbono-carbono sp^{3} (C-C) (en oposición a los enlaces carbono-carbono sp^{2}). El recubrimiento 43 puede o no incluir enlaces de carbono-carbono sp^{2}en sus diferentes formas de realización (si lo hacen, la mayor parte de los enlaces carbono-carbono sp^{2}pueden estar provistas en la parte del recubrimiento de la interface con el sustrato inferior).

Con el fin de mejorar la naturaleza hidrófoba del recubrimiento 43 se proporcionan átomos diferentes al carbono (C) en dicho recubrimiento en distintas cantidades en las diferentes formas de realización. Por ejemplo, en algunas formas de realización de la presente invención, el recubrimiento 43 (teniendo en cuenta la totalidad del grosor del recubrimiento, o únicamente una parte de grosor de 10 angstroms (A) de la misma) puede incluir además de los átomos de carbono de los enlaces carbono-carbono sp^{3}, por porcentaje atómico, por lo menos un 5% aproximadamente de átomos de silicio (Si) (preferentemente por lo menos un 15% aproximadamente y con mayor preferencia por lo menos un 20% aproximadamente de Si), por lo menos un 5% aproximadamente de átomos de oxígeno (O) (preferentemente por lo menos un 15% aproximadamente y con mayor preferencia por lo menos un 20% aproximadamente de O), por lo menos un 5% aproximadamente de átomos de hidrógeno (H) (preferentemente por lo menos un 10% aproximadamente, con mayor preferencia por lo menos un 15% aproximadamente de H). En algunas formas de realización preferidas, el porcentaje atómico de átomos de C y de Si en el recubrimiento 43 es aproximadamente igual. Opcionalmente, el recubrimiento 43 puede incluir del 0 al 10% aproximadamente (porcentaje atómico) de flúor (F) (preferentemente del 0 al 5% aproximadamente de F) con el fin de mejorar las características hidrófobas del recubrimiento.

En algunas formas de realización, la parte fina más exterior de la capa de recubrimiento hidrófobo 43 también puede incluir un mayor porcentaje de átomos de H depositados mediante un tratamiento de haz de iones en plasma en relación con el resto del recubrimiento con el fin de reducir el número de enlaces polares en la superficie del recubrimiento, mejorando de este modo las propiedades hidrófobas del recubrimiento reduciendo el componente polar de la energía superficial. Por ejemplo, en algunas formas de realización, la parte de la capa de 5 angstroms (A) más exterior del recubrimiento 43 puede incluir por lo menos un 10% aproximadamente de átomos de H, preferentemente por lo menos un 25% aproximadamente de átomos H y con mayor preferencia por lo menos un 50% aproximadamente de átomos de H. Esta mayor concentración o porcentaje de átomos de hidrógeno cerca de la superficie del recubrimiento 43 se ilustra en las Figuras 5 a 7 por medio de puntos que se concentran más cerca de la superficie de recubrimiento 19. La deposición de estos átomos de H cerca de la superficie del recubrimiento 19 tiene como resultado una superficie de recubrimiento más pasiva o no polar. Se observa que la deposición de los átomos de H cerca de la superficie de recubrimiento 19 puede tender a deshacer cualquier enlace C-C de grafito o sp^{2}en dicha zona. Este incremento de H cerca de la superficie del recubrimiento también hace descender la densidad del recubrimiento en la parte de la capa más exterior de 5 angstroms (A).

De acuerdo con esto, en algunas formas de realización de la presente invención, el recubrimiento 43 en conjunto o cualquier parte de la capa de un grosor de 10 angstroms (A) del mismo (por ejemplo una parte de un grosor de 10 angstroms (A) próxima al centro del recubrimiento) puede incluir en porcentaje atómico: de un 15 a un 80% aproximadamente de carbono (C) (principalmente por medio de los enlaces sp^{3}), de un 5 a un 45% aproximadamente de oxígeno (O), de un 5 a un 45% aproximadamente de silicio (Si), de un 0 a un 30% aproximadamente de hidrógeno (H), y de un 0 a un 10% aproximadamente de flúor (F). La parte de la capa más exterior de 5 angstroms (A) del recubrimiento 43 puede incluir en porcentaje atómico: de un 5 a un 60% aproximadamente de carbono (C) (principalmente por medio de los enlaces sp^{3}), de un 0 a un 40% aproximadamente de oxígeno (O), de un 0 a un 40% aproximadamente de silicio (Si), de un 10 a un 60% aproximadamente de hidrógeno (H), y de un 0 a un 10% aproximadamente de flúor (F). Tal y como se ha mencionado anteriormente, la parte de la capa más exterior 43 puede estar provista de H adicional, sobre todo a expensas del C, con el fin de reducir la energía superficial. Un ejemplo de una parte de la capa de un grosor de 10 A próxima al centro del recubrimiento 43 es el siguiente, por porcentaje atómico: 35% C, 30% Si, 15% H, y 20% O. Un ejemplo de la parte de la capa más exterior de un grosor de 5 A del recubrimiento 43 es el siguiente, por porcentaje atómico: 20% C, 15% Si, 50% H, y 15% O. Opcionalmente, en algunas formas de realización, dicha parte de la capa más exterior de un grosor de 5 A también puede estar provista de 0 a 5% de F. Se observa que muchos de los átomos de Si, H, O y F del recubrimiento están conectados a muchos átomos de carbono por medio de los enlaces sp^{3}. Así, se encuentra un número sustancial de enlaces Si-O, C-C sp^{3}, Si-C sp^{3}y C-H sp^{3}. En algunas formas de realización, los enlaces Si-O tienden a reducir parte de la carga debida al carbono, reduciendo así la energía superficial. La presencia de O también reduce la densidad y permite que se reduzca el componente de dispersión de la energía superficial. Estos ejemplos son únicamente a título de ejemplo, y no pretenden de ningún modo ser limitativos.

En algunas formas de realización preferidas, el recubrimiento 43 presenta una dureza media de por lo menos 10GPa aproximadamente, preferentemente por lo menos 20 GPa aproximadamente y con mayor de 20 a 50 GPa aproximadamente. Tal dureza hace que el recubrimiento 43 sea resistente al rayado, a los solventes y similares. Se observa que la dureza y la densidad del recubrimiento 43 y/o de la capa 47 se pueden ajustar variando la energía iónica del aparato de deposición o del proceso que se describe a continuación.

La Figura 6 es una vista en sección transversal lateral de una luneta posterior recubierta 13 según otra forma de realización de la presente invención, que incluye un sustrato 41 (por ejemplo vidrio), un recubrimiento hidrófobo que incluye DLC 43 tal y como se describe anteriormente con respecto a la forma de realización de la Figura 5, y una capa intermedia que incluye DLC 47 entre sí. En algunas formas de realización, por lo menos un 35% aproximadamente de los enlaces de la capa 47 pueden ser del tipo C-C sp^{3}, preferentemente por lo menos un 70% y con mayor preferencia por lo menos un 80% aproximadamente. Cualquiera de las capas que incluyen DLC que se describen en el número de serie 09/303.548 (incorporado en el presente documento como referencia) se puede utilizar como capa 47. En efecto, la capa 47 puede funcionar en algunas formas de realización para reducir la corrosión de la luneta recubierta (por ejemplo, cuando el sustrato incluye Na, o es de vidrio de sílice-cal-sosa), mientras que la capa superpuesta 43 proporciona una función hidrófoba.

En la forma de realización de la Figura 7, se proporciona un E-bajo u otro recubrimiento 49 entre el sustrato 41 y el recubrimiento hidrófobo que incluye DLC 43. Sin embargo, el recubrimiento 43 aún se encuentra sobre el sustrato 41 en la forma de realización de la Figura 7. El término "sobre" aquí indica que el sustrato 41 soporta el recubrimiento de DLC o cualquier parte de la capa del recubrimiento 43, sin tener en cuenta si están provistas otra/s capa/s (por ejemplo 47, 49) entre sí. De este modo, se puede proporcionar el recubrimiento protector 43 directamente sobre el sustrato 41, tal y como se muestra en la Figura 5, o bien sobre el sustrato 41 con un E bajo u otro/s recubrimiento/s 47 entre medias, tal y como se muestra en las Figuras 6 y 7. En otras formas de realización, se puede proporcionar uno/s recubrimiento/s E-bajo 49 entre el recubrimiento hidrófobo 43 y la capa de DLC 47 de la forma de realización de la Figura 6.

En las patentes US números 5.837.108, 5.800.933, 5.770.321, 5.557.462, 5.514.476, 5.425.861, 5.344.718,
5.376.455, 5.298.048, 5.242.560, 5.229.194, 5.188.887 y 4.960.645, incorporadas todas ellas en el presente documento como referencia, se muestran y/o describen recubrimientos a título de ejemplo (en su totalidad o en parte de estos recubrimientos) que se pueden utilizar como E-bajo u otro/s recubrimiento/s 49. El/los recubrimiento/s de óxido de silicio y/o nitrato de silicio también se puede/n utilizar como recubrimiento/s 49.

Tal y como se explicará con mayor detalle más adelante, el carbono amorfo altamente tetraédrico (ta-C) forma enlaces carbono-carbono sp^{3}, y es una forma especial de carbono en forma parecida al diamante (DLC). Las cantidades de enlaces sp^{3}se pueden medir utilizando un detector de trazas Raman y/o un espectroscopio de electrones de baja energía. Una cantidad elevada de enlaces sp^{3}incrementa la densidad de una capa, fortaleciéndola así y permitiéndole reducir la difusión de sosa a la superficie del artículo recubierto. Sin embargo, en algunas formas de realización, se da un porcentaje menor que dichos enlaces en la parte de la capa más exterior del recubrimiento 43 que en las zonas centrales del mismo, de manera que se pueden suministrar átomos de H, con el fin de mejorar las características hidrófobas del recubrimiento.

En algunas formas de realización, el recubrimiento hidrófobo 43 presenta por lo menos un 75% aproximadamente de transparencia o transmisión de los rayos de luz visibles, preferentemente por lo menos un 85% aproximadamente, y con mayor preferencia por lo menos un 95% aproximadamente.

Cuando el sustrato 41 es de vidrio, puede ser de 1,5 a 5,0 mm de grosor aproximadamente, preferentemente de 2,3 a 4,8 mm de grosor aproximadamente, y con mayor preferencia de 3,7 a 4,8 mm de grosor aproximadamente. De este modo, el recubrimiento que incluye ta-C 43 y/o la capa 47 reducen la cantidad de sosa que puede alcanzar la superficie del artículo recubierto y que provoca manchas/corrosión. En algunas formas de realización, el sustrato 41 incluye, en base al peso, del 60 al 80% aproximadamente de SiO_{2}, del 10 al 20% aproximadamente de Na_{2}O, del 0 al 16% aproximadamente de CaO, del 0 al 10% de K_{2}O, del 0 al 10% aproximadamente de MgO, y del 0 al 5% aproximadamente de Al_{2}O_{3}. En algunas formas de realización, el sustrato 41 puede ser de vidrio de sílice-cal-sosa incluyendo, en base al peso, del 66 al 75% aproximadamente de SiO_{2}, del 10 al 20% aproximadamente de Na_{2}O, del 5 al 15% aproximadamente de CaO, del 0 al 5% de MgO, del 0 al 5% aproximadamente de Al_{2}O_{3}, y del 0 al 5% aproximadamente de K_{2}O. Con mayor preferencia, el sustrato 41 es de vidrio de sílice-cal-sosa incluyendo, en base al peso, del 70 al 74% aproximadamente de SiO_{2}, del 12 al 16% aproximadamente de Na_{2}O, del 7 al 12% aproximadamente de CaO, del 3,5 al 4,5% de MgO, del 0 al 2,0% aproximadamente de Al_{2}O_{3}, del 0 al 5% aproximadamente de K_{2}O, y del 0,08 al 0,15% de óxido de hierro. En algunas formas de realización se puede utilizar como sustrato 41 cualquier vidrio de los que se dan a conocer en las patentes de US números 5.214.008 ó 5.877.103, cada una de ellas incorporada en el presente documento como referencia. Además, el vidrio flotado de sílice-cal-sosa que comercializa Guardian Industrires Corp., de Auburn Hills, Michigan, se puede utilizar como sustrato 41.

Cualquiera de los sustratos de vidrio 41 mencionados anteriormente puede presentar un color, por ejemplo, verde, azul o gris cuando se le aplica/n el/los colorante/s apropiados en algunas formas de realización.

En algunas formas de realización de la presente invención, el sustrato 41 puede ser de vidrio de borosílice o de plástico sustancialmente transparente. En algunas formas de realización que utilizan borosílice, el sustrato 41 puede incluir del 75 al 85% aproximadamente de SiO_{2}, del 0 al 5% aproximadamente de Na_{2}O, del 0 al 4% aproximadamente de Al_{2}O_{3}, y del 0 al 5% aproximadamente de K_{2}O, del 8 al 15% aproximadamente de B_{2}O_{3}, y del 0 al 5% aproximadamente de Li_{2}O.

Cuando se recubre el sustrato 41 con por lo menos el recubrimiento de DLC 43 según cualquiera de las formas de realización correspondientes a las Figuras 5 a 7, la luneta posterior recubierta 13 resultante puede presentar las características siguientes en algunas formas de realización: transmitancia visible (III.A) mayor del 60% aproximadamente (preferentemente mayor del 70% aproximadamente, y con mayor preferencia, mayor del 80% aproximadamente), transmitancia UV (ultravioleta) menor del 38% aproximadamente, transmitancia solar total menor del 45% aproximadamente y transmitancia IR (infrarrojos) menor del 35% aproximadamente (preferentemente menor del 25% aproximadamente, y con mayor preferencia, menor del 21% aproximadamente). En la patente número 5.800.933, así como en la '008, incorporadas en el presente documento como referencia, se establecen técnicas de medición de la transmitancia "total solar", UV, y IR visible.

El comportamiento hidrófobo del recubrimiento 43 en cualquiera de las formas de realización mencionadas es una función del ángulo de contacto \Theta, de la energía superficial \Upsilon, y de la humectabilidad o energía de adhesión W. La energía superficial \Upsilon del recubrimiento 43 se puede calcular midiendo su ángulo de contacto \Theta (el ángulo de contacto \Theta se ilustra en las Figuras 8 y 9). Se sitúa en el recubrimiento tal y como se muestra en la Figura 9, una gota sésil 51 de un líquido, como por ejemplo el agua. Aparece un ángulo de contacto \Theta entre la gota 51 y el recubrimiento sobrepuesto 43, definiendo un ángulo que depende de la tensión de la interface entre las tres fases en el punto de contacto. Generalmente, la energía superficial \Upsilon_{C} del recubrimiento 43 se puede determinar por la adición de un componente polar y de dispersión, tal y como sigue: \Upsilon_{C} = \Upsilon_{CP} + \Upsilon_{CD} donde \Upsilon_{CP} es el componente polar del recubrimiento y \Upsilon_{CD} es el componente de dispersión del recubrimiento. El componente polar de la energía superficial representa las interacciones de la superficie, la cual está principalmente basada en dipolos, mientras que el componente de dispersión representa, por ejemplo, fuerzas van der Waals, basadas en interacciones electrónicas. A rasgos generales, mientras más bajas sea la energía superficial \Upsilon_{C} del recubrimiento 43, más hidrófobo será el recubrimiento y mayor el ángulo de contacto \Theta.

La energía de adhesión (o humectabilidad) W se puede entender como una interacción entre las fuerzas polares con las polares y las de dispersión con las de dispersión, entre el recubrimiento 43 y un líquido sobre el mismo, como por ejemplo el agua. \Upsilon^{P}es el producto de los aspectos polares de la tensión del líquido y la tensión del recubrimiento/sustrato: mientras que \Upsilon^{D} es el producto de las fuerzas de dispersión de la tensión del líquido y la tensión del recubrimiento/sustrato. Dicho de otro modo, \Upsilon^{P} = \Upsilon_{LP} * \Upsilon_{CP}; y \Upsilon^{D} = \Upsilon_{LD} * \Upsilon_{CD}; donde \Upsilon_{LP} es el aspecto polar del líquido (por ejemplo agua), \Upsilon_{CP} es el aspecto polar del recubrimiento 43; \Upsilon_{LD} es el aspecto de dispersión del líquido (por ejemplo agua), y \Upsilon_{CD} es el aspecto de dispersión del recubrimiento 43. Se observa que la energía de adhesión (o energía interactiva efectiva) W, utilizando la ecuación de Fowkes extendida, se puede determinar mediante:

W = [\Upsilon_{LP} * \Upsilon_{CP}]^{1/2} + [\Upsilon_{LD} * \Upsilon_{CD}]^{1/2} = \Upsilon_{l} (1+cos\Theta), donde \Upsilon_{l} es la tensión del líquido y \Theta es el ángulo de contacto. La W de dos materiales (por ejemplo el recubrimiento 43 y el agua sobre el mismo) es una medida de humectabilidad de cómo es de hidrófobo el recubrimiento.

Cuando se analiza el grado de hidrofobia del recubrimiento 43 con respecto al agua, se observa que para el agua \Upsilon_{LP} es 51 mN/m y \Upsilon_{LD} es 22 mN/m. En algunas formas de realización de la presente invención, el aspecto polar \Upsilon_{CP} de la energía superficial del recubrimiento 43 es de 0 a 0,2 aproximadamente (preferentemente variable o ajustable entre 0 y 0,1) y el aspecto de dispersión \Upsilon_{CD} de la energía superficial del recubrimiento 43 es de 16 a 22 mN/m aproximadamente (preferentemente de 16 a 20 mN/m).

Utilizando los números mencionados anteriormente, según algunas formas de realización de la presente invención, la energía superficial \Upsilon_{C} del recubrimiento 43 es menor que o igual a 20,2 mN/m aproximadamente, preferentemente, menor que o igual a 19,5 mN/m aproximadamente, y con mayor preferencia menor que o igual a 18,0 mN/m aproximadamente; y la energía de adhesión W entre el agua y el recubrimiento 43 es menor que 25 mN/m aproximadamente, preferentemente, menor que 23mN/m aproximadamente, incluso con mayor preferencia menor que 20 mN/m aproximadamente, y como preferencia máxima menor que 19 mN/m. Estos bajos valores de energía de adhesión W y de energía superficial \Upsilon_{C} del recubrimiento 43, y los elevados ángulos de contacto iniciales \Theta que se pueden conseguir, ilustran la naturaleza hidrófoba mejorada de los recubrimientos 43 según las distintas formas de realización de la presente invención.

El ángulo de contacto inicial \Theta de un sustrato de vidrio convencional 41 con gota de agua sésil 51 sobre el mismo es típicamente de 22 a 24 grados aproximadamente, tal y como se ilustra en la Figura 8. De este modo, los sustratos de vidrio convencionales no son particularmente hidrófobos por naturaleza. La provisión de recubrimiento/s 43 en el sustrato 41 provoca que el ángulo de contacto \Theta aumente a los ángulos mencionados anteriormente, tal y como se muestra en la Figura 9 por ejemplo, mejorando así la naturaleza hidrófoba de la luneta posterior 13. Tal y como se indica en la Tabla 1 de 09/303.548. el ángulo de contacto \Theta de una capa de ta-C DLC típicamente es de 5 a 50 grados aproximadamente. Sin embargo, la composición del recubrimiento 43 que incluye DLC que se describe en la presente memoria permite que el ángulo de contacto inicial \Theta entre el recubrimiento 43 y una gota de agua (es decir una gota sésil 51 de agua) se incremente en algunas formas de realización hasta por lo menos 100 grados aproximadamente, preferentemente por lo menos 110 grados aproximadamente, incluso con más preferencia, por lo menos 115 grados aproximadamente, y como máxima preferencia por lo menos 125 grados aproximadamente, mejorando así las características hidrófobas del material que incluye DLC y permitiendo que el flujo de aire 18 extraiga con más facilidad la lluvia y similares de la superficie de la luneta posterior 13. Un ángulo de contacto \Theta inicial quiere decir con anterioridad a su exposición a las condiciones ambientales como por ejemplo el sol, la lluvia, la humedad, etc.

De forma previa a la formación del recubrimiento 43 sobre un sustrato de vidrio 41, preferentemente se limpia la superficie superior de dicho sustrato 41 por medio de una primera fuente de haz de iones lineal o directa. Por ejemplo, se puede utilizar una descarga incandescente en gas argón (Ar) o mezclas de Ar/O_{2} (alternativamente plasma CF_{4}) para extraer impurezas sobre la superficie del sustrato. Tales interacciones son de naturaleza fisio-química. Esta limpieza crea radicales libres sobre la superficie del sustrato que, como consecuencia, se pueden hacer reaccionar con otros monómeros dando lugar a superficies de sustrato con propiedades especiales. La potencia utilizada puede ser de 100 a 300 Vatios. El sustrato 41 también se puede limpiar mediante, por ejemplo, limpieza por rociado del sustrato con anterioridad a la deposición real de recubrimiento 43: utilizando átomos de oxígeno y/o de carbono con una energía de iones de 800 a 1.200 eV aproximadamente, preferentemente unos 1.000 eV.

Después de la limpieza, se inicia el proceso de deposición utilizando una técnica de deposición por haz de iones lineal mediante una segunda fuente de haz de iones; habiendo desplazado una cinta transportadora el sustrato limpio 41 desde la primera fuente hasta una posición debajo de la segunda fuente. La segunda fuente de rayo de iones funciona para depositar un recubrimiento 43 ta-C/SiO (o ta-C/SiO:F en formas de realización alternativas) en el sustrato 41, tal y como sigue. En las formas de realización preferidas, la razón de C con respecto a Si en el recubrimiento 43 es de 1:1 aproximadamente (es decir, 1:1 más/menos el 20% aproximadamente). Sin embargo, en otras formas de realización preferidas (por ejemplo véanse los ejemplos analizados XPS 1 a 3 más adelante), la razón de C con respecto a Si en el recubrimiento 43 puede ser de 1:1 a 4:1. El gas dopante se puede producir por borboteo de un gas portador (por ejemplo C_{2}H_{2}) a través del monómero precursor (por ejemplo TMS o 3MS) que se mantiene a 70 grados C aproximadamente (bastante por debajo del punto de inflamación). En algunas formas de realización se utiliza gas acetileno de materia prima (C_{2}H_{2}) para evitar o minimizar/reducir la polimerización y para obtener una energía adecuada que permita que los iones penetren en el sustrato 41 o en otra superficie y se subimplanten en la misma, provocando de este modo que los átomos del recubrimiento 43 se intermezclen con la superficie del sustrato 41 (o con la superficie creciente del recubrimiento) unas pocas capas de átomos en su interior. En formas de realización alternativas, el gas dopante se puede producir calentando o templando el monómero (por ejemplo de 25 a 30 grados C aproximadamente) de modo que el vapor procedente del mismo pase a través de un controlador de flujo de masa a la fuente de haz de iones: de manera que no sea necesario C_{2}H_{2.} El flujo real de gas se puede controlar mediante un controlador de flujo de masa (MFC), el cual se puede calentar hasta 70 grados C aproximadamente. El gas de oxígeno (O_{2}) fluye independientemente a través de un MFC. En algunas formas de realización, como objetivo se pueden comprimir de forma esencialmente isostática a 20 Mpa porcentajes molares iguales de C y de Si. La temperatura del sustrato 41 puede ser la temperatura ambiente; se puede utilizar una energía de arco de 1.000 W aproximadamente; el flujo de gas precursor puede ser 25 sccm aproximadamente; la presión base puede ser de 10^{-6} Torr, y se puede utilizar un electrodo de carbono del tipo Hoescht. Preferentemente, el recubrimiento 43 no presentará perforaciones para conseguir un rechazo del agua satisfactorio y/o una supresión de la difusión de la sosa.

Los enlaces de C-C sp^{3}en el recubrimiento 43 se forman preferentemente disponiendo de una gama predeterminada de energía iónica antes de alcanzar el sustrato 41, o antes de alcanzar un recubrimiento o una capa creciente en el sustrato. La ventana de energía iónica óptima para la mayor parte del recubrimiento 43 es de 100 a 200 eV (preferentemente de 100 a 150 eV) por ión de carbono. Con estas energías, el carbono del recubrimiento 43 (y de la capa 47) simula al diamante, y los enlaces de C-C sp^{3}se forman en el recubrimiento 43. Sin embargo, las tensiones compresoras se pueden desarrollar en ta-C cuando se depositan con 100 a 150 eV. Dichas tensiones pueden alcanzar tanto como 10 GPa y potencialmente pueden provocar la deslaminación de muchos sustratos. Se ha observado que dichas tensiones se pueden controlar y hacer descender aumentando la energía de iones durante el proceso de deposición hasta un rango de 200 a 1.000 eV aproximadamente. La fuente de haz de iones de plasma permite el control de la energía de iones en diferentes rangos en un proceso industrial para una deposición en una gran área utilizada en el mismo. La tensión compresora en el carbono amorfo desciende, de este modo, de forma significativa a este rango de energía de iones más elevado de 200 a 1.000 eV.

Las tensiones elevadas no son deseables en la parte delgada del recubrimiento 43 de interface que contacta directamente con la superficie de un sustrato de vidrio 41 en la forma de realización de la Figura 5 (y en la parte delgada de la interface de la capa 47 de la forma de realización de la Figura 6). De este modo, por ejemplo, se deposita el primer grosor del 1 a 40% aproximadamente (preferentemente el primer grosor del 1 a 20% aproximadamente y con mayor preferencia del 5 a 10%) del recubrimiento 43 (o de la capa 47) en el sustrato 41 utilizando niveles elevados de energía antitensiones de 200 a 1.000 eV aproximadamente, preferentemente de 400 a 500 eV aproximadamente. A continuación, después de que se haya incrementado esta parte de la capa interface inicial del recubrimiento 43 de la parte de la capa encarada inicial, se hace descender la energía de iones en el proceso de deposición de iones (rápida o gradualmente mientras continua la deposición) de 100 a 200 eV aproximadamente, preferentemente de 100 a 150 eV aproximadamente, para incrementar el resto del recubrimiento 43 (o de la capa 47). Así, en algunas formas de realización, debido al ajuste de energía de iones durante el proceso de deposición, el recubrimiento 43 que incluye DLC en las Figuras 5 a 7 presenta densidades y porcentajes diferentes de enlaces de C-C de sp^{3}en distintas partes de la capa del mismo (mientras más baja es la energía de iones, más enlaces de C-C de sp^{3}y mayor la densidad).

A pesar de que en algunas formas de realización se prefieren técnicas de deposición de haz de iones directo, también se pueden utilizar otros métodos de deposición en diferentes formas de realización. Por ejemplo, se pueden utilizar técnicas de haz de iones con arco en vacío con filtro catódico para depositar el recubrimiento 43 y/o la capa 47. Además, en algunas formas de realización, se puede utilizar CH_{4} como gas de materia prima durante el proceso de deposición en lugar de o en combinación con el gas C_{2}H_{2} mencionado anteriormente. Alternativamente, cualquiera de los métodos de deposición que se dan a conocer en la patente US nº 5.858.477 se puede utilizar para depositar el recubrimiento 43 y/o la capa 47, la patente nº 5.858.477 ha sido incorporada en el presente documento como
referencia.

El algunas formas de realización alternativas de la presente invención, la segunda fuente puede depositar un recubrimiento 43 ta-C:SiO:F sobre el sustrato 41 en lugar de un recubrimiento ta-C:SiO. El salto de banda óptico n.k y Tauc se puede realizar dopando la parte principal del recubrimiento 43 con F y/o H, donde "n" es el índice de refracción y "k" es el coeficiente de extinción. Dado que el índice de refracción n del vidrio es de aproximadamente 1,5, en algunas formas de realización sería deseable que dicho índice de refracción n del recubrimiento 43 sea próximo al del sustrato de vidrio 41 inferior, con el fin de conseguir una buena transmisión y una reflexión mínima del artículo recubierto. En algunas formas de realización, también sería deseable que el valor "k" fuese inferior, con el fin de conseguir una buena transmisión. En algunas formas de realización, el índice de refracción del recubrimiento 43 es de 1,4 a 2,0 aproximadamente, preferentemente, no será mayor de aproximadamente 1,75, y con mayor preferencia de 1,5 a 1,7 aproximadamente. El índice de refracción del recubrimiento también se puede alterar utilizando CF_{4} o CF_{6} como gas dopante. Se prefiere una fluorización que no supere el 5% atómico aproximadamente. La tabla siguiente muestra la variación de n y de k con respecto al contenido F atómico:

F%	n@543nm	k@543nm	Eg (eV)

0	2,2	0,02	2,0
1,5	1,75	0,007	2,9
3,0	1,65	0,0001	3,7

De este modo, la fluorización proporciona un modo para ajustar independientemente la n y la k para que se adapten a las propiedades ópticas deseadas del sustrato 41, con el fin de mejorar la transmisión y similares. La fluorización también puede mejorar una fracción de grafito sp^{2}en el interior de la matriz del carbono, dejando así matriz de carbono enriquecida de sp^{3}.

Opcionalmente, se puede utilizar una tercera fuente de iones. En algunas formas de realización de la presente invención, la hidrofiliabilidad del recubrimiento 43 se puede mejorar más utilizando un tratamiento de plasma mediante una tercera fuente o procedimiento de inserción después de la deposición de la parte principal de recubrimiento 43 que incluye DLC. Esta técnica que utiliza una tercera fuente extrae ciertos grupos funcionales polares en la superficie más exterior, alterando así la reactividad química de la superficie (es decir, reduciendo la energía superficial) mientras que la parte principal del recubrimiento 43 permanece igual o sustancialmente sin afectar. Después de que una cinta transportadora haya desplazado el sustrato recubierto de DLC de la estación de la segunda fuente hasta una posición por debajo de la tercera fuente, el tratamiento de plasma mediante la tercera fuente introduce átomos de hidrógeno (H) en la superficie más exterior del recubrimiento 43, haciendo así la superficie del recubrimiento sustancialmente no polar y menos densa que el resto del recubrimiento 43. Estos átomos de H se introducen porque la fuente 63 utiliza el gas H_{2} o ArH_{2} en lugar del gas C_{2}H_{2} como materia prima. De este modo, la tercera fuente no deposita ninguna cantidad significativa de átomos de C o de átomos de Si; sino que en su lugar, trata la superficie más exterior del recubrimiento ta-C:SiO añadiendo átomos de H a la misma, con el fin de mejorar sus características hidrófobas. Dicho tratamiento de plasma también puede servir para hacer rugosa la superficie, que de otro modo sería lisa. Se observa que en la tercera fuente de haz de iones se prefiere el gas H_{2} como materia prima cuando no se desea hacer rugosa la superficie del recubrimiento 43, mientras que se prefiere el gas ArH_{2} como materia prima en formas de realización que hacen rugosa la superficie. Adicionalmente, se puede utilizar un plasma inducido CF_{4}RF para proporcionar un proceso de estriado con una rugosidad RMS de por lo menos 100 angstroms (A).

El ángulo de contacto \Theta del recubrimiento 43 con agua se incrementa con la rugosidad de la superficie, tal y como se muestra a continuación, a través de algunos ejemplos realizados según algunas formas de realización de la presente invención:

Ejemplo nº	Rugosidad RMS (A)	Ángulo de contacto \Theta

1	5	101º
2	30	109º
3	120	117º

En algunas formas de realización alternativas de la presente invención, la tercera fuente se puede utilizar para introducir átomos de F en la parte de la capa más exterior 5A del recubrimiento 43 (en adición a o en lugar de los átomos de H) con el fin de reducir la energía superficial. Se prefiere la fluorización inferior del 5% aproximadamente (porcentaje atómico).

Mientras que en algunas formas de realización preferidas de la presente invención se utilizan tres fuentes de haz de iones separadas para realizar las lunetas posteriores recubiertas según cualquiera de las formas de realización correspondientes a las Figuras 5 ó 6, en formas de realización alternativas se entiende que se puede utilizar una única fuente de haz de iones (lineal, curvada, o similar) para realizar cada una de las etapas de limpieza, la etapa de deposición del recubrimiento 43 que incluye DLC, y el tratamiento de plasma de la superficie para introducir los átomos de H y/o de F en la zona de la superficie más exterior del recubrimiento. En dichas formas de realización, se puede cambiar el gas de materia prima entre cada uno de dichos procesos.

Ejemplo adicional muestras nº 1 a 3

Se manufacturaron y probaron tres ejemplos adicionales de sustratos recubiertos según distintas formas de realización de la presente invención, tal y como sigue. Son las muestras adicionales 1 a 3, incluyendo cada una de las mismas un recubrimiento 43 según una forma de realización de la presente invención, depositado sobre vidrio utilizando tetrametil silano (TMS) y gas O_{2} introducido en el interior con el haz de iones lineal. La totalidad de los recubrimientos de muestra 43 presentaban aproximadamente el mismo grosor de 750 A aproximadamente. Se utilizó un cañón de inundación de electrones de baja energía para hacer más definido el análisis espectral realizado por un espectroscopio de fotoelectrones por rayos X (XPS) para el análisis químico. En el análisis mediante XPS de un recubrimiento 43, fotones de rayos X de alta energía (monocromáticos) impactan en la superficie del recubrimiento 43. Se expulsan los electrones de la superficie y se miden (cuentan) su energía y su número. Con estas medidas, se puede deducir la energía de enlace de electrones. A partir de la energía de enlace, se pueden determinar tres cosas: las trazas de los elementos, la cantidad relativa de elementos, y el estado químico de los elementos (es decir cómo están combinados). Los componentes utilizados en el análisis XPS incluyen la fuente de rayos X monocromática, un analizador de energía de electrones, y un cañón de inundación de electrones para evitar que las muestras se carguen, y una fuente de iones utilizada para limpiar y perfilar en profundidad. Se recogen los fotoelectrones de la totalidad del campo XPS simultáneamente, y utilizando una combinación de lentes antes y después del analizador de energía, se filtran y se llevan a un canal con placa. El resultado es una imagen paralela en imágenes a tiempo real. Las muestras nº 1 a 3 se realizaron y analizaron utilizando XPS, el cual indicó que dichas muestras incluían los elementos químicos siguientes por porcentaje atómico (el H se ha excluido del cuadro siguiente).

Muestra nº	C	O	Si	F

1	54,6%	23,7%	20,5%	1,2%
2	45,7%	21,7%	32,7%	0%
3	59,5%	22,7%	17,8%	0%

El H se ha excluido del análisis XPS debido a su dificultad de medición. De este modo, los átomos de H presentes en las muestras de recubrimientos nº 1 a 3 no se han tenido en cuenta para estos resultados. Por ejemplo, si la muestra nº 1 incluyese un 9% de H en porcentaje atómico, los porcentajes atómicos de cada uno de los elementos de la lista anterior C. O, Si y F se reducirían en una cantidad, de modo que la totalidad de los cinco porcentajes atómicos diera como resultado el 100%.

En algunas formas de realización de la presente invención, las lunetas posteriores recubiertas 13 tienen un ángulo de contacto \Theta de por lo menos 70º aproximadamente, preferentemente por lo menos 80º aproximadamente, e incluso con mayor preferencia por lo menos 100º aproximadamente después de haber realizado un test de resistencia a la abrasión taber de acuerdo con la norma ANSI Z26.1. El test utiliza 1.000 ciclos de rozamiento del recubrimiento 43, con una carga especificada en Z26.1 en la/s rueda/s. Otro objetivo de este test de resistencia a la abrasión es determinar si la luneta posterior es resistente a la abrasión (por ejemplo, si el peligro es menor que un 4%). Por lo tanto, la norma ANSI Z26.1 se incorpora a la presente solicitud como referencia.

A la vista de la descripción anterior, resultarán evidentes muchas otras características, modificaciones y mejoras para el experto en la materia. Dichas otras características, modificaciones y mejoras, por lo tanto, se consideran como formando parte de la presente invención, cuyo alcance se determinará por las reivindicaciones siguientes.

Claims

1. Sistema para la extracción de agua de lluvia de una superficie exterior de una luneta posterior (13) de un vehículo, comprendiendo dicho sistema:

un deflector de aire (15) para redirigir el aire que fluye en una primera dirección a lo largo de una superficie del vehículo hacia una segunda dirección en la cual, el aire fluye hacia abajo hacia la luneta posterior, y para provocar por lo menos que una parte del aire que fluye en la segunda dirección fluya más rápidamente que el aire que fluye en la primera dirección; caracterizado porque

dicha luneta posterior incluye un sustrato con un recubrimiento hidrófobo en el mismo, de manera que la superficie exterior de la luneta posterior tiene, con el contorno de una gota de agua, un ángulo de contacto inicial \Theta de por lo menos 70 grados aproximadamente.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho sustrato es un sustrato de vidrio que comprende, en base al peso:

SiO_{2} del 60 al 80% aproximadamente, Na_{2}O del 10 al 20% aproximadamente, CaO del 0 al 16% aproximadamente, K_{2}O del 0 al 10% aproximadamente, MgO del 0 al 10% aproximadamente, Al_{2}O_{3} del 0 al 5% aproximadamente;

y en el que dicho recubrimiento hidrófobo incluye carbono en forma parecida al diamante (DLC) con enlaces carbono-carbono sp^{3}; y

en el que dicho recubrimiento hidrófobo tiene un ángulo de contacto inicial \Theta con una gota sésil de agua en el mismo de por lo menos 100 grados aproximadamente, y una dureza media de por lo menos 10 GPa aproximadamente.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho ángulo de contacto inicial es de por lo menos 110 grados aproximadamente.

4. Sistema según la reivindicación 2, en el que dicho ángulo de contacto inicial es de por lo menos 125 grados aproximadamente.

5. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho recubrimiento hidrófobo tiene una energía superficial \Upsilon_{C} menor que o igual a 20,2 mN/m aproximadamente.

6. Sistema según la reivindicación 5, en el que dicho recubrimiento hidrófobo tiene una energía superficial \Upsilon_{C} menor que o igual a 19,5 mN/m.

7. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho recubrimiento hidrófobo tiene una energía superficial \Upsilon_{C} menor que o igual a 18,0 mN/m, y en el cual el índice relativo "n" de dicho recubrimiento es de 1,5 a 1,7 aproximadamente.

8. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho recubrimiento hidrófobo se encuentra en contacto directo con dicho sustrato de vidrio.

9. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho recubrimiento hidrófobo presenta una dureza media de por lo menos 20 GPa aproximadamente.

10. Sistema según la reivindicación 9, en el que dicho recubrimiento hidrófobo presenta una dureza media de por lo menos 20 a 80 GPa aproximadamente

11. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho recubrimiento hidrófobo incluye carbono en forma parecida al diamante (DLC) y en el cual por lo menos el 50% de enlaces carbono-carbono en dicho recubrimiento hidrófobo son enlaces carbono-carbono sp^{3}altamente tetraédricos.

12. Sistema según la reivindicación 1, en el que la parte de la capa más exterior de 10 angstroms (A) de dicho recubrimiento hidrófobo incluye en porcentaje atómico: del 5 a 60% aproximadamente de carbono (C), del 0 a 40% aproximadamente de oxígeno (O), del 0 a 40% aproximadamente de silicio (Si), del 10 a 95% aproximadamente de hidrógeno (H), y del 0 a 10% aproximadamente de flúor (F).

13. Sistema según la reivindicación 1, en el que por lo menos una parte de la capa de un grosor de 10 angstroms (A) de dicho recubrimiento hidrófobo incluye en porcentaje atómico: del 15 a 80% aproximadamente de carbono (C), del 5 a 45% aproximadamente de oxígeno (O), del 5 a 45% aproximadamente de silicio (Si), del 0 a 30% aproximadamente de hidrógeno (H), y del 0 a 10% aproximadamente de flúor (F).

14. Sistema según la reivindicación 1, en el que la parte de la capa más exterior de 5 angstroms (A) de dicho recubrimiento hidrófobo incluye en porcentaje atómico: por lo menos un 25% aproximadamente de H.

15. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho deflector de aire incluye una disposición de canales definidos en una superficie inferior del mismo con el fin de incrementar la velocidad del flujo de aire.

16. Sistema según la reivindicación 15, en el que cada uno de dichos canales incluye una entrada y una salida, y en el que un área del área de flujo en dicha entrada es mayor que un área de flujo de aire en dicha salida, de manera que el aire puede salir de dichos canales a un canal más elevado que cuando entra en los mismos.

17. Método de eliminar agua de una luneta posterior de un vehículo, comprendiendo dicho método las etapas siguientes:

proporcionar un vehículo incluyendo la luneta posterior y un deflector de aire (15) montado en una elevación sobre por lo menos una parte de la luneta posterior (13), proporcionar un sustrato con un recubrimiento hidrófobo sobre dicha luneta posterior, de manera que la superficie exterior de la luneta posterior tenga un ángulo de contacto \Theta con el contorno de una gota de agua de por lo menos 70 grados aproximadamente;

redirigir con el deflector de aire (15) el flujo de aire que fluye sobre una superficie superior del vehículo y provocar que el flujo de aire redirigido fluya hacia la luneta posterior a un caudal más elevado; y

extraer el agua de la superficie de la luneta posterior con el flujo de aire redirigido que fluye a lo largo de la superficie exterior de la luneta posterior.

18. Método según la reivindicación 19, en el que la luneta posterior comprende un recubrimiento que incluye un sustrato de vidrio con un carbono en forma parecida diamante en el mismo.