ES2279207T3 - Procedimiento para el revestimiento con polvo a la llama de superficies, con el fin de generar el efecto de loto. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de superficies con propiedades autolimpiables mediante aplicación de partículas sobre la superficie y fijación de las partículas en la superficie, con lo que se forman unas elevaciones, que tienen una distancia de 20 nm a 100 µm y una altura de 20 nm a 100 µm, caracterizado porque la aplicación de las partículas se efectúa mediante proyección de las partículas mediante una corriente de aire caliente, que tiene una temperatura, que reblandece al material de la superficie que se ha de tratar en tal grado, que las partículas pueden penetrar con su periferia por lo menos parcialmente en el material de la superficie y que las partículas, que han penetrado por lo menos parcialmente en el material de la superficie, son fijadas en la superficie al enfriar el substrato.
Description
Procedimiento para el revestimiento con polvo a
la llama de superficies, con el fin de generar el efecto de
loto.
El presente invento se refiere a un
procedimiento para la producción de superficies con propiedades
autolimpiables mediante un procedimiento para el revestimiento con
polvo a la llama.
La producción de superficies autolimpiables, que
se pueden limpiar de impurezas mediante agua en movimiento, se
describió con anterioridad muchas veces. El hecho de que las gotas
de agua ruedan sobre superficies hidrófobas, en particular cuando
éstas están provistas de una estructura, pero sin reconocerse no
obstante una autolimpieza, ya se describió en 1982 por A.A.
Abramson en Chimia i Shisn russ.11, 38. Para superficies
autolimpiables, junto a una estructura apropiada, se necesita una
especial química de las superficies. Una combinación apropiada de
estructura e hidrofobia hace posible que ya pequeñas cantidades de
agua en movimiento arrastren partículas de suciedad que están
adheridas a la superficie, y limpien a la superficie (documento de
solicitud de patente internacional WO 96/04123; documento de
patente de los EE.UU. US 3.354.022, C. Neinhuis, W. Barthlott,
Annals of Botany 79, (1997), 667). Esta combinación de
estructura y química se puede conseguir por ejemplo por medio de un
procedimiento de repujado en un barniz hidrófobo. Asimismo son
posibles también procedimientos de moldeo por inyección y
procedimientos de repujado en caliente.
Constituye un estado de la técnica en relación
con superficies autolimpiables, de acuerdo con el documento de
patente europea EP 0.933.388, el hecho de que para tales superficies
autolimpiables se necesita una relación de aspecto (relación
dimensional) de > 1 y una energía superficial de menos que 20
mN/m. La relación de aspecto se define en este caso como el
cociente de la altura media a la anchura media de la estructura. Los
criterios antes mencionados son realizados en la naturaleza, por
ejemplo, en una hoja de loto. La superficie de una planta, formada
a base de un material ceroso hidrófobo, presenta unas elevaciones,
que están alejadas unas de otras hasta en algunos micrómetros
(\mum). Las gotas de agua entran en contacto en lo esencial
solamente con las puntas de las elevaciones. Tales superficies
repelentes del agua se han descrito muchas veces en la
bibliografía. Un ejemplo de esto es un artículo aparecido en
Langmuir 2000, 16, 5754, de Masashi Miwa y colaboradores, que
describe que el ángulo de contacto y el ángulo de rodadura aumentan
con una estructuración creciente de superficies artificiales,
formadas a base de boehmita, aplicadas sobre una capa de barniz
formada mediante revestimiento por centrifugación (en inglés
spincoated) y a continuación calcinadas.
Junto a este moldeo de estructuras por medio de
herramientas apropiadas se han desarrollado también sistemas con
partículas. El documento de patente suiza CH-PS
268.258 describe un procedimiento, en el que se producen
superficies estructuradas mediante aplicación de polvos, tales como
los de caolín, talco, arcilla o gel de sílice. Los polvos son
fijados sobre la superficie mediante aceites y resinas a base de
compuestos orgánicos de silicio. En los últimos tiempos se
desarrollaron sistemas con partículas, que se basan en
nanopartículas con una superficie muy hidrófoba, tal como se
describe p.ej. en los documentos de patentes alemanas DE 101.29.116,
DE 101.38.036 y DE 101.34.477. La fijación de las nanopartículas al
substrato se efectúa o bien
a) mediante una capa de soporte o
b) mediante una incorporación directa de las
partículas en el conjunto de polímero y substrato.
Para el caso a) se han descrito procedimientos
correspondientes. Para el caso b) se pudo desarrollar un
procedimiento, que utiliza un disolvente o alcohol. En el caso de
la utilización del disolvente, el material sintético es disuelto
incipientemente y la nanopartícula se incorpora en la matriz
polimérica. Con la separación del disolvente por evaporación, el
material sintético se consolida de nuevo y la nanopartícula es
fijada firmemente en la matriz polimérica. También este
procedimiento ha sido descrito con anterioridad. En el caso de la
utilización de una suspensión a base de un alcohol, que no disuelve
incipientemente al substrato, y de nanopartículas. la suspensión es
aplicada sobre el polímero por atomización. Tiene lugar una fijación
incipiente provisional de las nanopartículas al substrato. Los
mecanismos exactos, que están detrás de esta tecnología, todavía no
son conocidos. Probablemente, el alcohol actúa como agente
antiestático y reduce los gradientes de cargas eléctricas que están
presentes localmente. También este procedimiento ha sido descrito ya
con anterioridad, p.ej. en el documento DE 102.05.007.
En los casos de los procedimientos mencionados,
se emplearon también procedimientos electrostáticos para
revestimiento con polvos. En particular, tales procedimientos se
usaron en la producción de superficies autolimpiables mediando
utilización de una capa de soporte, siendo aplicada la partícula de
polvo sobre el pegamento húmedo mediante una operación de
revestimiento electrostático. Alternativamente, este procedimiento
se usó sin embargo también con el fin de espolvorear las
nanopartículas sobre una superficie humedecida incipientemente (por
regla general con un alcohol). Todos estos procedimientos tienen en
común el hecho de que la pieza de trabajo es humedecida en su masa.
Esto hace necesario que se tenga que conectar posteriormente una
desecación muy costosa. En particular, en el caso de bandas
continuas de materiales textiles, esto constituye un problema.
Además, los disolventes (alcoholes) que se separan por evaporación,
constituyen un problema para el medio ambiente.
Subsistía por lo tanto la misión de desarrollar
un procedimiento, con el que las nanopartículas se pueden aplicar
en seco sobre las piezas de trabajo.
De manera totalmente sorprendente, se encontró
que para esto son apropiados los procedimientos generales para
revestimiento con polvos. Así, sorprendentemente, mediante
aplicación por atomización de polvos, por medio de aparatos de
proyección a la llama modificados, sobre una superficie, se pudo
aprestar a esta superficie con propiedades autolimpiables, sin que
el polvo tuviera que ser fijado a la superficie mediante un soporte,
pegamento o disolvente.
Es objeto del presente invento un procedimiento
para la producción de superficies con propiedades autolimpiables
mediante aplicación de partículas sobre la superficie y fijación de
las partículas en la superficie, con lo cual se forman unas
elevaciones, que tienen una distancia de 20 nm a 100 \mum y una
altura de 20 nm a 100 \mum, el cual está caracterizado porque la
aplicación de las partículas se efectúa mediante atomización de las
partículas mediante una corriente de aire caliente, que tiene una
temperatura, que reblandece al material de la superficie que ha de
tratar hasta tal grado, que las partículas puedan penetrar con su
periferia por lo menos parcialmente en el material de la
superficie, y que las partículas, que han penetrado por lo menos
parcialmente en el material de la superficie, sean fijadas en la
superficie al enfriar el substrato.
Además es objeto del presente invento la
utilización del procedimiento conforme al invento para el
revestimiento de objetos que están sometidos a altas cargas por
suciedad y agua, especialmente para el sector de exteriores (en
inglés outdoor), el deporte de esquí, el deporte alpino, el deporte
motorizado, el deporte de motocicletas, el deporte motorizado de
campo a través, el deporte de vela, materiales textiles para el
sector del ocio y del tiempo libre así como para el revestimiento
de materiales textiles técnicos, seleccionados entre tiendas de
campaña, toldos, paraguas, manteles de mesa, capotas de cabriolés,
materiales textiles técnicos o prendas de vestir para el
trabajo.
El procedimiento conforme al invento tiene la
ventaja de que, sin el empleo de disolventes, se pueden aplicar
partículas sobre unas superficies, para la generación de superficies
autolimpiables. Al mismo tiempo, las partículas son fijadas
sobresalientemente junto a, y respectivamente dentro de, la
superficie, puesto que las partículas, al solidificarse el material
de la superficie, se anclan firmemente en ésta.
Otras ventajas del procedimiento conforme al
invento consisten en que éste se puede integrar con sencillez en
instalaciones existentes y permite, especialmente en la fabricación
y el acabado de materiales textiles, una alta velocidad de las
bandas continuas. En particular en la industria textil ya se han
consagrado ciertos procesos a la llama, por lo cual la integración
del procedimiento conforme al invento en la industria textil es
posible de una manera especialmente sencilla.
El procedimiento conforme al invento para la
producción de superficies con propiedades autolimpiables, se
describe seguidamente a modo de ejemplo, sin que el invento tenga
que estar limitado a éste. El procedimiento se basa en el principio
del procedimiento de proyección a la llama. En el caso de esta
técnica, que se emplea propiamente para el revestimiento de
materiales sintéticos, un polvo, que es aportado con una parte del
aire para combustión, es llevado a un estado líquido fundido en la
llama y mediante los gases de combustión es lanzado sobre la
superficie. Dentro del marco del presente invento, el procedimiento
es modificado en el sentido de que se emplean unas nanopartículas o
respectivamente partículas, que tan solo a una temperatura muy alta
se convierten en una fase líquida. Mediante el calor de la llama, el
polvo no es llevado a un estado líquido fundido, sino que lo es el
substrato que se ha de tratar o respectivamente el material situado
junto a la superficie del substrato. Las nanopartículas se
depositan en tal caso en la superficie del substrato que ha
comenzado a fundirse y se fijan en ella al enfriar.
El procedimiento conforme al invento para la
producción de superficies con propiedades autolimpiables mediante
aplicación de partículas sobre la superficie y fijación de las
partículas en la superficie, con lo cual se forman unas
elevaciones, que tienen una distancia de 20 nm a 100 \mum y una
altura de 20 nm a 100 \mum, se caracteriza por el hecho de que la
aplicación de las partículas se efectúa mediante proyección de las
partículas mediante una corriente de aire caliente o
respectivamente mediante una llama. La temperatura de la corriente
de aire o respectivamente de la llama se debe de escoger de tal
manera que las partículas utilizadas no sean dañadas térmicamente,
pero la llama o respectivamente la corriente de aire actúe sobre el
material tan intensamente que la superficie del material sea
calentada por encima de su temperatura de transición vítrea Tg, y
que de esta manera el material de la superficie que se ha de tratar
se reblandezca en tal grado, que las partículas puedan penetrar con
su periferia por lo menos parcialmente en el material de la
superficie, y que las partículas, que han penetrado por lo menos
parcialmente en el material de la superficie, sean fijadas en la
superficie al enfriar el substrato. Según sean la viscosidad y el
material del substrato, el material se debe fundir incipientemente
o solamente plastificar. El grado necesario de reblandecimiento se
puede determinar con facilidad mediante sencillos experimentos
previos para el respectivo material. De manera preferida, se
producen unas superficies con unas elevaciones que tienen una
altura media de 50 nm a 10 \mum y/o una distancia media de 50 nm
a 10 \mum, y que de manera muy especialmente preferida tienen una
altura media de 50 nm a 4 \mum y/o una distancia media de 50 nm a
4 \mum. De manera muy especialmente preferida, las superficies
producidas con el procedimiento conforme al invento tienen unas
elevaciones con una altura media de 0,25 a 1 \mum y con una
distancia media de 0,25 a 1 \mum. Como la distancia media de las
elevaciones se entiende en el sentido del presente invento la
distancia del resalto más alto de una elevación al siguiente resalto
más alto. Si una elevación tiene la forma de un cono, entonces la
punta del cono constituye el resalto más alto de la elevación. Si en
el caso de la elevación se trata de un paralelepípedo, entonces la
superficie más superior del paralelepípedo constituye el resalto
más alto de la elevación.
Preferiblemente, con el procedimiento conforme
al invento se pueden aprestar substratos con una superficie
autolimpiable, que como material de la superficie tengan un material
seleccionado entre materiales sintéticos termoplásticos, tales como
p.ej. poliolefinas, polímeros vinílicos, poliamidas, poliésteres,
poliacetales o policarbonatos o bien metales o aleaciones con un
bajo punto de fusión, que se seleccionan entre estaño, plomo, el
metal de Wood, galio o un material de soldadura blanda. El substrato
propiamente dicho, o respectivamente la superficie, puede ser la
superficie de una lámina, de un objeto tridimensional o de un cuerpo
moldeado, de un tejido plano o de una membrana.
La temperatura de la corriente de aire caliente,
que es necesaria para el respectivo material, se puede producir por
medios eléctricos o mediante una combustión (incluso catalítica) de
gases combustibles. Los aparatos apropiados pueden trabajar según
el principio de la pistola para proyección a la llama. Sin embargo,
son apropiados también unos soplantes modificados de aire caliente,
que tienen una posibilidad para añadir partículas a la corriente de
aire caliente. Unas típicas temperaturas de la corriente de aire se
extienden desde 35 hasta 3.150ºC. Preferiblemente, las temperaturas
de la corriente de aire están situadas en el intervalo de 50 a
1.250ºC, de manera preferida de 90 a 900ºC y de manera muy
especialmente preferida de 90 a 500ºC. Puede ser ventajoso que
mediante la corriente de aire caliente se produzca un calentamiento
cercano a la superficie, que está situado manifiestamente por
encima de la temperatura de transición vítrea del material de la
superficie. Este calentamiento debería preferiblemente estar muy
limitado de modo local, con el fin de impedir una deformación de la
superficie. Para la producción de unas corrientes de aire calientes
limitadas localmente, se han manifestado como apropiadas en
particular las llamas de quemadores de gas.
Con el fin de garantizar que la temperatura
superficial de las partículas utilizadas no sea demasiado alta,
éstas deben ser insufladas en el estado enfriado en la llama o
respectivamente en la corriente de aire. Un modo de proceder tal
reduce asimismo la temperatura de la corriente de aire o
respectivamente de la llama. La temperatura de la superficie del
material que se ha de revestir puede ser ajustada no solamente por
medio de la temperatura de la corriente de aire o respectivamente
de la llama o por medio de la distancia de la llama o
respectivamente de la corriente de aire hasta la superficie, sino
también por medio de la duración de permanencia de la superficie
por debajo de la corriente de aire o respectivamente de la
llama.
Las partículas, antes o después del
calentamiento de la corriente de aire, pueden ser añadidas a ésta.
Preferiblemente, las partículas se añaden a la corriente de aire
antes del calentamiento de esta corriente de aire. En el caso de la
producción de la corriente de aire caliente mediante la combustión
de gases, puede ser ventajoso añadir las partículas por lo menos a
una parte del aire para combustión y/o por lo menos a una parte de
los gases que se queman. La adición de las partículas puede
efectuarse de acuerdo con el principio del chorro de aspiración.
Sin embargo, también es posible añadir el polvo en una cámara de
arremolinamiento a la corriente de aire o respectivamente a las
corrientes parciales que se necesitan para la producción de la
corriente de aire.
En la figura Fig. 2 se reproduce el principio de
una pistola para proyección a la llama. Un fabricante de apropiadas
pistolas para proyección a la llama es p.ej. la entidad Baumann
Plasma Flame Technik AG en Suiza.
Mediante la velocidad de circulación de la
corriente de aire caliente, y por consiguiente con la velocidad de
las partículas que se encuentran en ella, se puede determinar la
profundidad de penetración en función de la viscosidad del material
de la superficie al incidir y chocar las partículas sobre la
superficie. Unas típicas velocidades del gas son p.ej. las de 1.000
a 5.000 m/s. Sin embargo, la velocidad de las partículas es, no
obstante, de manera usual esencialmente más lenta y puede ser p.ej.
de 20 m/s a 600 m/s. Preferiblemente, la velocidad de las
partículas, antes de la incidencia y del choque sobre la superficie
que se ha de tratar, es de 30 m/s a 200 m/s. Preferiblemente, la
temperatura de la corriente de aire y la velocidad de la corriente
de aire, o respectivamente de las partículas, se ajustan de tal
manera que las partículas penetren en la superficie con un 10 a
90%, de manera preferida con un 20 a 50% y de manera muy
especialmente preferida con un 30 a 40% de su diámetro medio de
partículas, y por consiguiente sean ancladas firmemente en la
superficie después del enfriamiento del material.
Como partículas se pueden emplear las que tienen
por lo menos un material seleccionado entre silicatos, minerales,
óxidos metálicos, polvos metálicos, ácidos silícicos, pigmentos o
polímeros (HT) estables a altas temperaturas. De manera
especialmente preferida las partículas pueden ser de silicatos,
silicatos dopados, minerales, óxidos metálicos, óxido de aluminio,
ácidos silícicos o Aerosiles o polímeros en forma de polvo, tales
como p.ej. emulsiones secadas por atomización y aglomeradas o un
PTFE (poli(tetrafluoroetileno)) molido criogénicamente.
Preferiblemente se emplean unas partículas que tienen propiedades
hidrófobas. De manera especialmente preferida, como partículas
hidrófobas se emplean ácidos silícicos.
Preferiblemente, se emplean unas partículas que
tienen un diámetro medio de partículas de 0,02 a 100 \mum, de
manera especialmente preferida de 0,01 a 50 \mum y de manera muy
especialmente preferida de 0,1 a 30 \mum. Son apropiadas, sin
embargo, también unas partículas que se conglomeran a partir de
partir de partículas primarias para formar unos aglomerados o
agregados con un tamaño de 0,2 a 100 \mum.
Puede ser ventajoso que las partículas empleadas
tengan una superficie estructurada. Preferiblemente, se emplean
unas partículas que tienen una estructura fina irregular en la
región de los nanómetros, es decir en el intervalo de 1 a 1.000 nm,
de manera preferida de 2 a 750 nm y de manera muy especialmente
preferida de 10 a 100 nm, sobre la superficie. Como estructura fina
se entienden las estructuras que tienen unas alturas, anchuras y
distancias comprendidas dentro de los intervalos mencionados. Tales
partículas tienen preferiblemente un compuesto seleccionado entre
ácido silícico pirógeno, ácidos silícicos de precipitación, óxido de
aluminio, dióxido de silicio, silicatos pirógenos y/o dopados o
polímeros en forma de polvos, estables a altas temperaturas. Las
partículas con la estructura fina escabrosa-vaporosa
irregular en la región de los nanómetros, tienen preferiblemente
unas elevaciones con una relación de aspecto en las estructuras
finas que es mayor que 1, de manera especialmente preferida mayor
que 1,5. La relación de aspecto es definida en este caso como el
cociente de la altura máxima a la anchura máxima de la elevación.
En la Fig. 1 se ilustra esquemáticamente la diferencia entre las
elevaciones que son formadas por las partículas y de las elevaciones
que son formadas por la estructura fina. La figura muestra la
superficie de un substrato X, que tiene partículas P
(con el fin de simplificar la representación, se reproduce
solamente una partícula). La elevación, que es formada por la
partícula propiamente dicha, tiene una relación de aspecto de
aproximadamente 0,71, calculada como el cociente entre la altura
máxima de la partícula mH, que es de 5, puesto que presta
una contribución a la elevación solamente la parte de la partícula
que sobresale desde la superficie del cuerpo moldeado por inyección
X, y la anchura máxima mB, que en relación con
aquélla es de 7. Una elevación seleccionada entre las elevaciones
E, que están presentes sobre las partículas mediante la
estructura fina de estas partículas, tiene una relación de aspecto
de 2,5, calculada como el cociente entre la altura máxima de la
elevación mH', que es de 2,5, y la anchura máxima mB',
que en relación con ésta es de 1.
Las propiedades hidrófobas de las partículas
pueden estar presentes inherentemente mediante el material utilizado
de las partículas, tal como por ejemplo en el caso de un
poli(tetrafluoroetileno) (PTFE). Sin embargo, se pueden
emplear también partículas hidrófobas, que después de un tratamiento
apropiado tienen propiedades hidrófobas, tales como p.ej.
partículas tratadas con por lo menos un compuesto seleccionado entre
el conjunto de los alquilsilanos, fluoroalquilsilanos o
disilazanos. Para las partículas son apropiados en especial ácidos
silícicos pirógenos hidrofugados, los denominados Aerosiles. Un
ejemplo de partículas hidrófobas son p.ej. el Aerosil VPR 411 o el
Aerosil R8200. Ejemplos de partículas hidrofugadas mediante un
tratamiento con un perfluoroalquilsilano y un subsiguiente
atemperamiento, son p.ej. Aeroperl 90/30, ácido silícico Sipernat
Kieselsäure 350, óxido de aluminio C, silicato de zirconio, dopado
con vanadio, o VP Aeroperl 25/20. Un empleo de tales partículas
hidrofugadas es posible sin problemas usualmente hasta llegar a una
temperatura de 350ºC, sin que la hidrofobia sea perjudicada
esencialmente.
Como partículas, en particular como partículas,
que tienen una estructura fina irregular en la región de los
nanómetros junto a la superficie, se emplean preferiblemente
aquellas partículas que tienen por lo menos un compuesto,
seleccionado entre un ácido silícico pirógeno, óxido de aluminio,
óxido de silicio o polímeros HT o metales, en forma de polvos.
Puede ser ventajoso que las partículas empleadas tengan propiedades
hidrófobas. Son muy especialmente idóneos para las partículas,
entre otros, los ácidos silícicos pirógenos hidrofugados, los
denominados Aerosiles.
Puede ser ventajoso que se empleen unas
partículas que tengan propiedades hidrófobas. Las propiedades
hidrófobas de las partículas pueden estar presentes inherentemente
mediante el material utilizado para las partículas. Sin embargo, se
pueden emplear también partículas hidrofugadas, que tienen
propiedades hidrófobas p.ej. mediante un tratamiento con por lo
menos un compuesto seleccionado entre el conjunto de los
alquilsilanos, los perfluoroalquilsilanos, las parafinas, las
ceras, los ésteres de ácidos grasos, los derivados de alcanos
funcionalizados de cadena larga o los alquildisilazanos.
Puede ser ventajoso hidrofugar posteriormente
(de nuevo) las superficies que han sido provistas de la estructura
superficial. Esto se puede efectuar mediante un tratamiento de las
superficies con los compuestos indicados para la hidrofugación de
las partículas.
Mediante el procedimiento conforme al invento se
pueden producir superficies autolimpiables que preferiblemente
tienen unas elevaciones formadas a partir de partículas, teniendo
las elevaciones una distancia de 20 nm a 100 \mum y una altura de
20 nm a 100 \mum.
El procedimiento conforme al invento se puede
utilizar p.ej. para el revestimiento de objetos, que están sometidos
a altas cargas por suciedad y agua, especialmente para el sector de
exteriores, el deporte de esquí, el deporte alpino, el deporte
motorizado, el deporte de motocicletas, el deporte motorizado de
campo a través, el deporte de vela, materiales textiles para el
sector del ocio y del tiempo libre así como para el revestimiento de
materiales textiles técnicos, seleccionados entre tiendas de
campaña, toldos, paraguas, manteles de mesa, capotas de cabriolés,
materiales textiles técnicos o prendas de vestir para el
trabajo.
El procedimiento conforme al invento se explica
con mayor detalle con ayuda de las Figuras 1 a 4, sin que el
invento tenga que estar limitado a estos modos de realización.
En la Fig. 1 se ilustra esquemáticamente la
diferencia entre las elevaciones, que son formadas por las
partículas, y las elevaciones, que son formadas por la estructura
fina. La figura muestra la superficie de un substrato X, que
tiene partículas P. (Para simplificar la representación se
reproduce solamente una partícula). El elevación, que es formada
por la partícula propiamente dicha, presenta una relación de aspecto
de aproximadamente 0,71, calculada como el cociente de la altura
máxima de la partícula mH, que es de 5, puesto que presta una
contribución a la elevación solamente la parte de la partícula que
sobresale desde la superficie del cuerpo moldeado por inyección
X, y la anchura máxima mB, que en relación con aquélla
es de 7. Una elevación seleccionada entre las elevaciones E
que están presentes sobre las partículas debido a la estructura fina
de estas partículas, tiene una relación de aspecto de 2,5,
calculada como el cociente entre la altura máxima de la elevación
mH', que es de 2,5, y la anchura máxima mB', que en
relación con aquélla es de 1.
La Fig. 2 muestra esquemáticamente una cabeza
para proyección a la llama. Ésta tiene una conducción de aportación
de gas combustible BZ, una cámara de combustión BK y
una conducción de aportación de partículas PZ. Desde la
cámara de combustión sale la llama F1, que contiene las
partículas. Las partículas presentes en la llama son llevadas por
la corriente de aire de la llama hasta sobre la superficie del
material WS y allí son fijadas después del enfriamiento.
La Fig. 3 y la Fig. 4 muestran fotografías en
microscopio electrónico de barrido (REM, de Raster Elektronen
Mikroskop) de una placa de polipropileno revestida, producida según
el Ejemplo 1, en diferentes aumentos. La barra de referencia
reproducida en la imagen tiene en la Fig 3 una longitud de 100
\mum y en la Fig. 4 una longitud de 5 \mum.
El procedimiento conforme al invento se describe
ilustrativamente con ayuda de los siguientes Ejemplos, sin que este
invento tenga que estar limitado a ellos.
Una placa de polipropileno con las dimensiones
de 0,1 m x 0,1 m x 0,005 m se trató con una llama de propano. Para
las partículas se empleó el Aerosil R 8200 de la entidad Degussa AG.
La temperatura de la llama fue de 500 - 1200ºC. La velocidad de la
corriente de aire para el transporte de las partículas fue de
aproximadamente 120 m/s. El tratamiento se llevó a cabo de tal
manera que primeramente la llama fue dirigida durante
aproximadamente 5 segundos sobre la placa de polipropileno. Después
de estos 5 segundos, se añadieron a la llama partículas (10 g/s)
durante 2 segundos. Después de este tratamiento, la llama se detuvo
y la placa se enfrió a la temperatura ambiente y se examinó.
Se obtuvo una placa con un revestimiento de
partículas casi denso, estando ancladas las partículas en la
superficie con un 30 a 50% de su periferia. Las figuras Fig. 3 y
Fig. 4 muestran imágenes de REM de la placa de polipropileno así
tratada en diversa resolución. A continuación, fue caracterizado el
comportamiento del polipropileno tratado. La placa tratada mostraba
un efecto de loto muy bueno. Las gotas de agua se escurrían muy
bien. El ángulo de rodadura, es decir el ángulo con respecto a la
horizontal, en el que una gota rueda automáticamente, fue de 5º
para una gota de agua de 60 \mul y el ángulo de avance de una gota
de agua aplicada con pipeta sobre la superficie fue de 131,3º, el
ángulo de repliegue fue de 120,6º.
Claims (12)
1. Procedimiento para la producción de
superficies con propiedades autolimpiables mediante aplicación de
partículas sobre la superficie y fijación de las partículas en la
superficie, con lo que se forman unas elevaciones, que tienen una
distancia de 20 nm a 100 \mum y una altura de 20 nm a 100
\mum,
caracterizado porque
la aplicación de las partículas se efectúa
mediante proyección de las partículas mediante una corriente de
aire caliente, que tiene una temperatura, que reblandece al material
de la superficie que se ha de tratar en tal grado, que las
partículas pueden penetrar con su periferia por lo menos
parcialmente en el material de la superficie y que las partículas,
que han penetrado por lo menos parcialmente en el material de la
superficie, son fijadas en la superficie al enfriar el
substrato.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizado porque
el material de la superficie se selecciona entre
materiales sintéticos termoplásticos, o metales o aleaciones de
bajo punto de fusión, que se seleccionan entre estaño, plomo, el
metal de Wood, galio o un material de soldadura blanda.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
la superficie es la superficie de una lámina, de
un objeto tridimensional o de un cuerpo moldeado.
4. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque
la corriente de aire caliente es producida por
medios eléctricos o mediante combustión de gases combustibles.
5. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
las partículas, antes o después del
calentamiento de la corriente de aire, son añadidas a ésta.
6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
se emplean unas partículas que tienen una
estructura fina irregular en el intervalo de los nanómetros sobre
su superficie.
7. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque
se emplean unas partículas, que tienen un
diámetro medio de partículas de 0,02 a 100 \mum.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7,
caracterizado porque
se emplean unas partículas que tienen un
diámetro medio de partículas de 0,1 a 30 \mum.
9. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque
se emplean unas partículas, seleccionadas entre
silicatos, minerales, óxidos metálicos, polvos metálicos, ácidos
silícicos, pigmentos y polímeros HT.
10. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque
se emplean unas partículas, seleccionadas entre
ácidos silícicos pirógenos, ácidos silícicos de precipitación,
óxido de aluminio, dióxido de silicio, silicatos dopados o polímeros
HT en forma de polvo.
11. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizado porque las partículas son
provistas de propiedades hidrófobas por medio de un tratamiento con
por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto de los
alquilsilanos, fluoroalquilsilanos y/o disilazanos.
12. Utilización del procedimiento de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 11 para el revestimiento de
objetos que están sometidos a altas cargas por suciedad y agua, en
particular para el sector de exteriores, el deporte de esquí, el
deporte alpino, el deporte motorizado, el deporte de motocicletas,
el deporte motorizado de campo a través, el deporte de vela,
materiales textiles para el sector del ocio y del tiempo libre así
como para el revestimiento de materiales textiles técnicos,
seleccionados entre tiendas de campaña, toldos, paraguas, manteles
de mesa, capotas de cabriolés, materiales textiles técnicos o
prendas de vestir para el trabajo.
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| DE10233830A DE10233830A1 (de) | 2002-07-25 | 2002-07-25 | Verfahren zur Flammpulverbeschichtung von Oberflächen zur Erzeugung des Lotus-Effektes |
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