ES2338148T3 - Sustrato revestido con una capa de proteccion temporal y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar un sustrato revestido (1), en el que se aplica sobre el sustrato (1) al menos una capa funcional (2, 3) por deposición química o física de un material de revestimiento desde la fase de vapor y se aplica una capa de protección temporal (4) sobre al menos una capa funcional (2, 3), caracterizado porque se evapora cloruro sódico para la aplicación de la placa de protección temporal (4).
Description
Sustrato revestido con una capa de protección
temporal y procedimiento para su fabricación.
La invención concierne a un procedimiento para
fabricar sustratos revestidos con una capa de protección temporal,
en el que se reviste al menos un lado del sustrato con al menos una
capa funcional por medio de un proceso CVD o PVD y se aplica una
capa de protección temporal sobre al menos un lado revestido del
sustrato, así como a un sustrato revestido con una capa de
protección temporal.
Las capas de protección temporales, es decir,
capas nuevamente retirables para proteger las superficies de
sustratos sensibles, especialmente para la protección contra daños
mecánicos o ataques químicos, son conocidas en muy diferentes ramos
de la industria. Las capas de protección sirven para proteger las
superficies durante la mecanización ulterior y/o durante el
transporte y/o durante el almacenamiento de los sustratos hasta la
utilización de destino de los mismos.
Las capas de protección típicas consisten en
polímeros o ceras. Para retirar tales capas se emplean soluciones
orgánicas o inorgánicas, por ejemplo soluciones ácidas o alcalinas,
hidrocarbonatos o soluciones alcohólicas. Sin embargo, estas
soluciones adolecen del inconveniente de que son incompatibles con
muchos materiales de sustrato y/o materiales de revestimiento y
atacan a éstos. Particularmente para sustratos transparentes de
vidrio o plástico con muy diferentes capas funcionales, tales capas
de protección temporales son inadecuadas.
El documento WO 01/02496 revela una capa de
protección de carbono que se forma por aplicación de una composición
de capa polímera líquida sobre el sustrato o sobre el sustrato
revestido y por fraguado o secado subsiguiente de la composición de
la capa. Esta capa de protección sirve especialmente para la
protección mecánica de sustratos de vidrios con muy diferentes
capas funcionales. La capa de protección puede eliminarse por lavado
con un líquido adecuado, especialmente agua, o puede retirarse de
nuevo por combustión. En muchos casos de uso práctico se aplican
las capas funcionales muy delgadas sobre los sustratos en una cámara
de vacío por medio de CVD (chemical vapor deposition - deposición
química de vapor) o PVD (physical vapor deposition - deposición
química de vapor). La aplicación subsiguiente de la capa de
protección según el documento WO 01/02496 requiere un alto coste,
ya que los sustratos tienen que retirarse de la cámara de vacío y
tratarse en una estación de mecanización adicional. El
procedimiento es inadecuado especialmente cuando los sustratos, por
ejemplo para el revestimiento del lado exterior, están ya provistos
de una capa de protección en el lado delantero revestido y tienen
que transferirse nuevamente a una cámara de vacío para realizar un
revestimiento adicional.
Esto es lo que ocurre, por ejemplo, en el
revestimiento de sustratos ópticos, especialmente lentes. Éstos son
provistos, en ambos lados, de capas funcionales ópticas y/o de capas
de protección contra arañazos y capas hidrófobas y/u oleófobas
finales de revestimiento limpio (clean coat) por medio de procesos
reactivos realizados en vacío. La capa de revestimiento limpio es
especialmente sensible a acciones de componentes reactivos. En el
documento WO 03/057641 A1 se tiene que, para proteger el
revestimiento hidrófobo y/u oleófobo ya existente en un lado del
sustrato, este revestimiento es provisto de una delgada capa de
protección temporal a base de un fluoruro metálico, especialmente
MgF_{2}, LaF_{3} o CeF_{3}, antes del tratamiento adicional
del otro lado del sustrato en la cámara de vacío. Los fluoruros
metálicos pueden ser aplicados también al vapor en la cámara de
vacío. La capa de protección temporal puede ser eliminada
seguidamente por frotamiento. Esto está ligado nuevamente a un alto
coste. Además, al eliminar la capa de protección por frotamiento se
puede dañar una capa hidrófoba y/u oleófoba de revestimiento limpio
situada debajo de ella y muy sensible.
Por tanto, el problema de la invención consiste
en proporcionar un procedimiento sencillo y económico para fabricar
sustratos revestidos con una capa de protección temporal fácil de
retirar, así como un sustrato revestido con una capa de protección
fácil de retirar.
La solución del problema se logra con un
procedimiento según la reivindicación 1 y un sustrato revestido
según la reivindicación 14. Otras ejecuciones ventajosas están
detalladas en las respectivas reivindicaciones subordina-
das.
das.
En el procedimiento según la invención para
fabricar un sustrato revestido se aplica sobre el sustrato al menos
una capa funcional con ayuda de deposición química o física de un
material de revestimiento desde la fase de vapor y se aplica sobre
la capa funcional una capa de protección temporal por evaporación de
una sal fácilmente soluble en agua o en un disolvente orgánico
polar u orgánico prótico y/o por evaporación de un compuesto que
forma una capa salina fácilmente soluble en agua o en un disolvente
orgánico polar u orgánico prótico.
Por fácilmente soluble en agua o en un
disolvente orgánico polar u orgánico prótico se entiende en el
sentido de esta invención una solubilidad de más de 1 g por 100
cm^{3} de disolvente a temperatura ambiente.
En la realización del procedimiento se evapora
un halogenuro salino de metal alcalino, especialmente cloruro
sódico, para la aplicación de la capa de protección temporal.
\newpage
Los halogenuros de metal alcalino son compuestos
químicos de los halógenos, es decir, de los elementos del séptimo
grupo principal (flúor, cloro, bromo, yodo, astato) con metales
alcalinos, es decir, elementos del primer grupo principal (litio,
sodio, potasio, rubidio, cesio, francio).
La capa de protección se aplica sólo
temporalmente, es decir, para un espacio de tiempo transitorio en el
que se han de proteger las capas situadas debajo de ella, y tiene
que retirarse de nuevo con facilidad sin influir negativamente
sobre la superficie situada debajo de ella. Una retirada de la capa
de protección a base de halogenuro salino de metal alcalino se
logra preferiblemente por lavado con un líquido polar, especialmente
con agua.
En una forma de realización ventajosa de la
invención se aplican tanto la capa funcional o las capas funcionales
como la capa de protección por evaporación con un evaporador de
resistencia térmicamente calentado o con un evaporador de haz de
electrones, de modo que el revestimiento puede efectuarse en una
cámara de vacío.
Como primera capa funcional se aplican
preferiblemente una capa ópticamente activa a base de varias capas
individuales, una llamada capa de tipo multicapa, y/o una capa de
protección contra arañazos, las cuales comprenden metales o
compuestos metálicos, especialmente óxidos metálicos.
Sobre la primera capa funcional y/o sobre el
sustrato se aplica en una realización adicional una segunda capa
funcional hidrófoba y/u oleófoba en calidad de la llamada capa de
revestimiento limpio con acción fuertemente alisadora. Esta segunda
capa funcional se aplica preferiblemente por evaporación de
compuestos orgánicos de silicio o compuestos de hidrocarburos
fluorados. Los compuestos orgánicos de silicio o los compuestos de
hidrocarburos fluorados comprenden preferiblemente átomos de
carbono o cadenas de carbonos al menos parcialmente perfluorados.
Preferiblemente, los compuestos orgánicos de silicio o los
compuestos de hidrocarburos fluorados pueden presentar, además,
átomos de carbono o cadenas de carbonos alifáticos saturados y/o
grupos funcionales oxigenados y nitrogenados.
Para mejorar la capacidad de adherencia de las
capas funcionales sobre el sustrato es ventajoso que dicho sustrato
sea tratado con un chorro de plasma o de iones antes de la
aplicación de una capa funcional y/o que la primera capa funcional
sea aplicada con un proceso asistido por chorro de plasma o de iones
a fin de influir sobre las propiedades de la capa.
En otra ejecución del procedimiento según la
invención se trata y/o reviste el sustrato en ambos lados,
tratándose el lado delantero del sustrato en un primer paso con un
chorro de plasma o de iones y/o siendo revestido dicho lado con al
menos una capa funcional y, a continuación, con la capa de
protección temporal. En el caso de un tratamiento y/o revestimiento
del lado trasero del sustrato en un segundo paso, el lado delantero
primeramente revestido del sustrato está entonces protegido por la
capa de protección temporal. Esto es ventajoso especialmente cuando
el tratamiento y/o revestimiento del lado trasero del sustrato se
efectúa bajo la acción de iones o de un plasma.
El espesor de la capa de protección depende aquí
de la profundidad de penetración de los portadores de carga en la
capa y se elige preferiblemente de modo que no se pueda influir
sobre las superficies o capas funcionales situadas debajo de
ella.
Para la puesta en práctica del procedimiento
según la invención se puede utilizar cualquier instalación de
revestimiento al vacío que esté equipada con un evaporador adecuado
para aplicar la capa de protección por evaporación.
El sustrato revestido según la invención,
fabricado preferiblemente con el procedimiento preconizado por la
invención, comprende al menos una capa funcional y una capa de
protección temporal que está aplicada sobre la capa funcional y que
comprende una sal o un compuesto salino que son fácilmente solubles
en un disolvente orgánico polar o prótico.
En la realización la capa de protección temporal
comprende un halogenuro de metal alcalino, preferiblemente cloruro
sódico. Una capa de protección temporal a base de cloruro sódico
puede ser aplicada fácilmente por evaporación y puede ser eliminada
nuevamente con facilidad por lavado con agua sin influir
negativamente sobre las capas funcionales muy sensibles situadas
debajo de ella.
La capa de protección presenta preferiblemente
un espesor de 5 nm a 100 nm, especialmente de 10 nm.
Las capas funcionales pueden estar configuradas
aquí preferiblemente como capas funcionales ópticamente activas y/o
capas de protección contra la arañazos y/o capas funcionales
hidrófobas y/u oleófobas y pueden estar aplicadas tanto en un lado
como en un lado delantero y un lado trasero del sustrato. Asimismo,
la capa de protección temporal puede estar aplicada en un lado,
pero también en un lado delantero revestido y en un lado trasero
revestido o no revestido del sustrato.
En lo que sigue se explica la invención con más
detalle ayudándose de un ejemplo de realización. Muestran para
ello:
La figura 1, un sustrato revestido,
La figura 2, una representación esquemática de
una disposición de revestimiento,
La figura 3, un soporte para el sustrato y
La figura 4, el movimiento de portadores de
carga.
En el sector oftálmico ocurre que los sustratos
de vidrio o plástico utilizados, por ejemplo, para fabricar
cristales de gafas tienen que ser provistos, en ambos lados, de
capas antirreflejos y capas de revestimiento límpio.
Para la fabricación de cristales de gafas se
disponen varios sustratos 1 para su revestimiento, como se
representa en la figura 2, en una cámara de vacío (no representada)
sobre un portasustratos 7 de forma de casquete giratorio alrededor
de un eje. En la cámara de vacío está dispuesta por debajo del
portasustratos 7 una fuente de iones/plasma 10. Ésta sirve para
radiar la superficie del sustrato con un chorro de plasma/iones
antes del revestimiento a fin de garantizar una mejor adherencia y
para radiar la capa creciente durante el revestimiento a fin de
influir sobre las propiedades de dicha capa. Además, en la cámara de
vacío está dispuesto por debajo del portasustratos 7 un evaporador
9 de haz de electrones que evapora el respectivo material de
revestimiento 11 necesario para la capa que se debe aplicar. Para
sujetar los sustratos 1 sobre el portasustratos 7 se utilizan los
anillos de muelle 8 mostrados en las figuras 3 y 4. Entre el
sustrato sujeto 1 y el anillo de muelle 8 del mismo está formada
una rendija que, en caso de un revestimiento o un tratamiento de un
lado delantero del sustrato 1 con chorros de plasma o de iones,
proporciona a los portadores de carga un acceso libre al lado
trasero del sustrato 1.
En un primer paso del procedimiento se revisten
los lados delanteros 5 de los sustratos 1 en una cámara de vacío
puesta abajo vacío. A este fin, se tratan previamente por medio de
un chorro de iones los sustratos 1 sujetos en el portasustratos 7.
Como primera capa funcional 2 se aplica al vapor una capa
antirreflejos constituidas por varias capas individuales a base de,
por ejemplo, óxidos de titanio, óxidos de circonio, óxidos de
tántalo, óxidos de aluminio, óxidos de silicio, por medio del
evaporador 9 de haz de electrones. El revestimiento de los
sustratos 1 con la primera capa funcional 2 consistente en varias
capas individuales se efectúa con ayuda de un chorro de iones. El
intercambio de los materiales de revestimiento 11 para generar las
diferentes capas se efectúa por medio de un crisol giratorio. Como
segunda y última capa funcional 3 se aplica al vapor sobre la
primera capa funcional 2 una capa hidrófoba de revestimiento limpio
por medio del evaporador 9 de haz de electrones.
Si se volteara ya en este sitio el sustrato 1 y
se le revistiera por su lado posterior 6 como se ha descrito
anteriormente, la capa de revestimiento limpio muy sensible sería
destruida nuevamente por la acción de portadores de carga descrita
anteriormente y mostrada en la figura 4.
Para impedir esto se aplica al vapor una capa
adicional como capa de protección 4 durante el revestimiento del
lado delantero 5 del sustrato 1 en el primer paso del procedimiento.
La capa de protección temporal 4 puede producirse por evaporación
de cloruro sódico puro por medio del evaporador 9 del haz de
electrones.
Después de una purga de aire de la cámara de
vacío se voltean los sustratos 1 sobre el portasustratos 7 para
revestir el lado trasero 6. En un segundo paso del procedimiento se
revisten entonces los lados traseros 6 de los sustratos 1 en la
cámara de vacío nuevamente puesta bajo vacío, como se ha descrito
anteriormente, con una primera y una segunda capas funcionales 2,
3.
En la figura 1 se muestra la representación
esquemática de un sustrato 1 revestido de la manera anteriormente
descrita. La primera capa funcional 2 aplicada sobre el lado
delantero 5 y el lado trasero 6 del sustrato 1 es una capa
antirreflejos constituida por varias capas individuales a base de,
por ejemplo, óxidos de titanio, óxidos de circonio, óxidos de
tántalo, óxidos de aluminio, óxidos de silicio, y presenta un
espesor de 100 a 500 nm. La segunda y última capa funcional 3
aplicada también sobre el lado delantero 5 y el lado trasero 6 del
sustrato 1 es una capa de revestimiento limpio y presenta un espesor
de 25 nm. La capa de protección de cloruro sódico aplicada al vapor
únicamente sobre el lado delantero 5 del sustrato 1 presenta un
espesor de 10 nm y es adecuada para impedir la penetración de
portadores de carga hasta la capa de revestimiento limpio durante
el revestimiento del lado trasero 6 del sustrato 1.
Después del revestimiento del lado trasero 6 del
sustrato 1 se retira nuevamente la capa de protección 4. La capa de
protección 4 hecha de cloruro sódico no es estable a largo plazo y
no presenta una buena adherencia sobre la capa de revestimiento
limpio situada debajo de ella y, por tanto, puede ser retirada muy
fácilmente por lavado con agua sin que resulte dañada la capa de
revestimiento limpio. Después de la retirada de la capa de
protección 4 queda completamente restaurado el comportamiento
hidrófobo de la capa de revestimiento limpio.
Los bordes de los sustratos 1 revestidos con una
capa de revestimiento limpio tienen que mecanizarse adicionalmente
para la fabricación de cristales de gafas. Dado que la capa de
revestimiento limpio genera una lisura superficial muy alta, ocurre
que ya no se adhieren suficientemente las almohadillas adhesivas
utilizadas para la mecanización de los bordes de los sustratos. El
sustrato revestido 1 resbala frecuentemente durante el esmerilado
alrededor de su eje y ya no puede ser empleado después.
Si en este caso el sustrato 1 es provisto por
ambos lados, durante el revestimiento, de una capa de protección
temporal 4, se pueden adherir bien nuevamente las almohadillas
adhesivas utilizadas para la mecanización de los bordes de los
sustratos. Después de la mecanización de los bordes de los
sustratos, la capa de protección temporal 4 aplicada por ambos
lados puede ser retirada entonces nuevamente de la manera que se ha
descrito más arriba.
- 1
- Sustrato
- 2
- Primera capa funcional
- 3
- Segunda capa funcional
- 4
- Capa de protección
- 5
- Lado delantero
- 6
- Lado trasero
- 7
- Portasustratos
- 8
- Anillo de muelle del sustrato
- 9
- Evaporador de haz de electrones
- 10
- Fuente de iones/plasma
- 11
- Material de revestimiento.
Claims (22)
1. Procedimiento para fabricar un sustrato
revestido (1), en el que se aplica sobre el sustrato (1) al menos
una capa funcional (2, 3) por deposición química o física de un
material de revestimiento desde la fase de vapor y se aplica una
capa de protección temporal (4) sobre al menos una capa funcional
(2, 3), caracterizado porque se evapora cloruro sódico para
la aplicación de la placa de protección temporal (4).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se aplica la capa de protección temporal
(4) por evaporación con un evaporador de resistencia térmicamente
calentado o con un evaporador (9) de haz de electrones.
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica
la capa de protección temporal (4) con un espesor de 5 nm a 100 nm,
especialmente de 10 nm.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica
al menos una primera capa funcional (2) que comprende al menos un
metal o al menos un compuesto metálico.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque se aplica como primera capa funcional
(2) una capa de tipo multicapa constituida por diferentes metales o
compuestos metálicos.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque se aplica la primera capa funcional (2)
por evaporación de un material de revestimiento (11) con un
evaporador de resistencia térmicamente calentado o con un
evaporador (9) de haz de electrones.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque se aplica la
primera capa funcional (2) por medio de un proceso asistido por
chorro de plasma o de iones.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se trata el
sustrato (1) con un chorro de plasma o de iones antes de la
aplicación de una primera capa funcional (2).
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica
sobre el sustrato (1) o sobre la primera capa funcional (2) una
segunda capa funcional hidrófoba y/u oleófoba (3).
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque se aplica sobre el sustrato (1) o sobre
la primera capa funcional (2) una segunda capa funcional hidrófoba
y/u oleófoba (3)que comprende al menos un compuesto de
organosilicio que presenta átomos de carbono o cadenas de carbonos
al menos parcialmente perfluorados.
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque se aplica la
segunda capa funcional hidrófoba y/u oleófoba (3) por evaporación
de un material de revestimiento con un evaporador de resistencia
térmicamente calentado o con un evaporador (9) de haz de
electrones.
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en un
primer paso
- se trata el sustrato (1) en su lado delantero
(5) con un chorro de plasma o de iones y/o
- se aplica al menos una capa funcional (2, 3)
y
- se aplica la capa de protección temporal
(4),
y en un segundo paso
- se trata dicho sustrato en su lado trasero (6)
con un chorro de plasma o de iones y/o
- se aplica al menos una capa funcional (2, 3)
y/o
- se aplica una capa de protección temporal
(4).
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque se voltea el sustrato (1) entre los
pasos primero y segundo dentro de una cámara de vacío.
14. Sustrato revestido que comprende al menos
una capa funcional (2, 3) y una capa de protección temporal (4)
aplicadas sobre dicha capa funcional (2, 3), caracterizado
porque la capa de protección temporal (4) comprende un halogenuro
salino de metal alcalino, especialmente cloruro sódico.
15. Sustrato revestido según la reivindicación
14, caracterizado porque la capa de protección temporal (4)
presenta un espesor de 5 nm a 100 nm, especialmente de 10 nm.
\newpage
16. Sustrato revestido según cualquiera de las
reivindicaciones 14 y 15 anteriores, caracterizado porque
una primera capa funcional (2) comprende al menos un metal o al
menos un compuesto metálico.
17. Sustrato revestido según cualquiera de las
reivindicaciones 14 y 15 anteriores, caracterizado porque la
primera capa funcional (2) comprende una capa de tipo multicapa
constituida por diferentes metales o compuestos metálicos.
18. Sustrato revestido según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 17 anteriores, caracterizado porque
sobre el sustrato (1) o sobre la primera capa funcional (2) está
aplicada una segunda capa funcional hidrófoba y/u oleófoba (3).
19. Sustrato revestido según la reivindicación
18, caracterizado porque sobre el sustrato (1) o sobre la
primera capa funcional (2) está aplicada una segunda capa funcional
hidrófoba y/u oleófoba (3) que comprende al menos un compuesto de
organosilicio que presenta átomos de carbono o cadenas de carbonos
al menos parcialmente perfluorados.
20. Sustrato revestido según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 18 anteriores, caracterizado porque el
sustrato (1) presenta en su lado delantero (5) al menos una capa
funcional (2, 3) y una capa de protección temporal (4) y en su lado
trasero (6) presenta al menos una capa funcional (2, 3) y/o una capa
de protección temporal (4).
21. Sustrato revestido según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 20 anteriores, caracterizado porque el
sustrato (1) comprende un material transparente.
22. Sustrato revestido según la reivindicación
21, caracterizado porque el sustrato (1) comprende un vidrio
o un plástico.
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