ES2350723T3 - Método para procesar materiales con plasma. - Google Patents
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Abstract
Método para el procesamiento de materiales que comprende una etapa de tratamiento múltiple de la superficie de dichos materiales con plasma frío que se lleva a cabo con SF6 o sus mezclas con gases nobles, caracterizado por el hecho de que, después de cada etapa de tratamiento, el material se sumerge en gases distintos de SF6 que contienen aire u oxígeno.
Description
Método para procesar materiales con plasma.
Esta invención se refiere a un método para
procesar diversos tipos de materiales tales como materiales textiles
tejidos, materiales textiles no tejidos, hilos, papel y película de
cualquier tipo y materiales similares.
En particular, esta invención se refiere a un
método para procesar dichos materiales que comprende una etapa de
procesamiento con plasma.
Dicho método permite la modificación de las
propiedades físicas y químicas de los materiales anteriormente
descritos.
En lo que se refiere en general a materiales
textiles tejidos, materiales textiles no tejidos e hilos, en la
actualidad su aplicabilidad práctica y su valor comercial dependen
de su aspecto, tacto, y de las características físicas y mecánicas
que hacen que dichos materiales sean adecuados para el uso al que
están destinados.
Los métodos que se usan habitualmente para
obtener estas características para materiales textiles tejidos,
materiales textiles no tejidos e hilos comprenden diversas etapas y,
en particular, tinción, impresión y acabado.
En particular la etapa de tinción y la etapa de
impresión para materiales textiles tejidos, materiales textiles no
tejidos e hilos comprenden una serie de tratamientos que tienen como
objetivo dar al material un color determinado.
La etapa de acabado permite dar a los materiales
textiles tejidos, materiales textiles no tejidos e hilos,
características de suavidad, tacto, repulsión de agua y repulsión de
aceite, y obtener cierta coloración especial o efectos lustrosos,
por medio del uso de productos químicos o tratamientos
físico-mecánicos.
Hablando en sentido amplio, la etapa de acabado
comprende tratamientos químicos tales como la aplicación de apresto
y pigmento, dopado, y procesos mecánicos, entre otros, que tienen
como objetivo mejorar el aspecto. Hablando en sentido estricto,
consiste en aplicar capas de revestimiento, protección y productos
superficiales. En lo que se refiere al papel, el tratamiento se
puede producir antes o después del revestimiento de la hoja o sobre
la fibra antes de la producción de la hoja.
Las etapas de tratamiento anteriormente
descritas implican el uso de grandes cantidades de agua, y sobre
todo, de agentes químicos de diversa naturaleza.
Además de consumir recursos naturales, este
método también tiene impacto en el medio ambiente puesto que se
descargan agentes químicos en el agua residual o se liberan a la
atmósfera.
En general, se conoce el uso de plasma para el
tratamiento de diferentes tipos de materiales que tiene por objeto
obtener características estructurales y funcionales especiales.
Con relación a este aspecto, se han efectuado
numerosos experimentos para evaluar la posibilidad de usar plasma
para tratar materiales como una alternativa a algunos de los
tratamientos anteriormente descritos.
En realidad, el tratamiento con plasma
permitirla eliminar o al menos reducir el uso de grandes cantidades
de agua así como contaminación y productos tóxicos que son
peligrosos para el hombre.
En particular, se ha demostrado que se pueden
usar fluorcarburos y compuestos de silicio, silano y siloxano en
forma de plasma, cuando se polimerizan para formar una película
sobre la superficie de dichos materiales transmitiendo con ello
propiedades de impermeabilización. Estas películas de polímero son
absorbidas por la superficie de dichos materiales, pero no están
enlazadas químicamente.
Como resultado, tratamientos tales como lavado
con agua y disolvente o acción mecánica pueden causar la separación
de estas películas de la superficie del material, que pierde su
resistencia al agua.
Por esta razón ha habido una fuerte necesidad de
un método para el tratamiento de materiales textiles tejidos,
materiales textiles no tejidos, hilos, papel, películas en general,
y productos similares que permita evitar, o al menos reducir el uso
de sustancias químicas durante las etapas de procesamiento.
Los documentos
DE-A-4100787,
GB-A-2254854,
US-A-3674667,
US-A-4404256, JP(A) 62235339
(resumen) y DE-A-19702124 describen
métodos para el procesamiento de materiales en los que se trata la
superficie de dichos materiales con plasma frío y en los que esta
etapa de tratamiento se lleva a cabo con SF_{6}.
Por lo tanto, el problema básico que subyace a
propósito de esta invención es crear un método para transmitir
diferentes propiedades funcionales a las superficies de materiales
textiles tejidos, materiales textiles no tejidos, hilos, papel y
película en general, y productos similares, evitando el gran número
de problemas que surgen cuando se usan métodos tradicionales de
procesamiento.
Este problema se resuelve mediante un método
para tratar con plasma materiales textiles tejidos, materiales
textiles no tejidos, hilo, papel y película y materiales similares,
según la reivindicación principal que se expone en este documento.
Características adicionales y las ventajas proporcionadas por este
método se perfilarán en la descripción siguiente.
Después de un gran número de experimentos se ha
encontrado sorprendentemente que dichos materiales pueden adquirir
ventajosamente propiedades repelentes de agua y de aceite, cuando
soportan etapas de método estándar después de tratamiento con plasma
que se genera con gas que comprende SF_{6} en las condiciones que
se exponen en la reivindicación 1.
La fase de tratamiento con plasma de materiales
textiles tejidos, materiales textiles no tejidos, hilo, papel y
película en general y materiales similares se lleva a cabo con gas
de SF_{6} o sus mezclas con gases nobles.
El plasma que se usa para procesar materiales
según esta invención es plasma frío; en otras palabras, la
temperatura de la masa total de gas en el estado de plasma es
aproximadamente igual a la temperatura ambiente.
Además, dicho plasma se produce al vacío, esto
es, en cámaras especiales que contienen gas a presión inferior a la
presión atmosférica, preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 2
kPa.
Se puede generar plasma mediante diferentes
fuentes electromagnéticas, es decir, fuentes con diferente
frecuencia y geometría.
De hecho, los procesos físicos y químicos que
ocurren sobre las superficies del material que se ha de tratar
dependen principalmente de los parámetros del plasma, la presión del
gas que se usa para generar plasma, y el potencial eléctrico de la
muestra en comparación con el potencial del plasma; esto es, campos
eléctricos cerca de la muestra. Los campos eléctricos producen
corrientes con cargas eléctricas positivas o negativas que
interaccionan con el substrato, bombardeándolo, o simplemente
cargándolo eléctricamente. Estos campos se pueden controlar
polarizando el soporte de muestra (o la propia muestra) o colocando
la muestra en la cubierta iónica generada cerca de la antena con un
potencial eléctrico negativo de muchos cientos de voltios (entre 0 y
800 V) en un área de sólo unos pocos milímetros (entre 1 y 10
mm).
En contraposición, estos procesos no dependen
estrictamente del tipo de fuente. Sin embargo, a valores de presión
comprendidos en el intervalo entre 0,01 y 0,1 kPa es preferible usar
fuentes electromagnéticas de baja frecuencia y radiofrecuencia,
mientras que a valores de presión entre 1 y 2 kPa se puede generar
plasma más fácilmente con una fuente de microondas.
Los parámetros del plasma se determinan mediante
los denominados parámetros de descarga, es decir, parámetros de la
fuente tales como, por ejemplo, la potencia eléctrica que puede
oscilar de 50 a 200 W, la geometría de la fuente que produce el
plasma (fuente capacitiva, inductiva), la frecuencia de la radiación
electromagnética que se usa para producir el plasma, y el vacío
residual dentro de la cámara en la que se lleva a cabo el proceso.
Por su parte, el vacío también depende del nivel de humedad residual
y de la desgasificación de los materiales que se han de procesar, o
en otras palabras, del flujo de las sustancias volátiles que
abandonan la superficie de los materiales, y la desgasificación de
las estructuras internas del reactor.
El plasma frío así generado se caracteriza por
parámetros tales como la densidad de electrones que está comprendida
en el intervalo entre 10^{8} y 10^{11} cm^{-3} y temperaturas
electrónicas entre 1 y 15 eV, es decir la energía cinética media
calculada como (ek_{B}T/m)^{1/2} (e = 1,9 10^{-19} C,
k_{B} = 1,38 10^{-23} J/K, m = 9,1 10^{-31} kg, T temperatura
absoluta en grados Kelvin), mientras los iones y partículas neutras
están aproximadamente a temperatura ambiente, y la densidad de los
iones puede variar de 10^{8} a 10^{11} cm^{-3}.
El tratamiento con este tipo de plasma permite
evitar cualquier daño térmico a los materiales que se procesan.
El tiempo de tratamiento con plasma frío no
deberá exceder, por regla general, de 15 minutos, preferiblemente de
10 minutos, o incluso mejor de 5 minutos.
Sorprendentemente, se encontró que para obtener
excelentes características repelentes de agua y aceite, los mejores
resultados se obtuvieron con SF_{6} incluso en mezclas con otros
gases, tales como gases nobles, en las condiciones que se exponen en
la reivindicación 1.
Dichos tipos de plasma al vacío se pueden
emplear según metodología discontinua o continua.
La metodología discontinua consta de dos etapas:
durante la primera etapa, se coloca el material que se ha de tratar
en una cámara que se lleva a un valor de presión inferior al del gas
de procesamiento.
Habiendo extraído sustancialmente todo el aire
contenido en la cámara, se alimenta gas de procesamiento a la
cámara.
Durante la segunda etapa, se produce el plasma y
se controla el tratamiento. En realidad se puede producir el plasma
usando diversas fuentes electromagnéticas, es decir fuentes con
diferentes frecuencias. Las condiciones operativas del proceso se
controlan a través de la medición de los parámetros del plasma.
El tiempo de procesamiento es menos de 15
minutos y el tratamiento se puede repetir varias veces.
Además, después de cada tratamiento, el material
se sumerge durante un cierto periodo en gases que contienen aire u
oxígeno y se somete a continuación a otro tratamiento con el mismo o
diferente gas. Esta metodología se usa cuando se cargan cantidades
limitadas de material: se aplica a materiales que tienen dimensiones
definidas.
Se puede usar una planta compuesta por varias
cámaras de vacío: por ejemplo, una cámara para cargar el material y
crear vacío, la siguiente para tratamiento con plasma, y una cámara
final para desgasificar y descargar el material. Una vez que se ha
cargado el material en la primera cámara, se cierra ésta y se extrae
el aire hasta que se alcanza una presión inferior a la presión de
tratamiento. Una vez que se ha terminado el proceso de creación de
vacío, se transfiere el material a la cámara de procesamiento a una
presión igual o más alta que. la de las dos cámaras adyacentes,
donde se crea el plasma.
De esta manera el medio donde se hace el
tratamiento no se contamina por gases residuales producidos en las
etapas de creación de vacío y desgasificación.
Como alternativa, se pueden insertar barreras en
forma de espacio hueco entre cámaras adyacentes para aislar las
cámaras.
El material se trata en la cámara de
procesamiento y, después del tratamiento que dura menos de 20
minutos, se transfiere a la cámara de desgasificación y descarga
donde la presión es inferior a la de la cámara de procesamiento.
Después de esta etapa, se abre la cámara de desgasificación y
descarga y se retira el material.
Después de la retirada del material, se
desgasifica la cámara y se empieza otra vez el ciclo.
Si la etapa de plasma requiere varios
tratamientos de plasma sucesivos, usando diferentes mezclas de
gases, el material se puede tratar en un sistema que comprende
varias cámaras de procesamiento. Estas cámaras se colocan entre la
cámara de carga y de vacío y la cámara de descarga y
desgasificación. O, para tratamiento cíclico, se puede dejar el
material en cámaras especiales para ser tratado otra vez más
tarde.
La metodología continua se puede aplicar según
diversos sistemas que se describen a continuación.
I) Sistema rollo a rollo: Éste se aplica a
materiales delgados enrollados tales como materiales textiles
tejidos, materiales textiles no tejidos, papel, hilos y
película.
Consta de un sistema para desenrollar y enrollar
el material en una cámara de procesamiento aislada del medio
circundante. El tratamiento rollo a rollo se lleva a cabo en una
cámara a baja presión donde se desenrolla el material textil tejido,
material textil no tejido, papel, película, o hilo y se pasa por el
plasma para tratamiento, a continuación se vuelve a enrollar en su
rollo en la cámara de vacío. Este sistema consta de una cámara de
vacío en la que se puede hacer el vacío gracias a un sistema de
bombas en el que se puede mantener el flujo de gas a la presión
deseada. En la parte frontal de la cámara de vacío se puede producir
una carga eléctrica y se puede generar plasma usando como fuente una
antena abastecida por un sistema de transmisión por ejemplo basado
en radiofrecuencia, microondas, o simplemen-
te un campo eléctrico estático. Los sistemas de producción de plasma son los mismos que se describen en el punto I.
te un campo eléctrico estático. Los sistemas de producción de plasma son los mismos que se describen en el punto I.
II) Sistema continuo
aire-vacío-aire: Éste se puede
aplicar a todos los materiales.
El proceso continuo puede tener lugar en una
cámara de tratamiento donde se pasan los materiales, preferiblemente
material textil o hilo, papel o película por la cámara de modo
continuo desde el exterior por cierres que mejoran la estanqueidad a
la presión del medio. Según esta configuración el material entra y
sale por los cierres y el proceso se lleva a cabo de modo continuo.
Se tienen que proporcionar varias cámaras de bombeo para obtener el
vacío necesario para la planta de vacío de este tipo.
Esta técnica se puede aplicar a cualquiera de
los materiales anteriormente descritos y para cualquier destino de
empleo y se puede usar con cualquier tipo de reactor de plasma frío
para mejorar o modificar las características superficiales sin
alterar las características másicas que se obtienen a través del
procesamiento previo, ni las propiedades naturales intrínsecas de
los propios materiales.
Independientemente del sistema adoptado, en
medios de plasma frió, las características físicas, mecánicas y de
comportamiento volumétrico se mantienen sin cambios. En realidad, el
tratamiento con plasma se limita esencialmente a la zona de
contacto, es decir, la superficie del material, y el resultado del
proceso se refiere a una profundidad que oscila de 1 nanómetro a 1
micrómetro.
Como alternativa a las metodologías
anteriormente descritas se puede establecer una metodología sobre la
base del uso de plasma de corona a presión atmosférica.
En general, independientemente del método
adoptado, el tratamiento con plasma incluye generalmente las
siguientes etapas bien individualmente o en la combinación que se
quiera:
a) retirada de las capas superiores de la
superficie del material (DECAPADO);
b) inserción superficial de átomos o grupos
químicos (INJERTO) en la que el flujo continuo de componentes
reactivos producidos en el plasma favorece su absorción en el
material que se ha de procesar, facilitando así la inserción de
grupos funcionales sobre la superficie del material;
c) activación de la superficie mediante la
rotura de enlaces químicos y la generación de radicales libres sobre
la superficie;
d) formación espontánea de nuevos enlaces sobre
la superficie sin adición de componentes reactivos al plasma.
Como se ha indicado previamente, el método para
procesamiento de materiales que se contempla en esta invención
comprende una etapa de aplicación de plasma que se puede llevar a
cabo antes de cualquiera de las etapas de procesamiento de
materiales, que empiezan desde el blanqueo de materiales textiles
tejidos, materiales textiles no tejidos, hilos y papel.
Para hilos, el método de procesamiento comprende
una etapa de tratamiento con plasma que se puede llevar a cabo
preferiblemente antes de cualquiera de las etapas de procesamiento
de hilo después del descrudado.
Para papel y película, el tratamiento se puede
hacer después de la etapa que precede a la tinción.
También se encontró sorprendentemente que el
tratamiento con plasma de la superficie de materiales potencia sobre
todo sus propiedades y añade propiedades repelentes de agua a los
materiales acabados.
A continuación se expone un ejemplo de
procedimiento de procesamiento sobre los materiales según esta
invención, sin limitación.
Aunque el proceso que se describe en este
documento se llevó a cabo a escala de laboratorio, se puede
transponer fácilmente a escala industrial por un experto en este
sector.
Proceso para hacer impermeables las
superficies de materiales tales como materiales tejidos, materiales
no tejidos, hilos, papel, película y materiales similares. Este
proceso se lleva a cabo preferiblemente usando SF_{6} incluso
mezclado con otros gases tales como gases nobles.
El procedimiento impermeabilizante se efectúa al
vacío a una presión entre 0,01 y 1 kPa, preferiblemente entre 0,02
kPa y 0,2 kPa, e incluso mejor entre 0,02 kPa y 0,06 kPa. La
densidad del plasma electrónico es aproximadamente 10^{8}
cm^{-3} mientras la densidad del plasma iónico es 10^{11}
cm^{-3}.
La temperatura iónica oscila entre
1-10 eV, preferiblemente entre 3 y 8 eV, e incluso
más preferiblemente entre 4 eV y 7 eV y el tiempo del procesamiento
es menos de 15 minutos, preferiblemente entre 3 y 8 minutos, e
incluso más preferiblemente entre 4 y 6 minutos.
En un reactor de plasma de radiofrecuencia o de
baja frecuencia, el tratamiento se puede llevar a cabo como
sigue.
Una muestra de tamaño variable de 100 cm^{2} a
400 cm^{2} montada en un soporte móvil se pone en una cámara que
se lleva a una presión inferior a la del gas de proceso,
concretamente a una presión inferior a 10^{-3} kPa, para
desgasificar la muestra.
En realidad se observó que en general la
desgasificación del material, efectuada de tal manera que la
superficie del material está exenta de cualquier gas residual y
vapor de agua, proporciona la ventaja de que limpia la superficie de
cualquier tipo de material de modo que se puede realizar más
eficazmente el tratamiento posterior del plasma.
La presión de desgasificación depende del tipo
de material, y más específicamente de la tasa de humedad residual
del material. A tasa de humedad más alta, tiene que ser inferior la
presión residual.
Por ejemplo, la presión residual de la viscosa,
expresada en kPa de N_{2} equivalente, oscila entre 5x10^{-6} y
5x10^{-5} kPa de N_{2} equivalente, la presión residual del
algodón oscila entre 5x10^{-5} y 5x10^{-4} kPa de N_{2}
equivalente, la presión residual de película, PET, materiales
textiles técnicos (Kevlar, fibras de carbono y materiales textiles
similares) oscila entre 10^{-3} y 10^{-2} kPa de N_{2}
equivalente. A continuación se llena con gas la cámara que contiene
la muestra y se genera plasma con una fuente de radiofrecuencia o
baja frecuencia. El tratamiento dura menos de 15 minutos,
preferiblemente de 1 a 5 minutos para algodón, viscosa, papel, e
hilos, y menos de 2 minutos para PET.
Los resultados obtenidos con el método
anteriormente descrito se exponen aquí a continuación.
Sin embargo, se debería destacar que este método
se podría usar con cualquiera de los tres sistemas previamente
descritos para obtener básicamente los mismos resultados.
El efecto de resistencia al agua generalmente se
evalúa sobre la base de la determinación del ángulo de contacto (el
ángulo que la gota de agua forma con la superficie con la que está
en contacto) y el tiempo de absorción de una gota de agua de 200
\mul, o incluso mejor, el tiempo de evaporación para dicha gota de
agua sobre la superficie del material.
En particular, se observó que los materiales
mantienen excelentes propiedades repelentes de agua durante su
proceso de envejecimiento natural, es decir, durante el período en
el que se usan normalmente según su función.
En realidad, aunque la resistencia al agua se
reduce ligeramente durante las primeras pocas semanas de uso debido
a la reorganización de las fibras superficiales, se estabiliza con
el tiempo y a continuación dura prolongados períodos a causa de los
enlaces covalentes de flúor con carbono.
El envejecimiento del material es el resultado
del reasentamiento de la superficie, es decir, cadenas de polímero
superficiales, que llevan parte de las fibras subyacentes a la
superficie (en otras palabras, la porción que no ha estado en
contacto con el plasma).
Incluso las pruebas de envejecimiento mecánico
dieron resultados excelentes con respecto a estabilidad y capacidad
repelente de agua permanente. En particular, esta prueba de
envejecimiento mecánico se efectuó usando pruebas de frotamiento
normalizadas a escala de laboratorio.
Como ejemplo, se realizaron pruebas sobre PET.
La reducción del efecto repelente de agua sobre PET durante el
envejecimiento natural es mínima.
Tras las pruebas experimentales se observó que
después de envejecimiento natural de un año los ángulos de contacto
estaban por encima de 120 grados, mientras el tiempo de absorción
para una gota de agua de 200 \mul (tiempo de evaporación de la
gota) se redujo de 150 segundos a un tiempo estable de 120
segundos.
Cuando se somete PET a pruebas de envejecimiento
mecánico apareció la pérdida de capacidad repelente de agua después
de aproximadamente 100 pasadas de frotamiento.
Además, se encontró sorprendentemente que con el
tratamiento con plasma como se describe en esta invención, la
relación Flúor/Carbono F/C, que mide el porcentaje de flúor sobre la
superficie tratada de algunos materiales, obtenida por análisis XPS,
fue mayor que 9:1. Esto significa que se formó un gran número de
enlaces covalentes flúor carbono, y que la superficie de los
materiales fue altamente hidrófoba.
Otra ventaja fue que el injerto de flúor sobre
la superficie aumentó aún más durante el tratamiento múltiple en las
condiciones que se exponen en la reivindicación 1, o, en otras
palabras, cuando el material se trató con plasma con ciclos
sucesivos. En este caso, los tratamientos múltiples producen
saturación de la superficie con enlaces flúor carbono de modo que la
superficie llega a ser también repelente al aceite (para
tratamientos hasta 10 ciclos).
Además, puesto que el injerto de flúor conduce a
la formación de enlaces covalentes flúor carbono, éstos son muy
estables y resistentes a la rotura, a diferencia de los que se
obtienen con fluorcarburos, compuestos de silicio, silano y
siloxano, usados en las técnicas conocidas.
Se debería destacar que el tiempo entre un
tratamiento y otro se reduce ventajosamente ya que, después de cada
tratamiento, el material se sumerge en gases distintos de SF_{6}
que contienen aire u oxigeno.
El tratamiento múltiple es muy eficiente en
todos los materiales mencionados en esta invención, es decir,
después del tratamiento múltiple la superficie de todos los
materiales está prácticamente saturada de enlaces
flúor-carbono.
Se pueden obtener ciertos efectos especiales por
la creación de áreas con grado diferente de resistencia al agua,
tratando la superficie localmente con un pincel de plasma obtenido,
por ejemplo, con una pequeña fuente (cilíndrica o esférica) montada
sobre un soporte móvil que se mueve sobre el material. De esta
manera se pueden crear patrones, puntos, escritura y marcas
similares sobre la superficie del material, haciendo ciertas zonas
selectivamente impermeables. De esta manera, ciertas zonas
reaccionarán de modo diferente a los colorantes durante la
coloración, por ejemplo.
El tratamiento con plasma según se describe en
esta invención resulta eficiente en todos los materiales.
Para estos materiales los resultados se pueden
resumir en la siguiente tabla, donde:
- "NT" representa material No Tratado;
- "T" representa material Tratado;
- "Abs" representa el tiempo necesario para
que una gota de agua sea absorbida por la superficie, se mide en
minutos;
- "Deg" es el tiempo antes de que se
degrade una gota de agua, o antes de que se modifique la superficie
por la gota (cuando la superficie comienza a mojarse sin que la gota
esté completamente absorbida) medido en minutos;
- "Cont" es el ángulo de contacto en
grados;
- "Rodadura" es el ángulo de rodadura
medido en grados;
- "Tiempo" es la duración del tratamiento
con plasma medida en segundos;
- "Presión" es la presión del gas de
proceso usada para plasma frío medida en hPa;
- "Nnº" es el tipo y número de la
muestra;
- "inf" muestra que se ha evaporado una
gota de agua de 200 \mul sin ser absorbida;
- "nada" señala la ausencia de degradación
de gota;
- "-" señala que no fue posible la
medición;
- "Pelic-polip" representa
material de película de polipropileno;
* Para papel, también se midió la velocidad de
permeación de vapor de agua. Después del tratamiento con plasma,
esta velocidad se redujo un 57%.
** Para PET, los mejores resultados se
obtuvieron con presión entre 0,02 kPa y 0,04 kPa, con temperaturas
de aproximadamente 5 eV y duración de 1 minuto.
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Como se puede observar en la tabla anterior, el
método para tratar materiales que comprende aplicación de plasma
sobre la superficie de dichos materiales según la invención, permite
cumplir los requisitos especificados en las premisas y resolver los
problemas planteados por los métodos de tratamiento de la técnica
conocida.
Obviamente, una persona experta en la técnica
podrá cambiar y modificar el método anteriormente descrito para
satisfacer necesidades específicas, pero que están todos contenidos
en el ámbito de la invención según se define en las reivindicaciones
que se enumeran a continuación.
Claims (18)
1. Método para el procesamiento de materiales
que comprende una etapa de tratamiento múltiple de la superficie de
dichos materiales con plasma frío que se lleva a cabo con SF_{6} o
sus mezclas con gases nobles, caracterizado por el hecho de
que, después de cada etapa de tratamiento, el material se sumerge en
gases distintos de SF_{6} que contienen aire u oxígeno.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que los materiales comprenden materiales textiles tejidos,
materiales textiles no tejidos, papel, hilos, películas de cualquier
tipo, y materiales similares.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, que comprende las siguientes etapas subsiguientes:
- colocación del material que se ha de tratar en
la cámara de tratamiento;
- llenado de dicha cámara de tratamiento con
SF_{6} o sus mezclas;
- generación de plasma al vacío;
- tratamiento de dichos materiales con dicho
plasma durante un periodo de tiempo que no excede de 15 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 3, que comprende además una etapa de
desgasificación de la superficie de dichos materiales antes o
durante dicho tratamiento con plasma.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, en
el que dicha etapa de desgasificación se lleva a cabo hasta que la
presión residual del gas que abandona la superficie de dicho
material es inferior a 10^{-3} kPa de N_{2} equivalente.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en
el que dicha presión residual para viscosa está entre 5 x 10^{-6}
y 5 x 10^{-5} kPa de N_{2} equivalente, para algodón está entre
5 x 10^{-5} y 5 x 10^{-4} kPa de N_{2} equivalente, y para
película, PET y materiales textiles técnicos está entre 10^{-3} y
10^{-2} kPa de N_{2} equivalente.
7. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 6, en el que se produce plasma a una presión
que oscila de 0,01 kPa de N_{2} equivalente a 2 kPa de N_{2}
equivalente a una temperatura electrónica que oscila de 1 eV a 15 eV
durante menos de 15 minutos.
8. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 7, en el que el plasma se produce a una
presión entre 0,02 kPa de N_{2} equivalente y 0,2 kPa de N_{2}
equivalente, la temperatura electrónica está entre 1 eV y 10 eV
durante menos de 10 minutos.
9. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que el plasma se produce con SF_{6}
solo, la presión está entre 0,02 kPa de N_{2} equivalente y 0,06
kPa de N_{2} equivalente, la temperatura electrónica está entre 4
y 7 eV durante un período de tiempo entre 3 y 8 minutos.
10. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 9, en el que se usa plasma con metodología
discontinua o continua.
11. Método para el procesamiento de materiales
de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 10, en
el que el tratamiento con plasma comprende las siguientes etapas
bien individualmente o bien en absolutamente cualquier
combinación:
a) retirada de las capas superiores de la
superficie del material (DECAPADO);
b) inserción de átomos o grupos químicos en la
superficie de dicho material (INJERTO) en la que el flujo continuo
de componentes reactivos producidos en el plasma favorece su
absorción en el material que se ha de tratar, para crear más fácil
inserción de grupos funcionales sobre la superficie del mismo;
c) deposición de película delgada de metal o
polímero sobre la superficie de dicho material;
d) activación de la superficie de dicho material
mediante la rotura de enlaces químicos y la generación de radicales
libres sobre la superficie;
e) formación espontánea de nuevos enlaces sobre
la superficie de dicho material sin adición de componentes reactivos
al plasma.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Proceso para volver impermeable la
superficie de materiales por medio del método de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 11.
13. Proceso según se describe en la
reivindicación 12, que comprende las siguientes etapas:
- colocación del material textil tejido, hilo, o
material textil no tejido, sobre un soporte móvil en una cámara de
tratamiento que se lleva a una presión inferior a la que se usa para
tratamiento con plasma;
- llenado de la cámara de procesamiento con
SF_{6} y generación de plasma por medio de energía de
radiofrecuencia o baja frecuencia con presión entre 0,02 y 1 kPa y
temperatura electrónica entre 1 y 10 eV;
- aplicación de plasma sobre la superficie
durante menos de 10 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Proceso según se describe en la
reivindicación 12, que comprende las siguientes etapas:
- colocación del material textil tejido, hilo, o
material textil no tejido, o papel en una cámara de tratamiento de
un sistema rollo a rollo, llevándose dicha cámara a una presión
inferior a la del tratamiento con plasma;
- llenado de la cámara de tratamiento con
SF_{6} y generación de plasma por medio de energía de
radiofrecuencia o baja frecuencia con presión entre 0,01 y 1 kPa y
temperatura electrónica entre 1 y 10 eV;
- aplicación de plasma sobre la superficie
durante menos de 10 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Proceso según se describe en la
reivindicación 12, que comprende las siguientes etapas:
- colocación del material textil tejido, hilo,
material textil no tejido, o papel en una cámara de tratamiento de
un sistema continuo aire-vacío-aire,
llevándose dicha cámara a una presión inferior a la del plasma;
- llenado de la cámara de tratamiento con
SF_{6} y generación de plasma por medio de energía de
radiofrecuencia o baja frecuencia con presión entre 0,02 y 0,1 kPa y
temperatura electrónica entre 5 y 10 eV;
- aplicación de plasma sobre la superficie
durante menos de 10 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
16. Proceso de acuerdo con las reivindicaciones
13 ó 14, en el que, cuando el material que se ha de procesar es PET,
la presión del plasma está entre 0,02 y 0,04 kPa y la temperatura
electrónica es aproximadamente 5 eV y el tiempo de tratamiento es 1
minuto.
17. Proceso para crear patrones, puntos,
escritos y marcas similares sobre la superficie del material
haciendo repelentes al agua zonas seleccionadas de la superficie del
material por medio del método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16.
18. Proceso para hacer repelente al aceite la
superficie de materiales por medio de tratamiento repetido de
acuerdo con el método según se describe en una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11.
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