MX2012011974A - Metodo para hacer un articulo revestido que tiene un recubrimiento anti-bacteriano y/o anti-fungico. - Google Patents

Metodo para hacer un articulo revestido que tiene un recubrimiento anti-bacteriano y/o anti-fungico.

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Abstract

Se proporciona un método para hacer un artículo revestido que incluye un recubrimiento anti-bacteriano y/o anti-fúngico. En ciertas modalidades ejemplares, el método incluye proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que incluye Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que incluye Zn; y co-depositar catódicamente por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica para formar una capa que comprende ZnxZryO2 sobre un substrato de vidrio. También se puede proporcionar un artículo revestido que tiene un recubrimiento anti-bacteriano y/o anti-fúngico hecho utilizando este método.

Description

MÉTODO PARA HACER UN ARTÍCULO REVESTIDO QUE TIENE UN RECUBRIMIENTO ANTI -BACTERIANO Y/O ANTI-FUNGICO Y UN PRODUCTO RESULTANTE CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un método para hacer un artículo revestido que tiene un recubrimiento anti-fúngico/anti-bacteriano sostenido por un substrato y el producto de artículo revestido resultante . Los artículos revestidos de acuerdo con diferentes modalidades de esta invención se pueden utilizar para ventanas, partes superiores de mesas, cubiertas de portarretratos, vidrios de muebles y similares.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las ventanas de vehículos (por ejemplo, parabrisas, lunetas, quemacocos y ventanas laterales) son conocidos en el campo. A efectos de un ejemplo, los parabrisas de vehículos incluyen típicamente un par de substratos de vidrio doblados que están laminados conjuntamente por vía de una capa intermedia de polímero tal como polivinilbutiral (PVB) .
Las ventanas de vidrio aislante (IG, por sus siglas en inglés) también son conocidas en el campo. Las unidades de ventanas de IG convencionales incluyen por lo menos un primer substrato de vidrio y un segundo sustrato de vidrio (uno de los cuales puede tener un recubrimiento de control solar sobre una superficie interior del mismo) que están acoplados entre sí por vía de por lo menos un sello (s) o separador (es) . El espacio o abertura resultante entre los substratos de vidrio puede ser rellenado o no con un gas y/o evacuado a una baja presión en diferentes casos. Muchas unidades de IG son templadas . La templadura térmica de los substratos de vidrio para estas unidades de IG requiere típicamente el calentamiento de los substratos de vidrio a temperatura (s) de por lo menos aproximadamente 580 °C durante un período de tiempo suficiente para hacer posible la templadura térmica. Las ventanas arquitectónicas, monolíticas para el uso en hogares o edificios también son conocidas en el campo. Las ventanas fijas en hogares tales como ventanas de cubículo de ducha se pueden hacer de hojas de vidrio. Nuevamente, a menudo las ventanas monolíticas son templadas térmicamente por razones de seguridad.
Otros tipos de artículos revestidos también se sujetan algunas veces al tratamiento con calor (HT, por sus siglas en inglés) (por ejemplo, templadura, doblado con calor y/o fortalecimiento con calor) en ciertas aplicaciones. Por ejemplo y sin limitación, las partes superiores de mesas de vidrio, las cubiertas de portarretratos y similares se pueden sujetar al HT en ciertos casos.
Los gérmenes se están volviendo una preocupación creciente en todo el mundo, especialmente en vista de la gran cantidad de viajes internacionales que tienen lugar en la sociedad hoy en día. Existe la necesidad en el campo de artículos revestidos para el uso en ventanas, partes superiores de mesas y/o similares que sean capaces de eliminar gérmenes, virus y/o bacterias, reduciendo de ese modo la probabilidad de que las personas se enfermen. Sería ventajoso si estas características de un artículo revestido pudieran combinarse con características de resistencia al rayado en ciertas modalidades ejemplares.
En ciertas modalidades ejemplares de esta invención, existe la necesidad en el campo de un artículo revestido (por ejemplo para el uso en una ventana, puerta de ducha y/o vidrio de la parte superior de una mesa) que tenga propiedades anti-fúngicas y/o anti-bacterianas . En ciertas modalidades ejemplares de esta invención, también puede ser deseable que el artículo revestido tenga propiedades de resistencia al rayado. En ciertos casos ejemplares no limitantes, sería ventajoso proporcionar un artículo revestido que sea tanto resistente al rayado como que pueda funcionar para aniquilar ciertas bacterias y/u hongos los cuales entran en contacto con el artículo revestido reduciendo de ese modo las probabilidades de que las personas se enfermen.
BREVE SUMARIO DE LOS EJEMPLOS DE LA INVENCIÓN Ciertas modalidades ejemplares de esta invención se refieren a un método para hacer un artículo revestido que tiene propiedades anti-fúngicas/anti-bacterianas y el producto resultante. En ciertas modalidades ejemplares no limitantes, se proporciona un método para hacer un artículo revestido (por ejemplo, una ventana tal como para un vehículo o edificio, ventana de puerta de ducha, ventana de autobús, ventana de vagón del metro, parte superior de una mesa, cubierta de portarretratos o similares) que puede ser tratado son calor de modo que después de ser tratado con calor (HT) el artículo revestido es resistente al rayado a un grado mayor que el vidrio no revestido, así como también más resistente al crecimiento de bacterias y hongos que un vidrio no revestido. El artículo revestido puede ser tratado con calor o no en diferentes modalidades de esta invención.
En ciertas modalidades ejemplares de esta invención, ZrC>2 y ZnO son co-depositados catódicamente sobre un substrato de vidrio para formar una capa que comprende óxido de zinc-circonio (por ejemplo, ZnxZryOz) . El substrato de vidrio puede ser provisto o no con una capa barrera proporcionada entre el substrato de vidrio y la capa que comprende óxido de zinc-circonio . Por ejemplo y sin limitación, la capa barrera, delgada puede comprender nitruro de silicio, óxido de silicio y/u oxinitruro de silicio. La capa basada en óxido de zinc-circonio co-depositada catódicamente puede proporcionarse directamente sobre el substrato de vidrio o sobre el substrato de vidrio encima de otra(s) capa(s) tal como la capa barrera. Mientras que el substrato puede ser de vidrio, en ciertas modalidades ejemplares de esta invención, otros materiales tal como cuarzo se pueden utilizar en lugar para substratos en modalidades alternativas. Los artículos revestidos descritos en este documento pueden ser templados térmicamente y/o estampados o no en ciertas modalidades ejemplares de esta invención. Adicionalmente , se apreciará que la palabra "sobre", utilizada en este documento (por ejemplo, una capa "sobre" algo) cubre tanto directamente sobre como indirectamente sobre; por ejemplo, una capa que está directamente sobre o indirectamente sobre algo en donde otra(s) capa(s) está (n) localizada (s) posiblemente entre las mismas.
En ciertas modalidades ejemplares, se proporciona un método para hacer un artículo revestido, el método comprende: proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que comprende Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que comprende Zn; y co-depositar catódicamente por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica para formar una capa que comprende un nitruro de Zr impurificado con Zn sobre un substrato de vidrio, en donde la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 20% de Zn (atómico). La capa de o que incluye el nitruro de Zr impurificado con Zn luego se puede tratar con calor (por ejemplo, se puede templar térmicamente) , lo cual causa que la capa se transforme en una capa que comprende o que está basada en óxido de zinc-circonio (por ejemplo, ZnxZryOz) .
En ciertas modalidades ejemplares, el óxido de circonio en la capa que comprende óxido de zinc-circonio es sustancialmente cristalino y el óxido de zinc amorfo está "oculto" en una matriz de óxido de circonio (por ejemplo, Zr02) y, por ejemplo, puede liberarse gradualmente a la superficie de tal manera que el recubrimiento tiene propiedades anti-microbianas duraderas. La matriz de óxido de circonio (por ejemplo, Zr02) puede ser cúbica o sustancialmente cúbica, con su estructura de tal manera que permite que las partículas de zinc emigren o se difundan a través de la misma hasta la superficie exterior del recubrimiento durante períodos de tiempo prolongados. Cuando las partículas de zinc alcanzan la superficie exterior del artículo revestido de una manera sustancialmente continua a través del tiempo, funcionan para eliminar por lo menos algunas bacterias y/u hongos que entran en contacto con el zinc, o cerca del zinc, sobre la superficie del artículo revestido.
En ciertas modalidades ejemplares, el zinc es protegido del ambiente por una(s) capa(s) porosa (s) proporcionada (s) encima de la capa que comprende óxido de zinc-circonio (por ejemplo, ZnxZryOz) . En diferentes modalidades ejemplares, la capa inclusiva de óxido de zinc-circonio (por ejemplo, ZnxZryOz) puede comprender, puede consistir esencialmente de o consiste dé Zn, Zr y O.
Con el propósito de lograr la estructura deseada en ciertas modalidades ejemplares, el zinc u óxido de zinc puede estar "oculto" en un esqueleto o matriz de óxido de circonio. Con el propósito de "ocultar" el zinc u óxido de zinc de esta manera, el recubrimiento puede ser co-depositado catódicamente (o depositado catódicamente desde un objetivo mezclado, individual, en ciertos casos) de una forma controlada de la siguiente manera.
En una primera modalidad ejemplar, el zinc se deposita catódicamente desde un objetivo angulado. Más específicamente, un objetivo inclusivo de Zr es sustancialmente perpendicular al substrato y un objetivo inclusivo de Zn está desviado de la posición normal por un ángulo theta (T) . Esta posición ayuda a formar una capa con zinc u óxido de zinc "oculto" en una matriz basada en óxido de circonio y ayuda a mantener la estabilidad de la formación cristalina en el recubrimiento después del tratamiento con calor opcional. Como se utiliza en este documento, un "objetivo de Zr" incluye un objetivo que comprende circonio y/u óxido de circonio y un "objetivo de Zn" incluye un objetivo que comprende zinc y/u óxido de zinc. En ciertas modalidades ejemplares, un objetivo de Zr puede comprender o consistir esencialmente de Zr y un objetivo de Zn puede comprender o consistir esencialmente de Zn. Puede haber pequeñas cantidades de otros elementos incluidos en cada objetivo.
En una segunda modalidad ejemplar, el recubrimiento se deposita por vía de una co-deposición catódica de potencia regulable. En esta modalidad, los objetivos de Zr y Zn pueden estar sustancialmente paralelos o angulados entre sí, pero son depositados catódicamente utilizando diferentes cantidades de energía para controlar la composición y cristalinidad del recubrimiento de una manera deseable.
En una tercera modalidad ejemplar, un objetivo puede comprender circonio y zinc (y posiblemente óxidos de uno o ambos) en una relación la cual funciona para ayudar a controlar la composición y cristalinidad del recubrimiento. Por ejemplo, el objetivo puede contener un patrón parchado u otro patrón de circonio y zinc para asegurar que cada elemento respectivo sea depositado en la cantidad deseada y esté en una forma sustancialmente cristalina (o en una formación que sea propicia para volverse cristalina con el tratamiento con calor) . El objetivo puede comprender cualquier patrón que crearía la relación y estructura apropiadas cuando fuera depositado catódicamente.
El método de deposición de óxido (s) de circonio y/o de zinc no está limitado a las modalidades anteriores. Cualquier otro método de deposición que crearía y mantendría una matriz de o basada en ZnxZryOz, en una relación apropiada, se puede utilizar. Por otra parte, la primera modalidad, segunda modalidad y tercera modalidad pueden utilizarse o no en combinación entre sí en este documento.
En ciertas modalidades ejemplares, los óxidos de circonio y zinc co-depositados catódicamente dan por resultado una capa inclusiva de óxido de zinc-circonio que exhibe una excelente resistencia al rayado, combinada con propiedades anti-bacterianas y/o anti-microbianas . Pueden pasar 9.07 kg (20 lbs) cuando se somete a prueba con una esfera de borosilicato, de modo que el producto es más resistente al rayado que un producto similar carente del recubrimiento .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista transversal de un recubrimiento anti-microbiano de acuerdo con una modalidad ejemplar de esta invención.
La Figura 2 es una tabla que compara las propiedades anti -microbianas del óxido de zinc-circonio co-depositado catódicamente con aquellas de la plata, un material de recubrimiento anti -microbiano tradicional, y vidrio no revestido, de acuerdo con una modalidad ejemplar de esta invención.
La Figura 3 es una gráfica del perfil de profundidad de XPS de una composición ejemplar de una capa inclusiva de óxido de zinc-circonio de acuerdo con una modalidad ejemplar de esta invención.
La Figura 4 es una XRD de la cristalinidad de una capa ejemplar basada en óxido de zinc-circonio después del tratamiento con calor/templadura térmica de acuerdo con una modalidad ejemplar de esta invención.
La Figura 5 muestra un objetivo de Zn angulado de acuerdo con una modalidad ejemplar de esta invención.
La Figura 6 muestra la co-deposición catódica de potencia regulable de los objetivos tanto de Zn como de Zr de acuerdo con otra modalidad ejemplar de esta invención.
La Figura 7 muestra la deposición catódica de zinc y circonio desde un objetivo parchado, individual, de acuerdo con otra modalidad ejemplar de ésta invención.
Las Figuras 8a, 8b y 8c muestran un ejemplo de la co-deposición catódica secuencial, de acuerdo con todavía otra modalidad ejemplar.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES EJEMPLARES DE LA INVENCIÓN En ciertas modalidades ejemplares de esta invención, el Zr02 y ZnO son co-depositados catódicamente sobre un substrato de vidrio 1 para formar una capa que comprende óxido de zinc-circonio 3 el cual puede ser la capa más alejada del centro de un artículo revestido. El substrato de vidrio puede estar provisto o no con una capa barrera 2 sobre el mismo, en donde la capa barrera está localizada opcionalmente entre el substrato de vidrio 1 y la capa anti-bacteriana y/o anti-microbiana que comprende óxido de zinc-circonio 3. Por ejemplo y sin limitación, esta capa barrera, delgada 2 puede comprender nitruro de silicio, óxido de silicio y/u oxinitruro de silicio en modalidades ejemplares. La capa basada en óxido de zinc-circonio co-depositada catódicamente 3 se puede proporcionar directamente sobre el substrato de vidrio 1 o sobre el substrato de vidrio 1 encima de la(s) otra(s) capa(s) tal como la capa barrera 2. Mientras que el substrato 1 puede ser de vidrio en ciertas modalidades ejemplares de esta invención, otros materiales tales como cuarzo, plásticos o similares se pueden utilizar en cambio para substratos en modalidades alternativas. El artículo revestido descrito en este documento puede ser templado y/o estampado térmicamente o no en ciertas modalidades ejemplares de esta invención.
La plata es un agente anti-bacteriano conocido. Sin embargo, carece de propiedades anti-fúngicas . En comparación con la plata, el Zr02/ZnO (por ejemplo, que forma una capa basada en ZnxZryOz) de acuerdo con ciertas modalidades ejemplares de esta invención puede poseer propiedades anti -bacterianas comparables y buenas propiedades anti-fúngicas. De esta manera, se pueden proporcionar propiedades anti-fúngicas mejoradas en ciertas modalidades ejemplares de esta invención.
En ciertas modalidades ejemplares, la capa 3 puede ser depositada originalmente como de o que incluye Zn-ZrN, el cual es óxido de circonio impurificado con Zn. Por ejemplo, el nitruro de circonio puede ser impurificado con desde aproximadamente 0.25% de Zn, más preferiblemente desde aproximadamente 0.25% hasta 15% de Zn, más preferiblemente desde aproximadamente 1-15% de Zn, más preferiblemente desde aproximadamente 1-10% o 1-5% de Zn. Luego, cuando el substrato de vidrio 1 que sostiene el recubrimiento de Zn-ZrN es templado térmicamente (por ejemplo, tratado con calor a temperaturas de por lo menos aproximadamente 580 °C o más preferiblemente por lo menos aproximadamente 600 °C) , el Zn-ZrN se transformaría en Zn-Zr02 o posiblemente otra forma de óxido de circonio impurificado con las mismas cantidades de Zn planteadas anteriormente. Esto también daría por resultado la formación de una capa basada en ZnxZryOz 3 de acuerdo con modalidades ejemplares de esta invención. Naturalmente, la capa 3 puede ser depositada originalmente como ZnxZryOz o Zn-Zr02 en ciertas modalidades ejemplares de esta invención .
Existen dos estándares industriales principales para someter a prueba las propiedades anti-microbianas de un artículo. Las pruebas son la prueba JIS (la cual somete a prueba las propiedades anti -bacterianas) y la prueba ASTM (la cual somete a prueba las propiedades anti-fúngicas) . La prueba JIS utiliza un valor referido como "R" para evaluar las propiedades anti-bacterianas del material que es sometido a prueba. El valor R de la superficie o artículo que es sometido a prueba es el logaritmo de la relación de concentración (es) de microbios sobre productos revestidos y no revestidos. Por ejemplo (y sin limitación), si R=2 , esto significa que la concentración de microbios al final de la prueba es lOOx menos sobre el producto revestido que es sobre el producto no revestido. R=2 y más alto se define como un biocida. En una prueba ASTM, el crecimiento fúngico se clasifica desde 0-4. 0 se define como sustancialmente sin crecimiento fúngico, 1 se define como trazas de crecimiento (menos de 10%) , 2 se define como crecimiento ligero (10-30%) , 3 se define como crecimiento intermedio (30-60%) y 4 se define como crecimiento intenso (60% para completar la cobertura) .
Una capa anti-microbiana y/o anti-bacteriana que comprende óxido de zinc-circonio 3 de acuerdo con ciertas modalidades ejemplares es sorprendentemente ventajosa, debido a que se ha descubierto que la capa puede aniquilar por lo menos aproximadamente 80%, más preferiblemente por lo menos aproximadamente 90% y mucho más preferiblemente por lo menos aproximadamente 99.99% de E.Coli (R=5.31) y por lo menos aproximadamente 80%, más preferiblemente por lo menos aproximadamente 90% y mucho más preferiblemente por lo menos aproximadamente 99.94% de S. Aureusi (R=3.23) en una prueba JIS. Por otra parte, en una prueba anti-fúngica (ASTM), no muestra sustancialmente crecimiento. La clasificación de una capa basada en ZnxZryOz 3 hecha de acuerdo con ciertas modalidades ejemplares es sustancialmente 0. Este resultado sorprendente y ventajoso indica que la capa inclusiva de óxido de zinc-circonio 3 no permite sustancialmente el crecimiento fúngico, contrariamente a materiales tales como la plata, los cuales hacienden entre 1 y 2 en la escala de ASTM (hasta 30% de crecimiento) . La Tabla 1 compara las propiedades anti-fúngicas y anti -microbianas de la capa basada en ZnxZryOz 3 con aquellas de la plata y el vidrio.
Tabla 1 En ciertas modalidades ejemplares, el zinc en la capa basada en ZnxZryOz 3 se protege del ambiente por medio de una(s) capa(s) porosa (s) proporcionada (s) encima de la capa basada en óxido de zinc-circonio. También en ciertas modalidades ejemplares, una capa barrera delgada 2 tal como nitruro de silicio, óxido de silicio y/u oxinitruro de silicio se puede proporcionar debajo de la capa basada en óxido de zinc-circonio 3 para impedir la migración de álcali del substrato de vidrio 1 dentro del recubrimiento durante un tratamiento con calor opcional.
En ciertas modalidades ejemplares, el óxido de circonio en la capa 3 es cristalino y el óxido de zinc amorfo está "oculto" en una matriz de óxido de circonio (por ejemplo, Zr02) en la capa 3 y, por ejemplo, puede liberarse gradualmente a la superficie exterior de la capa 3 de tal manera que el recubrimiento tiene propiedades anti-microbianas duraderas. La matriz de óxido de circonio (por ejemplo, Zr02) puede ser cúbica o sustancialmente cúbica, con su estructura de tal manera que permita que las partículas de zinc emigren o se difundan a través de la misma a la superficie exterior de la capa 3 durante períodos de tiempo. Cuando las partículas de zinc alcanzan la superficie del artículo revestido de una manera sustancialmente continua a través del tiempo, funcionan para aniquilar por lo menos algunas bacterias y/u hongos que pueden entrar en contacto con el zinc, o pueden estar cerca del zinc, sobre la superficie del artículo revestido.
Con el propósito de "ocultar" el óxido de zinc de esta manera, la capa basada en óxido de zinc-circonio 3 puede ser co-depositada catódicamente (o depositada catódicamente desde un objetivo individual, mezclado, en diferentes casos) de una manera controlada de acuerdo con ciertas modalidades ejemplares. Como se utiliza en este documento, "co-depositado catódicamente" puede referirse a la deposición catódica sustancialmente simultánea desde por lo menos dos objetivos, o la deposición catódica secuencial desde por lo menos dos objetivos.
El (los) objetivo(s) de deposición catódica planteados posteriormente en las modalidades ejemplares puede (n) ser objetivo(s) plano (s)# objetivo(s) de magnetrón cilindrico (s) , giratorio (s) o una combinación de los mismos. Se pueden utilizar objetivos de metal o cerámica.
En una primera modalidad ejemplar, el zinc es depositado catódicamente desde un objetivo angulado. Un ejemplo de esto se muestra en la Figura 5. Más específicamente, el objetivo de Zr está sustancialmente perpendicular con respecto al substrato y el objetivo de Zn está desviado por un ángulo de theta (?) , como se muestra en la Figura 5. Esta posición ayuda en- la formación de una capa 3 con óxido de zinc "oculto" dentro de una matriz de óxido de circonio y ayuda a mantener la estabilidad de la formación cristalina en el recubrimiento después del tratamiento con calor opcional. Como se utiliza en este documento, el "objetivo de Zr" incluye un objetivo que comprende circonio y/u óxido de circonio y el "objetivo de Zn" incluye un objetivo que comprende zinc y/u óxido de zinc. Por otra parte, hay cantidades pequeñas de otros elementos incluidos en cada objetivo.
El ángulo theta (?) , entre los objetivos de Zr y Zn, como se muestra en la Figura 5, es de aproximadamente 0 a aproximadamente 60 grados, más preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 grados y mucho más preferiblemente de aproximadamente 30 a aproximadamente 45 grados. Esto se puede realizar al dejar el objetivo de Zr sustancialmente perpendicular con respecto al plano del substrato 1 e inclinar el objetivo de Zn de tal manera que el ángulo entre los dos objetivos sea theta (?) , como se muestra en la Figura 5. En ciertas modalidades ejemplares, los intervalos mencionados anteriormente dan por resultado un buen traslapo de partículas de Zn y Zr en la capa 3, el cual a su vez forma una matriz de óxido de circonio bien mezclada en la cual el óxido de zinc está "oculto" .
En una segunda modalidad ejemplar, el recubrimiento se deposita por vía de la co-deposición catódica de potencia regulable. En esta modalidad, los objetivos de Zr y Zn pueden estar sustancialmente paralelos o no y son depositados catódicamente utilizando diferentes potencias para controlar la composición y cristalinidad de la capa 3 de una manera deseada.
Por ejemplo, en ciertas modalidades no limitantes, en la deposición de la capa 3 la potencia utilizada con el objetivo de Zn es de aproximadamente 0.6 a 4.6 kW, más preferiblemente de aproximadamente 1.6 a 3.6 kW, mucho más preferiblemente de aproximadamente 2.1 a 3.1 kW, con un valor ejemplar de 1.6 kW. Para el objetivo de Zr, la potencia utilizada en la deposición de la capa 3 puede ser de aproximadamente 0.5 a 4.5 kW, preferiblemente de aproximadamente 1.5 a 3.5 k , más preferiblemente de aproximadamente 2.0 a 3.0 k , con un valor ejemplar de 1.5 kW. La potencia de cada objetivo puede ser sustancialmente constante por toda la deposición, o se puede variar.
En una tercera modalidad ejemplar, un objetivo utilizado en la deposición de la capa 3 puede comprender circonio y zinc (y posiblemente óxidos de cada uno) en una cierta relación la cual funciona para ayudar a controlar la composición y cristalinidad de la capa 3. Por ejemplo, el objetivo puede contener un patrón parchado de circonio y zinc para asegurar que cada elemento respectivo sea depositado en la cantidad deseada y esté en una forma sustancialmente cristalina (o en una formación que sea propicia para volverse cristalina con el tratamiento con calor) . El objetivo también puede comprender cualquier patrón que crearía la relación y estructura apropiadas cuando se deposita catódicamente. La primera modalidad, la segunda modalidad y la tercera modalidad descritas en este documento pueden utilizarse o no en combinación entre sí.
Otra modalidad ejemplar incluye la deposición catódica secuencial de objetivos separados de Zn y Zr. En esta modalidad, se formarían capas delgadas, alternativas de circonio (u óxido de circonio) y zinc (u óxido de zinc) . Por ejemplo, en la Figura 8a una capa basada en óxido de circonio 4 se deposita catódicamente primero sobre el substrato de vidrio 1. Luego, en la Figura 8b la capa basada en óxido de zinc 5 se deposita catódicamente en segundo lugar. La Figura 8c ilustra un ejemplo que consiste en depositar catódicamente luego circonio una segunda vez para formar otra capa de óxido de circonio encima de la capa de óxido de zinc 5. Las Figuras 8a, 8b y 8c representan capas discretas formadas por medio de la deposición catódica secuencial antes del tratamiento con calor como un ejemplo únicamente; y el orden en el cual se depositan catódicamente estas capas se puede alterar. En esta modalidad, las capas discretas se forman antes de la templadura térmica. Es posible que el zinc pueda ser depositado catódicamente primero en otras modalidades ejemplares. Durante la templadura térmica, puede haber migración o difusión entre las capas de la modalidad de la Figura 8. Con el planteamiento descrito en este documento, es posible que la difusión entre las capas discretas 4, 5 durante la templadura/tratamiento con calor pueda dar por resultado un recubrimiento con las propiedades anti-microbianas deseadas. Después del HT por ejemplo, puede resultar una capa que comprende óxido de zinc-circonio, como se describiera anteriormente con respecto a cualquiera de las otras modalidades en este documento.
Nuevamente, en cualquiera de las modalidades anteriores, se pueden utilizar objetivos de metal o cerámica. Los objetivos pueden ser objetivos planos u objetivos de deposición catódica de magnetrón, cilindricos, giratorios o una combinación de los mismos.
El método de deposición del óxido de zinc-circonio no está limitado a las modalidades anteriores. Se puede utilizar cualquier método de deposición que de por resultado la estructura y composición apropiadas de la capa basada en óxido de zinc-circonio.
La relación de circonio con respecto al zinc (no incluyendo el oxígeno que pueda estar presente) en la capa que comprende óxido de zinc-circonio en cualquier modalidad ejemplar de esta invención puede ser de aproximadamente 2.5 a 200 en las modalidades ejemplares, más preferiblemente de aproximadamente 3.33 a 100 y mucho más preferiblemente de aproximadamente 6.67 a 50. La deposición puede tener lugar en presencia de oxígeno, argón y/u otros gases. El caudal de oxígeno utilizado en la deposición catódica del óxido de zinc y/u óxido de circonio puede ser entre aproximadamente 8 y aproximadamente 28 sccm en ciertas modalidades ejemplares; más preferiblemente de aproximadamente 13 a 23 sccm; y mucho más preferiblemente de aproximadamente 16 a 21 sccm. Si el argón está presente, el caudal de argón utilizado en la deposición catódica del óxido de zinc y/u óxido de circonio puede ser de aproximadamente 10-200 sccm, más preferiblemente de aproximadamente 25 a 175 sccm y mucho más preferiblemente de aproximadamente 50 a 150 sccm. Se observa que aunque el óxido de circonio y el óxido de zinc se pueden expresar como Zr02 y ZnO respectivamente y la capa formada se puede expresar que es de o que comprende ZnxZryOz/ no es necesario que la capa y/o recubrimiento sea oxidado completamente o estequiométrico . La oxidación parcial y la oxidación completa de esta capa y/o recubrimiento son posibles. Puede estar presente mayor o menor cantidad de oxígeno en la capa dependiendo de varios factores, que incluyen el caudal de oxígeno durante la deposición .
La capa formada puede tener la fórmula óxido de zinc-circonio. Antes y/o después del tratamiento con calor, en la capa que comprende óxido de zinc-circonio el zinc pueden constituir de aproximadamente 0.25% a 15% (atómico) de la capa, más preferiblemente de aproximadamente 0.5% a 10% y mucho más preferiblemente de aproximadamente 1% a 8% de la capa. Antes y/o después del HT, el circonio puede constituir de aproximadamente 20% a aproximadamente 50% (atómico) de la capa que comprende óxido de zinc-circonio, más preferiblemente de aproximadamente 25% a 45% y mucho más preferiblemente de aproximadamente 30% a 40% de la capa. Antes y/o después del HT, el oxígeno puede constituir de aproximadamente 40% a 80% (atómico) de la capa que comprende óxido de zinc-circonio, más preferiblemente de aproximadamente 50% a 70% de la capa y mucho más preferiblemente de aproximadamente 55% a aproximadamente 65% de la capa. Estos intervalos son ventajosos debido a que, por ejemplo y sin limitación, si la concentración de zinc es muy baja, habrá zinc insuficiente en la superficie para inhibir adecuadamente el crecimiento fúngico y/o bacteriano, y si la concentración de zinc es muy alta, la estabilidad química y durabilidad ambiental del recubrimiento se degradarán.
El espesor de la capa que comprende óxido de zinc-circonio descrita en las modalidades anteriores puede ser de aproximadamente 10 a 1000 Á en ciertas modalidades ejemplares, más preferiblemente de aproximadamente 200 a 800 Á, mucho más preferiblemente de aproximadamente 400 a 600 Á, en donde un espesor ejemplar es aproximadamente 550 Á en una modalidad ejemplar.
La capa descrita en las modalidades anteriores no está limitada a zinc, circonio y oxígeno. Otros materiales pueden estar presentes en esta capa y se pueden proporcionar otras capas encima o debajo de la capa basada en óxido de zinc-circonio. Sin embargo, en ciertas modalidades ejemplares, la capa puede comprender, puede consistir esencialmente de o puede consistir de ZnxZryOz .
Este recubrimiento y el vidrio que constituyen el artículo revestido pueden ser tratados con calor o no en ciertas modalidades ejemplares. Los términos "tratamiento con calor" y "tratar con calor" utilizados en este documento significan calentar el artículo a una temperatura suficiente para hacer posible la templadura térmica, doblado y/o fortalecimiento con calor del vidrio. Esto incluye, por ejemplo, calentar un artículo a una temperatura de por lo menos aproximadamente 580 o 600°C durante un período suficiente para hacer posible la templadura y/o fortalecimiento con calor.
En ciertas modalidades ejemplares, los óxidos de circonio y zinc co-depositados catódicamente dan por resultado una capa basada en óxido de zinc-circonio que exhibe una excelente resistencia al rayado, combinada con propiedades anti -bacterianas y/o anti -microbianas . En una prueba simple de rayado donde una esfera de borosilicato de 0.317 cm (1/8'') es arrastrada a través de la superficie del artículo revestido, la carga la cual causa un rayado visible sobre la superficie revestida puede ser tan alta como 4.54, 6.8 o 9.07 kilogramos (10, 15 o 20 libras). En comparación, el vidrio no revestido fracasa en esta prueba a menos de 0.23 kilogramos (0.5 libras) . La capa que comprende óxido de zinc-circonio puede pasar una prueba de rayado de 4.5 kg (10 Ib), 6.8 kg (15 Ib) y/o 9.07 kg (20 Ib) con una esfera de borosilicato sin ser rayada en ciertas modalidades ejemplares de esta invención.
Mientras que la invención ha sido descrita en relación con lo que actualmente se considera que es la modalidad más práctica y preferida, se debe entender que la invención no debe ser limitada a la modalidad dada a conocer, sino por el contrario, se pretende cubrir varias modificaciones y ordenamientos equivalentes que están incluidos dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas .

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. Un método para hacer un artículo revestido, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que comprende Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que comprende Zn; y co-depositar catódicamente por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica para formar una capa que comprende ZnxZryOz sobre un substrato de vidrio, en donde la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 15% (atómico) de Zn, de aproximadamente 20% a 50% (atómico) de Zr y de aproximadamente 40% a 80% (atómico) de O.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa se deposita catódicamente con el fin de que comprenda de aproximadamente 0.5% a 10% (atómico) de Zn, de aproximadamente 25% a 45% (atómico) de Zr y de aproximadamente 50% a 70% (atómico) de O.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa se deposita catódicamente con el fin de que comprenda de aproximadamente 1% a 8% (atómico) de Zn, de aproximadamente 30% a 40% (atómico) de Zr y de aproximadamente 55% a 65% (atómico) de O.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además templar térmicamente el artículo revestido.
5. Un método para hacer un artículo revestido, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que comprende Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que comprende Zn; y depositar catódicamente de manera secuencial de por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica sobre un substrato de vidrio para formar por lo menos una primera capa que comprende Zr y una segunda capa que comprende Zn localizada directamente sobre la primera capa que comprende Zr; y templar térmicamente el substrato de vidrio con la primera capa y la segunda capa sobre el mismo para formar un artículo revestido que comprende una capa que comprende óxido de zinc-circonio con propiedades anti-bacterianas y/o anti-fúngicas .
6. Un método para hacer un artículo revestido anti-bacteriano o anti-fúngico, el método está caracterizado porque comprende: depositar catódicamente Zn y Zr sobre un substrato de vidrio en presencia de por lo menos oxígeno; y formar una capa que comprende ZnxZryOz sobre el substrato de vidrio, en donde la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 15% (atómico) de Zn, de aproximadamente 20% a 50% (atómico) de Zr y de aproximadamente 40% a 80% (atómico) de O y en donde la capa inhibe sustancialmente el crecimiento de bacterias y hongos .
7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además templar térmicamente el artículo revestido.
8. Un método para hacer un artículo revestido, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que comprende Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que comprende Zn; y co-depositar catódicamente por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica sobre un substrato de vidrio para formar una capa que comprende ZnxZryOz, en donde una potencia de deposición catódica diferente se aplica para cada uno del primer objetivo y el segundo objetivo con el propósito de controlar la composición de la capa.
9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la potencia para el objetivo de Zn es de aproximadamente 1.6 a 3.6 kw y la potencia para el objetivo de Zr es de aproximadamente 1.5 a 3.5 k .
10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 15% (atómico) de Zn, de aproximadamente 20% a 50% (atómico) de Zr y de aproximadamente 40% a 80% (atómico) de O.
11. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además templar térmicamente el artículo revestido.
12. Un método para hacer un artículo revestido, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que comprende Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que comprende Zn; y co-depositar catódicamente por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica para formar una capa que comprende ZnxZryOz sobre un substrato de vidrio, en donde el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica están desviados entre sí por un ángulo theta (T) el cual es mayor que cero grados.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el ángulo theta (T) es mayor que 5 grados y menor que aproximadamente 60 grados.
14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el ángulo theta (T) es de aproximadamente 30 a aproximadamente 45 grados.
15. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además templar térmicamente el artículo revestido.
16. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 15% (atómico) de Zn, de aproximadamente 20% a 50% (atómico) de Zr y de aproximadamente 40% a 80% (atómico) de O.
17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además proporcionar una capa barrera entre el substrato de vidrio y la capa que comprende ZnxZryOz.
18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la capa barrera comprende nitruro de silicio, óxido de silicio y/u oxinitruro de silicio.
19. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además proporcionar una capa barrera debajo de la capa que comprende ZnxZryOz .
20. Un método para hacer un artículo revestido, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar un primer objetivo de deposición catódica que comprende Zr; proporcionar un segundo objetivo de deposición catódica que comprende Zn; y co-depositar catódicamente por lo menos el primer objetivo de deposición catódica y el segundo objetivo de deposición catódica para formar una capa que comprende un nitruro de Zr impurificado con Zn sobre un substrato de vidrio, en donde la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 20% (atómico) de Zn.
21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende además tratar con calor el substrato de vidrio con la capa que comprende el nitruro de Zr impurificado con Zn sobre el mismo y en donde el tratamiento con calor causa que la capa se transforme en una capa que comprende un óxido de Zr impurificado con Zn.
22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la capa que comprende el óxido de Zr impurificado con Zn comprende de aproximadamente 0.5% a 10% (atómico) de Zn, de aproximadamente 25% a 45% (atómico) de Zr y de aproximadamente 50% a 70% (atómico) de O.
23. Un artículo revestido con propiedades antibacterianas y/o anti-fúngicas , caracterizado porque comprende una capa que comprende ZnxZryOz sobre un substrato de vidrio, la capa tiene propiedades anti -bacterianas y/o anti-fúngicas, y en donde la capa comprende de aproximadamente 0.25% a 15% (atómico) de Zn, de aproximadamente 20% a 50% (atómico) de Zr y de aproximadamente 40% a 80% (atómico) de O.
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