WO2003022463A1 - Surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensation - Google Patents

Surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensation Download PDF

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WO2003022463A1
WO2003022463A1 PCT/FR2002/003090 FR0203090W WO03022463A1 WO 2003022463 A1 WO2003022463 A1 WO 2003022463A1 FR 0203090 W FR0203090 W FR 0203090W WO 03022463 A1 WO03022463 A1 WO 03022463A1
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WO
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protuberances
cleaning
surface according
self
protrusions
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/003090
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English (en)
Inventor
Franck Rouppert
Christophe Bureau
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Commissariat A L'energie Atomique
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Publication date
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
    • B08B17/06—Preventing deposition of fouling or of dust by giving articles subject to fouling a special shape or arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
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    • B08B17/06—Preventing deposition of fouling or of dust by giving articles subject to fouling a special shape or arrangement
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/512—Hydrophobic, i.e. being or having non-wettable properties

Definitions

  • the present invention relates to a self-cleaning and / or anti-fouling and / or anti-condensation surface, that is to say a surface on which pollutants, contaminants and / or liquids do not bind and / or pollutants, contaminants and / or liquids already present are easily removed.
  • the technical field of the invention can, in general, be considered as that of the treatment of surfaces with a view to giving them self-cleaning and / or anti-fouling and / or anti-condensation properties to keep them and / or make them clean and / or prevent condensation of water or other liquids on these surfaces and / or eliminating their fogging.
  • the technical field of the invention can, moreover, be considered as that of so-called “nano-structured” materials.
  • Such a surface is prepared, for example, by applying glue to a surface, then coating the glue with Têflon ® powder.
  • document WO-A-00/58415 relates to a method and a device for the lossless transport or the emptying of hydrophilic liquids in which the device has, on the side facing the liquid, elevations and depressions, the distance between the elevations being from 0.1 to 200 ⁇ m and the height of the elevations being from 0.1 to 100 ⁇ m and the elevations being hydrophobic.
  • the object of the present invention is, among other things, to meet this need.
  • the object of the present invention is also to provide a self-cleaning, and / or anti-fouling and / or anti-condensation surface which does not have the drawbacks, defects, limitations and disadvantages of the surfaces of the prior art and which overcomes the problems of surfaces of the prior art.
  • a self-cleaning and / or anti-fouling and / or anti-condensation surface constituted by a surface on which small slender protuberances are attached and / or grafted.
  • the main dimension of said protuberances is much larger, for example 1.5 to 1000 times, than the other or the others of their dimensions, such as the diameter.
  • said protrusions generally have a length of 1 to a few nm, for example 10 nm, up to a few hundred ⁇ m, for example 100 to 1000 ⁇ m.
  • said elongated protuberances have the form of strands, filaments, threads, eyelashes or points.
  • the surf according to the invention is fundamentally different from the surfaces of the prior art, in that the protuberances with which the surface is provided are specifically long protuberances and, moreover, protrusions of small size whereas in the prior art, it is rather elevations, bumps, projections whose shape is not clearly defined, but which in no case can be described as being elongated.
  • the specific shape of the protrusions according to the invention makes it possible to obtain self-cleaning, anti-fouling, anti-condensation, anti-fogging properties, which are excellent with respect to any pollutant, contaminant, or liquid and equal to, or even superior to, those of similar surfaces. of the prior art.
  • the surfaces obtained have perfectly controlled and controlled properties.
  • the surface and the protuberances are not obtained simultaneously during the same process.
  • the functional properties that is to say the properties inherent in the material constituting the surface, independently of the protuberances, are preserved, are absolutely not affected by the fact that protuberances are added, grafted onto this surface.
  • the properties of the surface material are absolutely not affected, even over a long period, by the elongated protrusions, of small size according to the invention.
  • the surface according to the invention, provided with added protuberances retains the properties of use of the same surface, but not treated, not provided with protuberances and the mechanical strength and the service life are preserved.
  • the long protuberances for example, the small eyelashes can be hydrophobic, in particular at their end and / or over their entire length so as to obtain a self-cleaning and / or anti-fouling effect, or hydrophilic to obtain an anti-condensation and / or anti-fogging effect.
  • FIG. 1 represents the elimination of pollutants from a surface of the invention
  • FIG. 2 shows the behavior of a surface without elongated protuberances or eyelashes, during an attempt to eliminate these same pollutants.
  • FIG. 1 shows the mechanism by which the surface (1) according to the invention, provided with elongated protuberances (2), has improved self-cleaning and anti-fouling properties compared to the same surface (1) not provided with protuberances , shown in Figure 2.
  • the self-cleaning character of such a surface is obtained by reduction of the contact surface between said surface and water, dust, or other contaminants, pollutants , and by the hydrophobic nature of the end of elongated protuberances, such as strands. Pollutants, contaminants, or drops of liquid
  • the pollutants (3) are entrained by drops of water (4) or other liquids which remain in an almost perfectly spherical form (4) - and flow very quickly by gravity with a rotational movement.
  • the elongate protrusions of the invention can be made of an organic polymer, for example strands of organic polymers.
  • organic polymers can be, for example, polyolefins, polycarbonates, etc.
  • the long protuberances can also consist, for example of filaments, of inorganic compounds, for example of glass fibers, sheathed with organic substances, for example of paraffin.
  • the end of the elongated protuberances for example strands or filaments, consisting, for example of macromolecular chains, can be functionalized, so as to obtain the selected amphiphilic behavior.
  • the elongated protuberances are grafted, and / or added in a re-gioselective manner. That is to say that the protuberances are distributed over the surface in a precise, defined manner, and that the surface therefore generally has a defined, precise morphology.
  • the protuberances are attached, preferably grafted, according to a pattern, a defined network, on the surface.
  • This pattern can be chosen, for example, from patterns, networks, checkerboard.
  • the spacing between the protuberances and / or their length is chosen as a function of the size of the pollutants, contaminants, or liquids to be removed, to be removed from said surface.
  • This spacing can generally vary from a few nanometers to a few hundred micrometers. We will then speak, for example of nanocils or microcils.
  • the regioselectivity of the protrusions of the surface according to the invention makes it possible to adapt exactly the surface to the pollutants to be eliminated, repelled and to obtain a perfect efficiency for each particular pollutant. In other words, regioselectivity ensures a precise adaptation of the morphology to the targeted pollutants.
  • the protrusions can be transparent or else non-transparent; By “transparent” is generally meant transparent to visible light.
  • the surface itself (that is to say independently of the protuberances) may be of any material, but according to the invention, it has been found that the elongated grafted protuberances, added, retain their transparency to the transparent materials, and , therefore, the material is preferably a transparent material, such as glass, organic or mineral.
  • the surface according to the invention is preferably a transparent surface (by "transparent” is generally understood to be transparent to visible light) on which protrusions which are transparent or non-transparent are attached and / or grafted.
  • the surface is thus provided with self-cleaning and / or anti-fouling and / or anti-condensation properties and its transparency is not modified, affected by the protuberances whether these are transparent or non-transparent. It is surprising that the transparency of the surface, provided with the properties listed above, is in no way affected by protuberances, even if these are not transparent.
  • This material can also be chosen from metals, such as stainless steel, aluminum, plastics, ceramics, etc.
  • the surface according to the invention will advantageously have metal studs or spikes, on which are elongated and / or grafted, the protuberances.
  • said studs or points are arranged in a defined pattern or network.
  • the invention also relates to a process for preparing a self-cleaning and / or anti-fouling and / or anti-condensation surface, in which: metal studs or spikes are produced on a surface; the surface of the metal constituting the studs is functionalized; are reported, and / or graft, elongated protuberances on said functionalized pads; - The end of said protrusions is functionalized, so as to obtain the desired amphiphilic behavior.
  • said metal studs are produced according to a defined pattern or network, for example a checkerboard.
  • Said networks or patterns of metal studs can be produced by vacuum deposition of a metal generally chosen from aluminum, gold, niobium, etc., through a mask provided with perforations, or by lithography.
  • This mask is generally a mask made up of a very thin metal sheet, in which a defined network or pattern of perforations is produced corresponding to the pattern or network of metal studs or points which it is desired to produce on the surface.
  • the invention further relates to an object, part, device, installation, or element comprising at least one surface according to the invention, as defined above.
  • the object may include several surfaces, each of which may have different properties.
  • the object may be flat, such as a window, and may have a hydrophobic, self-cleaning side and the other hydrophilic, anti-fog face.
  • the invention finds its application in numerous fields of industry and, therefore, such objects will be chosen for example from:
  • the first step or “patterning” step consists in making a pattern of functionalized metal studs on the surface, for example, of glass.
  • the objective is to produce conductive sites on the glass and regioselectively which will allow local grafting of small eyelashes by in situ electropolymerization.
  • One of the possible methods for this is to carry out a vacuum deposition of a metal, for example aluminum or through, a mask.
  • This mask consists, for example, of a very thin metal sheet.
  • a well-defined network of microperforations for example with a laser, of equally well-defined diameter.
  • a perfectly defined network of metal studs is then obtained on the surface, for example made of glass or the like, after the vacuum deposition operation and the removal of the mask.
  • the same network can be obtained by lithography.
  • a treatment is then carried out to functionalize said metal studs.
  • This treatment is generally a treatment in an aqueous medium to form hydroxyl groups on the pads.
  • the second step of the process is a so-called grafting step.
  • the long protuberances according to the invention are grafted, reported, onto the functionalized metal studs, for example hydroxyls, produced during the previous step.
  • This grafting, this synthesis on the functionalized pads is done, for example, by an electropolymerization process or by a chemical polymerization process, in particular in the case where the protuberances, the eyelashes are made up of strands of organic polymers.
  • the synthesis is carried out directly by chemical and electrochemical reactions on the hydroxyl sites.
  • the end of the protrusions is functionalized so as to obtain the selected amphiphilic behavior: for example, by hydroxylation, to obtain a hydrophilic surface and by grafting hydrophobic groups, such as siloxane groups, in order to obtain a hydrophobic, self-cleaning surface.

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Abstract

Surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensation, constituée par une surface sur laquelle sont rapportées, et/ou greffées, des protubérances longilignes de petite taille. Procédé de préparation de cette surface. Objet, pièce, dispositif, installation ou élément comprenant une telle surface.

Description

SURFACE AUTONETTOYANTE ET/OU ANTISALISSURE ET/OU ANTICONDENSATION
DESCRIPTION
La présente invention concerne une surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensation, c'est-à-dire une surface sur laquelle les polluants, contaminants et/ou les liquides ne se fixent pas et/ou les polluants, contaminants et/ou les liquides déjà présents sont facilement éliminés.
Le domaine technique de l'invention peut, de manière générale, être considéré comme celui du traitement des surfaces en vue de leur conférer des propriétés autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensâtion pour les conserver et/ou les rendre propre et/ou empêcher la condensation de l'eau ou d'autres liquides sur ces surfaces et/ou en éliminer la buée. Le domaine technique de l'invention peut, en outre, être considéré comme celui des matériaux dits « nano-structurés ».
Dans ce domaine, il a été récemment démontré que des espèces végétales possèdent des propriétés autonettoyantes, hydrofuges (« water-repellent ») , déperlantes, et antiadhérentes, intéressantes, voire remarquables. Ainsi, le document de C. NEINHUIS et . BARTHLOTT « Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces » ; Anuals of Botany 79 : 667 - 677, 1997, ëtudie-t-il plus de deux cents espèces de plantes dont les feuilles ont des propriétés hydrofuges et met en évidence les caractéristiques micromorphologiques de la surface de ces feuilles.
En particulier, il a été prouvé que l'on peut aisément, par exemple, faire perler des gouttes de colle cyano-acrylique sur une feuille de lotus, comme les gouttes d'eau perlent sur le nylon, c'est ce que l'on appelle « l'Effet Lotus® ».
La feuille de lotus reste propre et n'accroche jamais la poussière. Il est généralement admis que pour qu'une surface soit propre, elle doit être lisse, le lotus, lui, est précisément la preuve du contraire.
C'est un botaniste allemand de l'Université de Bonn, ilhelm BARTHLOTT, auteur de l'article cité plus haut, qui, intrigué par cette propriété particulière s'est intéressé à la surface de la feuille de lotus. Il a découvert que des microsphères en recouvrent toute l'étendue, avec la propriété de faire glisser les éléments étrangers sans qu'ils puissent adhérer. Les gouttes d'eau, au lieu de s'étaler comme sur une surface plane, restent rondes et roulent sur ce relief, embarquant au passage les grains de poussière et autres déchets. Ainsi, la feuille de lotus est toujours d'une propreté impeccable . En appliquant cet « effet lotus », BARTHLOTT a notamment réuni à faire glisser de la colle sur une feuille de papier. Le biologiste et son équipe ont alors eux-mêmes développé des surfaces à « effet lotus », dont les applications industrielles commencent à apparaître : une peinture anti-poussière a récemment été présentée lors d'un salon du bâtiment à Paris. L'objectif est de réaliser des façades restant propres dans les villes. A long terme, voire moyen terme, BARTHLOTT envisage de nombreuses applications, par exemple dans les carrosseries de voitures , revêtements de sol, instruments de cuisine, surfaces sanitaires pour la protection entre les salissures et les bactéries.
Les applications industrielles des découvertes effectuées sur les plantes, mentionnées plus haut, sont en particulier décrites dans le document WO-A-96/04123 , qui décrit des objets, notamment transparents, pourvus de surfaces antinettoyantes constituées d'une structure artificielle formées de creux, de dépressions, et de saillies, bosses ou élévations, la distance entre les saillies ou bosses étant de 5 à 20 μm et la hauteur des saillies ou bosses étant de 5 à 100 μ , et les bosses ou saillies étant hydrophobes et insolubles dans l'eau.
Une telle surface est préparée, par exemple, en appliquant de la colle sur une surface, puis en revêtant la colle avec de la poudre de Têflon®.
De même le document WO-A-00/58415 concerne un procédé et un dispositif pour le transport sans perte ou la vidange de liquides hydrophiles dans lequel le dispositif, présente, du côté faisant face au liquide, des élévations et des dépressions, la distance entre les élévations étant de 0,1 à 200 μm et la hauteur des élévations étant de 0,1 à 100 μm et les élévations étant hydrophobes.
Les résultats en matière de propriétés autonettoyantes, antisalissures, antibuée, anticondensation, anti-adhésion des surfaces, telles que celles préparées dans les brevets cités plus haut ne sont pas complètement satisfaisantes. En particulier, il est difficile d'adapter la nature de la surface à des polluants contaminants, spécifiques, car la morphologie, la structure de la surface n'est pas contrôlée, maîtrisée, en outre, certains types de surfaces ne peuvent être traités, en particulier les surfaces transparentes, sous peine de devenir opaque. Il existe donc un besoin pour une surface autonettoyante, et/ou antisalissure et/ou anticondensation qui présente d'excellentes propriétés dans toutes les circonstances, vis-à-vis de tous les polluants et contaminants, et/ou vis-à-vis de tous les liquides, et qui puisse, en outre, être fabriquée facilement, et à un faible coût.
Il existe, en outre, un besoin pour une surface, telle que ladite surface puisse conserver son état de propreté sans intervention humaine, à savoir sans nettoyage tout en conservant les propriétés d'usage d'une surface non traitée, ainsi que sa tenue mécanique et sa durée de vie. En d'autres termes, il faut que la surface, tout en étant pourvue de propriétés autonettoyantes, antisalissures et/ou anticondensation conserve toutes les propriétés inhérentes au matériau qui la constitue et ce sur une longue durée.
Le but de la présente invention est, entre autre, de répondre à ce besoin.
Le but de la présente invention est encore de fournir une surface autonettoyante, et/ou antisalissure et/ou anticondensation qui ne présente pas les inconvénients, défauts, limitations et désavantages des surfaces de l'art antérieur et qui surmonte les problèmes des surfaces de l'art antérieur.
Ce but, et d'autres encore, sont atteints, conformément à l'invention par une surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensation constituée par une surface sur laquelle sont rapportées et/ou greffées des protubérances longilignes de petite taille.
Par longiligne, on entend généralement que la dimension principale desdites protubérances est nettement plus importante, par exemple de 1,5 à 1 000 fois, que l'autre ou les autres de leurs dimensions, telles que le diamètre.
Par de petite taille, on entend que lesdites protubérances ont généralement une longueur de 1 à quelques nm, par exemple 10 nm, jusqu'à quelques centaines de μm, par exemple 100 à 1 000 μm.
Généralement, lesdites protubérances longilignes ont la forme de brins, filaments, fils, cils ou pointes.
Il est tout d' abord à noter que la surf ce selon l'invention se distingue fondamentalement des surfaces de l'art antérieur, en ce que les protubérances, dont est pourvue la surface, sont spécifiquement des protubérances longilignes et, en outre, des protubérances de petite taille alors que dans l'art antérieur, il s'agit plutôt d'élévations, bosses, saillies dont la forme n'est pas clairement définie, mais qui en aucun cas ne peuvent être décrites comme étant longilignes. La forme spécifique des protubérances selon l'invention permet d'obtenir des propriétés autonettoyantes, antisalissures, anticondensation, antibuée, qui sont excellentes vis-à-vis de tout polluant, contaminant, ou liquide et égales, voire supérieures, à celles des surfaces analogues de l'art antérieur.
De plus, du fait de la forme spécifique des protubérances et de leur caractère rapporté, par exemple greffé, les surfaces obtenues ont des propriétés parfaitement maîtrisées, contrôlées.
Par « rapporté », on entend généralement que la surface et les protubérances ne sont pas obtenues simultanément lors du même procédé. En outre, les propriétés fonctionnelles, c'est-à-dire les propriétés inhérentes au matériau constituant la surface, indépendamment des protubérances, sont conservées, ne sont absolument pas affectées par le fait que des protubérances soient rapportées, greffées sur cette surface. En d'autres termes, les propriétés du matériau de la surface ne sont absolument pas affectées, même sur une longue durée, par les protubérances longilignes, de petite taille selon l'invention. En particulier, la surface selon l'invention, munie de protubérances rapportées, conserve les propriétés d'usage de la même surface, mais non traitées, non pourvues de protubérances et la tenue mécanique et la durée de vie sont conservées . Selon l'invention, les protubérances longilignes, par exemple, les petits cils peuvent être hydrophobes, en particulier à leur extrémité et/ou sur toute leur longueur pour obtenir alors un effet autonettoyant et/ou antisalissure, ou hydrophiles pour obtenir un effet anticondensâtion et/ou antibuée. L'invention va maintenant être décrite plus en détails dans la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 représente l'élimination des polluants depuis une surface de l'invention
(étapes A, B, C) ; la figure 2 montre le comportement d'une surface sans protubérances longilignes ou cils, lors d'une tentative pour éliminer ces mêmes polluants .
On a représenté sur la figure 1, le mécanisme par lequel la surface (1) selon l'invention, munie de protubérances longilignes (2) , possède des propriétés autonettoyantes et antisalissures améliorées par rapport à la même surface (1) non munie de protubérances, représentée sur la figure 2.
Dans le cas d'une surface autonettoyante et/ou antisalissure selon l'invention, le caractère autonettoyant d'une telle surface est obtenu par réduction de la surface de contact entre ladite surface et l'eau, la poussière, ou autres contaminants, polluants, et par le caractère hydrophobe de l'extrémité des protubérances longilignes, telles que des brins . Les polluants, contaminants, ou gouttes de liquide
(3) ne peuvent se fixer que sur l'extrémité des protubérances, telles que des brins (2) qui forment une barrière avec la surface sous-jacente (1) .
Les polluants (3) sont entraînés par les gouttes d'eau (4) ou autres liquides qui restent sous une forme presque parfaitement sphérique (4) -et s'écoulent très rapidement par gravité avec un mouvement de rotation.
Ce mouvement de rotation des gouttes (4) décolle les poussières (3) rencontrées- au sommet des protubérances longilignes (2) , par exemple des petits cils,....
Au contraire, lorsque la surface n'est pas pourvue de protubérances longilignes selon l'invention (figure 2) , les polluants (3) se fixent directement sur la surface (1) et y sont fortement liés et ils ne peuvent ' être entraînés par les gouttes d'eau (4) qui ont une forme écrasée et s'écoulent très lentement. La surface (1) reste donc contaminée, polluée.
Les protubérances longilignes de l'invention, telles que des cils, peuvent être constituées d'un polymère organique, par exemple de brins de polymères organiques .
Ces polymères organiques peuvent être, par exemple, des polyoléfines, des polycarbonates,....
Les protubérances longilignes peuvent aussi être constituées, par exemple de filaments, de composés inorganiques, par exemple des fibres de verre, gainées de substances organiques, par exemple de paraffine.
Dans les deux cas, l'extrémité des protubérances longilignes, par exemple brins ou filaments, constitués, par exemple de chaînes macromoléculaires, peut être fonctionnalisée, de façon à obtenir le comportement amphiphile choisi.
Ainsi, dans le cas où un comportement hydrophobe est souhaité, on procédera, par exemple, à une hydroxylation et on obtiendra un effet antibuée, et dans le cas où un comportement hydrophobe est souhaité, on procédera au greffage de groupements, tels que des groupements siloxanes pour obtenir un effet autonettoyant et/ou antisalissure. De manière avantageuse, selon l'invention, les protubérances longilignes sont greffées, et/ou rapportées de manière rêgiosélective. C'est-à-dire que les protubérances sont réparties sur la surface de manière précise, définie, et que la surface présente donc globalement une morphologie définie, précise.
L'efficacité de la surface selon l'invention se trouve renforcée .
Les protubérances sont rapportées, greffées de préférence, selon un motif, un réseau, défini, sur la surface.
Ce motif peut être choisi, par exemple, parmi les motifs, réseaux, en damier.
Avantageusement, l'espacement entre les protubérances et/ou leur longueur est choisie en fonction de la taille des polluants, contaminants, ou liquides à éliminer, à éloigner de ladite surface.
Cet espacement pourra varier généralement de quelques nanomètres à quelques centaines de micromètres. On parlera alors, par exemple de nanocils ou de microcils. La régiosélectivité des protubérances de la surface selon l'invention permet d'adapter exactement la surface aux polluants à éliminer, à repousser et à obtenir une efficacité parfaite pour chaque polluant particulier. En d'autres termes, la régiosélectivité assure une adaptation précise de la morphologie aux polluants visés.
Les protubérances peuvent être transparentes ou bien non transparentes ; par « transparentes », on entend généralement transparentes à la lumière visible. La surface elle-même (c'est-à-dire indépendamment des protubérances) peut être en un matériau quelconque, mais selon l'invention, il s'est avéré que les protubérances longilignes greffées, rapportées conservaient leur transparence aux matériaux transparents, et, de ce fait, le matériau est de préférence un matériau transparent, tel que le verre, organique ou minéral .
En d'autres termes, la surface selon l'invention est de préférence une surface transparente (par « transparente », on entend généralement transparente à la lumière visible) sur laquelle sont rapportées et/ou greffées des protubérances qui sont transparentes ou non transparentes .
La surface se trouve ainsi pourvue de propriétés autonettoyantes et/ou antisalissures et/ou anticondensation et sa transparence n'est pas modifiée, affectée par les protubérances que celles-ci soient transparentes ou non transparentes. Il est étonnant que la transparence de la surface, pourvue des propriétés énumérées ci-dessus, ne soit en rien affectée par des protubérances, même si celles-ci ne sont pas transparentes . Ce matériau peut également être choisi parmi les métaux, tels que l'acier inoxydable, l'aluminium, les plastiques, la céramique, etc..
Enfin, en fonction du procédé de préparation, la surface selon l'invention présentera, de manière avantageuse des plots ou pointes métalliques, sur lesquels sont rapportées, et/ou greffées, les protubérances longilignes .
Avantageusement, lesdits plots ou pointes sont disposés selon un motif ou réseau défini.
L' invention concerne également un procédé de préparation d'une surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensâtion, dans lequel : on réalise sur une surface des plots ou pointes métalliques ; on fonctionnalise la surface du métal constituant les plots ; on rapporte, et/ou greffe, des protubérances longilignes sur lesdits plots fonctionnalisés ; - on fonctionnalise l'extrémité desdites protubérances, de façon à obtenir le comportement amphiphile voulu. Avantageusement, lesdits plots métalliques sont réalisés suivant un motif ou réseau défini, par exemple un damier.
Lesdits réseaux ou motifs plots métalliques peuvent être réalisés par dépôt sous vide d'un métal généralement choisi parmi l'aluminium, l'or, le niobium, etc., au travers d'un masque pourvu de perforations, ou par lithogravure. Ce masque est généralement un masque constitué d'une feuille métallique très fine, dans laquelle est réalisé un réseau ou motif défini de perforations correspondant au motif ou réseau de plots ou pointes métalliques que l'on souhaite réaliser sur la surface. L'invention concerne, en outre, un objet, pièce, dispositif, installation, ou élément comprenant au moins une surface selon l'invention, telle que définie ci-dessus . L'objet peut comprendre plusieurs surfaces dont chacune peut avoir des propriétés différentes. Par exemple, l'objet peut être plan, tel qu'une vitre, et peut avoir une face hydrophobe, autonettoyante et l'autre face hydrophile, antibuée. L'invention trouve son application dans de nombreux domaines de l'industrie et, de ce fait, de tels objets seront choisis par exemple parmi :
- vitrage autonettoyants pour immeubles ;
- verres de lunettes autonettoyants ; - vitrages automobiles qui comportent alors une face intérieure antibuée et une face extérieure autonettoyante ;
- cockpits d'avions autonettoyants ; capteurs et instruments de mesures antisalissures tels que tubes de Pitot, sondes de température, etc. : la fiabilité des mesures dans le temps de ces appareils est améliorée ; surfaces sanitaires, par exemple éviers, douches, toilettes, etc., autonettoyantes ; - panneaux solaires autonettoyants ; blocs optiques des systèmes d'éclairage ; antennes autonettoyantes, par exemple, radar, radio, TV-satellite ; ouvrages métalliques décoratifs autonettoyants ;
- surfaces industrielles antisalissures, , par exemple d'abattoirs, boucheries, charcuteries, hôpitaux, cuisines, pour lesquelles les normes d'hygiène antibactériennes sont draconiennes ; ailes d'avions antisalissures et antigivrage ;
- parois intérieures de bouteilles et conteneurs permettant la récupération de 100 % du contenu ;
- ustensiles de cuisine : casseroles, poêles, couverts, etc.
Dans tous les cas, grâce aux surfaces de l'invention, on obtient une réduction des coûts, du fait du nombre réduit d'opérations de nettoyage, et réduction des émissions polluantes, grâce au faible volume des effluents de nettoyage.
On décrit, dans ce qui suit, un mode de réalisation de l'invention, dans lequel on réalise le traitement, par exemple, d'un vitrage simple, sans revêtement métallique, dans lequel on élabore in-situ de petits cils.
La première étape ou étape de « patterning » consiste à réaliser un motif de plots métalliques fonctionnalisés sur la surface, par exemple, du verre.
Autrement dit, l'objectif est de réaliser sur le verre et de façon regiosélective des sites conducteurs qui vont permettre de réaliser le greffage local de petits cils par électropolymérisation in-situ. Un des procédés possibles pour cela est de réaliser un dépôt sous vide d'un métal, par exemple l'aluminium ou au travers, d'un masque.
Ce masque est constitué, par exemple, d'une feuille métallique très fine. De préférence sur cette feuille métallique est réalisée un réseau bien défini de microperforations, par exemple au laser, de diamètre également bien défini.
On obtient alors sur la surface, par exemple en verre ou autre, après l'opération de dépôt sous vide et le retrait du masque, un réseau parfaitement défini de plots métalliques.
Le même réseau peut être obtenu par lithogravure.
On réalise ensuite un traitement pour fonctionnaliser lesdits plots métalliques.
Ce traitement est généralement un traitement en milieu aqueux pour former sur les plots des groupements hydroxyles .
La deuxième étape du procédé est une étape dite de greffage.
Dans cette étape, on greffe, on rapporte, les protubérances longilignes selon l'invention sur les plots métalliques fonctionnalisés, par exemple hydroxyles, réalisés lors de l'étape précédente. Ce greffage, cette synthèse sur les plots fonctionnalisés, se fait, par exemple, par un procédé d' électropolymérisation ou par un procédé de polymérisation chimique, en particulier dans le cas où les protubérances, les cils sont constitués de brins de polymères organiques. La synthèse s'effectue directement par réactions chimiques et électrochimiques sur les sites hydroxyles. Une fois atteinte la longueur visée des protubérances, par exemple brins polymères, l'extrémité des protubérances, par exemple chaînes macromoléculaires, est fonctionnalisée de façon à obtenir le comportement amphiphile choisi : par exemple, par hydroxylation, pour obtenir une surface hydrophile et par greffage de groupements hydrophobes, tels que des groupements siloxanes, pour obtenir une surface hydrophobe, autonettoyante .

Claims

REVENDICATIONS
1. Surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensâtion, constituée par une surface sur laquelle sont rapportées, -, et/ou greffées, des protubérances longilignes de petite taille.
2. Surface selon la revendication 1, dans laquelle la longueur des protubérances est de quelques nm à quelques centaines de μm.
3. Surface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle lesdites protubérances ont la forme de brins, filaments, cils, fils, ou pointes.
4. Surface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les protubérances sont hydrophobes .
5. Surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les protubérances sont hydrophiles .
6. Surface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle lesdites protubérances sont constituées d'un polymère organique.
7. Surface selon la revendication 6, dans laquelle l'extrémité desdites protubérances en polymère est fonctionnalisée.
8. Surface selon la revendication 7, dans laquelle l'extrémité desdites protubérances est pourvue de propriétés hydrophiles, moyennant quoi la surface est une surface antibuée.
9. Surface selon la revendication 7, dans laquelle l'extrémité desdits brins est pourvue de propriétés hydrophobes, moyennant quoi, la surface est une surface autonettoyante .
10. Surface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les protubérances sont rapportées, et/ou greffées, . de manière regiosélective.
11. Surface selon la revendication 10, dans laquelle les protubérances sont rapportées selon un motif ou réseau défini.
12. Surface selon la revendication 11, dans laquelle ledit motif ou réseau est un damier.
13. Surface selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans laquelle l'espacement entre les protubérances et/ou la longueur des protubérances est choisie en fonction de la taille des polluants, contaminants, ou liquides à éliminer, à éloigner de ladite surface.
14. Surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle l'espacement entre les protubérances est de quelques nm à quelques centaines de μm.
15. Surface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la surface est en un matériau choisi parmi le verre, les métaux, les matières plastiques, et la céramique.
16. Surface selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui est pourvue de plots, pointes métalliques sur lesquels sont rapportées, et/ou greffées, les protubérances longilignes.
17. Surface selon la revendication 16, dans laquelle les plots ou pointes sont disposés suivant un motif ou réseau défini.
18. Procédé de préparation d'une surface autonettoyante et/ou antisalissure et/ou anticondensâtion, dans lequel : on réalise sur une surface des plots ou pointes métalliques ; on fonctionnalise la surface du métal constituant les plots ; on rapporte, et/ou greffe, des protubérances longilignes sur lesdits plots fonctionnalisés ; on fonctionnalise l'extrémité desdites protubérances, de façon à obtenir le comportement amphiphile voulu.
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les plots ou pointes métalliques sont réalisés suivant un motif ou réseau défini, par exemple un damier.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 et 19, dans lequel les plots ou pointes sont réalisés par dépôt sous vide d'un métal au travers d'un masque pourvu de perforations.
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel les perforations du masque sont réalisées suivant un réseau ou motif précis correspondant à un motif ou réseau de plots ou pointes métalliques que l'on souhaite réaliser sur la surface.
22. Procédé selon la revendication 18, dans, lequel les plots ou pointes sont réalisés par lithogravure.
23. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les plots sont fonctionnalisés en milieu aqueux pour former sur les plots des groupements hydroxyles.
24. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les protubérances longilignes . sont greffées par polymérisation chimique ou par électropolymérisation.
25. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'extrémité des protubérances est fonctionnalisée par hydroxylation pour obtenir une surface, hydrophile.
26. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'extrémité des protubérances est fonctionnalisée par greffage de groupements hydrophobes.
27. Objet, pièce, dispositif, installation ou élément comprenant au moins une surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 17.
28. Objet selon la revendication 27, comprenant plusieurs surfaces selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dont chacune a des propriétés différentes .
29. Objet selon la revendication '28, telle qu'une vitre, qui est plan, et dont une face est autonettoyante hydrophobe et l'autre face hydrophile, antibuée.
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