Presentación Dip-Coating

MARCO DE REFERENCIA.

Para poder realizar este dispositivo definiremos teóricamente el proceso que efectúa el dip-coating por lo que a continuación lo describimos.

DEFINICION DIP COATING

Según lo mencionado en [3] existen dos tipos de deposición de capas:

• Deposición física por vapor.
• Métodos químicos.

Los distintos métodos de deposición física en fase de vapor consisten, genéricamente, en evaporar un metal puro o aleación, obtener su reacción para formar el compuesto deseado y depositarlo sobre la pieza a recubrir. La deposición puede producirse en una atmosfera reactiva o inerte y es preferible que el sustrato se mantenga a temperatura para incrementar los valores de adherencia. El proceso puede ser asistido por plasma para aumentar la velocidad de crecimiento y mejorar las propiedades de la capa [10].

Entre los métodos de deposición por soluciones químicas tenemos el dip-coating, el cual es un método de deposición de capas de grosor pequeñas (películas finas) mediante la inmersión de un sustrato en una solución.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Uno de los métodos más difundidos para la obtención de capas uniformes y homogéneas es el dip-coating.

En este proceso el sustrato se sumerge en la solución a temperatura ambiente, se mantiene inmerso durante un tiempo determinado y se extrae a una velocidad determinada y constante.

ETAPAS DEL PROCESO

Rodríguez et al. menciona en su libro que en el método dip coating podemos reconocer las siguientes etapas [Figura 1] [1]:

        - Inmersión

        - Inicio

        - Extracción

        - Evaporación

        - Drenaje

[pic 1]

Figura 1.- Etapas dip coating

Conocer que se realiza en cada una de las etapas es muy importante ya que nos permite darnos una idea de los factores involucrados en cada una de ellas. Estos factores son parte importante del diseño que implementaremos. A continuación definimos cada una de las etapas:

Inmersión

En esta etapa (Figura 2) se sumerge el sustrato a velocidad constante hasta el nivel que se desee recubrir.

[pic 2]

Figura 2.- Inmersión

Inicio

Durante esta etapa (Figura 3) del proceso la solución contenida en el recipiente se adhiere a la superficie del material (sustrato).

[pic 3]

Figura 3.- Inicio

Extracción

En esta etapa (Figura 4) después de adherirse el líquido en el sustrato, se hace emerger a velocidad constante.

[pic 4]

Figura 4.- Extracción

Evaporación.

Durante esta etapa (Figura 5) del proceso la capa depositada se adelgaza debido a la evaporación del solvente.

[pic 5]

Figura 5.- Evaporación

Drenaje

En esta etapa (Figura 6) ya que el sustrato se encuentra completamente fuera del recipiente se debe dejar un tiempo determinado en la posición indicada para que el exceso de solución que le queda se pueda drenar y quedar la capa uniforme.

[pic 6]

Figura 6.- Drenaje

Kleiman et al. en sus investigaciones comenta que las películas obtenidas por medio de este método fueron de muy buena calidad, debido a que los films que estudió en su  trabajo de investigación presentaron a la anatasa como fase predominante y resultaron altamente transparentes en el rango visible. Concluye que entre varios métodos que utilizó el dip coating es el que le proporcionó las características que él quería obtener con respecto a las películas [4].

Otra opinión importante y que debemos tomar en cuenta surge de [1], que nos dice que el espesor de la película depende de la altura a la cual se dividen las dos corrientes; esta altura depende a su vez del balance de por lo menos tres fuerzas, la viscosa de arrastre, la de gravedad y la debida a la tensión superficial en el menisco cóncavo.

Cuando la velocidad con la que se retira el sustrato U y la viscosidad del líquido ç son suficientemente grandes como para hacer despreciables el efecto de la tensión superficial, el espesor h resulta de la fuerza viscosa de arrastre del líquido de densidad ñ y del drenaje producido por la fuerza de gravedad g, como se muestra en la ecuación, donde c = 0,8 para líquidos newtonianos:

[pic 7]

En los procesos sol-gel, ç y U no son en general suficientemente grandes, y debe considerarse el efecto de la tensión superficial, que adelgaza la película al incorporar la componente vertical de la tensión superficial ã, paralela a la de gravedad:

[pic 8]

La ecuación anterior es útil para analizar la influencia de los distintos parámetros sobre el espesor de la película, aunque sus condiciones de validez son muy restrictivas. Un resultado importante es que cuanto mayor es la velocidad de extracción U, mayor es el espesor de la película h. Estas películas no tienen un espesor constante, sino que el mismo es mayor en la región extraída del baño al final. La incorporación de agentes tenso-activos adecuados a la suspensión permite evitar esta falta de homogeneidad.

MÉTODOS DIP-COATING

Cabe mencionar que de acuerdo a lo citado en [5] el método dip coating ofrece soluciones innovadoras de acuerdo a las necesidades de recubrimiento:

• Recubrimiento por inmersión en caliente (Hot dip coating).

Es el proceso en el que se calienta un objeto, sumergido en plastisol y luego se coloca en una cámara climatizada, donde se lleva a cabo la fusión.

• Recubrimientos por inmersión en frio (Cold dip coating).

Se usa principalmente para capas finas de plastisol. En este proceso, el objeto se sumerge en plastisol sin precalentamiento, y luego se coloca en una cámara climatizada.

• Moldeo rotacional (Rotational molding).

Es un método que consiste en colocar una cantidad limitada de plastisol en un molde y luego girar, la calefacción se lleva a cabo para que el líquido se distribuya por igual. Este es usado para crear productos huecos.

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