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El objetivo principal de la presente tesis es el diseño de nanopartículas de etilcelulosa para su utilización como vehículos de principios activos o sustancias lipofílicas y su deposición sobre un tejido, con la finalidad de obtener textiles funcionales. Para ello, se seleccionó como sustancia lipofílica modelo un filtro solar orgánico y como sustrato textil tejido de algodón. Debido a las características de la sustancia lipofílica seleccionada, el objetivo final de este trabajo es la obtención de tejido de algodón con propiedades protectoras frente a la radiación ultravioleta mediante la aplicación de nanopartículas poliméricas funcionales de etilcelulosa, preparadas por el método de evaporación del solvente a partir de nano-emulsiones aceite en agua (O/W). Por consiguiente, este estudio engloba el diseño de nanomateriales, su aplicación al tejido y estudio de la interacción entre las nanopartículas y el sustrato textil, y la evaluación de las propiedades finales de los tejidos tratados con nanopartículas. Las principales etapas de esta tesis son las siguientes: - Obtención de nanopartículas de etilcelulosa a partir de nano-emulsiones aceite en agua (O/W) utilizadas como plantilla o Estudio de la formación y caracterización de nano-emulsiones o Obtención de nanopartículas a partir de las nano-emulsiones seleccionadas -Aplicación de las nanopartículas sobre el tejido de algodón -Determinación de las propiedades del tejido tratado con nanopartículas Las investigaciones desarrolladas han permitido alcanzar las siguientes conclusiones principales: - Las nano-emulsiones estudiadas presentan suficiente estabilidad a 25ºC para ser utilizadas como plantilla para la obtención de nanopartículas poliméricas de etilcelulosa de tamaño 95%). - La incorporación del agente reticulante Desmodur N100 en la fase oleosa de la nano-emulsión permite la obtención de nanopartículas insolubles en solventes orgánicos tales como etanol. Ello se ha atribuido a la reticulación de las cadenas de etilcelulosa. - La caracterización de los tejidos tratados con nanopartículas puso de manifiesto que los métodos convencionales de acabado del tejido “impregnación del tejido-paso por el foulard-secado” son adecuados para la incorporación de nanopartículas en una proporción suficiente como para otorgar funcionalidad de protección UV al tejido de algodón. - A partir de los resultados obtenidos se dedujo que en el mecanismo de anclaje de las nanopartículas en el tejido de algodón probablemente predomina la penetración de cadenas de celulosa (que se encuentran por encima de su Tg) en las cadenas poliméricas que forman las nanopartículas, formando un entrelazado que aumenta la resistencia de las nanopartículas frente a los procesos de lavado. - La evaluación de las propiedades de protección frente a la radiación UV de los tejidos tratados indica que las diversas modificaciones realizadas en el proceso de deposición de las nanopartículas sobre el tejido de algodón han permitido mejorar las propiedades de protección UV de los tejidos tratados, llegando a obtener textiles con una capacidad de protección excelente (UPF=50+). - Las medidas de transmitancia de los tejidos después de los lavados y la evaluación del detergente empleado pusieron de manifiesto que la capacidad de protección frente a la radiación UV resulta de una contribución del filtro solar de las nanopartículas que resisten después de los lavados (absorción en el intervalo UVB), y el agente blanqueante del detergente depositado en los lavados (absorción en el intervalo UVA)., The main objective of this thesis is the design of ethylcellulose nanoparticles for use as vehicles of lipophilic active substances and their deposition on fabric, to obtain functional textiles. For this purpose, it was selected as a model substance a lipophilic organic sunscreen and cotton fabric as textile. Due to the characteristics of the selected lipophilic substance, the final goal is to obtain UV protective cotton fabric. The main stages of this thesis are: - The preparation of ethylcellulose (EC) nanoparticles loaded with a sunscreen from oil in water nano-emulsions used as templates by the solvent evaporation method. - The application of EC nanoparticles on cotton fabric - The determination of the properties of the textile treated with the nanoparticles Following, the main conclusions of this work are described: - Nano-emulsions studied show sufficient stability to be used as template for the preparation of EC nanoparticles using the solvent evaporation method. - The determination of the concentration of sunscreen in nanoparticles by HPLC allow to conclude that the evaporation process of the solvent does not induce diffusion of sunscreen to the continuous phase (encapsulation efficiency > 95 % ). - The incorporation of the crosslinker Desmodur N100 in the oil phase of the nano-emulsion allows obtaining nanoparticles insoluble in organic solvents such as ethanol. - Characterization of treated fabrics showed that conventional fabric finishing methods "impregnation-padding-drying " are suitable to provide UV protection to fabric. - Evaluation of the properties of protection against UV radiation of the treated fabrics indicates that various modifications to the process of deposition of nanoparticles on the cotton fabric have improved fabric UV properties (UPF = 50+). - Results suggest that cotton textile UV protection is caused by nanoparticles (UVB absorption) and optical whitening agent deposition from detergent used in washing (UVA absorption).

[eng] New Generation Lithographic (NGL) techniques have been recently investigated in order to overcome the limitations of the long-used UV lithography. Several techniques have been proposed during the last decades, but the continued improvement of UV lithography rendered them useful only for a limited number of applications. More recently, nanoimprint lithography (NIL), invented in the nineties, has been considered as the new NGL due to its extreme simplicity and high resolution. Thermal NIL consists in the deformation of a thermoplastic under pressure and temperature by a nanostructured mold, while UV-NIL consists in the polymerization by UV light of a monomer at room temperature and under a lower pressure than Thermal NIL. One of the main problems of this technique is mold-polymer separation after the process. This problem is especially important for UV-NIL, because the working treatments for Thermal NIL degrade with UV light. In order to assess this problem, thin diamond-like amorphous carbon films (DLC) have been proposed as an alternative to existing treatments for their low chemical reactivity and the possibility to incorporate other chemical elements to further reduce their surface energy. Amorphous carbon exists in different forms, depending on how it is grown. Its mechanical properties range from polymer or graphite-like to almost as resistant as diamond. Besides the excellent mechanical properties of DLC (high hardness, elasticity and wear resistance, and low dry friction), amorphous carbon has also been found useful in applications requiring inert and/or biocompatible surfaces. The project DPI2007-61349 of the Science and Innovation Department of Spain, named “Amorphous carbon molds for micro and nanoimprint of polymeric surfaces”, aims to study the effect of the incorporation of different elements in DLC films for the improvement of NIL molds. This thesis has focused on a series of objectives of this project: - Design and construction of a very high vacuum reactor for deposition processes and ionic etch - Incorporation of fluorine to amorphous carbon films and subseqüent characterization by different surface, mechanical and tribological techniques, as well as spectroscopy for the characterization of the plasma used for the process. - Set up and optimization of a deep ion etch technique with ion beam for the production of molds. - The use of different lithographic techniques oriented to the production in large scale of nanometric patterns. - The exploration of mold coating to increase its durability and antisticking properties in nanoimprint processes. The incorporation of fluorine in DLC films has demonstrated to be useful in the improvement of the properties of NIL molds, because it avoids the use of the current surface treatments, which in addition to being less durable, can react with polymers in presence of UV light. In this thesis, the influence of fluorine incorporation in the films has been studied. Fluorinated amorphous carbon films have been deposited by pulsed-DC plasma enhanced chemical vapor deposition, by progressively replacing methane by trifluoromethane. The experimental device used for deposition has been designed and built to allow a number of multiple processes in the same reactor. The results of the study demonstrate the feasibility of this technique, of easy industrial implementation, for the deposition of this type of coatings. The characterization of both the active species in the plasma and the groups incorporated into the deposited films has helped to understand the process of fluorine incorporation, as well as the change in the surface properties that it entails., [spa] La dificultad de extender el uso de la litografía de luz ultravioleta (UV) a los cada vez más estrictos requisitos de resolución, llevaron desde hace ya un par de décadas, a plantearse la necesidad de buscar técnicas litográficas llamadas de “Nueva Generación” (NGL) que las superasen. Son diversas las técnicas se han ido proponiendo durante estos años, pero la mejora de la litografía UV las ha ido relegando fuera del ámbito industrial. Más recientemente, la litografía por nanoestampación (NIL), ha tomado fuerza como la nueva NGL por su extrema sencillez y por su demostrada elevada resolución. La NIL térmica (T-NIL) consiste en la deformación de un termoplástico bajo presión y temperatura por un molde con estructuras nanométricas, mientras que la NIL por UV (UV-NIL) consiste en la polimerización de un monómero a temperatura ambiente con menor presión ejercida por un molde transparente al UV. Uno de los principales problemas de esta técnica es la separación de molde y polímero, una vez finalizado el proceso. Como alternativa a los tratamientos existentes, se han propuesto los recubrimientos de carbono amorfo tipo diamante (DLC) por su baja reactividad química, elevada dureza y posibilidad de incorporación de otros elementos químicos a fin de reducir su energía superficial. El proyecto del Ministerio de Ciencia e Innovación DPI2007-61349, “Moldes de carbono amorfo para micro y nanograbado de superficies poliméricas”, en el cuál se ha enmarcado esta tesis, pretende estudiar los efectos de la incorporación de diferentes elementos en capas de DLC para la mejora de los moldes de NIL. La incorporación de flúor en capas de DLC ha demostrado recientemente ser útil en la mejora de las propiedades de los moldes de NIL, porque evita el uso de los actuales tratamientos superficiales (por ejemplo siloxanos), los cuales, además de ser menos duraderos, pueden reaccionar con los polímeros en presencia de luz UV. Así, en esta tesis se ha estudiado la influencia de la incorporación de flúor a capas de DLC en la composición y en las propiedades de superfície obtenidas.

Tesis del Departament d'Enginyeria tèxtil i paperera de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Fecha de defensa 19.12.2005, La lana es una fibra natural que aunque posee propiedades de confort apreciadas por el consumidor, presenta el inconveniente de encoger durante el lavado en medio acuoso. En una época en que la tendencia en el cuidado de las prendas es el “easy-care” (cuidado fácil), es imperativo que cualquier producto textil sea lavable a máquina., Por ello se han desarrollado numerosos tratamientos para prevenir el encogimiento de las prendas de lana. Sin embargo, la estricta legislación ambiental de los países occidentales hace necesaria la utilización de tecnologías más limpias como, por ejemplo, el plasma de baja temperatura., Diversos factores han limitado la implementación a nivel industrial del plasma para tratamientos textiles, y en concreto en tratamientos de lana, entre ellos el elevado coste inicial de la maquinaria de plasma para aplicaciones textiles. Por otra parte se ha constatado que el plasma empeora el tacto de los tejidos de lana, aumentando su aspereza, lo que ha sido también un inconveniente de este proceso., Estudios preliminares mostraron que, a pesar de que un suavizado convencional conseguía mejorar el tacto de los tejidos de lana tratados con plasma, ello revertía en elevados valores de encogimiento. Es por tanto el mecanismo implicado en tal fenómeno, un punto clave a resolver para llegar a diseñar tejidos de lana inencogibles y suaves dentro de parámetros respetuosos con el medio ambiente., Por otra parte, estudios previos revelaron que, aunque en los tratamientos de plasma de radiofrecuencia (en el reactor empleado en este estudio) se trabaja a bajas presiones, los gases utilizados en la generación del plasma se encuentran contaminados con vapor de agua procedente de la degasificación de los tejidos de lana. Para evitar tal contaminación es de interés profundizar en los efectos de los tratamientos con plasma de vapor de agua., Hasta el momento, se han atribuido los efectos beneficiosos del plasma en fibras textiles a las numerosas especies en él presentes, como iones, electrones, átomos, radicales neutros, moléculas excitadas y radiación ultravioleta. Sin embargo, un mejor conocimiento de las especies realmente implicadas en los cambios de superficie producidos por el plasma podría ser clave para el diseño de nuevos procesos optimizados (que pudieran, potencialmente reducir los elevados costes de la maquinaria de plasma para aplicaciones textiles)., La importancia de la poliamida 6 dentro de las fibras sintéticas, el hecho de que se utilice en combinación con la lana en gran número de productos textiles, así como el hecho de que compartan, en su estructura química los enlaces peptídicos (amida), aviva el interés de conocer los efectos del plasma en esta fibra química., Por todo ello, la presente Tesis Doctoral profundiza en el estudio de los tratamientos de lana con plasma como alternativa ecológica a los tratamientos de resistencia al encogimiento industriales. Se estudian principalmente las modificaciones superficiales producidas por el plasma en las fibras de lana y las variaciones en el encogimiento de los tejidos. Asimismo se analizan los efectos del plasma en poliamida 6, en concreto en sus propiedades superficiales, microestructura y propiedades tintóreas., Se han identificado las principales especies responsables de los efectos del plasma fibras y tejidos de lana y poliamida 6. Por primera vez se han realizado tratamientos de tejidos de lana y poliamida 6 en la post-descarga del plasma, mostrando la eficiencia de este tratamiento en la modificación superficial de las fibras y en la mejora de la resistencia al encogimiento de tejidos de lana., El estudio detallado del tratamiento con plasma de tejidos de lana y lambswool previamente teñidos revela la compatibilidad de estos procesos. Estudios previos mostraron que el plasma empeoraba el tacto de los tejidos, y por ello se ha estudiado la modificación del tacto de los tejidos tratados con plasma., La aplicación de suavizantes convencionales tipo amina cuaternaria en tejidos tratados con plasma produce tejidos con elevados valores de encogimiento, por lo que se estudia la aplicación de suavizantes de polisiloxanos funcionales. Los resultados obtenidos apuntan a una posible relación entre la resistencia al encogimiento y la hidrofilia de los tejidos de lana tratados con plasma y post-suavizados. Ello se confirma mediante la incorporación de cadenas hidrocarbonadas de distinta longitud a tejidos de lana tratados con plasma.