Composiciones termoendurecibles para revestimientos duros transparentes, coloreables, resistentes a la abrasión.

Composición de revestimiento termoendurecible que, tras el curado,

forma un revestimiento transparente,coloreable, resistente a la abrasión, comprendiendo dicha composición de revestimiento termoendurecible, en undisolvente acuoso o hidro-orgánico:

A) un hidrolizado de un compuesto silano epoxi-5 funcional que contiene al menos dos grupos alcoxi,

(B) sílice coloidal que tiene un diámetro promedio de partícula de 1 a 100 μm,

(C) un compuesto quelato de aluminio de fórmula

Al(O-alquilo C1-4)nY3-n

en la que n es 0, 1 ó 2 e Y es un ligando seleccionado de entre el grupo que consiste en

M-C(≥O)-CH2-C(≥O)-M y

M-C(≥O)-CH2-C(≥O)O-M,

en las que M es, independientemente, un grupo alquilo C1-4, y

(D) un hidrolizado de un poli(tetrahidrofurano) sililado de fórmula (Ia) o (Ib)

en la que n es un entero seleccionado de entre 10 a 20 y cada R es, independientemente, un grupo alquilo C1-5,preferiblemente un grupo metilo o etilo, o un grupo acilo C1-5,

dicha composición termoendurecible, que no contiene ningún agente reticulante multifuncional seleccionado de entre elgrupo que consiste en ácidos carboxílicos multifuncionales y anhídridos multifuncionales.

Composiciones termoendurecibles para revestimientos duros transparentes, coloreables, resistentes a la abrasión.

La presente invención se refiere a composiciones de revestimiento basadas en silano, termoendurecibles, a revestimientos duros transparentes, coloreables, obtenidos a partir de las mismas, y a artículos ópticos, en particular, lentes oftálmicas, que contienen dichos revestimientos duros.

Las lentes oftálmicas de material orgánico transparente (vidrio orgánico) son más ligeras y menos quebradizas que el vidrio mineral y se usan ampliamente en la actualidad. Uno de los principales inconvenientes del vidrio orgánico es su mucho menor resistencia al rayado y a la abrasión. Las lentes oftálmicas realizadas en polímeros termoplásticos o termoendurecibles se protegen, generalmente, aplicando una composición de revestimiento termocurable o fotocurable, basada, por ejemplo, en alcoxisilanos y sílice, y polimerizando los alcoxisilanos en presencia de catalizadores adecuados.

Cuando dichos vidrios orgánicos están realizados en materiales no coloreables, tales como policarbonatos termoplásticos, el revestimiento duro debería ser además fácilmente coloreable mediante inmersión en un baño de tinte.

Sin embargo, la mayoría de los revestimientos duros coloreables de la técnica anterior carecen todavía de resistencia a la abrasión en comparación con el vidrio mineral.

El documento US 5.013.608 describe, por ejemplo, composiciones de revestimiento resistentes a la abrasión, coloreables, basadas en sílice coloidal, alcoxisilanos epoxi-funcionales, agentes reticulantes multifuncionales y agentes potenciadores de coloración seleccionados.

Aunque las composiciones de revestimiento descritas en estos documentos de la técnica anterior, tales como el producto TC 332, comercializado por SDC, tienen una capacidad de coloración bastante satisfactoria, desafortunadamente, su resistencia a la abrasión ISTM Bayer no excede de aproximadamente 1 - 1, 3.

Ahora, el presente solicitante ha desarrollado composiciones de revestimiento particulares, basadas en alcoxisilano epoxifuncional, que tienen tanto una excelente capacidad de coloración como una resistencia a la abrasión ISTM Bayer considerablemente mayor que las composiciones conocidas. Las composiciones de revestimiento de la presente invención, a diferencia de las descritas en las referencias indicadas anteriormente, están libres de cualquier agente reticulante multifuncional para los grupos epoxi. Estas usan además un compuesto potenciador de la capacidad de coloración, que puede ser copolimerizado con los otros ingredientes de la composición y que no ha sido usado nunca para el mismo propósito.

La presente invención se refiere a una composición de revestimiento, termoendurecible, que, tras ser curada, forma un revestimiento resistente a la abrasión, transparente, coloreable, comprendiendo dicha composición de revestimiento termoendurecible, en un disolvente acuoso o hidro-orgánico, los componentes (A) a (D) siguientes:

(A) un hidrolizado de un compuesto silano epoxi-funcional que contiene al menos dos grupos alcoxi,

(B) sílice coloidal que tiene un diámetro promedio de partícula de 1 a 100 μm,

(C) un compuesto quelato de aluminio de fórmula

Al (O-alquilo C1-4) nY3-n en la que n es 0, 1 ó 2 e Y es un ligando seleccionado de entre el grupo que consiste en M-C (=O) -CH2-C (=O) -M y

M-C (=O) -CH2-C (=O) O-M,

en las que M es, independientemente, un grupo alquilo C1-4, y

(D) un hidrolizado de un poli (tetrahidrofurano) sililado de fórmula (Ia) o (Ib) en las que n es un entero seleccionado de entre 10 a 20 y cada R es, independientemente, un grupo alquilo C1-5, preferiblemente, un grupo metilo o etilo, o un grupo acilo C1-5,

dicha composición termoendurecible, que no contiene ningún agente reticulante multifuncional, es seleccionado de entre el grupo que consiste en ácidos carboxílicos multifuncionales y anhídridos multifuncionales.

La presente invención se refiere también a un procedimiento de formación de un revestimiento duro resistente a la abrasión sobre un sustrato transparente, preferiblemente sobre un sustrato orgánico transparente, y a un artículo óptico obtenido mediante dicho un procedimiento, comprendiendo dicho artículo un revestimiento duro insoluble, transparente, que es el resultado del curado de la composición termoendurecible indicada anteriormente.

El primer ingrediente (Componente (A) ) de la composición es un hidrolizado de un compuesto silano epoxi-funcional que contiene al menos dos grupos alcoxi. El grupo epoxi no debería ser escindible del átomo de Si durante la reacción de hidrólisi/polimerización y, preferiblemente, está unido al átomo Si central del alcoxisilano a través de un enlace Si-C. Dicho grupo epoxi puede ser un grupo glicidilo o un grupo epoxi en un residuo cicloalquilo, tal como 3, 4-epoxiciclohexilo. Un grupo glicidilo es preferible.

La fracción alquilo de los al menos dos grupos alcoxi es un alquilo inferior que tiene de 1 a 6, preferiblemente, de 1 a 4 átomos de carbono. Los grupos alcoxi más preferibles son metoxi y etoxi.

En una realización preferible, el hidrolizado de un compuesto silano epoxi-funcional se selecciona de entre un hidrolizado de un compuesto silano que contiene tres grupos alcoxi unidos directamente al átomo de silicio y un grupo epoxi-funcional unido al átomo de silicio a través de un enlace Si-C. De manera ventajosa, dicho compuesto epoxi-funcional tiene la fórmula siguiente en la que R1 es, independientemente, un grupo alquilo C1-4, preferiblemente un grupo metilo o etilo, R2 es un grupo metilo o átomo de hidrógeno, a es un entero de 1 a 6, y b es 0, 1 ó 2.

El compuesto silano epoxi-funcional más preferible para el propósito de la presente r es

invención glicidoxipropiltrimetoxisilano.

El componente (A) está presente en las composiciones de revestimiento termoendurecibles en una cantidad del 5 al 25% en peso, preferiblemente del 10 al 20% en peso, en relación a la composición total no curada.

La cantidad del componente (A) puede ser definida también por medio de la proporción de pesos (A) / (B) , que está comprendida, de manera ventajosa, entre 0, 1 y 1, preferiblemente entre 0, 2 y 0, 8 y, más preferiblemente, entre 0, 25 y 0, 5.

El componente (B) es esencial para proporcionar los revestimientos curados finales con una buena dureza y resistencia a la abrasión. Sin embargo, cuando su proporción en el revestimiento duro final es demasiado alta, el revestimiento resultante se hace menos resistente a la abrasión. Cuando el componente (A) se usa sin el componente (B) , conduce a revestimientos duros pero quebradizos. La adición de sílice coloidal proporciona flexibilidad y, de esta manera, una mejora resistencia a la abrasión. Sin embargo, cuando el contenido de sílice coloidal es demasiado alto, la adhesión del revestimiento al soporte subyacente empeorará. La cantidad de sílice coloidal en la composición de revestimiento termoendurecible de la presente invención está comprendida, de manera ventajosa, en el intervalo del 10 al 30% en peso, preferiblemente del 15 al 25% en peso, en relación al peso total de la composición (incluyendo la fase disolvente) . La cantidad de sílice coloidal expresada en relación al contenido total de sólidos de la composición está comprendida entre aproximadamente el 40% y el 60%, más preferiblemente, entre el 45 y el 55%.

Si se desea, para el propósito de aumentar el índice de refracción del revestimiento duro final, hasta el 20% de la sílice coloidal que forma el componente (B) puede ser remplazada por uno o más óxidos metálicos coloidales seleccionados, por ejemplo, de entre el grupo que consiste en titania, zirconia, óxido de estaño, óxido de antimonio, óxido de hierro, óxido de plomo y óxido de bismuto.

El componente (C) cataliza la reacción de condensación entre los grupos silanol de los componentes (A) , (B) , (D) y (E) si están presentes, durante la etapa de calentamiento del procedimiento de preparación. Debería estar presente en una cantidad en el intervalo del 0, 2% al 2% en peso, preferiblemente del 0, 5 al 1, 5% en peso, con relación al peso total de la composición termoendurecible. Los componentes (C) ejemplares incluye acetilacetonato de aluminio, etilacetoacetato de aluminio, bisacetilacetonato de etilacetoacetato de aluminio, di-n-bisetilacetoacetato de aluminio, monoetilaceoacetato de di-butóxido de aluminio, monometilacetoacetato de di-isopropóxido de aluminio o sus mezclas.

El componente (D) es responsable de una buena capacidad de coloración del revestimiento duro resultante. Cuanto mayor es la... [Seguir leyendo]

1. Composición de revestimiento termoendurecible que, tras el curado, forma un revestimiento transparente, coloreable, resistente a la abrasión, comprendiendo dicha composición de revestimiento termoendurecible, en un disolvente acuoso o hidro-orgánico:

A) un hidrolizado de un compuesto silano epoxi-funcional que contiene al menos dos grupos alcoxi,

(B) sílice coloidal que tiene un diámetro promedio de partícula de 1 a 100 μm,

(C) un compuesto quelato de aluminio de fórmula

Al (O-alquilo C1-4) nY3-n en la que n es 0, 1 ó 2 e Y es un ligando seleccionado de entre el grupo que consiste en M-C (=O) -CH2-C (=O) -M y

M-C (=O) -CH2-C (=O) O-M, en las que M es, independientemente, un grupo alquilo C1-4, y

(D) un hidrolizado de un poli (tetrahidrofurano) sililado de fórmula (Ia) o (Ib)

en la que n es un entero seleccionado de entre 10 a 20 y cada R es, independientemente, un grupo alquilo C1-5, preferiblemente un grupo metilo o etilo, o un grupo acilo C1-5,

dicha composición termoendurecible, que no contiene ningún agente reticulante multifuncional seleccionado de entre el grupo que consiste en ácidos carboxílicos multifuncionales y anhídridos multifuncionales.

2. Composición de revestimiento termoendurecible según la reivindicación 1, en la que el hidrolizado de un compuesto silano epoxi-funcional es seleccionado de entre un hidrolizado de un compuesto de silano que contiene tres grupos alcoxi unidos directamente al átomo de silicio y un grupo epoxi-funcional unido al átomo de silicio a través de un enlace Si-C.

3. Composición de revestimiento termoendurecible según la reivindicación 2, en la que el compuesto silano epoxifuncional tiene la fórmula siguiente

en la que R1 es, independientemente, un grupo alquilo C1-4, preferiblemente un grupo metilo o etilo, R2 es un grupo metilo o átomo de hidrógeno, a es un entero de 1 a 6, y b es 0, 1 ó 2.

4. Composición de revestimiento termoendurecible según la reivindicación 3, en la que el compuesto silano epoxifuncional es r-glicidoxipropiltrimetoxisilano.

5. Composición de revestimiento termoendurecible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que contiene además (E) al menos un hidrolizado de un compuesto silano de fórmula SiT2Z2, en la que cada T es un grupo orgánico que, tras la hidrólisis, proporciona un grupo silanol, preferiblemente un grupo alcoxi C1-10, y cada Z es un grupo orgánico no reactivo con relación a los componentes de la composición, unido al átomo de silicio a través de un enlace Si-C, preferiblemente un grupo alquilo C1-10 o un grupo arilo C6-10.

6. Composición de revestimiento termoendurecible según la reivindicación 5, en la que el compuesto silano de fórmula SiT2Z2 se selecciona de entre el grupo que consiste en dimetildimetoxisilano, dimetildietoxisilano y metilfenildimetoxisilano.

7. Composición de revestimiento termoendurecible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las siguientes proporciones en peso de los componentes (A) , (B) , (C) , (D) y (E) en base al peso total de la composición son:

del 5 a 25% partes de (A)

del 10 al 30% de (B)

del 0, 2 al 2% de (C)

del 2 al 20% de (D)

opcionalmente, del 1 al 10% de (E) .

8. Composición de revestimiento termoendurecible según las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicha composición contiene al menos el 1% en peso de agua.

9. Composición de revestimiento termoendurecible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el contenido total de sólidos de la composición es del 30 al 70% en peso, preferiblemente, del 40 al 60% en peso.

10. Composición de revestimiento termoendurecible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el componente (B) de sílice comprende del 40 al 60% en peso, preferiblemente del 45 al 55% en peso del total de sólidos de la composición.

11. Un procedimiento de formación de un revestimiento duro, resistente a la abrasión, sobre un sustrato transparente, en el que dicho procedimiento comprende las etapas sucesivas de

(i) revestir un sustrato de polímero orgánico transparente con una delgada capa de una composición termoendurecible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,

(ii) calentar el sustrato revestido con una composición termoendurecible a una temperatura de al menos 70ºC, preferiblemente de 75ºC a 90ºC, durante al menos 5 minutos, para formar un revestimiento no pegajoso.

(iii) calentar el artículo óptico con el revestimiento no pegajoso a una temperatura de al menos 95ºC, preferiblemente, de 100 a 110ºC, durante al menos dos horas, preferiblemente, durante 2, 5 a 3, 5 horas, para obtener un artículo óptico con un revestimiento duro, insoluble, completamente curado.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que, en la etapa (i) , el sustrato es revestido con la composición termoendurecible mediante revestimiento por centrifugado o revestimiento por inmersión.

13. Un artículo óptico que comprende un revestimiento duro insoluble, transparente que es el resultado del termoendurecimiento de una composición termoendurecible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

14. Artículo óptico según la reivindicación 16, en el que el revestimiento duro final tiene un espesor de 2, 9 a 6, 5 μm, preferiblemente de 4 a 5 μm.

15. Artículo óptico según la reivindicación 13 ó 15, en el que dicho artículo es una lente oftálmica.