Soles hidrocompatibles para el recubrimiento de distintos sustratos.

Procedimiento para la preparación de soles estables al almacenamiento, hidrocompatibles para la funcionalización de superficies mediante mezcla de los siguientes componentes:

(A) del 0,5 al 40 % en peso de un organosol, obtenible mediante hidrólisis y condensación de uno o varios compuestos de silicio de fórmula general I**Fórmula**

en la que R representa el mismo o diferentes grupos hidrocarburo con 1 a 22 átomos de C, ligado al átomo de silicio a través de un átomo de carbono, dado el caso sustituido con grupos funcionales, que dado el caso están interrumpidos por oxígeno, azufre, nitrógeno o el grupo NR3, con R3 que es hidrógeno o alquilo C1 a C14, los restos R1 son iguales o diferentes entre sí y significan R4 o Si(R5)3, en donde R4 es igual o diferente entre sí y constituye en cada caso un grupo hidrocarburo con 1 a 8 átomos de carbono, dado el caso sustituido, dado el caso interrumpido por oxígeno, azufre, nitrógeno o el grupo NR3 con el significado anteriormente mencionado y R5 es igual a R4 y/o O-R4,

R2 es igual o diferente entre sí y representa O-R1 o R4, en donde R1 y R4 tienen los significados anteriormente mencionados y

n tiene un valor de 1 a 30,

(B) del 0 al 40 % en peso de uno o varios alcóxidos de fórmula general II

Me (OR4)m (II)

en donde

en caso de n ≥ 1, Me representa Si y m es 4 y en caso de n>1, Me representa Si, Ti, Zr, Hf, Al y m representa la valencia del catión metálico y R4 tiene el significado anteriormente mencionado,

(C) del 0 al 8 % en peso de uno o varios agentes complejantes para la reducción de la velocidad de hidrólisis de los componentes (A) y (B) y

(D) del 12 al 99,5 % en peso de uno o varios disolventes hidrocompatibles o miscibles con agua, con un punto de ebullición de al menos 150 ºC, y

en cada caso con respecto al 100 % en peso de los componentes (A), (B), (C) y (D).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/065220.

Solicitante: CHT R. BEITLICH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BISMARCKSTRASSE 102 72072 TÜBINGEN ALEMANIA.

Inventor/es: KOCH, MATTHIAS, WILL, PETER, BRUCKMANN, RALF, DR., LUTZ,HARALD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Composiciones de revestimiento a base de compuestos... > C09D183/04 (Polisiloxanos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > C08K5/00 (Utilización de ingredientes orgánicos)

PDF original: ES-2548446_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Soles hidrocompatibles para el recubrimiento de distintos sustratos Objeto de la presente invención es la preparación de soles inorgánicos/orgánicos estables al almacenamiento e hidrocompatibles, los cuales son adecuados para funcionalización de superficies de diferentes sustratos.

Entre otras cosas, en la tecnología textil el objetivo es a través del tratamiento posterior de materiales textiles por recubrimiento o acabado, mejorar de forma duradera las propiedades físicas y mecánicas; adicionalmente deberán conferir nuevas propiedades al material, como por ejemplo mejorar la suavidad al tacto, hidrofilia, hidrofobia, eficacia antimicrobiana, pirorresistencia o protección contra radiaciones UV. Estas propiedades se logran mediante la aplicación de diversos agentes de acabado.

El recubrimiento o el acabado de un material textil, en especial para el sector de la confección, están sometidos a una presión constante, como por ejemplo movimiento, fricción o lavado, al que cada tejido de mayor uso está expuesto hasta cien veces. El lavado representa para el material textil y el recubrimiento aplicado una presión extremadamente grande. Un recubrimiento o un acabado permanentes frente al lavado no puede dañarse bien por hinchamiento de las fibras, por carga mecánica ni por tensioactivos o agentes alcalinos. Especialmente importante es la resistencia a los agentes alcalinos, que tiene que mostrar un acabado resistente al lavado, pues para obtener la mejor eliminación posible de la suciedad durante un lavado, es necesario un pH alto del agua de lavado. La suciedad y las fibras textiles están cargadas negativamente y con ello refuerzan las fuerzas de repulsión electrostáticas. Para aumentar la alcalinidad se añade sosa al detergente. Por ello los detergentes comerciales de gran potencia alcanzan un valor de pH de 10 a 11. Es bien conocido que bajo estas condiciones muchos recubrimientos son atacados químicamente y eliminados por lavado sucesivamente. Compuestos químicos especiales como por ejemplo en grupos éster o enlaces silicio-oxígeno, como aparecen en compuestos de silicona, pueden disociarse en medio alcalino. Un recubrimiento permanente deberá ser homogéneo y estar muy estrechamente imbricado para no ofrecer ningún punto de ataque al agua del lavado. Para garantizar esto el agente de recubrimiento tiene que disponer de un alto grado de puntos de interconexión. Por este motivo, para la preparación de tales preparaciones se requieren eductos que muestren un elevado número de grupos reactivos, que puedan interconectar entre sí o iniciar una reacción con el sustrato.

Como agente de recubrimiento altamente reactivo y reticulante para vidrios y plásticos poliméricos, se conocen en general los sistemas sol-gel sobre la base de materiales compuestos inorgánicos/orgánicos. Los soles usados con este fin son casi siempre sistemas a base de disolventes muy diluidos, con una concentración máxima de sólidos del 5 al 10 %. Debido a un almacenamiento prolongado, adición de agua, estrés térmico o concentración, los soles pierden mucha estabilidad y se transforman al estado de gel, en el que ya no son procesables.

Para la escala industrial en la tecnología textil, este tipo de sistemas hasta ahora no han tenido importancia. Esto hay que atribuirlo básicamente a que en la industria textil casi todos los procesos y máquinas están adaptados para la aplicación en baños acuosos y baños de aplicación.

Debido a la conocida baja hidrocompatibilidad o baja estabilidad del agua del sol conocida en la literatura, por lo general se prohíbe un uso en la industria de acabados textiles. Tampoco pueden usarse normalmente sistemas con fuerte contenido de alcohol o disolventes, pues el secado y fijación en casi todas las empresas de acabado textil se llevan a cabo en instalaciones que no están a prueba de explosiones, que todavía se calientan parcialmente por una llama abierta. Por este motivo, también es absolutamente necesario usar productos que posean un punto de inflamación no problemático.

Mediante la dilución del alcohol del sol de base acuosa en las concentraciones de la aplicación textil, las preparaciones muestran una fuerte tendencia a la hidrólisis y condensación. Las aguas se enturbian tras un corto espacio de tiempo y dado el caso se deposita un óxido metálico como sustancia sólida. Este tipo de sistemas inestables no son adecuados para el uso como producto de acabado para una aplicación sobre el textil. Para aumentar el punto de inflamación se intenta eliminar por ejemplo mediante destilación el alcohol liberado en la hidrólisis, se desestabiliza el sol y se forma un gel insoluble en agua, que dificulta significativamente o imposibilita un tratamiento posterior. Los soles concentrados para preparación de sistemas de recubrimiento para aplicación textil tienen que ser hidrocompatibles (esto quiere decir entre otros, miscibles con agua) , no pueden mostrar ningún punto de inflamación bajo y tienen que ser estables durante todo el proceso de acabado en baños acuosos y baños de aplicación.

En el documento US 2004/0117915 A1 se describe un tratamiento de superficie multifuncional y a escala nanométrica para materiales textiles. En este caso se aplica una matriz de óxido metálico para mejora de las propiedades superficiales. Hay que señalar que tanto el material textil como la preparación de nanosol tienen que ser libres de agua durante la aplicación.

En el documento DE 19756906 A1 se reivindican materiales de recubrimiento para materiales textiles y polímeros. El agente de recubrimiento se produce a partir de tres componentes, a) un organosol que forma capa, b) un halogenuro de aluminio o circonio, así como un compuesto reticulante con al menos dos grupos hidroxilo, que son estables al almacenamiento, pero sólo pueden mezclarse antes del recubrimiento y como mezcla sólo presenta una estabilidad

limitada.

En el documento DE 19816136 A1 se describen cuerpos moldeados nanoestructurados y capas y su elaboración a través de precursores hidrosolubles estables. Estas suspensiones acuosas coloidales se recubren con componentes monoméricos u oligoméricos reactivos. Por consiguiente, estos soles acuosos como por ejemplo soles de bohemita, 5 de TiO2, , ZrO2 o SiO2 pueden transformarse de tal modo que tras la concentración y dado el caso dispersión del residuo líquido en agua, se obtienen soluciones claras que son estables durante un periodo prolongado, en el que es necesario la extracción del disolvente para la estabilización del sistema. En el caso de los componentes reactivos descritos, se trata de diferentes silanos con los que se transforma el sol. Los enlaces silicio-oxígeno formados, debido a la baja estabilidad frente a los álcalis no son suficientemente resistentes al lavado. Los sistemas elaborados de esta forma son aplicados con fines ópticos sobre vidrios, plásticos y metales.

En el documento DE 10063519 A1 se describen sistemas sol-gel con bajo contenido en disolventes, obtenibles a) mediante hidrólisis o concentración de un silano, un alcóxido o varios alcóxidos de diferentes grupos principales o secundarios de elementos y b) adición de agua hasta la fase de separación, así como c) la separación de la fase de condensado. La fase de condensado insoluble en agua sólo puede agregarse al agua con ayuda de un dispersante,

la dispersión resultante es usada como aglutinante para distintos sustratos.

El documento EP 1 252 214 B1 se refiere a una composición organometálica, que abarca un complejo de al menos un ortoéster de un metal con la fórmula M (ROAcAc) x (OR’) y, en la que (a) M se selecciona del grupo que consiste en titanio, circonio y hafnio;

(b) ROAcAc es un éster de un alcohol ROH, en el que R comprende un grupo alquilo, alquenilo,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la preparación de soles estables al almacenamiento, hidrocompatibles para la funcionalización de superficies mediante mezcla de los siguientes componentes:

(A) del 0, 5 al 40 % en peso de un organosol, obtenible mediante hidrólisis y condensación de uno o varios compuestos de silicio de fórmula general I

en la que R representa el mismo o diferentes grupos hidrocarburo con 1 a 22 átomos de C, ligado al átomo de silicio a través de un átomo de carbono, dado el caso sustituido con grupos funcionales, que dado el caso están interrumpidos por oxígeno, azufre, nitrógeno o el grupo NR3, con R3 que es hidrógeno o alquilo C1 a C14, los restos R1 son iguales o diferentes entre sí y significan R4 o Si (R5) 3, en donde R4 es igual o diferente entre sí y constituye en cada caso un grupo hidrocarburo con 1 a 8 átomos de carbono, dado el caso sustituido, dado el caso interrumpido por oxígeno, azufre, nitrógeno o el grupo NR3 con el significado anteriormente mencionado y R5 es igual a R4 y/o O-R4, R2 es igual o diferente entre sí y representa O-R1 o R4, en donde R1 y R4 tienen los significados anteriormente mencionados y n tiene un valor de 1 a 30,

(B) del 0 al 40 % en peso de uno o varios alcóxidos de fórmula general II

Me (OR4) m (II)

en donde en caso de n = 1, Me representa Si y m es 4 y en caso de n>1, Me representa Si, Ti, Zr, Hf, Al y m representa la valencia del catión metálico y R4 tiene el significado anteriormente mencionado,

(C) del 0 al 8 % en peso de uno o varios agentes complejantes para la reducción de la velocidad de hidrólisis de los componentes (A) y (B) y

(D) del 12 al 99, 5 % en peso de uno o varios disolventes hidrocompatibles o miscibles con agua, con un punto de ebullición de al menos 150 ºC, y

en cada caso con respecto al 100 % en peso de los componentes (A) , (B) , (C) y (D) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el componente (A) es un organosol, que puede obtenerse mediante hidrólisis y condensación de compuestos de silicio de fórmula general I, dado el caso disueltos en disolventes orgánicos, en la que R representa a los mismos o diferentes grupos hidrocarburo, unidos al átomo de Si mediante un átomo de carbono, dado el caso ramificados, con 1 a 22 átomos de C, que dado el caso están interrumpidos por oxígeno, azufre, nitrógeno o el grupo NR3, con R3 igual a hidrógeno o alquilo C1 a C6, y uno o varios sustituyentes del grupo de los halógenos y que dado el caso pueden llevar grupos amino, amido, amonio, carboxi, mercapto, isocianato, hidroxi, acriloxi, metacriloxi, epoxi, poliéter o alquilo perfluorado, con un ácido inorgánico u orgánico diluido.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el componente (A) con n > 1 se produce mediante reacción de equilibrado y posterior reacción de hidrosililación.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usa del 0, 5 al 40% en peso de componente (B) , que dado el caso comprende hasta el 50 %en peso de disolvente orgánico.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se usa un componente (C) , que comprende compuestos carbonílicos, poli-, etilen-, propilen-, butilenglicoles, poli-, tri, diaminas y/o etanolaminas, así como alquilfosfatos.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se usa al menos el 0, 2 % en peso de componente (C) .

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizado porque el componente (D) comprende un disolvente hidrosoluble en una cantidad del 20 al 85 % en peso.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los alcoholes con un

punto de ebullición de como máximo 160 ºC se eliminan por destilación, para ajustar el punto de inflamación y dado 5 el caso se añaden agua y un dispersante.

9. Agente de recubrimiento transparente y estable al almacenamiento, que contiene un sol hidrocompatible, obtenible de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 y agua en una relación en peso desde 100 a 1 hasta 1 a 500.

10. Agente de recubrimiento de acuerdo con la reivindicación 9 con un punto de inflamación de al menos 65 ºC.

11. Uso del agente de recubrimiento de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10 para el tratamiento de fibras y materiales textiles orgánicos e inorgánicos de baños acuosos y baños de aplicación mediante pulverización, colada, inundación, inmersión, centrifugación, foulardado, laminación o impresión o para el tratamiento de fibras y materiales textiles orgánicos e inorgánicos en combinación con suspensiones o dispersiones de partículas y/o soles orgánicos y/o inorgánicos.

12. Uso de acuerdo con la reivindicación 11 en combinación con materiales de acabado y/o con suspensiones o dispersiones de partículas y/o soles orgánicos y/o inorgánicos para la generación de funcionalidades, en particular en combinación con materiales de acabado hidrófilos, hidrófobos, de protección contra UV, ignífugos y/o antimicrobianos.

13. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en el que los materiales textiles tratados se secan a una 20 temperatura en el intervalo de 60 ºC a 250 ºC en el curso de 10 segundos hasta 10 horas.

14. Uso del agente de recubrimiento de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10 para el tratamiento de sustratos de materiales textiles, madera, papel, cuero, vidrio, metales y/o plásticos poliméricos.

15. Material textil que comprende un agente de recubrimiento secado tras la aplicación sobre la superficie del material de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10.