CAPAS VITREAS QUE CONTIENEN PIGMENTOS DE INTERFERENCIA EXTREMADAMENTE FINOS SOBRE SUPERFICIES METALICAS, DE VIDRIO Y CERAMICA, Y PROCEDIMIENTO PARA SU OBTENCION.

Procedimiento para la obtención de un substrato con una superficie metálica,

de vidrio o cerámica, la cual está provista de una capa vítrea que contiene unos pigmentos de interferencia, el cual procedimiento comprende los siguientes pasos:

a) triturado de un pigmento con por lo menos una capa de interferencia dieléctrica mediante un procedimiento de molienda en húmedo,

b) dispersión de los pigmentos de interferencia triturados, en una suspensión conteniendo silicato, para obtener una composición de recubrimiento,

c) aplicación de la composición de recubrimiento sobre la superficie metálica, de vidrio o cerámica mediante un procedimiento de recubrimiento en húmedo, y

d) compactación de la composición de recubrimiento aplicada, a una temperatura no superior a los 650ºC, con formación de la capa vítrea que contiene los pigmentos de interferencia triturados

Capas vítreas que contienen pigmentos de interferencia extremadamente finos sobre superficies metálicas, de vidrio y cerámica, y procedimiento para su obtención.

La invención se refiere a un procedimiento para la obtención de un substrato con una superficie metálica, de vidrio o cerámica, la cual está provista de una capa de tipo vítreo que contiene un pigmento de interferencia, el substrato obtenido y su empleo.

Las nanocapas de vidrio están ya descritas en las patentes WO 2005/066388 y WO 98/45502. Se condensan a temperaturas relativamente altas, pero que sin embargo están muy por debajo de la temperatura de transformación del correspondiente vidrio, sobre substratos metálicos, como aceros, aluminio o latón. La temperatura de condensación más baja posible respecto a los datos de la literatura, se deduce de la estructura a nanoescala de la capa aplicada de fase líquida, la cual precisa una alta energía termodinámica interna y, en consecuencia, disminuye la temperatura de condensación. Con ello pueden obtenerse sobre las citadas superficies metálicas, de vidrio y cerámica, capas vítreas transparentes de muy pequeño grueso (por ejemplo de 3 a 10 µm). Estas capas son compactas y mecánicamente muy estables aunque sin embargo presentan, a diferencia de los vidrios fundidos, una cierta ventaja respecto a su deformidad plástica.

Fundamentalmente es también posible, prever las masas líquidas de recubrimiento, con pigmentos estables a la temperatura. Entonces se forman capas de vidrios que ya no son transparentes sino coloreadas, las cuales sirven como matriz para los pigmentos.

Para la obtención de capas bien formadas, el diámetro de los pigmentos no debe sobrepasar por regla general una décima parte del grueso de la capa, puesto que de lo contrario no se puede obtener ninguna superficie lisa y los pigmentos sobresaldrían de la superficie. Esto significa que para la obtención de nanocapas de vidrio correctas, el diámetro del pigmento no debe sobrepasar según el grueso de la capa los 2 a 5 µm. Los pigmentos de uso corriente sin embargo, por lo general sólo pueden adquirirse únicamente con diámetros del orden de los micrómetros. Esto tiene diferentes explicaciones:

- La trituración de los pigmentos en tamaños de grano por debajo de 1 µm es económicamente muy costosa y en muchos casos no es posible.

- Se obtienen pigmentos muy finos, por regla general con otro efecto de color (luminosidad) como pigmentos correspondientes con un diámetro por encima de 1 µm.

Esta constatación sirve básicamente para todos los tipos de pigmentos, es decir, también para los pigmentos que no se encuentran exclusivamente en la absorción electrónica de partes del espectro electromagnético, sino que sobre la interferencia de capas dieléctricas emparejadas entre sí, con diferentes índices de refracción, eventualmente en combinación con efectos de absorción. A estos pigmentos de interferencia se añade con respecto a los pigmentos convencionales también otro problema, a saber que, mediante una trituración mecánica las capas de interferencia de los pigmentos se lastiman o se destruyen completamente, de manera que el efecto colorante se perjudica o incluso por lo general se aniquila totalmente. Los pigmentos de interferencia disponibles actualmente en el mercado tiene un diámetro por regla general claramente mayor de los 10 µm. A causa de las razones citadas, los fabricantes indican respecto a los pigmentos de interferencia que no es posible que estos pigmentos se sometan a un procedimiento de trituración.

Con estos pigmentos de interferencia pueden obtenerse en efecto, principalmente las nanocapas vítreas descritas anteriormente, pero a causa del relativo tamaño de estos pigmentos de interferencia, estas capas obtenidas son por las razones expuestas al principio, ásperas, parcialmente agrietadas, y por regla general debido a los problemas de compactación condicionados por los pigmentos, no son compactas y/o contienen poros. Por otra parte, dichas nanocapas vítreas que contienen pigmentos de interferencia son muy atractivas por razones decorativas, dado que con ellas por primera vez es posible aplicar capas sobre la base de nanovidrios con estos pigmentos brillantes, y suministrarlos para su utilización.

El objetivo propuesto según la invención consiste en obtener nanocapas vítreas con pigmentos incorporados sobre la base de interferencia, sin que aparezcan las desventajas antes citadas con respecto a las propiedades de la capa, en donde los pigmentos de interferencia habituales adquiribles en el comercio, pueden emplearse como materiales de partida. Al mismo tiempo debe comprobarse en qué medida los pigmentos de interferencia son apropiados también para la obtención de capas con poca aspereza también sobre otras superficies inorgánicas como por ejemplo superficies de vidrio y superficies de cerámica.

El objetivo según la invención puede solucionarse sorprendentemente con la ayuda de un procedimiento de molienda en húmedo, en particular mediante el empleo de un procedimiento de molienda en húmedo con bolas, y particularmente con el empleo de un molino de rotación a bolas de alta velocidad, con un rotor y estator, con el que se consigue que los pigmentos se muevan tan suavemente que por una parte el efecto de interferencia permanece prácticamente completamente inalterado y por otra parte, el tamaño del grano puede ser reducido de tal manera que cualitativamente pueden obtenerse nanocapas vítreas conteniendo pigmentos de interferencia de alta calidad.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un procedimiento para la obtención de un substrato con una superficie metálica, de vidrio o cerámica, el cual está provisto con una capa vítrea que contiene pigmentos de interferencia, de manera que comprende los siguientes pasos:

a) trituración de un pigmento con por lo menos una capa de interferencia dieléctrica mediante un procedimiento de molienda en húmedo, de preferencia en un tamaño de grano por debajo de 6 µm,

b) dispersión del pigmento de interferencia triturado, en una suspensión conteniendo silicato, para obtener la composición de recubrimiento,

c) aplicación de la composición de recubrimiento sobre la superficie metálica, de vidrio o cerámica mediante un procedimiento de recubrimiento en húmedo, y

d) compactación de la composición de recubrimiento aplicada a una temperatura no mayor de los 650ºC, con formación de la capa vítrea que contiene el pigmento de interferencia triturado.

La invención se refiere además a un substrato obtenido mediante el procedimiento según la invención, con una superficie metálica, de vidrio o de cerámica, la cual está provista de una capa vítrea que contiene pigmentos de interferencia, y el empleo de este substrato. A continuación se aclara con detalle la invención.

Los pigmentos de interferencia son ya conocidos en general y pueden adquirirse en el comercio. Son ejemplos los pigmentos Iriodin® de la firma Merck. Para la presente invención son apropiados todos los pigmentos de interferencia conocidos.

Como pigmentos de interferencia son apropiados en particular aquellos que presentan una o varias capas de un pigmento o soporte, el cual respectivamente está por regla general en forma de plaquitas. Por regla general el soporte está revestido por la o las capas. Como pigmentos pueden emplearse en particular todos los pigmentos de interferencia con un soporte inorgánico. Ejemplos de soportes inorgánicos apropiados son la mica, vidrio de SiO₂ o láminas metálicas. Como capas que se encuentran sobre un soporte, son apropiadas por ejemplo, las capas de óxido, en particular capas de óxido metálico. En el caso de capas se trata de capas dieléctricas que pueden conducir a efectos de interferencia. Por ejemplo, materiales apropiados para las capas son los óxidos metálicos de silicio, titanio, hierro, circonio, aluminio y zinc o mezclas de los mismos, pero también materiales como el MgF₂ ó ZnS pueden ser apropiados. Cuando existen dos o más capas pueden emplearse iguales o diferentes materiales. Mediante la variación de la clase del elemento soporte, el número, el grueso y el material de las capas, etc. pueden obtenerse diferentes efectos. Son preferidos los pigmentos de efecto a base de mica, por ejemplo, los conocidos pigmentos Iriodin® de la firma Merck, en los cuales la mica está revestida con una o varias capas de óxido metálico. Los pigmentos de Iriodin® se encuentran actualmente en más de 1000 matices de color.

En el primer paso, los pigmentos de...

1. Procedimiento para la obtención de un substrato con una superficie metálica, de vidrio o cerámica, la cual está provista de una capa vítrea que contiene unos pigmentos de interferencia, el cual procedimiento comprende los siguientes pasos:

a) triturado de un pigmento con por lo menos una capa de interferencia dieléctrica mediante un procedimiento de molienda en húmedo,

b) dispersión de los pigmentos de interferencia triturados, en una suspensión conteniendo silicato, para obtener una composición de recubrimiento,

c) aplicación de la composición de recubrimiento sobre la superficie metálica, de vidrio o cerámica mediante un procedimiento de recubrimiento en húmedo, y

d) compactación de la composición de recubrimiento aplicada, a una temperatura no superior a los 650ºC, con formación de la capa vítrea que contiene los pigmentos de interferencia triturados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, el pigmento con por lo menos una capa de interferencia dieléctrica está triturado mediante el procedimiento de molienda del paso a) hasta un tamaño de grano por debajo de 6 µm.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó reivindicación 2, caracterizado porque, los pigmentos de interferencia están triturados en un molino de bolas, de preferencia un molino de bolas rotativo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, en el caso de los pigmentos sobre la base de capas de interferencia dieléctricas, se trata de pigmentos con un soporte inorgánico, en donde el soporte inorgánico se escoge de preferencia, entre mica, vidrio de SiO₂ o una lámina metálica.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, los pigmentos son pigmentos Iriodin con capas de interferencia dieléctricas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, los pigmentos de interferencia se mezclan después del procedimiento de molienda en húmedo directamente como suspensión, con la suspensión que contiene silicato, o que los pigmentos de interferencia después del procedimiento de molienda en húmedo se separan de la fase líquida empleada para molienda, y se secan, y se mezclan como polvo a la suspensión que contiene silicato.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, la suspensión que contiene el silicato es un sol de recubrimiento, el cual contiene partículas de silicato modificadas con grupos orgánicos, en donde el sol de recubrimiento se obtiene de preferencia mediante un procedimiento que comprende la hidrólisis y policondensación de uno o varios silanos de forma general (I)

(I)R_nSiX_4-n

en donde los grupos X, iguales o diferentes entre sí, son grupos hidrolizables o grupos hidroxilo, los radicales R, iguales o diferentes entre sí, son hidrógeno, grupos alquilo, grupos alquenilo y grupos alquinilo con hasta 4 átomos de carbono y grupos arilo, grupos aralquilo y grupos alcarilo con 6 hasta 10 átomos de carbono, y n significa 0, 1, ó 2, con la condición de que por lo menos se emplee un silano con n = 1 ó 2, ó los oligómeros derivados del mismo en presencia de a) por lo menos un compuesto del grupo de los óxidos e hidróxidos de los metales alcalinos y alcalinotérreos y/o b) partículas de SiO₂ a nanoescala.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque, el óxido o respectivamente el hidróxido alcalino o alcalinotérreo, se emplea en una cantidad suficiente para que la relación atómica Si:metal alcalino o alcalinotérreos esté en el margen de 20:1 a 7:1.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, la composición de recubrimiento, se aplica con un grueso de película húmeda de 4 a 20 µm sobre la superficie metálica, de vidrio o cerámica.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, la compactación de la composición de recubrimiento aplicada, tiene lugar a una temperatura de compactación máxima en el margen de 300ºC a 650ºC.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque, la compactación térmica tiene lugar en una atmósfera conteniendo oxígeno, inerte o reductora, la cual puede efectuarse en varias etapas con diferentes atmósferas y/o condiciones de temperatura.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque, la compactación tiene lugar mediante un procedimiento de tratamiento térmico de dos etapas, en donde el tratamiento térmico en la primera etapa se efectúa o bien (A) en una atmósfera conteniendo oxígeno, o (B) en el vacío con una presión residual de 5 a 15 mbares, y en la segunda etapa se efectúa en una atmósfera pobre en oxígeno hasta la completa compactación con formación de una capa vítrea.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque, la fase de enfriamiento del substrato tratado térmicamente, se efectúa en una atmósfera que contiene oxígeno o en una atmósfera pobre en oxígeno.

14. Substrato con una superficie metálica, de vidrio o cerámica, la cual está provista de una capa vítrea de silicato, en donde la capa de silicato contiene pigmentos de interferencia triturados mediante un procedimiento de molienda en húmedo con un tamaño de grano inferior a 6 µm.

15. Substrato con una superficie metálica, de vidrio o cerámica, según la reivindicación 14, caracterizado porque, el substrato es, o comprende, una pieza metálica de acero, acero inoxidable, aluminio o latón.

16. Substrato con una superficie metálica según la reivindicación 14 ó la reivindicación 15, caracterizado porque, se trata de una pieza metálica de un vehículo, en particular un vehículo terrestre, acuático, aéreo o una nave espacial, en particular una instalación de escape, un aparato doméstico o un aparato de oficina, un recipiente, un interruptor de la luz, un mueble, una carcasa de un aparato electrónico o eléctrico, un aparato o una instalación de técnica médica, o construcción de aparatos e instalaciones, un edificio, una fachada o un revestimiento de fachada, una barandilla, un elemento de la pared o del suelo, guarniciones o un aparato deportivo o de tiempo libre o una base de anodizado.

17. Empleo de un substrato con una superficie metálica, de vidrio o cerámica según una de las reivindicaciones 14 a 16, para fines decorativos o para diferenciación óptica.

18. Composición para tinta de impresión, la cual comprende una composición de silicato y pigmentos de interferencia triturados mediante un procedimiento en húmedo, con un tamaño de grano inferior a los 6 µm.