UTILIZACION DE POLISILAZANOS PARA EL REVESTIMIENTO DE BANDAS METALICAS.

Revestimiento para el cubrimiento de metales según el procedimiento de revestimiento de bobinas,

que contiene una solución de un polisilazano o una mezcla de polisilazanos de la fórmula general 1

Utilización de polisilazanos para el revestimiento de bandas metálicas.

El presente invento se refiere a la utilización de polisilazanos para el revestimiento de bandas metálicas según el procedimiento de revestimiento de bobinas (en inglés coil coating).

Unas delgadas bandas metálicas, por ejemplo, a base de aluminio, acero o zinc, se revisten usualmente según el denominado procedimiento de revestimiento de bobinas. En este caso, se aplican unos barnices sobre la banda metálica por medio de rodillos o por atomización, el barniz se endurece térmicamente en una tramo de desecación y las bandas revestidas se enrollan a continuación.

Los requisitos, que se plantean a tales barnices, son sobre todo una alta conformabilidad mecánica, puesto que las bandas metálicas son tratadas y llevadas a su forma posterior tan sólo después del barnizado, así como un rápido endurecimiento del barniz a altas temperaturas, puesto que las bandas son conducidas con una alta velocidad a través de las instalaciones para revestimiento de bobinas. El endurecimiento se efectúa típicamente a unas temperaturas del horno de 200-350ºC, alcanzándose una PMT (del inglés "Peak Metal Temperature" = temperatura de pico del metal) de aproximadamente 160-260ºC (véase la obra "Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben" (Diccionario de Römpp de barnices y tintas de impresión), editorial Georg Thieme; Stuttgart, 1998).

Los barnices que se utilizan usualmente para el revestimiento de bobinas se componen de sistemas de agentes aglutinantes orgánicos tales como por ejemplo resinas de poliésteres, epoxídicas, acrílicas, de poliuretanos o de fluorocarbonos, teniéndose que emplear en parte dos barnices diferentes como barniz de imprimación y como barniz cubriente, con el fin de poder cumplir los requisitos (sobre todo en lo que respecta a la estabilidad frente a la corrosión del revestimiento).

Una desventaja de los barnices conocidos es la estabilidad frente a la meteorización solamente condicionada, que se debe a su carácter orgánico, de tal manera que, sobre todo en el caso de aplicaciones en el exterior, con el paso del tiempo se llega a una degradación de la matriz de agente aglutinante.

Una desventaja adicional de los conocidos sistemas de barnices es su escasa resistencia frente a los arañazos, ya que los barnices deben de ser lo más flexibles que sea posible, con el fin de hacer posible la elaboración de la banda metálica.

La estabilidad frente a agentes químicos de los convencionales sistemas de agentes aglutinantes también deja bastante que desear, cuando éstos entran en contacto con disolventes o con sustancias ácidas o alcalinas, tal como sucede en el caso de aplicaciones en el exterior, p.ej. por una lluvia ácida o por ensuciamiento con excrementos de pájaros.

A partir de la bibliografía se conoce que unos revestimientos de polisilazanos pueden proteger a ciertos metales frente a la corrosión, pero hasta ahora sólo se conocen para el revestimiento unos procedimientos, en los que se debe de endurecer durante un prolongado período de tiempo, por lo que éstos no se adecuan para el procedimiento de revestimiento de bobinas.

El documento de solicitud de patente japonesa JP 2001 172.795 describe la selladura superficial de un aluminio oxidado anódicamente con un polisilazano, que es transformado en una capa de dióxido de silicio mediante tratamiento a una alta temperatura. En el Ejemplo 1 un aluminio se reviste con un polisilazano no especificado más detalladamente mediante una aplicación por atomización, a continuación se seca durante 30 min a 80ºC y después de esto se calcina durante 2 h a 400ºC. Este largo y penoso proceso de endurecimiento y la alta temperatura dan lugar a que el procedimiento de revestimiento de bobinas sea inadecuado.

El documento de patente de los EE.UU. US-6.627.559 divulga la utilización de un sistema de revestimiento a base de polisilazanos, que garantizan una protección frente a la corrosión. En este caso se trata de por lo menos dos capas, que contienen diferentes mezclas de polisilazanos. En este contexto es importante que la relación de mezcladura de los polisilazanos y la estructura de capas sean entre sí, de tal manera que se obtengan unos revestimientos exentos de fisuras. En los Ejemplos descritos se aplican las capas mediante un revestimiento por centrifugación (en inglés "spin coating") sobre discos de acero y, después de la aplicación de una capa, se endurece durante 1 h a 300ºC. Un tal procedimiento no es adecuado para el rápido revestimiento de metales mediante un proceso de revestimiento de bobinas, puesto que, por una parte, la duración del endurecimiento es demasiado larga, y, por otra parte, sería necesario realizar una pasada en múltiples veces a través de la instalación de revestimiento.

El documento de solicitud de patente internacional WO 2004/039.904 describe la utilización de una solución de un polisilazano para el revestimiento de diferentes substratos. En este caso, en los Ejemplos 7 hasta 13 se describe también la producción de una capa de protección contra la corrosión sobre aluminio. La aplicación de la solución de polisilazano se efectúa mediante anegamiento y el endurecimiento del revestimiento se efectúa mediante calentamiento a 120ºC durante 1 h. Por consiguiente, este procedimiento no es adecuado para ser empleado para el proceso de revestimiento de bobinas de bandas metálicas.

El presente invento se basó en la misión de desarrollar un revestimiento para el procedimiento de revestimiento de bobinas, que ofrezca una muy buena protección contra la corrosión, que sea altamente resistente frente a la luz y la meteorización y que además de esto impida la formación de arañazos en el metal.

Sorprendentemente, se encontró por fin que con unos polisilazanos, mediante un breve endurecimiento a altas temperaturas, se pueden producir unos revestimientos de bobinas en una alta calidad, que son muy duros, pero que no obstante son suficientemente flexibles y que, también en el caso de una solicitación mecánica, muestran una muy buena adhesión sobre la banda metálica, los cuales cumplen estos requisitos.

Objeto del invento es por lo tanto un revestimiento para el revestimiento de metales según el procedimiento de revestimiento de bobinas, que contiene una solución de un polisilazano o una mezcla de polisilazanos de la fórmula general 1

siendo los R', R'', R''' iguales o diferentes y representando, independientemente unos de otros, hidrógeno o un radical alquilo, arilo, vinilo o (trialcoxisilil)alquilo eventualmente sustituido, realizándose en el caso de n que se trata de un número entero y que n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol, en el seno de un disolvente y por lo menos un catalizador, y la solución de polisilazano contiene de 1-50% en peso del polisilazano.

En este caso se adecuan especialmente los polisilazanos, en los que los R', R'', R''' representan, independientemente unos de otros, un radical que se escoge entre el conjunto que se compone de hidrógeno, metilo, etilo, propilo, iso-propilo, butilo, iso-butilo, terc.-butilo, fenilo, vinilo o 3-(trietoxisilil)-propilo, 3-(trimetoxisilil)-propilo.

En una forma de realización preferida se utilizan unos perhidropolisilazanos de la fórmula 2 para el revestimiento conforme al invento

realizándose en el caso de n que se trata de un número entero y que n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol, así como contiene un disolvente y un catalizador.

En otra forma de realización preferida, el revestimiento conforme al invento contiene unos polisilazanos de la fórmula (3)

en la que los R', R'', R''', R*, R** y R*** representan, independientemente unos de otros, hidrógeno o un radical alquilo, arilo, vinilo o (trialcoxisilil)alquilo eventualmente sustituido, realizándose en el caso de n y p que se trata de un número entero, y que n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol.

En particular,...

1. Revestimiento para el cubrimiento de metales según el procedimiento de revestimiento de bobinas, que contiene una solución de un polisilazano o una mezcla de polisilazanos de la fórmula general 1

siendo los R', R'' y R''' iguales o diferentes y representando, independientemente unos de otros, hidrógeno o un radical alquilo, arilo, vinilo o (trialcoxisilil)alquilo eventualmente sustituido, realizándose en el caso de n que se trata de un número entero y n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol, en el seno de un disolvente y de por lo menos un catalizador, y la solución de polisilazano contiene de 1-50% en peso del polisilazano.

2. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los R', R'' y R''' representan, independientemente unos de otros, un radical que se escoge entre el conjunto que se compone de hidrógeno, metilo, etilo, propilo, iso-propilo, butilo, iso-butilo, terc.-butilo, fenilo, vinilo o 3-(trietoxisilil)-propilo y 3-(trimetoxisilil)propilo.

3. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el caso del polisilazano se trata de un perhidropolisilazano de la fórmula 2

4. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del polisilazano se trata de la fórmula (3)

realizándose que los R', R'', R''', R*, R** y R*** representan, independientemente unos de otros, hidrógeno o un radical alquilo, arilo, vinilo o (trialcoxisilil)alquilo eventualmente sustituido, realizándose en el caso de n y p que se trata de un número entero, y que n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol.

5. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque

- los R', R''' y R*** representan hidrógeno y los R'', R* y R** representan metilo;

- los R', R''' y R*** representan hidrógeno y los R'' y R* representan metilo y los R** representan vinilo; ó

- los R', R''', R* y R*** representan hidrógeno y los R'' y R** representan metilo.

6. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del polisilazano se trata de la fórmula (4)

en la que los R', R'', R''', R*, R**, R***, R¹, R² y R³ representan, independientemente unos de otros, hidrógeno o un radical alquilo, arilo, vinilo o (trialcoxisilil)alquilo eventualmente sustituido, realizándose en el caso de n, p y q que se trata de un número entero, y que n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol.

7. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los R', R''' y R*** representan hidrógeno y los R'', R*, R** y R² representan metilo, los R³ representan (trietoxisilil)propilo y los R¹ representan alquilo o hidrógeno.

8. Revestimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la solución de perhidropolisilazano contiene de 0,001 a 10% en peso de un catalizador.

9. Revestimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque como catalizadores se emplean aminas orgánicas, ácidos orgánicos, metales, sales de metales o mezclas de estos compuestos.

10. Revestimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como disolvente se utilizan unos disolventes orgánicos anhidros, que no contienen ningún grupo reactivo.

11. Procedimiento para el revestimiento continuo de bandas metálicas según el procedimiento de revestimiento de bobinas, caracterizado porque se aplica una solución que contiene un polisilazano o una mezcla de polisilazanos de la fórmula (1),

realizándose que los R', R'' y R''' son iguales o diferentes y representan o bien hidrógeno o un radical alquilo, arilo, vinilo o (trialcoxisilil)alquilo eventualmente sustituido, realizándose en el caso de n que se trata de un número entero y que n está dimensionado de tal manera que el polisilazano tiene un peso molecular medio numérico de 150 a 150.000 g/mol, en el seno de un disolvente y de por lo menos un catalizador, sobre una banda metálica, y el revestimiento se endurece a continuación a una temperatura de 150 a 500ºC o mediante utilización de radiación de IR o de NIR.

12. Metal o banda metálica, recubierto(a) con un revestimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 10.

13. Metal o banda metálica de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado(a) porque en el caso del metal se trata de aleaciones de aluminio, acero, acero zincado, zinc, magnesio o titanio.

14. Metal o banda metálica de acuerdo con la reivindicación 12 y/o 13, caracterizado(a) porque la banda metálica se había tratado previamente con capas de óxidos de metales antes de la aplicación del revestimiento mediante una cromatación, un tratamiento previo sin cromatos, una anodización o un tratamiento desde la fase de vapor.