COMPOSICIÓN DE REVESTIMIENTO MECÁNICAMENTE ESTABLE, FÁCIL DE LIMPIAR, PARA SUPERFICIES METÁLICAS Y MÉTODO PARA REVESTIR UN SUBSTRATO QUE ULTILIZA DICHA COMPOSICIÓN.

Una composición de revestimiento que comprende: (A) una mezcla de al menos los siguientes compuestos:

al menos un silano que tiene la fórmula (I) y al menos un compuesto que tiene la fórmula (III) (A-R)m-SiX4-m (I) M(Y)n, (III) en la que A es un resto orgánico que puede reaccionar con el grupo alquilol o alquiloléter de un resto alkilolamina para proporcionar un enlace de éter, R se selecciona de grupos alquileno y alquenileno opcionalmente sustituidos, X e Y son independientemente grupos, cuyo enlace con el átomo de silicio o de metal, respectivamente, es susceptible de hidrolización en la presencia de agua, M es un metal seleccionado de los metales del tercer grupo principal de la tabla periódica o de metales del grupo de metales de transición, que ocurren en condición trivalente o tetravalente, m es independientemente 1 ó 2 y n es 3 en el caso de que M sea un metal del tercer grupo principal o un metal de transición trivalente y es 4 en el caso de que M sea un metal de transición tetravalente, estando los compuestos de dicha mezcla parcial o totalmente hidrolizados y parcial o totalmente condensados. (B) al menos uno de un derivado alquilolamina de melamina seleccionado de derivados que tienen la fórmula (C3N3)(NR 4 R 5 )3, (VI) en la que R 4 y R 5 están seleccionados independientemente de H, hidroximetileno y alcoximetileno, con la salvedad de que al menos uno de los grupos R4 presentes en la molécula de la fórmula (VI) es un grupo hidroximetileno o alcoximetileno, o derivados que tienen la fórmula (VII) C3N3)(NR 4 R 5 )3-p(NR 4 R 6 )p, (VII) en la que R 4 y R 5 están definidos como para la fórmula (VI), y R 6 es -CH2-NR 4 (C3N3)(NR 4 R 5 )2 o -CH2-O-CH2-NR 4 (C3N3)(NR 4 R 5 )2, y p es 1 ó 2; y al menos uno del grupo que consta de - compuestos silanos parcial o totalmente fluorados, al menos parcialmente hidroxilados y condesados que tienen la formula (IV) R 1 mSiX4-m, (IV) en la que R1 es un grupo alquilo parcial o totalmente fluorado, y X y m son como se definen para el silano de la fórmula (I) anterior, donde el (los) compuesto(s) silano que tiene(n) la fórmula (IV) forman parte de la mezcla (A); y - compuestos orgánicos (C) parcial o totalmente fluorados que contienen al menos un grupo que puede ligar con grupos hidroxi

La presente invención se refiere, en general, a un nuevo tipo de un revestimiento mecánicamente estable para superficie metálica y más preferentemente para superficies cromadas o de cromo, que comprende una composición de una resina epoxi-melamina. Este revestimiento es adecuado, entre otras cosas, para instalaciones sanitarias, por ejemplo adaptadores o accesorios sanitarios Después de la aplicación a un sustrato metálico, se obtiene un revestimiento que tiene una estructura muy rígida y tiene una combinación única de propiedades que incluye hidrofobicidad / facilidad de limpieza, adhesión específicamente buena para cromo brillante, resistencia a la abrasión y resistencia superior a los productos químicos.

Los adaptadores sanitarios y los accesorios de las habitaciones, por ejemplo tomas de agua, cabezas de duchas, grifos de bañeras, toalleros, placas ligeras de conmutadores y similares se fabrican a menudo de metales, cuya superficie está ennoblecida decorativamente utilizando métodos galvánicos. Frecuentemente, se realiza un galvanizado de cromo, que da como resultado unas superficies altamente radiales o brillantes de alta calidad estética, que son muy estables mecánicamente, inertes químicamente y más bien resistentes contra la corrosión. Tales accesorios de agua en el campo sanitario son, en general, de uso frecuente o diario y entonces están siempre delante del usuario. Sin embargo, las superficies de este tipo tienden a ensuciarse y a estropearse fuertemente, por ejemplo, debido a la deposición de jabón, pasta de dientes o residuos minerales, por ejemplo carbonato de calcio como residuos de agua corriente. Además, las manos del usuario tocarán tales accesorios cada día, y las huellas de dedos resultantes son fácilmente visibles sobre ellos, debido al sudor de las manos que permanece visible como resultado de las características de reflexión modificadas en esta zona. Por esta razón, los accesorios tienen que limpiarse con frecuencia y regularmente. Las deposiciones tenaces de residuos minerales solamente se pueden eliminar a mentido con medios de frotamiento mecánico, y se alcanza fácilmente un punto más allá del cual la estabilidad mecánica de la superficie no es ya suficiente para resistir este impacto mecánico. Esto da como resultado arañazos y otros daños en la superficie. Por consiguiente, la superficie es incluso más susceptible de contaminación y de suciedad y, finalmente, la superficie pierde su lustre y parece que muestra desgaste. Este proceso se acelera en regiones en las que el agua es comparativamente dura, resultando reclamaciones de los usuarios finales y en último término pérdidas económicas.

Por consiguiente, los revestimientos superficiales fáciles de limpiar están sujetos con frecuencia a desarrollo de técnicas de material y de superficies. Por lo tanto, existe una pluralidad de patentes y de solicitudes de patentes que se ocupan de la investigación en este campo, por ejemplo las patentes de los Estados Unidos Nº 5.644-014 y 6.245.833, las solicitudes de patentes de los Estados Unidos Nº 2002/0193504 A1 y US 2004/081818, o la solicitud PCT Nº WO 02/40603. No obstante, no ha sido desarrollado ningún revestimiento aceptable hasta ahora, que se pueda aplicar utilizando procesos químicos húmedos, debido a que la adhesión a la superficie de metal o de cromo, respectivamente, era insuficiente, y/o la estabilidad mecánica requerida no se podía mantener durante un periodo de tiempo comercialmente apreciable.

Las técnicas de sol-gel ofrecen la posibilidad de preparar sistemas de revestimiento híbridos inorgánicos – orgánicos como, por ejemplo, se describe en Schottner, G., Chem. Mater. 2001, 13, 3422-2435, que muestran muy buena adherencia a superficies de vidrio, o plástico. Los sistemas se adhieren también a metales básicos debido y en tanto que tales metales comprenden habitualmente grupos OH sobre su superficie. Tales revestimientos tienen también resistencia excelente a arañazos y abrasión, cuando se comparan con revestimientos meramente orgánicos o inorgánicos finos. Sin embargo, no se ha podido obtener una adhesión duradera a superficies de metales pasivazos o nobles, por ejemplo a superficies de cromo o cromadas. Para solucionar este inconveniente, se han aplicado a veces solamente revestimientos muy finos (< 1 m). Estos revestimientos finos son escasamente visibles y apenas interactúan con la superficie metálica. De acuerdo con ello, estos revestimientos finos se desgastan rápidamente, dando como resultado la pérdida de propiedades mecánicas beneficiosas después de un corto periodo de tiempo de uso. En la patente de los Estados Unidos Nº 6.887.367 (la patente ‘367) se ha propuesto pre-tratar la superficie metálica antes de revestirla activando químicamente dicha superficie utilizando una solución que contiene agentes tensioactivos y/o reduciendo la superficie con un agente reductor o corriente continua y/o activando físicamente la superficie utilizando un método de pulverización catódica. La modificación obtenida de esta manera de la superficie metálica da como resultado una condición definida de la superficie que se distingue por el hecho de que la superficie tiene una energía superficial más alta y de esta manera permite una mejor adhesión de los sistemas sol-gel sobre la superficie. Después de recubrirla con un revestimiento de sol-gel, como se ha mencionado anteriormente, la impresión metálica de las superficies de cromo y la estabilidad mecánica se mantienen sustancialmente. No obstante, la química para el revestimiento descrita en la patente ‘367 es limitada, de tal manera que el revestimiento tendrá un espesor inferior a 1 m. Si se quisiera hacer este revestimiento más grueso, se agrietaría debido a que es muy frágil. Debido al revestimiento muy fino, las propiedades antioxidantes se degradan gradualmente en el transcurso del tiempo y finalmente desaparecen totalmente, lo que demuestra que las propiedades adherentes del revestimiento no son suficientes con el tiempo. Sin embargo, en la luz reflectante, en función del grado y del ángulo de iluminación, se producen fenómenos de difracción y de interferencia. Esto es debido también a la finura del revestimiento, que introduce patrones de dispersión, que son un problema. Los patrones de dispersión o patrones de interferencia vistos con revestimientos ópticos claros finos sobre un sustrato metálico son el resultado de una interacción con luz incidente sobre la superficie y el revestimiento. Este fenómeno óptico es el de un reflector típico de Bragg. Un reflector de Bragg es similar a los patrones de dispersión vistos con una mancha de aceite sobre agua en el pavimento de una autopista.

El documento EP 1 300 433 describe revestimientos fabricados de silanos modificados con perfluoropoliéter que

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se describen con buena repelencia al agua / aceite, propiedades de división, resistencia química, lubricidad, durabilidad, propiedades anti-incrustantes y eliminación por frotación de las huellas de dedos. También se proporciona un filtro antireflexión que comprende una capa inorgánica anti-reflexión que incluye una capa superficial en forma de una capa inorgánica a base de dióxido de silicio, y una capa anti-incrustante, con preferencia de silano modificado con perfluoropoliéter, sobre la capa superficial. La capa antioxidante tiene un ángulo de eliminación con ácido oleico de hasta 5 grados, un cambio del ángulo de eliminación después del lavado con disolvente con relación al ángulo de eliminación antes del lavado con disolvente de hasta 10 %. Los revestimientos están destinados para la preparación de pantallas de visualización y de otros elementos ópticos. Los inconvenientes de esta tecnología son similares a los descritos anteriormente: solamente se pueden formar revestimientos finos (con preferencia de 1 a 10 nm), por lo tanto la resistencia a los arañazos y la durabilidad (que no está determinada) continúan siendo, por lo tanto, dudosos y, con alta probabilidad, insuficientes. Además, esta tecnología requiere disolventes fluorados para la preparación de los revestimientos, lo que no es deseable, y se requieren sistemas de capas múltiples para conseguir pleno rendimiento tal como para propiedades anti-reflexión y/o anticontaminación.

Se conocen a partir del documento EP 1 389 634 revestimientos de sustratos metálicos (pero no cromo) que deben prepararse utilizado silanos (per)fluorados junto con nanopartículas inorgánicas, modificadas en la superficie. Se describe que los revestimientos tienen propiedades anti-incrustantes y resistencia a los arañazos. Se consiguen espesores de capas... [Seguir leyendo]

en la que A es un resto orgánico que puede reaccionar con el grupo alquilol o alquiloléter de un resto alkilolamina para proporcionar un enlace de éter, R se selecciona de grupos alquileno y alquenileno opcionalmente sustituidos, X e Y son independientemente grupos, cuyo enlace con el átomo de silicio o de metal, respectivamente, es susceptible de hidrolización en la presencia de agua, M es un metal seleccionado de los metales del tercer grupo principal de la tabla periódica o de metales del grupo de metales de transición, que ocurren en condición trivalente o tetravalente, m es independientemente 1 ó 2 y n es 3 en el caso de que M sea un metal del tercer grupo principal o un metal de transición trivalente y es 4 en el caso de que M sea un metal de transición tetravalente, estando los compuestos de dicha mezcla parcial o totalmente hidrolizados y parcial o totalmente condensados.

(B) al menos uno de un derivado alquilolamina de melamina seleccionado de derivados que tienen la fórmula

(VI)

(C3N3)(NR4R5)3, (VI)

en la que R4 y R5 están seleccionados independientemente de H, hidroximetileno y alcoximetileno, con la salvedad de que al menos uno de los grupos R4 presentes en la molécula de la fórmula (VI) es un grupo hidroximetileno o alcoximetileno, o

derivados que tienen la fórmula (VII)

C3N3)(NR4R5)3-p(NR4R6)p, (VII)

en la que R4 y R5 están definidos como para la fórmula (VI), y R6 es

- CH2-NR4(C3N3)(NR4R5)2 o -CH2-O-CH2-NR4(C3N3)(NR4R5)2, y p es 1 ó 2; y

al menos uno del grupo que consta de

- compuestos silanos parcial o totalmente fluorados, al menos parcialmente hidroxilados y condesados que tienen la formula (IV)

R1 mSiX4-m, (IV)

en la que R1 es un grupo alquilo parcial o totalmente fluorado, y X y m son como se definen para el silano de la fórmula (I) anterior, donde el (los) compuesto(s) silano que tiene(n) la fórmula (IV) forman parte de la mezcla (A); y

- compuestos orgánicos (C) parcial o totalmente fluorados que contienen al menos un grupo que puede ligar con grupos hidroxi.

2. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en la que m en la fórmula (I) es 1.

3. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende, además, al menos un silano que tiene la fórmula (II)

Arm-SiX4-m (II)

en forma parcial o totalmente hidrolizada y parcial o totalmente condensada, en la que Ar es un arilo opcionalmente sustituido o un grupo arilalquileno, y X y m se definen como para la fórmula (I) en la reivindicación 1, en la que el silano que tiene la fórmula (II) es parte de la mezcla (A).

4. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en la que m es la fórmula (II) es 1.

5. La composición de revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos uno o el único compuesto orgánico parcial o totalmente fluorado es de la fórmula (IV), como se define en la reivindicación 1.

6. La composición de revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que Y en la fórmula (III) está seleccionado independientemente de átomos de halógeno o grupos alcoxi que tienen con preferencia de 1 a 4 átomos de carbono, más preferentemente de cloruro, metoxi o etoxi.

7. La composición de revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que A-R en el silano de la fórmula (I) es con preferencia un resto glicidiloxialquilo.

8. La composición de revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la mezcla como se define en (A) comprende adicionalmente un catalizador de condensación, seleccionado entre amino alquiltrialcoxisilanos.

9. La composición de revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que contiene adicionalmente un disolvente adecuado.

10. La composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en la que el disolvente está seleccionado al menos parcialmente del grupo que consta de alcoholes que tienen con preferencia de 1 a 8 átomos de carbono y alcoxialcoholes de fórmula CH3-(CH2)o-O-(CH2)pOH, en la que o es un entero con preferencia de 1 a 8 y p es un entero con preferencia de 1 a 6.

11. Un proceso para revestir un sustrato que tiene una superficie metálica, comprendiendo el proceso las etapas: -proporcionar un sustrato adecuado, -pre-tratar el sustrato, -aplicar una o más capas de una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 sobre la superficie y -secar o endurecer cada una de las capas o una o más capas de dicha composición de revestimiento. 12. Proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la superficie metálica del sustrato es una superficie de cromo o cromada. 13. Proceso de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, en la que el pre-tratamiento se realiza utilizando al menos uno de los siguientes métodos: -activar químicamente la superficie utilizando una solución que contiene agentes tensioactivos, -activar químicamente la superficie utilizando una solución activada que comprende grupos ≡Si(O=H), -activar químicamente la superficie utilizando un agente reductor o corriente continua, -activar físicamente la superficie utilizando un método de pulverización catódica, o -una combinación de ellos. 14. Proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el tratamiento previo se realiza poniendo en contacto la superficie con una solución de una solución de silicato alcalino o silicato potásico. 15. Proceso de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dicha solución de silicato o silicato potásico contiene adicionalmente cinc. 16. Proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 15, en el que dicha composición de revestimiento se aplica a un espesor final de 1 a 25 m, con preferencia de 3 a 10 m y más preferentemente de 5 a 9 m.