MÉTODO PARA EL RECUBRIMIENTO DE UN SUBSTRATO.

Un método de revestimiento de un substrato que comprende las etapas de:

Proporcionar un substrato; Preparar un componente inorgánico, en el que el componente inorgánico se selecciona de un grupo que comprende silanos hidrolizados. Preparar un componente orgánico por recubrimiento "endcapping" de una amina difuncional a un éter diglicídilo para producir una diamina modificada Combinar el componente inorgánico con el componente orgánico con carácter previo a la aplicación de la mezcla sobre el substrato; Aplicar los componentes inorgánicos y orgánicos combinados sobre el substrato; Exponer los componentes inorgánicos y orgánicos a una temperatura predeterminada para provocar una reacción entre componentes inorgánicos y orgánicos hasta producir una estructura en red del revestimiento sobre el substrato

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06022490.

Solicitante: Tata Steel UK Limited.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 30 Millbank London SW1P 4WY REINO UNIDO.

Inventor/es: LI, WU.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 27 de Octubre de 2006.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C18/12C4
  • C23C18/12J2
  • C23C18/12J6D

Clasificación PCT:

  • C23C18/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 18/00 Revestimiento químico por descomposición ya sea de compuestos líquidos, o bien de soluciones de los compuestos que constituyen el revestimiento, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento (reacción química de la superficie C23C 8/00, C23C 22/00 ); Deposición por contacto. › por descomposición térmica.
  • C23C18/12 C23C 18/00 […] › caracterizada por la deposición sobre materiales inorgánicos, distintos a los materiales metálicos.
  • C23C20/06 C23C […] › C23C 20/00 Revestimiento químico por descomposición bien de compuestos sólidos, bien de suspensiones de compuestos que constituyen el revestimiento, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento (reacción química de la superficie C23C 8/00, C23C 22/00). › Revestimiento con materiales inorgánicos distintos a los materiales metálicos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2359930_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo de los recubrimientos resistentes a la abrasión para substratos en espiral y un método para producir productos en espiral revestidos, en particular, pero no exclusivamente, recubrimientos inorgánicos/orgánicos, resistentes a la abrasión para substratos en espiral.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Durante su producción, las superficies de los productos en banda o enrollados están expuestas a tortuosas operaciones de enrollado, temperaturas elevadas y ambientes corrosivos, que pueden imposibilitar la puesta en práctica del enrollado durante su uso en una variedad de aplicaciones. Por tanto, existe una razón importante para aplicar tratamientos superficiales a substratos en bandas o en espiral, principalmente para reforzar las virtudes técnicas, estéticas y medioambientales de estos productos mientras se continúa utilizando técnicas de fabricación coste – efectivas. Los tratamientos superficiales tienen a proporcionar una propiedades mejoradas con relación a la superficie tales como en cuanto a la resistencia al desgaste, abrasión, fatiga y corrosión, además de reforzar la manejabilidad y facilidad de formación de los productos.

El reciente trabajo en el desarrollo ha resultado en la aplicación de recubrimiento protector sobre substratos de polímeros. Por ejemplo, las resinas de poliuretano se consideran ahora aceptables para recubrir materiales plásticos para comunicar resistencia a la abrasión porque incluso aunque la resistencia a la abrasión de tales revestimientos de poliuretano no es tan buena como algunos recubrimientos basados en el siloxano, siendo menos caros los recubrimientos de poliuretano.

Se han desarrollado exitosamente recubrimientos resistentes a los rasguños y a la abrasión y se han explotado comercialmente para proteger de la abrasión la superficie de plásticos transparentes. En algunas técnicas, una dispersión acídica de sílice coloidal y silsesquioxano hidroxilado ha sido utilizada en un medio de alcohol – agua para revestir substratos tales como lentes acrílicas para proporcionar un revestimiento resistente a la abrasión.

Además, se ha llevado a cabo una significativa labor investigadora para mejorar la resistencia al rasguño y a la abrasión de substratos cerámicos, tales como el cristal, por el uso de soluciones acuosas acídicas para depositar revestimientos inorgánicos.

En contraste con los esfuerzos para mejorar los revestimientos resistentes a la abrasión y los rasguños para substratos cerámicos o basados en polímeros, se ha informado hasta ahora de muy pocos revestimientos que puedan combinar flexibilidad con dureza para substratos metálicos, en especial, para productos en láminas fabricados por procedimientos de revestimiento de espiral. La flexibilidad del revestimiento en tales aplicaciones es necesaria para proteger el espiral de las consecuencias de deterioro de operaciones tortuosas de enrollado durante la fabricación, mientras que la dureza relativa del revestimiento es necesaria para comunicar una excelente resistencia a la abrasión o al rasguño. Tales propiedades han sido comunicadas hasta ahora al producto en lámina por la aplicación sobre su superficie de un revestimiento orgánico o inorgánico.

De forma ideal, un producto en banda o enrollado fabricando en procesos de extracción exige un revestimiento que sea lo suficientemente flexible como para resistir operaciones de enrollado y que tenga la suficiente resistencia a la abrasión como para soportar un ambiente de producción en el que la superficie de la espiral podría ser dañada y, en consecuencia, sus propiedades deterioradas hasta niveles intolerables.

El objeto de esta invención es crear un revestimiento multifuncional que pueda ser aplicado en un pase único utilizando la tecnología existente de revestimiento. La flexibilidad del revestimiento puede ser conseguida por el uso de materiales orgánicos mientras que la dureza de los materiales inorgánicos puede mejorar las propiedades mecánicas.

Un objeto de esta invención es combinar los componentes orgánicos e inorgánicos en un material para proporcionar un material híbrido orgánico – inorgánico. Dependiendo de la facción molecular, de la relación entra la fracción molecular orgánica e inorgánica y de las condiciones de reacción, las propiedades pueden ser variadas continuamente de materiales suaves y flexibles a duros y quebradizos y, así, permitir la “confección a medida” de ciertas propiedades para formar un revestimiento óptimo.

Tales revestimientos multifuncionales descritos en la invención de esta patente pueden ser realizados por el uso del procedimiento sol – gel, mientras que el material inorgánico puede ser sintetizado en medios orgánicos a temperaturas a las cuales los compuestos orgánicos son térmicamente estables. El procedimiento sol – gel comienza con una dispersión coloidal, o “sol”, de las reacciones de hidrólisis y condensación de los alcóxidos de metal tal como los alcóxidos de metal de silicona, aluminio o titanio. Por medio del curado subsiguiente (reticulación química, desestabilización electrostática, evaporación solvente o alguna combinación de aquellos), el “sol” puede ser transformado en un gel rígido, que podría tomar la forma de un gel rígido, que podría adoptar diferentes formas tales como películas, monocristales o fibras.

Debido a la naturaleza de los recubrimientos (transparente, duro aunque flexible), se percibe que los usos ideales se dan en el ámbito doméstico y del sector de los bienes de consumo. De aquí se extrae que fueran seleccionados como artículos de referencia los poliésteres de uso doméstico, en los que una excelente flexibilidad es importante, y los productos co – laminados, donde lo es una excelente resistencia a la abrasión. El objeto es combinar la flexibilidad del poliéster de uso doméstico con la dureza.

No se han conocido, hasta ahora, agentes de reticulación para un procedimiento de revestimiento en espiral, que requiere temperaturas moderadamente altas pero tiempos muy cortos de permanencia, por ejemplo, una temperatura objeto de 232º C con un tiempo de permanencia de 35 segundos.

El uso de revestimientos sol-gel para aplicaciones de revestimiento en espiral ha sido previamente evitado debido a sus largos tiempos de curado y pobre flexibilidad causados por la realización de tensiones intrínsecas al revestimiento y la rigidez del contenido inorgánico. Con este desarrollo de los revestimientos de esta invención, se ha visto que el producto final combina la dureza asociada con productos co – laminados más duros con una flexibilidad similar a la de los poliésteres DA.

La invención se enfrenta con las desventajas y deficiencias de los revestimientos protectores orgánicos o inorgánicos, por sí solos, y proporciona un revestimiento flexible, resistente a la abrasión para una variedad de sustratos. La composición híbrida de revestimiento tiene un compuesto inorgánico de glicidoxialciltrialcoxisilano hidrolizado, un compuesto orgánico seleccionado del grupo consistente en diamina modificada, y un agente de curado. Se prefiere que el compuesto inorgánico sea alcilsilano con un grupo epóxido. La composición es revestida hasta el sustrato de metal preparado/no preparado y, entonces, curado térmicamente para formar una película de revestimiento resistente a la abrasión pero flexible. La flexibilidad del revestimiento híbrido es controlada por la relación molar entre el compuesto orgánico y el inorgánico.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Es un propósito de la invención el proporcionar un revestimiento híbrido resistente a la abrasión y flexible, con excelentes propiedades de corrosión y mecánicas.

Es un objetivo de la invención proporcionar un revestimiento resistente a la abrasión para productos en espiral.

Es un objetivo ulterior de la invención el proporcionar un revestimiento duradero híbrido, de curación rápida, que puede ser fabricado a temperaturas moderadas, mucho más bajas que las temperaturas altas convencionales exigidas para el procesamiento de materiales inorgánicos.

En un primer aspecto de la invención, se proporciona:

Un método de revestimiento de un sustrato que comprende las fases de:

Proporcionar un sustrato;

Preparar un componente inorgánico;

Preparar un componente orgánico... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de revestimiento de un substrato que comprende las etapas de:

Proporcionar un substrato;

Preparar un componente inorgánico, en el que el componente inorgánico se selecciona de un grupo que comprende silanos hidrolizados.

Preparar un componente orgánico por recubrimiento “endcapping” de una amina difuncional a un éter diglicídilo para producir una diamina modificada

Combinar el componente inorgánico con el componente orgánico con carácter previo a la aplicación de la mezcla sobre el substrato;

Aplicar los componentes inorgánicos y orgánicos combinados sobre el substrato;

Exponer los componentes inorgánicos y orgánicos a una temperatura predeterminada para provocar una reacción entre componentes inorgánicos y orgánicos hasta producir una estructura en red del revestimiento sobre el substrato.

2. El método reivindicado en la reivindicación 1 en el que los componentes inorgánico y orgánico combinados son producidos usando procedimiento de sol-gel.

3. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la fase de preparación del componente inorgánico se lleva a cabo por la hidrolización de glicidoxialciltrialkoxisilano hidrolizante (GPS) solo.

4. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la fase de hidrolización de GPS se lleva a cabo en combinación con otros silanos.

5. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la fase de hidrolización de GPS se lleva a cabo en combinación con nanopartículas de sílice coloidal.

6. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la fase de preparar el componente orgánico incluye el recubrimiento “endcapping” de etanolamina a un compuesto de éter diglioxiglo A bisfenol para producir una amina modificada.

7. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la proporción molar de la etanolamina a un compuesto de éter diglioxiglo A bisfenol (éter diglícidolo) está en el intervalo de 2:1 a 2:1.6.

8. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la proporción molar de la etanolamina a un compuesto de éter diglioxiglo A bisfenol (éter diglícidolo) es de 2:1.1.

9. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la temperatura predeterminada está en el intervalo de 80º C a 280º C, durante un período generalmente de alrededor de 30 segundos a 30 minutos; preferiblemente, se usa aire caliente o corriente de lámpara IR para calentar el sustrato.

10. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la etapa de exposición de los componentes inorgánico y orgánico lleva a una temperatura máxima metálica de entre 160º C a 234º C.

11. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que los componentes inorgánico y orgánico combinados se aplican usando el método de tracción.

12. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el revestimiento tiene un grosor de revestimiento de 6-10 μm después de exponer a la temperatura predeterminada los componentes inorgánico y orgánico combinados.

13. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-12 para revestir un producto en bandas.

14. El método reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-12 para revestir un producto en espiral.

15. El método reivindicado en la reivindicación 13 ó 14, en el que el producto se instala

sobre un artículo.

16. Un sustrato revestido en el que el revestimiento comprende un componente inorgánico y un componente orgánico combinados, comprendiendo el componente orgánico una amina difuncional que recubre “endcapping” a un éter diglicídilo.

 

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