Uso de una composición para formar un recubrimiento (12) en un sustrato (10) exhibiendo resistencia a la abrasión,

comprendiendo la composición fluoropolímero y endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, en el que dicho endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica comprende grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) que tienen un tamaño medio de al menos 14 micrómetros y además comprende partículas más pequeñas (15) de endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, siendo la cantidad de dichas grandes partículas suficiente para proporcionar al menos 3 de dichas partículas por 1 cm de longitud de la sección transversal del recubrimiento formado a partir de dicha composición, trascendiendo dichas grandes partículas a la superficie de dicho recubrimiento para dar una textura a la superficie expuesta de dicho recubrimiento

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere al uso de composiciones fluoropoliméricas de recubrimiento para formar recubrimientos, y sustratos recubiertos con estas composiciones que tienen una mejorada resistencia a la abrasión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las resinas fluoropoliméricas, y especialmente las resinas perfluoropoliméricas, son conocidas por su baja energía superficial y por sus propiedades de antiadherencia, así como por su resistencia térmica y química. Desde hace mucho tiempo ha sido deseable lograr recubrimientos poliméricos antiadherentes de más larga duración sobre sustratos metálicos. Es particularmente importante para lograr sustratos recubiertos con una mayor duración de vida útil la capacidad del sustrato recubierto para oponer resistencia a la abrasión, así como su resistencia al rayado. El vocablo "rayado" se refiere a la deformación plástica del recubrimiento, tal como es el caso de un corte efectuado con un cuchillo

o con otro utensilio metálico. El vocablo "abrasión" se refiere a la cantidad de recubrimiento que es desprendida por desgaste como puede suceder al frotar o al efectuar un lijado, con lo que el recubrimiento es desprendido de la superficie en forma de fibrillas, fragmentos o retazos. Al ser dañado un sustrato recubierto, el rayado puede ir seguido por una abrasión, por cuanto que un cuchillo que ocasiona una deformación plástica del recubrimiento puede también dar lugar a la formación de fibrillas que son subsiguientemente desprendidas por desgaste.

El problema de la durabilidad del recubrimiento antiadherente ha sido a menudo contemplado como un problema de adherencia del recubrimiento al sustrato metálico. Si el recubrimiento es optimizado en cuanto a sus propiedades de antiadherencia para impedir que las partículas de los comestibles queden adheridas al mismo tras la cocción o para facilitar un contacto deslizante de bajo rozamiento en otras aplicaciones, casi por definición habrá dificultades para lograr que los recubrimientos antiadherentes se adhieran bien al sustrato.

En general en la técnica se ha logrado la adherencia a base de impartir rugosidad al sustrato metálico antes de la aplicación del recubrimiento antiadherente para que la unión mecánica contribuya a la interacción química de los aglutinantes en una capa de imprimación para contribuir a la adherencia. Típicamente, la operación de impartir rugosidad incluye el mordentado con ácido, el lijado, el chorreado con granalla de aristas cortantes, la cepilladura y la cochura de una capa rugosa de frita de vidrio, cerámica o esmalte sobre el sustrato. Otros medios para incrementar la adherencia y por consiguiente la durabilidad han incluido la aplicación por pulverización por arco eléctrico de una capa mecánicamente resistente de materiales metálicos sobre un sustrato metálico al que se ha impartido rugosidad como se describe en las Patentes U.S. 5.411.771 (Tsai) y 5.462.769 (Tsai). Las operaciones de impartir rugosidad al sustrato o aplicar una capa metálica mecánicamente resistente para mejorar la adherencia añaden costes adicionales a la operación de recubrimiento, y en el caso del mordentado químico se añaden los costes adicionales correspondientes a los materiales de mordentado.

Entre los esfuerzos que han sido llevados a cabo anteriormente para lograr recubrimientos resistentes al rayado ha estado incluida la utilización de resinas termorresistentes auxiliares más duras junto con polímeros perfluorocarbúricos. A veces han sido utilizadas cargas tales como escamas de mica y de aluminio en un intento de mejorar la resistencia al rayado, como se describe en las Patentes U.S. 4.180.609 (Vassiliou) y 4.123.401 (Berghmans y otros). En la Patente

U.S. 5.106.682 (Matsushita) está descrita una mejorada resistencia al rayado que es atribuible a cargas inorgánicas y cargas de polímeros termorresistentes. En la Patente U.S. 5.250.356 (Batzar) está descrito un sistema multicapa que utiliza una imprimación de gran espesor una vez seca reforzada con óxido de aluminio de pequeño tamaño de partículas, una capa intermedia reforzada con óxido de aluminio y una capa final convencional que proporciona antiadherencia y sin embargo presenta una reducida susceptibilidad al rayado. Todas las referencias anteriormente citadas se basan en el chorreado con granalla de aristas cortantes o en el recubrimiento con frita del sustrato de aluminio para lograr la correcta adherencia.

Si bien pueden intentar lograr recubrimientos de mayor duración a base de incrementar la adherencia o de reducir el rayado, todas las soluciones del estado de la técnica anteriormente expuestas no abordan la cuestión del mecanismo del desgaste y de cómo desviar las fuerzas abrasivas de la superficie del recubrimiento.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se ocupa de la necesidad de un recubrimiento antiadherente duradero con una superior resistencia a la abrasión. Específicamente, la invención permite lograr el uso de una composición para formar un recubrimiento como un sustrato exhibiendo resistencia a la abrasión, la composición comprende fluoropolímero y endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, en el que dicho endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica comprende grandes partículas cerámicas que tienen un tamaño medio de al menos 14 micrómetros y además comprende partículas más pequeñas de endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, siendo la cantidad de dichas grandes partículas suficiente para proporcionar al menos 3 de dichas partículas por 1 cm de longitud de la sección transversal del recubrimiento formado a partir de dicha composición, trascendiendo dichas grandes partículas a la superficie de dicho recubrimiento para dar una textura a la superficie expuesta de dicho recubrimiento.

**(Ver fórmula)**

La invención permite además lograr un sustrato recubierto con un recubrimiento que exhibe resistencia a la abrasión, comprendiendo el recubrimiento fluoropolímero y endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, en el que dicho endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica comprende grandes partículas cerámicas que tienen un tamaño medio de al menos 14 micrómetros y además comprende partículas más pequeñas de endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, siendo la cantidad de dichas grandes partículas suficiente para proporcionar al menos 3 de dichas partículas por 1 cm de longitud de la sección transversal del recubrimiento, trascendiendo dichas grandes partículas a la superficie de dicho recubrimiento para dar una textura a la superficie expuesta de dicho recubrimiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista esquemática de una sección transversal de un sustrato recubierto con una composición antiadherente de fluoropolímero que contiene partículas cerámicas.

La Figura 2 es una micrografía electrónica de exploración a 1000 aumentos de una sección transversal de un sustrato recubierto en la que se aprecian partículas de SiC en la capa inferior y un punto de desviación en la superficie del recubrimiento.

La Figura 3 es un gráfico que muestra la relación existente entre el tamaño de partículas de SiC con una cantidad de carga constante y la resistencia a la abrasión.

La Figura 4 es un gráfico que muestra la relación existente entre la concentración de grandes partículas de SiC y la resistencia a la abrasión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención logra composiciones de recubrimiento antiadherente con una superior resistencia a la abrasión a base de incorporar un endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica que comprende partículas cerámicas grandes y partículas cerámicas más pequeñas, en composiciones de recubrimiento de resina fluoropolimérica. Las grandes partículas cerámicas están contenidas en la composición de recubrimiento, y al ser ésta aplicada a un sustrato discurren a través del espesor del recubrimiento, el cual hace que trasciendan las partículas, de manera que las fuerzas de abrasión son desviadas del recubrimiento. Tal desviación reduce los casos en los que las fuerzas abrasivas desmenuzan el recubrimiento, lo cual redundaría en la remoción del recubrimiento. La invención radica en el reconocimiento del correcto equilibrio entre la utilización de grandes partículas duras para desviar las fuerzas abrasivas y la conservación... [Seguir leyendo]

1. Uso de una composición para formar un recubrimiento (12) en un sustrato (10) exhibiendo resistencia a la abrasión, comprendiendo la composición fluoropolímero y endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, en el que dicho endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica comprende grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) que tienen un tamaño medio de al menos 14 micrómetros y además comprende partículas más pequeñas (15) de endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, siendo la cantidad de dichas grandes partículas suficiente para proporcionar al menos 3 de dichas partículas por 1 cm de longitud de la sección transversal del recubrimiento formado a partir de dicha composición, trascendiendo dichas grandes partículas a la superficie de dicho recubrimiento para dar una textura a la superficie expuesta de dicho recubrimiento.

2. El uso de la reivindicación 1, en el que la relación del espesor de dicho recubrimiento (12) formado a partir de dicha composición al diámetro mayor de dichas grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) está dentro de la gama de valores de 0,8 a 2,0, y la relación del espesor de dicho recubrimiento al diámetro mayor de dichas partículas pequeñas (15) es mayor que 2.

3. El uso de la reivindicación 1, en el que al menos el 30% en peso de dicho endurecedor pelicular tipo carga comprende dichas grandes partículas cerámicas (13, 14, 16).

4. El uso de la reivindicación 1, en el que dicha composición comprende además un aglutinante polimérico, siendo la relación en peso del fluoropolímero al aglutinante polimérico de 0,5 a 2,0:1 y siendo la relación en peso del endurecedor pelicular tipo carga al fluoropolímero de al menos 1,4:1.

5. El uso de la reivindicación 4, en el que dicha composición es una imprimación.

6. El uso de la reivindicación 4, en el que al menos el 30% en peso de dicho endurecedor pelicular tipo carga comprende grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) que tienen un tamaño de partícula medio de al menos 20 micrómetros.

7. El uso de la reivindicación 6, en que dichas partículas tienen una dureza Knoop de al menos 1200.

8. El uso de la reivindicación 7, en el que dichas partículas tienen una relación de forma no mayor a 2,5.

9. El uso de la reivindicación 5, en el que dicho sustrato (10) tiene un perfil de superficie de menos de 1,25 micrómetros.

10. El uso de la reivindicación 9, en el que la relación del espesor de dicho recubrimiento (12) al diámetro mayor de dichas grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) está dentro de la gama de valores de 0,8 a 2,0 y la relación del espesor de dicho recubrimiento al diámetro mayor de dichas partículas cerámicas más pequeñas (15) es mayor que 2.

11. El uso de la reivindicación 5, en el que dicho endurecedor pelicular tipo carga incluye carburo de silicio.

12. El uso de la reivindicación 5, en el que dicho endurecedor pelicular tipo carga incluye óxido de aluminio.

13. El uso de la reivindicación 5 en el que dicha composición está en la forma de una dispersión acuosa, habiendo sido hecho dicho fluoropolímero mediante polimerización en dispersión acuosa, incluyendo la forma de dispersión acuosa de dicha composición la dispersión acuosa en la cual se hizo dicho fluoropolímero.

14. El uso de la reivindicación 1, en el que dicha composición comprende fluoropolímero, aglutinante polimérico y endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, en el que al menos el 30% en peso de dicho endurecedor pelicular tipo carga comprende grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) que tienen un tamaño medio de al menos 14 micrómetros y dicho endurecedor pelicular tipo carga comprende además partículas más pequeñas (15) de endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, siendo la cantidad de dichas grandes partículas suficiente para proporcionar al menos 3 de dichas partículas por 1 cm de longitud de la sección transversal del recubrimiento formado a partir de dicha composición, trascendiendo dichas grandes partículas a la superficie de dicho recubrimiento para dar una textura a la superficie expuesta de dicho recubrimiento.

15. El uso de la reivindicación 1, en el que el endurecedor pelicular tipo carga comprende grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) que tienen un tamaño de partícula medio de al menos 20 micrómetros.

16. El uso de la reivindicación 1, en el que dichas grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) tienen una dureza Knoop de al menos 1200.

17. El uso de la reivindicación 1, en el que las grandes partículas cerámicas se seleccionan de nitruros inorgánicos, carburos, boruros y óxidos. 18. El uso de la reivindicación 1, en el que la composición es una dispersión acuosa.

**(Ver fórmula)**

19. El uso de la reivindicación 1, en el que la composición comprende además un líquido orgánico.

20. El uso de la reivindicación 18, en el que la composición comprende además un líquido orgánico. 5 21. El uso de la reivindicación 1, en el que dichas grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) son de carburo de silicio.

22. El uso de la reivindicación 1, en el que dichas grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) son de óxido de aluminio. 23. El uso de la reivindicación 1, en el que dicho sustrato (10) tiene un perfil de superficie de menos de 1,25 micrómetros.

24. Un sustrato (10) recubierto con un recubrimiento (12) exhibiendo resistencia a la abrasión, comprendiendo el recubrimiento fluoropolímero y un endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, en el que dicho endurecedor pelicular tipo carga comprende grandes partículas cerámicas (13, 14, 16) que tienen un tamaño medio de al menos 14 micrómetros y además comprende partículas más pequeñas (15) de endurecedor pelicular consistente en una carga inorgánica, siendo la cantidad de dichas grandes partículas suficiente para proporcionar al menos 3 de dichas partículas por 1 cm de longitud de la sección transversal del recubrimiento, trascendiendo dichas grandes partículas a la superficie de dicho recubrimiento para dar una textura a la superficie expuesta de dicho recubrimiento.