Un procedimiento para formar un recubrimiento que absorbe los ultravioleta (UV) sobre un sustrato transparente que comprende las etapas de:

(a) formar una mezcla compuesta por un compuesto que absorbe los UV que es una benzofenona, un epoxi alcoxisilano y un catalizador orgánico que consiste en una amina terciaria; (b) prepolimerizar la mezcla de la etapa (a) por calentamiento en presencia del catalizador orgánico que consiste en una amina terciaria para unir químicamente el epoxi alcoxisilano y la benzofenona, en el que la prepolimerización implica una polimerización por apertura del anillo del grupo epoxi del epoxi alcoxisilano; (c) hidrolizar la mezcla prepolimerizada en una solución alcohólica ácida; y después (d) recubrir una capa de la mezcla prepolimerizada hidrolizada sobre la superficie de un sustrato transparente y curar la capa de recubrimiento a una temperatura elevada inferior a 200°C y durante un tiempo suficiente para reticular el epoxi alcoxisilano

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general al campo de los recubrimientos protectores que absorben los UV para sustratos, por ejemplo, vidrio.

TÉCNICA ANTERIOR Y RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Existe una necesidad continua de bloquear la transmisión ultravioleta (UV) (longitud de onda <380 nm) de la radiación solar a través del vidrio de ventana. A este respecto, U.S. 6.106.605 de Basil et al. (todo el contenido de la cual se incorpora expresamente en la presente por referencia) divulga un recubrimiento resistente a la abrasión, libre de sílice compuesto por un compuesto orgánico que absorbe los UV, como la hidroxibenzofenona en una matriz de óxido inorgánico formada por hidrólisis y condensación de un organoalcoxisilano. Todavía se buscan mejoras a los recubrimientos UV y sus procedimientos de fabricación.

La patente U.S. nº 4.051.161 de Proskow (todo el contenido de la cual se incorpora en la presente por referencia) divulga varios monómeros de alkoxisilano-benzofenona preparados por reacción de un alkoxisilano que contiene una fracción epóxido con un grupo hidroxilo en una hidroxibenzofenona para formar un α,β hidroxiéter que une covalentemente la hidroxibenzofenona y el silano. De esta manera, según Proskow '161, las especies monoméricas pueden incorporarse en polímeros que contienen ácido polisilícico (por ejemplo, sílice) y sistemas de fluorocopolímero hidroxilado.

Los recubrimientos que absorben los UV también se han hecho y vendido más de un año antes de la fecha de la presente solicitud en la que una solución (alcohólica) de n-propanol de tetrahidroxibenzofenona, 3-glicidoxipropil trimetoxi silano, y ácido acético se aplicó sobre vidrio como recubrimiento después de hidrolizar primero parcialmente el componente de 3-glicidoxipropil trimetoxisilano. A continuación se calentó el sustrato de vidrio recubierto de entre aproximadamente 200°C hasta aproximadamente 220°C para reticular el componente de 3-glicidoxipropil trimetoxisilano mediante polimerización por apertura del anillo y reticulación de los mismos. Las fracciones de 3-glicicoxipropil trimetoxisilano reticulado sirven por tanto como una matriz en la que el compuesto de tetrahidroxibenzofenona es atado físicamente.

El documento US 4.555.559 divulga un procedimiento para formar un recubrimiento que absorbe los UV utilizando un compuesto de benzofenona que absorbe los UV y un grupo epoxi, que se prepolimeriza por medio de un compuesto de quelato de aluminio.

El documento US 4.373.061 se refiere a composiciones de recubrimiento protector mejoradas, en particular a una composición de recubrimiento de resina de silicio adaptada para la adhesión sin imprimación a sustratos plásticos. Según este documento el curado de la composición del recubrimiento puede mejorarse añadiendo un catalizador.

Mientras la técnica anterior descrita justo anteriormente produce de hecho recubrimientos que absorben los UV satisfactorios, aún son deseables mejoras adicionales. Por ejemplo, sería muy deseable que el compuesto que absorbe los UV (por ejemplo, tetrahidroxibenzofenona) se uniese químicamente a las fracciones de 3-glicidoxipropil trimetoxisilano reticulado para proporcionar recubrimientos más duraderos y resistentes a la lixiviación con capacidades de absorción de los UV. Además, sería deseable efectuar la reticulación de las fracciones de 3-glicidoxipropil trimetoxisilano a temperaturas inferiores a aproximadamente 200°C de manera que pudieran aumentarse las velocidades de la línea de producción mejorando así la productividad. Asimismo, la reducción de las temperaturas en la línea de producción reducirá el desgaste y la rotura de los componentes de la línea de producción resultando en una vida del componente más larga. Finalmente, las reducciones de la temperatura y la prepolimerización reducirán las cantidades de pérdida de 3-glicidoxipropil trimetoxisilano como volátiles durante el proceso de fabricación del recubrimiento haciendo éste un proceso menos contaminante y menos costoso. Es al cumplimiento de estos objetos deseables que se dirige la presente invención.

En términos generales, la presente invención se refiere a procedimientos para formar recubrimientos transparentes que absorban los UV y sustratos transparentes recubiertos con los mismos que permitan unas reacciones de reticulación a una temperatura relativamente menor entre un compuesto que absorbe los UV y un epoxi alcoxisilano.

La invención es un procedimiento para formar un recubrimiento absorbente del ultravioleta (UV) sobre un sustrato transparente que comprende las etapas de:

(a) formar una mezcla compuesta por un compuesto que absorbe los UV que es una benzofenona, un epoxi alcoxisilano y un catalizador orgánico que consiste en una amina terciaria;

(b) prepolimerizar la mezcla de la etapa (a) por calentamiento en presencia del catalizador orgánico que consiste en una amina terciaria para unir químicamente el epoxi alcoxisilano y la benzofenona, en la que la prepolimerización implica una polimerización por apertura del anillo del grupo epoxi del epoxi alcoxisilano;

(c) hidrolizar la mezcla prepolimerizada en una solución alcohólica ácida; y después

(d) recubrir una capa de la mezcla prepolimerizada hidrolizada sobre la superficie de un sustrato transparente y curar la capa de recubrimiento a una temperatura elevada inferior a 200°C y durante un tiempo suficiente para reticular el epoxi alcoxisilano.

Más específicamente, en las formas especialmente preferentes de la invención, los recubrimientos que absorben los UV en sustratos transparentes se forman por prepolimerización de una mezcla que consiste básicamente en una hidroxibenzofenona, un epoxialcoxisilano y un catalizador orgánico a una temperatura elevada de entre aproximadamente 40°C hasta aproximadamente 130°C y durante un tiempo suficiente de manera que entre aproximadamente el 30 hasta aproximadamente el 70% de las fracciones de epoxialcoxisilano formen polímeros y oligómeros de anillo abierto con grados de polimerización de entre aproximadamente 2 hasta aproximadamente 2000, y más preferentemente entre aproximadamente 2 hasta 200. A continuación tal mezcla prepolimerizada puede ser recubierta sobre la superficie de un sustrato transparente.

Más preferentemente, la mezcla prepolimerizada se hidroliza antes de ser recubierta sobre el sustrato en una solución ácida alcohólica.

Es preferible para su uso en la presente invención como compuesto que absorbe los UV la tetrahidroxibenzofenona. El epoxialcoxisilano preferente es 3-glicidoxipropil trimetoxisilano (a veces denominado en lo sucesivo más simplemente como "glymo"). Es especialmente preferible que la prepolimerización se efectúe en presencia de una amina terciaria como la trietilamina (TEA) como catalizador orgánico que es sólo uno de los muchos catalizadores de aminas posibles que un experto en la materia reconocerá. Además, también es posible utilizar un alcóxido básico, ROM donde M es un metal alcalino o un metal alcalinotérreo y RO es cualquier orgánico soluble adecuado que reaccione con el anillo epoxi de glymo o con el grupo RSi(OR)3. Asimismo, es posible utilizar especies como R4NOH y R4POH como catalizadores para la polimerización u oligomerización por apertura del anillo del grupo epoxi en glymo.

Estos y otros aspectos y ventajas se pondrán de manifiesto tras un estudio meticuloso de la siguiente descripción detallada de las formas de realización de ejemplo preferentes de las mimas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS ADJUNTOS

A continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que números de referencia iguales a lo largo de las diferentes FIGURAS indican elementos estructurales iguales, y en los que;

La FIGURA 1 es una representación gráfica de la absorbancia frente a la longitud de onda para los polímeros que absorben los UV sometidos a ensayo según el Ejemplo 2 más adelante; y

La FIGURA 2 es una representación gráfica del porcentaje de la transmisión UV (TUV) frente al espesor de los recubrimientos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los recubrimientos de la presente invención comprenderán necesariamente el producto de reacción de un compuesto que absorbe los UV y un alcoxisilano, que contiene una fracción epóxido.

El compuesto que absorbe los UV es una benzofenona. Benzofenonas adecuadas incluyen, por ejemplo, tetrahidroxibenzofenonas, trihidroxibenzofenonas, dihidroxibenzofenonas o hidroxibenzofenonas.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para formar un recubrimiento que absorbe los ultravioleta (UV) sobre un sustrato transparente que comprende las etapas de:

(a) formar una mezcla compuesta por un compuesto que absorbe los UV que es una benzofenona, un epoxi alcoxisilano y un catalizador orgánico que consiste en una amina terciaria;

(b) prepolimerizar la mezcla de la etapa (a) por calentamiento en presencia del catalizador orgánico que consiste en una amina terciaria para unir químicamente el epoxi alcoxisilano y la benzofenona, en el que la prepolimerización implica una polimerización por apertura del anillo del grupo epoxi del epoxi alcoxisilano;

(c) hidrolizar la mezcla prepolimerizada en una solución alcohólica ácida; y después

(d) recubrir una capa de la mezcla prepolimerizada hidrolizada sobre la superficie de un sustrato transparente y curar la capa de recubrimiento a una temperatura elevada inferior a 200°C y durante un tiempo suficiente para reticular el epoxi alcoxisilano.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el compuesto que absorbe los UV es una hidroxi benzofenona.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la hidroxibenzofenona es por lo menos una seleccionada de entre el grupo que consiste en trihidroxibenzofenonas, dihidroxibenzofenonas, hidroxibenzofenonas y tetrahidroxibenzofenonas.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el epoxi alcoxisilano es por lo menos uno seleccionado de entre el grupo que consiste en ciclohexilepoxi, ciclohexilepoxietil, ciclopentilepoxi, epoxihexil trimetoxi silanos, epoxihexil trietoxisilanos, glicidilmeteildimetoxisilano y 3-glicidoxipropil trimetoxisilano.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la benzofenona es tetrahidroxi benzofenona, y el epoxi alcoxisilano es 3-glicidoxipropil trimetoxisilano, y en el que la etapa (b) se pone en práctica prepolimerizando la mezcla de los mismos en presencia de un catalizador a una temperatura desde 40°C hasta 130ºC.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el catalizador de amina terciaria comprende tributilamina o trietilamina.

7. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la etapa (b) se pone en práctica manteniendo la mezcla a la temperatura elevada durante 2 a 10 horas.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (c) se pone en práctica hidrolizando la mezcla prepolimerizada en presencia de un disolvente.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el disolvente es n-propanol o etilenglicol.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (c) comprende hidrolizar la fracción silano añadiendo entre 0,5 y 5,0 equivalentes de agua y un catalizador ácido o básico para efectuar por lo menos un 20% de hidrólisis de los grupos alcoxi.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa (b) se pone en práctica a una temperatura y durante un tiempo suficiente de manera que entre el 30 y el 70% de las fracciones epoxi alcoxisilano esté en un estado de anillo abierto.