Procedimiento para tratar un sustrato metálico, que comprende:

(a) proporcionar un sustrato metálico; (b) aplicar un revestimiento de una composición de silano sobre dicho sustrato metálico, comprendiendo dicha composición de silano por lo menos un aminosilano sustancialmente no hidrolizado que presenta uno o más grupos amino secundarios o terciarios, en el que dicho aminosilano comprende un aminosilano de bis-sililo que presenta la fórmula en la que: cada R 1 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: alquilo C1-C24 y acilo C2-C24; cada R 2 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: grupos alifáticos sustituidos, grupos alifáticos no sustituidos, grupos aromáticos sustituidos y grupos aromáticos no sustituidos; y X es: en el que cada R 3 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: hidrógeno, grupos alifáticos sustituidos y no sustituidos, y grupos aromáticos sustituidos y no sustituidos; y R 4 se selecciona de entre el grupo constituido por: grupos alifáticos sustituidos y no sustituidos, y grupos aromáticos sustituidos y no sustituidos; y (c) adherir un revestimiento de polímero al revestimiento de silano sobre el sustrato metálico

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere a revestimientos de silano para metales. Más particularmente, la presente invención da a conocer revestimientos de silano que no sólo proporcionan una mejor adhesión al caucho y otros polímeros, sino que proporcionan asimismo protección contra la corrosión (con o sin una capa de polímero).

Descripción de la técnica relacionada

La mayoría de los metales son susceptibles de sufrir corrosión, lo que incluye la formación de diversos tipos de óxido. Dicha corrosión afecta significativamente a la calidad de dichos metales, así como a la del producto preparado a partir de los mismos. A pesar de que, a menudo, dicho óxido o similar se puede eliminar, dicha eliminación requiere etapas costosas y que pueden hacer disminuir la resistencia del metal. Además, cuando se aplican a dichos metales revestimientos poliméricos, tales como pinturas, adhesivos o cauchos, la corrosión puede provocar una pérdida de adherencia entre dicho revestimiento polimérico y el metal.

A título de ejemplo, se utilizan hojas de acero con revestimiento metálico, tales como acero galvanizado, en muchas industrias, incluidas la del automóvil, la construcción y los electrodomésticos. En muchos casos, el acero galvanizado se pinta o se reviste de otro modo con una capa polimérica con el fin de alcanzar un producto duradero y estéticamente agradable. Sin embargo, el acero galvanizado, particularmente el acero galvanizado por inmersión en caliente, desarrolla a menudo “óxido blanco” durante su almacenamiento y transporte.

Habitualmente, el óxido blanco (también llamado “manchas por almacenamiento húmedo”) está causado por la condensación de humedad en la superficie del acero galvanizado, que reacciona con el revestimiento de cinc. En productos como GALVALUME®, las manchas por almacenamiento húmedo son de color negro (“óxido negro”). El óxido blanco (así como el óxido negro) es estéticamente desagradable y limita la capacidad del acero galvanizado para ser pintado o revestido de otro modo con un polímero. Por lo tanto, antes de aplicar dicho revestimiento, se tiene que llevar a cabo un tratamiento previo en la superficie del acero galvanizado para eliminar el óxido blanco y evitar su proliferación por debajo de la capa polimérica. Actualmente, se utilizan diversos procedimientos no sólo para impedir la formación de óxido blanco durante el transporte y almacenamiento, sino también para evitar la formación de óxido blanco por debajo de una capa polimérica (por ejemplo, una pintura).

Con el fin de prevenir la aparición de óxido blanco en el acero galvanizado por inmersión en caliente durante el almacenamiento y el transporte, a menudo la superficie del acero se somete a pasivación formando una fina película de cromato sobre la misma. Si bien tales revestimientos de cromato proporcionan efectivamente resistencia a la formación de óxido blanco, el cromo es muy tóxico y desaconsejable desde el punto de vista medioambiental. Resulta asimismo conocida la utilización de revestimiento de conversión de fosfato junto con un enjuague de cromato con el fin de mejorar la adherencia de la pintura y proporcionar protección contra la corrosión. Se cree que el enjuague de cromato cubre los poros de la capa de fosfato, lo que mejora la resistencia a la corrosión y el rendimiento de adhesión. De nuevo, sin embargo, resulta muy conveniente eliminar completamente el uso de cromato, pero, desafortunadamente, a menudo el revestimiento de conversión de fosfato no resulta demasiado eficaz sin el enjuague de cromato.

Recientemente, se han propuesto diversas técnicas para eliminar el uso de cromatos. En particular, se han desarrollado diversos revestimientos de silano para prevenir la corrosión de los sustratos metálicos. Por ejemplo, la patente US nº 5.108.793 describe una técnica de revestimiento de ciertos sustratos metálicos con un silicato inorgánico, seguido por el tratamiento de dicho revestimiento de silicato con un silano organofuncional (patente US nº 5.108.793). La patente US nº 5.292.549 da a conocer el lavado de la lámina de acero con revestimiento metálico con una solución que contiene un silano orgánico y un agente de reticulación. En las patentes US nº 5.750.197 y nº 5.759.629, que se incorporan a la presente memoria como referencia, se describen otros revestimientos de silano.

A menudo, la protección contra la corrosión proporcionada por un determinado revestimiento de silano depende de la identidad del propio sustrato metálico. Además, el revestimiento de silano también debe ser compatible con cualquier capa de polímero que se pretenda aplicar sobre el revestimiento de silano (tal como pinturas, adhesivos o cauchos). Por ejemplo, aunque un determinado revestimiento de silano puede proporcionar una excelente adherencia de la pintura y protección contra la corrosión, ese mismo revestimiento de silano puede proporcionar una adhesión pobre o nula a algunos cauchos. En consecuencia, a menudo resulta necesario adaptar el revestimiento de silano a la aplicación específica.

Los revestimientos (o películas) de silano conocidos hasta ahora se aplican normalmente a partir de una solución acuosa en la que el silano o silanos están hidrolizados por lo menos parcialmente. Sin embargo, a menudo las

45

55

películas de silano resultantes contienen agua residual que sólo se puede eliminar mediante un tratamiento térmico a alta temperatura. Aunque habitualmente las películas están hasta cierto punto reticuladas, los grados más altos de reticulación normalmente exigen un tratamiento térmico a alta temperatura (por ejemplo, 200ºC). A menudo, estas películas de silano son muy finas y frágiles, y nunca están completamente desprovistas de poros ni son completamente impermeables al agua. Por lo tanto, la corrosión se puede continuar produciendo hasta cierto punto cuando se exponen metales revestidos de silano a un ambiente húmedo durante un período prolongado. Aunque el tratamiento térmico a alta temperatura puede ayudar a solucionar algunos de estos problemas, dicho tratamiento térmico no siempre resulta práctico. En consecuencia, existe la necesidad de un revestimiento de silano que presente mejores propiedades mecánicas y una mayor densidad de reticulación sin necesidad de llevar a cabo ningún tratamiento a alta temperatura.

Además de la prevención de la corrosión, también resulta interesante la unión adhesiva entre los metales y el caucho. Por ejemplo, muchos componentes de automóvil (por ejemplo, los alambrones de refuerzo de los neumáticos y los amortiguadores de vibraciones) presentan una unión adhesiva entre un sustrato metálico y un caucho vulcanizado con azufre. Por ejemplo, los alambrones de refuerzo de los neumáticos se suelen recubrir con una capa fina de latón con el fin de favorecer la adherencia entre el acero subyacente y el caucho vulcanizado con azufre. Además, también se utilizan promotores de la adherencia, tales como aditivos de sal de cobalto y sistemas HRH (resorcinol hexametilentetramina y sílice hidratado) para mejorar adicionalmente la adhesión del caucho para alambrones de refuerzo de los neumáticos. Los sistemas adhesivos basados en disolventes se utilizan en otras aplicaciones para unir metales a cauchos vulcanizados con azufre. Aunque los resultados de los distintos procedimiento utilizados actualmente son adecuados, no dejan de presentar diversas desventajas. Por ejemplo, las sales de cobalto son costosas y presentan problemas de disponibilidad, mientras que el latón estimula la corrosión galvánica en combinación con el acero. Los adhesivos a base de disolventes son inflamables y, por lo tanto, peligrosos.

Aunque se ha puesto de manifiesto que algunos silanos favorecen la adhesión entre un sustrato metálico y una capa de polímero, normalmente los resultados dependen del sistema. Dicho de otro modo, habitualmente la cantidad de adherencia proporcionada por un determinado revestimiento de silano depende del sustrato metálico y de la capa de polímero que se pretende adherir sobre el mismo. Por ejemplo, mientras determinadas soluciones de silano pueden proporcionar una mejor adhesión entre un sustrato metálico y un caucho vulcanizado con peróxido, a menudo estas mismas soluciones de silano no proporcionan los mismos resultados para el caucho vulcanizado con azufre. Por lo tanto, existe también la necesidad de procedimientos para mejorar la adherencia entre un sustrato metálico y una capa de polímero, particularmente de caucho... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para tratar un sustrato metálico, que comprende:

(a) proporcionar un sustrato metálico;

(b) aplicar un revestimiento de una composición de silano sobre dicho sustrato metálico, comprendiendo dicha composición de silano por lo menos un aminosilano sustancialmente no hidrolizado que presenta uno o más grupos amino secundarios o terciarios, en el que dicho aminosilano comprende

un aminosilano de bis-sililo que presenta la fórmula

**(Ver fórmula)**

15 en la que:

cada R1 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: alquilo C1-C24 y acilo C2-C24;

cada R2 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: grupos alifáticos sustituidos, grupos alifáticos no sustituidos, grupos aromáticos sustituidos y grupos aromáticos no sustituidos; y X es:

**(Ver fórmula)**

en el que cada R3 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: hidrógeno, grupos alifáticos 25 sustituidos y no sustituidos, y grupos aromáticos sustituidos y no sustituidos; y

R4 se selecciona de entre el grupo constituido por: grupos alifáticos sustituidos y no sustituidos, y grupos aromáticos sustituidos y no sustituidos; y

(c) adherir un revestimiento de polímero al revestimiento de silano sobre el sustrato metálico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada grupo R1 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: etilo, metilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo, ter-butilo y acetilo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada grupo R2 se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: hidrógeno, etilo, metilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo, ter-butilo y acetilo.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho aminosilano se selecciona de entre el grupo constituido por: bis-(trimetoxisililpropil)amina, bis-(trietoxisililpropil)amina y bis-(trietoxisililpropil)etilendiamina.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha composición de silano comprende además por lo menos un silano adicional sustancialmente no hidrolizado.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha composición de silano comprende además por lo menos 45 un silano de polisulfuro de bis-sililo sustancialmente no hidrolizado.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho silano de polisulfuro de bis-sililo comprende: en el que cada R11 es un grupo alquilo o acetilo y Z es -Q-Sx-Q-, en el que cada Q es un grupo alifático o aromático y x es un entero de 2 a 10.

**(Ver fórmula)**

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que cada R11 se selecciona individualmente de entre el grupo 5 constituido por: etilo, metilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo, ter-butilo y acetilo.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que cada Q se selecciona individualmente de entre el grupo constituido por: alcanodiilo C1-C6 (lineal o ramificado), alquenodiilo C1-C6 (lineal o ramificado), alcanodiilo C1-C6 sustituido con uno o más grupos amino, alquenodiilo C1-C6 sustituido con uno o más grupos amino, bencilo y bencilo sustituido con alquilo C1-C6.

10. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho por lo menos un silano de polisulfuro de bis-sililo comprende un sulfuro de bis-(trietoxisililpropilo) que presenta de 2 a 10 átomos de azufre.

11. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho por lo menos un silano de polisulfuro de bis-sililo comprende tetrasulfuro de bis-(trietoxisililpropilo).

12. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la relación de aminosilanos de bis-sililo con respecto a silanos

de polisulfuro de bis-sililo en dicha composición de silano está comprendida entre 1:10 y 10:1. 20

13. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la relación de aminosilanos de bis-sililo con respecto a silanos de polisulfuro de bis-sililo en dicha composición de silano está comprendida entre 1:3 y 1:1.

14. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicha composición de silano comprende además un 25 disolvente no acuoso.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que dicho disolvente se selecciona de entre el grupo constituido por: etanol, metanol, propanol e isopropanol.

16. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha composición de silano está constituida esencialmente por lo menos por un aminosilano de bis-sililo sustancialmente no hidrolizado y por lo menos un silano de polisulfuro de bis-sililo sustancialmente no hidrolizado y un disolvente opcional.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que dicha composición de silano está constituida esencialmente por lo menos por un aminosilano de bis-sililo sustancialmente no hidrolizado, dicho por lo menos un silano de polisulfuro de bis-sililo sustancialmente no hidrolizado, y un disolvente no acuoso.

18. Procedimiento según la reivindicación 6, que comprende además la etapa de secado de dicho revestimiento de

composición de silano. 40

19. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha capa de polímero comprende caucho.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que dicha capa de polímero comprende un caucho vulcanizado

con azufre. 45

21. Composición de silano que comprende:

por lo menos un aminosilano sustancialmente no hidrolizado que presenta uno o más grupos amino secundarios o terciarios seleccionados de entre el grupo constituido por: bis-(trimeoxisililpropil)amina, bis-(trietoxisililpropil)amina y 50 bis-(trietoxisililpropil)etilendiamina; y

por lo menos otro silano sustancialmente no hidrolizado que comprende un silano de polisulfuro de bis-sililo.

22. Composición de silano según la reivindicación 21, en la que dicho silano de polisulfuro de bis-sililo comprende: 55

**(Ver fórmula)**

en la que cada grupo R11 es un grupo alquilo o acetilo y Z es -Q-Sx-Q-, en el que cada Q es un grupo alifático o aromático y X es un entero de 2 a 10.

23. Composición de silano según la reivindicación 21, en la que dicho por lo menos un silano de polisulfuro de bissililo comprende un sulfuro de bis-(trietoxisililpropilo) que presenta de 2 a 10 átomos de azufre.

24. Composición de silano según la reivindicación 21, en la que la relación de aminosilanos de bis-sililo con respecto a silanos de polisulfuro de bis-sililo en dicha composición de silano está comprendida entre aproximadamente 1:10 y

10:1.

25. Composición de silano según la reivindicación 21, en la que dicha composición de silano comprende además un 10 disolvente no acuoso.

26. Composición de silano según la reivindicación 21, en la que dicha composición de silano está constituida esencialmente por dicho por lo menos un aminosilano sustancialmente no hidrolizado y dicho por lo menos un silano de polisulfuro de bis-sililo sustancialmente no hidrolizado.