Composición y proceso para el tratamiento de una superficie metálica y artículo así obtenido.
Una composición líquida para el tratamiento de una superficie metálica que contiene agua y los siguientes componentes:
(A)un componente de moléculas de resina que posee la fórmula general (I):
donde:
-n representa 0 o un entero entre 1 y 29;
-m representa 0 o un entero entre 1 y 10;
-W representa un grupo seleccionado de entre el grupo formado por:
(1)un grupo de átomos de hidrógeno; y
(2)grupos que poseen una de las siguientes fórmulas generales -CH2X, -CH2NHCH2X y -CH=NCH2X, donde en todas ellas "X" representa un grupo seleccionado de entre el grupo formado por:
---OH;
--grupos del tipo -OR4, donde R4 se selecciona de entre el grupo formado por grupos alquilo que contienen entre 1 y 5 átomos de carbono y grupos hidroxialquilo que contienen de 1 a 5 átomos de carbono;
--grupos de átomos de halógeno enlazados covalentemente; y
--grupos que presentan una de las siguientes fórmulas generales (III) ó (IV):
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donde:
---cada uno de los grupos R5, R6, R7, R8 y R9 representa independientemente un
----grupo seleccionado de entre el grupo formado por:
----grupos de átomos de hidrógeno;
----moléculas de alquilo que contienen entre l y 10 átomos de carbono; y
----grupos hidroxialquilo que contienen entre 1 a 10 átomos de carbono; y
--A' representa un ión hidroxilo o un anión de un ácido;
-cada símbolo "W" en la fórmula general (I) se selecciona independientemente, sujeto a las siguientes restricciones:
--un número positivo de las selecciones para "W" no son grupos de átomos de hidrógeno; y
--dicho número positivo de las selecciones para "W" que no son grupos de átomos de hidrógeno muestran una relación con el número n+m+1, y está relación se denota en los sucesivo como la "relación P", que va de 0,2:1,00 a 4,0:1,00;
-R1, independientemente para cada una de las unidades n+m mostradas entre corchetes en la fórmula (I), representa un grupo seleccionado entre el grupo formado por -CH2-, -CH2-NH-CH2 y -CH=N-CH2-;
-Y, independientemente para cada uno de los casos n+l del símbolo en la fórmula general, representa un grupo hidrógeno o un grupo que presenta la fórmula general (II):
donde cada uno de los grupos R2 y R3 representa independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo con no más de 3 átomos de carbono y W, independientemente para cada caso de su ocurrencia en la fórmula (II), se selecciona de entre el grupo formado por:
(1)un grupo de átomos de hidrógeno; y
(2)grupos que presentan una de las fórmulas generales CH2X-, -CH2NHCH2X, y -CH=NCH2X-, donde en todas ellas "X" representa un grupo seleccionado entre el grupo formado por:
---OH;
--grupos que presentan la fórmula -OR4, donde R4 se selecciona de entre el grupo que contiene grupos alquilo que contienen entre 1 y 5 átomos de carbono y grupos hidroxialquilo que contienen entre 1 y 5 átomos de carbono;
--grupos de átomos de halógeno enlazados covalentemente; y
--grupos que presentan una de las siguientes fórmulas generales (III) ó (IV):
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donde:
---cada uno de los grupos R5, R6, R7, R8 y R9 representa independientemente un grupo seleccionado de entre el grupo formado por:
----grupos de átomos de hidrógeno;
----moléculas de alquilo que contienen entre 1 y 10 átomos de carbono; y
----grupos hidroxialquilo que contienen entre 1 a 10 átomos de carbono; y
---A' representa un ión hidroxilo o un anión de un ácido;
Zse selecciona de entre el grupo formado por:
(1)grupos divalentes que:
--pueden formarse mediante la pérdida, en un compuesto orgánico con el que puede hacerse una reacción de adición condensación con formaldehído y que contiene al menos un anillo de 5 ó 6 miembros que incluye dos enlaces dobles conjugados, de dos átomos de hidrógeno, cada uno originalmente enlazado a un átomo de carbono que formaba parte de dicho anillo de 5 ó 6 miembros; y
--difiere del grupo que contiene el anillo aromático en la parte de la fórmula (I) entre los corchetes con el subíndice "n"; y
(2)grupos divalentes que pueden formarse mediante la pérdida de un átomo de hidrógeno de cada uno de dos grupos amino diferentes de melanina, guanamina y urea; y
(B)un componente seleccionado entre el grupo formado por compuestos de vanadio en donde la valencia de los átomos de vanadio es 5, 4, ó 3, en cuyo componente la proporción del compuesto o compuestos de vanadio con una valencia de 3 ó 4, es decir: (V3+ + V4+)/V, donde V3+, V4+ y V, respectivamente, indican la masa de vanadio con una valencia de 3, la masa de vanadio con una valencia de 4 y la masa del vanadio total, es de 0,1 a 1,0; y
(C)un componente seleccionado de entre el grupo formado por compuestos que contienen al menos un metal seleccionado entre el grupo formado por zirconio, titanio, molibdeno, tungsteno, manganeso y cerio.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2000/035039.
Solicitante: NIHON PARKERIZING CO., LTD..
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: PARKER BUILDING 15-1, NIHONBASHI 1-CHOME CHUO-KU TOKYO 103-0027 JAPON.
Inventor/es: SAKO,Ryosuke, UENO,Keiichi, HONDA,Takumi.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08L61/14 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › C08L 61/00 Composiciones de polímeros de condensación de aldehídos o cetonas (con polialcoholes C08L 59/00; con polinitrilos C08L 77/00 ); Composiciones de los derivados de tales polímeros. › Condensados de fenol-aldehído modificados.
- C09D161/14 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 161/00 Composiciones de revestimiento a base de polímeros de condensación de aldehídos o cetonas (con polialcoholes C09D 159/00; con polinitrilos C09D 177/00 ); Composiciones de revestimiento a base de derivados de tales polímeros. › Condensados fenol-aldehído modificados.
- C23C22/00 C […] › 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 (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; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales.
- C23C22/34 C23C […] › C23C 22/00 Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales. › que contienen fluoruros o fluoruros complejos.
- C23C22/40 C23C 22/00 […] › que contienen molibdatos, tungstatos o vanadatos.
- C23C22/44 C23C 22/00 […] › y fluoruros o fluoruros complejos.
- C23C26/00 C23C […] › Revestimientos no previstos por los grupos C23C 2/00 - C23C 24/00.
PDF original: ES-2381251_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Composición y proceso para el tratamiento de una superficie metálica y artículo así obtenido.
Campo y Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a: una composición líquida, sin cromo, para el tratamiento de superficies metálicas que forma, a través de una reacción química espontánea con una superficie metálica, un recubrimiento de tratamiento con una resistencia superior a la corrosión, resistencia a los álcalis y resistencia a las huellas digitales; un proceso de tratamiento de superficies metálicas que emplea la composición de tratamiento según la invención; y artículos de fabricación que comprenden las superficies metálicas tratadas mediante un proceso según la invención. Los sustratos adecuados para la invención incluyen, pero sin limitarse a ellos, artículos de metal moldeado, artículos de metal colado, y planchas de metal, bobinas y similares empleados en las carrocerías automotrices, los materiales de construcción, los artículos electrodomésticos y similares. Las superficies metálicas preferidas para el tratamiento según la invención son aceros zincados y aceros revestidos con aleaciones de zinc, acero sin revestimiento (no inoxidable), y aluminio.
Las superficies metálicas como éstas se corroen fácilmente debido a la oxidación por el oxígeno en la atmósfera, humedad, iones contenidos en la humedad, etc. Se han incluido métodos convencionales empleados en la prevención de dicha corrosión depositando una película de recubrimiento de cromato sobre el material metálico, haciendo así que la superficie del material metálico entre en contacto con la solución de tratamiento que contiene el cromo en la forma de ácido crómico, al menos un cromato, etc. Dicha película de recubrimiento de cromato inorgánico por sí sola presenta propiedades anticorrosivas a corto plazo en entornos relativamente moderados, pero posee una resistencia insuficiente a la corrosión a largo plazo y/o una resistencia a la corrosión en entornos más agresivos. Más aún, cuando las planchas o bobinas tratadas sólo con cromato se cortan y/o moldean, la película de recubrimiento moldeado generalmente es dura y quebradiza y no posee propiedades de deslizamiento fácil. En consecuencia, no sólo puede perderse la película de recubrimiento de manera que la apariencia externa se perjudica, sino que con frecuencia no puede hacerse suficiente trabajo sin crear grietas en el material. Además, las huellas digitales de los obreros que manejan el metal se adhieren a la superficie durante el trabajo, y trazas de estas huellas digitales permanecen aún después del desgrasado y limpieza, de forma que ocurre un efecto adverso adicional sobre la apariencia externa. Por consiguiente, para satisfacer todos los requerimientos de actuación por lo que respecta a la alta resistencia a la corrosión, la resistencia a las huellas digitales, la resistencia al rayado, las propiedades de deslizamiento, y la adhesión de la pintura, etc., generalmente se realiza un tratamiento de dos capas en donde se forma una película de recubrimiento de cromato en la superficie del material metálico, y sobre dicha película de recubrimiento de cromato se forma una película de recubrimiento de resina. Asimismo, además de ser inadecuada por lo que respecta a su rendimiento, el recubrimiento con una película de cromato ocasiona problemas y gastos con respecto al desecho de las aguas residuales, ya que la solución de tratamiento contiene cromo hexavalente contaminante. Además, ya que la película de recubrimiento formada también contiene cromo hexavalente, suelen evitarse estas películas de recubrimiento de cromato debido a consideraciones de seguridad y medio ambiente.
Se han investigado los cromatos de resina donde se forma al mismo tiempo un cromato y una película de recubrimiento de resina buscando satisfacer todos los requerimientos de actuación usando un tratamiento de capa única. En la solicitud japonesa de patente Kokoku nº 4-2672 se revela un método de tratamiento donde las superficies de placas de aluminio-acero galvanizado se recubren con una composición de resina que contiene una resina especificada dispersable en agua o soluble en agua y una cantidad especificada de cromo hexavalente, y en la solicitud japonesa de patente Kokoku nº 7-6070 se revela una composición de tratamiento de la superficie metálica que contiene iones de cromo hexavalente o iones de cromo hexavalente e iones de cromo trivalente de un compuesto inorgánico y una emulsión acrílica polimerizada bajo condiciones especificadas de polimerización de la emulsión. Sin embargo, aunque las cantidades de cromo hexavalente contenidas en estas películas de recubrimiento son pequeñas, este cromo hexavalente se eluye gradualmente de las películas de recubrimiento, de manera que se producen problemas por lo que respecta a la seguridad y medio ambiente, como se ha descrito previamente.
En cuanto a los métodos donde se emplea una solución de tratamiento que no contiene cromo: En la solicitud japonesa de patente Kokai nº 7-278410 se revela una composición polimérica usada para el tratamiento superficial de materiales metálicos que contienen un polímero de tipo de resina fenólica con una estructura y un compuesto ácido especificados, y un método de tratamiento superficial usando esta composición; en la solicitud japonesa de patente Kokai nº 8-73775 se revela un agente para el tratamiento de una superficie metálica que contiene dos o más tipos de agentes de acoplamiento de silano que contienen grupos funcionales reactivos con estructuras especificadas capaces de reaccionar entre sí y con otros tipos de grupos, y que es superior por lo que respecta a la resistencia a las huellas digitales, etc., y un método de tratamiento usando este agente de tratamiento de la superficie metálica; en la solicitud japonesa de patente Kokai nº 9-241576 se revela un agente de tratamiento de la superficie metálica que contiene un agente de acoplamiento de silano que posee una estructura especificada y un polímero del tipo resina fenólica con una estructura especificada, y un método de tratamiento usando este agente de tratamiento de la superficie metálica; en la solicitud japonesa de patente Kokai nº 10-1789 se revela un agente de tratamiento de la superficie metálica que contiene un anión polivalente especificado y un polímero orgánico, como por ejemplo una resina epoxi, resina acrílica o resina de uretano, etc., que contiene al menos un átomo de nitrógeno por molécula, un método de tratamiento usando este agente de tratamiento de la superficie metálica y un material metálico tratado; y en la solicitud japonesa de patente Kokai nº 10-60233 se revela (i) un agente anti-corrosión que contiene una resina de tipo bisfenol A epoxi con una estructura especificada, y (ii) un agente anti-corrosión que contiene una resina tipo fenólica y otra resina especificada como un poliéster, etc., en una relación especificada, así como un método de tratamiento usando (i) y (ii), y un material metálico tratado.
Sin embargo, aunque los tratamientos de la superficie metálica que no emplean cromo tienen la ventaja de que la solución de tratamiento no contiene cromo hexavalente, la resistencia a la corrosión producida por dichos tratamientos es frecuentemente insuficiente, y en especial, la resistencia a la corrosión obtenida en las partes rayadas y partes trabajadas es notoriamente inferior a la obtenida con las películas de recubrimiento de cromato. Más aún, generalmente la resistencia a las huellas digitales, resistencia al rayado y propiedades de deslizamiento son también insuficientes.
Por lo tanto, hasta la fecha no se ha obtenido todavía un agente de tratamiento de la superficie metálica del tipo que no contiene cromato capaz de formar una película de recubrimiento que le otorgue a las superficies de los materiales metálicos una resistencia superior a la corrosión, resistencia a los álcalis y resistencia a las huellas digitales, de la que los solicitantes tengan conocimiento.
El objetivo principal de esta invención es proporcionar una composición para el tratamiento de superficies metálicas que no contenga cromo y le otorgue a los materiales metálicos al menos una de las siguientes resistencias: a la corrosión, a los álcalis y a las huellas digitales, que sea superior a las obtenidas mediante las composiciones sin cromato conocidas anteriormente en el área, así como un proceso para el empleo de esta composición de tratamiento de las superficies metálicas y artículos de fabricación producidos de esta manera.
Breve resumen de la invención
Se ha descubierto que puede obtenerse una película de recubrimiento... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una composición líquida para el tratamiento de una superficie metálica que contiene agua y los siguientes componentes:
2. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en la reivindicación 1, que contiene adicionalmente un componente (D) seleccionado de entre el grupo formado por polímeros orgánicos que:
3. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en las reivindicaciones 1 ó 2, que contiene adicionalmente un componente (E) seleccionado de entre el grupo formado por compuestos orgánicos solubles en agua que no son parte de cualquiera de los componentes (A) a (C) o (D) (si estuviese presente) y que contienen en cada molécula al menos un grupo seleccionado entre el grupo formado por grupos hidroxilo, grupos carbonilo, grupos carboxilo, grupos de ácido fosfórico, grupos de ácido fosfónico, grupos amino primarios, secundarios y terciarios, y grupos amido.
4. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que contiene adicionalmente un componente (F) seleccionado entre el grupo formado por fluoruros solubles en agua y fluoruros complejos.
5. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde:
6. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en la reivindicación 5, donde la masa de la parte sólida del componente (D) (si estuviese presente) es de 10 a 90 partes de dichas 100 partes de masa.
7. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en las reivindicaciones 5 ó 6, donde la masa del componente (E) (si estuviese presente) es de 10 a 300% de la masa del contenido de vanadio del componente (B).
8. Una composición de tratamiento de una superficie metálica como la indicada en las reivindicaciones 5 a 7, donde la concentración del componente (F) (si estuviese presente) es de 0,1 a 20 g/l.
9. Un proceso para el tratamiento de una superficie metálica, en donde dicha superficie metálica se pone en contacto durante al menos un intervalo de tiempo con una composición líquida de tratamiento de la superficie de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 8 para así formar un recubrimiento de la composición líquida sobre la superficie metálica y dicho recubrimiento de dicha composición líquida se seca in situ y se adhiere a la superficie metálica.
10. Un proceso de conformidad con la reivindicación 9, donde dicha superficie metálica tiene una temperatura pico de 50 a 250ºC durante dicho proceso.
11. Un artículo de fabricación que comprende una superficie metálica subyacente recubierta usando un proceso de conformidad con las reivindicaciones 9 ó 10.
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