Composición de revestimiento para sustratos metálicos.

Composición de revestimiento adecuada para el revestimiento de un sustrato metálico,

preferiblemente acero, que está destinado a la fabricación y al sobrerrevestimiento, comprendiendo dicha composición (i) polvo de cinc y/o una aleación de cinc y (ii) un sol de sílice modificado que comprende partículas de sílice coloidal modificadas con 8-18% en peso de uno o más compuestos de silano, basado en el peso seco combinado del/de los compuestos de silano y las partículas de sílice coloidal, y que se puede obtener por adición de dicho/dichos compuestos de silano a un sol de sílice con una velocidad como máximo de 20 moléculas de silano por nm2 de superficie de sílice coloidal por hora, y en donde dicho uno o más compuestos de silano están prehidrolizados.

Composición de revestimiento para sustratos metálicos

Esta invención se refiere a una composición de revestimiento que se puede usar para el revestimiento de sustratos metálicos, por ejemplo sustratos de acero. En particular, se refiere a una composición de revestimiento para productos de acero semiacabados que posteriormente se van a usar para la fabricación por procedimientos que consumen mucho calor y sobrerrevestimiento. Dichos productos de acero semiacabados se usan en la industria de construcción naval y para la fabricación de estructuras a gran escala tales como plataformas para extracción de petróleo. Incluyen chapas de acero, por ejemplo de 6 a 75 mm de espesor, barras, vigas y diferentes perfiles laminados de acero usados como elementos de refuerzo. El procedimiento de gran consumo de calor más importante es la soldadura; sustancialmente todos los productos de acero semiacabados son soldados. Otros procedimientos de gran consumo de calor son el corte, pote ejemplo oxlcorte, corte por plasma o corte por láser, y perfilado por calor, donde el acero se dobla en la forma mientras se callenta. Estos productos de acero a menudo están expuestos a la Intemperie durante el almacenamiento y la construcción, y en general están revestidos con un revestimiento llamado "Imprimación de taller" o "revestimiento de preconstrucción" para evitar la corrosión del acero antes de que a la construcción en acero, por ejemplo el barco, se le dé su revestimiento completo de pintura anticorrosiva. Esto evita el problema de tener que sobrerrevestlr o eliminar los productos de corrosión del acero. En la mayoría de los astilleros grandes, la Imprimación de taller se aplica como uno de los varios tratamientos llevados a cabo en una línea de producción en la que el acero, por ejemplo, se precallenta, se granalla o limpia con chorro de granalla para eliminar cascarilla de laminación y productos de corrosión, se aplica la Imprimación de taller y se pasa por una cabina de secado. Alternativamente, la Imprimación de taller puede ser aplicada por el taller de revestimiento o proveedor de acero antes de suministrar el acero al astillero u otro sitio de construcción.

Aunque el fin principal de la Imprimación de taller es proporcionar protección temporal frente a la corrosión durante la construcción, los constructores navales prefieren que no sea necesario eliminar la Imprimación de taller sino que pueda permanecer en el acero durante y después de la fabricación. Por lo tanto, es necesario que el acero revestido con la Imprimación de taller se pueda soldar sin eliminar la Imprimación de taller y se pueda sobrerrevestlr con los tipos de revestimientos anticorrosivos protectores usados en general en barcos y otras construcciones de acero, con buena adherencia entre la Imprimación y el revestimiento aplicado posteriormente. El acero con la imprimación de taller preferiblemente se debería poder soldar sin ningún efecto petjudicial significativo en la calidad de la soldadura o en la velocidad del procedimiento de soldadura y debería ser suficientemente resistente al calor para que la Imprimación de taller retenga sus propiedades anticorrosivas en zonas calentadas durante el perfilado o durante la soldadura de la cara opuesta del acero.

Las imprimaciones de taller comercialmente satisfactorias disponibles hoy en día son revestimientos basados en disolventes basados en aglutinantes de ortosilicato de tetraetilo prehidrolizado y polvo de cinc. Dichos revestimientos contienen una gran proporción de disolvente orgánico volátil, típicamente aproximadamente 650 gramos por litro, para estabilizar el aglutinante de pintura y para permitir que el producto se aplique en forma de una película fina, típicamente de aproximadamente 20 micrómetros de espesor. La liberación del disolvente orgánico volátil puede ser dañina para el entorno y está regulada por la legislación en muchos países. Los ejemplos de imprimaciones de taller que no liberan o liberan mucho menos disolvente orgánico volátil, se describen en los documentos US-A-4.888.056 y JP-A-07-70476.

El documento JP-A-06-200188 se refiere a revestimientos de imprimaciones de taller y menciona la posibilidad de usar un aglutinante de tipo sal de silicato alcalino acuoso. Los revestimientos que comprenden un silicato de metal alcalino acuoso y polvo de cinc también se proponen en los documentos GB-A-1226360, GB-A-1007481, GB-A- 997094, US-A-4.230.496 y JP-A-55-106271. Los aglutinantes de silicatos alcalinos para revestimientos anticorrosivos también se mencionan en los documentos US-A-3.522.066, US-A-3.620.784, US-A-4.162.169 y US-A- 4.479.824.

En el documento EP-A-295 834 se mencionan revestimientos que contienen una mezcla de silicato de metal alcalino con una cantidad minoritaria de sílice coloidal, AI2O3 en polvo como carga, y polvo metálico como agente de endurecimiento. Aunque los revestimientos de imprimación basados en un aglutinante de silicato alcalino acuoso y polvo de cinc pueden dar una protección frente a la corrosión adecuada y permiten soldar las superficies que cubren, dan lugar a problemas cuando se sobrerrevisten. Los silicatos acuosos contienen una gran cantidad de cationes de metales alcalinos necesarios para mantener el silicato en solución y estos iones están todavía presentes en el revestimiento después de que se haya secado. Si los revestimientos de imprimación que tienen estas cantidades grandes de iones de metales alcalinos se sobrerrevisten con cualquier revestimiento orgánico convencional y después se sumergen en agua, se forman ampollas (deslaminación local del revestimiento). Aunque este problema se puede reducir si el revestimiento se expone a la intemperie durante algún tiempo después de la aplicación de la imprimación de taller o se lava antes del sobrerrevestimiento, dichos procedimientos no son compatibles con el uso en los astilleros actuales de alta productividad.

Otro desarrollo es el uso de imprimaciones de taller que contienen un aglutinante de sol de sílice acuosa. Un sol de sílice es una dispersión estable de partículas discretas de tamaño coloidal de sílice amorfa en solución acuosa. Los soles de sílice en general son estables a un pH en el intervalo de aproximadamente 7 a 11. Por debajo de

aproximadamente pH 7, la carga negativa en las partículas de sílice es demasiado baja para prevenir la agregación; por encima de aproximadamente pH 11 la sílice empieza a disolverse. La carga negativa de superficie en las partículas de sílice es neutralizada por sales (de metales alcalinos) solubles, que forman una doble capa eléctrica alrededor de las partículas.

Los soles de sílice difieren de los aglutinantes de tipo sales de silicato de metal alcalino descritos antes, en que estos últimos no contienen partículas discretas de tamaño coloidal de sílice amorfa neutralizada por iones de metales alcalinos. Realmente, los silicatos de metales alcalinos son productos de reacción del metal alcalino y silicato y forman soluciones transparentes límpidas.

Un sol de sílice diferente de un hidrogel de sílice en que sus partículas de sílice son discretas, mientras que las partículas de sílice en un hidrogel forman una red.

Los soles de sílice acuosa que tienen un contenido de metal alcalino muy bajo están disponibles en el comercio, pero los revestimientos basados en los soles grandes usados convencionalmente, que en general son mayores de 25 nm, normalmente tienen resistencia de la película (inicial) muy baja en términos de adherencia, cohesión, dureza y resistencia a la abrasión y al agua. Estas malas propiedades físicas del revestimiento lo hacen susceptible al daño durante la manipulación o procesamiento posterior. Esto conlleva al requisito potencial de reparación significativa del revestimiento con Implicaciones de coste importantes.

El documento WO 2004/035473 describe un método de producción de una dispersión de sílice coloidal silanizada sustanclalmente acuosa estable, que tiene un contenido de sílice de al menos aproximadamente 20% en peso, que comprende una mezcla de al menos un compuesto de silano y partículas coloidales, en donde la relación en peso de silano a sílice es de aproximadamente 0,003 a aproximadamente 0,2.

Las mejoras sugeridas para los revestimientos de sol de sílice son: la adición de una amina orgánica inmiscible con el agua (documento US-A-3.320.082), adición de un polímero de acrilamida soluble en agua ( documento GB-A- 1541022), adición de un silicato de metal alcalino o amonio cuaternario (documento GB-A-1485169), y la adición de materiales de arcilla y/u óxidos metálicos tales como AI2O3, y bifosfato de aluminio y/o silicato de etilo (JP-A-55- 100921). Sin embargo, dichos revestimientos no han conseguido las propiedades físicas similares... [Seguir leyendo]

1. Composición de revestimiento adecuada para el revestimiento de un sustrato metálico, preferiblemente acero, que está destinado a la fabricación y al sobrerrevestimiento, comprendiendo dicha composición (i) polvo de cinc y/o una aleación de cinc y (¡i) un sol de sílice modificado que comprende partículas de sílice coloidal modificadas con 8-18% en peso de uno o más compuestos de silano, basado en el peso seco combinado del/de los compuestos de sllano y las partículas de sílice coloidal, y que se puede obtener por adición de dicho/dichos compuestos de silano a un sol de sílice con una velocidad como máximo de 20 moléculas de silano por nm^ de superficie de sílice coloidal por hora, y en donde dicho uno o más compuestos de silano están prehidrollzados.

2. Una composición de revestimiento según la reivindicación 1, en donde el/los compuestos de silano se añaden al sol de sílice con una velocidad como máximo de 5 moléculas por nm^ de superficie de sílice coloidal por horas.

3. Una composición de revestimiento según la reivindicación 1 o 2, en donde el/los compuestos de sllano se añaden al sol de sílice a una temperatura de al menos 50°C.

4. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos 60% en peso de los compuestos de sllano presentes en el sol de sílice están unidos o conectados a la superficie de partículas de sílice coloidal.

5. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sol de sílice se modifica adiclonalmente con alúmina.

6. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sol de sílice modificado con uno o más compuestos de sllano tiene una relación molar de SiC^/IVhO de al menos 6:1, en donde M representa el total de los Iones de metal alcalino y amonio.

7. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las partículas de sílice coloidal en el sol de sílice modificado con uno o más compuestos de silano tiene un diámetro medio de partículas entre 3 y 22 nm.

8. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el compuesto de silano es un compuesto de sllano funclonalizado con epoxl.

9. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende hasta 30% en peso de una resina orgánica, basado en el contenido de sólidos de los componentes formadores de película.

10. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene un pH en el Intervalo de 9 a 11.

11. Un procedimiento para preparar una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende las etapas de

(i) añadir al menos un compuesto de silano prehidrollzado a un sol de sílice con una velocidad como máximo de 20 moléculas de sllano por nm^ de superficie de sílice coloidal por hora para formar un sol de sílice modificado con sllano, y

(¡I) añadir cinc y/o aleación de cinc y opcionalmente otros componentes al sol de sílice modificado con sllano.

12. Sustrato metálico revestido con una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.