ES2200168T3 - Formulacion polimerizable por uv. - Google Patents

Formulacion polimerizable por uv.

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ES2200168T3
ES2200168T3 ES97916208T ES97916208T ES2200168T3 ES 2200168 T3 ES2200168 T3 ES 2200168T3 ES 97916208 T ES97916208 T ES 97916208T ES 97916208 T ES97916208 T ES 97916208T ES 2200168 T3 ES2200168 T3 ES 2200168T3
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Anthony C. Gaeta
Gwo Shin Swei
Edmund F. Butryn
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Abstract

UNA FORMULACION POLIMERIZABLE POR UV, QUE COMPRENDE UNA FORMULACION POLIMERIZABLE Y UNA CARGA, CONCEBIDA PARA USO EN LA PRODUCCION DE ABRASIVOS RECUBIERTOS, PUEDE UTILIZARSE PARA PRODUCIR UN REVESTIMIENTO MUCHO MAS GRUESO SI SE USA UNA CARGA TRANSPARENTE A LOS UV.

Description

Formulación polimerizable por UV.
Antecedentes de la invención
La presente invención está relacionada con la producción de abrasivos revestidos.
La utilización de formulaciones curables con radiación UV en la preparación de abrasivos revestidos se conoce desde hace ya muchos años. Uno de los primeros ejemplos de este tipo de aglutinantes se describe en la patente US-A-4.773.920, la cual describe la utilización de mezclas granulosas aglutinantes, curables mediante polimerización por medio de radicales libres inducida por radiación. En la patente UA-A-5.014.468 se revisan los problemas de la polimerización inducida por radiación UV, en el contexto de los abrasivos revestidos. Se puntualiza que, a la vista de la limitada penetración de la luz UV en el interior de una formulación que comprende pigmento y/o partículas de abrasivo relativamente bastas, la utilidad de la radiación UV queda, de alguna manera, limitada a las capas relativamente delgadas.
Los problemas que limitan la aplicabilidad de polímeros curados con radiación UV en abrasivos revestidos se experimentan más intensamente en formulaciones para acabados. Estas son formulaciones añadidas a materiales de tipo tela con vistas a prepararlos para recibir revestimientos de fabricante en la preparación de abrasivos revestidos. Habitualmente, los mismos comprenden polímeros y materiales de relleno que tienen por finalidad saturar el soporte y proporcionar una superficie a la cual el revestimiento del fabricante se unirá estrechamente. Por lo tanto se utilizan materiales aglutinantes con una cantidad muy significativa de materiales de relleno. El material de relleno es un componente necesario para reducir el coste, bloquear los pasos dentro de la tela para reducir su porosidad y para modificar las propiedades físicas del soporte. En particular, la adición de un material de relleno mejora el módulo de la formulación curada y, al mismo tiempo, reduce la cantidad de componentes (habitualmente caros) formadores de polímeros que comprende el aglutinante.
La presencia de cargas pesadas de material de relleno resulta muy favorable para la utilización de los productos para unión curables mediante radiación UV. La radiación UV no puede penetrar demasiado debido al efecto ensombrecedor de las partículas de material de relleno.
Cuando se utiliza un revestimiento de apresto o de fabricante que comprende partículas de material de relleno.
La patente GB 2087263 describe composiciones de relleno que comprenden un material de relleno y una resina curable por medio de radiación, llevándose a cabo la curación por medio de un haz de electrones mucho más poderoso que la radiación UV. Se mencionan diversos materiales de relleno, tales como carbonato cálcico, silicato de aluminio y aluminato trihidrato. La citada patente ha mantenido los citados materiales de relleno, a la vista de la capacidad de los mismos para ser utilizados en grandes cantidades en la resina. El material de relleno trihidrato de aluminio no se describe como un material de relleno que muestra características específicas.
La patente EP 0552698 describe revestimientos para apresto o de fabricante, los cuales no contienen grandes cantidades de materiales de relleno, mientras que los revestimientos de relleno deben contener grandes cantidades de materiales de relleno, con vistas a cerrar la porosidad de la tela.
Las ventajas de la curación con UV, en términos de velocidad de curación y de versatilidad de propiedades de las formulaciones, resultan conocidas. Se obtendría pues una ventaja adicional si este efecto ensombrecedor de las partículas de material de relleno pudiera ser eliminado.
La presente invención proporciona un camino para obtener los beneficiosos resultados derivados de la adición de material de relleno sin estorbar significativamente a la velocidad de curación de un producto de unión curable por UV.
Descripción general de la invención
La presente invención proporciona una composición para revestimiento, que comprende una formulación polimerizable mediante UV y entre el 25 y el 50% en volumen trihidrato de aluminio como material de relleno que es sustancialmente transparente a la luz UV y un abrasivo revestido según la reivindicación 4.
La luz UV que se utiliza para iniciar la polimerización tiene una longitud de onda comprendida entre aproximadamente 250 y aproximadamente 400 nm. Un material de relleno es considerado a los efectos de esta memoria que es transparente a esta luz si, cuando una formulación que contiene un componente polimerizable con UV y el 25% de material de relleno es expuesta a la luz UV, la profundidad de la curación obtenida es superior al 50% y, más preferiblemente, superior al 75% de la profundidad alcanzada cuando la formulación, sin el material de relleno, recibe la misma cantidad de radiación.
La profundidad de curación es medida mediante el depósito de la formulación sobre la superficie de una cinta que pasa por debajo de una fuente UV, a una velocidad predeterminada, de tal forma que la formulación recibe la misma cantidad de exposición. El resultado es la formación de una costra delgada sobre la superficie de la formulación. El grosor de esta costra constituye una excelente medida de la profundidad de penetración relativa de la radiación UV con diversos niveles de carga y de tipos de material de relleno.
Los materiales de relleno utilizados con mayor frecuencia son carbonato cálcico y sílice y se ha averiguado que los mismos presentan una transparencia a la luz UV bastante baja. Por consiguiente, la utilización de estos materiales de relleno restringe gravemente el grosor de las capas que pueden ser curadas. La presente invención surge como consecuencia del descubrimiento de que determinados materiales de relleno conocidos presentan una superioridad inesperada en relación con los otros, cuando se utilizan en formulaciones curables con UV. No tan solo se comportan muy bien a la hora de mejorar el módulo de la formulación curada sino que, sorprendentemente, debido al hecho de que son transparentes al UV, permiten la curación de espesores mucho más grandes que la que se puede obtener si se utilizan materiales de relleno alternativos.
Descripción detallada de la invención
El componente de las formulaciones de la invención curable con UV incluye cualquiera de los descritos en la técnica que resulten útiles para la producción de abrasivos revestidos, incluyendo resinas epoxi acriladas, acrilatos de uretano, epoxi-novolacs acrilados, poliésteres insaturados, éteres de polivinilo y similares. Los productos de unión preferidos de la invención comprenden resinas epoxi acriladas y acrilatos de uretano.
El tamaño de partícula del material de relleno transparente al UV está preferiblemente comprendido entre aproximadamente 1 y aproximadamente 60 \mu y, más preferiblemente, entre aproximadamente 1 y aproximadamente 20 \mu y, todavía más preferiblemente, entre aproximadamente 1 y \mu. La alúmina hidratada más preferida para ser utilizada en el presente procedimiento es aluminio trihidrato, con un tamaño de partícula promedio en peso comprendido entre aproximadamente 1 y aproximadamente 7\mu.
El volumen de material de relleno que puede estar presente en las composiciones de la invención puede estar comprendido entre el 25 y aproximadamente el 50% en volumen. El modulo mejora hasta la fracción de relleno máxima, para el material de relleno en particular. Este es generalmente dependiente del tamaño y de la forma de la partícula. Debido al hecho de que el componente polimerizable por UV tiene la principal función de proporcionar una capa de unión, resulta posible aproximarse a la fracción de relleno máxima sin perjudicar seriamente a las características físicas de la formulación curada. Por consiguiente, resultan a menudo preferidas cantidades de material de relleno situadas en la parte más alta de la banda, por ejemplo, entre el 30 y el 40% en volumen.
Dibujos
La Figura 1 es una gráfica que muestra la profundidad de curación obtenida utilizando diversos materiales de relleno, en diversas proporciones, cuando se incorporan a una formulación curable con UV.
Las Figuras 2 y 3 muestran, respectivamente, las mismas gráficas de profundidad de curación con velocidades de paso, por debajo de la fuente de UV, de 100 y 150 pies/minuto (30,8 y 46,2 metros/minuto, respectivamente. La leyenda sobre la gráfica de la Figura 1 se aplica también a las Figuras 2 y 3.
La Figura 4 muestra el incremento en la dureza Knoop en diversas formulaciones que comprenden cantidades crecientes de material de relleno en el mismo material de unión. De nuevo, la leyenda en la Figura 1 se aplica también a esta gráfica.
La Figura 5 muestra la profundidad de curación representada frente al porcentaje en volumen de ATH en una mezcla comercial de oligómero/monómero epoxiacrilato, a diversas velocidades de línea.
Descripción de las realizaciones preferidas
La invención se describe ahora con relación a los datos presentados en los Dibujos. Estos datos pretenden ilustrar la invención y no deben ser tomados como indicadores de cualquier limitación sobre la cobertura necesaria de la invención.
Las Figuras 1 a 3 muestran claramente que, con materiales de relleno convencionales, tales como carbonato cálcico o sílice, la profundidad de curación continua descendiendo a medida que se incrementa la cantidad de material de relleno. No obstante, con hidratos de alúmina, después de un descenso inicial, la profundidad de curación realmente comienza a incrementarse con crecientes concentraciones de material de relleno. En estos experimentos, el aglutinante comprendía una mezcla epoxi-acrilato (70%)/N-vinilpirrolidona (30%).
Las formulaciones se hicieron pasar por debajo de una fuente de UV, a una velocidad lineal de 50 pies/minuto, (15,4 metros/minuto). El experimento con boehmita operó a una velocidad mas lenta, lo cual explica la profundidad de curación inicial más grande (a concentración cero).
La Figura 4 muestra que los diversos materiales de relleno generan niveles de mejora muy similares en la dureza de las formulaciones, una vez curadas.
En la Figura 5, tal como podía ya ser anticipado, se demuestra que la profundidad de curación disminuye con el aumento de la velocidad de línea, lo cual se traduce en un período de tiempo de exposición a la radiación UV más corto. No obstante, de manera inesperada, el efecto de la presencia del material de relleno resulta marcadamente inferior cuando se utilizan velocidades de línea más elevadas. Resulta también algo sorprendente que, para todas las velocidades, las proporciones en volumen de material de relleno por encima de aproximadamente el 30% incrementan realmente la profundidad de la curación.
En las Figuras 1-4 se describen las características de cinco formulaciones diferentes. Las mismas difieren tan solo en la naturaleza del material de relleno y los diferentes materiales de relleno se identifican de acuerdo con lo que se indica a continuación:
ATH S23...Trihidrato de aluminio con un tamaño de partícula promedio en peso de 7,5 \mu
ATH S3.....Trihidrato de aluminio con tamaño de partícula promedio en peso de 1\mu, disponible en Alcoa Industrial Chemicals.
Minsil 5...sílice fusionada amorfa con un tamaño de partícula promedio en peso de 7\mu, disponible en Minco Inc.
Camel Carb., un carbonato cálcico con un tamaño de partícula promedio en peso de 7,5\mu, disponible en Global Stone PenRoc Inc.
Boehmita...una monohidrato alfa alúmina, disponible en Condea bajo la marca comercial Disperal.
50% ATH-S23 + 50% Minsil 5...Tal como indica su nombre, se trata de una mezcla de volúmenes iguales de los componentes indicados.
Tal como se indica anteriormente, los productos evaluados en la Figura 5 utilizaron el trihidrato de aluminio preferido con un aglutinante diferente del utilizado en las otras formulaciones evaluadas.
La consideración de los datos en las Tablas 1 a 3 muestra claramente que la profundidad a la cual es capaz de penetrar la radiación UV (y conducir, por tanto, a la curación) es significativamente más elevada con las alúminas hidratadas que con los materiales de relleno más convencionales. Dado que esta mejora puede ser alcanzada sin ningún sacrificio significativo en las propiedades físicas del material curado resultante, (a partir de la Figura 4), resulta evidente que la utilización de materiales de relleno transparentes al UV, tales como el trihidrato de aluminio, constituye un recurso muy deseable.

Claims (4)

1. Composición para revestimiento que comprende una formulación polimerizable por UV y un material de relleno que es sustancialmente transparente a la luz UV, en la cual el material de relleno es trihidrato de aluminio y, en la cual, la cantidad de citado trihidrato de aluminio representa entre el 25 y el 50% en volumen de la composición.
2. Composición para revestimiento según la reivindicación 1, en la cual la cantidad del citado trihidrato de aluminio representa entre el 30 y el 40% en volumen de la composición.
3. Composición para revestimiento según la reivindicación 1, en la cual la formulación polimerizable por UV comprende un epoxiacrilato.
4. Abrasivo revestido que comprende una capa obtenida a partir de una composición para revestimiento según la reivindicación 1.
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