ES2239852T3 - Metodo para promover la adhesion. - Google Patents

Abstract

Un método de aplicar un revestimiento a una superficie de un sustrato, en el cual se aplica a la superficie un agente silánico para promover la adhesión del revestimiento, y la superficie se lava antes de aplicarle el agente silánico, caracterizado porque el valor del pH del líquido de lavado en la superficie del sustrato se monitoriza para determinar el valor del pH en la superficie del sustrato, y porque el pH de la superficie se ajusta dependiendo del valor del pH determinado durante la etapa de monitorización de modo que se lleve a un valor que esté en un intervalo predeterminado para mejorar la activación del agente promotor de la adhesión.

Description

Método para promover la adhesión.

Este invención se refiere a métodos de aplicar un revestimiento a una superficie de un sustrato, de la clase en la cual se aplica un agente silánico a la superficie para promover la adhesión del revestimiento, y la superficie se lava antes de aplicarle el agente silábico.

Un método de revestimiento de la clase antes especificada se conoce por la patente de EE.UU. 3.558.345, en la cual ha de unirse una resina fluorocarbonada a la superficie de un sustrato de vidrio. La superficie del sustrato se limpia primeramente usando ácido y luego se lava y se seca antes de que se aplique a la superficie un agente de acoplamiento silánico con función amina para promover la adhesión del revestimiento de resina fluorocarbonada aplicado posteriormente. Cuando la superficie del sustrato está particularmente sucia, puede usarse una solución de detergente caliente, siendo seguido esto por lavado con agua y luego inmersión en ácido para oxidar cualquier solución de jabón residual.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de revestimiento de dicha clase antes especificada que tiene la ventaja de mejorar la promoción de la adhesión.

De acuerdo con la presente invención un método de aplicar un revestimiento a una superficie de un sustrato, de la clase antes especificada, se caracteriza porque se monitoriza el valor de pH del líquido de lavado en la superficie del sustrato para determinar el valor de pH en la superficie del sustrato, y porque el pH en la superficie se ajusta dependiendo del valor del pH determinado durante la etapa de monitorización, de modo que se le lleve a un intervalo de valores predeterminado para mejorar la activación del agente promotor de la adhesión.

Se ha encontrado que la reacción requerida en una superficie de vidrio o metal para promover la adhesión óptima es críticamente sensible al historial de la superficie con respecto al transporte, a la abrasión y/o a la limpieza. Se ha encontrado que este historial afecta al pH de dicha superficie y a la eficacia de adhesión promovida, por ejemplo, por organosilanos.

Es usual para los proveedores de silanos organofuncionales especificar que las condiciones de uso de los silanos deben ser tales que mantengan dos reacciones, siendo éstas principalmente la hidrólisis, y la condensación. El intervalo de pH recomendado para el organosilano cuando se emplea con vidrio es de 3,5 a 5, pero algunas observaciones han indicado que incluso cuando se usan soluciones en este intervalo, hay fluctuaciones comunes y consistentes en la adhesión en cada lote de vidrio de muestra.

Estas observaciones condujeron a un análisis detallado, y por el mismo se encontró que la variación en la adhesión en el lote era paralela a la variación en el pH del agua pura en la cual se sumergió el vidrio de muestra antes de la aplicación del organosilano. Gracias a esto se determinó que la presencia de detritus de vidrio procedentes de la abrasión (durante el transporte o en otra etapa) o de la mecanización, desarrolla una solución alcalina cuando se humecta la superficie. Por consiguiente, se llegó a la conclusión de que la mecanización del vidrio o la abrasión de dos láminas colocadas una sobre la otra durante el transporte o en otra etapa, deja un residuo de detritus sobre el vidrio que afecta al valor del pH de la solución de silano, y por consiguiente al comportamiento del promotor de la adhesión. Se observó, además, que incluso si el agua de lavado usada para el vidrio se cambia abundantemente y el producto se barre con agua pura, queda generalmente sobre el vidrio un residuo alcalino después del secado. Este residuo, cuando se humecta por la solución de organosilano, reduce el valor del pH de la solución y hace que la reacción de hidrólisis, sea parcial o completamente ineficaz.

El residuo en el caso del vidrio es alcalino, pero para otras superficies puede ser ácido, y de acuerdo con un aspecto de la presente invención el pH del residuo puede ser monitorizado y realizarse un ajuste compensatorio del pH de la solución del promotor de la adhesión para conseguir una adhesión óptima. Para este fin, puede monitorizarse el pH del agua de lavado en la estación de enjuagado final y añadirse ácido o álcali a la solución de promotor para obtener el comportamiento óptimo. Por ejemplo, cuando está implicado el vidrio, puede añadirse ácido acético o algún otro ácido para garantizar que la solución activa de organosilano que humedece la superficie del vidrio tenga un pH en el intervalo óptimo de 3,5 a 5 para que tenga lugar la reacción de hidrólisis.

La cuestión del valor del pH del residuo de la superficie como se ha indicado antes, es importante para la eficacia del revestimiento en forma de polvo de sustratos. En el caso de sustratos de vidrio, la alcalinidad de la superficie a la que se aplica el polvo de revestimiento afecta a la reacción de hidrólisis requerida para que el silano proporcione una buena adhesión. Pero pulverizando primero la superficie del vidrio con una solución de ácido (por ejemplo, una solución al 10% de ácido acético en agua pura) y dejándola secar, puede contrarrestarse eficazmente la alcalinidad. El ácido secado se reactiva durante el calentamiento inicial del polvo para el proceso de curado, de modo que se compense la alcalinidad mostrada por el vidrio y de este modo se garantice que el polvo que lleva organosilano es totalmente activo para proporcionar una buena adhesión entre la superficie del sustrato y su revestimiento en forma polvo resultante.

Claramente, cuando la superficie del sustrato ha de revestirse con el polvo que presenta acidez, dicha superficie puede ser pulverizada con una solución alcalina para contrarrestar la acidez y garantizar una buena promoción de la adhesión.

Además, de acuerdo con la invención el agente promotor de la adhesión puede incluirse en el polvo del revestimiento de modo que se vuelva activo cuando el polvo se calienta para fundirlo. El polvo puede incluir también un ácido o álcali para iniciar la acción del agente promotor de la adhesión en la superficie del sustrato durante el calentamiento.

A continuación se describirán métodos de acuerdo con la presente invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 representa parte de una línea de producción para revestir láminas de vidrio con revestimientos en polvo usando un promotor de la adhesión a base de silano, de acuerdo con la presente invención; y

Las figuras 2 y 3 representan paneles revestidos con polvo fabricados de acuerdo con la presente invención.

Con referencia a la figura 1, la superficie de la lámina de vidrio que ha de ser revestida con polvo se limpia primeramente en una a estación de lavado 1, y después del lavado cualquier líquido retenido por el vidrio se elimina por soplado de la superficie empleando una cortina de aire o "una espátula neumática" desde un dispositivo soplante 2. La superficie se somete en este momento a dos operaciones de enjuagado en sucesivas estaciones de enjuagado 3 y 4. La superficie se enjuaga con agua procedente de una fuente 5 en la estación 3, y una "espátula neumática" procedente del dispositivo soplante 6 la libera del agua, a medida que el vidrio pasa por la segunda estación de enjuagado 4.

El enjuagado de la superficie en la estación 4 se realiza con agua que contiene ácido acético u otro ácido suministrado por una fuente 7. El contenido de ácido del agua de enjuagado se determina de acuerdo con el valor del pH en la superficie del vidrio, para compensar cualquier diferencia de dicho valor con el óptimo, o un intervalo óptimo, para iniciar la acción promotora de la adhesión del silano que ha de usarse. Más especialmente, y como se representa en el dibujo, el contenido de ácido del agua de enjuagado se regula dependiendo de la lectura proporcionada por un monitor 8 del valor de su pH cuando está en contacto con la superficie del vidrio, para llevar dicha superficie del vidrio a un valor de pH de 3,5 o al menos en el intervalo de 3,5 a 5.

Aunque la regulación del contenido de ácido del agua de enjuagado en el segundo enjuagado se representa realizada automáticamente en la Figura 1, este no es necesariamente el caso, y en su lugar puede usarse regulación manual. Se ha encontrado que en cualquier lote de vidrio, el valor del pH en la superficie es probable que sea razonablemente uniforme hasta tal punto de que no se requiera el ajuste frecuente del contenido de ácido.

El vidrio recién lavado en la segunda estación de enjuagado pasa a través de una estación de secado 9 para recibir la aplicación de una película del promotor silánico antes de la deposición del material de revestimiento en polvo. Se requiere una película mínima de silano para conseguir la mejor adhesión, y la aplicación de la película puede mejorarse a este respecto mediante la adición de alcohol cuando se mezcla la solución. El alcohol actúa como agente humectante y por tanto se aplica más fácilmente una película continua. El silano se suministra en forma de un concentrado y también puede diluirse con alcohol o agua para facilitar una aplicación económica de una película fina. Las soluciones de silano típicas que contienen alcohol y los métodos de su aplicación para la promoción de la adhesión sobre vidrio están descritos en los documentos GB-A-2207089 y GB-A-2252079, pero su uso requiere la imposición de condiciones a prueba de evaporación súbita como protección contra el vapor de alcohol desprendido durante el curado del revestimiento en polvo. El equipo a prueba de evaporación súbita y la necesaria extracción de vapores es tanto costosa como ambientalmente inaceptable en muchas localizaciones potenciales de la factoría y se evita en el presente caso. Más particularmente, se usa una solución acuosa del promotor, sin el empleo de alcohol, y se pulveriza sobre la superficie seca del vidrio, con el pH modificado, en las sucesivas estaciones de pulverización 10 y 11.

La solución de silano, que tiene 3% de silano por 97% de agua pura, se suministra a las estaciones 10 y 11 desde los depósitos 12 y 13 respectivamente. La solución se mezcla bien usando un motor oscilante; es esencial un mezclamiento apropiado y se ha encontrado que esto puede conseguirse del mejor modo colocando la solución, dentro de un receptáculo de vidrio, sobre un lecho vibrante accionado por el motor. También se ha encontrado que no es deseable usar un receptáculo de plástico para la solución porque se promueve una reacción temprana con la superficie del receptáculo. Además, se liberan plastificantes contaminando la solución y decolorándola, y se deterioran las propiedades promotoras de la adhesión.

En ausencia de un agente humectante de tipo alcohol, una solución acuosa del promotor tiene una alta tensión superficial y forma glóbulos sobre el vidrio limpio. Frotando la solución sobre el vidrio usando técnicas de pulido francesas (primero pulverización y luego y luego frotamiento con un paño humedecido con solución) se obtiene una buena capa, pero el proceso tiene tendencia a dejar sobre la superficie fibras del paño húmedo. Además, la aplicación de la pulverización tiende a acumular gotas globulares esféricas, de solución, que no promueven un revestimiento de adhesión continuo.

Sin embargo, se ha encontrado que la naturaleza globulante del silano puede explotarse pulverizando una capa mínima de la solución acuosa de silano bien mezclada sobre la superficie del vidrio en la estación 10, y aplicando luego una segunda capa en la estación 11 después que se ha secado la primera capa en una estación intermedia de secado 14.

La solución de silano se pulveriza sobre la superficie del vidrio en la estación 10 con la intención de que el revestimiento sea globular y tenga un cubrimiento de 60% con una profundidad de glóbulos de aproximadamente 10 micrómetros. Los glóbulos son reducidos por evaporación del agua en la estación de secado 14 a manchas de silano sobre la superficie del vidrio que tienen aproximadamente 5% del tamaño del glóbulo húmedo de 10 micrómetros (no como un medio tono de impresión en una pantalla 120). La segunda capa pulverizada sobre la superficie de las manchas, en la segunda estación de pulverización 11, se aplica con un caudal de, por ejemplo 5 ml por minuto, que es sólo la mitad del usado en la primera estación de pulverización 10. El silano tiene afinidad por el vidrio no revestido y en consecuencia fluye dentro de los espacios entre las manchas de silano. Adoptando un caudal reducido para la segunda capa se llenan los espacios no revestidos sin sobre-revestir la primera capa. El caudal reducido también facilita que la capa acabada tenga una profundidad consistente con un revestimiento continuo.

La temperatura de aplicación de la solución de silano se controla para obtener un secado rápido entre capas, pero sin que se sequen los glóbulos de la primera capa hasta que estén formados naturalmente. Las manchas formadas están secas y listas para la aplicación de la segunda capa en, por ejemplo, el tiempo que transcurre para que el vidrio que se mueve, digamos a 2 metros por minuto, pase desde la estación 10 a la estación 11. Se ha encontrado que la temperatura óptima en las estaciones 10 y 11 era 35 a 40 grados Celsius, usando pistolas pulverizadoras en las estaciones 10 y 11, vendidas por DeVillbiss con la denominación "Aerograph Super 63", o identificadas como "pinceles neumáticos automáticos AB/2".

La lámina de vidrio revestida con silano que sale la segunda estación de pulverización 11 pasa a través de una estación de secado 15 antes de la aplicación del polvo de revestimiento termoestable en una etapa subsiguiente (no mostrada) de la línea de producción de la Figura 1.

Como alternativa al uso de dos estaciones de pulverización 10 y 11 para formar el revestimiento de película delgada de silano, es posible usar una pistola de pulverización que se desplaza girando siguiendo una curva en forma de campana para distribuir la solución en forma de una niebla muy fina sobre la superficie con el pH modificado.

En lugar de depositar una película de silano sobre el sustrato como se ha descrito anteriormente, es posible mezclar un organosilano con el polvo usado para el revestimiento. Esto puede realizarse por dilución de la solución en el polvo, revistiendo las partículas de polvo con el silano de modo que se pongan en contacto con la superficie del vidrio con el pH modificado y se activen durante la fase inicial de curado del polvo. Dicha técnica se ha mostrado eficaz con polvos de resinas epoxídicas.

En lugar de diluir la solución de silano en el polvo de revestimiento, sin embargo, el silano puede incluirse en la mezcla inicial usada para la fabricación del polvo. Más especialmente, el silano y un ácido pueden incluirse en la mezcla inicial. En este último aspecto, el ácido se incluye con objeto de proporcionar una modificación apropiada del pH de la superficie del vidrio sobre la cual se deposita el polvo para la acción óptima del silano.

A continuación se describirán, con referencia a las Figuras 2 y 3 dos paneles revestidos con polvo formados usando los polvos de revestimiento que incluyen un silano y un ácido como se ha indicado antes en la fabricación.

Con referencia a la Figura 2, un polvo a base de resina epoxídica termoestable está en este caso depositado electrostáticamente como una capa 21 sobre una superficie 22 de un sustrato 23 de vidrio templado. El polvo incluye, desde la fabricación, silano y componentes ácidos como se ha indicado anteriormente, así como pigmentación. Se aplica calor para fundir y curar el polvo de la capa 21 solamente después de que haya sido depositada electrostáticamente sobre la capa 21 una capa 24 de polvo de polietileno.

El calor aplicado hace que se fundan ambas capas de polvo 21 y 24. Se activa el ácido de la capa fundida 21 para modificar el pH en la superficie 22 e inicia la acción del silano para proporcionar las condiciones para una buena adhesión a la superficie 22. Por otra parte, la fusión de la capa de polietileno 24, provoca un grado de intermezclado con la capa de resina epoxídica 21 en su interfase, de modo que por el endurecimiento de la capa 24 y el curado de la capa 21 se produzca una cohesión entre ellas con una buena unión física.

Con referencia a la Figura 3, el panel en este caso implica un sustrato 31 de vidrio recocido y un polvo transparente a base de poliéster depositado electrostáticamente en forma de una capa 32 sobre una superficie 33 del sustrato 31. El polvo de la capa 32 incluye, desde la fabricación, silano y componentes ácidos como se ha indicado anteriormente, y sobre la capa 32 se deposita electrostáticamente una capa 34 de otro polvo de poliéster que no incluye dichos componentes. El polvo de la capa 34 incluye pigmenta-
ción.

Se aplica calor para fundir y curar los polvos de ambas capas 32 y 34. Durante la fase de fusión del polvo de la capa 32, su componente ácido se activa para modificar el pH en la superficie 33 e iniciar la acción del silano para proporcionar las condiciones de buena adhesión con dicha superficie. Además, se produce una reticulación en la interfase entre las dos capas 32 y 34, de modo que cuando curan los polvos haya una fuerte unión química entre los revestimientos resultantes, y entre ellos y el sustrato 31.

Es deseable que la capa 32 cure más rápidamente que la capa 34, de modo que mientras está gelificando pueda usarse un rodillo de presión para comprimir y alisar la capa 34 para una cubierta uniforme del revestimiento de la capa 32. Además, con la capa 34 se pone en contacto una hoja protectora del agua 35 mientras se está todavía en la fase de fusión, de modo que se una firmemente a ella en el curado de esta capa.

Claims (16)

1. Un método de aplicar un revestimiento a una superficie de un sustrato, en el cual se aplica a la superficie un agente silánico para promover la adhesión del revestimiento, y la superficie se lava antes de aplicarle el agente silánico, caracterizado porque el valor del pH del líquido de lavado en la superficie del sustrato se monitoriza para determinar el valor del pH en la superficie del sustrato, y porque el pH de la superficie se ajusta dependiendo del valor del pH determinado durante la etapa de monitorización de modo que se lleve a un valor que esté en un intervalo predeterminado para mejorar la activación del agente promotor de la adhesión.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el agente promotor de la adhesión es un organosilano.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el sustrato es vidrio.

4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho intervalo de valores es sustancialmente 3,5 a 5.

5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el agente promotor de la adhesión se aplica a dicha superficie en solución.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el pH del líquido de lavado aplicado a la superficie se ajusta dependiendo del valor del pH determinado durante la etapa de monitorización, para llevar el valor del pH monitorizado a un valor que esté en dicho intervalo.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el líquido de lavado se seca sobre dicha superficie y el agente promotor de la adhesión se deposita sobre la superficie así secada.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el agente promotor de la adhesión se pulveriza sobre la superficie así secada.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el agente promotor de la adhesión se usa para promover la adhesión de un revestimiento en polvo a dicha superficie.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el agente promotor de la adhesión se aplica a dicha superficie como un revestimiento en forma de película, el material de revestimiento en polvo termoestable se deposita sobre la superficie revestida con la película, y el polvo se funde y cura por aplicación de calor para formar el revestimiento en polvo curado que se adhiere a dicha superficie.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el agente promotor de la adhesión se aplica a dicha superficie en una solución acuosa, incluyendo dicho método la etapa de pulverizar la solución en finas gotitas sobre dicha superficie como una primera capa que se seca en forma de manchas separadas sobre dicha superficie, y luego en una etapa siguiente pulverizar una segunda capa sobre la primera capa seca.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la segunda capa se pulveriza con un caudal reducido en comparación con la primera capa.

13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un material termoestable que contiene el agente promotor de la adhesión se deposita sobre dicha superficie en forma de polvo, y se aplica calor al polvo para fundirlo en forma de un revestimiento que se adhiere a dicha superficie.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el material termoestable es una resina de poliéster o epoxídica que incluye el agente promotor de la adhesión.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en el que el líquido de lavado se seca sobre dicha superficie y el polvo se deposita sobre la superficie así secada.

16. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que el material termoestable incluye también un ácido o álcali para iniciar la acción del agente promotor de la adhesión a dicha superficie durante la aplicación de calor.