ES2251615T3 - Composicion de recubrimiento para sustratos metalicos. - Google Patents
Composicion de recubrimiento para sustratos metalicos.Info
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Abstract
Una composición para revestir un sustrato metálico que está destinado a ser fabricado y recubierto, comprendiendo dicha composición un aglutinante de sílice, caracterizado porque la relación de la concentración en volumen de pigmento a la concentración en volumen de pigmento crítica de dicha composición es menor de 1 y porque el aglutinante comprende un sol de sílice acuoso y, opcionalmente, una cantidad pequeña de silicato de metal alcalino, teniendo las partículas de sílice y/o de silicato un tamaño promedio mayor de 10 nm y porque dicho aglutinante tiene una proporción molar SiO2/M2O de al menos 6:1, donde M representa el total de iones de amonio y metal alcalino.
Description
Composición de recubrimiento para sustrato
metálicos.
Esta invención se refiere a una composición de
recubrimiento que puede usarse para el recubrimiento de sustratos
metálicos, por ejemplo, sustratos de acero. En particular, se
refiere a una composición de recubrimiento para productos de acero
semiacabados que posteriormente van a ser fabricados mediante
procesos con calor intenso y recubiertos. Tales productos de acero
semiacabados se usan en la industria de la construcción de barcos
(astilleros) y para otras estructuras de gran escala tales como
plataformas petrolíferas e incluyen planchas de acero, por ejemplo
de 6 a 75 mm de espesor, barras, vigas y diversas secciones de acero
utilizadas como piezas de refuerzo. El proceso más importante con
calor intenso es la soldadura; prácticamente todos los productos de
acero semiacabado se sueldan. Otros procesos importantes de calor
intenso son el corte, por ejemplo el corte oxiacetilénico, el corte
con plasma o el corte con láser y la unión mediante calor en la que
el acero se dobla para darle forma, mientras que se calienta. A
menudo estos productos de acero se exponen a las condiciones
atmosféricas durante su almacenamiento y durante la construcción y
generalmente se recubren con una capa denominada "imprimación"
o "revestimiento de preconstrucción", para evitar la corrosión
del acero que se produce antes de que la construcción o montaje
realizada con el acero, por ejemplo, un barco, se trate con un
revestimiento de pintura completo anticorrosivo, evitando de esta
manera el problema de tener que cubrir o eliminar los productos de
corrosión del acero. En la mayoría de los grandes astilleros, la
imprimación se aplica como uno de los varios tratamientos que se
llevan a cabo en una línea de producción en la cual el acero, por
ejemplo, se precalienta, se chorrea con arena o se golpea para
eliminar productos de corrosión o capas de óxido, se imprima con la
imprimación y pasa a través de una cabina o puesto de secado. De
manera alternativa, la imprimación puede ser aplicada por una
empresa especializada en revestimientos o por el proveedor del
acero, antes de entregar el acero al astillero o a otro sitio de
construcción.
Aunque el principal objetivo de la imprimación es
proporcionar protección temporal frente a la corrosión durante la
construcción, en los astilleros prefieren que la imprimación no
tenga que ser eliminada, sino que pueda permanecer en el acero
durante la fabricación y después. Por lo tanto, el acero revestido
con la imprimación necesita poder ser soldable sin eliminar la
imprimación y poder ser revestible con los tipos de revestimientos
protectores anticorrosivos que se emplean generalmente en barcos y
otras construcciones de acero, con buena adherencia entre la
imprimación y los revestimientos aplicados posteriormente.
Preferentemente, el acero con imprimación debería ser soldable sin
ningún efecto perjudicial significativo en la calidad de la
soldadura o en la velocidad del proceso de soldadura y debería ser
lo suficientemente resistente al calor como para que la imprimación
mantenga sus propiedades anticorrosivas en las zonas calentadas
durante los procesos de unión de las planchas o durante la
soldadura de la cara opuesta del acero.
Las imprimaciones disponibles actualmente
eficaces comercialmente son revestimientos vehiculados en
disolventes basados en aglutinantes de tetraetilortosilicatos
prehidrolizados y polvo de zinc. Tales revestimientos contienen una
gran proporción de disolventes orgánicos volátiles, típicamente
aproximadamente 650 gramos por litro, para estabilizar el
aglutinante de la pintura y para permitir que el producto sea
aplicado en forma de película delgada, típicamente de un espesor de
aproximadamente 20 micrones. La liberación del disolvente orgánico
volátil puede ser dañina para el medio ambiente y se encuentra
regulada por la legislación en muchos países. Existe una necesidad
de una imprimación que no libere disolvente orgánico volátil, o que
libere mucho menos. En los documentos de las patentes
US-A-4.888.056 y
JP-A-7-70476 se
describen ejemplos de tales revestimientos.
El documento de la patente
JP-A-6-200188 tienen
que ver con revestimientos de imprimación y menciona la posibilidad
de utilizar un aglutinante del tipo sal de silicato alcalino acuoso.
También se proponen revestimientos que comprenden un silicato de
metal alcalino acuoso y polvo de zinc en los documentos de las
patentes GB-A-1226360,
GB-A-1007481,
GB-A-997094,
US-A-4.230.496 y
JP-A-55-106271.
También se mencionan aglutinantes de silicatos alcalinos para
revestimientos anticorrosivos en los documentos de las patentes
US-A-3.522.066,
US-A-3.620.784,
US-A-4.162.169 y
US-A-4.479.824. En el documento de
la patente EP-A-295 834 se mencionan
revestimientos que contienen una mezcla de silicato metálico
alcalino con una cantidad pequeña de sílice coloidal, polvo de
Al_{2}O_{3} como relleno o carga y polvo metálico como agente
endurecedor. Hemos encontrado que las imprimaciones basadas en un
aglutinante de silicato alcalino acuoso que contienen polvo de zinc
pueden dar una protección frente a la corrosión adecuada y que
permiten que las superficies que cubren se puedan soldar, pero dan
lugar a problemas cuando se recubren. Los silicatos acuosos
contienen una gran cantidad de cationes metálicos alcalinos,
necesarios para mantener el silicato en disolución acuosa y estos
iones todavía se hallan presentes después de que el revestimiento
se haya secado. Hemos encontrado que si imprimaciones que tienen
estas cantidades grandes de iones metálicos alcalinos se recubren
con cualquier recubrimiento orgánico convencional y luego se
sumergen en agua, se producen ampollas o burbujas (deslaminación
local del recubrimiento). Hemos llevado a cabo ensayos que muestran
que este problema se puede disminuir si el revestimiento se cura en
el exterior durante algún tiempo tras la aplicación de la
imprimación o si se lava antes de ser recubierto. Sin embargo, estos
procesos no son compatibles con los usos o costumbres habituales en
los astilleros de alta productividad actuales.
Los soles de sílice acuosos que tienen un
contenido de ion metálico alcalino muy bajo están comercialmente
disponibles, pero los revestimientos basados en los soles grandes
usados convencionalmente tienen normalmente muy mala resistencia
(inicial) de la película en términos de adhesión, cohesión, dureza y
resistencia a la abrasión y al agua. Estas malas propiedades
físicas del revestimiento lo hacen susceptible a dañarse durante la
manipulación y el posterior procesado. Esto conduce a la necesidad
potencial de reparaciones significativas del revestimiento, con
implicaciones de costes importantes. Se describen sugerencias de
mejoras de los revestimientos de soles de sílice en los documentos
de las patentes: US-A-3.320082, que
añade una amina orgánica no miscible en agua;
GB-A-1541022, que añade un polímero
de acrilamida soluble en agua;
GB-A-1485169, que añade un silicato
de amonio cuaternario o de metal alcalino y
JP-A-55-100921, que
añade materiales arcillosos y/o óxidos metálicos tales como
Al_{2}O_{3} y bifosfato y/o etilsilicato de aluminio. Sin
embargo, tales revestimientos no han conseguido propiedades
similares a las de los revestimientos basados en silicatos de metal
alcalino. Los revestimientos basados en soles de sílice muestran
bajos niveles de formación de ampollas o burbujas cuando se
recubren o se sumergen. Aunque el contenido de sal soluble en agua y
la presión osmótica son bajos, todavía puede producirse la
formación de ampollas, puesto que debido a sus malas propiedades
físicas el revestimiento presenta poca resistencia a la iniciación
y crecimiento de las ampollas.
Se necesita una imprimación con base acuosa de
bajo contenido en ion metálico alcalino que tenga una adherencia a
los sustratos mejorada y una resistencia de la película mejorada, en
términos de las propiedades de las que se ha tratado anteriormente
en el texto, para resistir a la iniciación y crecimiento de las
ampollas. Además, se necesita una imprimación con base acuosa libre
de ampollas que muestre un rápido desarrollo de las propiedades de
recubrimiento físicas tras su aplicación, a fin de permitir la
manipulación y procesado posterior del sustrato sin el riesgo de
que se dañe el revestimiento.
Se ha encontrado que la relación o proporción de
la concentración en volumen de pigmento (PVC, por sus siglas en
inglés) a la concentración en volumen de pigmento crítica (CPVC, por
sus siglas en inglés) tiene un impacto significativo sobre las
propiedades de la película. Además, la velocidad de desarrollo de
las propiedades de la película se puede ajustar alterando la
proporción PVC/CPVC.
La concentración en volumen de pigmento (PVC) es
el porcentaje en volumen de pigmento en la película pintada seca.
La concentración en volumen de pigmento crítica (CPVC) se define
normalmente como la concentración en volumen de pigmento para la
que hay justamente suficiente aglutinante como para proporcionar una
capa completamente adsorbida de aglutinante sobre las superficies
de pigmento y para rellenar todos los huecos entre las partículas
en un sistema empaquetado compactamente. La concentración en volumen
de pigmento crítica se puede determinar humedeciendo pigmento seco
justamente con la cantidad suficiente de aceite de linaza para
formar una masa coherente. Este método da un valor conocido como
"absorción en aceite", a partir del cual se puede calcular la
concentración en volumen de pigmento crítica. El método para
determinar la absorción en aceite se describe en British Standard
3483 (BS3483).
El documento de la patente
US-A-3.721.574 sugiere
revestimientos que contienen una mezcla de silicatos de metal
alcalino con una cantidad pequeña de sílice coloidal, estando dicha
sílice coloidal preferentemente modificada con Al_{2}O_{3}.
También se mencionan revestimientos que contienen una mezcla de
silicato de metal alcalino con una cantidad pequeña de sílice no
coloidal modificada y polvo de zinc. En los revestimientos
modificados con zinc, preferentemente se emplea una mezcla de
silicato de metal alcalino con una cantidad pequeña de sílice
coloidal no modificada. En los ejemplos, el polvo de zinc se emplea
en proporciones sumamente altas. Esto da como resultado la
formación de películas que contienen aproximadamente 95 por ciento
de zinc en peso en el revestimiento secado. Sin embargo, tal nivel
tan alto de zinc tiene un efecto perjudicial para la soldabilidad
del revestimiento. De este modo, tales revestimientos no son
adecuados para usarse como imprimaciones para productos de acero
semiacabado que posteriormente tienen que ser unidos o soldados y
recubiertos. El documento de la patente de
US-A-3.721.574 no hace referencia a
la proporción PVC/CPVC de los revestimientos, ni para los que no
contienen zinc, ni para aquellos que lo contienen. El documento no
describe que la proporción PVC/CPVC tiene un impacto significativo
en las propiedades de la película y en la velocidad del desarrollo
de propiedades de la película.
El documento de la patente WO 00/55260 describe
una composición para revestimiento que comprende una aglutinante de
sílice o silicato y polvo de zinc y/o una aleación de zinc. El
aglutinante tiene una proporción molar SiO_{2}/M_{2}O, donde M
representa el total de los iones amonio y de metal alcalino, de al
menos 6:1. El documento enseña que la concentración en volumen de
pigmento del revestimiento debería ser al menos igual a la
concentración en volumen de pigmento crítica. Se ha encontrado
ahora que las propiedades de la película de la composición para
revestimiento y la velocidad de desarrollo de las propiedades de la
película se pueden mejorar utilizando la composición para
revestimiento según la presente invención cuando el aglutinante
comprende partículas de sílice o de silicatos que tienen un tamaño
promedio mayor de 10 nm.
La composición según la presente invención, que
se puede usar para revestir un sustrato metálico que está destinado
a ser fabricada y recubierta, tiene una relación PVC/CPVC menor de
1. El revestimiento comprende un aglutinante de sílice que
comprende un sol de sílice acuoso y, opcionalmente, una cantidad
poco importante de silicato de metal alcalino, teniendo las
partículas de sílice y/o de silicato que entran en la composición
un tamaño promedio menor de 10 nm. Dicho aglutinante tiene una
relación o proporción molar SiO_{2}/M_{2}O de al menos 6:1, en
la que M representa el total de iones amonio y de metal alcalino.
Para el objetivo de la presente aplicación, una cantidad "poco
importante" de silicato de metal alcalino quiere decir que la
relación en peso de silicato de metal alcalino a sol de sílice en
la composición es menor de 0,5, preferentemente menor de 0,25, más
preferentemente menor de 0,1.
Se ha encontrado que se pueden obtener
propiedades del revestimiento mejoradas más rápidamente utilizando
revestimientos con una PVC entre 35% y 65%, más preferentemente
entre 40% y 55%. En un revestimiento que tiene una PVC por debajo
de 35% y que comprende solo zinc como pigmento, no hay suficiente
zinc para proporcionar protección eficaz contra la corrosión debida
a la exposición al aire libre, cuando se necesita una protección
que dure más de 6 meses. Cuando se usan revestimientos con un nivel
bajo de zinc, por ejemplo entre 10 y 40%, se puede obtener una
protección contra la corrosión aceptable cuando se añaden uno o más
inhibidores de la corrosión secundarios o cuando se añade un
extensor conductor, tal como el fosfuro de
di-hierro.
La imprimación contiene preferentemente polvo de
zinc que tiene, preferentemente, un tamaño de partícula medio
promedio en volumen de 2 a 12 micrones, y más preferentemente, tal
polvo de zinc es el producto que se puede obtener comercialmente
como polvo de zinc que tiene un tamaño medio de partícula de 2 a 8
micrones. El polvo de zinc protege al acero mediante un mecanismo
galvánico y puede formar también una capa protectora de los
productos de corrosión de zinc, mejorando la protección contra la
corrosión dada por el revestimiento.
Todo o una parte del polvo de zinc se puede
sustituir por una aleación de zinc. La cantidad de polvo de zinc
y/o de aleación en el revestimiento es generalmente al menos 10% y
puede ser hasta un máximo de 90% en volumen del revestimiento,
tomando como base una película seca. El polvo de zinc y/o la
aleación pueden ser básicamente toda la pigmentación del
revestimiento, o pueden, por ejemplo, comprender hasta un 70%, por
ejemplo de 25 a 55%, en volumen del revestimiento, sobre la base de
una película seca, conteniendo también el revestimiento un
inhibidor de corrosión auxiliar, por ejemplo un molibdato, fosfato,
wolframato o vanadato, como se describe en el documento de la
patente US-A-5246488; dióxido de
titanio ultrafino, como se detalla en el documento KR 81101300 y/o
óxido de zinc y/o un relleno o carga como sílice, arcilla calcinada,
silicato de alúmina, talco, baritas o mica. La cantidad de polvo de
zinc y/o de aleación en el revestimiento está preferentemente entre
35 y 60%, más preferentemente entre
40 y 50%.
40 y 50%.
En conjunción con los pigmentos a base de zinc se
pueden usar otros pigmentos. Entre los ejemplos de estos otros
pigmentos sin zinc se incluyen extensores conductores como fosfuro
de di-hierro (Ferrophos®), óxido de hierro micáceo,
etc. El uso de estos pigmentos conductores sin zinc puede permitir
una reducción del nivel de zinc, mientras se mantiene eficaz la
protección contra la corrosión. Para obtener propiedades óptimas de
revestimiento los productos extensores preferentemente se dispersan
de manera suficiente en la composición del revestimiento. Los tipos
y tamaños de los extensores usados se pueden ajustar para obtener un
estado adecuado de dispersión. Por ejemplo, cuando se escoge el
pigmento extensor Satintone ® (suministrado por Lawrence Industries)
se puede usar un tamaño de partícula medio inferior a 3 \mum,
preferentemente inferior a 2 \mum.
El aglutinante se basa más preferentemente en un
sol de sílice acuoso. Tales soles están disponibles en el proveedor
Akzo Nobel bajo la marca registrada "Bindzil" o en el proveedor
DuPont bajo la marca registrada "Ludox", aunque la
bibliografía que se refiere a ellos hace hincapié en que esas
calidades o tipos convencionales de sílice coloidal no son buenas
formadoras de películas. Se hallan disponibles diversas clases de
sol que tienen diversos tamaños de partícula de sílice coloidal y
que contienen diversos estabilizadores. El tamaño de partícula de
la sílice coloidal puede estar por ejemplo en el intervalo de 10 a
100 nm; se prefieren los tamaños de partícula hacia el extremo
inferior de este intervalo, por ejemplo de 10 a 22 nm. En una
composición según la presente invención, el aglutinante tiene más
preferentemente partículas de sílice coloidal con un tamaño de
partícula promedio entre 10 nm y 20 nm, incluso más preferentemente
entre 10 nm y 16 nm.
El sol de sílice tiene preferentemente una
proporción molar SiO_{2}/M_{2}O de al menos 10:1, más
preferentemente de al menos 25:1, incluso más preferentemente de al
menos 50:1 y puede tener una relación molar de SiO_{2}/M_{2}O
de 200:1 o más. Además, es posible utilizar una mezcla de dos o más
soles de sílice que tienen una proporción molar de
SiO_{2}/M_{2}O diferente, en donde la proporción molar de
SiO_{2}/M_{2}O de la mezcla es de al menos 25:1. El sol se
puede estabilizar con un álcali, por ejemplo hidróxidos de sodio,
potasio o litio o hidróxido de amonio cuaternario, o mediante una
amina orgánica soluble en agua, tal como alcanolaminas.
El sol de sílice se puede mezclar con una
cantidad pequeña de un silicato de metal alcalino, por ejemplo
silicato de litio, silicato de litio y sodio o silicato de potasio,
o con silicato de amonio o un silicato de amonio cuaternario. Se
pueden encontrar otros ejemplos de mezclas adecuadas
sol-silicato en el documento de la patente US
4.902.442. La adición de un silicato de amonio o de metal alcalino
puede mejorar las propiedades formadoras de película iniciales del
sol de sílice, pero la cantidad de silicato de metal alcalino
debería ser lo suficientemente baja como para tener una relación
molar SiO_{2}/M_{2}O del sol aglutinante de al menos 6:1,
preferiblemente de al menos 8:1 y más preferentemente por encima de
15:1. Para el objetivo de la presente aplicación, una cantidad
"pequeña" o "poco importante" de silicato de metal
alcalino quiere decir que la proporción en peso de silicato de
metal alcalino a sol de sílice en la composición es menor de 0,5,
preferentemente menor de 0,25, más preferentemente menor de 0,1.
El sol de sílice tiene preferentemente un nivel
bajo de aglomeración. Esto se puede determinar imponiendo el valor
S del sol. El valor S se puede medir y calcular como se describe por
Iler & Dalton en J. Phys. Chem. Vol 60 (1956), pp
955-975. El contenido de sílice, el volumen de la
fase dispersada, la densidad y la viscosidad del sol de sílice
afectan al valor S. Se puede considerar que un bajo valor S indica
un alto grado de agregación de partículas o de atracción entre
partículas. El sol de sílice utilizado en la composición para
revestimiento según la presente invención puede tener un valor S de
20-100%, preferentemente 30-90%,
incluso más preferentemente 50-85%.
Se ha encontrado ahora que un sol de sílice que
tiene un bajo nivel de aglomeración da también muy buenos
resultados en los sistemas y procesos descritos en los documentos de
las patentes WO 00/55260, WO 00/55261, WO 02/22745 y WO 02/22746.
Para estos sistemas y procesos, el sol de sílice puede tener un
valor S de 20-100%, preferentemente
30-90%, incluso más preferentemente
50-85%.
De manera alternativa o adicional, el sol de
sílice puede contener una resina orgánica disuelta o dispersada. La
resina orgánica es preferentemente un látex, por ejemplo un látex
copolímero de butadieno y estireno, un látex de copolímero de
acrílico y estireno, un látex copolímero de etileno y acetato de
vinilo, una dispersión de polivinilbutiral, una dispersión
silicona/siloxano o una dispersión de látex de base acrílica.
Ejemplos de dispersiones de látex adecuadas que pueden usarse son
los productos: XZ 94770 y XZ 94755 (ambos suministrados por Dow
Chemicals); Airflex® 500, Airflex® EP3333 DEV, Airflex® CEF 52 y
Flexcryl® SAF34 (todos ellos de Air Products), Primal®
E-330DF y Primal® MV23 LO (ambos de Rohm and Haas) y
Silres® MP42E, Silres® M50E y SLM 43164 (todos suministrados por
Wacker Chemicals). Se pueden usar, pero se prefieren menos,
polímeros solubles en agua como polímeros de acrilamida. La resina
orgánica se usa preferentemente hasta un máximo de 30% en peso, más
preferentemente 10-20% en peso, sobre la base del
aglutinante sólido. Cantidades mayores de resina orgánica pueden
provocar porosidad en las soldaduras durante posteriores procesos de
soldadura. Se ha encontrado que la adición de una resina orgánica
mejora la adherencia y coherencia, según se mide en el ensayo de
sombreado a rayas ("cross hatch test").
De manera alternativa, el sol de sílice puede
contener un agente de acoplamiento de silano que contiene grupos
alcoxisilano y una parte orgánica que contiene un grupo funcional
tal como un grupo amino, epóxido o isocianato. El agente de
acoplamiento de silano es, preferentemente, un aminosilano tal como
un gamma-aminopropil-trietoxisilano
o gamma-aminopropil-trimetoxisilano,
o un hidrolizado parcial de ellos, aunque también se puede usar un
epoxisilano tal como el
gamma-glicidoxipropil-trimetoxisilano.
Preferentemente, el agente de acoplamiento de silano está presente
hasta un máximo de 30% en peso, por ejemplo de 1 a 20% en peso,
sobre la base del aglutinante sólido.
El aglutinante de la imprimación puede comprender
adicionalmente una disolución acuosa de un silicato de amonio o de
metal alacalino estabilizada por un siliconato sustituido por al
menos un grupo aniónico de pKa más bajo que el ácido silícico, tal
como un grupo carboxilato o sulfonato. Tal aglutinante es
preferentemente una disolución que tiene una proporción molar
SiO_{2}/M_{2}O en el intervalo 8:1 a 30:1 y un pH en el
intervalo de 7 a 11,5, preparada disminuyendo el pH de una
disolución de silicato y siliconato por intercambio catiónico. De
este modo, el siliconato se puede añadir a niveles relativamente
bajos, por ejemplo en una proporción molar de 1:2 a 1:20, a un
silicato de álcali convencional 3,9:1 SiO_{2}/K_{2}O. Luego se
pueden reducir los sólidos para mejorar la facilidad de procesado y
para mejorar adicionalmente la estabilidad. En esta fase la
disolución tiene un pH de 12-12,5. La disolución se
somete a un intercambio de iones, utilizando una resina de
intercambio iónico estándar. Los iones K^{+} se sustituyen por
iones H^{+}, disminuyendo tanto el contenido de álcali en el
aglutinante como el pH. Sin la presencia del siliconato, el silicato
podría gelificarse cuando se disminuye el pH. Se han obtenido
disoluciones claras, estables, con un pH tan bajo como 8. El
aglutinante resultante tiene típicamente una proporción molar
SiO_{2}/K_{2}O en el intervalo 8-20:1 y se puede
concentrar, si se desea, para aumentar los sólidos. El aglutinante
es una disolución estable, clara y es estable en presencia de zinc,
pero los revestimientos a base de estos aglutinantes de intercambio
iónico tienen una resistencia de película relativamente mala cuando
se comparan con revestimientos a base de aglutinantes de silicatos
alcalinos.
Preferentemente, se usa un aglutinante que tiene
un pH de 9 a 11,5, más preferentemente en el intervalo de 9,5 a 11.
Si bien no pretendemos adherirnos a ninguna teoría que explique el
efecto del pH sobre las propiedades de las películas, parece que el
aumento del pH da como resultado que la cantidad de iones de sílice
y/o de iones de silicato en disolución aumente. Esto parece tener
el potencial para efectuar un refuerzo del gel in situ después de
la aplicación de la composición para revestimiento. Adicionalmente,
el ajuste del pH puede tener un efecto pequeño de la vida de la
mezcla o tiempo de utilización. Cuando se usa un sol de sílice
obtenible comercialmente, se puede escoger un sol con un pH alto
y/o se puede ajustar el pH del sol. El pH se puede ajustar, por
ejemplo, añadiendo prolongadores de la vida de la mezcla que
influyen en el pH como el dimetilaminoetanol (DAME) o ácido
sulfúrico diluido, o añadiendo hidróxido de sodio. Por ejemplo, los
soles de sílice de 22 nm que se pueden obtener comercialmente
tienen normalmente un pH de aproximadamente 8,5-9.
Cuando se aumenta el pH de estos soles hasta 10-11
se mejora marcadamente la velocidad de desarrollo de la propiedad de
revestimiento.
El contenido de sólidos de la imprimación es
generalmente de al menos 15% en volumen y preferentemente, está en
el intervalo de 20 a 35% en volumen. El contenido de sólidos en
volumen es el valor teórico calculado sobre la base de todos los
componentes presentes en la composición del revestimiento. El
revestimiento tiene, preferentemente una viscosidad tal que se
puede aplicar fácilmente mediante aplicadores de revestimientos
tradicionales como aplicadores de pulverización (spray), en
particular pulverizadores sin aire o aplicadores de pulverización
de "gran volumen baja presión" (HVLP, por sus siglas en
inglés), para dar un revestimiento que tiene un espesor de película
seca de menos de 40 micrones, preferentemente de entre 12 y 25 a 30
micrones.
Opcionalmente, la composición para revestimiento
puede comprender aditivos adicionales bien conocidos por las
personas conocedoras de la técnica, por ejemplo: productos
tixotrópicos y/o agentes de control de la reología (arcillas
orgánicas, goma xantano, espesantes de celulosa,
poliéter-urea-poliuretanos, sílice
(pirogénica), acrílicos, etc) ; desespumantes (en especial cuando
están presentes en la composición modificadores de látex) y,
opcionalmente, alargadores de la vida de la mezcla o período de
utilización secundarios, como cromatos (por ejemplo dicromato de
sodio) o aminas terciarias (por ejemplo trietilamina o
dimetilaminoetanol). Entre los productos tixotrópicos y/o agentes
controladores de la reología están: Bentone® EW ( de Elementis), que
es un silicato de magnesio y sodio (organoarcilla); Bentolite® WH
(de Rockwood), que es un silicato de magnesio hidratado; Laponite®
RD (de Rockwood), que es un silicato de litio, magnesio y sodio
hidratado; HDK®-N20 (de Wacker Chemie), que es una sílice
pirogénica y Rheolate® 425 (de Elementis), que es una dispersión
acrílica en agua patentada. Entre los desespumantes preferidos se
incluyen: Foamaster® NDW (de Cognis), Tego Fomex® 88 (de Tego
Chemie) y Dapro® 1760 (de Elementis). Se encontró que otros
compuestos que pueden estar presentes en la composición del
revestimiento por otras razones pueden actuar también como
prolongadores de la vida de la mezcla. Por ejemplo, la adición de
pigmentos anticorrosivos molywhite o látex de butadieno y estireno
puede conducir a una prolongación poco importante de la vida de la
mezcla . Los prolongadores de la vida de la mezcla secundarios
preferidos son las aminas terciarias, que ofrecen una opción libre
de cromato para la prolongación del período de uso o vida de la
mezcla.
Se encuentra también una vida de la mezcla más
larga en sistemas que comprenden además alúmina. En esta aplicación,
la concentración de alúmina en la composición del revestimiento se
da como porcentaje en peso de Al_{2}O_{3}, sobre la base de
partículas de silicato o de sol de sílice presentes en la
composición. Para obtener propiedades óptimas, se da preferencia al
uso de soles de sílice estabilizados con alúmina, por ejemplo un sol
de sílice modificada con alúmina. En los soles modificados con
alúmina, la superficie de las partículas se modifica con aluminato
de sodio enlazado a las mismas. Preferentemente, el sol de sílice se
modifica con 0,05 a 2,5% en peso de alúmina, más preferentemente
con 0,05 a 2,0% en peso de alúmina.
Normalmente, el sistema de revestimiento se
proporciona como un sistema de dos (o más) componentes en el que
los componentes se mezclan a fondo antes de la aplicación del
revestimiento. También es posible preparar la composición del
revestimiento justo antes de la aplicación del mismo, por ejemplo
añadiendo y mezclando minuciosamente todos los componentes de la
composición del revestimiento justo antes de la aplicación. Tal
procedimiento puede ser denominado mezcla en línea de los
componentes en la composición del revestimiento. Este procedimiento
es especialmente adecuado para las composiciones de revestimientos
que tienen una vida de la mezcla o período de utilización
limitado.
El desarrollo de propiedades se puede acelerar
mediante un procedimiento de post-tratamiento en el
cual se puede tratar el sustrato con una disolución que aumente la
resistencia de la película de la imprimación. Preferentemente, un
sustrato metálico se imprima con un revestimiento según la
invención, y después de que la imprimación se haya secado hasta un
grado tal que se note dura al toque, se trata con una disolución que
aumente la resistencia de la película. Tal disolución, que aumenta
la resistencia de la película de la imprimación, puede ser, en
general, una disolución acuosa de una sal inorgánica o una
disolución de material que tiene grupos que contienen silicio
reactivo.
El desarrollo de las propiedades se puede
acelerar, de forma alternativa, sumergiendo el opcionalmente
post-tratado sustrato revestido en agua, o
acondicionando el opcionalmente post-tratado
sustrato revestido en una atmósfera con una humedad relativa de al
menos 50%, preferiblemente al menos 80%. Preferentemente, un
sustrato metálico se imprima con un revestimiento según la
invención, y después de que la imprimación se haya secado hasta un
grado tal que al tocarla se note dura, se sumerge en agua o,
alternativamente, se mantiene en una atmósfera con una humedad
relativa de al menos 50%, más preferentemente al menos 80%. Más
preferentemente, un sustrato metálico se imprima con un
revestimiento según la invención, y después de que la imprimación se
haya secado hasta un grado tal que al tocarla se note dura, se
trata primero con una disolución reforzadora de la película y luego
se sumerge en agua o, alternativamente, se mantiene en una atmósfera
con una humedad relativa de al menos 50%, más preferentemente al
menos 80%.
Cuando el secado rápido no es una cuestión de
importancia, es posible dejar secar un revestimiento no
post-tratado a humedad relativa baja, por ejemplo
entre 25 y 50% de humedad relativa. El desarrollo de las propiedades
del revestimiento avanzará menos rápidamente, pero finalmente se
obtendrán buenas propiedades de revestimiento.
En una realización preferida, la composición del
revestimiento según la presente invención es una imprimación a base
de agua para el revestimiento de sustratos de acero que están
destinados a ser fabricados y recubiertos, teniendo dicha
composición un contenido de sólidos de 20-40% en
volumen y en la que la proporción de la concentración en volumen de
pigmento a la concentración en volumen de pigmento crítica es menor
de 1, que compren-
de:
de:
- un aglutinante de sol de sílice acuoso que
tiene una proporción molar SiO_{2}/M_{2}O de al menos 6:1 y un
pH comprendido entre 9,5 y 11, donde M representa el total de iones
amonio y de metal alcalino y donde las partículas de sílice
opcionalmente modificadas con alúmina tienen un tamaño promedio
entre 10 nm y 16 nm;
- 10 a 55% en volumen del revestimiento, sobre la
base de la película seca, de polvo de zinc y/o de aleación de zinc,
que tiene un tamaño de partícula medio en el intervalo 2 a 12
\mum;
- 0 a 35% en peso, sobre la base del aglutinante
sólido, de una resina orgánica;
- 0 a 30% en peso, sobre la base del aglutinante
sólido, de un agente de acoplamiento de silano;
- opcionalmente, pigmentos sin zinc y
- opcionalmente, un prolongador de la vida de la
mezcla o tiempo de utilización de la misma.
La invención se aclarará tomando como referencia
los ejemplos siguientes. Estos están dirigidos a ilustrar la
invención, pero no debe interpretarse que los ejemplos limitan de
alguna manera el alcance de la invención.
\newpage
Los compuestos utilizados como material de
partida en los ejemplos tienen el siguiente origen:
- Ludox SM
- un sol de sílice de concentración 30% en peso, tamaño de partícula promedio de 7 nm, proporción molar SiO_{2}/Na_{2}O 50:1, suministrado por DuPont, pH 10,3.
- Ludox HS-40
- un sol de sílice de concentración 40% en peso, tamaño de partícula de 12 nm, proporción molar SiO_{2}/Na_{2}O 95:1, suministrado por DuPont, pH 9,8.
- Ludox TM-40
- un sol de sílice de concentración 40% en peso, tamaño de partícula promedio de 22 nm, proporción molar SiO_{2}/Na_{2}O 225:1, suministrado por DuPont, pH 8,8.
- Bindzil 40/170
- un sol de sílice de concentración 40% en peso, tamaño de partícula promedio de 20 nm, proporción molar SiO_{2}/Na_{2}O 160:1, suministrado por Akzo Nobel (Eka Chemicals), pH 9,4.
- Nyacol
- un sol de sílice de concentración 40% en peso y tamaño de partícula promedio de 16 nm, proporción molar SiO_{2}/Na_{2}O 105:1, suministrado por Akzo Nobel (Eka Chemicals), pH 9,8.
- Nyacol Al
- una versión modificada con alúmina de Nyacol, pH 9,9
- XZ 94770
- un látex orgánico de estireno y butadieno de 50% en volumen de sólidos, de Dow Chemicals.
- Minex 20
- un pigmento extensor de silicato de aluminio, potasio y sodio de un tamaño de partícula medio de 2,95 \mum, suministrado por North Cape Minerals.
- Polvo de zinc
- un polvo metálico de tamaño de partícula medio de 7 \mum, suministrado por Trident Alloys
- Molywhite 212
- molibdato de zinc y calcio, un pigmento anticorrosión de tamaño de partícula de 4,1 \mum, suministrado por Sherwin Williams
- Bentone EW
- un silicato de magnesio y sodio tixotrópico, de Elementis.
En el experimento, los soles de sílice se usaron
según se recibieron, es decir, con un pH determinado, según se ha
indicado anteriormente en el texto, a menos que se señale otra cosa.
Cuando se indica un pH diferente del pH de la lista anterior, el
ajuste de pH se llevó a cabo como sigue:
- (i)
- se alcanzó pH 9 añadiendo ácido sulfúrico diluido, que tenía un pH de 1,5, a un sol sometido a agitación;
- (ii)
- se alcanzó pH 10 añadiendo hidróxido sódico, con un pH de 14, a un sol sometido a agitación;
- (iii)
- se alcanzó pH 11 añadiendo hidróxido sódico, con un pH de 14, a un sol sometido a agitación.
Para determinar el efecto de la variación de la
PVC en revestimientos que comprenden un sol de sílice de 12 nm y que
tienen un 40% de zinc en volumen en la película seca, se prepararon
varias composiciones que tenían una concentración de sólidos de
aproximadamente 28% en volumen.
La composición usada en el ejemplo 1c se preparó
a partir de los ingredientes siguientes:
Componente | % en peso | |
Ludox HS-40 | 41,43 | |
Agua | 14,77 | |
Polvo de zinc | 39,91 | |
Bentone EW | 0,20 | |
Molywhite 212 | 2,11 | |
Minex 20 | 1,58 |
Para los ejemplos 1a, 1b, 1d y 1e, se prepararon
composiciones con PVC que variaban añadiendo o quitando Molywhite
212 o Minex 20 a o de la composición del ejemplo 1c.
Las imprimaciones de base obtenidas se aplicaron
a paneles de acero de 15 cm x 10 cm con un espesor de película seca
de 15-20 \mum, a 35ºC y 30% de humedad relativa.
Se dejaron secar las imprimaciones a 23ºC y 60% de HR y se ensayaron
sus propiedades físicas en dos momentos: 1 hora y 1 día después de
su aplicación. Los resultados de los ensayos se muestran en la tabla
1.
Ej. | PVC | \Lambda | MW | Minex | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | 212 | 20 | después de la aplicación | después de la aplicación | ||||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | |||||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | |||||
1a | 40 | 0,56 | 0 | 0 | 3 | <2B | 4 | <2B |
1b | 45 | 0,65 | 5 | 0 | 12 | <2B | 15 | 2B |
1c | 50 | 0,72 | 5 | 5 | 12 | <2B | 28 | B |
1d | 55 | 0,80 | 5 | 10 | 22 | 2B | 60 | 2H |
1e | 60 | 0,88 | 5 | 15 | 17 | B | 50 | 2H |
1f | 70 | 1,04 | 5 | 25 | 13 | HB | 30 | 2H |
Para determinar el efecto del látex XZ 94770 en
revestimientos que comprenden un sol de sílice de 12 nm y que tienen
un 40% de zinc en volumen en la película seca, se prepararon varias
composiciones que tenían una concentración de sólidos de
aproximadamente 28% en volumen. Las composiciones de las
imprimaciones se prepararon de manera análoga a las de los ejemplos
1a a 1f. El nivel de látex en todas las composiciones preparadas
para el ejemplo 2 fue de 20% en volumen sobre la base de sol de
sílice.
La composición usada en el ejemplo 2c se preparó
a partir de los ingredientes siguientes:
Componente | % en peso | |
Ludox HS-40 | 34,99 | |
Agua | 15,64 | |
Polvo de zinc | 42,19 | |
XZ 94770 | 3,08 | |
Bentone EW | 0,20 | |
Molywhite 212 | 2,23 | |
Minex 20 | 1,67 |
Las imprimaciones obtenidas se aplicaron a
paneles de acero de 15 cm x 10 cm con un espesor de película seca
de 15-20 \mum, a 35ºC y 30% de humedad relativa.
Se dejaron secar las imprimaciones a 23ºC y 60% de HR y se
ensayaron sus propiedades físicas en dos momentos:1 hora y 1 día
después de su aplicación. Los resultados de los ensayos se muestran
en la tabla 2.
Ej. | PVC | \Lambda | MW | Minex | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | 212 | 20 | después de la aplicación | después de la aplicación | ||||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | |||||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | |||||
2a | 40 | 0,56 | 0 | 0 | 14 | HB | \may{2}100 | H |
2b | 45 | 0,65 | 5 | 0 | 26 | 2H | \may{2}100 | 3H |
2c | 50 | 0,72 | 5 | 5 | >100 | 2H | \may{2}100 | 6H |
2d | 55 | 0,80 | 5 | 10 | >100 | 2H | \may{2}100 | 6H |
2e | 60 | 0,88 | 5 | 15 | 65 | 2H | \may{2}100 | 6H |
2f | 70 | 1,04 | 5 | 25 | 25 | 2H | >100 | 4H |
Los resultados de la tabla 2, comparados con los
de la tabla 1, muestran que se obtienen propiedades mejoradas de la
película de revestimiento cuando se añade látex a la composición. El
desarrollo más rápido de las propiedades del revestimiento se obtuvo
a PVC de 50-55%.
Para determinar el efecto de aumentar los niveles
de látex en revestimientos que comprenden un sol de sílice de 12 nm
y que tienen un 40% de zinc en volumen en la película seca, se
prepararon varias composiciones que tenían una concentración de
sólidos de aproximadamente 28% en volumen. Las imprimaciones tenían
una concentración en volumen de pigmento de 50%, lo cual es 0,72
veces la concentración en volumen de pigmento crítica.
La composición usada en el ejemplo 3c se preparó
a partir de los ingredientes siguientes:
Componente | % en peso | |
Ludox HS-40 | 41,43 | |
Agua | 14,77 | |
Polvo de zinc | 39,91 | |
Bentone EW | 0,20 | |
Molywhite 212 | 2,11 | |
Minex 20 | 1,58 |
Para los ejemplos 3b a 3d, se prepararon
composiciones disminuyendo la cantidad de sol de sílice y añadiendo
látex XZ 94770 in cantidades crecientes.
Las condiciones de aplicación y curado fueron las
usadas en los ejemplos mencionados anteriormente en el texto. Las
propiedades físicas de las imprimaciones se ensayaron en dos
momentos: 1 hora y 1 día después de su aplicación. Los resultados de
los ensayos se muestran en la tabla 3. Las cantidades de sol de
sílice y de látex XZ 94770 dadas se refieren al porcentaje en
volumen en la película seca.
\vskip1.000000\baselineskip
Ej. | % vol, sol | % vol, XZ | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 | ||
nº | de sílice | 94770 | después de la aplicación | horas después de la aplicación | ||
Frotamiento | Dureza al | Frotamiento | Dureza al | |||
doble húmedo | lápiz | doble húmedo | lápiz | |||
3a | 50 | 0 | 12 | <2B | 28 | B |
3b | 40 | 10 | >100 | 2H | \may{2}100 | 6H |
3c | 30 | 20 | 75 | 2H | \may{2}100 | 6H |
3d | 25 | 25 | 90 | 3H | \may{2}100 | 6H |
Ejemplos
4-7
Se prepararon varias composiciones que tenían
tamaños de sol por encima de 12 nm y una concentración en volumen
de pigmento de 50% (\Lambda = 0,72). Todas las composiciones
contenían 40% de zinc, 5% de Molywhite 212, 5% de Minex 20 y 20% en
volumen de látex XZ 94770, sobre la base de sol de sílice.
Adicionalmente, se ensayó un ejemplo para comparación, denominado
4^{1}, con un 70% de PVC (\Lambda = 1,06).
Las condiciones de aplicación y curado fueron las
usadas en los ejemplos previos. Los resultados de los ensayos se
muestran en la tabla 4.
Ej. | Sol de | Tamaño | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | sílice | del sol | después de la aplicación | después de la aplicación | ||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza al | |||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | lápiz | |||
4 | Nyacol | 16 nm | 35 | HB | \may{2}100 | 3H |
4^{1} | Nyacol | 16 nm | 16 | HB | 47 | HB |
5 | Nyacol Al | 16 nm | 30 | HB | \may{2}100 | H |
6 | Bindzil® 40/170 | 20 nm | 10 | HB | 60 | HB |
7 | Ludox® TM-40 | 22 nm | 7 | <2B | 40 | H |
^{1}) ejemplo de comparación |
Los ejemplos muestran que se puede obtener un
desarrollo rápido de las propiedades del revestimiento para los
soles de 16 nm a PVC de 50-55%. Adicionalmente, los
ejemplos muestran que las propiedades del revestimiento empeoran
cuando aumenta el tamaño del sol.
Ejemplos 8 y
9
Se prepararon dos imprimaciones que tenían
concentraciones de sólidos de 28% en volumen, utilizando mezclas de
soles. Ambas imprimaciones tenían una concentración en volumen de
pigmento de 50%, lo cual es 0,72 veces la concentración en volumen
de pigmento crítica.
La imprimación usada en el ejemplo 8 se preparó a
partir de los ingredientes siguientes, dando como resultado una
imprimación con un tamaño de sol promedio de 10 nm.
Componente | % en peso | |
Ludox SM (7 nm) | 5,5 | |
Ludox HS-40 (12 nm) | 29,6 | |
XZ 94770 | 3,3 | |
Agua | 15,5 | |
Bentone EW | 0,2 | |
Zinc | 42,2 | |
Molywhite 212 | 2,2 | |
Minex 20 | 1,7 |
La imprimación utilizada en el ejemplo 9 se
preparó a partir de los siguientes ingredientes, dando como
resultado una imprimación con un tamaño de sol promedio de 10
nm.
Componente | % en peso | |
Ludox SM (7 nm) | 6,8 | |
Nyacol (16 nm) | 30,0 | |
XZ 94770 | 3,1 | |
Agua | 13,9 | |
Bentone EW | 0,2 | |
Zinc | 42,1 | |
Molywhite 212 | 2,2 | |
Minex 20 | 1,7 |
Las imprimaciones obtenidas se aplicaron a
paneles de acero de 15 cm x 10 cm con un espesor de película seca
de 15-20 \mum y se dejaron secar a 35ºC y 30% de
HR. Durante 1 hora los sustratos imprimados se almacenaron a 60% de
humedad relativa. Posteriormente, se ensayaron sus propiedades
físicas en dos momentos:1 hora y 1 día después de su aplicación.
Los resultados de los ensayos se muestran en la tabla 5.
Ej. nº | Tamaños del sol | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
en la mezcla | después de la aplicación | después de la aplicación | |||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | ||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | ||
8 | 7 nm / 12 nm | 42 | HB | \may{2}100 | H |
9 | 7nm / 16 nm | 28 | HB | \may{2}100 | H |
Los resultados de la tabla 5 muestran que se
pueden obtener buenas propiedades de la película utilizando una
mezcla de soles
Ejemplos
10-13
Se prepararon varias composiciones con pH
variables y que tenían una concentración en volumen de pigmentos de
50% (\Lambda = 0,72). Todas las composiciones contenían 40% de
zinc, 5% de Molywhite 212, 8% de Minex 20 y 20% en volumen de
látex, sobre la base de sol de sílice.
Las condiciones usadas de aplicación y curado
fueron las mismas que las del ejemplo 1. Los resultados de los
ensayos se muestran en las tablas 6, 7, 8 y 9.
\vskip1.000000\baselineskip
Ej. | pH | Sol de | Tamaño | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | sílice | del sol | después de la aplicación | después de la aplicación | |||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | ||||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | ||||
10a | 9 | Ludox HS-40 | 12 nm | 9 | 2B | 9 | 2B |
11a | 9 | Nyacol | 16 nm | 5 | 2B | 5 | 2B |
12a | 9 | Bindzil 40/170 | 20 nm | 5 | 2B | 5 | 2B |
13a | 9 | Ludox TM-40 | 22 nm | 7 | <2B | 7 | <2B |
\vskip1.000000\baselineskip
Ej. | pH | Sol de | Tamaño | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | sílice | del sol | después de la aplicación | después de la aplicación | |||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | ||||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | ||||
10b | 10 | Ludox HS-40 | 12 nm | 40 | B | \may{2}100 | 2H |
11b | 10 | Nyacol | 16 nm | 35 | HB | \may{2}100 | 3H |
12b | 10 | Bindzil 40/170 | 20 nm | 75 | H | \may{2}100 | 3H |
13b | 10 | Ludox TM-40 | 22 nm | 6 | B | 60 | HB |
Ej. | pH | Sol de | Tamaño | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | sílice | del sol | después de la aplicación | después de la aplicación | |||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | ||||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | ||||
10c | 11 | Ludox HS-40 | 12 nm | >100 | HB | \may{2}100 | 2H |
11c | 11 | Nyacol | 16 nm | 55 | H | \may{2}100 | 3H |
12c | 11 | Bindzil 40/170 | 20 nm | 30 | HB | \may{2}100 | HB |
13c | 11 | Ludox TM-40 | 22 nm | 15 | HB | 100 | H |
\vskip1.000000\baselineskip
Ej. | pH | Sol de | Tamaño | Propiedades mecánicas 1 hora | Propiedades mecánicas 24 horas | ||
nº | sílice | del sol | después de la aplicación | después de la aplicación | |||
Frotamiento | Dureza | Frotamiento | Dureza | ||||
doble húmedo | al lápiz | doble húmedo | al lápiz | ||||
10d | >11 | Ludox HS-40 | 12 nm | >100 | 2H | \may{2}100 | 4H |
13d | >11 | Ludox TM-40 | 22 nm | 15 | HB | 60 | HB |
A partir de las tablas 6-9
resulta claro que disminuir el pH de los soles con un tamaño de
partícula promedio de 12-20 nm tiene un efecto
adverso sobre el (desarrollo de) las propiedades del revestimiento.
Por otra parte, aumentar el pH del sol de 22 nm mejora (la
velocidad de desarrollo de) las propiedades del revestimiento.
Claims (16)
1. Una composición para revestir un sustrato
metálico que está destinado a ser fabricado y recubierto,
comprendiendo dicha composición un aglutinante de sílice,
caracterizado porque la relación de la concentración en
volumen de pigmento a la concentración en volumen de pigmento
crítica de dicha composición es menor de 1 y porque el aglutinante
comprende un sol de sílice acuoso y, opcionalmente, una cantidad
pequeña de silicato de metal alcalino, teniendo las partículas de
sílice y/o de silicato un tamaño promedio mayor de 10 nm y porque
dicho aglutinante tiene una proporción molar SiO_{2}/M_{2}O de
al menos 6:1, donde M representa el total de iones de amonio y
metal alcalino.
2. Una composición para revestimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque la concentración en
volumen de pigmento está entre 40 y 55%.
3. Una composición para revestimiento según las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el aglutinante
es un sol de sílice de proporción molar SiO_{2}/M_{2}O de al
menos 25:1.
4. Una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada
porque el aglutinante comprende partículas de sílice coloidal con un
tamaño de partícula promedio entre 10 y 16 nm.
5. Una composición para revestimiento según la
reivindicación 4, caracterizada porque el aglutinante
comprende partículas de sílice coloidal con un tamaño de partícula
promedio entre 10 y 22 nm.
6. Una composición para revestimiento según la
reivindicación 5, caracterizada porque el sol de sílice
acuoso tiene un pH en el intervalo 9,5 a 11.
7. Una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada
porque la imprimación comprende de 0 a 30% en peso de una resina
orgánica, sobre la base de aglutinante sólido.
8. Una composición para revestimiento según la
reivindicación 7, caracterizada porque la imprimación
comprende 10-20% en peso de una resina orgánica,
sobre la base de aglutinante sólido.
9. Una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada
porque el aglutinante comprende un sol de sílice acuoso modificado
en la superficie con alúmina.
10. Una composición para revestimiento según la
reivindicación 9, caracterizada porque el aglutinante
comprende de 0,05 a 2,5% en peso de alúmina, calculado como el
porcentaje en peso de Al_{2}O_{3}, sobre la base de las
partículas de sol de sílice en la composición.
11. Una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada
porque es una imprimación de base acuosa.
12. Una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada
porque el revestimiento comprende además polvo de zinc y/o una
aleación de zinc.
13. Imprimación de base acuosa para el
revestimiento de sustratos de acero que están destinados a ser
fabricados y recubiertos, teniendo dicha composición un contenido de
sólidos del 20-40% en volumen, en la que la relación
de la concentración en volumen de pigmento a la concentración en
volumen de pigmento crítica es menor de 1, comprendiendo:
- -
- un aglutinante de sol de sílice acuoso que tiene una proporción molar SiO_{2}/M_{2}O de al menos 6:1 y un pH entre 9,5 y 11, en donde M representa el total de iones de amonio y de metal alcalino y donde las partículas de sílice opcionalmente modificadas con alúmina tienen un tamaño promedio entre 10 nm y 16 nm;
- -
- 10 - 55% en volumen del revestimiento, sobre la base de la película seca, de polvo de zinc y/o una aleación de zinc, que tiene un tamaño de partícula medio en el intervalo 2 a 12 \mum;
- -
- 0 - 35% en peso, sobre la base del aglutinante sólido, de una resina orgánica;
- -
- 0 - 30% en peso, sobre la base del aglutinante sólido, de un agente de acoplamiento de silano;
- -
- opcionalmente, pigmentos sin zinc y
- -
- opcionalmente, un prolongador de la vida de la mezcla o tiempo de utilización de la misma.
14. Un procedimiento para revestir con
imprimación un sustrato de acero, en el que el metal se recubre con
imprimación con una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-12, que se
prepara utilizando un sol de sílice cuyo pH se ajusta entre 9,5 y
11.
15. Un procedimiento para revestir con
imprimación un sustrato de acero, en el que el metal se recubre con
imprimación con una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-12 y en el que
después de que la imprimación se haya secado hasta el punto de que
se note seca al toque, se trata opcionalmente con una disolución
reforzadora de la película.
16. Un procedimiento para revestir con
imprimación un sustrato de acero, en el que el metal se recubre con
imprimación con una composición para revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones 1-12 y en el que
después de que la imprimación se haya secado hasta el punto de que
se note seca al toque, se sumerge en agua el sustrato revestido o,
alternativamente, se mantiene en una atmósfera con una humedad
relativa de al menos 50%.
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