ES2263530T3 - Composiciones para la obtencion de superficies dificilmente humectables. - Google Patents
Composiciones para la obtencion de superficies dificilmente humectables.Info
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Abstract
Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la composición se aplica en una cantidad desde 0, 01 hasta 1.000 g/m2, referido a los componentes sólidos en el agente de recubrimiento, sobre la superficie a ser recubierta.
Description
Composiciones para la obtención de superficies
difícilmente humectables.
La presente invención se refiere a una
composición, especialmente a un agente de recubrimiento para la
obtención de superficies difícilmente humectables, así como a un
procedimiento para la obtención de tales superficies. La presente
invención se refiere, especialmente, al empleo de agentes de
recubrimiento según la invención para la obtención de una
superficie con efecto autolimpiador.
Por regla general, las superficies usuales son
humectadas por los líquidos. El grado de humectación es un juego de
interacción entre las fuerzas de cohesión en el líquido y las
fuerzas de adhesión entre el líquido y la superficie.
En muchos casos es indeseable la humectación de
una superficie por parte de un líquido. De manera ejemplificativa
la humectación de las superficies con agua hace que queden
remanentes sobre la superficie gotas de agua y que se evaporen,
quedando remanentes los productos sólidos disueltos o suspendidos en
el agua, en forma de residuos feos sobre la superficie. Este
problema se presenta especialmente en el caso de superficies que
están sometidas al agua de lluvia.
Debido a la humectación de una superficie con
agua se genera frecuentemente también su corrosión o un ataque por
parte de microorganismos así como el crecimiento de algas, manchas,
mohos, moluscos, etc.
En el caso de los envases y de los recipientes
de almacenamiento para cargas líquidas es deseable una baja
humectabilidad de las superficies internas con objeto de que en el
momento del vaciado queden remanentes únicamente pequeñas
cantidades de líquido en el envase o bien en el recipiente de
almacenamiento.
Del mismo modo es deseable en la construcción de
aparatos y de instalaciones una baja humectabilidad de las piezas
de instalación, que entran en contacto con los líquidos. En caso de
una elevada humectabilidad de las partes de la instalación existe
concretamente el peligro de una formación mayor de depósitos y de
encostrados. Además una elevada humectabilidad tiene como
consecuencia, por regla general, una mayor resistencia a la fluencia
de los líquidos en las tuberías.
Se sabe que la humectabilidad de una superficie
por parte de líquidos hidrófilos puede reducirse por medio de un
recubrimiento hidrófobo de la superficie. Como materiales de
recubrimiento entran en consideración en este caso polisiloxanos y
polímeros perfluorados, especialmente el politetraflúoretileno
(teflón) extremadamente hidrófobo. Mediante el recubrimiento se
reducen las fuerzas de adhesión entre el líquido y la superficie
humectada.
Además se ha revelado como conveniente,
estructurar las superficies de manera hidrófoba. Tales estructuras
superficiales presentan por regla general realces o rehundidos
regulares o irregulares en el intervalo desde 0,1 hasta 1.000
\mum. Mediante la estructuración se reduce todavía más la adhesión
de las superficies con los líquidos polares tal como el agua.
Además la estructuración conduce a una adhesión reducida de los
depósitos sólidos tales como partículas de suciedad sobre la
superficie. Además se ha observado que en caso de una estructuración
adecuada las partículas de suciedad son arrastradas desde la
superficie por el agua en movimiento. Este efecto se denomina
también como efecto autolimpiador o efecto Lotus (véase la
publicación Barthlott et al., Biologie in unserer Zeit, 28,
Nr. 5,
314-322).
314-322).
De este modo, la publicación WO 96/04123
describe, por ejemplo, superficies autolimpiadoras de objetos, que
tienen una estructura superficial artificial, que presenta realces y
rehundidos, caracterizándose la estructura especialmente por la
distancia comprendida entre los realces y la altura de los realces.
La obtención de las superficies se lleva a cabo, por ejemplo,
mediante la aplicación de polvo de teflón sobre una superficie
tratada con pegamento o mediante estampación de una estructura
sobre un material hidrófobo, termoplásticamente deformable. Se
conoce por la publicación US 3,354,022 superficies similares.
También en este caso se lleva a cabo la obtención de las
superficies bien mediante estampación de una estructura o mediante
aplicación de partículas hidrófobas, por ejemplo partículas de
cera, sobre una superficie hidrófoba. Además se describe una
superficie que contiene polvo de vidrio en una matriz de cera.
Se conoce por la publicación EP 933 388 un
procedimiento para la obtención de superficies estructuradas con
propiedades hidrófobas, en el cual, en primer lugar, se prepara un
molde negativo mediante fotolitografía, con este molde se imprime
una lámina de material sintético y, a continuación, la lámina de
material sintético se hace hidrófoba con flúoralquilsilanos.
La publicación EP-A 909 747
describe un procedimiento para la generación de una propiedad
autolimpiadora sobre cuerpos de cerámica tales como tejas, en el
cual se aplica una dispersión de partículas de arcilla en una
solución orgánica de resina de silicona sobre los cuerpos cerámicos
y se endurece el recubrimiento.
Se conoce por la publicación JP
7328532-A un procedimiento de recubrimiento, en el
cual se aplican partículas finamente divididas con una superficie
hidrófoba sobre una laca húmeda y ésta se endurece. En este caso se
obtienen superficies repelentes del agua.
La publicación
EP-A-0 754 738 describe
composiciones para la obtención de superficies difícilmente
humectables, que contienen un polvo de polímero flúorcarbonado, un
aglutinante y un aditivo. Como aglutinantes se citan homopolímeros
de flúorolefinas, fluoruro de polivinilideno y
politetraflúoretileno, así como resina de acrilsilicona, resina de
poliéster, copolímeros de etileno/monóxido de carbono, copolímeros
de etileno/vinilcetona, copolímeros de propileno/vinilcetona y
copolímeros de estireno/vinilcetona.
Los métodos, descritos en el estado de la
técnica, para la generación de superficies difícilmente humectables
son muy engorrosos o bien no conducen a resultados satisfactorios.
La generación de una superficie estructurada mediante
procedimientos de estampado es complicado y puede emplearse,
económicamente, únicamente en superficies planas. Las superficies,
en las cuales se consigue una estructuración mediante aplicación
ulterior de partículas hidrófobas son, frecuentemente, difícilmente
reproducibles o únicamente presentan una baja estabilidad mecánica.
Además este procedimiento es muy costoso. Además se requieren
frecuentemente compuestos fluororgánicos o polímeros fluorados que
no solamente son muy caros sino que también son cuestionables desde
el punto de vista ecológico.
La presente invención tiene como tarea, por lo
tanto, poner a disposición un agente de recubrimiento para la
obtención de superficies con baja humectabilidad, con el cual puedan
fabricarse, de manera sencilla y reproducible, recubrimientos
estables con baja humectabilidad. Esta tarea se resuelve en forma de
un agente de recubrimiento, que comprende al menos un polvo poroso
con una superficie específica elevada, que además es hidrófoba, y al
menos un aglutinante hidrófobo para las partículas de polvo, siendo
la proporción en peso entre polvo hidrófobo y aglutinante al menos
de 1:1,5.
Por lo tanto la presente invención se refiere a
una composición, especialmente en forma de un agente de
recubrimiento, para la obtención de superficies difícilmente
humectables, que contiene
- i)
- al menos un polvo finamente dividido, cuyas partículas de polvo presentan una superficie hidrófoba y una estructura porosa, que se caracterizan por una superficie BET (determinada según DIN 66131) de al menos 1 m^{2}/g, y
- ii)
- al menos un aglutinante formador de película, que se caracteriza por una tensión superficial < 50 mN/m, y que se elige entre el polietileno, el polipropileno, el poliisobuteno, los homopolímeros y los copolímeros de los monómeros etilénicamente insaturados con grupos alquilo con 4 hasta 36 átomos de carbono, y óxidos de polialquileno con 3 hasta 4 átomos de carbono,
siendo la proporción en peso entre
el polvo y el aglutinante al menos de
1:1,5.
Las composiciones pueden aplicarse, por ejemplo,
de manera sencilla sobre las superficies. Éstas reducen casi por
completo la humectabilidad de las superficies y generan sobre estas
superficies un efecto autolimpiador. Además se ha encontrado que
las composiciones según la invención pueden transformarse en cuerpos
moldeados, que presentan una superficie difícilmente humectable.
Por lo tanto la presente invención se refiere también a un
procedimiento para la generación de superficies difícilmente
humectables, en el cual se aplica una composición según la
invención sobre una superficie recubierta así como al empleo de las
composiciones para la generación de superficies con efectos
autolimpiadores.
Para la caracterización de las superficies con
relación a su humectabilidad puede emplearse el ángulo de contacto
estático de una gota de líquido sobre una superficie. El ángulo de
contacto estático se define como el ángulo que queda abarcado por
dicha superficie y una tangente a lo largo de la superficie de la
gota de líquido en la zona del punto de contacto de la gota de
líquido con la superficie, midiéndose el ángulo de contacto a
través de las gotas de líquido. Un ángulo de contacto de 0 significa
por lo tanto una humectabilidad total y ausencia de formación de
gotas, mientras que un ángulo de contacto de 180º significa una
humectabilidad total. La determinación del ángulo de contacto puede
determinarse según métodos conocidos, por ejemplo con ayuda de un
microscopio equipado con un goniómetro (véanse también las
publicaciones C. D. Bain et al., Angew. Chem. 101 (1989)
522-528 así como A. Born et al., Farbe &
Lack 105 (1999) páginas 96-104).
Las superficies, tratadas con las composiciones
según la invención, presentan, por regla general, para los líquidos
más diversos, especialmente para el agua, un ángulo de contacto
estático \geq 120º y, especialmente, \geq 140º (medido a
temperatura ambiente). El ángulo de contacto del agua y de las
soluciones acuosas asciende, por regla general, al menos a 140º.
Frecuentemente se alcanzan ángulos de contacto > 160º,
especialmente en el caso del agua. Por regla general no pueden
medirse con una exactitud suficiente los ángulos de contacto por
encima de 160º. Un ángulo de contacto por encima de 160º corresponde
sin embargo, por regla general, a una ausencia total de
humectabilidad de la superficie.
Otra medida para la humectabilidad de una
superficie consiste en el poder repelente "Repellent Power"
F_{R}, que se define como el valor inverso de la fuerza de la
gravedad F_{H}, que es necesaria para que se escurra una gota de
líquido por una superficie inclinada. El "poder repelente" se
calcula en este caso por medio de la fórmula siguiente:
F_{R} =
\frac{1}{F_{H}} = \frac{1}{sen \ \alpha \cdot m \cdot
g}
En este caso m significa la masa de la gota de
líquido, g significa la aceleración de la gravedad y \alpha
significa el ángulo de inclinación mínimo posible de la superficie,
a ser ensayada, frente a la horizontal, suficiente para que se
escurran las gotas de líquido de esta superficie.
Se entenderán por aglutinantes formadores de
película, aquí y a continuación, aquellos polímeros y substancias
de bajo peso molecular, que formen una película sólida sobre una
superficie. Los aglutinantes sirven, por ejemplo, para la fijación
de las partículas de polvo sobre la superficie del substrato a ser
recubierto o para la fijación de las superficies del polvo entre
sí, cuando se emplean las composiciones en forma de polvo o cuando
se fabriquen cuerpos moldeados a partir de los mismos.
Para la caracterización de la hidrofobia del
aglutinante sirve su tensión superficial. Ésta puede determinarse,
por ejemplo, por la medida del ángulo de contacto estático del agua
sobre una superficie lisa, recubierta con el aglutinante. Los
aglutinantes hidrófobos se caracterizan por un ángulo de contacto
estático con agua de 90º como mínimo. Ésta puede determinarse
también según el método de la "gota colgante" (Pendant Drop:
véase la publicación de S. Wu, "polymer Interface and
Adhesion", Marcel Decker Inc., New York 1982, páginas
266-268). Los valores indicados para la tensión
superficial del aglutinante se refieren en este y a continuación a
los valores determinados según el "método de la gota
colgante". Los aglutinantes hidrófobos en el sentido de la
invención presentan una tensión superficial < 50 mN/m. La tensión
superficial de los polímeros aglutinantes, usuales en el comercio,
ha sido dada en parte en la literatura; véanse por ejemplo las
publicaciones Wu et al. loc.cit. página 88 y siguientes así
como S. Ellefson et al. J. Am. Ceram. Soc. 21, 193, (1938);
S. Wu, J. Colloid Interface Sci. 31, 153, (1969), J. Phys. Chem.
74, 632 (1970), J. Polym. Sci, C34, 19, (1971); R.J. Roe et
al., J. Phys. Chem. 72, 2013 (1968), J. Phys. Chem. 71, 4190
(1967), J. Colloid Interface Sci. 31, 228, (1969); J.F. Padday en
``Surface and Colloid Science (Herausgeber E. Matijevic), Wiley, New
York 1969, páginas 101-149.
Según la invención son preferentes aquellos
aglutinantes que presenten una tensión superficial < 42 mN/m y,
especialmente, < 37 mN/m. Por regla general es suficiente que el
aglutinante presente una tensión superficial \geq 10 mN/m y,
especialmente, \geq 20 mN/m.
Por regla general se trata, en este caso, de
aglutinantes y de polímeros termoplásticos que son solubles en
disolventes orgánicos. También pueden emplearse polímeros orgánicos
como aglutinantes, que se reticulen por medio de un proceso de
endurecimiento térmico, oxidante o fotoquímico y que formen de este
modo un recubrimiento sólido con el polvo.
El tipo del aglutinante depende frecuentemente
de la finalidad de aplicación deseada y tiene un significado
subordinado para el éxito según la invención en tanto en cuanto el
aglutinante sea suficientemente hidrófobo.
Una clase de aglutinantes hidrófobos está
constituida por los homopolímero y por los copolímeros de los
monómeros hidrófobos, etilénicamente insaturados, que presenten en
agua una solubilidad < 1 g/l (a 25ºC). Tales monómeros suponen,
por regla general, una proporción menor que el 50% en peso del
polímero empleado como aglutinante.
Ejemplos de monómeros hidrófobos preferentes son
el etileno, el propileno, el isobuteno, el
n-hexeno, el n-octeno, el
isoocteno, el n-deceno, el isotrideceno, los ésteres
de vinilo de los ácidos alcanocarboxílicos lineales o ramificados
con 5 hasta 36 átomos de carbono, por ejemplo el hexanoato de
vinilo, el octanoato de vinilo, el laurato de vinilo y el estearato
de vinilo, además ésteres del ácido acrílico y del ácido metacrílico
con alcoholes lineales o ramificados con 4 hasta 36 átomos de
carbono, por ejemplo el (met)acrilato de
n-butilo, el (met)acrilato de terc.-butilo,
el (met)acrilato de n-hexilo, el
(met)acrilato de 2-etilhexilo, el
(met)acrilato de 2-propilheptilo, el
(met)acrilato de laurilo y el (met)acrilato de
estearilo, además los éteres de vinilo y de alilo de alcanoles con
4 hasta 36 átomos de carbono tales como el
n-butilviniléter y el octadecilviniléter.
Los polímeros aglutinantes típicos, de este
tipo, son el polietileno, el polipropileno, el poliisobuteno, el
polimetacrilato de n-butilo, el polimetacrilato de
isobutilo, el polimetacrilato de terc.-butilo, el polimetacrilato
de hexilo, el poli(metacrilato de
2-etilhexilo), el poliacrilato de
n-butilo, el poliacrilato de isobutilo, el
poliacrilato de terc.-butilo, el poli(acrilato de
2-etilhexilo), así como copolímeros del ácido
maleico con al menos un monómero hidrófobo elegido entre las
olefinas con 3 hasta 36 átomos de carbono, los alquilviniléteres
con 4 hasta 36 átomos de carbono, los ésteres de vinilo de los
ácidos carboxílicos alifáticos con 5 hasta 36 átomos de
carbono.
Los aglutinantes adecuados son también el óxido
de polipropileno y el óxido de polibutileno, el
politetrahidrofurano.
El peso molecular, promedio en peso, del
polímero aglutinante puede variar dentro de amplios límites y se
encuentra comprendido, por regla general, en el intervalo desde
1.000 hasta 10 millones g/mol y, preferentemente, en el intervalo
desde 2.500 hasta 6 millones, especialmente hasta 5 millones g/mol
(determinado por viscosimetría). En tanto en cuanto el agente
aglutinante sea una poliolefina y, especialmente, el poliisobuteno,
su peso molecular promedio en peso se encontrará preferentemente en
el intervalo desde 30.000 hasta 6 millones g/mol, o en el intervalo
desde 500.000 hasta 5 millones g/mol. En el caso del
polioctadecilviniléter, el peso molecular se encuentra comprendido
preferentemente en el intervalo desde 2.000 hasta 10.000 g/mol y,
especialmente, en el intervalo desde 2.500 hasta 5.000 g/mol.
Los aglutinantes típicos reticulables de manera
fotoquímica y/o térmica son polímeros o bien oligómeros con dobles
enlaces etilénicamente insaturados, como los que se utilizan para la
fabricación de las lacas endurecibles por irradiación. A éstos
pertenecen, por ejemplo, las preparaciones fluibles de
poliéteracrilatos, poliésteracrilatos, poliuretanoacrilatos,
poliésteres con unidades de anhídrido del ácido maleico incorporadas
por condensación, resinas epoxi por ejemplo resinas epoxi
aromáticas, estando disueltos los oligómeros o bien los polímeros
en caso dado en disolventes orgánicos y/o en diluyentes de los
reactivos para mejorar su capacidad de fluencia. Se entenderán por
diluyentes de los reactivos líquidos de bajo peso molecular,
etilénicamente insaturados, que formen con los polímeros
etilénicamente insaturados el recubrimiento durante la reticulación.
Los aglutinantes endurecibles mediante irradiación y las
preparaciones que contienen éstos aglutinantes son suficientemente
conocidos por el técnico en la materia, por ejemplo por la
publicación P.K.T. Oldring (editor) "Chemistry and Technology of
UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints", Vol. 2,
1991, Sita Technology London, y pueden adquirirse en el comercio,
por ejemplo bajo las marcas comerciales Laromer®P084F,
Laromer®LR8819, Laromer®PE55F, Laramer®LR8861, BASF
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen.
Los aglutinantes especialmente preferentes,
según la invención son, en particular, el poliisobuteno, el
polipropileno atáctico, isotáctico y sindiotáctico, el polietileno
así como los homopolímeros y los copolímeros de monómeros
etilénicamente insaturados con 4 hasta 36 átomos de carbono y,
especialmente, con grupos alquilo con 8 hasta 22 átomos de carbono
y, en caso dado, comonómeros copolimerizables con los mismos,
etilénicamente insaturados, así como los óxidos de polialquileno
con 3 a 4 átomos de carbono. Entre éstos se encuentran de forma
especialmente preferente los homopolímeros y los copolímeros de los
alquilviniléteres con 8 hasta 36 átomos de carbono, por ejemplo el
polioctadecilviniléter.
Los polvos, contenidos en las composiciones
según la invención, están caracterizados esencialmente por su
superficie hidrófoba y por su estructura porosa, que encuentra su
expresión en una elevada superficie específica. Como superficie
específica se tomará la superficie BET determinada según DIN 66131.
Las partículas de polvo, contenidas en los agentes de recubrimiento
según la invención, presentan, preferentemente, una superficie BET
en el intervalo desde al menos 5, especialmente al menos 10 y, de
forma especialmente preferente, al menos 20 m^{2}/g.
Especialmente se encuentra en el intervalo desde 5 hasta 1.000
m^{2}/g, de forma especialmente preferente en el intervalo desde
10 hasta 800 m^{2}/g y, de forma muy especialmente preferente, en
el intervalo desde 20 hasta 500 m^{2}/g.
Como partículas de polvo entran en consideración
tanto los materiales inorgánicos, que presenten una superficie
hidrófoba constituida por moléculas orgánicas físicamente
absorbentes o quimisorbentes con grupos alquilo, así como también
polvos polímeros orgánicos, hidrófobos, con elevada superficie
específica.
En una forma preferente de realización las
partículas de polvo comprenden un soporte de tipo óxido y una capa
hidrófoba que se encuentra sobre una de las superficies del soporte.
Evidentemente el soporte de tipo óxido tiene una estructura porosa.
La capa hidrófoba se forma a partir de moléculas o bien de grupos de
moléculas apolares, orgánicas, que estén físicamente absorbidas o
quimisorbidas sobre la superficie del soporte.
Como soportes de tipo óxido entran en
consideración, por ejemplo, el óxido de aluminio, el dióxido de
titanio así como el dióxido de silicio. Preferentemente el soporte
de tipo óxido está constituido por dióxido de silicio pirógeno
(dióxido de silicio pirógeno: véase la publicación Ullmann's
Enzyclopedia of Industrial Chemistry, tomo A23, página 635 y
siguientes), que presenta preferentemente una superficie específica
en el intervalo desde 50 hasta 400 m^{2}/g.
Los polvos, contenidos en las composiciones
según la invención, con un material de soporte de tipo óxido,
presentan en su superficie, por regla general, una pluralidad de
grupos alquilo o de grupos (per)flúoralquilo. Estos grupos
forman la capa hidrófoba. Preferentemente los grupos alquilo o bien
los grupos (per)flúoralquilo se presentan en forma de grupos
(perflúor)alquilsilano o de grupos
(perflúor)alquilsiloxano por ejemplo en forma de grupos
(poli)dimetilsiloxano, que están enlazados con el material de
soporte de tipo óxido, por ejemplo mediante interacción física o
mediante enlaces covalentes. Tales partículas de polvo se obtienen
por regla general mediante el tratamiento del material de soporte
de tipo óxido con un compuesto que contenga grupos
(perflúor)alquilo, que presenten, al menos, un grupo
funcionalmente reactivo, que intervenga en una reacción química con
los grupos OH próximos a la superficie del material de soporte de
tipo óxido. Ejemplos de tales compuestos son el
hexametildisilazano, el octiltrimetoxisilano, el aceite de silicona,
el clorotrimetilsilano o el diclorodimetilsilano.
Las partículas de polvo, porosas, que abarcan
partículas de soporte de tipo óxido y una capa hidrófoba, que se
encuentra sobre su superficie, son conocidas o pueden fabricarse
según los procedimientos conocidos para la fabricación de dióxido
de silicio pirógeno, hidrofobado. El dióxido de silicio pirógeno
hidrofobado puede adquirirse en el comercio por ejemplo bajo la
denominación Aerosil® R 812S (Pa. Degussa-Hüls,
Alemania).
Ejemplos de polvos orgánicos finamente divididos
con superficie hidrófoba son polvos polímeros finamente divididos,
por ejemplo polvo de politetraflúoretileno o polvo de poliolefinas
con 2 hasta 4 átomos de carbono, por ejemplo los polvos de
polipropileno y de polietileno que pueden ser obtenidos según el
procedimiento descrito en la publicación EP-A 761
696. Las partículas de polvo orgánicas, finamente divididas
presentan, por regla general, un diámetro en el intervalo desde
0,05 \mum hasta 100 \mum, preferentemente en el intervalo desde
0,05 \mum hasta 50 \mum. El tamaño de las partículas, promedio
en peso, del polvo polímero finamente dividido (diámetro de las
partículas promedio en peso de las partículas de polvo) se encuentra
en el intervalo por encima de 0,2 \mum y por debajo de 100 \mum
y, especialmente, en el intervalo desde 0,5 \mum hasta 50
\mum.
Para alcanzar el efecto deseado según la
invención de una baja humectabilidad se ha revelado como conveniente
que en las composiciones según la invención, la proporción en peso
entre polvo i) y aglutinante ii) sea al menos de 1:1,5.
Preferentemente esta proporción en peso no sobrepasará un valor de
100:1, especialmente de 50:1. De manera especialmente preferente,
la proporción en peso entre i) e ii) se encuentra en el intervalo
desde 1:1 hasta 5:1.
Una forma de realización preferente de la
invención se refiere a composiciones en forma de agentes de
recubrimiento.
Los agentes de recubrimiento, según la
invención, pueden emplearse en forma seca, es decir como preparación
en estado de polvo, que abarca tanto el polvo finamente dividido i)
como también el aglutinante polímero ii).
En una forma preferente de realización se
emplea, sin embargo, el agente de recubrimiento en una forma fluible
a la temperatura de la elaboración. La elaboración del agente de
recubrimiento puede llevarse a cabo evidentemente tanto a
temperatura ambiente como también a temperaturas situadas por debajo
o por encima de la temperatura ambiente, por ejemplo a temperaturas
comprendidas en el intervalo desde 0ºC hasta 150ºC, según el tipo de
la preparación.
En la forma fluible, los agentes de
recubrimiento según la invención contienen, por regla general,
además del polvo i) y del aglutinante ii) en caso dado un diluyente
o disolvente orgánico, siendo preferentes aquellos disolventes que
disuelvan o que hinchen el agente aglutinante polímero pero que no
lo hagan con el polvo finamente dividido i). De este modo se
alcanza una formación mejor del recubrimiento.
Los disolventes adecuados son disolventes
orgánicos volátiles que se evaporen tras la aplicación del
recubrimiento, en caso dado por calentamiento y, de este modo,
permitan la formación de una película homogénea del polímero
aglutinante. Ejemplos de disolventes adecuados son las cetonas,
tales como la acetona, la etilmetilcetona, los ésteres volátiles
del ácido acético, tales como el acetato de etilo, el acetato de
n-butilo, los éteres cíclicos, tal como el
tetrahidrofurano así como los hidrocarburos alifáticos y aromáticos,
tales como el aceite de terpentina, el petroleum, la bencina, el
tolueno y el xileno. Los disolventes orgánicos preferentes son los
hidrocarburos alifáticos y aromáticos precedentemente citados.
El contenido en materia sólida en las
formulaciones líquidas (cantidad total de polvo i) y de aglutinante
polímero ii), con relación al peso total de la formulación) se
encuentra en el intervalo desde 0,5 hasta 80% en peso. En los
agentes aplicables a brocha, convencionales, el contenido en materia
sólida se encuentra frecuentemente en el intervalo desde 10 hasta
50% en peso. En las lacas pulverizables puede encontrarse también
por debajo de estos valores, por ejemplo en el intervalo desde 0,5
hasta 10% en peso.
Los agentes de recubrimiento, según la
invención, pueden formularse también como aerosoles. Éstos contienen
entonces, además del polvo i) y del aglutinante ii), al menos un
agente propulsor así como, en caso dado, también uno de los
disolventes citados en el caso de las formulaciones líquidas. Como
materiales propulsores entran en consideración las substancias
usuales a este respecto tales como el propano, el butano, el
dimetiléter, el CO_{2}, el N_{2}O y sus mezclas. El contenido
en materia sólida del aerosol se encuentra comprendido, por regla
general en los intervalos usuales en este caso, por ejemplo en el
intervalo desde 0,1 hasta 10% en peso, pudiendo abarcar los
productos sólidos, además de los componentes i) e ii), también
aditivos sólidos. La proporción restante del agente de
recubrimiento, formulado como aerosol, corresponde a los gases
propulsores y, en caso dado, a los disolventes.
Los agentes de recubrimiento según la invención
se aplicarán de manera conocida sobre los substratos a ser
recubiertos para la obtención de superficies difícilmente
humectables.
Básicamente, pueden recubrirse todas las
superficies convencionales con los agentes de recubrimiento según
la invención. Ejemplos de superficies convencionales son las
superficies de madera, de metal, de vidrio, de material sintético.
Evidentemente pueden recubrirse también superficies rugosas o bien
porosas, tales como de cemento, de yeso, de papel, de tejido, por
ejemplo de tejidos textiles para prendas de vestir, de pantallas,
de tiendas de campaña, de toldos y para aplicaciones similares,
además de cuero y también los cabellos.
La aplicación del recubrimiento sobre las
superficies a ser recubiertas (a continuación denominadas también
como substrato) se lleva a cabo en función de la configuración del
agente de recubrimiento y del tipo del substrato, según los
procedimientos de aplicación usuales en la tecnología de las lacas.
En el caso de agentes de recubrimiento fluibles, que contengan
disolventes, se llevará a cabo la aplicación por regla general
mediante aplicación a brocha, pulverización, por ejemplo mediante
pistola para pintar con aire comprimido, por inmersión o por
laminación y, a continuación, secado del recubrimiento, evaporándose
el disolvente.
Cuando se utilice como aglutinante ii) un
polímero reticulable térmicamente, por oxidación o de manera
fotoquímica, los agentes de recubrimiento serán fluibles incluso
sin adición de disolventes y podrán aplicarse según el
procedimiento anteriormente indicado, en caso dado tras dilución con
un diluyente de los reactivos. La formación del recubrimiento
propiamente dicho se lleva a cabo entonces mediante endurecimiento
térmico, por oxidación o fotoquímico (reticulación) de los
polímeros.
En el caso de agentes de recubrimiento en estado
de polvo se trabajará según los procedimientos usuales del
recubrimiento con polvo. En estos procedimientos se aplicará el
agente de recubrimiento en estado de polvo en la cantidad deseada
sobre el substrato a ser recubierto y a continuación se calentará,
con lo cual se esparce el aglutinante polímero, termoplástico y
formará una película polímera, que fija sobre la superficie las
partículas de polvo según la invención. También puede aplicarse el
agente de recubrimiento, en estado de polvo, sobre una superficie
dotada con un pegamento por adherencia. En este caso se produce
igualmente la fijación de la composición en estado de polvo sobre
la superficie a ser recubierta y de este modo la formación de una
superficie difícilmente humectable.
Para alcanzar el efecto deseado se aplicará
sobre las superficies a ser recubiertas el agente de recubrimiento
preferentemente en una cantidad de, al menos, 0,01 g/m^{2},
especialmente de, al menos, 0,1 g/m^{2} y especialmente de, al
menos, 0,5 g/m^{2} y, preferentemente, en una cantidad no mayor
que 1.000 g/m^{2}, referido a los componentes sólidos en el
agente de recubrimiento. Los componentes sólidos son en este caso,
fundamentalmente, los componentes i) e ii). Esto corresponde a un
peso superficial del recubrimiento, remanente tras la evaporación
de los componentes volátiles, de al menos 0,01 g/m^{2},
especialmente de al menos 0,1 g/m^{2} y, especialmente, de al
menos 0,5 g/m^{2}. Frecuentemente se aplicarán los recubrimientos
en cantidades de hasta 100 g/m^{2} sobre las superficies a ser
revestidas (con relación a los componentes sólidos), sin embargo se
aplicarán incluso cantidades mayores de agente de recubrimiento en
otras formas de aplicación, por ejemplo en el caso de
recubrimientos en forma de pinturas para fachadas o en el caso de
recubrimientos de baldosas de cemento.
Otra forma de realización se refiere al empleo
de las composiciones según la invención para la fabricación de
cuerpos moldeados con superficies difícilmente humectables.
La fabricación de los cuerpos moldeados a partir
de las composiciones según la invención puede llevarse a cabo en
forma en sí conocida según los procedimientos usuales para la
fabricación de cuerpos moldeados a partir de materiales sintéticos
termoplásticos o duroplásticos. Una recopilación se encuentra en la
publicación A. Franck, Kunstatoffkompendium, 4ª edición páginas
147-205, Vogel Buchverlag, Würzburg 1996:
Johannaber, Kunststoffmasehinenführer, 3ª edición, Hauser München,
Viena 1992. Por regla general se someterá en este caso
preferentemente una composición fluible o fusible a la temperatura
de elaboración, que presente flujo en frío, a un procedimiento usual
de moldeo, por ejemplo cuando se utilicen aglutinantes
termoplásticos, a un procedimiento de moldeo en caliente, por
extrusión, o bien de colada por inyección o a un procedimiento de
moldeo por soplado. Cuando se utilicen aglutinantes endurecibles
entran en consideración los procedimientos para la fabricación de
cuerpos moldeados a partir de duroplastos o bien de resinas de
reacción, por ejemplo inyección de gas de reacción, extrusión,
prensado. Las composiciones pueden elaborarse también en forma de
polvos, especialmente cuando se utilicen aglutinantes
termoplásticos, por ejemplo mediante prensado y sinterización.
Para la fabricación de los cuerpos moldeados
según la invención se ha revelado como ventajoso, desde el punto de
vista de la resistencia de los cuerpos moldeados, que la proporción
en peso entre el polvo i) y el aglutinante ii) no sobrepase un
valor de 10:1, preferentemente de 5:1, especialmente de 4:1 y, de
forma especialmente preferente, de 3:1. Para las propiedades
superficiales según la invención es ventajoso que la proporción en
peso entre el polvo i) y el aglutinante ii) sea al menos de
1:1,5.
Los cuerpos moldeados según la invención
presentan al menos una superficie que está constituida por las
composiciones según la invención, es decir que el cuerpo moldeado
puede estar constituido completamente por las composiciones según
la invención o únicamente pueden presentar zonas superficiales que
estén constituidas por las composiciones según la invención,
estando constituido por el contrario el resto del cuerpo moldeado
por otras zonas. Ejemplos a este respecto son cuerpos moldeados,
que estén recubiertos con las composiciones según la invención tales
como tubos recubiertos y cables recubiertos.
Los substratos, recubiertos con las
composiciones según la invención se caracterizan por fuerzas de
adhesión muy pequeñas frente a los líquidos y a los productos
sólidos. Los líquidos, especialmente los líquidos hidrófilos, tales
como el agua, las soluciones, las dispersiones y suspensiones
acuosas, los líquidos orgánicos polares, especialmente aquellos que
sean solubles en agua, tales como por ejemplo los alcanoles con 1
hasta 4 átomos de carbono, los glicoles, la glicerina y sus
mezclas, así como también fusiones de compuestos orgánicos polares,
por ejemplo de hidratos de carbono o de compuestos comparables, se
desprenden en forma de perlas desde estos recubrimientos, sin dejar
residuo.
Además, las superficies, recubiertas con los
agentes de recubrimiento según la invención, se caracterizan por un
efecto de autolimpieza. Los productos sólidos, especialmente los
productos sólidos en forma de partículas, pueden eliminarse de la
superficie mediante enjuagado con líquidos tales como agua o agentes
de limpieza. Sorprendentemente los productos sólidos en forma de
partículas son difícilmente eliminables incluso con aire a
presión.
Las mismas propiedades ventajosas que la de las
superficies recubiertas según la invención presentan, también, los
cuerpos moldeados fabricados a partir de las composiciones según la
invención. Además los cuerpos moldeados no pierden su superficie,
sorprendentemente, incluso en caso de destrucción, por ejemplo
mediante arrugado o arañado. Esta propiedad permite la regeneración
de las propiedades superficiales ventajosas en caso de
envejecimiento de las superficies.
Además, es reducida la resistencia al flujo de
líquidos, especialmente de agua y de soluciones acuosas, durante el
paso a través de tubos, de capilares o de toberas, que estén
recubiertos con los recubrimientos según la invención.
Debido a sus propiedades, las composiciones
según la invención pueden emplearse de muchas maneras.
Los materiales tendentes a la corrosión, tales
como cemento, cemento armado, madera o metal, pueden protegerse
activamente contra la corrosión mediante el recubrimiento con los
agentes de recubrimiento según la invención.
Las composiciones según la invención son,
además, adecuadas para el acabado superficial de papel, de cartón o
de láminas de material sintético.
Pueden tratarse con las composiciones según la
invención aparatos eléctricos que estén sometidos a la intemperie y
que se ensucien bajo las condiciones de la intemperie, tales como
conductos aéreos, conductores de alta tensión, dispositivos
transformadores de la tensión, aislantes, antenas parabólicas, etc.,
y que sufren pérdidas de rendimiento en estado sucio o húmedo. De
este modo se reduce el ensuciado o se evitan las pérdidas de
rendimiento.
Las composiciones según la invención son
adecuadas, además, para la protección contra el ensuciado
especialmente de superficies que estén expuestas a la intemperie,
por ejemplo techos, fachadas, ventanas, muebles de jardín y de
balcón, vehículos automóviles, paneles para la circulación,
pantallas publicitarias, instalaciones solares, etc. Del mismo modo
puede pensarse un empleo de los agentes de recubrimiento según la
invención en el sector sanitario, por ejemplo como recubrimiento
para griferías, celdas sanitarias, bañeras, piscinas, baldosines
para las paredes y para el suelo, etc. El empleo de los agentes de
recubrimiento impide en este caso no solo la formación de depósitos
de suciedad procedente del agua, sino también el ataque y el
crecimiento de seres vivos indeseables, tales como microorganismos,
algas, líquenes y musgos.
Además, pueden emplearse las composiciones según
la invención para el recubrimiento de partes de instalaciones que
estén en contacto con líquidos. En este caso deben citarse
especialmente tuberías, cubas, tanques, reactores, intercambiadores
de calor, evaporadores, condensadores, bombas, toberas,
pulverizadores, torres de pulverización, cristalizadores,
instalaciones de envasado, etc. El acabado de estas partes de las
instalaciones con las composiciones según la invención impide la
separación de componentes sólidos o de productos de descomposición
procedentes de los líquidos. De este modo se impide la formación de
depósitos, de encostrados, de obstrucciones, de ensuciamientos
sobre las superficies de las partes de la instalación que entren en
contacto con los líquidos. Además las superficies según la
invención reducen en las partes de la instalación, por ejemplo en
las tuberías, la resistencia al flujo de los líquidos. De este modo
reducen el coste de energía necesaria para el transporte,
especialmente de líquidos altamente viscosos a través de las partes
de la instalación.
Mediante el acabado de las superficies
refrigerantes de los dispositivos de refrigeración con las
composiciones según la invención puede reducirse la congelación que
se presenta frecuentemente. El empleo de los agentes de
recubrimiento según la invención para el recubrimiento de cascos de
buques reduce la resistencia al deslizamiento a través del agua y
reduce de este modo las necesidades de combustible. En el caso de
las aeronaves puede reducirse el peligro de la congelación mediante
el recubrimiento de las superficies externas con los agentes de
recubrimiento según la invención.
Los envases de productos líquidos, que estén
equipados con las composiciones según la invención, pueden vaciarse
prácticamente sin dejar resto y de este modo posibilitan un
aprovechamiento mejor del producto envasado y facilitan la
recuperación de los materiales de envasado puesto que no están
impurificados con residuos del producto envasado.
Los recipientes de almacenamiento, cuyas paredes
internas estén acabadas con las composiciones según la invención,
pueden vaciarse más fácilmente y pueden limpiarse de manera más
sencilla, debido al efecto autolimpiador, mediante arrastre con
agua sin el empleo de tensioactivos.
Los tejidos, especialmente los tejidos textiles,
que estén acabados con las composiciones según la invención, se
caracterizan por una elevada impermeabilidad al agua y por una
pequeña absorción de agua y son repelentes de la suciedad. Mediante
el tratamiento con los agentes según la invención, el tejido se
vuelve completamente repelente al agua. Las partículas de suciedad
pueden eliminarse fácilmente por arrastre con agua sin que se
produzca una absorción de agua digna de consideración. Las
composiciones según la invención son adecuadas por lo tanto como
acabado repelente del agua y de la suciedad para tejidos que pueden
emplearse por ejemplo para la fabricación de prendas de vestir, de
tiendas de campaña, de marquesinas, de toldos, de pantallas, para
el revestimiento de recintos, por ejemplo recintos internos de
vehículos automóviles, para el recubrimiento de superficies de
asientos, por ejemplo en el sector del automóvil.
El cuero, que haya sido tratado con las
composiciones según la invención, es adecuado para la fabricación
de prendas de vestir de cuero y zapatos con propiedades repelentes
del agua y de la suciedad.
En el sector de la cosmética pueden emplearse
las composiciones según la invención como agentes para el
tratamiento del cabello, por ejemplo en forma de aerosoles
capilares, en tanto en cuanto contengan un aglutinante i)
cosméticamente compatible, por ejemplo los polímeros empleados
usualmente en este caso.
De manera análoga pueden emplearse piezas de
construcción o bien cuerpos moldeados.
Los ejemplos siguientes explicarán la invención
sin limitarla en modo alguno.
\vskip1.000000\baselineskip
El objeto recubierto, a ser ensayado, se monta
sobre una mesa de medida, cuya inclinación puede ajustarse desde 1º
hasta 90º. A continuación se dejan caer gotas de líquido sobre la
muestra con ayuda de una cánula, siendo la distancia entre la
cánula y la superficie de la muestra de 10 mm. Las gotas tienen una
medida definida que se determina mediante pesada previa. Mediante
reducción escalonada del ángulo de inclinación \alpha se
determina el ángulo de inclinación mínimo con el que las gotas se
desprenden precisamente todavía en forma de perlas. A partir del
ángulo mínimo de inclinación \alpha de la masa de la gota m y de
la aceleración de la gravedad g se calcula el poder repelente
F_{R} según la forma anteriormente citada. El poder repelente se
indica en (miliNewtons)^{-1} y es una magnitud cuantitativa
de la capacidad que tiene una superficie para dejar que se
desprendan, en forma de perlas, las gotas de un líquido sin dejar
residuo.
La determinación del ángulo de contacto se lleva
a cabo con un aparato tipo G1 de la firma Krüss GmbH. Para ello se
dispone una gota de agua destilada sobre la superficie a ser
ensayada con ayuda de una cánula de acero inoxidable con un
diámetro interno de 0,5 mm. A continuación se determinó con ayuda de
un goniómetro el ángulo de contacto entre la gota de agua y la
superficie. En el caso de superficies muy hidrófobas, como las que
constituyen el objeto de la presente invención, la gota de agua ya
no se adhiere prácticamente sobre la superficie. Cuando sale de la
cánula de acero inoxidable la gota de agua se adhiere a la cánula
hasta que cae debido a su peso. En tales superficies ya no puede
determinarse exactamente el ángulo de contacto pero se supone que
> 160º.
Se disolvieron 10,73 g de polioctadecilviniléter
con un peso molecular aproximado de 3.000 g/mol (determinado por
viscosimetría) en 96,6 g de bencina de petróleo (intervalo de
ebullición 60 hasta 80ºC). En esta solución se dispersaron, bajo
agitación intensa, 10,73 g de un ácido silícico pirógeno
hidrofobado, usual en el comercio, con una superficie BET de 220
m^{2}/g (determinada según DIN 66131; Aerosil® R812S).
El polioctadecilviniléter, empleado en los
ejemplos, tiene una tensión superficial de 27,7 mN/m, determinada
en una fusión según el método de la gota colgante.
Se disolvieron 2,73 g de poliisobuteno con un
peso molecular promedio en peso de 4,7 millones g/mol (determinación
por viscosimetría) en 113 g de tetrahidrofurano. En esta solución
se dispersaron 6,37 g de ácido silícico pirógeno, hidrofobado,
usual en el comercio con una superficie BET de 220 m^{2}/g
(Aerosil® R812S).
El poliisobuteno tiene una tensión superficial
de 33,6 mN/m (véase S. Wu, loc cit, página 88 y siguientes).
Se aplica un agente de recubrimiento B1 con una
rasqueta, con un intersticio de la rasqueta de 100 \mum, sobre
una lámina de tereftalato de polietileno. Se obtuvo un recubrimiento
mediante evaporación de la bencina de petró-
leo.
leo.
El poder repelente de la lámina F1, determinado
para una solución etanólica acuosa al 10% en peso, fue de 358
mN^{-1}. La masa de las gotas en este caso fue de 5,44 mg.
\newpage
Se llenó completamente una botella de vidrio,
usual en el comercio, de cristal transparente con el agente de
recubrimiento B1. El agente de recubrimiento se dejó aproximadamente
durante un minuto en la botella de vidrio y a continuación se vació
de nuevo. Tras evaporación de la bencina de petróleo se obtuvo una
botella de vidrio recubierta por su lado interno.
Se aplicó el agente de recubrimiento B2 sobre
una lámina de tereftalato de polietileno, en la forma descrita en
el ejemplo 3 y se evaporó el disolvente.
El poder repelente de la lámina F2, determinado
para una solución etanólica acuosa al 10% en peso fue de 154
mN^{-1}. La masa de las gotas fue en este caso de 5,44 mg.
Se disolvieron 5 g de polioctadecilviniléter con
un peso molecular de 3.000 g/mol (véase más arriba) en 90 g de
bencina de petróleo (intervalo de ebullición 60 hasta 80ºC). En esta
solución se dispersaron 5 g de un ácido silícico pirógeno,
hidrofobado, usual en el comercio, con una superficie BET de 220
m^{2}/g (Aerosil® R812S).
Se disolvieron 1,5 g de poliisobuteno con un
peso molecular de 4.700.000 g/mol (determinado por viscosimetría)
en 50 g de bencina (intervalo de ebullición
60-80ºC). En esta solución se dispersaron 13,5 g de
polvo de politetraflúoretileno con un tamaño de grano de 1 \mum y
con una superficie específica BET de 8,01 m^{2}/g (fabricante
Aldrich) bajo intensa agitación.
Se aplicó el agente de recubrimiento B5 con una
rasqueta, con un intersticio de la rasqueta de 100 \mum sobre una
placa de vidrio. Tras la evaporación de la bencina de petróleo se
obtuvo una capa que ya no era humedecible por el agua.
El ángulo de contacto estático de la placa de
vidrio revestida F3 frente al agua es > 160º.
El poder repelente de la placa de vidrio F3,
determinado para una solución etanólica acuosa al 10% en peso, fue
de 36 mN^{-1}. La masa de las gotas fue en este caso de 5,44
mg.
Se disolvieron 2,73 g de poliisobuteno con un
peso molecular de 4.700.000 g/mol (determinación por viscosimetría)
en 900,9 g de bencina (intervalo de ebullición
60-80ºC). En esta solución se dispersaron 6,37 g de
un ácido silícico pirógeno, hidrofobado, usual en el comercio, con
una superficie BET de 220 m^{2}/g (Aerosil® R812S).
Se aplicó el agente de recubrimiento B5 con una
pistola para pintar con aire comprimido (tipo HY-MAX
HP 10) sobre una placa de madera. Tras el secado se obtiene una
capa que ya no se humecta con el agua.
El poder repelente de la placa de madera F4
determinado para una solución etanólica acuosa al 10% en peso, fue
de 537 mN^{-1}. La masa de las gotas en este caso fue de 5,44
mg.
Se disolvieron 2,73 g de poliisobuteno con un
peso molecular de 4.700.000 g/mol (determinado por viscosimetría)
en 900,9 g de bencina (intervalo de ebullición
60-80ºC). En esta solución se dispersaron 6,37 g de
un ácido silícico pirógeno, hidrofobado, usual en el comercio, con
una superficie BET de 220 m^{2}/g (Aerosil® R812S). Se envasaron
50 g de esta dispersión en un pulverizador. A continuación se
introdujeron a presión 21,4 g de gas propulsor.
El agente de recubrimiento B6 se pulverizó
superficialmente sobre una placa de vidrio y se secó durante 3
minutos.
El poder repelente de la placa de vidrio F5,
determinado para una solución de etanol acuosa al 10% en peso fue
de 77 mN^{-1}. La masa de las gotas en este caso fue de 5,44
mg.
Se disolvieron 1,5 g de poliisobutenos con un
peso molecular de 4.700.000 g/mol (determinado por viscosimetría)
en 78,8 g de bencina (intervalo de ebullición
60-80ºC). En esta solución se dispersaron 13,5 g de
polvo de polipropileno con un tamaño de las partículas < 36
\mum y con una superficie BET de 5,3 m^{2}/g (preparado según
la publicación EP-A 761696).
Se aplicó el agente de recubrimiento B7 con una
rasqueta, con un intersticio de la rasqueta de 150 \mum, sobre
una placa de vidrio. Tras la evaporación de la bencina de petróleo
se obtuvo una capa que ya no se humectaba con agua. El ángulo de
contacto estático frente al agua fue mayor que 160º.
El poder repelente de la placa de vidrio F6,
determinado para una solución de etanol acuosa al 10% en peso, fue
de 90 mN^{-1}. La masa de las gotas en este caso fue de 5,44
mg.
Se disolvieron 1,5 g de poliisobutenos con un
peso molecular de 4.700.000 g/mol (determinación por viscosimetría)
en 48,6 g de bencina (intervalo de ebullición
60-80ºC). En esta solución se dispersaron 6 g de
polvo de polipropileno con un tamaño de las partículas < 36
\mum y con una superficie BET de 5,3 m^{2}/g (fabricado según la
publicación EP-A 761696).
Se aplicó el agente de recubrimiento B8 con una
rasqueta, con un intersticio de la rasqueta de 150 \mum, sobre
una placa de vidrio. Tras la evaporación de la bencina de petróleo
se obtuvo una capa que ya no se humedecía con el agua. El ángulo de
contacto estático frente al agua fue mayor que 160º.
El poder repelente de la placa de vidrio F7,
determinado para una solución de etanol acuoso al 10% en peso, fue
de 50 mN^{-1}. La masa de las gotas fue en este caso de 5,44
mg.
Se concentró por evaporación a sequedad el
agente de recubrimiento B1 en vacío en el evaporador rotativo y se
secó a 50ºC en vacío. El producto sólido se molió hasta formar un
polvo en un molino de análisis de la firma IKA (tipo IKA A10).
De manera análoga a la del ejemplo 17 se
transformó el agente de recubrimiento B2 en una composición en
estado de polvo.
Se removió una lámina de pegamento en el polvo
del ejemplo 17 durante 10 segundos. A continuación se sopló con
aire a presión la lámina obtenida de este modo. Sobre la lámina de
pegamento estaba adherida una fina capa de polvo. La muestra no se
humedeció con agua. El ángulo de contacto estático para el agua fue
> 160º.
De manera análoga a la del ejemplo 19 se
recubrió una lámina de pegamento con la composición en forma de
polvo del ejemplo 18. La superficie recubierta, obtenida de este
modo, no se humedeció con agua. El ángulo de contacto estático con
agua fue > 160º.
El polvo del ejemplo 17 se prensó en una prensa
de moldeo a una presión de 7,4·10^{7} Pa para dar una placa con
un espesor de 2 mm. La placa ya no se humedecía con agua. El ángulo
de contacto estático para el agua fue > 160º.
De manera análoga a la el ejemplo 21 se fabricó
a partir del polvo del ejemplo 18 una placa delgada con un espesor
de 2 mm. El ángulo de contacto estático para el agua fue >
160º.
Las laminas F1 y F2, recubiertas, descritas en
los ejemplos 3 y 5, las láminas de los ejemplos 19 y 20, las placas
de vidrio F3 del ejemplo 8, las placas de madera F4 del ejemplo 10 y
las placas de los ejemplos 21 y 22 se dispusieron sobre un equipo
de mesa de medida para la determinación del poder repelente. Con un
ángulo de inclinación de 10º se aplicaron, sucesivamente, en forma
de gotas, respectivamente los líquidos acuosos siguientes en la
cantidad definida:
- -
- agua (30 mg),
- -
- café (30 mg),
- -
- miel (59 mg),
- -
- ácido clorhídrico acuoso (al 32% en peso, 41 mg),
- -
- lejía acuosa de hidróxido de sodio (al 5% en peso, 45 mg),
- -
- solución al 30% en peso de ácido poliacrílico en agua (47 mg),
- -
- solución al 30% en peso de un copolímero constituido por vinilpirrolidona y por vinilimidazol en agua (35 mg),
- -
- dispersión polímera acuosa de Acronal® 290D (BASF Aktiengesellschaft, 58 mg),
- -
- dispersión polímera acuosa de Styronal® D808 (BASF Aktiengesellschaft 46 mg).
Todas las gotas se desprendieron, con un ángulo
de inclinación de 10º frente a la horizontal, sin dejar residuo de
las láminas F1, F2, de las placas de vidrio F3 y de las placas de
madera F4.
En un experimento comparativo se aplicaron, gota
a gota, los líquidos indicados sobre láminas de PET no tratadas. El
ángulo de inclinación de las muestras fue, igualmente, de 10º frente
a la horizontal. En todos los casos se produjo una humectación de
la superficie; con excepción del agua todos los líquidos dejaron
residuos sobre la lámina.
Se ensayaron también las placas de vidrio
revestidas F5, F6 y F7 en la forma descrita precedentemente. En
este caso se ensayaron los líquidos siguientes:
- -
- agua (30 mg),
- -
- café (30 mg),
- -
- miel (59 mg),
- -
- ácido clorhídrico acuoso (al 32% en peso, 41 mg),
- -
- lejía acuosa de hidróxido de sodio (al 5% en peso, 45 mg),
- -
- solución al 30% en peso de ácido poliacrílico en agua (47 mg),
- -
- solución al 30% en peso de un copolímero constituido por vinilpirrolidona y por vinilimidazol en agua (35 mg).
Con excepción del ácido poliacrílico acuoso y de
la miel todas las gotas se escurrieron sin dejar rastro. La miel y
la solución del ácido poliacrílico dejaron pequeñas cantidades de
líquido sobre las superficies.
Las laminas F1 y F2, las laminas de los ejemplos
18 y 19, las placas de vidrio F3 y F6, las placas del ejemplo 20 y
21 y las placas de madera recubiertas F4 se ensuciaron con polvo de
hollín (Printex® V, BASF Drucksysteme GmBH). A continuación se
añadió, gota a gota, agua sobre el recubrimiento. En este caso se
eliminó el polvo de hollín completamente en el caso de F1, F2 y F3
debido a las gotas de agua que se escurrían en forma de perlas, en
el caso de F4 y F6 se eliminaron casi por completo, de tal manera
que se obtuvo de nuevo la superficie original. No se requirió el
empleo de agentes de limpieza.
En un experimento comparativo se ensució una
lámina de PET, no tratada, con polvo de hollín (Printex® V, BASF
Drucksysteme GmbH). A continuación se añadió, gota a gota, agua
sobre la lámina. En este caso se eliminó sólo parcialmente el polvo
de hollín debido al escurrido en forma de perlas de las gotas de
agua de tal manera que quedaron manchas de hollín sobre la
lámina.
Además se pulverizó papel blanco con el aerosol
B6 del ejemplo 11 y a continuación se secó durante aproximadamente
3 min. El papel pulverizado se ensució con polvo de hollín (Printex
V de la firma BASF Drucksysteme GmbH) y a continuación se lavó con
agua. En este caso se eliminó el polvo de hollín mediante el
desprendimiento en forma de perlas de las gotas de agua, de tal
manera que se obtuvo de nuevo la superficie del papel limpia
original. Tras el desprendimiento en forma de perlas de las gotas de
agua el papel no se había reblandecido, sino que estaba
completamente seco.
En un experimento comparativo se ensució un
papel blanco, no recubierto, con polvo de hollín y a continuación
se lavó con agua. El agua corriente eliminó el hollín únicamente en
una pequeña proporción de tal manera que quedaron sobre el papel
manchas de hollín. Tras el escurrido del agua el papel estaba húmedo
y se había reblandecido.
La lámina recubierta F2 se calentó a 110ºC.
Sobre la lámina caliente se añadió, gota a gota, sorbitol fundido
(110ºC). Las gotas de sorbitol no humedecieron la lámina. Un ángulo
menor de inclinación de la lámina, de 5º aproximadamente, condujo a
un escurrido completo, exento de residuos, de las gotas de sorbitol
fundidas.
En otro ensayo se añadió gota a gota una
cantidad adicional de sorbitol fundido sobre la lámina caliente y
se dejaron enfriar a continuación a 20ºC. En este caso se
solidificaron las gotas de sorbitol en forma de gotas tipo céreo,
pegajosas, que pudieron ser eliminadas de la lámina por completo por
medio de un ligero toque con una espátula. En este caso no se
observaron sobre la lámina residuos de sorbitol.
De manera análoga se ensayaron las láminas del
ejemplo 20 y las placas del ejemplo 22. Se encontraron los mismos
resultados que en el caso de la lámina F2.
Con fines comparativos se añadió gota a gota una
fusión de sorbitol (110ºC) sobre una lámina de tereftalato de
polietileno no recubierta, calentada a 110ºC. La fusión de sorbitol
humedeció la superficie de la lámina y la fusión no se escurrió sin
dejar residuos de la lámina incluso con un ángulo de inclinación de
90º. El sorbitol enfriado (20ºC) se pegó con la lámina y no pudo
eliminarse mecánicamente de la misma sin dejar residuos.
Las placas de los ejemplos 20 y 21 se lijaron
con papel de lija (granulación 320) hasta que perdieron el 10% de su
peso. Las placas, obtenidas de este modo, presentaban un ángulo de
contacto estático para el agua > 160º y tampoco se humectaron
por los líquidos citados en III (agua, café, miel, HCl acuoso, NaOH
acuoso, ácido poliacrílico acuoso, copolímero acuoso de
polivinilpirrolidona/vinilimidazol, Acronal® 290 D y Styronal®
D808.
Un viscosímetro capilar usual en el comercio
(firma Schott, tipo 50140/IV) con un diámetro del capilar de 3,6 mm
se cargó completamente con el agente de recubrimiento B3. Al cabo de
5 minutos se descargó de nuevo el agente de recubrimiento B3. A
continuación se hizo pasar a través del capilar aire seco durante
aproximadamente 15 minutos para eliminar el disolvente. A
continuación se determinó, a 20ºC, el tiempo de descarga de la
glicerina. Éste fue de 55 segundos. El tiempo de descarga de una
mezcla formada por 95 g de glicerina y 5 g de agua fue de 24
segundos.
Con fines comparativos se determinaron en un
viscosímetro, de construcción similar, que no había sido recubierto,
los tiempos de descarga de las soluciones anteriormente citadas. En
el caso de la glicerina éste fue de 74 segundos. En el caso de la
mezcla formada por 95 g de glicerina y 5 g de agua fue de 31
segundos. Esto corresponde a una reducción del tiempo de descarga
del 26% en el caso de la glicerina y del 23% en el caso de la mezcla
formada por glicerina y agua. Los ejemplos muestran claramente que
la resistencia al flujo de los fluidos en desplazamiento en las
tuberías se reduce mediante los recubrimientos según la
invención.
Claims (16)
1. Composición para la obtención de superficies
difícilmente humectables, que contiene
- i)
- al menos un polvo finamente dividido, cuyas partículas de polvo presentan una superficie hidrófoba y una estructura porosa, que está caracterizada por una superficie BET (determinada según DIN 66131) de al menos 1 m^{2}/g, y
- ii)
- al menos un agente aglutinante formador de película, caracterizado por una tensión superficial < 50 mN/m, y que se elige entre el polietileno, el polipropileno, el poliisobuteno, los homopolímeros y los copolímeros de los monómeros etilénicamente insaturados con grupos alquilo con 4 hasta 36 átomos de carbono, y los óxidos de polialquileno con 3 hasta 4 átomos de carbono,
siendo la proporción en peso entre
el polvo y el aglutinante al menos de
1:1,5.
2. Composición según la reivindicación 1, en la
que las partículas de polvo presentan un soporte de tipo óxido y una
capa hidrófoba, que se encuentra sobre la superficie del
soporte.
3. Composición según la reivindicación 2, en la
que la capa de tipo óxido es ácido silícico pirógeno.
4. Composición según las reivindicaciones 2 o 3,
en la que la capa superficial hidrófoba, dispuesta sobre el soporte
hidrófobo está formada por grupos (perflúor)alquilsilano y/o
por grupos (perflúor)alquilsiloxano, que están enlazados con
el soporte de tipo óxido.
5. Composición según la reivindicación 1, en la
que el polvo finamente dividido es un polvo polímero con un tamaño
de partícula, promedio en peso, en el intervalo desde 0,2 hasta 100
\mum.
6. Composición según la reivindicación 5, en la
que el polvo polímero se elige entre polvo de politetraflúoretileno
y polvo de poliolefina con 2 hasta 4 átomos de carbono.
7. Composición según una de las reivindicaciones
precedentes en forma de un agente de recubrimiento.
8. Composición según la reivindicación 7 en
forma de una preparación fluible, que contiene, además, al menos un
diluyente o disolvente orgánico.
9. Composición según la reivindicación 7, en
forma de un aerosol, que abarca, además, al menos un agente
propulsor.
10. Procedimiento para la obtención de una
superficie difícilmente humectable, caracterizado porque se
aplica una composición como la que se ha definido en una de las
reivindicaciones 1 a 9, sobre una superficie convencional.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la composición se aplica en una cantidad
desde 0,01 hasta 1.000 g/m^{2}, referido a los componentes sólidos
en el agente de recubrimiento, sobre la superficie a ser
recubierta.
12. Empleo de composiciones, como las que se han
definido en una de las reivindicaciones 1 a 9, para la obtención de
superficies difícilmente humectables.
13. Empleo de composiciones, como las que se han
definido en una de las reivindicaciones 1 a 9, para la obtención de
superficies con efecto autolimpiador.
14. Empleo de composiciones, como las que se han
definido en una de las reivindicaciones 1 a 9, para reducir la
resistencia al flujo en tuberías, capilares y toberas.
15. Empleo de composiciones, como las que se han
definido en las reivindicaciones 1 a 6, para la obtención de cuerpos
moldeados.
16. Cuerpos moldeados, cuya zona superficial
está constituida esencialmente por una composición como se ha
definido en una de las reivindicaciones 1 a 6.
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