ES2320140T3 - Composiciones de recubrimiento curables por radiacion yv y aplicaciones de las mismas. - Google Patents
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Abstract
Composición de recubrimiento de acrilato endurecible comprendiendo un fotoiniciador, un material de relleno nanométrico, al menos un acrilato de uretano hexafuncional, y al menos un derivado de acrilato polifuncional adicional seleccionado del grupo formado por 1,4-butanodiol diacrilato, pentaeritritol triacrilato, y derivados de trimetacrilato de trimetanol y mezclas de los mismos.
Description
Composiciones de recubrimiento curables por
radiación UV y aplicaciones de las mismas.
La presente invención se relaciona con
recubrimientos curados, y más particularmente con composiciones
curables de recubrimiento de acrilato, su empleo, y artículos
recubiertos resultantes de ello.
El recubrimiento de sustratos de resina
polimérica, como por ejemplo, artículos de moldeado policarbonato,
poliéster, poliuretano y similares para mejorar su resistencia a la
erosión, es un procedimiento aceptado. Estos recubrimientos pueden
incluir a los recubrimientos poliacrílicos o
poliacrílico-uretano curables por radiación.
Los acabados de capa dura convencionalmente
curados presentan ciertas desventajas. En general, los materiales
de recubrimiento y el agente de curado han de aplicarse por
separado, en una secuencia particular y a niveles relativos
particulares, porque tanto las proporciones de los ingredientes y la
coordinación de su aplicación son críticas. Por tanto, las capas
duras convencionalmente curadas han sido difíciles y costosas de
aplicar, especialmente con la consistencia y uniformidad requeridas
en las aplicaciones comerciales actuales. Los recubrimientos
curables se han empleado para poner a prueba y superar algunas de
esas desventajas. En particular, las composiciones de recubrimiento
curables pueden premezclarse, por ejemplo, el iniciador de la
polimerización puede añadirse a los ingredientes activos cuando se
produzca el recubrimiento, y no por parte del usuario cuando se
aplique el recubrimiento. Así, pueden evitarse errores de mezclado
y medida y puede obtenerse un producto más consistente.
No obstante, las composiciones de recubrimiento
curables propias plantean varios problemas. Por ejemplo, las capas
duras por UV típicas son películas de alto peso molecular, altamente
reticuladas, formadas a partir de la funcionalidad acrilato
altamente reactiva. Como tales, las capas duras por UV conocidas han
padecido de durabilidad limitada, y su bajo contenido en sólidos y
encogimiento de la resina curada. También se requieren altas
cantidades de luz UV para curar. Además, las capas duras formuladas
en un intento de superar estos problemas sufren típicamente de
alguna combinación de pérdida de abrasión y resistencia a los
arañazos, pobre adhesión, pobre procesabilidad y una durabilidad
insatisfactoria.
La US 4 455 205 A describe composiciones de
recubrimiento curables conteniendo un fotoiniciador, un nanomaterial
de relleno y una mezcla de dos monómeros de acrilato polifuncional
diferentes.
Existe, por tanto, una necesidad de un producto
curable que sea convenientemente procesable y que forme
recubrimientos curados con propiedades físicas y químicas
mejoradas, por ejemplo, resistencia al arañado y a la abrasión,
adhesión y durabilidad.
La presente invención se resuelve con la
combinación de la Reivindicación 1. Los modos de ejecución
preferentes se muestran en las subreivindicaciones.
La presente invención está dirigida a
composiciones de recubrimiento de acrilato curables comprendiendo al
menos dos derivados de acrilato polifuncional, un fotoiniciador, y
un material de relleno nanométrico conforme a la Reivindicación 1.
La presente invención está también dirigida a artículos recubiertos
con este recubrimiento.
El recubrimiento de la presente invención puede
comprender también componentes adicionales tales como disolventes,
absorbentes de UV.
Varias características, aspectos y ventajas
adicionales de la presente invención se harán más evidentes con
referencia a la siguiente descripción, ejemplos, y reivindicaciones
adjuntas.
La Figura 1 es una representación gráfica de la
resistencia a la abrasión basada en el porcentaje en peso de
triacrilato de pentaeritritol.
La Figura 2 es una representación gráfica de la
resistencia a la abrasión de dos acrilatos polifuncionales
individuales y una mezcla de dos acrilatos polifuncionales.
En esta especificación y en las reivindicaciones
que le siguen, se hará referencia a un número de términos que se
definirá con el siguiente significado.
Las formas singulares "un", "una"
"el" y "la" incluyen referentes plurales, a menos que el
contexto dicte claramente lo contrario.
"Opcional" u "opcionalmente" significa
que el evento o circunstancia descrito posteriormente puede ocurrir
o no, y que la descripción incluye ejemplos en los que dicho evento
o circunstancia ocurre y ejemplos en los que no ocurre.
Cada uno de los rangos presentados en esta
divulgación puede incluir también cualquier submatriz de rangos
incluidos en ellos.
La composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la presente invención comprende al menos dos
derivados de acrilato polifuncional, al menos un disolvente, al
menos un fotoiniciador y al menos un material de relleno
nanométrico. La composición de recubrimiento de acrilato endurecible
proporciona recubrimientos que poseen adhesión, resistencia a la
abrasión, buena resistencia a la erosión y a la rotura térmica.
Los derivados de acrilato polifuncional pueden
seleccionarse del grupo formado por cualquier molécula monomérica o
oligomérica que posea acrílico, metacrílico, etacrílico, y
similares, con una funcionalidad igual o mayor que dos. Los
derivados de acrilato se seleccionan preferentemente del grupo
formado por acrilatos de uretano hexafuncionales, pentaacrilato de
dipentaeritritol, tetraacrilato de pentaeritritol etoxilado,
tetraacrilato de ditrimetilolpropano, triacrilato de
pentaeritritol, triacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de
trimetilolpropano etoxilado, diacrilato de butanodiol, diacrilato
de tripropilenglicol, trimetacrilato de trimetilolpropano,
acrilatos de uretano difuncionales, monómero de tetraacrilato,
oligómeros de acrilato de poliéster, y combinaciones de los mismos.
En un modo de ejecución de la presente invención, el derivado de
acrilato polifuncional es un acrilato de uretano hexafuncional. En
otro modo de ejecución de la presente invención, el derivado de
acrilato polifuncional puede ser un acrilato de bajo peso molecular
tal como, pero no limitado a ellos, triacrilato de pentaeritritol,
triacrilato de trimetilolpropano, diacrilato de butanodiol y
combinaciones de los mismos.
En un modo de ejecución, el primer derivado de
acrilato polifuncional es acrilato de uretano hexafuncional y se
selecciona un segundo derivado de acrilato polifuncional del grupo
formado por triacrilato de pentaeritritol, triacrilato de
trimetilolpropano o diacrilato de butanodiol.
La cantidad total de todos los acrilatos
polifuncionales presentes en la composición de recubrimiento de
acrilato curable de la presente invención se encuentra típicamente
en el rango de entre aprox. un 30% y aprox. un 95% en peso de la
composición de recubrimiento de acrilato curable, o en cualquier
rango intermedio. Alternativamente, en un modo de ejecución de la
presente invención, la cantidad total de todos los acrilatos
polifuncionales presentes en la composición de recubrimiento de
acrilato curable de la presente invención se encuentra en el rango
de entre aprox. un 50% y aprox. un 90% en peso de la composición de
recubrimiento de acrilato curable. En otro modo de ejecución, la
cantidad total de todos los acrilatos polifuncionales presentes en
la composición de recubrimiento de acrilato curable de la presente
invención se encuentra en el rango de entre aprox. un 70 y aprox.
un 80% en peso de la composición de recubrimiento de acrilato
curable.
En un modo de ejecución de la presente
invención, el acrilato polifuncional es un derivado hexafuncional de
acrilato. El derivado hexafuncional de acrilato está presente
preferentemente en una cantidad de entre aprox. el 0.1% y aprox. el
80% en peso de la composición de recubrimiento de acrilato curable,
y cualquier rango intermedio. En otro modo de ejecución, el
derivado hexafuncional de acrilato está presente en una cantidad en
el rango de entre aprox. un 15% y aprox. un 60% en peso de la
composición de recubrimiento de acrilato curable. En otro modo de
ejecución de la presente invención, el derivado hexafuncional de
acrilato está presente en una cantidad en el rango de entre aprox.
un 20 y aprox. un 40% en peso de la composición de recubrimiento de
acrilato curable.
En un modo de ejecución, los acrilatos de
uretano polifuncionales tienen pesos moleculares diferentes, o
distintos. El primer derivado de acrilato de uretano polifuncional
tiene preferentemente un peso molecular de al menos 700, y
preferentemente entre el rango de entre aprox. 700 y aprox. 2000. En
otro modo de ejecución, el primer acrilato polifuncional de uretano
tiene un peso molecular de aprox. 900 a aprox. 1100. Cualquier
derivado de acrilato de uretano polifuncional adicional tiene un
peso molecular de menos de 700, preferentemente en el rango de
aprox. 100 a aprox. 800. Los derivados de acrilato de uretano
polifuncionales adicionales tienen preferentemente un peso
molecular de aprox. 156 a aprox. 700. No es un requisito que cada
uno de los derivados de acrilato de uretano tenga un peso molecular
diferente. Cada uno de los poliacrilatos de uretano puede tener el
mismo peso molecular, o similar, e incluye pesos
moleculares de aprox. 150 a aprox. 1100 y cualquier peso individual intermedio o combinación de pesos intermedia.
moleculares de aprox. 150 a aprox. 1100 y cualquier peso individual intermedio o combinación de pesos intermedia.
Los fotoiniciadores presentes en la composición
de recubrimiento de acrilato curable incluyen compuestos carbonilo
tales como benzoína, metiléter de benzoína, etiléter de benzoína,
propiléter de benzoína, n-butiléter de benzoína,
isobutiléter de benzoína, acetoína, butiroína, toluoína, bencil,
benzofenona, para-metoxibenzofenona,
2,2-dietoxiacetofenona,
\alpha-\alpha-dimetoxi
\alpha-fenilacetofenona, metilfenil glioxilato,
etilfenil glioxilato,
4,4'-bis-(dimetilaminobenzofenona), propiofenona,
acetofenona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona,
2,2-dietoxiacetofenona, etilfenilpiloxilato,
fenantraquinona,y
2-hidroxi-2-metil-1-fenil-
propan-1-ona; compuestos de azufre
tales como monosulfuro de tetrametiltiuram y disulfuro de
tetrametiltiuram; azocompuestos tales como azobisisobutironitrilo y
azobis-2,4-dimetilvaleronitrilo; y
compuestos peróxido tales como benzoil peróxido y
di-tert-butil peróxido,
fotoiniciadores de tioxantona como
7-clorotioxantona,
2,4-dietiltioxantona y 2,4- diisopropiltioxantona y
fotoiniciadores de óxido de acilofosfina, por ejemplo, el óxido de
acilofosfina según lo representado por la fórmula (I)
donde R^{1}, R^{2} y R^{3}
representan, independientemente unos de otros, un grupo alquílico
C_{1}-C_{8} u oxialquílico
C_{1}-C_{8}, un grupo fenil, fenil sustituido,
bencil o bencil sustituido y mezclas de los mismos. El grupo fenil
sustituido puede incluir, pero no se limita a ellos, óxido de
difenil (2,4,6-trimetilbenzoil) fosfina, óxido de
benzoilidietoxifosfina. En otro modo de ejecución de la presente
invención, el fotoiniciador comprende
2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona;
óxido de
2,4,6-trimetilbenzoil-difenil-fosfina.
El fotoiniciador está presente típicamente en
una cantidad correspondiente a entre aprox. un 0.1% y aprox. el 10%
en peso del peso total de la composición, o cualquier rango
intermedio. En un modo de ejecución, el fotoiniciador está presente
en una cantidad correspondiente a entre aprox. un 1% y aprox. el 5%
en peso del peso total de la composición. En un modo de ejecución
alternativo, el fotoiniciador está presente en una cantidad
correspondiente a entre aprox. un 2% y aprox. el 4% en peso, basado
en el peso total de la composición comprendiendo la película
plástica protectora.
El fotoiniciador es activado típicamente por la
luz incidente con una longitud de onda de entre aprox. 350 nm y
aprox. 420 nm. En ciertos modos de ejecución, el fotoiniciador es
activado por luz con una longitud de onda de entre aprox. 360 nm y
aprox. 400 nm. En otros modos de ejecución de la invención, el
fotoiniciador es activado por luz con una longitud de onda de menos
de aprox. 390 nm.
En un modo de ejecución, el procedimiento de la
presente invención emplea al menos un disolvente que no disuelva
fácilmente el sustrato plástico de interés. En varios modos de
ejecución, dicho disolvente tiene un punto de ebullición superior a
aprox. 35ºC para facilitar la nivelación del recubrimiento durante
su aplicación al sustrato. Son disolventes apropiados de este tipo,
pero no se limitan a ellos, el grupo constituido por los alcoholes
alifáticos, glicoléteres, alcoholes cicloalifáticos, ésteres
alifáticos, ésteres cicloalifáticos, hidrocarburos alifáticos,
hidrocarburos cicloalifáticos, hidrocarburos aromáticos, compuestos
alifáticos halogenados, compuestos cicloalifáticos halogenados,
compuestos aromáticos halogenados, éteres alifáticos, éteres
cicloalifáticos, disolventes de amida, y disolventes de sulfóxido.
En otro modo de ejecución particular, el disolvente es
1-metoxi-2-propanol.
La concentración de el disolvente en la disolución de recubrimiento
es generalmente de aprox. un 10% a aprox. el 60% en peso,
preferentemente, entre aprox. el 20% y aprox. el 40% en peso, o
cualquier rango intermedio.
En el recubrimiento curable de acrilato hay
también presente un material de relleno nanométrico. Los materiales
de relleno tienen tamaño nanométrico, con un tamaño de partícula lo
suficientemente pequeño como para no dispersar la luz visible. Los
materiales de relleno tienen preferentemente un tamaño de partícula
de no más de 250 nm. En un modo de ejecución, el tamaño de
partícula se encuentra preferentemente entre aprox. 10 nm y aprox.
100 nm, o en cualquier rango intermedio. En otro modo de ejecución
de la presente invención, el tamaño de partícula se encuentra entre
aprox. 15 nm y aprox. 50 nm. Tal y como se ha indicado
anteriormente, los rangos alternativos incluyen cualquier
subconjunto intermedio.
Son ejemplos de materiales apropiados para su
empleo como materiales nanométricos de relleno, pero no se limitan
a ellos, sílice, zirconia, titania, ceria, alúmina, antimonio óxido,
y mezclas de los mismos. En un modo de ejecución de la presente
invención, el material nanométrico de relleno comprende
adicionalmente grupos funcionales orgánicos. Los gruposfuncionales
orgánicos incluyen acrilatos comprendiendo unidades estructurales
correspondientes a las estructuras (II):
donde R es hidrógeno, metil, o
etil.
En otro modo de ejecución de la presente
invención, el material nanométrico de relleno es sílice
funcionalizada con acrilato. La sílice funcionalizada con acrilato
puede producirse añadiendo un alcoxisilano funcional de acrilato
tal como acriloxipropiltrimetoxisilano,
metacriloxipropiltrimetoxisilano, acriloxipropiltrimetoxisilano, o
metacriloxipropiltrimetoxisilano y mezclas de los mismos a un
coloide acuoso de sílice, calentando la mezcla para promover la
hidrólisis del silano y la condensación de los grupos silanol
presentes en las nanopartículas de sílice con grupos silanol o
grupos alcoxisilano de los silanos funcionales de acrilato, e
intercambiando la fase acuosa por una fase orgánica por medio de
extracción en vacío. La sustitución de la fase acuosa por una fase
orgánica es necesaria para permitir la mezcla de disolución de las
partículas de sílice funcionalizada con los demás componentes de
recubrimiento. Pueden ser materiales
apropiados para la fase orgánica los acrilatos o disolventes orgánicos con un punto de ebullición mayor que el
apropiados para la fase orgánica los acrilatos o disolventes orgánicos con un punto de ebullición mayor que el
\hbox{del agua.}
La cantidad de material de relleno nanométrico
en la composición de recubrimiento de acrilato curable puede
ajustarse en función de la vida útil deseada y de la propiedad
requerida, como por ejemplo, adhesión, resistencia a la abrasión,
buena resistencia a la erosión y a la rotura térmica, por nombrar
algunos. El material nanométrico de relleno está presente en la
composición de recubrimiento de acrilato curable en una cantidad de
aprox. un 1% a aprox. el 65% en peso, basado en el peso total de la
composición curable de recubrimiento. En un modo de ejecución, el
material nanométrico de relleno está presente en una cantidad de
aprox. un 1 a aprox. el 40% en peso, preferentemente de aprox. un 3
a aprox. el 35% en peso, más preferentemente de aprox. un 5 a
aprox. el 30% en peso, y aún más preferentemente de aprox. un 15% en
peso, o cualquier rango intermedio.
La composición de recubrimiento de acrilato
endurecible puede contener, opcionalmente, fotoestabilizadores o
absorbentes de UV. Estos materiales se incluirán en cantidades
variables de acuerdo con el uso o aplicación particular deseados.
Cuando se incluyan, sus cantidades serán suficientes para
proporcionar una mayor resistencia a la intemperie y obtener aún
con todo la respuesta de curado adecuada para la composición. En un
modo de ejecución, los absorbentes de UV incluyen
hidroxibenzofenonas; benzotriazoles; cianoacrilatos; triazinas;
derivados de oxanilida; poli(etilennaftalato); amina
impedida; formamidinas; cinnamatos; derivados de malonato y mezclas
de los mismos. Son ejemplos de absorbentes de
UV-visible que pueden emplearse conforme al
procedimiento de la presente invención:
2-(2'-hidroxi-5'-metilfenil)benzotriazol;
2-(3'-tert-butil-2'-hidroxi-5'-metilfenil)-5-clorobenzotriazol;
2-(3',5'-di-tert-butil-2'-hidroxifenil)-5-clorobenzotriazol;
2,2'-dihidroxi-4,
4'-dimetoxibenzofenona;
2-(4,6-difenil-1,3,5-triazin-2-il)-5-(hexiloxi)-fenol;
2-(4,6-bis(2,4-dimetilfenil)-1,3,5-triazin-2-il-5-octiloxi)fenol;
2-(2'-hidroxi-5'-metilfenil)benzotriazol;
2,4-dihidroxibenzofenona;
2,4,2',4'-tetrahidroxibenzofenona;
2-hidroxi-4-octiloxibenzofenona;
2-hidroxi-4-metoxibenzofenona;
fenilsalicilato; fenilbenzoato
2-hidroxibenzofenona;
5-cloro-2-hidroxi-benzofenona;
2-hidroxi-4-n-octoxibenzo-fenona;
4-dodeciloxi-2-hidroxibenzofenona;
2-hidroxi-4-octadeciloxibenzofenona;
2,2'-dihidroximetoxibenzofenona;
2,2'-dihidroxi-4-4-dimetoxibenzofenona;
para-tert-butilfenilsalicilato;
p-(1,1,3,3-tetrametilbutil)fenilsalicilato;
3-hidroxifenilbenzoato;
fenilen-1,3-dibenzoato;
2-(2-hidroxi-5-
metilfenil)benzotriazol;
2-(2-hidroxi-5-tertbutilfenil)-5-clorobenzotriazol;
2-(2-hidroxi-3,5-di-tert-butilfenil)benzotriazol;
2-(2-hidroxi-5-tert-butilfenil)benzotriazol;
2-(2-hidroxi-4-
octiloxifenil)benzotriazol y mezclas de los mismos.
En un modo de ejecución, la composición de
recubrimiento de acrilato curable puede contener también
opcionalmente varios aditivos tales como los agentes de
aplanamiento (por ejemplo, BYK-353, comercializado
por BYK-Chemie), agentes de superficie activa (por
ejemplo, BYK-Siclean 3700, comercializado por
BHK-Chemie), agentes tixotrópicos (por ejemplo,
acetato butirato de celulosa, comercializado por Aldrich Chemicals),
y similares, y productos de reacción y combinaciones comprendiendo
al menos uno de los anteriores aditivos.
La composición de recubrimiento de acrilato
endurecible podría emplearse para recubrir artículos empleando
técnicas convencionales recubrimiento. Estas pueden incluir, por
ejemplo, recubrimiento por vertido, recubrimiento por inmersión,
recubrimiento por rodillos, recubrimiento por rociado, o haciendo
bajar el recubrimiento sobre el sustrato empleando una cuchilla
doctor.
Los siguientes ejemplos se plantean para
proporcionar a aquellos con experiencia ordinaria en la materia una
descripción detallada de cómo los procedimientos aquí reivindicados
son un aspecto de la presente invención que puede efectuarse y
evaluarse, y no están previstos para limitar el alcance de lo que
los inventores consideran su invención. La Tabla 1 ejemplifica
varios materiales empleados en los siguientes ejemplos de la
presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Procedimiento de preparación del recubrimiento.
Los recubrimientos se prepararon siguiendo los siguientes pasos:
deposición automatizada de múltiples recubrimientos líquidos sobre
un sustrato en un formato de matriz, esparcimiento del líquido a
través del sustrato empleando la fuerza centrífuga, y curado del
matriz con luz UV.
Se prepararon 10 ml de disoluciones estándar de
acrilato de uretano hexafuncional (EB1290) y triacrilato de
pentaeritritol (SR444) en
1-metoxi-2-propanol
(0.2 gr de cada acrilato por ml), DAROCUR 4365 (0.02 gr por ml) y
FCS100 (0.1 gr por ml). Se prepararon además 100 ml de una
disolución estándar de Lumogen F Red, con una concentración de
0.0001 gr por ml en
1-metoxi-2-propanol.
Se empleó un sistema robótico de manipulación de líquidos PACKARD
MULTIPROBE II EX para preparar los recubrimientos. El robot se
programó de forma que cada recubrimiento contuvo la composición
mostrada en la Tabla 2 cuando todo el disolvente se hubo evaporado
del recubrimiento. El contenido en sólidos de cada disolución de
recubrimiento se ajustó mediante la adición robótica de suficiente
1-metoxi-2-propanol
para que una parte alícuota de 25 microlitros de la disolución de
recubrimiento produjera un recubrimiento de 10 micrones de espesor.
La disolución de recubrimiento se mezcló aspirando y dispensando
repetidamente cada recubrimiento en su recipiente. Una parte
alícuota de 0.3 ml de cada disolución de recubrimiento se
transfirió a una placa microtiter de 48 perforaciones utilizando el
robot de manipulación de líquidos. La disolución de recubrimiento
fue transferida entonces por el robot de manipulación de líquidos
desde la placa microtiter a un sustrato hecho de película de
policarbonato con las dimensiones 13 cm x 9 cm x 15 milipulgada,
subdividiéndose la superficie de dicha película de policarbonato en
48 "perforaciones" circulares con un diámetro de 9 mm por un
patrón de caucho de silicona con las dimensiones: 0.3 cm de espesor,
12.4 cm de longitud, y 8.2 cm de ancho. Las perforaciones se
configuraron como matriz 8x6 regular. Las perforaciones creadas en
la superficie del sustrato de policarbonato por el patrón de caucho
de silicona ayudaron a confinar las disoluciones de recubrimiento
dispensadas sobre el sustrato.
La matriz de recubrimientos líquidos sobre el
sustrato provisto del patrón de caucho de silicona se colocó en
una centrifugadora (la Omega Coater según lo descrito en la
US20030134033A1; EP1242192 A1; W00133211 A1; y W0013230 A1]), que
hizo girar a toda la matriz a gran velocidad para esparcir el
líquido a lo largo del sustrato dentro de los límites de las
perforaciones individuales. Esto produjo áreas de 9 mm de diámetro
recubiertas con un espesor uniforme. La matriz de recubrimientos se
curó entonces empleando un procesador FUSION EPIC 6000 UV. La
distancia de la lámpara al sustrato fue de 4 pulg, la velocidad de
la correa fue de 11 pies/min y se hizo pasar la matriz dos veces
bajo la lámpara. Tras el curado, se descascaró el patrón de caucho
de silicona del sustrato de policarbonato, produciendo una matriz
de 48 recubrimientos sobre el policarbonato.
Se emplearon procedimientos similares para
elaborar composiciones de recubrimiento curables de acrilato
comprendiendo acrilato de uretano hexafuncional (EB1290) con
diacrilato de 1,4-butanodiol y acrilato de uretano
hexafuncional (EB1290) con trimetacrilato de trimetilolpropano
(SR350).
Ejemplo
2
La adhesión de los recubrimientos curados al
sustrato de policarbonato se midió empleando una versión modificada
del procedimiento D3359 de la ASTM. Se empleó un robot para
inscribir un patrón cuadriculado sobre cada uno de los
recubrimientos. Se aplicó cinta adhesiva transparente Scotch
Brand^{TM} de grado superior de 3M a cada fila de 8
recubrimientos, y se arrancó entonces rápidamente sin tirones en un
ángulo de 180º. La cantidad de recubrimiento eliminada se determinó
utilizando microscopía de fluorescencia, determinándose el contraste
entre el recubrimiento y el sustrato. El Lumogen F Red presente en
pequeñas cantidades en los recubrimientos se volvió fuertemente
fluorescente cuando se iluminaron los recubrimientos a una longitud
de onda de aprox. 500 nm. Se observó cada recubrimiento de la
matriz por el microscopio y se clasificó conforme a la ASTM D 3359
en base a la cantidad de recubrimiento eliminada.
Ejemplo
3
El ensayo de abrasión de los recubrimientos se
efectuó desgastando toda la matriz de recubrimientos empleando un
agitador de multipulso Glas-Col. La matriz de
recubrimiento se colocó en la parte inferior de una bandeja con la
matriz posicionada en el centro de la bandeja, y se vertieron 1000
ml de arena de cuarzo obtenida de Global Drilling Suministro (arena
#4, cuarzo) sobre la parte superior de la matriz. La bandeja
conteniendo la matriz y la arena se hizo oscilar entonces en un
movimiento circular a un ajuste de velocidad de 50. a menos que se
especifique lo contrario, el tiempo de oscilación fue de 20
minutos.
El grado de abrasión se midió a partir de la
intensidad de la luz dispersada, de la manera descrita en la US
6,538,725. El instrumento empleado incluía una fuente de luz blanca
(lámpara de arco de Xe de 450-W, SLM Instruments
Inc., Urbana, Ill., Modelo FP-024), un monocromador
para la selección de la longitud de onda (SLM Instruments Inc.,
Modelo FP-092), y un espectrofluorómetro portátil
(Ocean Optics, Inc., Dunedin, Fla., Modelo ST2000). El
espectrofluorómetro se equipó con una rejilla de 600 ranuras/mm y
200 \mum de abertura, flameado a 400 nm y que cubre el rango
espectral de 250 a 800 nm con una eficiencia mayor del 30%, y un
detector lineal de matriz CCD. La luz blanca se enfocó en uno de
los brazos de un detector de reflexión de fibra óptica bifurcada
"seis-alrededor de-uno" (Ocean
Optics, Inc., Modelo R400-7-UV/VIS)
y luz retro-dispersa 360º detectada de otro brazo
del detector del haz de fibras.
La matriz se montó sobre una etapa de traducción
X-Y programable que colocó automáticamente cada
recubrimiento bajo la sonda para permitir la detección del espectro
de luz dispersada. La resistencia a la abrasión se determinó
comparando la intensidad de la luz dispersada para cada muestra.
Cuanto mayor sea la intensidad de la luz dispersada, peor será la
resistencia a la abrasión. La Tabla 3 indica las diversas
composiciones de recubrimiento de acrilato de uretano y triacrilato
de pentaeritritol cuya resistencia a la abrasión se evaluó empleando
un ensayo de abrasión de alto rendimiento con un tiempo de
oscilación de diez minutos.
En la Figura 1 puede notarse que, en las
composiciones de recubrimiento comprendiendo acrilato de uretano y
triacrilato de pentaeritritol, al aumentar el porcentaje en peso de
triacrilato de pentaeritritol, la resistencia a la abrasión es
alta. Se ha descubierto que los recubrimientos poseen mejor
resistencia a la abrasión que aquellos de los dos materiales de
acrilato empleados individualmente. La resistencia a la abrasión de
los recubrimientos se evaluó empleando un ensayo de abrasión de
alto rendimiento, en el que el matriz de los recubrimientos se
abrasionó primero durante diez minutos y se midió la intensidad de
la luz dispersada. Se efectuó una abrasión adicional durante 10
minutos más, seguida de una medición final de la intensidad de la
luz dispersada. La resistencia a la abrasión de los recubrimientos
basados en la mezcla de acrilato de uretano y triacrilato de
pentaeritritol fue mejor que la del recubrimiento conteniendo sólo
acrilato de uretano o triacrilato de pentaeritritol como el
componente acrilato que indica un efecto sinérgico de los materiales
de la presente invención según lo considerado en la Figura 2.
Ejemplo
4
El acrilato de uretano mezclado con triacrilato
de pentaeritritol se recubrió on sobre una lámina de LEXAN® (GE
Company) y se sometió al ensayo de abrasión empleando el ensayo de
abrasión TABER. En este procedimiento se midió el peso original de
la muestra de ensayo. La muestra de ensayo se colocó entonces sobre
el calibrador de abrasión. Una carga de 500 gr de peso se colocó
encima de la rueda abrasiva y se le permitió girar durante 500
ciclos. Entonces se registró el peso final. Tal y como se muestra en
la Figura 3, la lámina de LEXAN® recubierta con una mezcla de
acrilatos polifuncionales mostró una mejor resistencia a la abrasión
que aquellas recubiertas con recubrimientos sencillos de
acrilato.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (8)
1. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible comprendiendo un fotoiniciador, un material de relleno
nanométrico, al menos un acrilato de uretano hexafuncional, y al
menos un derivado de acrilato polifuncional adicional seleccionado
del grupo formado por 1,4-butanodiol diacrilato,
pentaeritritol triacrilato, y derivados de trimetacrilato de
trimetanol y mezclas de los mismos.
2. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la Reivindicación 1, caracterizada
porque dicho material de relleno nanométrico se selecciona del
grupo formado por sílice, zirconia, titania, alúmina, ceria, y
mezclas de los mismos.
3. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la Reivindicación 1, caracterizada
porque dicha composición de recubrimiento comprende adicionalmente
un disolvente seleccionado del grupo formado por alcoholes
alifáticos, glicoléteres, alcoholes cicloalifáticos, ésteres
alifáticos, ésteres cicloalifáticos, hidrocarburos alifáticos,
hidrocarburos cicloalifáticos, hidrocarburos aromáticos, compuestos
alifáticos halogenados, compuestos cicloalifáticos halogenados,
compuestos aromáticos halogenados, éteres alifáticos, éteres
cicloalifáticos, disolventes de amida, disolventes de
sulfóxido.
4. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la Reivindicación 3, caracterizada
porque dicho disolvente es
1-metoxi-2-propanol.
5. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la Reivindicación 1, caracterizada
porque dicho material nanométrico de relleno tiene un tamaño de
partícula de aprox. 10 nm a aprox. 250 nm.
6. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la Reivindicación 1, caracterizada
porque dicho material nanométrico de relleno comprende una sílice
funcionalizada acrilato.
7. Composición de recubrimiento de acrilato
endurecible conforme a la Reivindicación 1 comprendiendo
adicionalmente un absorbente de UV seleccionado de un grupo
constituido por hidroxibenzofenonas, benzotriazoles, cianoacrilatos,
triazinas, derivados de oxanilida, poli(etilennaftalato),
amina impedida, formamidinas, cinnamatos, derivados de malonato y
combinaciones de los mismos.
8. Artículo recubierto con la composición de
recubrimiento curable de acrilato conforme a la Reivindicación
1.
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