ES2343244T3 - Composicion y procedimiento de revestimiento de sustrato metalico. - Google Patents
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Abstract
Composición de revestimiento de sustrato metálico que presenta una superficie exterior libre constituida por una capa de zinc o de aleación a base de zinc, caracterizada porque comprende (% en peso): - silicato(s) de sodio y/o de potasio introducidos en forma de solución acuosa 3%-35% - agente de tensión 0,01%-1% - un silano, en una proporción que permite alcanzar hasta 50% en peso de la película seca de revestimiento, - agua csp 100% presentando dicha composición un pH comprendido entre 11 y 13.
Description
Composición y procedimiento de revestimiento de
sustrato metálico.
La presente invención tiene por objeto una
composición de revestimiento de sustrato metálico a base de una
solución acuosa de silicato de sodio y/o de potasio.
La presente invención se refiere asimismo a los
procedimientos de aplicación de esta composición sobre dicho
sustrato metálico y a las diversas utilizaciones de esta composición
de revestimiento.
Según la presente invención, la composición de
revestimiento está destinada a ser aplicada sobre un sustrato de
acero que presenta una superficie exterior libre constituida por una
capa metálica de zinc o de aleación a base de zinc.
En un modo de realización ventajoso, dicha capa
metálica puede haber sido depositada sobre dicho sustrato de acero
por vía electrolítica o por inmersión en caliente.
A título de ejemplo de sustratos metálicos, se
mencionarán:
- las chapas electrozincadas: sustrato de acero
revestido con una capa de zinc aplicada por vía electrolítica,
- las chapas galvanizadas en caliente: sustrato
de acero revestido con una capa de zinc aplicada por inmersión de
dicha chapa en un baño de zinc en fusión;
- GALFAN: sustrato de acero revestido con una
capa de aleación de zinc (95% en peso) y de aluminio (5% en peso)
aplicada por inmersión en un baño de aleación de zinc y de aluminio
en las mismas proporciones en fusión,
- GALVALUME®: sustrato de acero revestido con
una capa de aleación de aluminio (55% en peso) y de zinc (45% en
peso) aplicada por inmersión en un baño de aleación de aluminio y de
zinc en las mismas proporciones en fusión.
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El tratamiento de superficie metálica es
sometido a múltiples obligaciones a la vez de orden técnico,
económico y ambiental.
La producción de las bobinas de chapa en las
siderúrgicas se efectúa mediante unos procedimientos muy rápidos
cuya velocidad de línea puede estar comprendida entre algunos m/min
y 250 m/min. Cuando se desea acoplar al procedimiento de producción
una etapa de tratamiento de superficie, las tecnologías de
tratamiento de superficie deben acomodarse a estas obligaciones de
velocidad de línea. Pueden aparecer entonces dificultades técnicas
si se desea conservar una buena reactividad química entre el
sustrato y los productos de tratamiento, pero también a nivel de la
formación de película, si se desea obtener una buena tensión y una
buena homogeneidad de los depósitos de película.
Las tecnologías de tratamiento anticorrosión
recurren habitualmente a unos productos a base de cromo (hexavalente
o trivalente) que se aplican en una o varias capas. Sin embargo,
estos productos son nefastos para el entorno y necesitan ser
reemplazados por unos productos de tratamiento sin impacto sobre el
entrono.
Además, los industriales buscan actualmente
utilizar una tecnología que satisfaga un pliego de condiciones
mínimo y capaz de ser funcionalizada con el fin de satisfacer los
niveles de exigencia más elevados y de incrementar el valor añadido
del tratamiento de superficie.
Como complemento a la resistencia a la
corrosión, la funcionalización de los tratamientos se refiere en
particular a los campos siguientes:
- las propiedades de superficie tales como el
carácter hidrófobo o hidrófilo de la superficie, el carácter
antihuella digital de la superficie o bien la modificación de la
alcalinidad libre de la superficie,
- las propiedades de utilización tales como la
flexibilidad y la lubrificación del revestimiento para las
operaciones de plegado o de embutición, pero también la
conductividad eléctrica para el ensamblaje mediante soldadura.
\vskip1.000000\baselineskip
Los industriales están además sometidos a unas
obligaciones económicas y buscan así unos tratamientos compactos a
partir de formulaciones que por una parte se preparan en medio
acuoso (y que no necesitan por tanto inversión complementaria para
el tratamiento de eventuales solventes orgánicos) y que permiten por
otra parte la aplicación de una sola capa con un solo secado.
Por último, las obligaciones de explotación en
línea exigen asimismo unos productos que son por una parte
monocomponente (es decir que no necesitan la preparación de una
mezcla de varios productos previamente a la utilización industrial)
y que son por otra parte estables en el tiempo (es decir de una
duración de vida superior a 3 semanas para acomodarse a las
producciones realizadas por campaña).
La presente invención tiene por objeto una
composición que satisface las exigencias y obligaciones mencionadas
anteriormente.
La composición de revestimiento según la
presente invención está caracterizada porque comprende (% en
peso):
- silicato(s) de sodio y/o de potasio en
forma de solución acuosa 3 a 35%,
- agente de tensión 0,01% a 1%,
- un silano, en una proporción que permite
alcanzar hasta 50% en peso de la película seca de revestimiento
- agua csp 100%,
presentando dicha composición un pH comprendido
entre 11 y 13.
Dicho silicato de sodio y/o de potasio y dicho
agente de tensión serán detallados más adelante en la presente
descripción.
Como se ha indicado anteriormente, la
composición de revestimiento está destinada a ser aplicada sobre un
sustrato metálico. La película húmeda así obtenida es secada a
continuación y da origen a una película de revestimiento seca.
Salvo que se indique lo contrario, todos los
porcentajes indicados en el marco de la presente descripción son
unos porcentajes expresados en peso con respecto al peso total de
dicha composición de revestimiento en forma líquida. En caso
contrario, las proporciones de los constituyentes están expresadas
con respecto a la película seca de revestimiento, es decir en peso
de materia seca con respecto al peso total de la película seca de
revestimiento obtenida.
La composición de revestimiento contiene
preferentemente 5 a 30% en peso de silicato(s) de sodio y/o
de potasio, más preferentemente 5 a 20% en peso de
silicato(s) de sodio y/o de potasio, y aún más
preferentemente 8 a 15% en peso de silicato(s) de sodio y/o
de potasio.
Ventajosamente, esta composición de
revestimiento se puede preparar en forma de concentrado en el que
el porcentaje de silicato(s) de sodio y/o de potasio puede
alcanzar hasta aproximadamente 40% en peso, o bien en forma de
polvo en el que el porcentaje de silicato(s) de sodio y/o de
potasio puede alcanzar hasta aproximadamente 80% en peso.
En el marco de la presente invención, el
silicato de sodio se utiliza en dicha composición en forma de una
solución acuosa de silicato de sodio de composición ponderal
siguiente:
- - SiO_{2}
- 20 a 40% en peso
- - Na_{2}O
- 5 a 20% en peso
- - Agua
- csp 100% en peso
Esta solución de silicato de sodio puede
contener asimismo una pequeña proporción de Na_{2}CO_{3} del
orden de 0,1 % en peso con respecto al peso de la solución de
silicato.
El silicato de potasio se puede utilizar en
dicha composición en forma de una solución acuosa de silicato de
potasio de composición ponderal siguiente:
- - SiO_{2}
- 15 a 35% en peso
- - K_{2}O
- 5 a 35% en peso
- - Agua
- csp 100% en peso
La presente invención tiene asimismo por objeto
la película seca de revestimiento susceptible de ser obtenida a
partir del procedimiento de aplicación (descrito a continuación) de
la composición de revestimiento sobre un sustrato metálico. Esta
película seca de revestimiento está caracterizada porque comprende
por lo menos 40% en peso de materia seca de silicato(s) de
sodio y/o de potasio, preferentemente entre 60% y 99,9% en peso con
respecto al peso total de la película seca de revestimiento.
En el sentido de la presente invención, se
entiende por "agente de tensión" un aditivo cuya función es
rebajar y controlar la energía de superficie líquida de la
composición (o tensión superficial). La energía de superficie es la
energía necesaria para llevar las moléculas del interior del líquido
de la composición a su superficie. Cuanto más baja es la energía de
superficie de la composición, más importante es la humectabilidad de
la superficie del sustrato metálico. La humectabilidad es la
facultad para dicho sustrato de recibir un líquido que le permite
extenderse sobre la mayor superficie posible.
La energía de superficie de la composición se
ajusta preferentemente de manera que se obtenga una buena
humectabilidad de la superficie a revestir en unas condiciones de
velocidad de línea elevada antes de que el producto sea fijado
entrando en la zona de secado.
La composición de revestimiento contiene entre
0,01 y 1% en peso de un agente de tensión, preferentemente
aproximadamente 0,1% en peso de un agente de tensión.
Se obtiene así ventajosamente una composición de
revestimiento que presenta un valor de tensión superficial
comprendido entre 20 y 50 Dinas.cm^{-1} (20 mN.n^{-1} y 50
mN.m^{-1}), preferentemente entre 22 y 45
Dinas.cm^{-1}(22 mN.m^{-1} y 45 mN.m^{-1}), más
preferentemente entre 22 y 40 Dinas.cm^{-1}(22 mN.m^{-1}
y 40 mN.m^{-1}).
El agente de tensión puede ser añadido
separadamente o en ocasión de la incorporación de otro constituyente
que contenga dicho agente, por ejemplo de una dispersión o de una
emulsión de un polímero.
A título de ejemplo de agente de tensión, se
mencionarán los copolímeros de polipropilenglicol y de
polietilenglicol (tal como el Pluronic PE 3100® fabricados por
BASF), las resinas a base de silicona (tal como la BYK 348®,
fabricada por BYK), los glicoles acetilénicos (tal como el Dynol
604® fabricado por Air Producs), las mezclas aniónicas y no iónicas
(tal como el Dapro W95 HS®, comercializado por Elementis), los
amonios cuaternarios (tal como el Cycloquart®, fabricado por
Clariant), los alcoholes polietoxilados modificados (tal como el
Triton DF16®, fabricado por Union Carbide), así como sus mezclas
compatibles.
El agente de tensión puede ser añadido a la
composición según la presente invención en forma de una solución
acuosa, de una dispersión o de una emulsión en agua, con o sin
cosolvente.
Ventajosamente, el agua utilizada en la
composición de revestimiento según la presente invención sufre
previamente un proceso de desionización de tal manera que la
conductividad de este agua sea aproximadamente inferior a
20\muS/cm.
El pH de la composición de revestimiento está
comprendido entre 11 y 13, más preferentemente comprendido entre 11
y 12.
Según una característica de la invención, la
composición de revestimiento puede contener además un polímero cuya
función es rebajar la temperatura de transición vítrea de la
película seca de revestimiento.
Cuando dicha composición se aplica sobre un
sustrato y sufre a continuación una operación de secado, la
presencia de dicho polímero confiere unas propiedades de
elasticidad y de flexibilidad a la película seca de revestimiento
así obtenida. Dicho polímero permite entonces disminuir o eliminar
la aparición de agrietados a nivel de la película seca de
revestimiento, cuando tiene lugar una deformación mecánica ulterior
del sustrato metálico.
A título de ejemplo de dicho polímero, se
mencionarán en particular los polímeros o copolímeros acrílicos
tales como Polysol M-19® (fabricado por SHOWA
Highpolymer Co. Ltd) o el Rhodopas D-20 40®
(fabricado por Rhodia), los poliuretanos, los alquidos, los ésteres
de epoxi, así como sus mezclas compatibles.
Ventajosamente, dicho polímero puede ser añadido
a la composición según la presente invención en forma de una
dispersión o de una emulsión en agua o de una solución acuosa, en
una proporción que permite ventajosamente alcanzar hasta 60% en
peso de la película seca de revestimiento.
En esta forma, dicho polímero puede en la misma
ocasión proporcionar a la composición el agente de tensión
mencionado anteriormente.
Según otra característica de la invención, la
composición de revestimiento contiene además un aditivo que permite
aumentar la hidrofobicidad de la película seca de revestimiento, en
una proporción que permite alcanzar hasta 50% en peso de la
película seca de revestimiento, preferentemente hasta 25% en peso de
la película seca de revestimiento.
Este aditivo es un silano, preferentemente
seleccionado de entre los di- o trimetoxisilanos, o los
di-o trietoxisilanos funcionalizados, así como sus
mezclas. La funcionalidad orgánica puede ser del tipo vinilo,
aminado u oxirano (epoxi). Preferentemente, el silano se selecciona
de entre los silanos con funcionalidad epoxi tal como el
beta-(3,4-epoxiciclohexil) etiltrimetoxisilano, el
4(trimetoxisilil)butano-1,2 epóxido o
el gamma-glicidoxipropiltrimetoxi-
silano.
silano.
El silano puede desempeñar asimismo la función
de un agente ligante, de un estabilizante para la composición de
revestimiento y permitir aumentar la resistencia a la corrosión de
la película seca de revestimiento.
Estos silanos se pueden utilizar
independientemente o en combinación en forma prehidrolizada o
no.
A la introducción del silano puede también estar
asociada la adición de Titanato o Zirconato para reforzar la
reticulación del sistema ligante en función de las características
requeridas para el revestimiento.
El aumento de la hidrofobicidad de la película
seca de revestimiento puede observarse visualmente, en particular
cuando tienen lugar ensayos de corrosión cíclica (DIN 50017KTW), por
la formación de gotitas de vapor de agua condensada (que procede
del electrolito) menos extendidas que en el caso de un revestimiento
cuyo ligante está solamente compuesto por silicato.
Se supone que la introducción del silano en la
composición de revestimiento conduce a la disminución de la
permeabilidad y/o de la porosidad de la película seca de
revestimiento con el electrolito, confiriéndole así su carácter
hidrófobo.
El carácter hidrófobo de la película seca de
revestimiento por la introducción del silano en la composición de
revestimiento permite aplicar un espesor de película seca menor para
un mismo resultado de resistencia a la corro-
sión.
sión.
Según otra característica de la invención, la
composición de revestimiento puede contener además un aditivo que
permite disminuir la alcalinidad libre de superficie de la película
seca de revestimiento, en una proporción que permite ventajosamente
alcanzar hasta 25% en peso de la película seca de revestimiento.
Este aditivo es preferentemente una sal de Cerio
(Ce), una sal de Lantano (La), una sal de Molibdeno (Mo), el ácido
molíbdico, el ácido paratoluensulfónico, así como sus sales, o bien
un poliol tal como el glicerol, así como sus mezclas.
Según otra característica de la invención, la
composición de revestimiento puede contener además un aditivo que
permite aumentar las propiedades anticorrosión de la película seca
de revestimiento, en una proporción que permite ventajosamente
alcanzar hasta 25% en peso de la película seca de revestimiento.
Este aditivo es preferentemente un ligante
mineral tal como un titanato o un circonato, así como sus
mezclas.
Según otra característica de la invención, la
composición de revestimiento puede contener además un agente
lubrificante. A título de ejemplo de agente lubrificante, se
mencionarán en particular unos polímeros orgánicos sintéticos tales
como el politetrafluoroetileno, el polietileno, el polietilenglicol
o unos polímeros orgánicos naturales tales como la cera de Carnauba
o las parafinas, así como sus mezclas. El lubrificante es añadido a
la composición de revestimiento en una proporción que permite
ventajosamente alcanzar hasta 15% en peso de la película seca de
revestimiento, preferentemente entre 1,5 y 15% en peso de la
película seca de revestimiento, más preferentemente entre 3 y 15%
en peso de la película seca de revestimiento, y aún más
preferentemente entre 5 y 15% en peso de la película seca de
revestimiento.
En la práctica, se ha observado que el
lubrificante puede necesitar un estabilizante con el fin de evitar
una separación de fases en la composición de revestimiento.
A título de ejemplo de estabilizante, se
mencionarán en particular, las arcillas organófilas (naturales o
sintéticas), los derivados de sílice, los derivados celulósicos, la
goma de xantano o los espesantes asociativos de tipo poliuretano o
acrílico, así como sus mezclas.
De manera ventajosa, el estabilizante es añadido
a la composición de revestimiento según la presente invención en
una proporción que permite alcanzar entre aproximadamente 0,1 y 5%
en peso de la película seca de revestimiento.
Según otra característica de la invención, la
composición de revestimiento puede ser adicionada además con un
agente antiespuma elegido de forma compatible con los otros
constituyentes de la composición de revestimiento y cuya cantidad
óptima es determinada según los experimentos habituales de rutina
conocidos por el experto en la materia.
En las condiciones de realización de la
composición la presente invención, dicha composición podrá estar
esencialmente desprovista de solvente orgánico. En efecto, los
solventes orgánicos han resultado, en la práctica, poco compatibles
con los silicatos de sodio y/o de potasio, constituyentes
principales de la composición de revestimien-
to.
to.
La presente invención se refiere asimismo a un
procedimiento de revestimiento de un sustrato metálico que
comprende la aplicación de la composición de revestimiento descrita
previamente en la superficie de dicho sustrato.
En el marco de la presente invención, la
aplicación de la composición de revestimiento descrita previamente
se realiza en el curso de una operación que consiste en depositar
una película húmeda de dicha composición, de pequeño espesor
apropiado, seguida de una operación de secado de dicho sustrato
metálico así revestido, que da origen a una película seca de
revestimiento de dicho sustrato.
Ventajosamente, el espesor de la película húmeda
de la composición de revestimiento depositada sobre el sustrato
metálico está comprendido entre 0,3 y 39 \mum, preferentemente
comprendido entre 0,3 y 30 \mum y la película húmeda se aplica a
razón de 0,6 a 40 g/m^{2} preferentmente de 0,6 a 24
g/m^{2}.
El procedimiento objeto de la presente invención
puede ser realizado en línea, después de la etapa de revestimiento
metálico de zinc o de aleación a base de zinc del sustrato de acero,
o sobre línea de recuperación tal como sobre línea de prelacado
("coil-coating").
De acuerdo con el procedimiento objeto del a
presente invención, la operación de depósito de la película húmeda
de la composición de revestimiento sobre el sustrato metálico se
puede efectuar ventajosamente mediante pulverización o mediante
aspersión, seguida de una operación de escurrido, mediante inmersión
seguida de una operación de escurrido o por medio de un sistema de
recubrimiento compuesto por lo menos por un rodillo.
En el caso de la aspersión o de la inmersión, la
operación de escurrido permite controlar el espesor de la película
húmeda depositada sobre el sustrato metálico. Esta operación de
escurrido se puede realizar ventajosamente con la ayuda de un juego
de rodillos escurridores.
En un modo de realización ventajoso de la
presente invención, la operación de secado del sustrato metálico
revestido con la película húmeda se realiza mediante calentamiento
del sustrato metálico o de la película húmeda de manera que se
lleve estos últimos a una temperatura comprendida entre la
temperatura ambiente y 240ºC. La operación de calentamiento se
puede realizar directamente por inducción, o indirectamente por
convección o por infrarrojos. El calentamiento por convección
requiere en general una duración de secado más larga que un
calentamiento por inducción o por infrarrojos. Esta operación de
secado se realiza ventajosamente mediante calentamiento del
sustrato metálico o de la película húmeda de manera que lleve estos
últimos preferentemente a una temperatura de por lo menos
aproximadamente 35ºC por una duración de por lo menos 2 segundos si
se utiliza un calentamiento por convección y por una duración
máxima de 10 segundos, preferentemente de 5 segundos, más
preferentemente de 1 a 2 segundos, si se utiliza un calentamiento
por inducción o por infrarrojos.
Ventajosamente, la operación de secado se lleva
a cabo con el fin de obtener un espesor de película seca de
revestimiento comprendido entre 0,05 y 0,80 \mum, preferentemente
entre 0,05 y 0,60 \mum y de manera que se obtenga un peso de capa
de película seca de revestimiento comprendido entre 0,1 g/m^{2} y
1,3 g/m^{2}, preferentemente entre 0,2 g/m^{2} y 1,2 g/m^{2},
y más preferentemente entre 0,2 a 0,5 g/m^{2}.
Según un ejemplo particular del procedimiento
objeto de la presente invención, las operaciones de depósito de la
película húmeda y de secado se realizan entre las operaciones de
revestimiento metálico a base de zinc o de aleación de zinc del
sustrato de acero y de bobinado final.
La presente invención se refiere asimismo a las
diversas utilizaciones de la composición de revestimiento objeto de
la presente invención.
Según una característica de la presente
invención, la composición de revestimiento se puede utilizar como
capa de protección anticorrosión de chapas metálicas cuando se
aplica sobre dichas chapas. Ventajosamente, dicha composición se
puede utilizar como capa de protección anticorrosión de chapas
metálicas destinadas a ser almacenadas temporalmente.
Cuando dicha composición de revestimiento se
aplica sobre un sustrato metálico que se hace pasar por unos baños
de desengrasado, como por ejemplo en el curso de una gama de pintura
automóvil, la resistencia química de la capa de revestimiento
obtenida depende de múltiples parámetros, de los cuales en
particular:
- las condiciones de secado de dicho sustrato
revestido de la película húmeda cuando tiene lugar el procedimiento
de aplicación de la composición de revestimiento,
- la temperatura y la alcalinidad de los baños
de desengrasado, o
- el tiempo de inmersión del sustrato en los
baños de desengrasado.
Por ejemplo, cuando tienen lugar unos baños de
desengrasado de una gama de pintura automóvil, una capa de película
de revestimiento seco según la presente invención, cuando ha sido
aplicada sobre un sustrato metálico y después secada a 240ºC,
resiste completamente dichos baños de desengrasado. En
contrapartida, cuando ha sido secada a 145ºC, dicha capa de
película de revestimiento seco es parcialmente solubilizada por los
baños de desengrasado y cuando ha sido secada a 50ºC, es
completamente solubilizada por los baños de desengrasado.
Ventajosamente, la composición de revestimiento
se puede utilizar como capa de lubrificación cuando contiene además
un agente lubrificante y que es aplicada sobre unas chapas metálicas
con vistas a su conformado, en particular con vistas al plegado, al
curvado y a la embutición de dichas chapas metálicas.
Según otra característica de la invención, la
composición de revestimiento se puede utilizar como agente
antihuellas digitales ("anti-fingerprint"). En
la práctica, se ha podido observar que unas chapas metálicas
recubiertas con la composición de revestimiento objeto de la
presente invención pueden ser manipuladas tal cual, sin que unas
trazas de dedos queden ulteriormente impresas sobre dichas chapas
metálicas.
\newpage
Según otra característica de la presente
invención, la composición de revestimiento se puede aplicar sobre
unas piezas de sustrato metálico destinadas a ser soldadas.
En el caso en que se aplican unas películas de
revestimiento de pequeño espesor, dichos sustratos así revestidos
conservan su propiedad de soldabilidad y las operaciones de
soldadura se pueden realizar directamente.
En el caso en que la película de revestimiento
es de espesor más importante, la composición de revestimiento puede
necesitar la adición de pigmentos conductores tales como el fosfuro
de hierro, el silicato de amonio, el níquel, el tungsteno, el zinc
(puro o aleado) y el carbono, así como sus mezclas.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de los
ejemplos siguientes. Estos ejemplos se dan a título indicativo y no
limitativo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
1
En la composición de revestimiento (A) formulada
a continuación, se utiliza:
- \bullet
- la solución de silicato de sodio (20N32®, fabricada por Rhodia) que responde a la composición ponderal siguiente:
- - SiO_{2}
- 28,6% en peso
- - Na_{2}O
- 8,9% en peso
- - Na_{2}CO_{3}
- 0,1% en peso
- - Agua
- csp 100% en peso
- \bullet
- el agente de tensión: copolímero de polipropilenglicol y de polietilenglicol con 10% de polietilenglicol en la molécula (Pluronic PE3100® fabricado por BASF).
En un matraz de 5 litros, equipado con un
dispersador Rayneri® del tipo 33/300 y de una turbina desfloculadora
de diámetro 85 mm, se introducen 1463,6 g de agua desionizada, se
añaden bajo agitación (velocidad 250 rpm) 4 g de Pluronic PM 3100®,
se deja mezclar 10 minutos a 350 rpm, se añaden bajo agitación
(velocidad 250 rpm) 2.532,4 g de solución de silicato de sodio
(20N32®) y se deja mezclar 30 minutos a 350 rpm.
Ejemplo comparativo
2
En la composición de revestimiento (B) formulada
a continuación, se utiliza:
- \bullet
- la solución de silicato de sodio 20N32® utilizada en el ejemplo 1 en la composición (A),
- \bullet
- una emulsión en agua al 45% en peso de materia seca de polímero acrílico Polysol M-19®, fabricado por SHOWA Highpolymer Co,Ltd,
- \bullet
- una emulsión en agua al 45% en peso de materia seca de polietileno MICHEM® Emulsion 45745, fabricado por MICHELMAN,
- \bullet
- una dispersión en agua al 41% en peso de materia seca de politetrafuoroetileno MICHEM® Glide 5, fabricado por MICHELMAN.
En un bote de plástico de 0,8 litros equipado
con un dispersador Rayneri® de tipo 33/300 y con una turbina
desfloculadora de diámetro 55 mm, se introducen 385,3 g de agua
desionizada, se añaden bajo agitación débil (velocidad 250 rpm)
14,9 g de Polysol M-19®, se mezcla 5 minutos, se
añaden bajo agitación débil (velocidad 250 rpm) 17,2 g de MICHEM®
Emulsión 45745, se mezcla 5 minutos, se añaden bajo agitación débil
(velocidad 250 rpm) 9,7 g de MICHEM® Glide 5, se mezcla 5 minutos,
se añaden bajo agitación débil (velocidad 250 rpm), 172,9 g de
solución de silicato de sodio (20N32®) y después se deja mezclar 30
minutos bajo agitación débil (velocidad 250 rpm).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo comparativo
3
En la composición de revestimiento (C) formulada
a continuación, se utiliza:
- \bullet
- la solución de silicato de potasio (K4/2®, fabricada por CLARIANT) que responde a la composición ponderal siguiente:
- - SiO_{2}
- 26,5% en peso
- - K_{2}O
- 12,9% en peso
- - Agua
- csp 100% en peso
- \bullet
- el agente de tensión Pluronic PE3100® utilizado en el ejemplo 1 en la composición (A).
En un matraz de 5 litros equipado con un
dispersador Rayneri de tipo 33/300 y con una turbina desfloculadora
de diámetro 85 mm, se introducen 1.535,2 g de agua desionizada, se
añaden bajo agitación (velocidad 250 rpm) 4 g de Pluronic PE3100®,
se deja mezclar 10 minutos a 350 rpm, se añaden bajo agitación
(velocidad 250 rpm) los 2.460,8 g de solución de silicato de
potasio K4/2® y después de deja mezclar 30 minutos a 350 rpm.
Ejemplo comparativo
4
En la composición de revestimiento (D) formulada
a continuación, se utilizan:
- \bullet
- la solución de silicato de litio (KLEBOFON 3®, fabricada por CLARIANT) que responde a la composición ponderal siguiente:
- - SiO_{2}
- 21% en peso
- - Li_{2}O
- 2,9% en peso
- - Agua
- csp 100% en peso
En un matraz de 5 litros equipado con un
dispersador Rayneri del tipo 33/300 y con una turbina desfloculadora
de diámetro 85 mm, se introducen 596 g de agua desionizada, se
añaden bajo agitación (velocidad 250 rpm) 4 g de Pluronic PE 3100®,
se deja mezclar 10 minutos a 350 rpm, se añaden bajo agitación
(velocidad 250 rpm) los 3.400 g de solución de silicato de litio
KLEBOFON 3®.
Ejemplo comparativo
5
Estos ensayos de determinación de energía de
superficie se han realizado según las normas DIN53914 o ASTM D971
(ensayo según Du Noüy).
Los ensayos de medición de energía de superficie
cuyos resultados están agrupados en la tabla siguiente se han
realizado a partir de la solución de silicato de sodio (20N32®)
utilizada en el ejemplo 1, a la que se han añadido diferentes
agentes de tensión.
Ejemplo comparativo
6
Estos ensayos se han realizado sobre unas
muestras de sustrato metálico revestidas de una composición según
la presente invención que responde a la composición siguiente (%
expresados en peso de materia seca con respecto a la película seca
de revestimiento obtenida):
- 78% de silicato de sodio (a partir de la
solución de silicato de sodio 20N32® del ejemplo 1),
- 8% de polímero acrílico (emulsión en agua al
45% en peso de materia seca de polímero acrílico Polysol
M-19®, fabricado por SHOWA Highpolymer Co.Ltd),
- 14% de agente lubrificante, del cual se hace
variar la naturaleza y la composición como se ha descrito en la
tabla siguiente.
El ensayo consiste en someter la muestra de
sustrato metálico a un rozamiento sobre una longitud de
aproximadamente 50 mm (véase la figura 1).
Las muestras son de un formado de 50 mm x 200 mm
y son tratadas por las 2 caras.
Se impone una fuerza lateral (F_{L}) a la
muestra y ésta es sometida a una tracción a velocidad constante de
20 mm/min. La fuerza de tracción F_{T} se mide después de una
distancia de rozamiento de 50 mm.
El valor de coeficiente de rozamiento está
expresado por la relación:
Coeficiente de
rozamiento \mu = \frac{fuerza \ de \ tracción}{2 \ x \ fuerza \
lateral} =
\frac{F_{T}}{2F_{L}}
Este ensayo permite determinar la calidad de
lubrificación de las películas de revestimientos ensayados. Cuanto
más bajo es el valor de \mu, mejor es la lubrificación.
La temperatura de medición es de 21 \pm
2ºC.
Los pesos de capa de película seca de
revestimiento depositada sobre las muestras de sustrato metálico
están comprendidos entre 1 y 1,2 g/m^{2}.
Las mediciones representadas en la tabla
siguiente han sido obtenidas para una fuerza lateral F_{L} de 500
daN.
La muestra de referencia es una chapa
electrocincada (7,5 \mum sobre cada cara) sobre la cual se ha
aplicado una capa de aceite ANTICORRIT 4107 S® (fabricante FUCHS) a
una altura de 2,5 g/m^{2} sobre cada una de las caras. Este
aceite se utiliza ampliamente en la industria automóvil como
lubricante de chapas destinadas a la embutición.
PTFE = politetrafluoroetileno
PEG = polietilenglicol
PE= polietileno
Los coeficientes de rozamiento de las muestras
revestidas con la película seca de composición según la presente
invención (B1) a (B6) son inferiores al coeficiente de rozamiento de
la muestra de referencia. Esto indica que la lubrificación de las
muestras revestidas con una película seca de composición según la
presente invención (B1) a (B6) es mejor que la de la muestra de
referencia.
Estos ensayos han consistido en exponer unas
muestras galvanizadas a la intemperie natural en un entono exterior
industrial.
Ejemplo
7
Estos resultados demuestran que la composición
que comprende el silano es más eficaz contra la corrosión que la
composición sin silano. La introducción de silano permite por tanto
disminuir los pesos de capa manteniendo al mismo tiempo las mismas
propiedades anticorrosión.
Claims (36)
1. Composición de revestimiento de sustrato
metálico que presenta una superficie exterior libre constituida por
una capa de zinc o de aleación a base de zinc, caracterizada
porque comprende (% en peso):
- silicato(s) de sodio y/o de potasio
introducidos en forma de solución acuosa 3%-35%
- agente de tensión 0,01%-1%
- un silano, en una proporción que permite
alcanzar hasta 50% en peso de la película seca de revestimiento,
- agua csp 100%
presentando dicha composición un pH comprendido
entre 11 y 13.
2. Composición de revestimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque comprende (% en
peso):
- 5 a 30% en peso, preferentemente 5 a 20%, más
preferentemente 8 a 15% en peso, de silicato(s) de sodio y/o
de potasio, y/o
- aproximadamente 0,1% en peso de un agente de
tensión.
3. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el
silicato de sodio se utiliza en la composición en forma de una
solución acuosa de silicato de sodio de composición ponderal
siguiente:
- - SiO_{2}
- 20%-40%
- - Na_{2}O
- 5%-20%
- - Agua
- csp 100%
4. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el
silicato de potasio se utiliza en la composición en forma de una
solución acuosa de silicato de potasio de composición ponderal
siguiente:
- - SiO_{2}
- 15%-35%
- - K_{2}O
- 5%-35%
- - Agua
- csp 100%
5. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el agente
de tensión se selecciona de entre un copolímero de
polipropilenglicol y de polietilenglicol, una resina a base de
silicona, un glicol acetilénico, una mezcla aniónica y no iónica, un
amonio cuaternario, un alcohol polietoxilado modificado o una de
sus mezclas compatibles.
6. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque presenta
un pH comprendido entre 11 y 12.
7. Composición de revestimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende
además un polímero cuya función es rebajar la temperatura de
transición vítrea de la película seca de revestimiento, en
particular un polímero o copolímero acrílico, un poliuretano, un
alquido, un éster de epoxi, o una de sus mezclas compatibles.
8. Composición de revestimiento según la
reivindicación 7, caracterizada porque dicho polímero es
añadido a dicha composición en forma de una dispersión o de una
emulsión en agua o de una solución acuosa.
9. Composición de revestimiento según la
reivindicación 7, caracterizada porque dicho polímero es
añadido a dicha composición en una proporción que permite alcanzar
hasta 60% en peso de la película seca de revestimiento.
10. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada
porque comprende además un aditivo que permite disminuir la
alcalinidad libre de superficie de la película seca de
revestimiento, en particular una sal de cerio, una sal de lantano,
una sal de molibdeno, el ácido molíbdico, el ácido
paratoluensulfónico o un poliol, así como sus mezclas, en una
proporción que permite alcanzar hasta 25% en peso de la película
seca de revestimiento.
11. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada
porque comprende además un aditivo que permite aumentar las
propiedades anticorrosión de la película seca de revestimiento, en
particular un titanato o un circonato, así como sus mezclas, en una
proporción que permite alcanzar hasta 25% en peso de la película
seca de revestimiento.
12. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada
porque contiene además un agente lubrificante, en particular el
politetrafluoroetileno, el polietileno, el polietilenglicol, la
cera de Carnauba, o la parafina así como sus mezclas.
13. Composición de revestimiento según la
reivindicación 12, caracterizada porque el agente
lubrificante es añadido a dicha composición de revestimiento en una
proporción que permite alcanzar hasta 15% en peso de la película
seca de revestimiento, preferentemente entre 1,5 y 15% en peso de la
película seca de revestimiento, más preferentemente entre 3 y 15%
en peso de la película seca de revestimiento, y aún más
preferentemente entre 5 y 15% en peso de la película seca de
revestimiento.
14. Composición de revestimiento según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada
porque comprende además un agente antiespuma.
15. Composición de revestimientos según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada
porque presenta un valor de tensión superficial comprendido entre
20 mN.m^{-1} y 50 mN.m^{-1}, preferentemente
entre 22 mN.m^{-1} y 45 mN.m^{-1}, y más preferentemente entre
22 mN.m^{-1} y 40 mN.m^{-1}.
16. Sustrato metálico revestido con la ayuda de
una composición según una de las reivindicaciones 1 a 15.
17. Procedimiento de aplicación sobre sustrato
metálico que presenta una superficie exterior libre constituida por
una capa metálica a base de zinc o de aleación a base de zinc, de
una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16,
caracterizado porque comprende una operación que consiste en
depositar una película húmeda de dicha composición, de pequeño
espesor apropiado, seguida de una operación de secado del sustrato
metálico así revestido, que da origen a una película seca de
revestimiento de dicho sustrato.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque la película de la composición de
revestimiento se deposita en forma de una película húmeda de
espesor comprendido entre 0,3 \mum y 39 \mum, preferentemente
comprendido entre 0,3 y 30 \mum.
19. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque la película de
la composición de revestimiento se deposita en forma de una
película húmeda aplicada a razón de 0,6 g/m^{2} a 40 g/m^{2},
preferentemente de 0,6 a 24 g/m^{2}.
20. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación
de depósito de la película húmeda se efectúa por pulverización.
21. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación
de depósito de la película húmeda se efectúa por aspersión seguida
de una operación de escurrido de la película húmeda depositada con
el fin de permitir el control de su espesor.
22. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación
de depósito de la película húmeda se efectúa por inmersión seguida
de una operación de escurrido con el fin de controlar el espesor de
la película húmeda depositada.
23. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 21 y 22, caracterizado porque la operación
de escurrido se realiza con la ayuda de un juego de rodillos
escurridores.
24. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la operación
de depósito de la película húmeda se efectúa por medio de un
sistema de recubrimiento compuesto por lo menos por un rodillo.
25. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque la operación
de secado se realiza por calentamiento del sustrato metálico o de
la película húmeda de manera que lleve estos últimos a una
temperatura comprendida entre la temperatura ambiente y 240ºC.
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
caracterizado porque la operación de secado se realiza por
calentamiento del sustrato metálico o de la película húmeda de
manera que lleve estos últimos preferentemente a una temperatura de
por lo menos aproximadamente 35ºC por una duración de por lo menos 2
segundos si se utiliza un calentamiento por convección y por una
duración máxima de 10 segundos, preferentemente de 5 segundos, más
preferentemente de 1 a 2 segundos, si se utiliza un calentamiento
por inducción o por infrarrojos.
27. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque se lleva a
cabo la operación de secado con el fin de obtener un espesor final
de película seca de revestimiento comprendido entre 0,05 \mum y
0,80 \mum, preferentemente entre 0,05 y 0,60 \mum.
28. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque se lleva a
cabo la operación de secado de manera que se obtenga un peso de
capa de película seca de revestimiento comprendido entre 0,1
g/m^{2} a 1,3 g/m^{2}, preferentemente entre 0,2 g/m^{2} a 1,2
g/m^{2}, más preferentemente entre 0,2 a 0,5 g/m^{2}.
29. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 28, caracterizado porque las
operaciones de depósito de la película húmeda y de secado se
realizan entre las operaciones de revestimiento metálico de zinc o
de aleación a base de zinc de dicho sustrato metálico y de bobinado
final.
30. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 29, caracterizado porque la película
seca de revestimiento comprende por lo menos 40% en peso de materia
seca de silicato(s) de sodio y/o de potasio, preferentemente
entre 60% y 99,9% en peso con respecto al peso total de la película
seca de revestimiento.
31. Utilización de una composición de
revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para
la protección anticorrosión de chapas metálicas.
32. Utilización de una composición de
revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13 como
capa de lubrificación cuando se aplica sobre unas chapas metálicas
con vistas a su conformado, en particular con vistas al plegado, al
curvado y a la embutición de dichas chapas metálicas.
33. Utilización de una composición de
revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, como
agente antihuellas digitales, cuando se aplica sobre unas chapas
metálicas.
34. Utilización de una composición de
revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para
el revestimiento de piezas de sustrato metálico destinadas a ser
soldadas.
35. Utilización de una composición de
revestimiento según la reivindicación 33, que permite una soldadura
directa de dichas piezas de sustrato metálico una vez revestidas con
dicha composición de revestimiento.
36. Utilización de una composición de
revestimiento según la reivindicación 34, que comprende además unos
pigmentos conductores tales como fosfuro de hierro, silicato de
amonio, níquel, tungsteno, zinc y carbono en el caso de aplicación
de película de revestimiento gruesa.
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