ES2623494T3 - Medio de bajo contenido de componentes orgánicos volátiles - Google Patents

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Abstract

Una composición de recubrimiento de bajo contenido de COV que comprende, antes de la cocción, una frita de vidrio, y del 10 % al 50 % en peso, basado en la composición total, de un medio que incluye carbonato de dimetilo y al menos un éter de glicol.

Description

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DESCRIPCION
Medio de bajo contenido de componentes organicos volatiles
La presente invencion se refiere a un medio o un vehlculo llquidos para composiciones de recubrimiento, tales como composiciones de recubrimiento de ceramica, composiciones de pellcula gruesas y delgadas, barnices y esmaltes de vidrio. El medio es bajo en compuestos organicos volatiles (COV).
Las composiciones de recubrimiento de ceramica para proporcionar recubrimientos decorativos y funcionales para el vidrio, la porcelana y similares son bien conocidas. En general, las composiciones de recubrimiento de ceramica se componen de un vehlculo o medio, frita de vidrio, y, opcionalmente, pigmento. Normalmente, la composicion esta en forma de pasta y se aplica a un sustrato tal como vidrio automotriz o arquitectonico por serigrafla u otra tecnica de aplicacion. El sustrato revestido a continuacion se calienta para volatilizar el vehlculo o medio, y/o se cuece para fundir la frita de vidrio, con lo que el recubrimiento se une con firmeza a la superficie del sustrato. El vehlculo utilizado en estas composiciones de pasta normalmente incluye disolventes organicos volatiles. Como se apreciara, dichos disolventes son perjudiciales para el medio ambiente y han dado lugar a regulaciones gubernamentales que requieren la reduccion de las cantidades de compuestos organicos volatiles (COV) en composiciones de recubrimiento. Por lo tanto, existe una necesidad en la tecnica de composiciones de recubrimiento de ceramica que tengan un contenido reducido de COV.
En un intento de reducir las emisiones de COV, se han hecho esfuerzos anteriormente para formular composiciones de recubrimiento de pasta ceramica a base de disolventes de alto punto de ebullicion o monomeros acrllicos curables. Sin embargo, debido a ciertas cuestiones practicas, dichos disolventes o medios no se pueden utilizar como vehlculo primario o como aditivo debido a que modifican drasticamente el tiempo de secado y la viscosidad de aplicacion de la composicion resultante. En consecuencia, subsiste la necesidad de un medio de bajo contenido de COV que todavla proporcione caracterlsticas de secado y de aplicacion aceptables para una composicion de recubrimiento de pasta ceramica utilizando el medio. Esta necesidad tambien es aplicable a otras composiciones que se utilizan en procesos de coccion, tales como esmaltes de vidrio, barnices y pellculas electronicas gruesas y delgadas.
El documento CA 2.056.784 A1 describe una espuma de poliuretano rlgida curada que se puede disolver o eliminar de un sustrato por contacto de la espuma rlgida de poliuretano con una mezcla que comprende (1) un carbonato de alquileno tal como carbonato de propileno y (2) al menos un co-disolvente de carbonato de no alquileno.
El documento WO 2010/133889 A2 se refiere a una tinta de chorro de tinta que comprende del 25 al 45 % en peso basado en el peso total de la tinta de carbonato de propileno, un disolvente de eter glicolico, una resina portadora y un agente colorante.
En el documento CA 1.305.173 C se describe un proceso para la preparation de etilenglicol y carbonato de dimetilo haciendo reaccionar metanol y carbonato de etileno en presencia de una serie de sistemas catalizadores heterogeneos.
El documento US 2010/099806 A1 se refiere a un proceso para producir composiciones que contienen carbonato de dimetilo solo o en combination con otro co-disolvente y tambien describe composiciones de recubrimiento de bajo contenido de COV usadas en aplicaciones de repintado de automoviles.
El documento JP 2009-256548 A proporciona una composicion de pasta de vidrio que incluye un copollmero (met)acrllico, partlculas finas de vidrio y un disolvente de alto punto de ebullicion, donde el copollmero (met)acrllico tiene un segmento derivado de un monomero (met)acrllico que tiene un grupo hidroxi, un segmento derivado de un monomero de (met)acrilato cuyo sustituyente alcoholico tiene cuatro o menos carbonos, y un segmento derivado de (met)acrilonitrilo.
El documento US 2005/202982 A1 describe una composicion quitaesmalte de unas que contiene carbonato de alquileno o un disolvente de uso general, tal como un diluyente o separador de pinturas. La composicion incluye: (i) al menos un disolvente de carbonato de alquileno, (ii) agua, y (iii) una cantidad eficaz de un agente tamponador de pH.
El colorante de barniz secundario para artlculos ceramicos descrito en el documento SU 1740339 A1 contiene un disolvente que comprende carbonato de propileno y alcohol isopropllico.
Las dificultades y los inconvenientes asociados a los sistemas conocidos anteriormente se abordan en la presente composicion, recubrimientos, y metodos relacionados.
En un aspecto, la presente invencion proporciona un medio de bajo contenido de COV que comprende una cantidad eficaz de al menos un disolvente de bajo contenido de COV seleccionado del grupo que consiste en carbonato de propileno, carbonato de dimetilo, y combinaciones de los mismos; y al menos un eter de glicol.
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En otro aspecto, la presente invencion proporciona una composition de recubrimiento de bajo contenido de COV que comprende, antes de la coccion, (i) frita de vidrio, y (ii) de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 50 % de un medio que incluye al menos un disolvente de bajo contenido de COV seleccionado del grupo que consiste de carbonato de propileno, carbonato de dimetilo, y combinaciones de los mismos y al menos un eter de glicol. La composicion de recubrimiento puede comprender una composicion de recubrimiento de ceramica, una pellcula gruesa o de un esmalte de vidrio.
En todavla otro aspecto, la invencion proporciona un metodo de formation de una composicion de recubrimiento de ceramica. El metodo comprende proporcionar frita de vidrio, y proporcionar un medio de bajo contenido de COV que incluye una cantidad eficaz de al menos un disolvente de bajo contenido de COV seleccionado del grupo que consiste en carbonato de propileno, carbonato de dimetilo, y al menos un eter de glicol. El metodo tambien comprende la mezcla de la frita de vidrio con el medio de bajo contenido de COV para producir con ello la composicion de recubrimiento. La composicion de recubrimiento puede comprender una composicion de recubrimiento de ceramica, una pellcula gruesa o delgada, un barniz o un esmalte de vidrio.
En todavla otro aspecto, la invencion proporciona un metodo de formacion de un recubrimiento sobre un sustrato. El metodo comprende proporcionar una composicion de recubrimiento que incluye frita de vidrio y un medio de bajo contenido de COV que incluye al menos un disolvente de bajo contenido de COV seleccionado del grupo que consiste en carbonato de propileno, carbonato de dimetilo, y al menos un eter de glicol. El metodo tambien comprende la aplicacion de la composicion de recubrimiento sobre un sustrato para formar de este modo una capa de la composicion de recubrimiento. Y, el metodo comprende el secado de la capa de la composicion de recubrimiento y posteriormente cocer la composicion. La composicion de recubrimiento puede comprender una composicion de recubrimiento de ceramica, una pellcula gruesa o delgada, un barniz o un esmalte de vidrio.
Como se comprendera, la invencion permite otras realizaciones diferentes y sus diferentes detalles permiten modificaciones en diversos aspectos, todos sin apartarse de la invencion. En consecuencia, la description debe ser considerada como ilustrativa y no restrictiva.
La presente invencion proporciona un medio de bajo contenido de COV para su uso en la formacion de composiciones de recubrimiento y en particular dichas composiciones en forma de pasta.
La invencion tambien proporciona composiciones que incluyen el medio de bajo contenido de COV, tales como composiciones de recubrimiento de ceramica, barnices, composiciones de pellcula gruesa y delgada (que son utiles en la formacion de conductores de pellcula delgados o gruesos) y composiciones de esmalte de vidrio, todos ellos que incluyen el medio de bajo contenido de COV. Ademas, la invencion proporciona metodos que implican el uso del medio de bajo contenido de COV y las composiciones de recubrimiento.
Medio
En general, el medio comprende una cantidad eficaz de uno o mas disolventes de bajo contenido de COV. Preferentemente, el uno o mas disolvente(s) de bajo contenido de COV se utilizan en el medio en una cantidad de aproximadamente el 50 % al 90 % en peso. Preferentemente, el disolvente de bajo contenido de COV es carbonato de dimetilo (DMC). El termino "disolvente de bajo contenido de COV" se refiere a un compuesto de carbono que presenta una reactividad fotoqulmica despreciable tal como por ejemplo, los compuestos expuestos en 40 CFR Parte 51.100 (s) (1).
El medio tambien comprende uno o mas eteres de glicol. Se puede usar una amplia gama de eteres de glicol. Por ejemplo, se podrlan utilizar los eteres de glicol que se han empleado previamente en el campo de las composiciones de recubrimiento de ceramica. Los ejemplos no limitantes de eteres de glicol adecuados incluyen dibutil carbitol (DB) (tambien conocido como dibutil eter de dietilenglicol); eteres de glicol DOWANOL™ disponibles en Dow Chemical, tales como eter de glicol EPh o TPM; eter de glicol EB (tambien conocido como 2-butoxietanol); Texano® (tambien conocido como 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol-1-isobutirato); el ester del alcohol Texano® (tambien conocido como 2,2,4-trimetil-1,3-pentanediolmono-(2-metilpropanoato); esteres de eteres de glicol; propilenglicol; dipropilenglicol; y combinaciones de los mismos. Un ester de eter de glicol preferido es el acetato DB, tambien conocido como acetato de monobutil eter dietilenglicol. Otro eter de glicol que se puede utilizar en los medios de realization preferida el tetraglima (tambien conocido como tetraetilen glicol dimetil eter). En modo alguno la presente invencion se limita a cualquiera de estos eteres de glicol. En cambio, se apreciara que en el medio se pueden utilizar otros eteres de glicol que son compatibles con el uno o mas disolvente(s) de bajo contenido de COV.
El medio puede incluir ademas, en ciertas realizaciones, de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 10 % en peso de tensioactivos, agentes dispersantes, otros aditivos, o sus combinaciones. Dichos agentes son conocidos en la tecnica y sus ejemplos no limitantes incluyen Aerosol OT (tambien conocido como dioctil sulfosuccinato de sodio), Disperbyk® 110, Disperbyk 111, Nuosperse® 700, etc. Disperbyk 110 y 111 son formulaciones humectantes y de dispersion como se establece a continuation en las Tablas 1 y 2. Estas formulaciones estan disponibles en BYK, EE. UU., Inc. de Wallingford, Conn.
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Tabla 1: Disperbyk 110
Componente
N.° CAS Porcentaie de peso
Poliester de acido fosforico
30,00-60,00
Acetato de 1-metoxi-2-propanol
108-65-6 10,00-30,00
Disolvente nafta, petroleo, aromatico ligero
64742-95-6 10,00-30,00
Acido fosforico (residual)
7664-38-2 1,00-5,00
Acetato de 2-metoxi-1-propanol
70657-70-4 0,10-1,00
Tabla 2: Disperbyk 111
Componente
N.° CAS Porcentaje de peso
Poliester de acido fosforico
60,00-100,00
Acido fosforico (residual)
7664-38-2 1,00-5,00
Nuosperse 700 es un dispersante y esta disponible en Elementis Specialties de los Palses Bajos. Nuosperse 700 se expone en la Tabla 3.
Tabla 3: Nuosperse 700
N.° CAS
Componente Porcentaje en peso
CAS: 251298-110
Alcohol olellico etoxilado, fosfatado, sal de sodio, Pollmero 25-50 %
CAS: 64742-48-9
Nafta {de petroleo}, tratada con hidrogeno EINECS: 256-150-3 pesados 10-25 %
CAS: 577-11-7
Sulfosuccinato de di-2-etilhexilo, sal de sodio EINECS: 209-406-4 10-25 %
CAS: 34590-94-8
Monometil eter de dipropilenglico EINECS: 252-104-2l 2,5-10 %
CAS: 64-17-5
Etanol EINECS: 200-578-6 <2,5 %
CAS: 64742-82-1
Alcohol blanco de bajo contenido de aromaticos EINECS: 265-185-4 <2,5 %
Se apreciara que la presente invencion no esta limitada de ninguna manera al uso de cualquier tensioactivo, dispersante, u otro aditivo particulares. En lugar de ello, se contempla que se pueda utilizar una amplia gama de dichos agentes en los medios de bajo contenido de COV de la presente invencion. Por ejemplo, otros aditivos pueden incluir agentes que enmascaran el olor, estabilizadores, y agentes de ajuste de la viscosidad.
El medio incluye, opcionalmente, un aglutinante en una cantidad de hasta aproximadamente el 10 % en peso. Dichos aglutinantes son conocidos en la tecnica y ejemplos no limitantes incluyen acrilatos modificados, eteres de celulosa, polivinilpirrolidonas, y combinaciones de los mismos. Un ejemplo de un aglutinante preferido es hidroxipropil celulosa disponible en el mercado bajo la denominacion KLUCEL® E, de Ashland Chemicals, Ashland, Ohio. Otro ejemplo de un acrilato preferido es un copollmero de metacrilato de etilo de bajo peso molecular tal como ELVACITE® 2043 disponible en Lucite International. Un ejemplo de una polivinil pirrolidona preferida es PVP K-15 disponible en International Specialty Products de Wayne, NJ. Se apreciara que la invencion no se limita a estos aglutinantes particulares. En lugar de ello, se puede utilizar una amplia gama de aglutinantes que tienen propiedades adecuadas para la aplicacion particular.
Preferentemente, los medios de bajo contenido de COV proporcionan un contenido de pasta que presenta un contenido de COV de menos de 120 g/l como se mide por el Metodo ASTM 24. Mas preferentemente, las composiciones de pasta presentan un contenido de COV de menos de 118 g/l como se mide por el Metodo ASTM 24. Se apreciara que con el fin de proporcionar dicho bajo contenido de COV, las pastas hechas con los medios de la presente invencion deben contener al menos el 50 % en peso de solidos (componentes inorganicos que no se volatilizan tras la coccion).
En ciertas realizaciones, el medio se compone esencialmente de (i) disolvente(s) de bajo contenido de COV, (ii) eter(es) de glicol, (iii) agentes tensioactivos, dispersantes, o ambos, y (iv) aglutinante opcional. Por lo tanto, en estas realizaciones, el medio no incluye ningun otro agente o ingrediente que afecte a las caracterlsticas basicas y materiales del medio.
El medio se prepara preferentemente combinando los componentes indicados y, si es necesario, calentamiento para llevar todos los componentes a solucion. Por ejemplo, se anade carbonato de propileno a una solucion preparada que comprende eter de glicol, aglutinantes, tensioactivos y/o dispersantes, seguido por agitacion vigorosa. Se prepara una solucion clara de eter de glicol preferentemente por calentamiento de los agentes tensioactivos y aglutinantes a una temperatura de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 200 °C hasta que se forma una solucion uniforme. A continuacion la solucion se enfrla, y se anaden componentes opcionales adicionales tales como dispersante y uno o mas agente(s) que enmascaran el olor con mezcla para obtener una solucion uniforme.
El medio de realizacion preferida es miscible en agua, tiene buenas caracterlsticas de flujo, caracterlsticas de resistencia en crudo favorables, y una excelente velocidad de secado y permite la produccion de una composicion de recubrimiento de ceramica con un intervalo de viscosidad viable, y preferentemente proporciona una composicion
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de pasta que tiene un COV de menos de 120 g/l (medido por el Metodo ASTM 24). En una composicion de pasta viable, el medio constituye de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 50 % en peso de la composicion total, y mas preferentemente de aproximadamente el 15 % a aproximadamente el 45 % en peso de la composicion total.
Composicion de recubrimiento de ceramica
Despues de formar un medio de realizacion preferida como se describe en el presente documento, el medio se puede combinar con uno o mas de otros componentes para formar una pasta de ceramica o un esmalte. Una composicion de recubrimiento de ceramica preferida comprende, antes de la coccion, frita de vidrio, pigmento(s) o agente(s) colorante(s) opcional(es), y de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 50 % del medio preferido. La composicion de recubrimiento preferida tambien puede comprender uno o mas de otros agentes conocidos en la tecnica tales como agentes de control de flujo, agentes potenciadores opticos y similares. Un aditivo preferido opcional es Indopol L-14, disponible en INEOS Oligomers de League City, Tex. Indopol L-14 es un oligomero de polibuteno como se describe a continuation en la Tabla 4. Se anade Indopol L-14 a la composicion de pasta de ceramica o se utiliza durante la molienda de la base. Indopol L-14 mejora las propiedades de impresion de las pastas resultantes.
Tabla 4: Indopol L-14
Propiedades tlpicas
Metodo/Numero ASTM (si procede) Valor
Peso molecular, Mn
Cromatografla de exclusion molecular D 3536 modificado 370
Indice de polidispersidad, Mw/Mn
Cromatografla de exclusion molecular D 3536 modificado 1,30
Punto de inflamacion (°C)
Copa abierta Cleveland D 92 > 138
Copa cerrada Luchaire NFT 60103 -
Turbidez (NTU)
Nefelometrico D 5180 <4
Indice de acidez (mg KOH/g)
Valorimetrica D 974 <0,05
indice de bromo (g de Br2/100 g)
Valorimetrica IP 129/87 52
Indice de bromo (mg de Br2/100 g)
Valorimetrica D 2710 -
Cloro (ppm)
Fluorescencia de rayos X n/d 60
Metales (ppm):
Espectrometrla de plasma acoplado inductivamente n/d
Na
<1
K
<1
Fe
<1
Gravedad especlfica (a 15,5 °C)
D 1298 0,839
Temperatura de transition vltrea, Tg (°C)
Calorimetrla diferencial de barrido n/d -90,5
Punto de fluidez (°C)
D 97 -51
Indice de viscosidad
D 2270 60
Viscosidad (SUS)
Saybolt D 2161 136,5
Temperatura (° C)
40
indice de refraction
D 1218 1,470
Azufre total (ppm)
Analisis de rayos X n/d <5
Con respecto a la frita de vidrio, se puede utilizar casi cualquier tipo de frita de vidrio conocido en la tecnica en las composiciones de recubrimiento de ceramica de la realizacion preferida. Una amplia gama de fritas de vidrio estan disponibles en el mercado de numerosos proveedores. La presente invention no se limita a ningun tipo o grado de la frita de vidrio particular.
En cuanto a los pigmentos o colorantes opcionales, los pigmentos pueden ser organicos o inorganicos y funcionalmente contribuyen a la opacidad y el color, ademas de la durabilidad y la dureza del recubrimiento resultante. Sin embargo, algunas composiciones de recubrimiento de acuerdo con la presente invencion pueden contener pigmentos poco o nada opacificantes y por lo tanto se pueden describir como recubrimientos transparentes. Los pigmentos ordinariamente pueden incluir pigmentos opacificantes tales como, por ejemplo, dioxido de titanio, oxido de zinc, oxido de zinc con plomo, as! como pigmentos de tintado, tales como negro de humo, oxidos amarillos, oxidos de bronce, siena o humo crudo y quemado, oxido de cromo verde, azul y verde de ftalocianina, azul de ftalonitrilo, azul ultramarino, pigmentos de cadmio, pigmentos de cromo, y similares. Tambien se pueden incluir en la composicion de recubrimiento pigmentos de relleno tales como, por ejemplo, arcilla, sllice, talco, mica, wollastonita, flor de madera y similares.
Las pastas de ceramica que comprenden el medio se pueden aplicar a un sustrato u otra superficie usando varias tecnicas. Los ejemplos no limitantes de dichas tecnicas incluyen serigrafla y recubrimiento con rodillo. Tambien se contempla que las composiciones de recubrimiento de ceramica de la realizacion preferida se puedan aplicar por
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pulverization, cepillado, y electrostaticamente.
Cuando se aplica una pasta de ceramica que comprende un medio de realization preferido mediante serigrafia, la viscosidad de la pasta preferentemente es de aproximadamente 8000 mPas a aproximadamente 40.000 mPas a 10 rpm a 25 °C. Despues de su aplicacion, el espesor de la capa resultante (antes del secado) normalmente es de aproximadamente 1 a aproximadamente 150 micrometros.
Cuando se aplica una pasta de ceramica que comprende un medio de realizacion preferido por recubrimiento con rodillo, la viscosidad de la pasta preferentemente es de aproximadamente 8000 mPas a aproximadamente 30.000 mPas a 10 rpm a 25 °C. El espesor de la pelicula humeda normalmente es de aproximadamente 5 micrometros a aproximadamente 100 micrometros.
Cuando se aplica una pasta de ceramica que comprende un medio de realizacion preferido mediante serigrafia, la viscosidad de la pasta preferentemente es de aproximadamente 8000 mPas a aproximadamente 25.000 mPas a 10 rpm a 25 °C.
Los recubrimientos, peliculas o capas de pastas de ceramica que comprenden un medio de realizacion preferida se pueden secar de diferentes maneras. Preferentemente, el secado se realiza por calentamiento a una temperatura de aproximadamente 120 °C a aproximadamente 150 °C (temperatura del vidrio) durante un periodo de tiempo de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 4 minutos para las capas formadas por serigrafia y de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 6 minutos para las capas formadas por recubrimiento con rodillo.
Las capas secas o parcialmente secas de dichas pastas de ceramica se pueden someter a una operation de coccion por calentamiento adicional. Por ejemplo, es fipico el calentamiento en una atmosfera de aproximadamente 600 °C a aproximadamente 700 °C durante un periodo de tiempo de aproximadamente 3 minutos a aproximadamente 6 minutos.
Peliculas gruesas
El circuito de pelicula gruesa es una forma bien conocida de circuito microelectronico monofitico integrado. Los circuitos de este tipo son particularmente utiles cuando se requiere un gran numero de componentes pasivos, o cuando se requiere una disipacion de corriente moderadamente alta. Los circuitos de pelicula gruesa son menos costosos de producir y pueden producir una gama mas amplia de valores de resistencia que los circuitos de pelicula delgada.
Una realizacion de la invention es una composition de pelicula gruesa que incluye el medio de bajo contenido de COV que se describe en el presente documento. El espesor de pelicula de la invencion puede incluir un metal conductor tal como oro, plata, platino, aluminio, niquel y otros metales (y sus mezclas), al menos un componente de vidrio y al menos un componente metalico. El componente de vidrio tambien puede comprender una mezcla de vidrios, tales como un primer vidrio y un segundo vidrio. La primera composicion de vidrio puede comprender, por ejemplo, de aproximadamente el 25 a aproximadamente el 67 % en moles de BaO, de aproximadamente el 33 a aproximadamente el 70 % en moles de SiO2 + B2O3, de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 20 % en moles de TiO2. La segunda composicion de vidrio comprende de aproximadamente el 27 a aproximadamente el 65 % en moles de ZnO, y de aproximadamente el 33 a aproximadamente el 70 % en moles de SiO2 + B2O3. El primer y el segundo vidrios pueden estar presentes en el componente de vidrio en una relation en peso de aproximadamente 1:40 a aproximadamente 20:1. Cuando se encuentra en estado crudo, sin cocer, la composicion de pasta de la invencion tiene una viscosidad de aproximadamente 200 a aproximadamente 500 kilocentipoise (Pas) a 10 rpm cuando se mide a 25 °C usando un viscosimetro Brookfield HBT tipo SC4 14/5R y un montaje de husillo 14. Las pastas de pelicula gruesa sin plomo ni cadmio de la presente invencion poseen propiedades deseables, incluyendo una reologia adecuada, buena vida util, coeficiente de expansion lineal moderado, buena adhesion a los sustratos, buena resistencia quimica y durabilidad mecanica, una excelente resistencia a la lixiviacion de la soldadura, excelente humectacion de la soldadura, y una baja resistividad, todas ellas conseguidas mediante una pasta libre de plomo y cadmio que se puede cocer a temperaturas relativamente bajas con una ventana de procesamiento amplia. Se apreciara que se puede utilizar cualquiera de varios vidrios y metales o cargas conductores en conexion con el medio de la presente invencion a fin de proporcionar una composicion de pelicula gruesa. Ademas de peliculas gruesas, se apreciara que el medio de la presente invencion se puede usar en las composiciones electronicas de pelicula delgada. Las composiciones de pelicula gruesa y delgada fabricadas usando el medio de la presente solicitud se pueden usar para formar trazos conductores o caminos conductores (o resistores) en cualquiera de varios sustratos, incluyendo pero no limitado a silicio (tanto para aplicaciones de semiconductores solares como convencionales), nitruro de aluminio, oxido de berilio, esmalte y vidrio de porcelana.
Esmaltes de vidrio
Las composiciones de esmalte de vidrio que cristalizan son bien conocidas en la tecnica. Se pueden utilizar para varias aplicaciones tales como, por ejemplo, recubrimientos decorativos para objetos de vidrio, porcelana, y similares. Son especialmente utiles en la formation de fronteras de color alrededor de laminas de vidrio utilizadas
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para parabrisas de automoviles, luces laterales y luces traseras. Las fronteras de color mejoran la apariencia, ademas de prevenir la degradacion UV de los adhesivos subyacentes. Los esmaltes de vidrio que cristalizan son composiciones reactivas que contienen componentes que reaccionan y cristalizan al cocer.
En general, estas composiciones de esmalte se componen principalmente de una frita de vidrio, un colorante y un vehlculo organico tal como el medio de bajo contenido de COV de la invention. Se aplican a un sustrato, por ejemplo, una lamina de vidrio, y posteriormente se cuecen para quemar el vehlculo organico y fundir la frita uniendo de este modo la capa de esmalte al sustrato. Las laminas de vidrio para uso en automoviles generalmente estan recubiertas con la composition de esmalte y despues se someten a un proceso de conformation a temperaturas elevadas. Durante este tratamiento el esmalte se funde y se fusiona al sustrato de vidrio y se conforma el vidrio en una forma final deseada. Dichas composiciones tambien se pueden aplicar a una capa de un laminado multicapas (tal como un parabrisas de vidrio de seguridad) antes de apilar las capas entre si, con lo que el pigmento/color se encuentra en el interior del laminado multicapa resultante.
Una realization de la invencion es un metodo de formation de una estructura que comprende vidrio decorado: a. aplicar a un primer sustrato de vidrio una composicion de esmalte crudo de cristalizacion que comprende, antes de la coccion: i. un componente de vidrio reactivo, ii. un pigmento, iii. un vehlculo organico que comprende un medio de bajo contenido de COV que incluye una cantidad eficaz de al menos un disolvente de bajo contenido de COV seleccionado del grupo que consiste en carbonato de propileno, carbonato de dimetilo, y combinaciones de los mismos; y al menos un eter de glicol; b. apilar un segundo sustrato de vidrio con el primer sustrato de vidrio en el que la composicion de esmalte crudo de cristalizacion se encuentra entre el primer y segundo sustratos de vidrio, y c. someter los sustratos de vidrio apilados a una operation de coccion.
Ejemplos
Se realizo una serie de evaluaciones para investigar varios medios de realizacion preferidos y sus caracterlsticas. Ejemplo 1 (no de acuerdo con la invencion)
Se preparo un medio como se indica a continuation en la Tabla 5:
Tabla 5: Medio de bajo contenido de COV de la realizacion preferida
Principios
% en peso
Carbonato de propileno
72
Acetato de DB
3
Dipropilenglicol
2
Propilenglicol
4
Eter de glicol EB
7
Ester de alcohol Texanol
1
Eter de glicol EPh
1
Klucel E
4,5
Elvacite 2043
2
Aerosol OT
2
BYK 110
1,5
Se prepararon varias pastas de ceramica usando el medio de realizacion preferida de la Tabla 5. Se compararon varias caracterlsticas de las pastas con las pastas de ceramica correspondientes preparadas utilizando un medio de control, designado como "1597". El medio de control 1597 es un medio a base de eter de glicol miscible en agua. 1597 tiene un contenido de COV muy alto que no cumple con las regulaciones actuales de la EPA para algunos estados.
Los resultados de la comparacion de pastas de ceramica se exponen a continuacion en la Tabla 6.
Tabla 6: Resultados de la comparacion entre pastas de ceramica
Muestra
Miscibilidad en agua vs. 1597 Fluidez vs. 1597 Resistencia en crudo vs. 1597 Color vs. 1597 COV g/l Viscosidad en mPas a 10 rpm
1 Bi gris fresco
Buena Mejor 80-100 % Ligeramente mas oscuro, quemadura, dE = 0,2 116 14100
2 Bi blanco grabado
Muy buena Mejor 80-100 % Mas blanco, dE = 0,5 116 14300
3 Bi gris calido
Buena Mejor 80-100 % Ligeramente mas oscuro, dE = 0,15 117 11800
4 Zn
Buena Mejor 100 % Mas blanco, dE = 0,5 110 11200
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blanco
5 Zn blanco grabado
Muy buena Mejor 80-100 % Mas blanco, dE = 0,5 110 10900
En todos los casos, las pastas de ceramica que comprenden el medio de realizacion preferida de la Tabla 5 presentan un tiempo de secado de 30 segundos mas rapido que las pastas que comprenden el medio de control 1597. Se produjeron tiempos de secado mas rapidos para capas de pasta de ceramica utilizando el medio preferido, formado tanto por serigrafla como por recubrimiento con rodillo.
Ejemplo 2
Otro medio de realizacion preferida de acuerdo con la presente invencion se expone a continuacion en la Tabla 7. Tabla 7. Medio de bajo contenido de COV de realizacion preferida
Ingredientes
% en peso
Carbonato de dimetilo
12,7
Carbonato de propileno
61,6
Tetraglima
5,14
N-metil pirrolidona
4,3
DB carbitol
1,71
TPM
1,71
PVP K-15
1,71
Eter de celulosa no ionico
3,43
Aerosol OT
2,574
Agente dispersante y de humectacion
2,574
ISA
1,71
Propilenglicol
0,855
El contenido total de COV del medio de realizacion preferida expuesto en la Tabla 7 es 112,5 g/l. El medio de realizacion preferido de la Tabla 7 presentaba propiedades de trabajabilidad atractivas. En la Tabla 7, ISA es el acido isoestearico.
Los medios de bajo contenido de COV y composiciones ceramicas que los comprenden encuentran una amplia aplicacion. Por ejemplo, los medios de bajo contenido de COV y/o composiciones de ceramica, como se describe en el presente documento se pueden utilizar para la formacion de recubrimientos decorativos y funcionales para el vidrio, la porcelana, y otros sustratos. Dichos recubrimientos decorativos incluyen aquellos que forman recubrimientos de “vidrio” o “ceramica de vidrio”, ademas de recubrimientos ceramicos descritos anteriormente. Dichos recubrimientos se conocen comunmente como esmaltes de vidrio, colores o barnices de vidrio. Los medios y composiciones ceramicas de bajo contenido de COV tambien encontraran uso en la industria electronica en la formacion de pastas de pellculas conductoras gruesas o delgadas. Ademas, se contemplan otros usos y aplicaciones en los campos de procesamiento qulmico, fabricacion de automoviles y electrodomesticos, y similares..

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una composition de recubrimiento de bajo contenido de COV que comprende, antes de la coccion, una frita de vidrio,
    y del 10 % al 50 % en peso, basado en la composition total, de un medio que incluye carbonato de dimetilo y al menos un eter de glicol.
  2. 2. La composition de recubrimiento de bajo contenido de COV de la revindication 1, en la que la cantidad de carbonato de dimetilo es del 50 % al 90 % en peso de dicho medio.
  3. 3. La composition de recubrimiento de bajo contenido de COV de la revindication 1, en la que dicho medio comprende ademas: al menos un agente seleccionado del grupo que consiste en tensioactivos, dispersantes, cargas, pigmentos y combinaciones de los mismos.
  4. 4. La composition de recubrimiento de bajo contenido de COV de la revindication 1, en la que dicho medio comprende ademas:
    hasta el 10 % en peso de un aglutinante seleccionado del grupo constituido por acrilatos modificados, eteres de celulosa, polivinilpirrolidonas y combinaciones de los mismos.
  5. 5. La composition de recubrimiento de bajo contenido de COV de la revindication 1, en la que dicho medio comprende ademas hasta el 10 % en peso de un aglutinante y la composition de recubrimiento tiene una viscosidad de 8000 a 40 000 mPas a 10 rpm y 25 °C.
  6. 6. La composition de recubrimiento de bajo contenido de COV de la revindication 1, en la que dicha composition de recubrimiento se selecciona del grupo que consiste en una composition de recubrimiento ceramica, una pellcula delgada, una pellcula gruesa, un barniz y un esmalte de vidrio, y dicha composition de recubrimiento que presenta un contenido de compuestos organicos volatiles (COV) de menos de 120 g/l, segun se mide por el metodo ASTM 24.
  7. 7. Un metodo para formar una composition de recubrimiento, comprendiendo el metodo:
    proporcionar una frita de vidrio;
    proporcionar un medio de bajo contenido de COV que incluye una cantidad eficaz de carbonato de dimetilo; y al menos un eter de glicol;
    mezclar la frita de vidrio con el medio para producir de este modo la composition de recubrimiento,
    en donde dicho medio se usa en una cantidad del 10 % al 50 % basado en el peso total de la composition de
    recubrimiento.
  8. 8. El metodo de la revindication 7, en el que dicha composition de recubrimiento se selecciona del grupo que consiste en una composition de recubrimiento ceramica, una pellcula gruesa, una pellcula delgada, un barniz y un esmalte de vidrio, y dicha composition presenta un contenido de COV de menos de 120 g/l medido por el metodo ASTM 24.
  9. 9. Un metodo para formar un recubrimiento sobre un sustrato, comprendiendo el metodo:
    proporcionar una composition de recubrimiento de bajo contenido de COV que incluye una frita de vidrio y del 10 % al 50 % en peso, basado en la composition total, de un medio que incluye carbonato de dimetilo y al menos un eter de glicol;
    aplicar la composition de recubrimiento de bajo contenido de COV sobre un sustrato para formar de este modo una capa de la composition de recubrimiento ceramica; y secar la capa de la composition de recubrimiento.
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