ES2710716T3 - Procedimiento para producir superficies coloreadas sobre aluminio y cinc - Google Patents

Abstract

Procedimiento para producir un revestimiento transparente, coloreado por el uso de pigmentos inorgánicos, sobre aluminio o cinc, permaneciendo visibles el brillo metálico y la estructura superficial de la superficie metálica subyacente al revestimiento, que comprende los pasos de: - tratamiento de la superficie con una solución acuosa que contiene agente oxidante, aplicación sobre la superficie de un revestimiento transparente de sol-gel de dióxido de silicio que contiene pigmentos de color inorgánicos con un diámetro de 500 nm a 1.500 nm, empleándose los pigmentos en una cantidad de 40 g/kg a 200 g/kg, basada en la cantidad de sol-gel, y - endurecimiento térmico del revestimiento aplicado, produciéndose un revestimiento vitrocerámico transparente en el cual la superficie revestida no está completamente cubierta por los pigmentos de color y el revestimiento vitrocerámico tiene un grosor de 0,5-5,0 μm.

Description

d e s c r ip c io n

Procedimiento para producir superficies coloreadas sobre aluminio y cine

La presente inveneion se refiere a un procedimiento respetuoso eon el medio ambiente para producir superficies coloreadas sobre aluminio y cine eon aspecto metalieo, alta resisteneia, buena faeilidad de limpieza y un amplio espectro de uso, as ^como objetos o metales que tienen tales superficies.

Estado de la tecnica

Existe una necesidad particular de superficies metalicas coloreadas que, ademas de su "eoloraeion", presenten tambien el brillo superficial o el aspecto y estructura superficiales del metal subyacente, as^ como una elevada resisteneia y propiedades de uso que permitan una amplia utilizaeion. Tales superficies metalicas son apenas conocidas. La aparieneia usual de las superficies "metalicas" generalmente no se obtiene por el metal en sf, sino por medio de aditivos espeeiales eon aspecto metalieo en las eapas de barniz aplieadas u otras eapas protectoras. El aluminio y el cine son ampliamente utilizados como materiales baratos y faeiles de trabajar para usos deeorativos y teenieos. Debido a su insufieiente resisteneia a la corrosion, generalmente se les dota de eapas protectoras que oeultan el earaeter metalieo de las superficies.

Segun el estado de la tecnica, existen los siguientes proeedimientos para producir superficies metalicas coloreadas eon sufieiente resisteneia:

Barnizado:

Las eapas de barniz se componen de una matriz organiea, que se enriqueee a voluntad eon pigmentos.

Los barniees eonsisten en resinas que se diluyen eon disolvente para que se puedan apliear eon broeha o por pulverizaeion. Despues de la aplicaeion, los disolventes se evaporan, eon lo que las eapas de barniz se solidifiean. Los barniees bieomponente se componen de resinas sintetieas, que poeo antes de la aplicaeion se mezelan eon una sustaneia reaetiva (endureeedor), lo que causa un efeeto de polimerizaeion que solidifiea los barniees.

Los barniees en polvo se componen de polvos de material sintetieo que se apliean eleetrostatieamente sobre las superficies a barnizar y luego se someten a eoeeion termiea. En esta se ealientan las eapas de polvo a temperaturas en el intervalo de 200 °C a 250 °C, eon lo eual se funden y tras enfriar forman una eapa densa, lisa y eerrada.

Las eapas de barniz son sustaneialmente mas gruesas que las eapas segun la inveneion y, si estan coloreadas, no son transparentes. Los efeetos metalieos de las eapas de barniz se originan por la ineorporaeion de partteulas metalicas eorrespondientes en ealidad de pigmentos. Ademas, las eapas de barniz no son resistentes de manera duradera a los rayos UV, el envejeeimiento, el agrietamiento y a temperaturas superiores a aproximadamente 200 °C. Por lo tanto, generalmente no se utilizan superficies metalicas barnizadas para aplieaeiones arquiteetonieas duraderas de alto valor.

Esmaltado:

Para el esmaltado, se apliean sobre las superficies metalicas a revestir eapas que eonsisten en suspensiones eon polvo de vidrio de bajo punto de fusion mezelado eon pigmentos inorganieos, y luego se funden a altas temperaturas. Esto da como resultado una eapa superficial gruesa, vftrea y opaea. Las temperaturas requeridas para el esmaltado se situan en intervalos en los euales metales como el aluminio, eobre, laton o cine pierden su resisteneia en pertedos prolongados. Solo el aeero es adeeuado para este proeeso. Las eapas de esmalte son fragiles y tienden a desprenderse incluso eon una ligera deformaeion de las superficies, por lo que el esmalte solo es adeeuado para piezas aeabadas.

En la bibliograffa de patentes se deseriben proeedimientos para producir eapas de sol-gel coloreadas sobre superficies metalicas utilizando pigmentos inorganieos. Estas eapas son siempre sustaneialmente mas gruesas, aproximadamente en un factor de 10, que las eapas segun la inveneion. Son opacas, no transparentes y presentan un aspecto pareeido al esmalte.

En el doeumento DE 19715940 se describe un procedimiento eorrespondiente. Tales superficies no eumplen eon los requisites del mereado y hasta ahora no han tenido aplicaeion sobre superficies metalicas en el sentido de la presente inveneion.

Tenido qû mico

L^os proeedimientos para tenir qmmieamente superficies metalicas se basan en la formaeion de eapas coloreadas de oxido o de sal, como en el pavonado del aeero. Por eonsiguiente, en general no son lo sufieientemente resistentes frente a la corrosion ^o bien son muy sensibles a la deeoloraeion por huellas daetilares y en la mayona de los easos requieren un revestimiento protector adieional. Estas superficies no tienen el aspecto metalieo en el que se basa la presente inveneion. Aetualmente no se eonoeen proeedimientos de tineion qmmiea de uso eomun para superficies de aluminio y de cine.

Anodizacion

La anodizacion, u oxidaeion eleetrolftiea, se apliea preferiblemente sobre superficies de aluminio para dotarlas de las propiedades requeridas en euanto a resisteneia frente a la corrosion y al desgaste. Para ello se sumergen las superficies de aluminio en un bano aeido y se eoneetan en un eireuito de eorriente eontinua en ealidad de anodo. El ox^geno liberado en las superficies durante el tratamiento forma eon el aluminio que pasa a solucion una eapa de oxido de aluminio que crece con la duraeion del tratamiento. Esta capa es dura y resistente a la corrosion. Las capas son en s^ mismas incoloras y sustancialmente mas gruesas que las capas segun la invencion. La anodizacion es un procedimiento en el cual la aleaeion es parte de la reaeeion qmmiea para que se forme la pelfcula, por lo que solo calidades especiales de aluminio ("ealidad para anodizacion") son adecuadas para este proceso.

Forma parte del estado de la teeniea la tineion de capas producidas por anodizacion, mediante la ineorporaeion posterior de pigmentos organicos. Tales superficies eoloreadas son opaeas y ya no muestran el brillo metalieo original de las superficies no tratadas. L^os pigmentos organicos no son resistentes a la radiaeion ultravioleta ni a muehas influeneias qrnmieas. Se blanquean a la luz del sol, pierden su color y se vuelven antiestetieos. En el eampo de la arquiteetura de exterior, por ejemplo en faehadas, las superficies eoloreadas de aluminio anodizado que se utilizan son propensas a la corrosion, al envejeeimiento, a blanquearse, tienden a ensueiarse y requieren un euidado complejo. Atemperaturas superiores a 150 °C, las capas anodizadas se agrietan faeilmente. Debido a su dureza y a ^sus grosores de eapa eomparativamente altos, las superficies de aluminio anodizado apenas son deformables, por lo que generalmente solo se utilizan en eomponentes terminados.

Sin embargo, en la presente invencion se trata de obtener de forma duradera el aspecto superficial de la superfieie metaliea subyaeente. Para lograr este objetivo se proporeiona, segun la invencion, un revestimiento vitroeeramieo que, por un lado, permite la transpareneia sobre la superfieie metaliea real y al mismo tiempo protege de manera duradera a la misma frente a la corrosion.

Por otro lado, la invencion se ha fijado el objetivo de dar a la superfieie un aspecto coloreado. Por este motivo se ineorporan en el revestimiento vitroeeramieo pigmentos inorganieos, que por regla general se elasifiean eomo no transparentes. Sin embargo, para eonservar la transpareneia, estos pigmentos se ineorporan solamente en una eantidad y disposieion tales que eon los pigmentos de color no se llega a una eobertura eompleta de la superfieie metaliea revestida.

Compendio de la invencion

La presente invencion se refiere a un procedimiento para producir superficies eoloreadas sobre aluminio y cine, que junto al color presentan ademas el earaeter metalieo original de las superficies y al mismo tiempo protegen de manera duradera a las superficies contra la corrosion y el ensueiamiento, asf eomo a objetos que tienen tales superficies. El termino "coloreado" signifiea aqm que la superfieie difiere del color de las superficies metalieas no tratadas. Por ejemplo, se pueden tenir las superficies en todos los colores obtenibles mediante pigmentos inorganieos y sus mezclas, eomo azul, pardo, amarillo, verde, blaneo, gris o negro, siendo amplifieados el brillo metalieo y la estruetura por la superfieie metaliea que se eneuentra debajo de la eapa eoloreada. Las superficies metalieas eoloreadas producidas segun la invencion presentan un revestimiento transparente vitroeeramieo sobre una eapa de oxido metalieo optimizada por tratamiento qmmieo, que eontiene pigmentos de color inorganieos (por regla general no transparentes) y producido mediante endureeimiento termieo de un revestimiento sol-gel. En el easo del aluminio y el cine, en el primer paso se efeetua un tratamiento de las superficies metalieas en una disolueion aeuosa que eontiene peroxido de hidrogeno u otro agente oxidante adeeuado, eon el fin de obtener una eapa de oxido homogenea, ineolora, transparente y eon un grosor de solo algunas capas de moleculas, que asegure la union solida de las capas de sol-gel eon las superficies metalieas.

En el paso siguiente, por ejemplo mediante pulverizaeion, aspersion ^o aplicaeion eon rodillo, se apliea un revestimiento transparente de sol-gel a base de dioxido de silieio y luego se endureee termieamente, eligiendose durante la aplicaeion el grosor de eapa del revestimiento sol-gel de manera que el revestimiento sol-gel final, despues del endureeimiento termieo, tenga un grosor de eapa de 0,5 a 5 pm, preferiblemente de 1 a 4 pm, y sea denso y exento de poros, eon el fin de proteger contra la corrosion y la oxidaeion a las superficies de aluminio o cine subyaeentes. El revestimiento eontiene pigmentos de color inorganieos, que se ineorporan y distribuyen espedficamente en forma y numero de manera que originan efeetos de color y brillo especiales. El diametro de estos pigmentos de color es preferiblemente inferior a 1 pm y, por lo tanto, normalmente inferior al grosor de la eapa de sol-gel. Los diametros de los pigmentos de color se situan en un intervalo de 500 a 1.500 nm. El numero y la distribueion de los pigmentos por unidad de superfieie revestida es variable y se elige de modo que las superficies metalieas subyaeentes no esten eompletamente eubiertas por los pigmentos y permanezean visibles en proporeiones signifieativas a traves del revestimiento transparente. Se utilizan eantidades de pigmentos (en g/kg) en el intervalo de 40 g/kg a 200 g/kg, basadas en la eantidad de sol-gel. Por un lado, esto eonfiere a las superficies colores eon una profundidad de color elegible eombinada eon el brillo metalieo y estruetura superficial originales de las superficies metalieas.

En el caso del alumlnlo y el clnc, denomlnados en Io suceslvo "metales", ha resultado ventajoso llevar a cabo un tratamlento superficial con una soluclon de peroxldo. En este tratamlento superficial se logra de manera conoclda una capa de oxido sobre la superflcle de alumlnlo, Io que orlglna una adhesion optima de las capas de sol-gel. La metodlca exacta para obtener una capa de oxido sobre alumlnlo y clnc es conoclda para el experto en la materia, por Io que en este punto se puede omltlr una exposlclon detallada.

Las superficies producidas segun la invencion son coloreadas, transparentemente reflectantes, inorganlcas, reslstentes frente a la radiacion UV y a temperaturas de hasta 400 °C, as^ como a la corrosion. Son aptas para alimentos, repelen el agua y la suciedad y poseen propledades contra grafitis y huellas dactllares.

Descripcion de la invencion

La invencion se reflere a superficies metalicas coloreadas sobre alumlnlo y clnc, que superan I^os inconvenlentes de las superficies metalicas coloreadas precedentes y presentan propledades slgnlflcatlvamente mejoradas en cuanto a dlseno de color, resistencia frente a la corrosion y aptitud para el uso, y a un procedlmlento para producir tales superficies metalicas coloreadas y objetos con estas superficies metalicas coloreadas. Con el procedlmlento segun la invencion se pueden tenlr de manera completa o parclal objetos hechos de alumlnlo o clnc. En particular, se pueden colorear las superficies por entero o blen solamente ciertas areas de las superficies. Asf pues, en el contexto de la presente invencion, una referenda a una "superflcle a colorear" debe entenderse siempre con el significado de que la superflcle a colorear puede encontrarse en distintas superficies del objeto ^o tamblen puede representar solamente ubicaciones espedflcas de una ^o varias superficies del mlsmo.

Las superficies metalicas coloreadas segun la invencion se acondicionan primeramente medlante un pretratamiento de tal manera que presenten una capa homogenea de oxido metalico como inductor de la adhesion entre la superflcle metalica y el revestimiento sol-gel.

En un paso posterior se aplica sobre las superficies acondicionadas, es declr, la capa de oxido metalico tratada, un revestimiento sol-gel inorganico, preferlblemente basado en dloxldo de slllclo, con un grosor de capa de 0,5 a 5,0 pm, preferlblemente de 1 a 4 pm. El tlpo de revestimiento se elige de modo que sea transparente y tenga una temperatura de cocclon inferior a 300 °C, preferlblemente de 180 °C a 250 °C, con el fin de que la superflcle del metal no se reblandezca durante la cocclon. Ademas, el revestimiento sol-gel elegido debe tener suficiente resistencia frente a productos qmmicos, a la temperatura y la corrosion. Debe ser resistente de manera duradera a temperaturas de hasta 400 °C y soportar al menos 200 horas de exposlclon en el ensayo de nlebla sallna sin deteriorarse.

Al revestimiento sol-gel se le anaden plgmentos inorganlcos, pudiendose eleglr llbremente I^os colores.

Una propiedad esenclal de Ios plgmentos es el tamano de Ios granos de plgmento. Estos deben tener un diametro de 500 nm a 1.500 nm, preferlblemente inferior a 1 pm. El tamano de I^os plgmentos se puede ajustar adecuadamente por trituracion previa, por ejemplo medlante un molino de bolas, y comprobarse por flltraclon. Con ello se puede garantizar que mas tarde todas las partfculas de plgmento queden incluldas en la capa de sol-gel y suflclentemente cubiertas para estar protegldas frente a ataques corroslvos. Ademas, esto garantiza que las propledades del revestimiento vitroceramico coloreado esten determlnadas exclusivamente por el proplo sol-gel endurecido, y que Ios plgmentos no tengan influencia en las propledades de uso de Ios revestimientos coloreados. El tamano deflnldo de Ios granos de plgmento permite en el proceso de revestimiento una distribucion unlforme de I^os plgmentos sobre las superficies a recubrir y mejora la dispersion de la I^uz incldente y de la I^uz reflejada por la superflcle de acero inoxidable subyacente, y aumenta la intensidad optica de I^os colores. Se ha encontrado que I^os plgmentos de color inorganlcos deben tener un diametro de 500 nm a 1.500 nm.

La cantidad y distribucion de I^os granos de plgmento durante la aplicacion de las capas de sol-gel se eligen de manera que no cubran completamente las superficies metalicas subyacentes, sino que solo las cubran y oculten parcialmente, y estas ultimas, con ^su brlllo proplo y ^su estructura, esten aun parclalmente descublertas y sean visibles. Se utlllzan cantidades de plgmentos (en g/kg) en el intervalo de 40 g/kg a 200 g/kg, basadas en la cantidad de sol-gel.

Asf permanece visible el caracter metalico de las superficies revestidas.

A traves de la cantidad de granos de plgmento por unidad de superflcle se pueden eleglr llbremente la profundidad del color y la intensidad del color dentro de un amplio margen, desde superficies metalicas con un ligero destello de color hasta superficies intensamente coloreadas con brlllo metalico.

El resultado es una gama muy amplla de superficies metalicas coloreadas muy atractlvas que no se pueden conseguir, nl de manera aproximada, con ninguno de I^os procedlmlentos conocldos hasta la fecha.

En el procedlmlento segun la invencion se consigue que la densidad y/o la distribucion de I^os plgmentos de color inorganlcos hagan posible una disposicion unlforme de estos plgmentos en el revestimiento. Asf se consigue que la superflcle metalica entre las partfculas de plgmento siga siendo parclalmente visible, de forma que la superflcle metalica revestida tenga todav^a un brillo metalico. Es muy probable que en el procedlmlento segun la inveneion se produzca una segregacion extensa y espontanea de pigmentos y material de revestimiento. A consecuencia de esta segregacion, se puede llegar entonces a una sedimentacion de los pigmentos sobre la superficie del metal. Esta sedimentacion tiene lugar inmediatamente despues de la aplicacion del material de revestimiento, solidifieandose al mismo tiempo ^o inmediatamente despues el revestimiento por evaporaeion del solvente contenido en el material de revestimiento. Como resultado, se obtiene entonces una capa cubriente transparente y lisa del material de sol-gel sobre los pigmentos. Entonces, en consecuencia, este revestimiento sol-gel tambien ejerce una funeion protectora con respecto a los pigmentos, que ya no son directamente vulnerables a las influencias ambientales (incluida la corrosion).

El procedimiento

La invencion se refiere, por tanto, a un procedimiento para producir una superficie coloreada transparente sobre aluminio o cine, que comprende los pasos de:

- desengrasar y limpiar, para preparar una superficie metalica limpia,

- eventualmente, tratar la superficie eon una solucion aeuosa que eontiene peroxidos,

- apliear sobre la superficie un revestimiento transparente de sol-gel de dioxido de silieio que eontiene pigmentos de color inorganieos, y

- endureeer termieamente el revestimiento aplieado, eon lo que se produce un revestimiento vitroeeramieo transparente en el eual la superficie metalica revestida no esta eompletamente eubierta por los pigmentos de color.

Dieho de otro modo, el procedimiento segun la invencion tambien se puede deseribir eomo un procedimiento para producir una superficie metalica transparente coloreada ^o para producir artfculos que tienen una superficie metalica transparente coloreada, que comprende los pasos de:

(i) proporcionar una superficie metalica y, eventualmente, limpiar la superficie a eolorear del metal;

(ii) tratar la superficie a eolorear del metal mediante un procedimiento que comprende tratar la superficie a eolorear eon una solucion aeuosa que eontiene un agente oxidante, preferiblemente un peroxido (generalmente seguido de: enjuagar eon agua la superficie tratada y seear);

(iii) formar un revestimiento vitroeeramieo transparente mediante un procedimiento que comprende la aplicacion de un revestimiento transparente de sol-gel de dioxido de silieio que eontiene pigmentos de color inorganieos a la superficie tratada del paso (ii) (capa de oxido metalico tratado) y posteriormente un endureeimiento termieo, eon lo que se produce un revestimiento vitroeeramieo transparente a partir del revestimiento sol-gel. Se entiende por "capa de oxido metalico" la capa de oxido que se forma sobre una superficie metalica por reaceion del metal eon oxfgeno. Esta capa de oxido es ineolora y transparente, y se compone de oxidos de aluminio ^u oxidos de cine. En la presente memoria, la expresion "superficie metalica coloreada transparente" signifiea que los pigmentos inorganieos del revestimiento vitroeeramieo producen una impresion de color, pero, en lugares donde no hay pigmentos, pueden ineidir rayos de luz a traves del revestimiento vitroeeramieo sobre la superficie metalica subyaeente y ser reflejados por esta, de manera que se origina una impresion metalica.

El procedimiento segun la invencion para producir las superficies metalieas eoloreadas comprende, por tanto, los pasos (i) a (iii), y preferiblemente consiste exelusivamente en estos pasos:

En el paso (i), se proporciona cine ^o aluminio (I^os "metales"). Segun la invencion, se prefieren las aleaeiones de cine o aluminio que se utilizan en arquiteetura para eubiertas y faehadas.

Para lograr una distribueion homogenea de I^os pigmentos inorganieos, en eiertas eireunstaneias puede ser neeesario tener en euenta una ^u otra de las siguientes eonsideraeiones. As ^pues, puede ser ventajoso seleeeionar el tamano de las partfculas de pigmento de color de manera que, debido a la densidad y el tamano de las partfculas, no puedan formar una suspension estable. Por lo tanto, se ha observado que son partieularmente utiles en el procedimiento de la presente invencion espeeialmente las suspensiones (es deeir, las solueiones aplieadas a la superficie del metal para formar un revestimiento sol-gel) en las que se produce una segregacion euando no se proeura, mediante eontinua agitaeion ^u otras medidas, hasta el momento de la aplicacion de la suspension sobre la superficie del metal, que Ios pigmentos de color esten distribuidos homogeneamente y suspendidos de manera estable. En este easo, tambien es ventajoso efeetuar la aplicacion por pulverizaeion. En esta variante de procedimiento es muy probable que ya durante la aplicacion se produzca una segregacion de la suspension.

Ciertamente, a partir del doeumento DE 4338360 A l se eonoeen revestimientos vftreos similares en principio, que tambien se pueden apliear sobre aluminio o cine. Segun el Ejemplo 4 de dieha publicaeion se obtienen, por ejemplo, revestimientos mate sobre aeero inoxidable. Esto se logra aplieando el revestimiento en un procedimiento de extension. Se obtiene asf una capa que tiene pigmentos en toda la seceion transversal y tambien en la superficie, lo que la hace opaca y aspera. Tal superficie no puede tener un aspecto metalico. Estas superficies tambien se pueden distinguir facilmente de las superficies metalicas transparentes y coloreadas obtenidas segun la invencion, ya que son antiesteticas y diffciles de limpiar debido a ^su superficie rugosa. Aqm no se observa la superficie lisa con el brillo metalico deseado, que se obtiene segun la invencion.

Por regla general, en el procedimiento segun el estado de la tecnica antes descrito tampoco tiene lugar el proceso de segregacion que, sin embargo, es deseable aqm, puesto que, segun el documento DE 4338360 A1, I^os compuestos metalicos empleados tienen por I^o regular un diametro de partfcula de 1 a 100 nm, ^o en el caso de capas transparentes, de 1 a 20 nm. Por I^o tanto, las suspensiones utilizadas deben considerarse estables, de modo que no se observa el comportamiento de segregacion de la mezcla que es deseable segun la invencion cuando se aplica la solucion de revestimiento sobre una superficie.

Las superficies metalicas a colorear pueden presentar distintos niveles de brillo y estructuras debidos a la elaboracion previa al tenido. Estos metodos de preparacion son, por ejemplo, el esmerilado, granallado, pulido mecanico, electrolftico ^o qmmico, la estructuracion ^o el decapado.

El material de partida puede presentarse en forma de chapa, perfil ^o producto, por ejemplo, como parte de un componente acabado. La superficie del metal a colorear no debe estar revestida y, en particular, debe estar limpia, libre de grasa y no corrcuda. Eventualmente se pueden eliminar mecanica ^o qm micamente I^os revestimientos existentes ^o I^os productos de corrosion, antes de la aplicacion del procedimiento segun la invencion.

La limpieza se puede llevar a cabo, por ejemplo, con un desengrasado por coccion alcalina (por ejemplo, con AK 161 de la empresa Schlotter), seguido de enjuague de la superficie con agua y secado.

En el paso (ii), las superficies a colorear se sumergen durante un penodo de preferiblemente 1-10 minutos en una solucion acuosa que contiene un agente oxidante, preferiblemente un peroxido. Eventualmente, viene despues un paso de enjuague con agua.

El tratamiento qmmico segun la invencion del paso (ii) no debe confundirse con un procedimiento de decapado convencional en el cual se elimina deliberadamente metal de la superficie de una pieza metalica. El efecto particular del procedimiento segun la invencion se debe atribuir al hecho de que primeramente se produce una capa homogenea de oxido metalico como inductor de la adhesion para el subsiguiente revestimiento de sol-gel.

La solucion acuosa utilizada en el tratamiento qmmico comprende un agente oxidante, preferiblemente un peroxido. Despues del tratamiento, la pieza de trabajo se enjuaga con agua, preferiblemente agua desionizada, y se seca antes de someter la pieza de trabajo al tratamiento conforme al paso (iii).

El paso (iii) comprende la formacion de I^os revestimientos de sol-gel vitroceramicos coloreados.

L^os revestimientos sol-gel se componen por regla general de dos componentes de reaccion, que se mezclan en proporcion fija poco antes de la elaboracion. A esta mezcla se le agrega, por ultimo, en calidad de tercer componente, un diluyente, generalmente un alcohol. Mediante la dilucion se ajusta la concentracion de la mezcla de reaccion y la viscosidad del preparado final.

L^os expertos en la materia entenderan que el sol-gel se aplica primeramente en forma de un sol Ifquido que tiene partroulas coloidales suspendidas en el mismo, que posteriormente se convierte en un gel y, despues del endurecimiento termico, forma finalmente una capa cubriente solida y dura. Por I^o tanto, si se habla de la "aplicacion del revestimiento sol-gel" ^o del "endurecimiento termico del revestimiento sol-gel", el experto sabe en que estado se encuentra el sistema sol-gel.

El sol-gel es preferiblemente un sol de sflice basado en silanos que se disuelven en disolventes, en donde el sol de s l^ice contiene preferiblemente ademas uno ^o varios elementos formadores de sol adicionales, preferiblemente uno ^o varios elementos del grupo consistente en Al, Ti, Zr, Mg, Ca y Zn, reemplazando estos elementos a I^os atomos de Si en las estructuras coloidales. En el documento EP 2145980 se describen revestimientos sol-gel ^o barnices sol-gel preferidos. Se remite aqm en particular a I^os revestimientos sol-gel descritos en el documento EP 2145980 y a ^su metodo de ^uso.

L^os compuestos de partida para formar I^os soles preferidos y finalmente el revestimiento sol-gel son, preferiblemente, silanos hidrolizables de la formula SiR4, donde I^os 4 restos R comprenden 2-4 restos hidrolizables OR' y 0-2 restos no hidrolizables R". Por I^o tanto, estos silanos de partida tambien se pueden representar como Si(oR')4-nR"n, con n = 0,1 ^o 2. Si se utilizan elementos formadores de sol adicionales, como se acaba de describir, I^os compuestos apropiados deben seleccionarse de acuerdo con las valencias de I^os elementos como compuestos de partida, por ejemplo AIR3, etc.

L^os restos hidrolizables OR' son restos hidroxi, alcoxi y/o cicloalcoxi. S ^us ejemplos adecuados incluyen, por ejemplo, hidroxi, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n-butoxi, i-butoxi, t-butoxi, pentoxi, hexoxi, ciclopentiloxi, ciclohexiloxi, prefiriendose en particular restos etoxi, n-propoxi e isopropoxi. L^os restos hidrolizables OR' pueden ser iguales ⁰ diferentes entre sf

Los restos no hidrolizables R'', en caso de estar presentes, son restos alquilo y/o cicloalquilo. Sus ejemplos adecuados incluyen, por ejemplo, restos metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, i-butilo, t-butilo, pentilo, hexilo, ciclopentilo, ciclohexilo, prefiriendose en particular restos metilo, etilo, n-propilo e isopropilo. Los restos no hidrolizables R'' pueden ser asimismo iguales o diferentes entre sf

Los compuestos de partida de los soles preferidos pueden consistir en un solo tipo de silano, pero a menudo comprenderan mezclas de varios silanos (y eventualmente compuestos de partida formadores de sol adicionales de otros elementos). Se prefiere que al menos uno de los componentes de los compuestos de partida sea un silano de formula Si(OR')4-nR''n con n = 0, es decir, Si(OR')4. Por ejemplo, un barniz de sol-gel preferido puede ser el material de partida TEOS (tetraetoxiortosilano) y el MTES (metiltrietoxisilano) y/o el DMDES (dimetildietoxisilano).

Ademas, por supuesto, tambien es posible utilizar otros aditivos habituales en el campo de los sistemas sol-gel, por ejemplo reticulantes adicionales, como por ejemplo acriloxipropiltrimetoxisilano ^o metacriloxipropiltrimetoxisilano, que pueden proporcionar otras reticulaciones organicas, especialmente si una proporcion no insignificante de los compuestos de partida son los denominados compuestos transformadores de red, de formula Si(OR')4-nR"n, con n = 1 o 2.

En el sol, los compuestos de partida se hidrolizan parcialmente para dar los compuestos de hidroxi correspondientes (por ejemplo acido ortosikcico, trihidroxialquilsilano, etc.), lo que se puede favorecer mediante la adicion de un catalizador, por ejemplo un acido. Debido a la alta tendencia a la condensacion de estos compuestos de hidroxi, estos se pueden condensar ahora, con eliminacion de agua, para formar redes de siloxano mas pequenas. En el sol estan ya presentes partfculas coloidales que contienen enlaces siloxano. Los enlaces siloxano son enlaces de la forma ESi-O-SiE, donde "e" simboliza tres enlaces cualesquiera, independientes entre s^ con otros elementos, en particular con OH, OR' y R'', con lo que se forma una estructura reticulada tridimensional en las partfculas coloidales. En este caso OR' y R'' tienen el mismo significado que antes.

El revestimiento sol-gel tiene preferiblemente una temperatura de coccion inferior a 300 °C, preferiblemente de 180 °C a 250 °C. Preferiblemente, el revestimiento sol-gel es incoloro antes de la adicion de los pigmentos de color inorganicos. Los pigmentos de color se anaden al sol-gel preferiblemente en forma de una suspension. Preferiblemente, la cantidad de pigmentos de color se ajusta de manera que las superficies revestidas queden cubiertas por pigmentos solamente de manera parcial, de modo que preferiblemente la superficie de metal situada debajo de la capa vitroceramica sea visible a traves de la capa vitroceramica en los lugares donde no hay pigmentos de color inorganicos. A traves del grado de cobertura con pigmentos de color inorganicos, es decir, a traves de la proporcion en peso de los pigmentos de color inorganicos en el sol-gel, se pueden ajustar la intensidad y la profundidad del color.

Un experto en la materia puede ajustar la viscosidad del barniz de sol-gel. Se sabe que el sol, con una dilucion correspondientemente alta en su disolvente, tiene una viscosidad lo suficientemente baja para ser aplicado por pulverizacion, aspersion, con rodillo o con brocha.

Son disolventes adecuados para el sol el agua y especialmente alcoholes tales como metanol, etanol, n-propanol o isopropanol, prefiriendose el etanol y el isopropanol debido a sus propiedades ffsicas y a la baja toxicidad de sus vapores.

El sol-gel que se utiliza en el paso (iii) contiene pigmentos de color inorganicos, por ejemplo SICOCER® Schwarz 10901, SICOCER® Blau 2502 ^o SIC^o C^e R® Rot 2355 de BASF. Segun la invencion, se pueden utilizar uno ^o varios tipos de pigmentos de color inorganicos. Si se utilizan distintos tipos de pigmentos de color, estos se pueden emplear en la misma cantidad ^o en cantidades diferentes. Se utilizan cantidades de pigmentos (en g/kg) en el intervalo de 40 g/kg a 200 g/kg, basadas en la cantidad de sol-gel. La cantidad de pigmentos (en g/kg) se normaliza teniendo en cuenta la densidad de los pigmentos, de modo que siempre se consigue el mismo numero de granos de pigmento por unidad de superficie (densidad del pigmento).

Los pigmentos de color inorganicos tienen preferiblemente un diametro maximo inferior a 1 pm. Preferiblemente, el diametro maximo deseado se asegura mediante procesos de tamizado ^o filtracion.

La adicion y mezcla de los pigmentos se lleva a cabo en la dilucion, con lo cual se ajusta facilmente la concentracion deseada de pigmentos en la mezcla final. En el proceso de mezcla, se prepara mediante agitacion energica una suspension de los pigmentos, cuya homogeneidad es crucial para la uniformidad de las superficies revestidas. Dado que la densidad de la dilucion y la de los pigmentos son significativamente distintas, es necesario que durante todo el proceso de produccion y revestimiento se mezcle de manera lo suficientemente energica para mantener estable la suspension.

El revestimiento sol-gel tiene, antes de la aplicacion, una baja viscosidad similar a la del agua y una densidad significativamente menor que la de los pigmentos suspendidos. Por lo tanto, las suspensiones se segregan inmediatamente despues de la aplicacion y los pigmentos se depositan en las superficies metalicas. Gracias al pequeno tamano de los granos de pigmento se garantiza con ello una cobertura suficiente de los granos de pigmento por la capa de sol-gel.

Por Io tanto, las propiedades de las superficies metallcas revestldas vlenen determlnadas excluslvamente por las propledades del revestlmlento sol-gel utlllzado y no por las propledades de I^os plgmentos lncorporados.

El revestlmlento sol-gel del paso (Nl) se apllca preferlblemente por pulverlzadon ^o apNcadon con rodlllo, pero tamblen son poslbles la asperslon ^o la apNcadon con brocha. Sln embargo, preferlblemente se reallza medlante pulverlzadon, ya que esto permlte un control predso de la cantldad apllcada por unldad de superfine.

Despues del revestlmlento, se pueden secar las superfldes hasta que se haya evaporado el dlsolvente. A contlnuadon se endurecen termlcamente las superfldes secas. El enduredirnento termlco del paso (Nl) se reallza preferlblemente a una temperatura lnferlor a 300 °C, preferlblemente en el lntervalo de 160°C a 280 °C. El enduredirnento se lleva a cabo al alre, preferlblemente durante un penodo de aproxlmadamente 20 a 60 mlnutos, preferlblemente 30 mlnutos, a temperaturas en el lntervalo de 160 °C a 280 °C, preferlblemente de 180 °C a 220 °C. En el procedlmlento segun la lnvendon, el sol-gel (sl no se conslderan Ios plgmentos de color) se transforma en una capa lncolora, transparente y vftrea.

Por I^o general, en el procedlmlento segun la lnvendon se puede llevar a cabo el enduredmlento termlco de manera que no se altere nl el color del revestlmlento sol-gel nl el de la superfine metallca subyacente. Es dedr, la exposldon tanto del sol-gel como de la superfine del metal al calor no provoca que se produzcan coloradones cuyo orlgen no este en I^os proplos plgmentos de color.

El revestlmlento vltroceramlco tlene preferlblemente un grosor de 0,5-5,0 |jm, preferlblemente 1,0-5,0 pm ^o 0,5-3,0 pm, y I^o mas preferlblemente 1,0-4,0 pm. El revestlmlento vltroceramlco tlene preferlblemente un grosor unlforme con vanadones preferlblemente lnferlores a 10% del grosor de la capa. En partlcular, el dlametro de I^os plgmentos ^o plgmentos de color lnorganlcos es lnferlor al grosor del revestlmlento vltroceramlco que se ha produddo a partlr del revestlmlento sol-gel.

L^os plgmentos cuyo dlametro es lgual ^o mayor que el grosor de capa de la capa de sol-gel no quedan cublertos, ^o no sufidentemente, y sobresalen de la superflde del revestlmlento. Hacen rugosa la superflde y ellos mlsmos estan expuestos a Ios efectos de la corroslon y pueden dar lugar a poros en el revestlmlento, con la consecuenda de una corroslon locallzada de la superflde metallca subyacente.

El procedlmlento segun la lnvendon es ampllamente lndependlente de la aleadon y de la mlcroestructura del metal. En una forma de reaNzadon, se apllca el procedlmlento segun la lnvendon a un componente metallco compuesto de plezas montadas, que con el procedlmlento segun la lnvendon quedan unlformemente coloreadas. En este caso, se pueden colorear unlformemente las plezas de manera ampllamente lndependlente de ^su flgura y ^su forma.

Preferlblemente, las superfldes segun la lnvendon tlenen una ^o varlas de las propledades de ^uso enumeradas en la presente memorla en I^os puntos 1-11.

1. Las superfldes coloreadas muestran aun I^os rasgos caractensficos de las superfldes metallcas orlglnales en cuanto a brlllo y estructura superfldal.

2. La elecdon del color es Ilbremente defirnble y repetlble en cualquler momento.

3. La lntensldad y la profundldad del color se pueden eleglr Ilbremente.

4. La coloradon es unlforme en toda la superflde.

5. La coloradon es ampllamente lndependlente del materlal subyacente.

6. Se pueden revestlr componentes comblnados y plezas acabadas, asf como chapas y otros productos semlelaborados.

7. Las superfldes coloreadas son reslstentes frente a la corroslon y la radladon UV.

8. Las superfldes coloreadas son reslstentes a la temperatura hasta aproxlmadamente 400 °C.

9. Las superfldes coloreadas son hldrofobas, fadles de Ilmplar y poseen propledades contra grafifis y huellas dactllares.

10. Las superfldes coloreadas pueden ser deformadas con bordes agudos.

11. Para produdr las superfldes coloreadas segun la lnvendon no se ufiNzan sustandas toxlcas nl peNgrosas. Las superfldes son respetuosas con el medlo amblente y sosternbles.

El revestlmlento vltroceramlco segun la lnvendon que se ha produddo a partlr del revestlmlento sol-gel es transparente y no opaco. En partlcular, tlene un brlllo metallco y refleja, dependlendo de la densldad de Ios plgmentos, una pordon sustandal de la Iuz lnddente. En consecuenda, las superfldes aparecen mucho mas claras en comparadon con las superfldes terndas qmirncamente.

El revestimiento es resistente al calor, por Io que el efecto de color se mantlene a temperatures de hasta 400 °C, y puede soportar al menos 200 horas de exposieion en el ensayo de niebla salina sin deteriorarse.

Tras enfriar, las superficies metalicas coloreadas estan listas para su uso.

La invencion se refiere ademas a aluminio y cine con una superficie coloreada, o a objetos hechos de estos metales ^o que tienen una superficie hecha de estos metales, en donde la superficie metalica tiene un revestimiento transparente vitroceramico que contiene pigmentos de color inorganicos. La superficie coloreada se puede preparer conforme al procedimiento descrito en la presente memoria. Todas las formas de realizaeion que se han descrito en relacion con el procedimiento de la invencion son aplicables tambien a los productos con superficie coloreada. En particular, la capa de oxido y la capa vitroceramica descritas en relacion con el procedimiento estan presentes en el metal con superficie coloreada.

Por regla general, la superficie metalica esta solo parcialmente cubierta u optieamente oculta por los pigmentos de color inorganicos, de manera que es visible a traves de la capa vitroceramica, en los sitios donde no hay pigmentos de color inorganicos, una superficie metalica situada bajo la capa vitroceramica. El brillo y la estructura de las superficies metalicas coloreadas muestran tambien sustancialmente el brillo y la estructura de las superficies metalicas subyacentes.

La invencion se refiere en el sentido mas amplio a una superficie metalica sobre aluminio o cine que esta dotada de un revestimiento vitroceramico transparente coloreado. El color del revestimiento resulta de los pigmentos de color inorganicos elegidos. Estos pigmentos de color tienen por regla general un diametro de 500 a 1.500 nm. En el easo de la presente invencion se ha puesto de manifiesto que, espeeialmente eon estos diametros de pigmento, se eonserva un brillo metalieo que muy probablemente resulta de la superficie metalica subyaeente al revestimiento. Esto no sena posible en easo de revestimientos eon pigmentos de menor tamano, ya que estos no se sedimentanan sobre la superficie del metal, sino que oeultanan la superficie del metal al estar distribuidos flotando dentro de la capa.

La invencion se refiere tambien a superficies de aluminio o de cine coloreadas, produeidas o produeibles mediante el procedimiento segun la invencion.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se limpio una ehapa de aluminio de 1,0 mm, eon superficie eleetropulida desnuda y dimensiones de 800 ^x 800 mm, en un desengrasado por eoeeion alealina mediante inmersion durante 5 minutos, y despues se enjuago eon agua. A eontinuaeion se sumergio la ehapa durante 10 minutos en una disolueion aeuosa de peroxido de hidrogeno al 20%, a temperatura ambiente. Posteriormente, se revistio mediante pulverizaeion la lamina, estando tendida, eon un grosor de capa de 3 pm.

Se utilizo un revestimiento sol-gel a base de dioxido de silieio (POLIANT de la empresa POLIGRAT GmbH), al que se agrego y mezelo, a razon de 100 g/kg, un pigmento azul (SICOCER® Blau 2502). El pigmento se habfa molido hasta un tamano de partreula inferior a 1 pm antes de agregarlo a la dilueion. Despues se seeo la superficie durante 10 minutos y luego se eoeio en un horno a 200 °C durante 30 minutos. Tras enfriar, la superficie mostraba una superficie de brillo metalieo eon color azul intenso, pudiendose reeonoeer en la superficie una elara imagen espeeular del entorno en sus eolores naturales. La superficie era lisa, hidrofoba y despues de toearla no presentaba huellas daetilares. Se eurvo la superficie 180° eon un borde agudo sin que mostrase grietas, variaeiones de color ni desprendimiento de la capa.

Ejemplo 2

Se trato previamente eomo se describe en el Ejemplo 1 una ehapa de cine de 1,2 mm de grosor, eon superficie desnuda laminada, y luego se revistio, estando tendida, eon un revestimiento sol-gel a base de dioxido de silieio (POLIANT de la empresa POLIGRAT GmbH), anadiendose a la dilueion un pigmento rojo cobrizo (SICOCER® Rot 2355) en una eantidad de 80 g/kg y mezelandolo luego eon el produeto. El tamano de partreula del pigmento era inferior a 1 pm de diametro. Despues de seear durante 10 minutos y eoeer a 200 °C durante 30 minutos, seguido de enfriamiento, la superficie mostraba un aspeeto brillante de color rojo cobrizo, eon estructura eristalina elaramente visible. La superficie era suave y metalica al taeto. Era hidrofoba y despues de toearla no presentaba huellas daetilares. Resistfa la prueba de niebla salina durante mas de 200 horas y, tras ser eurvada 180° eon un borde agudo, no mostro grietas, variaeiones de color ni desprendimiento de la capa en la zona de la curvatura.

Publieaeiones eitadas:

EP 2145980 A l, DE 1971594 y DE 4338360 A l.

Claims (7)

r e iv in d ic a c io n e s

1. Procedimiento para producir un revestimiento transparente, coloreado por el uso de pigmentos inorganicos, sobre aluminio ^o cine, permaneciendo visibles el brillo metalico y la estructura superficial de la superficie metalica subyacente al revestimiento, que comprende los pasos de:

- tratamiento de la superficie con una solucion acuosa que contiene agente oxidante, aplicacion sobre la superficie de un revestimiento transparente de sol-gel de dioxido de silicio que contiene pigmentos de color inorganicos con un diametro de 500 nm a 1.5o0 nm, empleandose los pigmentos en una cantidad de 40 g/kg a 200 g/kg, basada en la cantidad de sol-gel, y

- endurecimiento termico del revestimiento aplicado, produeiendose un revestimiento vitroceramico transparente en el cual la superficie revestida no esta completamente cubierta por los pigmentos de color y el revestimiento vitroceramico tiene un grosor de 0,5-5,0 pm.

2. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en donde los pigmentos de color inorganicos tienen un diametro maximo de 1 pm.

3. El procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en donde el revestimiento vitroceramico tiene un grosor de 0,5-3,0 pm.

4. El procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el revestimiento de sol-gel en el paso (iii) se aplica mediante pulverizaeion, aspersion o aplicacion con rodillo.

5. El procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el endurecimiento termico en el paso (iii) se lleva a cabo a una temperatura inferior a 300 °C, preferiblemente en un intervalo de 160 °C a 280 °C.

6. El procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el sol-gel es un sol de sflice basado en silanos que se disuelven en disolventes, en donde el sol de sflice contiene ademas preferiblemente uno o varios elementos formadores de sol adicionales, preferiblemente uno ^o varios elementos del grupo consistente en Al, Ti, Zr, Mg, Ca y Zn, reemplazando estos elementos a los atomos de Si en las estructuras coloidales.

7. Aluminio ^o cine con un revestimiento coloreado mediante el ^uso de pigmentos inorganicos, en donde la superficie metalica tiene un revestimiento transparente vitroceramico que contiene pigmentos de color inorganicos, siendo visibles brillo metalico y estructura superficial de la superficie metalica situada bajo el revestimiento, obtenibles mediante un procedimiento segun eualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.