ES2784133T3

ES2784133T3 - Revestimiento sol-gel que comprende partículas anisótropas y artículo culinario provisto de dicho revestimiento

Info

Publication number: ES2784133T3
Application number: ES13704623T
Authority: ES
Inventors: Aurélien Dubanchet; Bris Stéphanie Le; Jean-Luc Perillon
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: US9814349B2; BR112014018260A8; CN104135902B; EP2806776A1; FR2985942B1; CA2863143C; AU2013213466B2; WO2013110882A1; JP2015508106A; KR20140123960A; BR112014018260A2; AU2013213466A1; BR112014018260B1; FR2985942A1; CN104135902A; KR101689068B1; RU2573681C1; EP2806776B1; JP5911974B2; CA2863143A1

Abstract

Revestimiento vítreo caracterizado por que comprende al menos una capa (31) que se presenta en forma de una película continua de un material sol-gel que comprende una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico y en la cual se dispersan partículas (32) de forma anisótropa, comprendiendo dicha capa al menos una zona (311) en la cual dichas partículas son partículas que están mayoritariamente inclinadas un ángulo α determinado conforme a la invención comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película.

Description

DESCRIPCIÓN

Revestimiento sol-gel que comprende partículas anisótropas y artículo culinario provisto de dicho revestimiento La presente invención se refiere, de manera general, a un revestimiento obtenido por vía gel-sol que incorpora partículas anisótropas (de tipo escamas o fibras) y que pueden utilizarse sobre cualquier tipo de sustrato, en especial metálico, así como un artículo culinario provisto de dicho revestimiento.

La presente invención se refiere igualmente a un procedimiento de aplicación de dicho revestimiento sobre un sustrato y la utilización de dicho revestimiento para la fabricación de un artículo culinario.

El campo de interés es en primer lugar el de los artículos culinarios, pero la presente invención puede igualmente referirse a cualquier otro tipo de superficie, tal como la suela de una plancha de vapor, las placas de un alisador de pelo, o incluso una tapa de un aparato doméstico.

Los revestimientos sol-gel son particularmente apreciados en el campo de artículos culinarios ya que permiten obtener revestimientos coloreados que presentan una buena dureza y una resistencia la temperatura. Presentan, sin embargo, el inconveniente de desconcharse fácilmente a nivel de ciertas zonas particularmente sensibles, que son las zonas de fuerte estrés del artículo culinario.

Para evitar este problema, se conoce por el experto en la técnica incorporar en el revestimiento sol-gel escamas, que tienen naturalmente tendencia a orientarse horizontalmente con respecto al soporte del revestimiento o de manera aleatoria. Esto es, en especial el caso para el tipo de revestimiento vítreo tal como se describe en los documentos US 2010/0181322 y EP 2206801, que comprenden una capa de acabado escamado.

El objetivo de la presente invención consiste en elaborar por vía sol-gel un revestimiento inorgánico, que presenta a la vez una buena dureza y una buena resistencia al desconchado. Con el fin de combinar estas ventajas, una manera ideal consiste en incorporar escamas, y más generalmente partículas anisótropas, en el revestimiento solgel, y orientarlas de manera esencialmente perpendicular al revestimiento formado en las zonas sensibles.

Más particularmente, la presente invención tiene por objeto un revestimiento vítreo caracterizado por que comprende al menos una capa que se presenta en forma de una película continua de un material sol-gel que comprende una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico y en la cual se dispersan partículas de forma anisótropa, comprendiendo dicha capa al menos una zona en la cual dichas partículas son partículas que están mayoritariamente inclinadas un ángulo a comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película. En esta zona en la que las partículas son esencialmente perpendiculares, la resistencia al desconchado es claramente mejorada.

Por partículas de forma anisótropa, se entiende en el sentido de la presente invención, partículas cuyas dimensiones características no son idénticas en todas las direcciones, como por ejemplo fibras (de forma esencialmente unidimensional) o escamas (de forma esencialmente bidimensional o plana).

Dicha orientación de partículas anisótropas puede obtenerse de diferentes maneras, en función del tipo de partículas anisótropas utilizadas.

Por tanto, en el caso de partículas adecuadas para ser orientadas por un medio mecánico (como las fibras), la orientación esencialmente perpendicular a la capa de revestimiento puede resultar por ejemplo de un posicionamiento relacionado con el procedimiento de fabricación del revestimiento, como por ejemplo la orientación a través de un aplicador mono direccional como una microboquilla.

En el caso de partículas adecuadas para ser orientadas por un medio físico (por ejemplo, eléctrico o magnético), la orientación esencialmente perpendicular de las partículas anisótropas con respecto a la capa de revestimiento puede resultar en un posicionamiento consecutivo o simultáneo a la aplicación del revestimiento, como por ejemplo la orientación de partículas magnetizables bajo el efecto de un campo magnético o de partículas electrizables bajo el efecto de un campo eléctrico.

De manera ventajosa, más de un 66%, y con preferencia más de un 80% de dichas partículas (32) de forma anisótropa pueden estar inclinadas un ángulo a comprendido entre 20° y 90° con respecto a un plano medio de la película.

Una tasa elevada de partículas inclinadas un ángulo a sol-gel comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película permite mejorar el refuerzo mecánico de la capa sol-gel limitando la propagación de fisuras anteriores al desconchado.

Las partículas magnetizables pueden presentarse bajo diferentes naturalezas.

En el ámbito de la presente invención, las partículas magnetizables pueden ser ventajosamente partículas que comprenden al menos un metal ferromagnético.

Las mismas pueden ser de naturaleza homogénea, es decir constituidas de un mismo material o de naturaleza compuesta, es decir que las partículas magnetizables tienen una estructura núcleo-envoltura, en la cual el metal ferromagnético está en el núcleo y/o en la envoltura de dichas partículas.

A título de ejemplo de partículas magnetizables compuestas, se pueden, en especial citar escamas de mica recubiertas de óxido de hierro Fe2O3 o fibras de acero inoxidable recubiertas de un material sol-gel, como protección frente a la corrosión durante etapas de implementación del revestimiento, o incluso escamas de material plástico recubiertas de óxido de hierro Fe2O3 o escamas cuyo núcleo es de metal ferromagnético y la envoltura es de material plástico o de material sol-gel.

El revestimiento según la invención puede además ventajosamente comprender partículas no magnetizables para mejorar el refuerzo del revestimiento. Estas partículas no magnetizables, pueden ser de cualquier forma (esféricas, fibras o escamas o “irregulares” o presentan una estructura núcleo-envoltura), de tamaño micrométrico, incluso nanométrico.

En calidad de partículas no magnetizables que se pueden utilizar en el ámbito de la presente invención, se puede, en especial citar las escamas de mica, y las escamas de mica o de silicio recubiertas de dióxido de titanio.

Según un modo de realización particularmente ventajoso, el revestimiento vítreo de la presente invención no es opaco (es decir exento de pigmentos opacos) y comprende, además, adyacente a la zona en la cual las partículas son esencialmente perpendiculares a la capa de revestimiento vítreo, al menos una zona en la cual las partículas son:

• o bien partículas mayoritariamente (ventajosamente más de un 66% de las partículas, y con preferencia más de un 80% de las partículas) inclinadas un ángulo a comprendido entre 0° y 20° con respecto a la película (en otras palabras, dispuestas de manera esencialmente paralela a la película),

• o bien partículas dispuestas de manera aleatoria en la capa que se presentan en forma de película de manera que forman un motivo tridimensional.

La alternancia de las zonas en las cuales las partículas están dispuestas de manera esencialmente paralela y/o aleatoria a la película de sol-gel y las zonas en las cuales las partículas son partículas que están mayoritariamente inclinadas un ángulo a comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película permiten definir una decoración, que podrá ser percibida por el usuario como una decoración tridimensional.

Según un primer modo de realización particularmente ventajoso de la presente invención, el revestimiento vítreo según la invención puede ser monocapa: en este caso, sólo está constituido de la capa de acabado.

Por capa de acabado, se entiende, en el sentido de la presente invención, una capa que está destinada a estar en contacto con el ambiente.

Según un segundo modo de realización particularmente ventajoso de la presente invención, el revestimiento vítreo según la invención puede ser multicapa: en este caso, puede ventajosamente comprender:

- una subcapa destinada a estar dispuestas sobre un soporte, y

- al menos una capa de acabado que recubre la subcapa y destinada a estar en contacto con el ambiente exterior, presentándose la capa de acabado en forma de una película continua de un material sol-gel que comprende una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico en el cual se dispersan dichas partículas anisótropas.

La subcapa puede ser de diferentes naturalezas. Por ejemplo, puede presentarse en forma de una película continua de un material sol-gel, comprendiendo el material sol-gel con preferencia una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico.

La subcapa puede igualmente ser una base dura continua o discontinua, siendo esta base dura un esmalte, de cerámica o de metal.

En calidad de polialcoxilatos metálicos utilizables en el revestimiento, tanto a nivel de la subcapa (en su caso) como a nivel de la capa de acabado, se pueden en especial citar los polialcoxisilanos, los aluminatos, los titanatos, los circonatos, los vanadatos, los boratos y sus mezclas.

Los polialcoxisilanos son los polialcoxilatos preferidos en el ámbito de la presente invención.

De manera ventajosa, la película de material sol-gel de la capa de acabado y/o de la subcapa (en su caso) puede además comprender al menos un 5% en peso con respecto al peso total del revestimiento de al menos un óxido metálico coloidal dispersado en dicha matriz.

Ventajosamente, el óxido metálico coloidal es elegido en el grupo que comprende sílice, aluminio, óxido de cerio, óxido de zinc, óxido de vanadio y óxido de circonio.

De manera ventajosa, el material sol-gel constitutivo del revestimiento vítreo según la invención puede además comprender al menos un aceite de silicona.

En calidad de aceites de silicona que se pueden utilizar en el ámbito de la presente invención, se pueden en especial citar los aceites de siliconas de metil-fenil, los aceites de siliconas de metilo y los aceites de silicona hidroxilados.

De manera ventajosa, el revestimiento vítreo según la invención puede además comprender al menos un pigmento elegido entre los pigmentos termoestables, las sales metálicas, los pigmentos semiconductores termocromos y sus mezclas.

La presente invención tiene igualmente por objeto un artículo caracterizado por que comprende un soporte que presenta dos caras opuestas, una de cuyas caras al menos está recubierta de un revestimiento según la invención. En lo que se refiere a la naturaleza del soporte del artículo, el mismo puede ser realizado de un material elegido de entre los metales, la madera, el vidrio, las cerámicas y los materiales plásticos. Se utilizará con preferencia un artículo cuyo soporte sea un soporte metálico de aluminio anodizado o no, o de aluminio pulido, cepillado o granallado, o de acero inoxidable pulido, cepillado o granallado, o hierro fundido, o cobre martillado o pulido.

A título de ejemplos de artículo según la invención, pueden citarse en especial los artículos culinarios, o las suelas de plancha de vapor, o las placas de alisador de pelo o incluso tapas de aparatos domésticos.

La presente invención tiene además por objetivo la utilización de un revestimiento vítreo según la invención tal como se definió anteriormente para la fabricación de un artículo culinario.

Finalmente, la presente invención tiene además por objeto un procedimiento de fabricación de un revestimiento vítreo según la invención tal como se definió anteriormente sobre un soporte en el cual se dispersan partículas anisótropas, caracterizado por que comprende una etapa de orientación de dichas partículas anisótropas por un medio físico (por ejemplo por aplicación de un campo eléctrico o magnético) o mecánico (por ejemplo durante la aplicación del revestimiento con la ayuda de un aplicador monodireccional como una microboquilla) en al menos una zona (311) de dicho revestimiento vítreo.

Según un modo de realización particularmente ventajoso de la invención, el procedimiento puede comprender las etapas siguientes:

a) la provisión del soporte;

b) una etapa de preparación de una composición híbrida que comprende al menos un precursor sol-gel de tipo alcóxido metálico y partículas de forma anisótropa;

c) La hidrólisis de dicho precursor sol-gel por introducción de agua y de un catalizador ácido o básico, seguida de una reacción de condensación para obtener una composición sol-gel SG;

d) el mantenimiento del soporte a una temperatura inferior o igual a 100°C después de la aplicación, directamente o indirectamente sobre todo o parte del soporte, de al menos una capa (31) de composición sol-gel SG;

e) la orientación de dichas partículas anisótropas por un medio físico o mecánico en al menos una zona de la capa de composición SG; y después

f) la cocción, que es con preferencia a una temperatura comprendida entre 200°C y 350°C.

En el caso en el que se utilizan partículas de forma anisótropa magnetizables, la etapa e) de orientación de las partículas magnetizables es una etapa de magnetización para la aplicación de un campo magnético, que se realiza o bien en el transcurso de la aplicación d) de la composición sol-gel SG sobre el soporte, o bien posteriormente a dicha etapa de aplicación d) y con anterioridad a la etapa f) de cocción.

Según un modo de realización particularmente ventajoso de la presente invención, la composición sol-gel SG está esencialmente exenta de pigmentos opacos, de manera que la capa de composición SG sea transparente, y la magnetización e) comprende la aplicación de un campo magnético en al menos una zona específica de la capa de composición SG, no siendo sometida(s) la o las zonas inmediatamente adyacentes a dicha zona específica al efecto del campo magnético o sometida(s) al efecto de las líneas de campo sensiblemente horizontales, de manera que forman un motivo tridimensional.

El procedimiento según la invención puede igualmente comprender, además, con anterioridad a la aplicación d) de la capa de composición SG, la realización de al menos una subcapa (30) dispuesta entre el soporte y la capa de acabado. Con preferencia, la subcapa es una subcapa pigmentada obtenida por

• preparación de una composición coloreada que comprende al menos un precursor sol-gel de tipo alcóxido metálico y al menos un pigmento elegido entre los pigmentos termoestables, las sales metálicas, los pigmentos semiconductores termocromos y sus mezclas, y después

• hidrólisis de dicho precursor sol-gel por introducción de agua y de un catalizador ácido o básico, y condensación para obtener una composición sol-gel coloreada SG0; y

• aplicación, directamente sobre todo o parte del soporte que presenta una temperatura inferior a 100°C, de la composición sol-gel coloreada para formar la subcapa pigmentada, siendo seguida esta etapa de aplicación con preferencia de un secado a una temperatura inferior o igual a 100°C.

Un secado de la subcapa pigmentada a una temperatura inferior o igual a 100°C evita endurecer la subcapa, de manera que cuando se aplica a continuación la capa de acabado, esta aplicación se hace sobre la subcapa “no endurecida”, y por tanto esencialmente no hidrófoba: lo que permite no solamente obtener una capa de acabado que se presenta en forma de película, sino también la posibilidad, para las partículas de la capa de acabado que están orientadas, de penetrar en la subcapa que es todavía plástica, y por tanto contribuir a un mejor anclaje para mejorar el refuerzo de las propiedades mecánicas.

Otras ventajas y particularidades de la presente invención resultarán de la descripción siguiente, dada a título de ejemplo no limitativo y hecha con referencia las figuras adjuntas:

- la figura 1 representa una vista esquemática en sección de un primer ejemplo de realización de una sartén según la invención provista de una película de revestimiento vítreo monocapa (que comprende al menos una zona con partículas anisótropas esencialmente perpendiculares a la película);

- la figura 2 representa una vista esquemática en sección de un segundo ejemplo de realización de una sartén según la invención provista de un revestimiento vítreo bicapa que comprende al menos una zona con partículas anisótropas esencialmente perpendiculares a la película;

- la figura 3 representa una vista esquemática en sección de un tercer ejemplo de realización de una sartén según la invención provista de un revestimiento vítreo bicapa que comprende un motivo tridimensional;

- la figura 4 representa una serie de cinco imágenes 4A a 4E de microscopio electrónico de barrido (MEB) de una sección de la sartén ilustrada en la figura 3 realizadas a nivel de la zona con partículas anisótropas esencialmente perpendiculares a la película;

- la figura 5 representa una serie de cuatro imágenes 5A a 5D de microscopio electrónico de barrido (MEB) de una sección de la sartén ilustrada en la figura 3 realizadas a nivel de la zona con partículas anisótropas esencialmente paralelas a la película.

En la figura 1, se ha representado a título de ejemplo de artículo culinario según la invención, una sartén 1 antes de la etapa de magnetización, que comprende un soporte 2 que se presenta en forma de un casquete hueco y un mango 7 de agarre. El soporte 2 comprende una cara 21 interior que es la cara orientada del lado de los alimentos susceptibles de ser recibidos en la sartén 1, y una cara 22 exterior que está destinada a estar dispuesta hacia una fuente de calor exterior.

El soporte 2 comprende, sobre su cara 21 interior, una monocapa 3 de revestimiento vítreo, que está únicamente constituida por una capa 31 de acabado que se presenta en forma de una película continua. Se trata de una película 31 continua de un material sol-gel que comprende una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico y en la cual se dispersan partículas 32 de forma anisótropa (por ejemplo, escamas o microfibras, como se muestra en los ejemplos ilustrativos de la presente invención presentados a continuación).

La figura 1 muestra que la capa de acabado comprende al menos una zona 311 en la cual las partículas son esencialmente perpendiculares a la capa de acabado.

Esta orientación específica de las partículas 32 anisótropas en la zona 311 puede por ejemplo obtenerse por magnetización si las partículas anisótropas comprenden partículas magnetizables. Esta magnetización de la zona 311 específica puede por ejemplo realizarse disponiendo sobre el soporte un imán permanente, en especial de tipo elastómero (lo que limita las condiciones de magnetización a una temperatura inferior a 80°C) o un electroimán.

Es igualmente posible utilizar un imán permanente de tipo ferrita o neodimio. En este caso, el valor de temperatura máxima de las condiciones en las cuales se efectúa la magnetización puede por tanto ser superior a 80°C, pero deberá permanecer por debajo de la temperatura de curie de los imanes utilizados.

De manera preferente, se utiliza un imán que emite un campo magnético cuya intensidad está comprendida entre 40 y 100 mT, y con preferencia del orden de 70 mT.

La figura 1 muestra claramente que las partículas magnetizables de la capa 31 de acabado están orientadas perpendicularmente a esta capa en esta zona 311 específica, según las líneas de campo producidas por el imán permanente situado justo por debajo de esta zona 311.

La figura 2 representa una vista esquemática en sección de un segundo ejemplo de realización de una sartén según la invención, que se diferencia de la ilustrada en la figura 1 en que el revestimiento 3 vítreo es bicapa. El revestimiento 3 bicapa comprende una subcapa 30 dispuesta sobre la cara 21 inferior del soporte 2 y una capa 31 de acabado que se presenta en forma de una película continua de un material sol-gel que recubre la subcapa 30, estando incluidas las partículas 32 anisótropas en la capa de acabado. El material sol-gel de la capa de acabado puede en especial comprender una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico en el cual se dispersan las partículas 32.

La figura 3 representa una vista esquemática en sección de un tercer ejemplo de realización de una sartén 1 según la invención provista de un revestimiento vítreo bicapa que comprende un motivo tridimensional formado por la alternancia de zonas 312 con partículas anisótropas esencialmente paralelas a la película y zonas 311 con partículas esencialmente perpendiculares a la película.

La orientación específica de las partículas 32 anisótropas en las zonas 311 puede por ejemplo obtenerse por magnetización si las partículas anisótropas comprenden partículas magnetizables.

Por tanto, esta magnetización puede por ejemplo realizarse disponiendo sobre el soporte una pluralidad de imanes permanentes concéntricos de elastómero, que emiten un campo magnético de la misma intensidad o intensidades diferentes, por ejemplo, del orden de 80 mT medida de manera independiente. Estos imanes concéntricos pueden ventajosamente presentarse en forma de un disco central de diámetro reducido (por ejemplo, igual o inferior a 15 mm) y de una pluralidad de anillos concéntricos dispuestos alrededor de este disco central de una anchura del orden de 10 a 15 mm. Estos imanes pueden ventajosamente estar dispuestos sobre un sustrato (por ejemplo, una bandeja de acero inoxidable) pudiendo desplazarse perpendicularmente al soporte del artículo. Este desplazamiento se puede hacer por medio de un cilindro que lleva al sustrato (o bandeja) a la proximidad del artículo a imantar, de manera que se define un entrehierro.

Las partículas anisótropas magnetizables van por tanto a orientarse según las líneas de campo, es decir perpendicularmente al soporte 2 (o a la película 3) a nivel de las zonas 311 sobre las cuales se dispone un imán (siendo las líneas de campo perpendiculares al revestimiento en forma de película), y paralelamente al soporte 2 (y por tanto la película 3) en las zonas 312 en las que las líneas de campo son paralelas al soporte 2, con un continuo de orientación progresiva de las partículas anisótropas magnetizables entre estas dos zonas.

La figura 4 representa una serie de cinco imágenes 4A a 4E de microscopio electrónico de barrido (MEB) de una sección de la sartén 1 ilustrada en la figura 3 realizadas a nivel de la zona 311 con partículas anisótropas esencialmente perpendiculares al revestimiento en forma de película.

La figura 5 representa una serie de cuatro imágenes 5A a 5D de microscopio electrónico de barrido (MEB) de una sección de la sartén ilustrada en la figura 3 realizadas a nivel de la zona 312 con partículas anisótropas esencialmente paralelas al revestimiento.

En el caso de partículas anisótropas magnetizables, una zona 311 corresponde a una zona bajo la cual se ha dispuesto un imán permanente y a la derecha de la cual las líneas de campo son perpendiculares al soporte. En la zona 312 las líneas de campo están orientadas paralelamente al soporte y se pasa de una otra por un continuo de orientación progresiva de las partículas magnetizables.

Ejemplos

Productos

En la subcapa sol-gel pigmentada

Óxido metálico coloidal

- sílice coloidal en forma de solución acuosa al 30% de sílice, comercializada por la empresa Clariant bajo la denominación comercial Klebosol,

- sílice coloidal en forma de solución acuosa al 40% de sílice, comercializada por la empresa Grace Davison bajo la denominación comercial Ludox,

- alúmina comercial en forma de solución acuosa al 5% comercializada por la empresa DGTec.

Disolventes

- isopropanol,

- 2-(2-butoxietoxi)-etanol (nombre comercial: Butil CARBITOL™),

- agua desmineralizada.

Aceite de silicona

- aceite de metil-silicona comercializado por la empresa DOW CORNING bajo la denominación comercial “DOW CORNING 200 Fluid”, y que tiene una viscosidad de 300 cSt,

- aceite de metil-silicona comercializado por la empresa Bluestar bajo la denominación comercial “Rhodorsil 47V50”,

- aceite de metil-silicona hidroxilado comercializado por la empresa Wacker bajo la denominación comercial “OEL CT101M”.

Pigmentos

- pigmento negro mineral comercializado por la empresa Ferro bajo la denominación comercial “FA 1220”,

- pigmento azul ultramar comercializado por la empresa Holliday pigments, bajo la denominación “CM13”,

- pigmento rojo de perileno comercializado por BASF,

- pigmento blanco de dióxido de titanio comercializado por la empresa Kronos,

- pigmento naranja “259150” comercializado por la empresa BASF.

Cargas

- alúmina en polvo comercializada por la empresa ALCAN bajo la denominación comercial “CAHPF 1000”,

- alúmina en escamas nanométricas dispersas en fase acuosa al 40% comercializada por la empresa Baikowski.

Precursores sol-gel

- metiltrietoxisilano (MTES) que responde a la fórmula Si(OC2H5)3CH3,

- metiltrimetoxisilano (MTMS) que responde a la fórmula Si(OCH3)3CH3,

- tetraetoxisilano (TEOS) que responde a la fórmula Si(OC2Hs)4.

Ácidos

- acido fórmico,

- ácido acético.

En la capa sol-gel de acabado:

Óxido metálico coloidal

Disolventes

- isopropanol,

- butilglicol,

- agua desmineralizada.

Aceite de silicona

Partículas anisótropas

- escamas de mica recubiertas de óxido de hierro comercializadas por la empresa ECKART bajo la denominación STAPA TA Ferricon 200 (escamas magnetizables),

- escamas de mica recubiertas de óxido de hierro comercializadas por la empresa MERCK bajo la denominación Colorona Blackstar blue or green (escamas magnetizables)

- escamas de mica no recubiertas comercializadas por la empresa MERCK bajo la denominación Iriodin 119 (escamas no magnetizables),

- microfibras de acero inoxidable.

Precursores sol-gel

- metiltrietoxisilano (MTES) que responde a la fórmula Si(OC2H5)3CH3,

- metiltrimetoxisilano (MTMS) que responde a la fórmula Si(OCH3)3CH3,

- tetraetoxisilano (TEOS) que responde a la fórmula Si(OC2H5)4.

Ácidos

- acido fórmico,

- ácido acético.

Ensayos

Ensayo de resistencia al desconchado

La actitud de resistir el desconchado de diferentes revestimientos vítreos, de los mismos espesores y aplicados sobre sustratos metálicos idénticos, se evalúa como sigue.

Estos revestimientos son sometidos a un rayado de 10 mm de largo, que es inducido por una punta de diamante calibrada de 50 gm de diámetro, que se aplica con una fuerza que aumenta progresivamente de 0 a 5 newton. Para ello, se utiliza un aparato comercializado bajo la denominación “Microscratch tester” de la empresa CSM Instruments.

Después de la formación del rayado, se determina bajo microscopio a partir de qué fuerza de desconchado del revestimiento es visible el metal (véase la tabla 3 de resultados).

Ejemplo comparativo 1:

Realización de un revestimiento vitreo bicapa conforme al procedimiento de la solicitud internacional WO2010/123294

Se prepara una primera composición sol-gel coloreada en forma de un bicomponente que comprende una parte A y una parte B:

- la parte A comprende una dispersión de sílice coloidal, del agua desmineralizada, el isopropanol, el butilglicol, el aceite de silicona, las cargas y los pigmentos,

- la parte B comprende el precursor sol-gel (silano) asi como el ácido orgánico.

Estas dos partes A y B se pueden conservar más de 6 meses separadamente.

Las partes A y B a continuación son reunidas en un mezclador a temperatura ambiente (por ejemplo, un reactor provisto de una pala para asegurar la agitación, o un bidón que lo pondrá en rotación a 80 vueltas/minuto sobre un volteador de recipientes) con el fin de iniciar la reacción de hidrólisis del silano. A continuación, es necesario dejar madurar la mezcla durante al menos 24 horas antes de la aplicación de la mezcla A+B sobre el soporte, de manera que se hacen progresar suficientemente las reacciones de hidrólisis/condensación. Bajo el efecto de estas reacciones se observa una elevación de temperatura hasta 55°C. Este tiempo de maduración puede sin embargo reducirse o alargarse en función de la velocidad de agitación de los productos y de la temperatura alcanzada o mantenida durante la agitación. La duración de vida útil de la mezcla es de al menos 48 horas.

La composición sol-gel coloreada es indicada en la tabla 1:

Tabla 1

Después la mezcla A+B es filtrada en una rejilla de acero inoxidable que tenga orificios de 40 micrones de abertura, antes de ser aplicada por pistola neumática en al menos una capa de espesor de 35 micrones para formar una subcapa coloreada, sobre la superficie interior de un soporte de aluminio chorreado con arena, desengrasado, y llevado a una temperatura de 55°C.

Después, se procede al secado de la subcapa así formada a 100°C durante 30 minutos, como se enseña por el documento WO 2010/123294.

Se procede a continuación a la preparación de una composición sol-gel incolora, de la misma manera que la subcapa pigmentada descrita anteriormente, pero reemplazando los pigmentos por escamas recubiertas de óxido de hierro. Esta composición sol-gel incolora es filtrada en una rejilla de acero inoxidable que tenga orificios de 80 pm de abertura y aplicada por medio de una pistola neumática sobre la subcapa, que es llevada a una temperatura de 55°C.

La composición sol-gel incolora es indicada en la tabla 2:

Tabla 2

Resulta imposible formar una película continua con la capa de composición sol-gel incolora. De hecho, el procedimiento tal como se enseña por el documento WO 2010/123294 con una etapa de secado a al menos 100°C conduce a una densificación demasiado importante de la subcapa coloreada, que desarrolla por tanto un carácter hidrófobo tal que no se puede por tanto formar adicionalmente la capa continua con la composición sol-gel incolora escamada: esta última se retira, durante su aplicación sobre la subcapa, en forma de gotas aisladas.

Por consiguiente, si se aplican las condiciones de operación del procedimiento de fabricación de un revestimiento sol-gel tal como se enseña por el documento WO 2010/123294, no es posible realizar un revestimiento vítreo bicapa homogéneo.

Ejemplo comparativo 2:

Realización de una película de revestimiento vítreo monocapa que comprende escamas sensiblemente paralelas a la película.

Se prepara una composición sol-gel incolora en forma de un bicomponente que comprende una parte A y una parte B:

- la parte A comprende una dispersión de sílice coloidal, el agua desmineralizada, el isopropanol, el butilglicol, el aceite de silicona, así como escamas de mica recubiertas de óxido de hierro,

- la parte B comprende un precursor de tipo sol-gel (silano) así como un ácido orgánico.

Estas dos partes A y B se pueden conservar más de 6 meses separadamente.

Las partes A y B son reunidas a continuación en un mezclador a temperatura ambiente (por ejemplo, un reactor provisto de una pala para asegurar la agitación, o un bidón que se pondrá en rotación a 80 vueltas/minuto sobre un volteador de recipientes) con el fin de iniciar la reacción de hidrólisis del silano. Es necesario a continuación dejar madurar la mezcla durante al menos 24 horas antes de la aplicación de la mezcla A+B sobre un soporte, de manera que se hacen progresar suficientemente las reacciones de hidrólisis/condensación. Bajo el efecto de estas reacciones se observa una elevación de la temperatura hasta 55°C. Este tiempo de maduración puede sin embargo ser reducido o alargado en función de la velocidad de agitación de los productos y de la temperatura alcanzada o mantenida durante la agitación. La vida útil de la mezcla es de al menos 48 horas.

La composición sol-gel incolora es la misma que la indicada en la tabla 2.

Después, la mezcla es filtrada en una rejilla de acero inoxidable que tenga orificios de 80 micrones de abertura antes de ser aplicada por pulverización por pistola neumática en al menos una película continua de espesor de 20 micrones, sobre un soporte de aluminio chorreado por arena, desengrasado, y llevado a una temperatura del orden de 60°C para facilitar la aplicación.

Durante la proyección de las partículas que llegan de una manera aleatoria, y bajo el efecto de la gravedad, se orientan esencialmente paralelamente al soporte siempre que tengan la suficiente movilidad para hacerlo.

Se procede a continuación a una cocción del revestimiento así formado, a una temperatura de 250°C durante al menos 15 minutos.

El espesor seco final del revestimiento así obtenido es de 12 pm.

Las observaciones de este revestimiento en el Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) corresponden a las imágenes MEB representadas en la figura 5, que muestran que las escamas contenidas en la película de revestimiento son en su gran mayoría esencialmente paralelas a la película, es decir presentan un ángulo con respecto al sustrato inferior a 20°.

Ejemplo comparativo 3:

Realización de una película de revestimiento vitreo bicapa que comprende escamas sensiblemente paralelas a la película.

Se prepara una composición sol-gel coloreada bajo la forma de un bicomponente que comprende una parte A y una parte B:

- la parte A comprende una dispersión de sílice coloidal, el agua desmineralizada, el isopropanol, el butilglicol, el aceite de silicona, las cargas y los pigmentos,

- la parte B comprende un precursor de tipo sol-gel (silano) así como el ácido orgánico.

Estas dos partes A y B se pueden conservar más de 6 meses separadamente.

La composición sol-gel incolora es la misma que la indicada en la tabla 1.

Después, la mezcla es filtrada en una rejilla de acero inoxidable que tenga orificios de 40 micrones de abertura antes de ser aplicada por pistola neumática en al menos una capa de espesor de 55 micrones, sobre la superficie interior de un soporte de aluminio chorreado por arena, desengrasado, y llevado a una temperatura de 55°C para facilitar la aplicación de la mezcla sobre el sustrato.

Después, la composición sol-gel incolora que contiene las escamas de mica recubiertas se prepara de la misma manera que en el ejemplo comparativo 2, después se aplica por pulverización por pistola sobre la subcapa pigmentada para formar una capa de acabado en forma de película.

Se procede a continuación a una cocción del conjunto a una temperatura de 250°C durante al menos 15 minutos como mínimo.

La composición sol-gel incolora es la misma que la indicada en la tabla 2.

El espesor seco final del revestimiento así formado es de 45 micrones.

Las observaciones de este revestimiento en el Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) corresponden a las imágenes MEB representadas en la figura 5, que muestran que las escamas contenidas en la película de revestimiento son en su gran mayoría esencialmente paralelas a la película, es decir que presentan un ángulo con respecto al sustrato inferior a 20°.

Ejemplo comparativo 4:

Realización de una película de revestimiento vítreo bicapa que comprende fibras sensiblemente paralelas a la película.

Este ejemplo sólo se diferencia del ejemplo comparativo 3 en que para las partículas en la capa de acabado: se utiliza en lugar de escamas recubiertas, microfibras de acero inoxidable.

El espesor seco final del revestimiento así formado es igualmente de 45 micrones.

Ejemplo 1:

Realización de una película de revestimiento monocapa conforme a la presente invención que comprende escamas esencialmente perpendiculares a la película

Se prepara, de la misma manera que en el ejemplo comparativo 2, una composición sol-gel en forma de un bicomponente A+B. Esta composición se aplica igualmente de la misma manera que en el ejemplo comparativo 2, sobre un soporte en aluminio chorreado por arena, desengrasado, y llevado a una temperatura de 60°C.

Por el contrario, inmediatamente después de la aplicación por pulverización de la composición sol-gel (pero con anterioridad a la cocción) se aplica un campo magnético de 70 mT por medio de un imán permanente dispuesto bajo el sustrato. Bajo la acción del campo magnético, las escamas de mica, gracias a su recubrimiento de óxido de hierro magnético, se orientan según las líneas de campo, es decir a la derecha del imán. Se observa que las escamas de mica recubiertas están mayoritariamente inclinadas un ángulo a comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película.

Se procede a continuación a una cocción del revestimiento a 250°C durante al menos 15 minutos como mínimo. El espesor seco final del revestimiento así formado es de 12 micrones.

Ejemplo 2:

Realización de una película de revestimiento bicapa conforme a la presente invención que comprende escamas esencialmente perpendiculares a la película

Se prepara, de manera similar al ejemplo comparativo 3, una composición sol-gel coloreada y una composición solgel incolora que contiene escamas de mica recubiertas. Estas composiciones son aplicadas sucesivamente sobre un soporte de aluminio chorreado por arena, desengrasado y llevado a una temperatura de 55°C, igualmente de la misma manera que en el ejemplo comparativo 3.

Por el contrario, inmediatamente después de la aplicación por pulverización de la composición sol-gel incolora (pero con anterioridad a la cocción), se aplica un campo magnético de 70 mT por medio de un imán permanente dispuesto bajo el sustrato. Bajo la acción del campo magnético, las escamas de mica, gracias a su recubrimiento de óxido de hierro magnético, se orientan según las líneas de campo, es decir a la derecha del imán sensiblemente verticalmente.

Se procede a continuación a una cocción del revestimiento a 280°C durante al menos 15 minutos.

Las observaciones de este revestimiento en el Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) corresponden a las imágenes MEB representadas en la figura 4, que muestran que la mayoría de las escamas tiende a orientarse perpendicularmente a la película de revestimiento formada, es decir que una mayoría de entre las mismas presenta un ángulo de inclinación con respecto al sustrato comprendido entre 20° y 90°.

Ejemplo 3:

Realización de una película de revestimiento bicapa conforme a la presente invención que comprende microfibras esencialmente perpendiculares a la película

Este ejemplo sólo se diferencia del ejemplo 2 en la forma de las partículas en la capa de acabado: se utilizan, en lugar de las escamas recubiertas, microfibras de acero inoxidable.

Ejemplo 4:

Este ejemplo sólo se diferencia del ejemplo 2 en la naturaleza del aceite de silicona. Se reemplaza el aceite de silicona 47V50 por el aceite de silicona hidroxilado OEL CT101M, en las mismas proporciones de masa (indicadas en la tabla 2).

Ejemplo 5:

Evaluación de la resistencia al desconchado

Se evalúa la actitud para resistir al desconchado de revestimientos vítreos realizados en los ejemplos 1 a 4 y los ejemplos comparativos 1 a 4 de conformidad con el ensayo indicado anteriormente. Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 3 a continuación:

Tabla 3

La comparación del ejemplo 1 con el ejemplo comparativo 2, (caso de un revestimiento monocapa) muestra claramente que la fuerza a aplicar durante el ensayo para obtener una delaminación en el metal es más importante cuando las partículas están, en el sentido de la invención, orientadas sensiblemente perpendicularmente al revestimiento (es decir que están mayoritariamente inclinadas un ángulo a comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película) que en el caso contrario (es decir que las partículas estén orientadas de manera aleatoria, o estén mayoritariamente inclinadas un ángulo a inferior a 20° con respecto al plano medio de la película). Esto significa que la resistencia al desconchado es mayor cuando el revestimiento comprende partículas orientadas. La comparación del ejemplo 2 y del ejemplo comparativo 3 conduce a las mismas conclusiones para un revestimiento bicapa.

La comparación del ejemplo 3 y el ejemplo comparativo 4 muestra conclusiones similares que se aplican igualmente cuando se utilizan partículas anisótropas de forma diferente (microfibras en lugar de plaquetas).

Finalmente, la comparación del ejemplo 4 y el ejemplo 2 muestra que cuando se utiliza un aceite de silicona hidroxilado, se obtienen los mismos resultados que con un aceite de silicona no hidroxilado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Revestimiento vitreo caracterizado por que comprende al menos una capa (31) que se presenta en forma de una película continua de un material sol-gel que comprende una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico y en la cual se dispersan partículas (32) de forma anisótropa, comprendiendo dicha capa al menos una zona (311) en la cual dichas partículas son partículas que están mayoritariamente inclinadas un ángulo a determinado conforme a la invención comprendido entre 20° y 90° con respecto al plano medio de la película.

2. Revestimiento según la reivindicación 1, en el cual dichas partículas (32) comprenden partículas adecuadas para ser orientadas (321) por un medio mecánico o físico.

3. Revestimiento según la reivindicación 2, en el cual dichas partículas adecuadas para ser orientadas son partículas magnetizables.

4. Revestimiento según la reivindicación 3, en el cual dicha capa de revestimiento vítreo comprende además partículas no magnetizables.

5. Revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual las partículas magnetizables, y en su caso las partículas no magnetizables, presentan una estructura núcleo-envoltura.

6. Revestimiento según la reivindicación 5, en el cual dichas partículas magnetizables comprenden al menos un metal ferromagnético y tienen una estructura núcleo-envoltura en la cual el metal ferromagnético está en el núcleo y/o en la envoltura de dichas partículas.

7. Revestimiento según la reivindicación 6, en el cual las partículas magnetizables son escamas de mica recubiertas de óxido de hierro Fe²O³.

8. Revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el cual las partículas magnetizables son fibras de acero inoxidable ferrítico.

9. Revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, siendo dicho revestimiento no opaco y comprendiendo además adyacente a la zona (311), al menos una zona (312) en la cual las partículas son partículas que están mayoritariamente inclinadas un ángulo a comprendido entre 0° y 20° con respecto a la película o en la cual las partículas están dispuestas de manera aleatoria en la capa que se presenta en forma de película.

10. Revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual la alternancia de las zonas (311) y (312) define una decoración.

11. Revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende:

- una subcapa (30) destinada a estar dispuestas sobre un soporte (2), y

- al menos una capa (31) de acabado que recubre dicha subcapa y destinada a estar en contacto con el ambiente exterior, presentándose dicha capa de acabado en forma de una película continua de un material sol-gel que comprende una matriz formada a partir de al menos un polialcoxilato metálico en el cual se dispersan dichas partículas anisótropas.

12. Revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual dicho revestimiento vítreo comprende al menos un pigmento elegido de entre los pigmentos termoestables, las sales metálicas, los pigmentos semiconductores termocromos y sus mezclas.

13. Artículo (1) caracterizado por que comprende un soporte (2) que presenta dos caras (21, 22) opuestas, una de cuyas caras (21) está recubierta al menos de un revestimiento tal como se define según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Procedimiento de fabricación de revestimiento vítreo según la reivindicación 1 sobre un soporte (2) en el cual se dispersan partículas anisótropas, caracterizado por que comprende una etapa de orientación de dichas partículas anisótropas por un medio físico o mecánico en al menos una zona (311) de dicho revestimiento vítreo.

15. Utilización de un revestimiento vítreo tal como se define según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para la fabricación de un artículo culinario.