ES3035883T3 - Sols, multifunctional applications of sols, and associated products - Google Patents

Abstract

Se describe el uso de un sol compuesto por un disolvente, un alcóxido y un catalizador para preparar un producto impermeable al agua. También se describe un producto a base de fibra impermeable al agua preparado utilizando un sol. Además, se describe un sol compuesto por un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador. También se describe un método para elaborar un sol compuesto por un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador. El método comprende: a) dispersar un biopolímero en una solución que comprende un catalizador y luego añadir un alcóxido; b) dispersar un alcóxido en un disolvente, añadir un catalizador y luego añadir un biopolímero; o c) dispersar un alcóxido en una solución que comprende un catalizador y luego añadir un biopolímero. Además, se describe un producto recubierto recubierto con un sol compuesto por un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador. También se describe un polvo derivado de un sol, como se describe en el presente documento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Soles, aplicaciones multifuncionales de soles y productos asociados

Introducción

La presente invención se refiere a soluciones coloidales (conocidas como soles), el uso de soles para impartir propiedades deseables a los productos, productos preparados usando soles y métodos para usar tales soles.

Las propiedades de los materiales utilizados en productos comerciales a menudo son importantes para la función o el uso previsto de un producto dado. Por ejemplo, el papel, el cartón y otros materiales se usan comúnmente como embalaje para productos comerciales. Las propiedades materiales de un producto de envasado, tales como la permeabilidad de los materiales de envasado al agua, los aceites y otros fluidos, se pueden controlar usando revestimientos funcionalizados que emplean materiales compuestos o materiales plásticos impermeables. En muchas industrias tales como la industria de alimentos y bebidas, los plásticos se pueden aplicar a medios de otro modo permeables para facilitar la retención de productos líquidos dentro de un artículo de envasado particular. También se pueden usar métodos similares para evitar la entrada de fluido en un artículo que puede verse comprometido por la exposición al agua, al aire o a otros fluidos. En un ejemplo, algunos productos de papel o cartón se someten a un proceso denominado encolado interno o encolado superficial en donde se utilizan materiales derivados de hidrocarburos tales como microplásticos, para modificar la porosidad, la adsorción, la resistencia al desgaste u otras propiedades del material. En otro ejemplo, el crecimiento de microbios (tales como bacterias, hongos, virus y parásitos) en productos comerciales se controla comúnmente usando desinfectantes, sin embargo, el uso de desinfectantes puede llevar a daños ambientales y está asociado a la formación de cepas resistentes de microbios. Los revestimientos antimicrobianos proporcionan un medio alternativo para controlar el crecimiento microbiano. Las composiciones de revestimiento antimicrobiano convencionales se basan en la acción biocida del cobre, la plata, el zinc o aditivos orgánicos tales como biocidas fenólicos, compuestos de amonio cuaternario y fungicidas. Estos materiales interfieren con la propagación de microbios a través de diversos mecanismos, tales como la unión a los microbios y la interferencia con su respiración o la destrucción de proteínas microbianas y/o paredes celulares. Las materias primas del material utilizado para producir los revestimientos funcionalizados existentes se producen generalmente a partir de materias primas con un coste ambiental asociado. Por ejemplo, los revestimientos metálicos pueden originarse a partir de actividades mineras, mientras que los materiales plásticos generalmente se obtienen a partir de materias primas de hidrocarburos. Los materiales o productos químicos usados para fabricar tales materiales y los subproductos asociados también pueden ser tóxicos. Algunos materiales también pueden degradarse con el tiempo para producir partículas tales como microplásticos. Adicionalmente, muchos de estos materiales pueden liberar especies potencialmente dañinas con el uso. En consecuencia, hay una preocupación constante por la salud y el medioambiente en relación con muchos materiales comunes que se encuentran tanto en los productos de consumo como en el entorno industrial.

El inventor de la presente invención ha encontrado una nueva alternativa innovadora y no tóxica a las composiciones de revestimiento funcionales convencionales en forma de sol. En este contexto, el término "sol" se refiere a una dispersión de partículas coloidales en un disolvente líquido. Un sol también puede denominarse una mezcla de sol. Muchos soles formados a partir de pequeñas partículas coloidales son sustancialmente transparentes e incoloros. Por ejemplo, los soles formados a partir de materiales funcionales a base de silicio serán generalmente transparentes e incoloros, ya que las partículas que forman el sol son lo suficientemente pequeñas como para no dispersar la luz. Algunos soles formados a partir de partículas más grandes pueden ser coloreados y/o al menos parcialmente opacos. Por ejemplo, los soles formados a partir de materiales funcionales a base de titanio pueden ser visiblemente blancos. Los soles pueden formar composiciones de revestimiento impermeables y/o antimicrobianas y/o alternativamente funcionales cuando se aplican a una gama de materiales. En consecuencia, los soles se pueden usar como barrera y/o como composición de revestimiento antimicrobiano y pueden proporcionar otras funcionalidades tales como hidrofobicidad, oleofobicidad, antiincrustación, antibioincrustación, resistencia a las manchas, transparencia óptica, opacidad óptica, anti-reflectividad y promoción de la adhesión. Los soles usados como barrera pueden proporcionar una barrera a líquidos, vapores y/o gases tales como el oxígeno. Los soles pueden comprender materiales naturales fácilmente disponibles que garanticen el bajo coste de los soles resultantes. Adicionalmente, los soles se pueden aplicar directamente a una superficie, es decir, sin que sea necesario someter la superficie a un proceso de preparación especial, asegurando la facilidad de uso de los soles. Además, se ha demostrado que algunos soles proporcionan un revestimiento duradero y térmicamente resistente, demostrando que los soles pueden formar revestimientos funcionales resilientes y duraderos. El documento US4540777 A se refiere a la modificación del almidón por silanos efectuada poniendo el almidón en contacto íntimo con los hidrolizados de los silanos en presencia de aluminatos alcalinos o hidróxidos alcalinos. Ramezaniet al.,2016,Journal of Electronic Materials,volumen 46, páginas 1371 1377, se refiere a la síntesis de nanopartículas de Co<2>TiO<4>mediante el método sol-gel. El documento US2019/136073 A1 se refiere a la formación de un sustrato con un revestimiento superhidrófobo, en donde el revestimiento superhidrófobo incluye una capa de unión dispuesta sobre el sustrato y una capa hidrófoba dispuesta sobre la capa de unión, en donde la capa hidrófoba incluye nanopartículas de sílice funcionalizadas con perfluoroalquilo.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona el uso de un sol formado a partir de un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador para preparar un producto impermeable al agua. La invención proporciona además un producto a base de fibra impermeable al agua preparado usando un sol. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un sol que comprende un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador. Un método para preparar un sol que comprende un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador también se proporciona. El método comprende: a) dispersar un biopolímero en una solución que comprende un catalizador y añadir después un alcóxido; b) dispersar un alcóxido en un disolvente, añadir un catalizador y añadir después un biopolímero; o c) dispersar un alcóxido en una solución que comprende un catalizador y añadir después un biopolímero. Otro aspecto más de la invención proporciona un producto recubierto en donde el producto se ha recubierto con un sol que comprende un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y/o polisacárido y un catalizador. En el presente documento se divulga un polvo derivado de un sol. Estos aspectos y otros serán evidentes para el experto en la materia con el beneficio de esta divulgación. Para disipar cualquier duda, el alcance de la invención se define por las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una imagen de un microscopio electrónico de barrido (SEM) de la superficie de un producto al que se ha aplicado un sol de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es una ilustración esquemática en sección transversal de la superficie de un producto después de la aplicación de un sol de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada

Se puede formar un sol dispersando uno o más materiales de tamaño de partícula adecuadamente pequeño en una solución. Algunos soles pueden comprender además componentes adicionales tales como un catalizador o componentes funcionales. Los soles adecuados para su uso en la invención pueden ser cualquier sol que se pueda aplicar, depositar como revestimiento o incorporar a un producto para impartir una propiedad o característica beneficiosa al producto resultante. Los soles adecuados para su uso en la presente invención comprenderán generalmente un material funcional y un disolvente. En un ejemplo, la invención se puede usar con soles que comprenden un disolvente, un alcóxido metálico funcional, un biopolímero y un catalizador. La expresión "alcóxido metálico" incluye alcóxidos que comprenden metales, alcóxidos modificados orgánicamente que comprenden metales, alcóxidos que comprenden metaloides y alcóxidos modificados orgánicamente que comprenden metaloides. El disolvente usado en la formación del sol puede comprender agua, uno o más alcoholes, cualquier otro disolvente adecuado, o cualquier combinación de los mismos. Cuando están presentes, el uno o más alcoholes pueden comprender metanol, etanol, butanol, etilenglicol, isopropanol, cualquier otro alcohol adecuado y cualquier combinación de los mismos. También se pueden usar biodisolventes tales como bioetanol. El biopolímero puede comprender polímeros a base de almidón, polímeros a base de hemicelulosa, polímeros a base de celulosa, polímeros a base de lignina, polímeros a base de quitosano, cualquier otro biopolímero o biopolímero modificado adecuados, y cualquier combinación de los mismos. El sol puede comprender adicionalmente, o como alternativa, una o más harinas derivadas de materiales naturales. Las harinas adecuadas pueden incluir harina de avena, harina de cebada, harina de centeno, harina de trigo, harina de arroz, harina de bambú, harina de lentejas, harina de garbanzos, harina de guisantes, harina de maíz o cualquier combinación de las mismas. Cuando el sol comprende un alcóxido metálico funcional, el alcóxido generalmente se ajustará a la fórmula general M(OR)<x>o R<c>-M(OR)<x>, donde "M" indica cualquier metal que forma el alcóxido metálico que puede hidrolizarse en presencia de un disolvente adecuado. "R" y "R<c>" denotan radicales alquilo normalmente de 1 a 30 átomos de carbono que pueden tomar cualquier forma adecuada tal como una cadena lineal, ramificada, aromática o compleja. "x" generalmente equivaldrá a la valencia del ion metálico "M" correspondiente. En un ejemplo, R puede ser un radical metilo, etilo, propilo o butilo. Cuando un ion metálico "M" tiene una valencia superior a 1, cada grupo R puede ser el mismo. R<c>indica cualquier grupo orgánico adecuado que formará y mantendrá un enlace covalente con el metal "M" después de la hidrólisis del alcóxido. En algunos ejemplos, R y R<c>pueden ser el mismo. En otros ejemplos, R y R<c>pueden ser diferentes. Se puede usar cualquier alcóxido metálico adecuado. Ejemplos de alcóxidos metálicos adecuados incluyen Si(OR)<4>, Ti(O)<4>, Al(OR)<3>, Zr(oR)<3>y Sn(OR)<4>así como R<c>-Si(OR)<3>, R<c>-Ti(OR)<3>, R<c>-Al(OR)<2>, R<c>-Zr(OR)<2>y R<c>-Sn(OR)<3>. En ejemplos específicos, R puede ser el radical metilo, etilo, propilo o butilo. En algunos ejemplos específicos, R<c>puede ser un grupo fenilo, un grupo ciclopentilo o cualquier otro grupo orgánico adecuado capaz de mantener un enlace covalente con el metal. El metal del alcóxido metálico puede comprender silicio, titanio, aluminio, zirconio, estaño o cualquier otro metal adecuado. En ejemplos particulares, los alcóxidos metálicos se pueden seleccionar del grupo que comprende Ti(isopropoxi)<4>, Al(isopropoxi)<3>, Al(sec-butoxi)<3>, Zr(n-butoxi)<4>, Zr(n-propoxi)<4>, n-propiltrietoxisilano, ortosilicato de tetrapropilo,terc-butóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(lV), trietiloxisilano, metiltrietiloxisilano, trietoxi(octil)silano, feniltrietoxisilano, etóxido de titanio(IV), trietoxi-sililciclopentano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano, ciclopentiltrietoxisilano, 3-amino-propiltrietoxisilano, trietoxi-3-(2-imidazolin-1-il)propilsilano y cualquier combinación de los mismos. En ejemplos seleccionados, los alcóxidos metálicos se pueden seleccionar del grupo que comprende tetraetoxisilano, feniltrietoxisilano, metiltrietiloxisilano y cualquier combinación de los mismos. En otros ejemplos seleccionados adicionales, los alcóxidos metálicos se pueden seleccionar del grupo que comprende ortosilicato de tetrapropilo,terc-butóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), trietiloxisilano, metiltrietiloxisilano, trietoxi(octil)silano, fenil trietoxisilano, etóxido de titanio(IV), trietoxi-sililciclopentano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano, ciclopentiltrietoxisilano o cualquier combinación de los mismos. En ejemplos seleccionados adicionales, el alcóxido metálico se puede seleccionar del grupo que comprende Ti(isopropoxi)<4>, Al(isopropoxi)<3>, Al(sec-butoxi)<3>, Zr(n-butoxi)<4>, Zr(n-propoxi)<4>y alcóxidos a base de n-propiltrietoxisilano, y cualquier combinación de los mismos. Los catalizadores adecuados para su uso en soles incluyen al menos uno de un ácido o una base. Ejemplos de catalizadores ácidos incluyen ácido clorhídrico, ácido cítrico, ácido nítrico y ácido acético. Ejemplos de catalizadores básicos incluyen hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y amoniaco.

Se puede formar un sol dispersando un material funcional de tamaño de partícula adecuadamente pequeño en un disolvente y añadiendo un catalizador. El material funcional puede ser una partícula con al menos una dimensión en el intervalo de aproximadamente 1 nm a 1 pm. Un método alternativo para preparar un sol implica dispersar un material funcional en una solución que comprende un catalizador y añadir después un biopolímero y/o uno o más de otros aditivos funcionales. Cuando están presentes un biopolímero y/o uno o más de otros aditivos funcionales, un sol que comprende un material funcional generalmente se puede almacenar durante un período de tiempo, antes de la adición del biopolímero y/o el uno o más de otros aditivos funcionales. Se pueden añadir aditivos funcionales adicionales en cualquier etapa durante el método de preparación del sol. Por ejemplo, en un sol que comprende un biopolímero, el aditivo funcional adicional se puede añadir antes o después de dispersar el biopolímero en una solución, pero antes de añadir el alcóxido, o como alternativa, después de añadir el biopolímero y el alcóxido a la solución. Se pueden añadir uno o más aditivos funcionales en diferentes etapas de preparación del sol. Los aditivos funcionales se pueden usar para ajustar las propiedades del sol, por ejemplo para controlar la viscosidad, la densidad o la reología de los soles; para hacer que el sol sea adecuado para el curado con luz UV, visible o IR; y/o se pueden usar para añadir una funcionalidad adicional a un revestimiento preparado usando el sol, por ejemplo color, sensibilidad al pH, conductividad, fluorescencia. Los aditivos funcionales usados variarán dependiendo del uso previsto del sol. Aditivos funcionales adecuados incluyen fotoiniciadores, resinas, aceites, colorantes (incluyendo colorantes sensibles al pH y colorantes fluorescentes), sales, tensioactivos, partículas compuestas, minerales u otras partículas inorgánicas (incluyendo carbonatos, carburos, óxidos, hidróxidos, nitratos, bromuros y similares) y partículas metálicas (incluyendo aleaciones y partículas que comprenden uno o más metales y uno o más componentes no metálicos adicionales). Los soles también se pueden formar sin la presencia de ningún aditivo. Más particularmente, los soles pueden estar total o sustancialmente exentos de aditivos durante su formación y/o uso.

Los soles usados en la presente invención se pueden usar sin ser modificados antes de su uso. Por lo tanto, los productos preparados que usan soles de acuerdo con la presente invención se pueden preparar a partir de productos y un sol sin que el sol se haya modificado antes de su uso. Por ejemplo, se puede preparar un producto impermeable al agua a partir de un producto y un sol que esté sustancialmente exento de aditivos, es decir, el producto impermeable al agua se prepara aplicando el sol a un producto en ausencia de cualquier aditivo funcional. Como alternativa, los soles usados en la presente invención se pueden modificar antes de su uso. Por ejemplo, los soles usados en la presente invención se pueden modificar diluyendo un sol con un disolvente, combinando un sol con aditivos funcionales, o diluyendo un sol con un disolvente y combinando un sol con aditivos funcionales. Disolventes adecuados para su uso en la dilución del sol incluyen el disolvente usado para dispersar el alcóxido cuando se forma un sol (denominado a veces disolvente del sol), otros disolventes que son miscibles con el disolvente del sol, o combinaciones de los mismos. Los aditivos funcionales se pueden usar para ajustar las propiedades de un sol tales como la reología, la densidad o la viscosidad del sol y/o se pueden usar para añadir una funcionalidad adicional a un revestimiento preparado usando un sol. Los aditivos funcionales usados variarán dependiendo del uso previsto del sol y los aditivos funcionales adecuados incluyen fotoiniciadores, resinas, sales y colorantes fluorescentes.

Por definición, los soles son generalmente estables. Por consiguiente, se puede formar un sol un tiempo antes del uso del sol. Por ejemplo, el sol se puede formar y almacenar durante un período de hasta 1 hora, hasta 1 día, hasta 1 semana, hasta 1 año, hasta 10 años o más, antes del uso del sol. Sin embargo, el sol también se puede formar inmediatamente antes, menos de 2 segundos antes, menos de 15 segundos antes, menos de 30 segundos antes, menos de un minuto antes, o menos de una hora antes del uso del sol. El uso del sol en tales ejemplos puede incluir recubrir uno o más productos con el sol o incluir el sol como parte de una formulación del material.

El sol se puede formar en proximidad geográfica a la ubicación en la que se usará. Como alternativa, el sol se puede formar lejos del sitio en el que se va a usar el sol y se puede transportar después a ese sitio. En un ejemplo, el sol se puede formar en un sitio de fabricación en un proceso en línea unos segundos antes de ser aplicado a uno o más productos. En otro ejemplo, el sol se puede formar en una instalación de fabricación independiente y se puede transportar después por carretera, ferrocarril, aire, mar, tuberías o equivalente a un sitio geográficamente distinto en donde el sol es aplicado a uno o más productos. De forma más general, los soles se pueden formar aparte del producto al que se aplicará finalmente el sol, cuando sea apropiado. En tal ejemplo, el sol y el producto al que se va a aplicar el sol se juntarán después de la formación del sol. Como alternativa, se puede formar un sol alrededor de un producto al que se va a aplicar el sol de manera que el sol formado cubra el producto inmediatamente, de manera sustancialmente inmediata, o poco después de su formación.

El término "producto" como se usa en el presente documento pretende incluir productos intermedios, productos en curso y productos no terminados y sus componentes, además de productos y artículos terminados. Por ejemplo, aplicar la mezcla de sol a un producto puede implicar añadir la mezcla a una suspensión de pasta de papel, pasta húmeda, pasta secada al aire o pasta de papel seca antes de la formación de láminas de papel o formas tridimensionales moldeadas a partir de las mismas. En este ejemplo, el sol está incluido en la matriz de material que forma el producto y, por consiguiente, puede considerarse como un aditivo constituyente. Aplicar la mezcla a un producto también puede implicar recubrir la totalidad o una porción de la superficie exterior de un producto terminado de otro modo con la dispersión o suspensión de sol. En general, la mezcla se puede aplicar al producto mediante cualquier método adecuado, que incluye aplicación con brocha, pulverización, secado por pulverización, laminación, goteo, inyección, transferencia, sumersión, inmersión, mezcla, esparcido, aplicación con cuchilla, aplicación con almohadilla y similares. Se pueden utilizar métodos de aplicación individuales o múltiples para aplicar la mezcla a un solo producto o artículo dependiendo de la naturaleza del producto y las propiedades y características deseadas. Por ejemplo, un sol destinado a formar un revestimiento impermeable se aplicará generalmente a un producto mediante aplicación con brocha, pulverización, aplicación con almohadilla, inmersión, aplicación con cuchilla o con rodillo. Proporcionar una masa a granel para su posterior procesamiento con actividad antimicrobiana, en un ejemplo, se puede lograr mezclando la mezcla en un material intermedio. Un ejemplo de una masa a granel que se puede usar para un procesamiento adicional es una pasta intermedia antes del uso de la pasta intermedia para fabricar papel. Los soles se pueden aplicar a productos que ya se han recubierto previamente con el mismo sol o con otro sol, por ejemplo para impartir una capa funcional más gruesa del mismo sol o para impartir una gama de beneficios funcionales cuando el sol usado para formar el primer revestimiento y el sol usado para formar el segundo revestimiento son diferentes. De esta manera, el sol se puede usar para formar un revestimiento de imprimación sobre un producto antes de la aplicación de una o más capas de revestimiento adicionales que pueden o no incluir también soles. Por ejemplo, se puede usar una imprimación de sol sobre un producto de papel o cartón. Se puede formar cualquier número deseado de diferentes capas de revestimientos de sol. Cuando se usan múltiples capas de revestimientos de sol, todas las capas de revestimiento pueden comprender uno o más soles. Como alternativa, una o más capas espaciadas entre o alrededor de las diferentes capas de revestimiento de sol pueden estar exentas de soles o sustancialmente exentas de soles. Los productos que se van a recubrir con los soles de la presente invención se pueden formar a partir de cualquier material adecuado. Más particularmente, el producto puede comprender productos de madera, productos textiles, productos de cuero, productos metálicos (incluidas aleaciones), productos de hormigón o materiales de construcción, productos de cartón, productos de papel o pasta, productos plásticos, productos de vidrio, productos cerámicos, materiales compuestos, circuitería electrónica, arenas, ladrillos, mármoles, suelos, pinturas, productos pintados, productos alimenticios y bebidas, dispositivos médicos, productos farmacéuticos y combinaciones de los mismos.

Para disipar cualquier duda, la expresión "aditivo constituyente" como se usa en el presente documento se refiere a la adición del sol como un aditivo él mismo a uno o más materiales, productos en curso, intermedios a granel, soluciones, sustancias o similares. Por lo tanto, la expresión "aditivo constituyente" se usa de manera diferente a la expresión 'aditivo funcional' que en el presente documento se refiere a una o más de otras especies funcionales añadidas al sol antes, durante o después de la formación para impartir una o más propiedades al sol. Para evitar aún más dudas, se puede añadir un aditivo funcional a un sol antes de usar ese sol como aditivo constituyente y se puede usar un sol que no comprende ningún aditivo funcional como aditivo constituyente.

Sin quedar ligados a teoría alguna, las características funcionales impartidas a los productos con los que se usan los soles pueden aparecer debido a la formación de un revestimiento con una extensa reticulación entre los grupos funcionales reactivos de los componentes que forman el sol. Asimismo, en algunas situaciones, durante o después de la aplicación a un producto, un sol puede formar al menos parcialmente una nanodispersión, microdispersión o suspensión transitoria además de formar un revestimiento reticulado. El revestimiento reticulado y/o la nanodispersión, microdispersión o suspensión transitoria pueden realizar una función de llenado bloqueando u obstruyendo parcial o totalmente los pasos porosos o permeables en la superficie de un producto. Por consiguiente, recubrir un producto con un sol puede dar como resultado una combinación de un revestimiento de sol funcional que incluye partículas funcionales o reactivas discretas. Por consiguiente, la mezcla de sol puede actuar como revestimiento, relleno y aglutinante simultáneamente para materiales de naturaleza porosa y/o permeable. Cuando la mezcla se aplica a un producto, el sol cubrirá la superficie del producto y fluirá hacia cualquier poro, hendidura, abertura o características similares en la superficie y las capas internas del producto. El líquido puede llevar cualquier material suspendido nano o microdisperso en el sol al material poroso y/o permeable. Por consiguiente, el revestimiento de sol se puede usar para llenar o llenar parcialmente el volumen de poros de la superficie de un producto. En un ejemplo, el sol se puede usar como parte de un proceso de encolado de papel. Cualquier sol que quede en la fase líquida cuando se aplica a un producto recubrirá el exterior del producto, pero también puede penetrar más en el producto que el material sólido. Una vez que el componente de sol líquido ha penetrado en la superficie de un producto, el sol puede continuar formando una nanodispersión, microdispersión o suspensión debido a mecanismos tales como la interacción del sol con especies tales como el agua residente en la estructura interna del producto. Por lo tanto, el sol puede formar material sólido en la matriz interna de la superficie de un producto y llenar o llenar parcialmente el volumen vacío en el interior de la estructura de un producto. Las porciones de la topografía de la superficie y la estructura interna de un producto, a las que de otro modo no se podría haber llegado mediante un tratamiento de superficie sólida, pueden ser alcanzadas por el sol líquido tras la aplicación. Una vez en reposo, por lo tanto, las superficies de revestimiento de sol líquido pueden formar capas de revestimiento continuas con partículas discretas formadas antes o durante la aplicación cuando los poros accesibles a la superficie pueden haberse llenado con el sol líquido. Los espacios vacíos internos pueden llenarse a través del desarrollo adicional del revestimiento posterior con sol o mediante la formación de revestimientos internos en los espacios vacíos internos de un producto a medida que se seca el líquido. De esta manera, los soles pueden recubrir la superficie de un producto, llenar o llenar parcialmente el volumen de poros con material, y unir el material formando sólidos en la estructura interna de una superficie en la que ha penetrado. Tal unión, relleno y revestimiento no siempre son posibles con el sol, ya que algunos soles formarán un revestimiento superficial y/o penetrarán en la estructura del producto. Algunos soles servirán para recubrir solo la superficie del producto, formando un revestimiento reticulado como se ha descrito. Otros soles pueden penetrar en la superficie del producto para formar tanto un revestimiento superficial como revestimientos internos sin la formación de una nanodispersión, microdispersión o suspensión transitoria.

La figura 1 muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de un producto fibroso recubierto utilizando los métodos descritos en el presente documento. La imagen SEM muestra áreas donde se ha formado un revestimiento reticulado continuo 1 donde el sol se ha secado. Un poro accesible a la superficie 2 que se ha llenado con una combinación de revestimiento reticulado y partículas 3 formadas durante la formación de una nanodispersión, microdispersión o suspensión transitoria. La figura 2 muestra una representación esquemática de un material recubierto. En la figura 2, un producto 4 se ha recubierto con un sol, formando la capa de revestimiento 5 sobre la superficie exterior del producto 4 y sus poros superficiales expuestos 6a. El material sólido que aparece por la formación de una nanodispersión, microdispersión o suspensión transitoria 7 ha llenado adicionalmente los espacios porosos accesibles de la superficie del producto. Cuando el sol ha penetrado en la estructura interna del producto, se han formado revestimientos internos 8 y otras partículas 9 en los espacios vacíos internos 6b. Por consiguiente, el sol realiza la función de un revestimiento 5, un relleno 7 y un aglutinante 8, 9 en el ejemplo particular de la figura 2.

Los soles de la presente invención incluyen uno o más biopolímeros. El uno o más biopolímeros pueden incluir uno o más polisacáridos. Por ejemplo, el biopolímero puede comprender polímeros a base de almidón, polímeros a base de hemicelulosa, polímeros a base de celulosa, polímeros a base de lignina, polímeros a base de quitosano, cualquier otro biopolímero o biopolímero modificado adecuados, y cualquier combinación de los mismos. El sol puede comprender adicionalmente, o como alternativa, una o más harinas derivadas de materiales naturales. Las harinas adecuadas pueden incluir harina de avena, harina de cebada, harina de centeno, harina de trigo, harina de arroz, harina de bambú, harina de lentejas, harina de garbanzos, harina de guisantes, harina de maíz o cualquier combinación de las mismas. El uso de un biopolímero en los soles de la presente invención puede actuar como un tensioactivo natural que forma redes con especies cargadas negativamente tales como los alcóxidos.

Almidones adecuados para su uso en la presente invención incluyen almidones derivados de plantas cargados positivamente o los equivalentes sintéticos y derivados de los mismos, tales como almidón catiónico. También se pueden usar otros almidones tales como almidones aniónicos o neutros dependiendo de las propiedades deseadas del sol. En algunos ejemplos, los almidones y otros polisacáridos se pueden combinar en un solo sol, lo que puede ayudar a optimizar las funcionalidades del sol. El almidón catiónico adecuado para su uso en la presente invención incluye un almidón catiónico primario, secundario, terciario y cuaternario. El almidón de tipo amonio cuaternario es catiónico tanto en soluciones de pH alto como de pH bajo, mientras que el almidón de tipo amonio primario, secundario y terciario solo es catiónico en soluciones de pH bajo. Por tanto, pueden ser adecuados diferentes tipos de almidón catiónico para diferentes aplicaciones. Los soles que incluyen uno o más almidones o almidones catiónicos pueden ser impermeables al agua y/o impermeables al aceite y/o impermeables al vapor y/o impermeables a los gases y/o antimicrobianos y/o hidrófobos y/u oleófobos y/o antiincrustante y/o antibioincrustante y/o resistente a las manchas y/o antirreflectante. En particular, se ha descubierto que el almidón de tipo amonio cuaternario es particularmente eficaz para impartir propiedades antimicrobianas al sol. En términos generales, los soles antimicrobianos pueden ser antibacterianos y/o antifúngicos y/o antivíricos y/o antialgas y/o antiparasitarios. También se ha demostrado que los soles que incluyen almidones son eficaces para prevenir el crecimiento deStaphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coliyEnterococcus hirae.

Harinas adecuadas para su uso en la presente invención incluyen harinas derivadas de plantas cargadas positiva o negativamente o los equivalentes sintéticos y derivados de las mismas. También se pueden usar otras harinas tales como las harinas neutras, dependiendo de las propiedades deseadas del sol. Se pueden combinar diferentes harinas en un solo sol, lo que puede ayudar a optimizar las funcionalidades del sol. Además o como alternativa, la harina se puede combinar con uno o más polisacáridos adicionales dependiendo de las propiedades deseadas y la funcionalidad del sol. En general, las harinas derivadas de plantas son la forma en polvo de material vegetal tal como el trigo. Las harinas comprenden una gama de ingredientes constituyentes que incluyen proteínas, grasas, azúcares, almidones, aminoácidos, vitaminas y oligoelementos. La composición de una harina depende de la composición del material del que se ha obtenido. Por ejemplo, una harina de avena puede contener una mayor proporción de celulosa que una harina de trigo. En la tabla 1 se proporcionan ejemplos de composiciones de diversas harinas vegetales que se pueden usar en los soles de la presente invención. La harina usada en la presente invención se puede seleccionar de harina de avena, harina de cebada, harina de centeno, harina de trigo, harina de trigo sarraceno, harina de arroz, harina de bambú, harina de lentejas, harina de garbanzos, harina de guisantes, harina de maíz y combinaciones de las mismas. También se pueden usar otras harinas derivadas de plantas que incluyen almidón, hemicelulosa, celulosa, lignina u otros polisacáridos.

Tabla 1 Com osiciones ilustrativas de harinas derivadas de diversos materiales ve etales

En general, las harinas derivadas de plantas que se pueden usar en los soles de la presente invención pueden comprender del 5 al 85 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 0 al 30 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 50 % en peso de celulosa, del 0 al 25 % en peso de lignina, del 0 al 35 % en peso de proteína y del 0 al 25 % en peso de ceniza. Otras harinas adecuadas pueden comprender del 20 al 80 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 5 al 30 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 50 % en peso de celulosa, del 0 al 25 % en peso de lignina, del 0 al 35 % en peso de proteína y del 0 al 25 % en peso de ceniza. Otras harinas adecuadas pueden comprender del 45 al 80 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 5 al 30 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 50 % en peso de celulosa, del 0 al 25 % en peso de lignina, del 0 al 35 % en peso de proteína y del 0 al 25 % en peso de ceniza. Una harina adicional que puede ser adecuada para los soles de la presente invención puede comprender del 45 al 70 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 5 al 15 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 10 % en peso de celulosa, del 0 al 7 % en peso de lignina, del 10 al 15 % en peso de proteína y del 0 al 5 % en peso de ceniza. En otros ejemplos, una harina adecuada puede comprender del 20 al 70 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 0 al 15 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 10 % en peso de celulosa, del 0 al 10 % en peso de lignina, del 5 al 35 % en peso de proteína y del 0 al 25 % en peso de ceniza. Además o como alternativa, una harina adecuada puede comprender del 45 al 70 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 5 al 15 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 10 % en peso de celulosa, del 0 al 10 % en peso de lignina, del 5 al 15 % en peso de proteína y del 0 al 10 % en peso de ceniza. Aún más, una harina que puede ser adecuada para los soles de la presente invención puede comprender del 45 al 85 % en peso de almidón, opcionalmente en combinación con del 0 al 15 % en peso de hemicelulosa, del 0 al 10 % en peso de celulosa, del 0 al 10 % en peso de lignina, del 0 al 15 % en peso de proteína y del 0 al 10 % en peso de ceniza.

Los soles que incluyen una o más harinas pueden ser impermeables al agua, impermeables al aceite y/o impermeables al vapor y/o impermeables al gas y/o hidrófobos y/o térmicamente elásticos y/u ópticamente transparentes y/u oleófobos y/o antiincrustantes y/o resistentes a las manchas y/o antirreflectantes. En particular, se ha descubierto que los revestimientos formados a partir de soles que incluyen una o más harinas exhiben flexibilidad y durabilidad en su uso. Por ejemplo, el revestimiento formado a partir de un sol que incluye una o más harinas mantiene una barrera impermeable y/o de otro modo funcional incluso cuando la superficie sobre la que se forman los revestimientos se deforma, se flexiona o se somete a tensiones mecánicas o térmicas. También se ha demostrado que los revestimientos formados por los soles que incluyen una o más harinas son térmicamente tolerantes. Por ejemplo, el calentamiento por encima de 200 °C de un revestimiento formado a partir de un sol que incluye harina no proporciona un deterioro demostrable de la impermeabilidad del revestimiento. Asimismo, los revestimientos formados a partir de un sol que incluye una o más harinas pueden impartir resiliencia mecánica y/o térmica a otros revestimientos aplicados sobre los mismos. En ejemplos en donde se van a aplicar múltiples revestimientos de sol a un solo producto, un sol a base de harina puede funcionar como una imprimación funcional. En tal ejemplo, se ha demostrado que la aplicación de un sol a base de harina sobre un producto mejora la tolerancia al agrietamiento o al fallo por tensión de los revestimientos de sol aplicados sobre el revestimiento formado a partir del sol a base de harina. Se ha demostrado que otros revestimientos de sol aplicados sobre soles a base de harina poseen una tolerancia mejorada a temperaturas elevadas o donde la superficie sobre la que se aplica el revestimiento se ha deformado.

Los polvos funcionales o multifuncionales pueden derivarse de los soles descritos en el presente documento. Métodos adecuados para obtener los polvos incluyen dejar secar los soles a temperatura ambiente y moler después el producto seco para formar un polvo, calentar el sol para formar un producto seco y moler después el producto seco para obtener un polvo, centrifugar los soles para obtener un polvo por sedimentación, otros métodos de mezcla, agitación y separación combinados, sonicación de los soles para obtener partículas de polvo de tamaño uniforme, o combinaciones de tales métodos.

Los polvos pueden tener una o más características funcionales de un revestimiento que de otro modo se formaría a partir del sol. Como tal, los polvos pueden ser antimicrobianos y/o hidrófobos y/u oleófobos y/o antiincrustantes y/o antibioincrustantes y/o resistentes a las manchas y/o promotores de la adhesión y/o antirreflectantes, y/o cualquier otra propiedad proporcionada por el sol a partir del cual se forma el polvo. En términos generales, los polvos antimicrobianos pueden ser antibacterianos, antifúngicos, antivíricos, antialgas y/o antiparasitarios.

El polvo puede reconstituirse como un sol mediante la adición de un disolvente adecuado. El sol reconstituido se puede usar entonces de la manera descrita en el presente documento con respecto a los soles de la presente invención. Los polvos se pueden almacenar sin pérdida de funcionalidad durante períodos superiores a 2 años, períodos superiores a 18 meses, períodos superiores a 12 meses, períodos superiores a 6 meses, períodos superiores a 1 mes, períodos superiores a 2 semanas y períodos superiores a 1 semana sin degradación significativa o pérdida de funcionalidad. El suministro del sol en polvo seco puede impartir diversos beneficios al usuario final, que incluyen costes de transporte reducidos, volumen de almacenamiento reducido y estabilidad a largo plazo mejorada.

Los polvos se pueden usar como un aditivo constituyente multifuncional en la fabricación de productos que comprenden madera, materiales textiles, cuero, metal (incluidas aleaciones), hormigón, cartón, papel, plástico, bioplástico, vidrio, cerámica, arena, ladrillo, circuitería electrónica, rellenos, mármol, pinturas, pigmentos, adhesivos, pastas y combinaciones de los mismos, en donde las combinaciones de los mismos incluyen productos compuestos y productos biocompuestos. Dichos productos pueden estar en forma de moléculas (tales como moléculas pequeñas encapsuladas en sol-gel para la administración de fármacos), películas delgadas, partículas, fibras, láminas, pastas, líquidos y combinaciones de los mismos. De manera adicional, los polvos se pueden usar para formar nanopartículas que se pueden suspender en un disolvente para proporcionar una suspensión de revestimiento multifuncional de nanopartículas. Para disipar cualquier duda, los soles de la presente invención también se pueden usar como aditivos constituyentes cuando están en forma fluida, cuando sea apropiado. En un ejemplo, se puede añadir un sol líquido o en polvo que incluye opcionalmente uno o más aditivos funcionales como aditivo constituyente a un material o materia prima de proceso que se usa posteriormente para formar una película o biopelícula sobre uno o más productos. En este ejemplo, el sol o el sol en polvo puede impartir impermeabilidad al agua u otras características que normalmente se lograrían mediante la inclusión de polímeros sintéticos tales como plásticos, microplásticos o polímeros naturales modificados con funcionalidad química sintética en el material o materia prima de proceso. En consecuencia, el sol se puede usar para formar una película o biopelícula impermeable al agua que está sustancialmente exenta de plásticos o microplásticos. En otros ejemplos, el sol líquido o en polvo se puede usar como aditivo constituyente en un plástico o bioplástico para impartir una funcionalidad deseada a la matriz plástica o bioplástica mientras se reduce la cantidad de material hidrocarbonado requerido para formar un volumen dado de plástico o bioplástico.

Los soles de la presente invención y los polvos formados a partir de los soles de la presente invención se pueden usar en diversas aplicaciones para proporcionar una o más funciones en dichas aplicaciones. Los soles se pueden usar en la fabricación de productos utilizados en una variedad de industrias tales como la de automoción, ingeniería, construcción, aviación, marina, defensa, electrónica (incluyendo fotoelectrónica y sensores), energía (incluyendo baterías, almacenamiento de energía y energía renovable), fotónica, alimentación, médica, de productos para el hogar, papel, adhesivos, decoración interior o exterior, mejoras para el hogar, fabricación aditiva, petróleo y gas, separación y purificación, industrias de la moda y la cosmética. Los soles se pueden usar en la preparación de productos que comprenden materiales tales como madera, materiales textiles, cuero, metal (incluida una aleación), hormigón, cartón, papel, plástico, bioplástico, vidrio, cerámica, arena, ladrillo, circuitería electrónica, mármol, suelo, superficies pintadas y combinaciones de los mismos, en donde las combinaciones de los mismos incluyen productos compuestos y productos biocompuestos. Los soles de la presente invención se pueden añadir a composiciones existentes de tal manera que las composiciones existentes se beneficien de la funcionalidad de los soles. Por ejemplo, los soles de la presente invención se pueden añadir a una composición existente para proporcionar una composición antimicrobiana y/o una composición hidrófoba y/o una composición oleófoba y/o una composición antiincrustante y/o una composición antibioincrustante y/o una composición resistente a las manchas y/o una composición promotora de la adhesión y/o antirreflectante. Por lo tanto, los soles de la presente invención se pueden usar como un aditivo constituyente en una formulación de revestimiento. Por ejemplo, se pueden añadir soles o polvos formados a partir de los soles a una o más formulaciones de revestimiento para impartir una o más propiedades a un revestimiento formado a partir de la composición de revestimiento a la que se ha añadido el sol o el polvo de un sol. Por lo tanto, los soles o polvos formados a partir de los soles pueden alterar la impermeabilidad al agua, la impermeabilidad al aceite y/o la impermeabilidad al vapor y/o impermeabilidad a los gases y/o la hidrofobicidad y/o la resiliencia térmica y/o la transparencia óptica y/o la oleofobicidad y/o las propiedades antiincrustantes y/o la resistencia a las manchas y/o la antirreflectancia y/o la resistencia al desgaste y/o las propiedades adhesivas de un revestimiento. El revestimiento al que se añade el sol o el polvo formado a partir del sol se puede usar para recubrir un producto que ya está recubierto. En un ejemplo, un producto se puede recubrir con un sol antes de ser recubierto con un revestimiento adicional que comprende uno o más soles o polvos formados a partir de los soles como aditivo constituyente.

Cuando el sol se usa para formar un producto recubierto, el producto puede estar en forma de una o más partículas, fibras, productos moldeados (incluidos productos moldeados de forma regular e irregular), láminas, moléculas (tales como moléculas pequeñas encapsuladas en sol-gel para la administración de fármacos) y combinaciones de los mismos. Los productos recubiertos con el sol pueden ser permeables o porosos antes del revestimiento con el sol. Como alternativa, los productos recubiertos con el sol pueden ser impermeables o no porosos antes del revestimiento con el sol. Un ejemplo de un producto no poroso e impermeable puede ser una lámina de metal o vidrio. Los productos recubiertos pueden formar parte de un producto secundario o se pueden usar en la fabricación de un producto secundario, es decir, los productos secundarios pueden comprender productos recubiertos de acuerdo con la presente invención, de modo que los productos secundarios se benefician de la funcionalidad del sol. Por ejemplo, los productos recubiertos pueden comprender partículas o fibras que se usan en la fabricación de un producto compuesto, producto compuesto que puede ser antimicrobiano y/o hidrófobo y/u oleófobo y/o antiincrustante y/o antibioincrustante y/o resistente a las manchas y/o antirreflectante. Los productos recubiertos también pueden contribuir a promover la adhesión y/o añadir resistencia a un producto compuesto o a un producto biocompuesto. Ejemplos específicos de productos recubiertos o productos secundarios que comprenden productos recubiertos incluyen envases (tales como envases de alimentos y bebidas, envases médicos, envases de cosméticos, embalaje de baterías y embalaje de dispositivos electrónicos), dispositivos médicos, contenedores de fluidos, utensilios y accesorios culinarios, productos a base de fibra, o cualquier producto que pueda beneficiarse de un revestimiento impermeable, antimicrobiano u otro funcional.

La invención se describirá ahora con más detalle con referencia a algunos ejemplos particulares en los que los soles descritos en el presente documento se usan para impartir una o más características a un producto fibroso. Un producto fibroso es uno compuesto de fibras, hebras, hilos, tiras o cualquier otra estructura similar. Por ejemplo, un producto fibroso preparado usando uno o más soles descritos en el presente documento puede comprender pasta (suspensión de pasta, pasta húmeda, pasta secada al aire, pasta seca), papel, cartón, cartón corrugado, materiales textiles, prendas de ropa, materiales tejidos o combinaciones de los mismos, incluidos productos compuestos a base de fibras y productos biocompuestos a base de fibras. En particular, los productos fibrosos que incluyen o que están recubiertos con un sol de la presente invención se pueden usar como envases primarios, secundarios o terciarios para su uso en las industrias de alimentos y bebidas, electrónica (incluyendo fotoelectrónica y sensores), ingeniería, electrodomésticos, cosméticos, dispositivos médicos, productos farmacéuticos, moda, cosméticos, productos para el cuidado personal, productos domésticos (tales como perchas o papeleras), decoración interior o exterior, mejoras para el hogar, automoción, aviación, marina, defensa o construcción. Dicho envase es muy adecuado para utilizarlo en forma de recipiente para su uso en la industria de alimentos y bebidas, ya que las propiedades hidrófobas y/u oleófobas y/o resistentes a las manchas impartidas por el uso del sol permiten la formación de un recipiente robusto capaz de contener líquidos sin fugas.

Los soles que se van a usar con un producto a base de fibra se pueden formar al mismo tiempo que el producto a base de fibra. Por ejemplo, el sol se aplica a un producto a base de fibra durante la formación del producto a base de fibra de modo que la funcionalidad del sol, tales como la impermeabilidad al agua, se proporciona al producto a base de fibra durante la preparación en una sola etapa. En tal ejemplo, el sol se aplica al producto a base de fibra a medida que se forma el producto a base de fibra y a medida que se forma el sol. Como alternativa, los soles usados en la presente invención se pueden aparte de un producto a base de fibra y se pueden aplicar después a un producto a base de fibra después de la formación del sol de modo que se prepare un producto tratado con el sol. En tal ejemplo, el sol se aplica al producto a base de fibra después de la formación del sol. El sol formado previamente se puede aplicar durante la formación del producto a base de fibra de modo que se prepara un producto a base de fibra impermeable al agua en dos etapas (una etapa de formación del sol y luego una etapa combinada de formación del producto a base de fibra y aplicación del sol) o tras la formación del producto a base de fibra de modo que se prepara un producto a base de fibra impermeable al agua en tres etapas (una etapa de formación del sol, luego una etapa de formación del producto a base de fibra y luego una etapa de aplicación del sol). El sol formado previamente se puede aplicar durante la formación de la suspensión de pasta, pasta secada al aire, pasta seca, papel, cartón, cartón corrugado, productos compuestos a base de fibras, productos biocompuestos a base de fibras, o combinaciones de los mismos. El sol formado previamente se puede aplicar después de la formación de la suspensión de pasta, pasta secada al aire, pasta húmeda, pasta seca, papel, cartón, cartón corrugado, productos compuestos a base de fibras, productos biocompuestos a base de fibras, o combinaciones de los mismos. Se apreciará que cuando se usa un sol para impartir impermeabilidad al agua a un producto fibroso ese papel, cartón, cartón corrugado, producto compuesto o productos biocompuesto impermeable al agua se puede formar a partir de una suspensión de pasta, pasta secada al aire o pasta seca impermeable al agua formada en una sola etapa, en dos etapas o en tres etapas. Además, el uso de un sol de acuerdo con la invención permite la preparación de papel, cartón, cartón corrugado, productos compuestos o productos biocompuestos impermeables al agua que comúnmente pueden requerir el uso de un aglutinante en combinación con otro material para su formación. Por tanto, se puede formar un producto a base de fibra impermeable al agua en ausencia de los aglutinantes que normalmente se requieren en su formación. Por ejemplo, el uso de un sol con una suspensión de pasta, pasta secada al aire o pasta seca de acuerdo con la presente invención puede permitir la formación de cartón o papel impermeable al agua sin aglutinantes adicionales.

Los soles usados de acuerdo con la presente invención se pueden aplicar a un producto a base de fibra pulverizando el sol sobre el producto, remojando el producto en el sol, sumergiendo el producto en el sol, recubriendo con rodillo el sol sobre el producto, aplicando con brocha el sol sobre el producto, frotando el sol sobre el producto, impregnando el producto con el sol mediante aplicación con almohadilla, agotando el sol sobre el producto, haciendo fluir el sol sobre el producto, usando técnicas de recubrimiento por ranura, mezclando el sol o un polvo obtenido a partir del sol en una mezcla de fibras, y combinaciones de los mismos. Cuando el sol se aplica a la superficie de un producto a base de fibra, el sol se puede aplicar a la totalidad de una superficie de un producto a base de fibra o solo a una porción de una superficie de un producto a base de fibra.

Los soles de la presente invención se pueden aplicar a un producto tal como un producto a base de fibra para formar un revestimiento de base sobre el que se pueden aplicar revestimientos adicionales. Como alternativa, el sol se puede aplicar a un producto para formar un revestimiento sobre un revestimiento existente. Por ejemplo, el sol se puede aplicar a un producto a base de fibra para formar un revestimiento superior sobre un revestimiento de base existente.

El revestimiento o el revestimiento superior formado por la aplicación del sol puede ser ópticamente transparente y/o impermeable a los gases y/o hidrófobo y/u oleófobo y/o resistente a las manchas y/o antirreflectante.

En algunos otros ejemplos específicos, los soles se pueden usar para recubrir circuitos electrónicos tales como placas de circuito impreso (PCB) para formar una barrera impermeable al agua que evite que el agua u otros fluidos dañen la PCB. Los soles pueden impartir otros beneficios a las PCB tales como protección contra productos químicos nocivos, resistencia a la abrasión o mejoras en propiedades tales como las propiedades dieléctricas. Los soles se pueden aplicar a las PCB usando los métodos descritos en el presente documento. En otro ejemplo, los soles se pueden usar para recubrir superficies metálicas con el fin de proteger la superficie metálica de la corrosión o para evitar el reflejo de la luz desde la superficie metálica recubierta.

Ejemplos

La invención puede comprenderse adicionalmente teniendo en cuenta los siguientes ejemplos. Todos los productos químicos se usaron según se recibieron sin purificación adicional.

Los ejemplos 1 a 18 proporcionan diversos métodos mediante los cuales se pueden formar soles.

Ejemplo 1 Formación de un sol:

Se añadió gota a gota tetraetiloxisilano (100 %, 5,5 ml) a una mezcla de etanol (7 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,7 ml). La solución se agitó durante aproximadamente 40 horas hasta la formación de un sol.

Ejemplo 2 Formación de un sol:

Se añadió gota a gota etóxido de titanio (IV) (100 %, 5,5 ml) a una mezcla de etanol (7 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,7 ml). La solución se agitó durante aproximadamente 2 horas hasta la formación de un sol.

Ejemplo 3 Formación de un sol:

Se añadió gota a gota metiltrietiloxisilano (100 %, 7,5 ml) a una mezcla de etanol (15 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 2 ml). La solución se agitó durante aproximadamente 1 hora hasta la formación de un sol.

Ejemplo 4 Formación de un sol:

Se añadió isopropóxido de titanio (9 g) a una mezcla de etanol (6,5 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,8 ml). La mezcla se agitó durante aproximadamente 30 minutos hasta la formación de un sol.

Ejemplo 5 Formación de un sol:

Se añadió isopropóxido de zirconio (8,5 g) a una mezcla de etanol (6,3 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,6 ml). La mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora hasta la formación de un sol.

Ejemplo 6 Formación de un sol:

Se añadió gota a gota metiltrietiloxisilano (100 %, 5,8 ml) a una mezcla de etanol (6,2 ml) y NaOH acuoso (0,1 M, 1,5 ml). La solución se agitó durante aproximadamente 30 minutos hasta la formación de un sol.

Ejemplo 7 Formación de un sol:

Se añadió isopropóxido de aluminio (9,2 g) a una mezcla de etanol (6,5 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,6 ml). La mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora hasta la formación de un sol.

Ejemplo 8 Formación de un sol:

Se añadió gota a gota una mezcla de precursores de alcóxido de silicio (5 ml) compuesta por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de metiltrietiloxisilano a una mezcla de etanol (10 ml) y NaOH acuoso (0,1 M, 2 ml). La solución se agitó durante aproximadamente 30 minutos hasta la formación de un sol.

Ejemplo 9 Formación de un sol:

Solución A- Se añadió gota a gota etóxido de titanio (IV) (5 ml) a etanol (10 ml). Solución B -5 ml de solución A añadidos a una mezcla de precursores de alcóxido de silicio (5,2 ml) compuesta por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de feniltrietoxisilano. La mezcla se añadió gota a gota a una mezcla de etanol (8,2 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,8 ml). La solución se agitó a temperatura ambiente durante aproximadamente 1 hora hasta la formación de un sol.

Ejemplo 10 Formación de un sol:

Se añadió gota a gota una mezcla de precursores de alcóxido de silicio (5,2 ml) c compuesta por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de feniltrietoxisilano a una mezcla de etanol (10 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 2 ml). La solución se agitó a temperatura ambiente durante aproximadamente 6 horas hasta la formación de un sol.

Ejemplo 11 Formación de un sol:

Se dispersó almidón catiónico (CS; 7 mg) en una mezcla de etanol (10 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,6 ml) para producir una solución con pH 2. A esta solución en agitación, se añadió gota a gota un precursor de alcóxido de silicio (5,2 ml) compuesto por un 100 % de tetraetiloxisilano antes de continuar la agitación durante 8 horas más.

Ejemplo 12 Formación de un sol:

Se dispersó almidón catiónico (CS; 7 mg) en una mezcla de etanol (10 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,6 ml) para producir una solución con pH 2. A esta solución en agitación, se añadió gota a gota un precursor de alcóxido de silicio (5,2 ml) compuesto por un 100 % de tetraetiloxisilano antes de continuar la agitación durante 2 horas más.

Ejemplo 13 Formación de un sol:

Se dispersó quitosano (6 mg) en una mezcla de etanol (12 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 2 ml) para producir una solución con pH 2. A esta solución en agitación, se añadieron gota a gota mezclas de precursores de alcóxido de silicio (6 ml) compuestas por un 50 % de tetraetoxisilano y un 50 % de feniltrietoxisilano antes de continuar la agitación durante 1,5 horas más.

Ejemplo 14 Formación de un sol:

Se dispersó harina de trigo (7 mg) en una mezcla de etanol (8 ml) y NaOH acuoso (0,1 M, 2 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadieron gota a gota mezclas de precursores de alcóxido de silicio (5,2 ml) compuestas por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de metiltrietiloxisilano antes de continuar la agitación durante 30 minutos más.

Ejemplo 15 Formación de un sol:

Se dispersó almidón catiónico (CS; 5 mg) en una mezcla de etanol (10 ml) y NaOH acuoso (0,1 M, 1,5 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadió gota a gota metiltrietiloxisilano (5,2 ml) antes de continuar la agitación durante 20 minutos más.

Ejemplo 16 Formación de un sol:

Se dispersó harina de trigo (5 mg) en una mezcla de etanol (6 ml), NaOH acuoso (0,1 M, 1 ml) y metiltrietoxisilano (1 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadieron gota a gota mezclas de alcóxido de silicio (1 ml) compuestas por un 50 % de tetraetoxisilano y un 50 % de feniltrietoxisilano antes de continuar la agitación durante 30 minutos más.

Ejemplo 17 Formación de un sol:

Se dispersó almidón catiónico (CS; 5 mg) en una mezcla de etanol (7,6 ml) y HCl acuoso (0,1 M, 1,6 ml) para producir una solución con pH 2. A esta solución en agitación, se añadieron gota a gota mezclas de precursores de alcóxido de silicio (5,2 ml) compuestas por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de feniltrietoxisilano antes de continuar la agitación durante 1 hora más.

Ejemplo 18 Formación de un sol:

Se dispersó harina de trigo (5 mg) en una mezcla de etanol (6 ml), NaOH acuoso (0,1 M, 1 ml) y metiltrietoxisilano (1 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadió trietiloxisilano (1 ml) gota a gota antes de continuar la agitación durante 1 hora más.

Ejemplo 19 Formación de un sol:

Se dispersó harina de trigo (5 mg) en una mezcla de etanol (6 ml), NaOH acuoso (0,1 M, 1 ml) y metiltrietoxisilano (1 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadieron gota a gota mezclas de alcóxido de silicio (1 ml) compuestas por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de feniltrietoxisilano antes de continuar la agitación durante 1 hora más.

Los ejemplos 20 y 21 demuestran métodos mediante los cuales se puede formar un polvo a partir de un sol.

Ejemplo 20 Formación de un polvo:

Se dispersó almidón catiónico (CS; 5 mg) en una mezcla de etanol (7,2 ml) y NaOH acuoso (0,1 M, 1,6 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadieron gota a gota mezclas de precursores de alcóxido de silicio (5,2 ml) compuestas por un 50 % de tetraetiloxisilano y un 50 % de metiltrietiloxisilano antes de continuar la agitación durante 1 hora más. A continuación, la solución se centrifuga durante 5 minutos y se deja secar a temperatura ambiente para obtener un polvo blanco.

Ejemplo 21 Formación de un polvo:

Se dispersó almidón catiónico (CS; 5 mg) en una mezcla de etanol (7,2 ml) y NaOH acuoso (0,1 M, 1,6 ml) para producir una solución con pH 13. A esta solución en agitación, se añadió gota a gota metiltrietiloxisilano (5,2 ml) antes de continuar la agitación durante 1 hora más. A continuación, la solución se centrifuga durante 5 minutos y se deja secar a temperatura ambiente para obtener un polvo blanco.

Los ejemplos 22 a 43 proporcionan ejemplos de cómo los soles se pueden aplicar a diversos productos o se pueden usar para impartir una o más características funcionales a diversos materiales.

Ejemplo 22 Aglomerado recubierto:

Se recubrió una pieza de aglomerado en el sol producido en el ejemplo 17 sumergiéndola manualmente en el sol durante 2 minutos y dejándola secar a 40 °C durante 1 hora. La muestra recubierta se dejó reposar a temperatura ambiente durante tres semanas. A continuación, la muestra recubierta se dejó al aire libre durante un mes de invierno junto con una pieza de aglomerado sin recubrir. Las dos muestras se trasladaron al interior y se dejaron secar a temperatura ambiente durante 3 semanas antes de comparar visualmente las dos muestras. La pieza de aglomerado sin recubrir se había hinchado a un tamaño mayor que el de la pieza recubierta debido a la adsorción de agua, lo que también resultó en una mayor porosidad. Se habían desarrollado también hongos en la pieza de aglomerado sin recubrir, pero no en la pieza de aglomerado recubierta.

Ejemplo 23 Papel recubierto:

Una hoja de papel A4 se recubrió con el sol producido en el ejemplo 17 pulverizando el sol sobre el papel y secando el papel durante 30 minutos a 40 °C. El papel recubierto se almacenó a temperatura ambiente durante 3 semanas y luego se ensayó su impermeabilidad al agua con agua caliente (recientemente hervida, temperatura estimada de 90 °C) y con agua fría (temperatura estimada de 20 °C). El papel recubierto era impermeable tanto al agua caliente como al agua fría y no pasó agua a través del papel recubierto.

Ejemplo 24 Aluminio recubierto:

Una pieza de aluminio se recubrió con una imprimación antes del recubrimiento con el sol producido en el ejemplo 17. El aluminio recubierto y una tira de aluminio sin recubrir de referencia se sometieron a ensayos de actividad antibacteriana frente aStaphylococcus aureusyEscherichia colide acuerdo con la metodología de la norma ISO22196:2011. El ensayo antibacteriano fue realizado por un laboratorio comercial del grupo Eurofins®. Los ensayos demostraron una reducción logarítmica de 1,31 paraEscherichia coliy de 1,12 paraStaphylococcus aureuscuando se compararon los datos experimentales para las muestras de aluminio recubiertas y sin recubrir.

Ejemplo 25 Vaso recubierto:

Un vaso de papel permeable se recubrió con un sol producido en el ejemplo 15. Se colocó helado lácteo en el recipiente recubierto y se dejó que se derritiera parcialmente a temperatura ambiente. El exterior del recipiente recubierto se inspeccionó en busca de signos de permeación o fuga y no se observó ninguno. El recipiente recubierto y el helado se colocaron después en un congelador a aproximadamente -18 °C durante 3 días y posteriormente se retiraron y se colocaron en un entorno a temperatura ambiente durante la noche para permitir que el helado se derritiera. El exterior del recipiente recubierto se inspeccionó de nuevo en busca de signos de permeación o fuga y no se observó ninguno. El vaso de papel recubierto y el helado se devolvieron al congelador y se retiraron como se ha descrito una vez más. Una vez completado, se descartó el helado y se examinó el vaso de papel recubierto en busca de evidencias de permeación de fluido en la base de papel. No se observó ninguna permeación de fluido en el papel.

Ejemplo 26 Bol recubierto:

Un bol formado a partir de fibra de pasta virgen se recubrió con el sol producido en el ejemplo 12. Se colocaron fideos instantáneos en el recipiente recubierto y se añadieron 300 ml de agua hirviendo (temperatura estimada de 90 °C). Los fideos y el agua se agitaron y el bol se colocó en un microondas durante 2 minutos en un horno de microondas de 850 W. El bol y el contenido se retiraron del microondas y el contenido se agitó un tiempo adicional. Después de dejar que el bol y el contenido se enfriaran a temperatura ambiente, el bol se inspeccionó en busca de signos de permeación de fluido en la fibra de pasta. No se observó ninguna permeación o fuga.

Ejemplo 27 Bol recubierto:

Un bol formado a partir de fibra de pasta virgen se recubrió con el sol producido en el ejemplo 12. El bol recubierto se colocó en un horno a 220 °C durante 30 minutos antes de retirarlo y dejarlo enfriar a temperatura ambiente. Se añadieron 2,5 g de mezcla de café instantáneo al bol seguido de 250 ml de agua hirviendo (temperatura estimada 90 °C). El café se dejó reposar en el bol durante 30 minutos, después de lo cual se desechó y se inspeccionó el bol en busca de evidencias de permeación de café en la pasta u otra fuga. No se detectó ninguna permeación o fuga.

Se colocaron 2,5 g de café instantáneo y 250 ml de agua hirviendo (temperatura estimada de 90 °C) en un vaso de café desechable y se dejó reposar durante 30 minutos. A continuación, se desechó el café y se evaluó la gravedad de las manchas del interior del vaso de café desechable y del bol de pasta recubierto. El bol de pasta recubierto exhibió aproximadamente un 50 % menos de gravedad de las manchas en comparación con la del vaso de café desechable.

Ejemplo 28 Adhesivo:

El sol del ejemplo 17 se preparó y luego se añadió y se mezcló con un adhesivo de acetato de polivinilo en una base del 5 % en peso como aditivo. La pegajosidad y la capacidad adhesiva del adhesivo resultante se midieron frente al adhesivo sin el sol. El adhesivo que contenía el aditivo de sol demostró una mayor capacidad adhesiva en comparación con el adhesivo sin el sol.

Los adhesivos descritos anteriormente se evaluaron adicionalmente para determinar su solubilidad en agua. El adhesivo sin el sol se disolvió en agua, mientras que el adhesivo que contenía el aditivo de sol no se disolvió en agua después de sumergirlo durante 30 minutos.

Ejemplo 29 Bronce recubierto:

Se recubrió una lámina de bronce fosforoso sumergiéndola manualmente en el sol producido en el ejemplo 18 durante 1 minuto y dejándola secar durante 5 minutos a temperatura ambiente y luego durante 20 minutos a 60 °C. A continuación, se aplicó un revestimiento funcional al revestimiento de sol y se secó a 60 °C. A continuación, la muestra recubierta se dejó reposar durante un período de tres semanas. La lámina de bronce recubierta se calentó después a 200 °C durante 1 hora. Una vez enfriada la lámina de bronce, se flexionó para comprobar que el revestimiento no se agrietaba tal como se muestra en la figura 3A, y se ensayó su hidrofobicidad dejando caer agua sobre áreas recubiertas y sin recubrir de la lámina de bronce e inspeccionando visualmente las gotitas formadas como se muestran en las figuras 3B y 3C. La gota de agua sobre el área sin recubrir del bronce que se muestra en la figura 3B tenía un ángulo de contacto pequeño indicativo de una buena humectación/mala hidrofobicidad, mientras que la gota de agua sobre el área recubierta del bronce que se muestra en la figura 3C tenía un ángulo de contacto mayor indicativo de una humectación incompleta /buena hidrofobicidad.

Una lámina adicional de bronce fosforoso se recubrió solo con el revestimiento funcional y se secó a 60 °C. A continuación, la lámina adicional de bronce se calentó a 200 °C durante 1 hora. Una vez enfriada la lámina de bronce adicional, se flexionó para comprobar si el revestimiento se agrietaba. El revestimiento de la lámina de bronce adicional (sin la aplicación del sol producido en el ejemplo 18) demostró agrietamiento en toda la superficie.

Ejemplo 30 Papel recubierto:

Una hoja de papel A4 se recubrió con el sol producido en el ejemplo 18 pulverizando el sol sobre el papel y secando el papel durante 30 minutos a 40 °C. El papel recubierto se almacenó a temperatura ambiente durante 1 semana y luego se ensayó su impermeabilidad al agua con agua caliente (recientemente hervida, temperatura estimada de 90 °C) y con agua fría (temperatura estimada de 20 °C). El papel recubierto era impermeable tanto al agua caliente como al agua fría y no pasó agua a través del papel recubierto.

Ejemplo 31 Aluminio recubierto:

Se recubrió una pieza plana de aluminio con el sol producido en el ejemplo 18. El aluminio recubierto con sol se dejó secar durante 5 minutos a temperatura ambiente y luego durante 20 minutos a 60 °C. A continuación, se aplicó un revestimiento funcional al aluminio recubierto con sol y a una muestra de aluminio sin recubrir de referencia y se dejó en reposo ambas muestras a temperatura ambiente durante un período de tres semanas. Las muestras de aluminio se flexionaron y se inspeccionaron para detectar grietas o daños en el revestimiento. Ninguna muestra demostró ningún defecto visible. A continuación, ambas muestras se calentaron a 250 °C en un horno durante 30 minutos. Después de sacarlas del horno, ambas muestras se flexionaron de nuevo y se evaluaron de nuevo los revestimientos para detectar agrietamientos. No se observaron grietas ni daños en el revestimiento de la muestra que comprende el revestimiento de sol. Se observó agrietamiento y pérdida de funcionalidad sustancialmente en la totalidad de la superficie del revestimiento de referencia sin el revestimiento de sol.

Ejemplo 32 Vaso recubierto:

Un vaso de papel permeable se recubrió con el sol del ejemplo 14. Se colocó helado lácteo en el recipiente recubierto y se dejó que se derritiera parcialmente a temperatura ambiente. El exterior del recipiente recubierto se inspeccionó en busca de signos de permeación o fuga y no se observó ninguno. El recipiente recubierto y el helado se colocaron después en un congelador a aproximadamente -18 °C durante 3 días y posteriormente se retiraron y se colocaron en un entorno a temperatura ambiente durante la noche para permitir que el helado se derritiera. El exterior del recipiente recubierto se inspeccionó de nuevo en busca de signos de permeación o fuga y no se observó ninguno. El vaso de papel recubierto y el helado se devolvieron al congelador y se retiraron como se ha descrito una vez más. Una vez completado, se descartó el helado y se examinó el vaso de papel recubierto en busca de evidencias de permeación de fluido en la base de papel. No se observó ninguna permeación de fluido en el papel.

Ejemplo 33 Fibra de pasta recubierta:

Dos macetas formadas a partir de fibra de pasta virgen gruesa permeable se recubrieron con el sol del ejemplo 16. Se añadieron 300 ml de agua hirviendo (temperatura estimada 90 °C) al primer recipiente y 300 ml de agua fría (temperatura estimada 7 °C) al segundo. El agua se dejó reposar en las macetas recubiertas durante un período de 2 horas. La maceta y el agua se inspeccionaron en busca de signos de permeación de fluido en la fibra de pasta. No se observó ninguna permeación o fuga.

Ejemplo 34 Tejido recubierto:

Una persiana doméstica de tela se recubrió con el sol del ejemplo 19. Se vertió un vaso de café caliente (temperatura estimada de 75 °C) sobre la persiana recubierta y se dejó reposar durante 5 minutos. Un poco de café fluyó a través de la superficie de la persiana y salió de la persiana. La observación visual mostró pequeñas gotas de café residual en la superficie de la persiana dentro de hoyos en la superficie de la persiana. A continuación, la superficie de la persiana se lavó con agua y se eliminó todo el café que quedaba en la superficie de la persiana. La superficie de la persiana se inspeccionó en busca de signos de manchas o incrustaciones. No se habían producido manchas ni ensuciamiento del material de la persiana. Asimismo, no se observó que el café o el agua fluyeran a través del material de la persiana durante el experimento.

El experimento se repitió con una persiana de tela idéntica pero sin recubrir. La persiana absorbía parte del café y se observó que el café pasaba a través de la persiana sin recubrir. Después de lavarla con agua, se observó una gran cantidad de manchas en el tejido cuando se eliminó el café residual de la superficie de la persiana.

Ejemplo 35 Vaso recubierto:

El sol del ejemplo 10 se aplicó con brocha sobre la superficie interna de un vaso de cartón. La mezcla se dejó secar sobre la superficie del vaso de cartón.

Se añadieron 25 ml de agua al vaso de cartón recubierto y a un vaso de cartón sin recubrir de control. Se observó que el agua empapaba inmediatamente el vaso de cartón sin recubrir y se filtraba hacia el área circundante. Los 25 ml de agua en el vaso de cartón recubierto se retuvieron sin fugas observables durante más de 1 hora, momento en el que se detuvo la observación.

Ejemplo 36 Maceta recubierta:

El sol del ejemplo 12 se diluyó con 75 ml de agua. A continuación, la mezcla se pulverizó sobre las superficies expuestas de una maceta de pasta permeable en los 10 minutos siguientes a la dilución con agua. La mezcla se dejó secar sobre la superficie de la maceta.

Se añadieron 50 ml de helado lácteo a cada una de las macetas recubiertas y a una maceta sin recubrir de control y se dejó que se derritiera en el transcurso de 2 horas. Se observó líquido que permeaba a través de la maceta sin recubrir después de aproximadamente 30 minutos, lo que se hizo progresivamente más pronunciado durante la hora siguiente. No se observó permeación o fuga en la maceta recubierta durante este período, punto en el que se detuvo la observación.

Ejemplo 37 Madera recubierta:

El sol del ejemplo 13 se aplicó con rodillo sobre las superficies expuestas de una baldosa de madera. La mezcla se dejó secar sobre la superficie de la baldosa de madera.

Se colocaron nueve gotas de agua de aproximadamente 0,75 ml cada una sobre la superficie de la baldosa de madera recubierta en una cuadrícula de tres por tres cuadrados. El proceso se repitió en una baldosa de madera idéntica sin recubrir. Durante los siguientes 5 a 10 minutos, las gotas de agua en la baldosa de madera sin recubrir se absorbieron de manera observable en la superficie de la baldosa de madera dejando manchas circulares húmedas en la superficie.

Las gotas de agua colocadas sobre la baldosa de madera recubierta permanecieron en la superficie durante un período de 5 horas, momento en el que se detuvo la observación.

Ejemplo 38 Madera recubierta:

La baldosa de madera recubierta del ejemplo anterior se cortó por la mitad para producir dos baldosas con la mitad del espesor de la baldosa original. La superficie de cada una de las baldosas con la mitad de espesor que había estado previamente en el interior de la baldosa original más gruesa se sometió al experimento de las gotas de agua descrito en el ejemplo 37 anterior. Las gotas de agua se retuvieron en las superficies de cada una de las baldosas con la mitad de espesor durante un período de 5 horas, momento en el que se detuvo la observación.

Ejemplo 39 Madera pintada recubierta:

El experimento del ejemplo 37 se repitió usando el sol del ejemplo 4 y baldosas de madera pintadas previamente. Se observó que las gotas de agua colocadas sobre la baldosa de madera pintada sin recubrir se absorbían lentamente en la superficie de la baldosa durante un período de 15-30 minutos. Las gotitas de agua colocadas sobre la superficie de la baldosa de madera recubierta permanecieron en la superficie de la baldosa de madera pintada recubierta durante un período de 5 horas, momento en el que se detuvo la observación.

Ejemplo 40 Papel recubierto:

Se recubrieron cuatro hojas de papel A4 con cada uno de los soles de los ejemplos 1, 2 y 9 mediante aplicación con brocha de los soles sobre una hoja de papel y secando el papel durante 90 minutos a 60 °C. El papel recubierto se almacenó a temperatura ambiente durante 4 semanas y luego se ensayó su impermeabilidad al agua. El papel recubierto era impermeable al agua sin que pasara agua a través del papel recubierto.

Ejemplo 41 Circuito electrónico recubierto:

Se imprimió un circuito en una pieza de tejido lavada previamente y se recubrió con el sol del ejemplo 8. El circuito impreso sobre el tejido se lavó 15 veces en una lavadora doméstica normal en condiciones estándar. Después de 15 lavados, no se observó pérdida de funcionalidad en el circuito. Los tejidos impresos se pesaron antes y después de someterlos a los 15 ciclos de lavado. Se registró una pérdida de peso insignificante durante el proceso de lavado repetido.

Ejemplo 42 Arena recubierta:

La arena se recubrió con el sol del ejemplo 3 y se dejó secar. La arena recubierta secada, se dispuso en forma de anillo en la base de un recipiente y se vertió agua en el interior del anillo. No se observó que el agua rompiera el anillo de arena después de tres horas, momento en el que se detuvo el experimento. Se dispuso una segunda muestra de masa equivalente de arena sin recubrir en forma de anillo sobre la base de un recipiente idéntico y se vertió agua en el interior del anillo. Se observó que el agua rompía el anillo de arena sin recubrir después de 5 minutos.

Ejemplo 43 Soles como aditivo:

Se disolvió goma arábiga en agua tibia y se dejó enfriar. El sol del ejemplo 1 se añadió a la solución de goma arábiga y se mezcló durante 30 segundos antes de aplicar la solución mixta a un papel sin recubrir. El experimento se repitió usando goma arábiga sin ninguna adición de sol. El papel recubierto con la solución que contenía el aditivo de sol se volvió impermeable al agua y presentaba un revestimiento claro y transparente. El papel recubierto sin el aditivo de sol presentaba un revestimiento de textura y color desiguales que permanecía permeable al agua.

Los ejemplos 44 a 67 presentados en la tabla 2 demuestran el rendimiento de recubrimiento de los soles que comprenden diversos disolventes, biopolímeros y alcóxidos sobre diversos sustratos a diferentes niveles de dilución. Todos los soles proporcionaron un revestimiento que mejoró la hidrofobicidad, la impermeabilidad y/o la resistencia de un material. El rendimiento del revestimiento marcado como "el mejor" indica un revestimiento de calidad superior a los marcados como "mejor", que a su vez indica un revestimiento de calidad superior a los marcados como "buenos".

Los ejemplos 68 a 93 presentados en la tabla 3 demuestran el rendimiento de revestimiento de los soles que comprenden diversas harinas con diferentes catalizadores sobre diversos sustratos a diferentes niveles de dilución. Todos los soles proporcionaron un revestimiento que mejoró la hidrofobicidad, la impermeabilidad y/o la resistencia de un material. El rendimiento del revestimiento marcado como "el mejor" indica un revestimiento de calidad superior a los marcados como "mejor", que a su vez indica un revestimiento de calidad superior a los marcados como "buenos". Los soles de los ejemplos 68 a 93 se forman usando etanol como disolvente con tetraetilortosilano y/o metiltrietoxisilano como alcóxidos.

T l M riz m l l h rin

Claims (32)

REIVINDICACIONES

1. Uso de un sol formado a partir de un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador para preparar un producto impermeable al agua a partir de un material poroso y/o permeable.

2. Uso de un sol de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sol forma un revestimiento sobre una o más superficies del producto, opcionalmente en donde:

el sol llena o llena parcialmente uno o más volúmenes de poros o volúmenes vacíos del producto; y/o el sol actúa como aglutinante para promover la cohesión del producto.

3. El uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el producto es un producto a base de fibra.

4. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el alcóxido se selecciona entre alcóxidos de silicio, alcóxidos de metal, alcóxidos de fósforo, alcóxidos modificados orgánicamente y cualquier combinación de los mismos, opcionalmente en donde el alcóxido se selecciona entre n-propiltrietoxisilano, ortosilicato de tetrapropilo, ferc-butóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), trietiloxisilano, metiltrietiloxisilano, trietoxi(octil)silano, feniltrietoxisilano, etóxido de titanio(IV), trietoxi-sililciclopentano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano, ciclopentiltrietoxisilano, 3-amino-propiltrietoxisilano, trietoxi-3-(2-imidazolin-1-il)propilsilano y cualquier combinación de los mismos.

5. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el catalizador es al menos uno de un ácido y/o una base, opcionalmente en donde el catalizador se selecciona entre ácido clorhídrico, ácido cítrico, ácido nítrico, ácido acético, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, amoniaco, y cualquier combinación de los mismos.

6. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el disolvente comprende agua, uno o más alcoholes, y cualquier combinación de los mismos, opcionalmente en donde el disolvente comprende metanol, etanol, isopropanol, butanol, etilenglicol o cualquier combinación de los mismos.

7. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el producto impermeable al agua se prepara aplicando el sol a un producto en ausencia de cualquier aditivo funcional.

8. Uso de un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el sol comprende uno o más aditivos funcionales, opcionalmente en donde el uno o más aditivos funcionales comprenden fotoiniciadores, resinas, aceites, colorantes, sales, minerales u otras partículas inorgánicas, tensioactivos, partículas compuestas y/o partículas metálicas.

9. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el sol se añade como aditivo constituyente al material del producto y/o a uno o más revestimientos aplicados al producto.

10. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde:

el producto es un producto a base de fibra, y el producto a base de fibra impermeable al agua comprende pasta, papel, cartón, cartón corrugado, o combinaciones de los mismos, incluidos productos compuestos a base de fibras y productos biocompuestos a base de fibras; o

el producto es un plástico o un bioplástico; o

el producto es un adhesivo o una pintura.

11. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el sol se aplica durante la formación del producto para preparar un producto impermeable al agua, opcionalmente en donde el producto es un producto a base de fibra, y el sol se aplica durante la formación de una suspensión de pasta, una pasta húmeda, una pasta secada al aire o una pasta seca.

12. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el sol se aplica después de la formación del producto para preparar un producto impermeable al agua, opcionalmente en donde el producto es un producto a base de fibra, y el sol se aplica a una suspensión de pasta, una pasta húmeda, una pasta secada al aire o una pasta seca después de la formación de la suspensión de pasta, la pasta húmeda, la pasta secada al aire o la pasta seca.

13. Uso de un sol de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en donde el producto es un producto a base de fibra, y el sol se aplica durante la formación de una suspensión de pasta, una pasta húmeda, una pasta secada al aire o una pasta seca, y en donde además un papel, un cartón, un cartón corrugado, un producto compuesto a base de fibra o un producto biocompuesto a base de fibra impermeable al agua se forma a partir de la suspensión de pasta, la pasta secada al aire o la pasta seca.

14. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde:

el sol se aplica a un producto pulverizando el sol sobre el producto, remojando el producto en el sol, sumergiendo el producto en el sol, recubriendo con rodillo el sol sobre el producto, aplicando con brocha el sol sobre el producto, frotando el sol sobre el producto, impregnando el producto con el sol mediante aplicación con almohadilla, agotando el sol sobre el producto, haciendo fluir el sol sobre el producto, usando técnicas de recubrimiento por ranura, usando técnicas de aplicación con cuchilla, o cualquier combinación de los mismos; y/o

el sol se aplica a la totalidad de una superficie de un producto o solo a una porción de una superficie de un producto.

15. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el sol se aplica a un producto para formar un revestimiento de base sobre el que se pueden aplicar revestimientos adicionales, o en donde el sol se aplica a un producto para formar un revestimiento sobre un revestimiento existente, opcionalmente en donde el revestimiento de base o el revestimiento superior formado por la aplicación del sol es ópticamente transparente y/o impermeable a los gases y/o hidrófobo y/u oleófobo y/o resistente a las manchas y/o antirreflectante.

16. Uso de un sol de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el producto impermeable al agua se usa como envase primario, secundario o terciario; opcionalmente en donde el envase se usa en las industrias de alimentos y bebidas, electrónica, ingeniería, electrodomésticos, cosméticos, dispositivos médicos, productos farmacéuticos, moda, cosméticos, productos para el cuidado personal, de productos para el hogar, decoración interior o exterior, mejoras para el hogar, automoción, aviación, marina, defensa o construcción, y además opcionalmente en donde el envase tiene la forma de un recipiente para su uso en la industria de alimentos y bebidas.

17. Uso de un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 u 8 a 16, en donde el biopolímero se selecciona del grupo que comprende almidón, almidón catiónico, almidón modificado, harina, harina de trigo, harina de cebada, harina de lentejas, harina de bambú, harina de maíz, harina de avena, harina de centeno, harina de trigo sarraceno, harina de arroz, harina de garbanzos, harina de guisantes, quitina, celulosa, hemicelulosa, o cualquier combinación de los mismos.

18. Un sol formado a partir de un disolvente, un alcóxido, un biopolímero y un catalizador.

19. Un sol de acuerdo con la reivindicación 18, en donde:

el biopolímero comprende un almidón, opcionalmente en donde el almidón comprende un almidón catiónico, opcionalmente en donde el almidón catiónico se selecciona entre almidón catiónico de tipo amonio cuaternario, almidón catiónico de tipo amonio terciario, y cualquier combinación de los mismos; o

el biopolímero comprende una harina.

20. Un sol de acuerdo con la reivindicación 19, en donde el biopolímero comprende una harina, y la harina comprende:

del 5 al 85 % de almidón, del 0 al 30 % de hemicelulosa, del 0 al 50 % de celulosa, del 0 al 25 % de lignina, del 0 al 35 % de proteína y del 0 al 25 % de ceniza; o

del 45 al 85 % de almidón, del 0 al 15 % de hemicelulosa, del 0 al 10 % de celulosa, del 0 al 7 % de lignina, del 10 al 15 % de proteína y del 0 al 5 % de ceniza.

21. Un sol de acuerdo con las reivindicaciones 19 o 20, en donde el biopolímero comprende una harina, y la harina se selecciona del grupo de la harina de trigo, harina de cebada, harina de lentejas, harina de bambú, harina de maíz, harina de avena, harina de centeno, harina de trigo sarraceno, harina de arroz, harina de garbanzos, harina de guisantes, o cualquier combinación de las mismas.

22. Un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en donde el catalizador es al menos uno de un ácido y una base, opcionalmente en donde el catalizador se selecciona entre ácido clorhídrico, ácido cítrico, ácido nítrico, ácido acético, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, amoniaco, y cualquier combinación de los mismos.

23. Un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en donde el alcóxido se selecciona entre alcóxidos de silicio, alcóxidos de metal, alcóxidos de fósforo y cualquier combinación de los mismos, opcionalmente en donde el alcóxido se selecciona entre n-propiltrietoxisilano, ortosilicato de tetrapropilo, ferc-butóxido de titanio(IV), isopropóxido de titanio(IV), trietiloxisilano, metiltrietiloxisilano, trietoxi(octil)silano, fenil-trietoxisilano, etóxido de titanio(IV), trietoxi-sililciclopentano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano, ciclopentiltrietoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano, trietoxi-3-(2-imidazolin-1-il)propilsilano y cualquier combinación de los mismos.

24. Un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, en donde el disolvente comprende agua, uno o más alcoholes, y cualquier combinación de los mismos, opcionalmente en donde el disolvente comprende metanol, etanol, isopropanol, butanol, etilenglicol o cualquier combinación de los mismos.

25. Un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 24, en donde el sol comprende uno o más aditivos funcionales, opcionalmente en donde el uno o más aditivos funcionales comprenden fotoiniciadores, resinas, aceites, colorantes, sales, minerales u otras partículas inorgánicas, tensioactivos, partículas compuestas y/o partículas metálicas.

26. Un método para preparar un sol de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, comprendiendo el método:

a) dispersar un biopolímero en una solución que comprende un catalizador y añadir después un alcóxido; o b) dispersar un alcóxido en un disolvente, añadir un catalizador y añadir después un biopolímero; o

c) dispersar un alcóxido en una solución que comprende un catalizador y añadir después un biopolímero.

27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26, en donde el catalizador es al menos uno de un ácido o una base.

28. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 26 o 27, en donde el método comprende además añadir uno o más aditivos funcionales y/o uno o más sustratos, opcionalmente en donde:

el uno o más aditivos funcionales y/o el uno o más sustratos se añaden antes de la formación del sol; o el uno o más aditivos funcionales y/o el uno o más sustratos se añaden durante la formación del sol; o el uno o más aditivos funcionales y/o el uno o más sustratos se añaden después de la formación del sol.

29. Un producto recubierto en donde el producto se ha recubierto con un sol de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25.

30. Un producto recubierto de acuerdo con la reivindicación 29, en donde el revestimiento es impermeable al agua y/u ópticamente transparente y/o impermeable a los gases y/o antimicrobiano y/o hidrófobo y/u oleófobo y/o antiincrustante y/o antibioincrustante y/o resistente a las manchas y/o promotor de la adhesión y/o antirreflectante.

31. Un producto recubierto de acuerdo con las reivindicaciones 29 o 30, en donde el producto comprende madera, materiales textiles, cuero, metal, hormigón, cartón, papel, plástico, bioplástico, vidrio, cerámica, arena, circuitería electrónica, ladrillo, mármol, suelo, superficies pintadas y combinaciones de los mismos, en donde las combinaciones de los mismos incluyen productos compuestos y productos biocompuestos.

32. Un producto recubierto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31, en donde el producto está en forma de moléculas, partículas, fibras, productos moldeados, láminas y combinaciones de los mismos.