COMPOSICIONES DE RECUBRIMIENTO RESISTENTES AL CALOR, ARTÍCULOS RECUBIERTOS, Y MÉTODOS
Campo de la Invención Las pinturas resistentes al calor adecuadas para varias aplicaciones ya son bien conocidas. Los tipos principales de tales pinturas resistentes al calor incluyen, por ejemplo, aglutinantes tales como fosfato de aluminio, silicato alcalino, alcóxido de polisilicio, o polisilazano. Antecedentes de la Invención En general, la mayoría de recubrimientos de alta temperatura basados en polímeros de silicona permanecen blandos y pegajosos a menos que sean curados a temperaturas muy elevadas. También, muchos de tales recubrimientos no pueden ser utilizados en artículos que tengan una temperatura de operación arriba de 648.88°C (1200°F) . Además, muchos de tales recubrimientos requieren un recubrimiento adicional de un recubrimiento acrílico catódico sobre superficies eléctricamente aisladas de manera insuficiente. Para ciertas aplicaciones (por ejemplo, los tubos de escape en los motores) , las superficies adyacentes necesitan el electrorrecubrimiento acrílico catódico, pero cualquier recubrimiento depositado sobre el tubo de escape debe ser removido previo a que alcance al usuario final para evitar que se queme y que se cree humo indeseable. Esto se hace típicamente utilizando una etapa de
Ref.180785 enjuague en el procesamiento previo a que el motor pase a través de un horno de curado propuesto para curar la totalidad del electrorrecubrimiento sobre el motor. Por consiguiente, todavía existe la necesidad de composiciones de recubrimiento que proporcionen recubrimientos con propiedades adherentes, protectoras, y estables con el calentamiento, deseables, particularmente con un aislamiento eléctrico elevado. Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona una composición de recubrimiento que proporciona una resistencia térmica elevada, de tal modo que la misma pueda ser utilizada sobre los tubos de escape, por ejemplo, y preferentemente no capte cantidades significativas de un recubrimiento acrílico catódico durante un procedimiento de recubrimiento por deposición electroforética. En una modalidad, la presente invención proporciona una composición que incluye: un sistema de resina que incluye un polisilazano y un polisiloxano y/o un hidrocarburo aromático; y partículas de vidrio que tienen un punto de reblandecimiento abajo de la temperatura de operación, un coeficiente de expansión térmica (CTE (por sus siglas en inglés)) de al menos 80, y una constante dieléctrica (DC (por sus siglas en inglés)) de al menos 5. En otra modalidad, la presente invención proporciona una composición que incluye: un sistema de resina que incluye un polisilazano y un polisiloxano y/o un hidrocarburo aromático; y partículas de vidrio que tienen un punto de reblandecimiento abajo de la temperatura de operación, un coeficiente de expansión térmica de al menos 80, y una constante dieléctrica de al menos 5; en donde un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento se adhiere al hierro fundido en un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido, secado durante 30 minutos a 150°C o se deja en reposo toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C. Preferentemente, un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de que es rociada sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C o se deja en reposo toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C, no más del 20% (preferentemente, no más del 10%, y más preferentemente, no más del 1%) del área superficial del substrato es recubierta con un electrorrecubrimiento después de ser sometida a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Aquí, el porcentaje está basado en el área total del substrato expuesto al proceso de recubrimiento por deposición electroforética, que incluye el enjuague con agua desionizada. Tales porcentajes están basados en una inspección visual . En ciertas modalidades, las partículas de vidrio preferidas tienen un coeficiente de expansión térmica no mayor que 125. En ciertas modalidades, los componentes preferidos, particularmente las partículas de vidrio, son seleccionados de tal modo que un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, se adhiera al hierro fundido a un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido, secado 30 minutos a 150°C o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C. En ciertas modalidades, los componentes preferidos, particularmente las partículas de vidrio, son seleccionados de tal modo que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de que es rociada sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760 °C, no más del 20% (preferentemente, no mayor que el 10%, y más preferentemente, no mayor que el 1%) del área superficial del substrato es recubierta con un electrorrecubrimiento después de que es sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética, con base en el área total del substrato expuesta al proceso de recubrimiento por deposición electroforética. En ciertas modalidades, los componentes preferidos, particularmente las partículas de vidrio, son seleccionados tal que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de ser rociada sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 2 horas a 760°C, no más que el 20% del área superficial del substrato es recubierta con el electrorrecubrimiento después de ser sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética, con base en el área total del substrato expuesto al proceso de recubrimiento por deposición electroforética . En ciertas modalidades, los componentes preferidos, particularmente las partículas de vidrio, son seleccionados de tal modo que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 4 horas a 880°C, no más del 20% del área superficial del substrato es recubierta con el electrorrecubrimiento después de ser sometido a un proceso de recubrimiento para deposición electroforética, basado en el área total del substrato expuesto a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética. En ciertas modalidades, la composición de recubrimiento incluye además un solvente orgánico. Preferentemente, el solvente orgánico es un solvente aprótico. En ciertas modalidades, la composición de recubrimiento incluye además un polvo de pigmento inorgánico. En ciertas modalidades, la composición de recubrimiento incluye además sílice pirógena. Las composiciones de recubrimiento descritas aquí pueden estar en una o dos o más partes; sin embargo, las composiciones típicas de recubrimiento son provistas en dos partes. Preferentemente, tales composiciones incluyen: una primera parte que incluye el polisiloxano y/o el hidrocarburo aromático, un polvo de un pigmento inorgánico, opcional, las partículas de vidrio, y un solvente orgánico opcional; y una segunda parte que incluye el polisilazano. En una modalidad, la presente invención proporciona una composición de recubrimiento que incluye: un sistema de resina que incluye un polisilazano y un polisiloxano; y las partículas de vidrio que tienen un punto de reblandecimiento abajo de la temperatura operativa, un coeficiente de expansión térmica de al menos 80, y una constante dieléctrica de al menos 5; en donde las partículas de vidrio son seleccionadas tal que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C, no más del 20% del área superficial del substrato es recubierta con el electrorrecubrimiento después de ser sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética, basado en el área total del substrato expuesto al proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Preferentemente, las partículas de vidrio son seleccionadas de tal modo que un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento se adhiera al hierro fundido a un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones después de que es rociada sobre un substrato de hierro fundido, se seca durante 30 minutos a 150°C o se deja en reposo toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C. En ciertas modalidades, el polisiloxano es un dimetilfenilpolisiloxano . En ciertas modalidades, el polisilazano (que es utilizado aquí para abarcar los polisilazanos y polisiloxazanos) es de la fórmula: Z-A, en donde Z es cualquier polímero de silazano o siloxazano y A es un grupo de alcoxi sililo de la fórmula: -X-R1-Si (R2)n(OR3) 3-n, en donde: X está unido a un átomo de silicio de Z y es ya sea 0 o =NR4 en donde R4 es un elemento seleccionado del grupo que consiste de hidrógeno, alquilo inferior, alquenilo inferior, arilo, alcoxi inferior, sililo, siloxilo, y silazanilo; R1 es alquileno substituido opcionalmente con un heteroátomo; cada R2 es independientemente un elemento seleccionado del grupo que consiste de: (i) hidrógeno, (ii) hidróxilo, (iii) alquilo de Cl a CIO, ya sea substituido o no substituido con hidróxilo, alcoxi inferior, alquenilo inferior, sililo, o -N(R5)2 en donde cada R5 es seleccionado independientemente del grupo que consiste de hidrógeno, alquilo inferior, y alquenilo inferior, (iv) alquenilo de Cl a CIO, ya sea substituido o no substituido con hidróxilo, alcoxi inferior, sililo, o -N(R5)2, y (v) arilo de 1 ó 2 anillos, substituido o no substituido con hidróxilo, alquilo inferior, alquenilo inferior, alcoxi inferior, sililo, o -N(R5)2, R3 es el mismo que (iii) , (iv) , o (v) ; y n = 0, 1, ó 2, y la relación del número total de grupos OR3 de A con respecto a los enlaces de Si-N en Z es generalmente desde 0.05 hasta 2.5. La presente invención también proporciona artículos que incluyen un recubrimiento preparado a partir de una composición de la presente invención. Preferentemente, el artículo es un tubo de escape de un motor.
La presente invención también proporciona métodos de recubrimiento de un substrato, tal como el substrato que forma un tubo de escape de un motor (por ejemplo, hierro fundido) , los métodos incluyen aplicar una composición de recubrimiento de la presente invención sobre el substrato. El término "se adhiere" al hierro fundido (u otro substrato) significa que antes o inmediatamente después del proceso de calentamiento, durante la inspección visible, El recubrimiento no se desprende, desportilla, o llega a ser retirado de otra manera del substrato durante el manejo normal (aunque ninguna prueba de raspado o abrasión es llevada a cabo) . La frase "punto de reblandecimiento" , de acuerdo con ASTM C-388, se refiere a la temperatura a la cual una fibra de vidrio redonda, nominalmente de 0.65 milímetros (mm) de diámetro y 235 mm de longitud, se alarga bajo su propio peso a una velocidad de 1 mm/minuto cuando los 100 mm superiores de su longitud son calentados a una tasa de 5oC/minuto. Típicamente, para que tal prueba sea llevada a cabo, un espécimen representativo de 50 gramos o más de un vidrio que se puede trabajar con una flama en piezas de al menos 5 mm de diámetro, es utilizado. Los especímenes molidos o calcinados pueden ser fundidos para obtener una pieza suficientemente grande a partir de la cual se pueden extraer las fibras. La frase "temperatura operativa" se refiere a la temperatura típica de uso del artículo sobre la cual el recubrimiento es aplicado. Para los tubos de escape, una temperatura de operación típica es de aproximadamente 760°C o inferior. Por ejemplo, algunos motores de potencia inferior funcionan a 480°C hasta 650°C. El término "comprende" y las variaciones del mismo no tienen un significado limitativo en donde estos términos aparezcan en la descripción y reivindicaciones . Cuando se utilice aquí, "un", "una", "el", "al menos uno", y "uno o más", son utilizados intercambiablemente. También aquí, las descripciones de los intervalos numéricos por los puntos finales incluyen todos los números subsumados dentro de este intervalo (por ejemplo, 1 a 5 incluye 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5, etc.). Cuando un grupo está presente más de una vez en una fórmula descrita aquí, cada grupo es seleccionado "independientemente" , ya sea si se establece específicamente o no. Por ejemplo, cuando más de un grupo A está presente en una fórmula, cada grupo A es seleccionado independientemente. Además, los subgrupos contenidos dentro de estos grupos también son seleccionados independientemente. Por ejemplo, cuando cada grupo A contiene uno o más grupos R3, cada R3 también es seleccionado independientemente. El resumen anterior de la presente invención no está propuesto para describir cada modalidad descrita o cada implementación de la presente invención. La descripción que sigue ejemplifica más particularmente las modalidades ilustrativas. En varios lugares en toda la solicitud, se proporciona una guía por medio de listas de ejemplos, tales ejemplos pueden ser utilizados en varias combinaciones. En cada caso, la lista descrita sirve solamente como un grupo representativo y no debe ser interpretada como una lista exclusiva. Descripción Detallada de la Invención Preferentemente, las composiciones de recubrimiento resistentes al calor de la presente invención incluyen un sistema de resina que incluye un polisilazano, y opcionalmente un polisiloxano y/u opcionalmente un hidrocarburo aromático; las partículas de vidrio que tienen un punto de reblandecimiento abajo de la temperatura de operación del artículo son recubiertas, un coeficiente de expansión térmica de al menos 80, y una constante dieléctrica de al menos 5; y opcionalmente un solvente orgánico. Un sistema de resina preferido es aquel descrito en la patente U.S. No. 6,652,978 (Lukacs, III et al) . Polisilazanos Los polisilazanos útiles para las composiciones de recubrimiento de la presente invención incluyen polímeros de silazano y siloxazano con grupos de alcoxi sililo substituidos selectivamente o mezclas de tales grupos, en donde los polímeros son capaces de padecer un curado rápido en condiciones húmedas a las condiciones de la temperatura ambiental sin que se requiera un catalizador agregado. Estos recubrimientos poliméricos de silazano y siloxazano substituidos, que se pueden curar en condiciones húmedas, no solamente tienen propiedades protectoras, por ejemplo, resistencia a la corrosión, sino que proporcionan recubrimientos durables, duros, con una estabilidad térmica excelente al mismo tiempo que exhiben buenas propiedades de adhesión con respecto a una gama amplia de substratos. Los polímeros que contienen silicio, preferidos (referidos aquí como polisilazanos) , son silazanos y siloxazanos substituidos con alcoxi sililo de la fórmula: Z-A en donde Z es un polímero de silazano o siloxazano y A es un grupo de alcoxi sililo de la fórmula: -X-R1-Si(R2)n(OR3)3-n en donde : X está unido a un átomo de silicio de Z y es ya sea O o =NR4 en donde R4 es un elemento seleccionado del grupo que consiste de hidrógeno, alquilo inferior, alquenilo inferior, arilo, alcoxi inferior, sililo, siloxilo, y silazanilo; R1 es alquileno opcionalmente substituido con un heteroátomo; R2 es un elemento seleccionado del grupo que consiste de: (i) hidrógeno, (ii) hidróxilo, (iii) alquilo de Cl a CIO, ya sea substituido o no substituido con hidróxilo, alcoxi inferior, alquenilo inferior, sililo, o -N(R5)2 en donde R5 es seleccionado independientemente del grupo que consiste de hidrógeno, alquilo inferior, y alquenilo inferior, (iv) alquenilo de Cl a CIO, ya sea substituido o no substituido con hidróxilo, alcoxi inferior, sililo, o -N(R5)2,
y (v) arilo de 1 ó 2 anillos, substituido o no substituido con hidróxilo, alquilo inferior, alquenilo inferior, alcoxi inferior, sililo, o -N(R5)2, R3 es el mismo que (iii) , (iv) , o (v) ; n = 0, 1, 0 2, y la proporción del número total de grupos OR3 de A con respecto a los enlaces de Si-N es generalmente desde 0.05 hasta 2.5, preferentemente desde 0.1 hasta 1.0, y más preferentemente desde 0.1 hasta 0.50. En general, tales polímeros de silazano y siloxazano,
Z-A, tales como aquellos descritos en la patente U.S. No. 6,652,978 (Lukacs, III et al.), pueden ser preparados por la reacción de los polímeros de silazano o siloxazano preformados con ciertos reactivos que tienen funcionalidades de amina, éster, o hidróxilo. Los mismos pueden ser preparados calentando una mezcla de un reactivo de alcoxi sililo con los polisilazanos o polisiloxazanos elegidos en la relación deseada, con la condición de que la relación del número total de los grupos de OR3 de A con respecto a los enlaces de Si-N en Z, es decir, el polímero de silazano o siloxazano, preparado por la reacción es desde 0.05 hasta 2.5, y preferentemente desde 0.1 hasta 1.0, y aún más preferentemente desde 0.1 hasta 0.50. Preferentemente, el polisilazano es aquel disponible bajo la designación registrada KION ML33/C33 de Kion Corp., Huntingdon Valley, P.A. Otro de tales componentes adecuados incluyen aquel disponible bajo la designación registrada KION ML33/C12 de Kion Corp., que es un polisilazano que se puede curar en condiciones húmedas con los grupos de un número más pequeño de alcoxi sililo que aquellos de ML33/C33. Las composiciones de la presente invención incluyen preferentemente al menos un polisilazano en una cantidad de al menos 16% en peso, más preferentemente, de al menos 18% en peso, y aún más preferentemente, de al menos 21% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo las partículas de vidrio y el solvente orgánico opcional) , ya sea en una o más partes . Las composiciones de la presente invención preferentemente incluyen al menos un polisilazano en una cantidad no mayor que 25% en peso, más preferentemente, no mayor que 23% en peso, y aún más preferentemente, no mayor que 22% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo las partículas de vidrio y el solvente orgánico opcional) , ya sea en una o más partes. Polisiloxanos y Resinas de Hidrocarburos El sistema de resina también incluye preferentemente un polisiloxano (preferentemente, un polisiloxano substituido con alquilo y/o arilo, copolímeros, combinaciones, o mezclas de los mismos) . Alternativamente, las resinas de hidrocarburos aromáticos (preferentemente, resinas de hidrocarburos aromáticos substituidos con alquilo) pueden ser utilizadas además de, o en lugar de los polisiloxanos, aunque los polisiloxanos son preferidos. La resina de polisiloxano proporciona una resistencia térmica elevada a los recubrimientos de la presente invención, con un buen balance de flexibilidad y dureza, lo cual puede mejorar la resistencia al desportillado y la durabilidad del recubrimiento. La resina de hidrocarburos mejora las propiedades mecánicas de la película. La substitución de alquilo preferentemente es seleccionada de los grupos de alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, más preferentemente 1 a 3 átomos de carbono, y aún más preferentemente metilo y propilo, y la substitución de arilo aún más preferentemente incluye grupos fenilo. El polisiloxano puede incluir unidades de órgano-siloxano, incluyendo dimetilo, difenilo, metil-fenilo, fenilpropilo, y sus mezclas. Preferentemente, el polisiloxano es un dimetilfenilpolisiloxano. Preferentemente, el polisiloxano es aquel disponible bajo la designación registrada SR112 de GE Silicones, Waterford, N.Y. Otro de tales componentes adecuados incluye un polisiloxano disponible bajo la designación registrada DC805 de Dow Corning, Midland, MI. Los hidrocarburos aromáticos alquilados adecuados incluyen aquel disponible bajo la designación registrada NEVCHEM 100 de Neville Chemical Company, Pittsburgh, PA. El polisiloxano y/o el hidrocarburo aromático es opcional; sin embargo, las composiciones de la presente invención preferentemente incluyen al menos un polisiloxano y/o un hidrocarburo aromático en una cantidad de al menos 3% en peso, más preferentemente, al menos 4% en peso, y aún más preferentemente, al menos 5% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo las partículas de vidrio y el solvente orgánico opcional), ya sea en una o más partes. Las composiciones de la presente invención incluyen preferentemente al menos un polisiloxano y/o un hidrocarburo aromático en una cantidad no mayor que 10% en peso, más preferentemente, no mayor que 8% en peso, y aún más preferentemente, no mayor que 6% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo las partículas de vidrio y el solvente orgánico opcional), ya sea en una o más partes.
Partículas de Vidrio Las partículas de vidrio adecuadas, las cuales funcionan como un rellenador, incluyen aquellas que tienen propiedades de reblandecimiento y de prevención de fracturas a alta temperatura, adecuadas, y una adhesión adecuada al hierro fundido. También, las partículas de vidrio adecuadas incluyen aquellas que formarán una película a temperaturas elevadas. Preferentemente, los rellenadores de vidrio adecuados incluyen aquellos que tienen un punto de reblandecimiento abajo de la temperatura operativa del artículo al cual se aplica la composición de recubrimiento. Aunque un sistema de resina preferido para las composiciones de la presente invención es descrito en la patente U.S. No. 6,652,978 (Lukacs, III et al.), disponible comercialmente, tales resinas producen recubrimientos curados que ya sea se fracturan o se desprenden del substrato, o los mismos permiten la atracción de un nivel demasiado significativo del electrorrecubrimiento. También, aunque la patente U.S. No. 6,652,978 (Lukacs, III et al.) describe el uso de rellenadores opcionales, tales como los rellenadores de vidrio, no todas las combinaciones de resinas y rellenadores, o aún de rellenadores de vidrio totales, proporcionan recubrimientos adecuados para aplicaciones de temperatura elevada, tales como las pinturas para los tubos de escape, por ejemplo. Nuevamente, muchas resinas rellenas, incluyendo muchas resinas rellenas con vidrio, producen recubrimientos curados que ya sea se fracturan o se desprenden del substrato, o los mismos atraen un nivel demasiado significativo del electrorrecubrimiento . Los solicitantes han descubierto que las partículas de vidrio adecuadas incluyen aquellas que se funden y fusionan al substrato (por ejemplo, el substrato de hierro fundido) a las temperaturas de operación. Por consiguiente, las partículas de vidrio adecuadas tienen un punto de reblandecimiento abajo de la temperatura de operación, un coeficiente de expansión térmica de al menos 80, y una constante dieléctrica de al menos 5. Tales partículas de vidrio actúan como un plastificante a temperatura elevada y fluyen en su estado fundido, lo cual ayuda a prevenir la formación de un recubrimiento demasiado grueso. Tales partículas de vidrio también contribuyen a la resistencia dieléctrica del recubrimiento, y ayudan a prevenir que el recubrimiento se fracture o pierda adhesión. Tales partículas de vidrio también llenan los huecos en la película durante la exposición al calor, lo cual ayuda a crear una película más continua y mejora la resistencia de la película a la captación del electrorrecubrimiento, presumiblemente por el bloqueo de las rutas para que pase la corriente eléctrica
(aunque esto no se va a considerar una limitación de la presente invención) . Tales partículas de vidrio ayudan a mejorar la resistencia dieléctrica del recubrimiento debido a sus propiedades eléctricamente aislantes. El punto de reblandecimiento de las partículas de vidrio adecuadas preferentemente no es mayor que 760°C, más preferentemente, no mayor que 720°C, aún más preferentemente no mayor que 700°C, y aún más preferentemente, no mayor que 680°C. El punto de reblandecimiento de las partículas de vidrio adecuadas es preferentemente de al menos 625°C, más preferentemente, de al menos 635°C, aún más preferentemente, de al menos 645 °C, y todavía más preferentemente, de al menos 655°C. Las partículas de vidrio adecuadas tienen un coeficiente de expansión térmica de al menos 80. Preferentemente, el coeficiente de expansión térmica no es mayor que 125, y más preferentemente, no mayor que 100. Las partículas de vidrio adecuadas tienen una constante dieléctrica de al menos 5. En general, no existe un límite superior a la constante dieléctrica de las partículas de vidrio. Las partículas de vidrio pueden estar en cualquiera de una amplia variedad de formas (por ejemplo, esférica, alargada) y tamaños. Preferentemente, las partículas de vidrio tienen un tamaño de partícula promedio de al menos 10 micrones, y más preferentemente, de al menos 15 micrones. Preferentemente, las partículas de vidrio tienen un tamaño de partícula promedio no mayor que 200 micrones, más preferentemente, no mayor que 100 micrones, y aún más preferentemente, no mayor que 60 micrones. Preferentemente, los vidrios son de un tamaño tal que al menos 80%, más preferentemente al menos 90%, y aún más preferentemente al menos 95%, del material, pasará a través de un tamiz de malla 325 (45 micrones) . Para ciertas modalidades, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas de tal modo que un recubrimiento curado, preparado a partir de la composición de recubrimiento, se adhiera al hierro fundido en un espesor de la película seca de
100 micrones hasta 150 micrones después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido, secado durante 30 minutos a 150°C
(300°F) o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C (1400°F) . Aquí, "se adhiere" al hierro fundido (u otro substrato) significa que antes o inmediatamente después del proceso de calentamiento (por ejemplo, el calentamiento durante 45 minutos a 760°C (1400°F) ) , durante la inspección visible, el recubrimiento no desprenderá hojuelas, fragmentos, o se saldrá de otra manera del substrato durante la manipulación normal (aunque ninguna prueba de ralladura o abrasión es llevada a cabo) . Para ciertas modalidades, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas de tal modo que un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento se adhiera al hierro fundido a un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido, secado durante 30 minutos a 150°C (300°F) o se deja en reposo toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 2 horas a 760°C (1400°F) . Para ciertas modalidades, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas de tal modo que un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento se adhiera al hierro fundido a un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido, se seca durante 30 minutos a 150°C (300°F) o se deja en reposo toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 4 horas a 880°C (1616°F) . Preferentemente, para los recubrimientos que tienen un espesor de la película seca de 0.10-0.15 mm (4-6 milésimas de pulgada), existe poco o nada de fracturación visible. A espesores de la película seca .más grandes (por ejemplo de 0.2 mm u 8 milésimas de pulgada) , algo de fracturación puede llegar a ser visible, pero esto no es necesariamente un problema a menos que una cantidad significativa del electrorrecubrimiento sea colocada sobre el substrato en un proceso de deposición por recubrimiento electroforético. Para ciertas modalidades, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas tal que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de que es rociada sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C (300°F) o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 45 minutos a 760°C (1400°F) , no más del 20% del área del substrato es recubierta con electrorrecubrimiento (es decir, el e-recubrimiento) (por inspección visual) después de que es sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Aquí, los porcentajes de electrorrecubrimiento están basados en el área total del substrato expuesto al proceso de recubrimiento electroforético. Tales porcentajes son determinados después del enjuague del substrato con agua desionizada y durante la inspección visual. Es decir, un electrorrecubrimiento depositado es uno que permanece después del enjuague del substrato con agua desionizada. Por ejemplo, no más del 20% del área superficial del substrato permanece recubierta con el e-recubrimiento después de ser sometido al proceso de deposición electroforética descrito en los ejemplos, el cual involucra el enjuague con agua desionizada. Para ciertas modalidades, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas tal que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de ser rociado sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C (300°F) o se deja reposar toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 2 horas a 760°C (1400°F) , no más del 20% del área superficial del substrato es recubierta con el electrorrecubrimiento (es decir, el e-recubrimiento) después de ser sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética, basado en el área total del substrato expuesta al proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Para ciertas modalidades, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas tal que para un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento, después de que es rociada sobre un substrato de hierro fundido (preferentemente, para lograr un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) , se seca durante 30 minutos a 150°C (300°F) o se deja en reposo toda la noche a temperatura ambiente, y se calienta durante 4 horas a 880°C (1616°F) , no más del 20% del área superficial del substrato está recubierta con el electrorrecubrimiento (es decir, e-recubrimiento) después de ser sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética, basado en el área total del substrato expuesto al proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Más preferentemente, las partículas de vidrio (y otros componentes de la composición de recubrimiento) son seleccionadas de tal modo que para un recubrimiento curado (preferentemente, a un espesor de la película seca de 100 micrómetros hasta 150 micrómetros) preparado a partir de la composición de recubrimiento, no más del 10% del área superficial del substrato está recubierta con el e-recubrimiento después de ser sometido a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Aún más preferentemente, las partículas de vidrio son seleccionadas de tal modo que un recubrimiento curado (preferentemente, a un espesor de la película seca de 100 micrones hasta 150 micrones) preparado a partir de la composición de recubrimiento no tome más del 1% del e-recubrimiento (es decir, no más del 1% del área superficial del substrato es recubierta con el e-recubrimiento) cuando se somete a un proceso de recubrimiento por deposición electroforética. Preferentemente, las partículas de vidrio son aquellas disponibles bajo la designación registrada ELAN 13 (vidrio de bario alcalino, CTE = 89, DC = 5.6, Punto de reblandecimiento = 659°C) de ELAN Technology, Midway, GA. Otros vidrios adecuados incluyen aquellos disponibles bajo las designaciones registradas ELAN 82 (sosa-cal-vidrio, CTE = 93, Punto de reblandecimiento = 705°C) y ELAN 63 (sosa-cal-vidrio, CTE = 97, DC = 5.4, Punto de reblandecimiento = 625°C) de Elan Technology, CORNING 9013 (vidrio de bario alcalino) de Corning Corp., Corning, NY, FERRO FRIT 3882 (vidrio de bario alcalino) de Ferro Corp., Cleveland, OH, UROBOROS 90 (sosa-cal-vidrio, CTE = 90, DC = estimado 7-10, Punto de reblandecimiento = aproximadamente 700°C) y UROBOROS 96 (sosa-cal-vidrio, CTE = 96, CD = estimado 7-10, Punto de reblandecimiento aproximadamente 700°C) de Uroboros Glass Studios, Portland, OR, y POTTERS 3000A (sosa-cal-vidrio, CTE = 90, DC = 6.9, Punto de reblandecimiento = 704 °C) de PQ Corp. , Berwyn, PA. Más de un tipo de vidrio puede ser utilizado, si se desea. Las composiciones de la presente invención preferentemente incluyen partículas de vidrio en una cantidad de al menos 35% en peso, más preferentemente, al menos 45% en peso, y aún más preferentemente, al menos 50% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo partículas de vidrio y el solvente orgánico) , ya sea en una o más partes. Las composiciones de la presente invención preferentemente incluyen partículas de vidrio en una cantidad no mayor que 65% en peso, más preferentemente, no mayor que 55% en peso, y aún más preferentemente, no mayor que 52% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo partículas de vidrio y un solvente orgánico opcional) , ya sea en una o más partes . Agentes Tixotrópicos Además de las partículas de vidrio, que actúan como un rellenador, otros agentes espesantes o tixotrópicos (es decir, tixotropos o agentes de control de la reología) pueden ser incluidos en las composiciones de la presente invención si se desea. Estas partículas incluyen aquellas seleccionadas de sílice pirógena, sulfonato de calcio, arcilla de bentonita, y otros tixotropos inorgánicos tales como sílice amorfo, sílice coloidal, alúmina, alúmina coloidal, dióxido de titanio, óxido de cesio, óxido de itrio, itria coloidal, circonia, circonia coloidal y mezclas de cualquiera de los anteriores. Los tixotropos preferidos no incrementan la conductividad eléctrica de un recubrimiento curado preparado a partir de la composición de recubrimiento. Preferentemente, el agente tixotrópico es sílice pirógena disponible bajo las designaciones registradas AEROSIL 200 de Degussa Corp., Parsippany, NY, y CAB-O-SIL de Cabot Corp., Alpharetta, GA. Otros de tales componentes que son adecuados incluyen sulfonato de calcio disponible bajo la designación registrada IRCOGEL 905 de Lubrizol, Wickliffe, OH y K-STAY 501 de King Ind. , Norwalk, CT. El tixotropo es opcional; sin embargo, las composiciones preferidas incluyen al menos 0.2% en peso de la cantidad total de los agentes tixotrópicos, y más preferentemente, al menos 0.5% en peso, basado en el peso total de la composición de recubrimiento (ya sea en una o más partes) . Las composiciones preferidas incluyen no más del 10.0% en peso de la cantidad total de los agentes tixotrópicos, y más preferentemente, no más que 8.0% en peso, basado en el peso total de la composición de recubrimiento (ya sea en una o más partes). Para ciertas sílices pirógenas, no más del 2.0% en peso es utilizado típicamente porque el mismo puede provocar una reducción en la resistencia dieléctrica del recubrimiento curado . Solventes Orgánicos Las composiciones de la presente invención también pueden incluir uno o más solventes orgánicos, que pueden ser cualquiera de una amplia variedad de solventes, aunque esto es opcional. Preferentemente, los solventes son apróticos (es decir, los mismos no incluyen un grupo ácido o de -OH) . El solvente es seleccionado preferentemente para mejorar el recubrimiento y para sus cualidades de evaporación, dependiendo de la velocidad de secado que es deseada. Los ejemplos incluyen tolueno, substancias no alcohólicas minerales, xileno, benceno, nafta (por ejemplo, nafta aromática ligera, media, o pesada) , metil etil cetona, diisobutil cetona, acetato del éter monometílico de propilenglicol, acetato de butilo, paraclorobenzotrifluoruro, tetrahidrofurano, etc. Las mezclas de varios solventes pueden ser utilizadas si se desea. El solvente orgánico es opcional; sin embargo, las composiciones de la presente invención preferentemente incluyen al menos un solvente orgánico en una cantidad de al menos 15% en peso, más preferentemente, al menos 20% en peso, y aún más preferentemente, al menos 23% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo partículas de vidrio y el solvente orgánico), ya sea en una o más partes. Las composiciones de la presente invención preferentemente incluyen solvente (s) orgánico (s) en una cantidad no mayor que 35% en peso, más preferentemente, no mayor que 30% en peso, y aún más preferentemente, no mayor que 25% en peso, basado en el peso total de la composición (incluyendo las partículas de vidrio y el solvente orgánico) , ya sea en una o más partes . Aditivos Opcionales Ciertas composiciones de recubrimiento de la presente invención también pueden incluir uno o más de un grupo de ingredientes que pueden ser llamados aditivos mejoradores del funcionamiento, si se desea. Los aditivos mejoradores del funcionamiento, típicos, que pueden ser empleados incluyen agentes activos superficialmente, colorantes (por ejemplo, pigmentos o tintes) , agentes tensioactivos, espesantes, estabilizadores del calor, agentes de igualación, agentes antiformación de cráteres, agentes indicadores de curado, plastificantes, inhibidores de la sedimentación, absorbedores de la luz ultravioleta, abrillantadores ópticos, y semejantes, para modificar las propiedades. Las composiciones de recubrimiento pueden incluir opcionalmente un agente activo superficialmente que modifica la interacción de la composición de recubrimiento curable con el substrato, en particular, el agente puede modificar la capacidad de la composición para humectar un substrato. Los agentes activos superficialmente también pueden tener otras propiedades. Por ejemplo, los agentes activos superficialmente también pueden incluir agentes de igualación, desespumantes, o agentes que mejoran el flujo, y semejantes. El agente activo superficialmente afecta las cualidades de la composición de recubrimiento curable incluyendo cómo es manejada la composición de recubrimiento, cómo se dispersa a través de la superficie del substrato, y cómo se une al substrato. El agente activo superficialmente puede contener hasta 0-5% en peso de la composición de recubrimiento curable. Los agentes activos superficialmente adecuados para su uso en las composiciones de recubrimiento ya son conocidos por aquellos expertos en el arte o pueden ser determinados utilizando los métodos estándares. Los agentes activos superficialmente, ejemplares, incluyen agentes activos superficialmente de polidimetilsiloxano (tales como aquellos disponibles comercialmente bajo las designaciones registradas SILWET L-760 y SILWET L-7622 de OSI Specialities , South Charleston, WV, o BYK 306 de Byk-Chemie, Wallingford, Connecticut) y agentes activos superficialmente, fluorados (tal como aquel disponible comercialmente como FLUORAD FC-430 de 3M Co. , St. Paul, MN) . Los agentes activos superficialmente pueden incluir un desespumante. Los desespumantes adecuados incluyen desespumantes de polisiloxano (tal como metilalquilpolisiloxano semejante a aquel disponible comercialmente bajo la designación registrada BYK 077 o BYK 500 de Byk-Chemie) o desespumantes poliméricos (tales como aquellos disponibles comercialmente bajo la designación registrada BYK 051 de Byk-Chemie) . Para algunas aplicaciones, un recubrimiento que es opaco, coloreado, pigmentado o que tiene otras características visuales es deseable. Los agentes para proporcionar tales propiedades también pueden ser incluidos en las composiciones de recubrimiento de la presente invención. Los pigmentos para su uso con la presente invención ya son conocidos en el arte. Los pigmentos adecuados, sin embargo, son estables (es decir, no se queman o evaporan) a las temperaturas operativas de los artículos recubiertos. Varios pigmentos de óxido metálico mezclados están disponibles de Shepherd (Cincinnati, OH) y Ferro (Cleveland, OH) . La composición también puede incluir un aditivo para el control del brillo o un abrillantador óptico, aunque estos deben ser estables (es decir, no se deben quemar o evaporar) a las temperaturas operativas de los artículos recubiertos . La invención también puede incluir otros ingredientes que modifican las propiedades de la composición de recubrimiento curable cuando la misma es almacenada, manipulada o aplicada, y en otras etapas u etapas subsiguientes, aunque tales aditivos deben ser estables a las temperaturas operativas de los artículos recubiertos. Los agentes deslustradores, aditivos para proporcionar resistencia al arañado y la abrasión, y otros aditivos mejoradores del funcionamiento semejantes pueden ser empleados en esta invención cuando se requiera en cantidades efectivas para mejorar el funcionamiento del recubrimiento curado y de la composición de recubrimiento. Las características de funcionamiento deseables del recubrimiento incluyen resistencia química, resistencia a la abrasión, dureza, brillo, capacidad de reflexión, apariencia, o combinaciones de estas características, y otras características semejantes . Composiciones y Métodos de Recubrimiento Las composiciones de recubrimiento de la presente invención están preferentemente en dos partes. Una primera parte incluye preferentemente el polisiloxano y/o los hidrocarburos aromáticos, las partículas de vidrio, y el solvente orgánico opcional (y un pigmento opcional y/u otros ingredientes) . Una segunda parte preferentemente incluye el polisilazano. Las dos partes son combinadas y luego aplicadas, típicamente por rociado, aunque otros métodos de aplicación también pueden ser utilizados (por ejemplo, recubrimiento por sumergimiento, recubrimiento por flujo, recubrimiento electrostático). La proporción de mezclado estándar es de 2.5 partes de la primera parte y 1 parte de la segunda, aunque las proporciones de mezclado de 2:1 y 3:1 también funcionan. La proporción de mezclado típicamente dependerá de la composición de la primera parte . El curado al menos parcial de las composiciones de recubrimiento de la presente invención ocurre en una atmósfera que promueve la reticulación del polímero por su reacción con la humedad. Estas atmósferas de curado incluyen, pero no están limitadas a, el aire y otros medios ambientes gaseosos reactivos o no reactivos que contienen humedad, tales como gases inertes semejantes al nitrógeno y el argón, y los gases reactivos tales como el amoniaco, el hidrógeno, el monóxido de carbono, y semejantes. Se logran tiempos de curado rápidos cuando los recubrimientos aplicados son expuestos a la atmósfera que contiene la humedad a temperatura ambiente. Los recubrimientos curados de la presente invención pueden ser utilizados en una amplia variedad de contextos, siempre que los mismos protejan virtualmente cualquier tipo de substrato, pero particularmente los substratos metálicos (por ejemplo, el hierro fundido) de la degradación térmica oxidante, corrosión, o ataque químico. Ejemplos Los objetos y ventajas de esta invención son ilustrados adicionalmente por los siguientes ejemplos, pero los materiales y cantidades particulares de los mismos descritas en estos ejemplos, así como otras condiciones y detalles, no se deben interpretar que limitan indebidamente esta invención. Ejemplos 1-5
Cada fórmula se hizo utilizando el siguiente procedimiento : 1.) Los tres primeros artículos (la resina de silicona, la VM&P, y el IRCOGEL 905) fueron cargados en un recipiente de mezclado. 2. ) Los materiales en el recipiente fueron mezclados conjuntamente hasta la uniformidad utilizando un disolvente de Cowles . 3.) El Black 444, AEROSIL 200, y el polvo de vidrio fueron agregados entonces a los primeros tres ingredientes bajo agitación a velocidad rápida y se dejaron mezclar durante 15 a 30 minutos hasta la homogeneidad. Durante la fase de dispersión de la fabricación, los lados del recipiente de mezclado son raspados descendentemente dos a tres veces para asegurar la homogeneidad . 4.) Después que el mezclado fue homogéneo, la segunda medida de nafta de VM&P fue agregada. 5.) Justo previo a su uso, la resina de polisilazano fue agregada al componente "A" . Ejemplo 6 Una formulación de una parte (es decir, de un solo componente) que contiene una resina de hidrocarburos aromáticos NEVCHEM 100 fue preparada utilizando los siguientes ingredientes :
Componente Constituyente en peso:
Polisilazano Kion ML33/C33 94.22 Pigmento Black 444 de Shepherd 6.281 Polvo de vidrio Elan 13 301.463 Sulfonato de calcio de IRCOGEL 905 16.301 Sílice pirógena de AEROSIL 200 3.835 Xileno 40.89 Nafta de VM&P 51.115 Hidrocarburo aromático de NEVCHEM 100 31.41 Tolueno 30.669 Esta formulación se hizo utilizando el siguiente procedimiento : 1.) La resina de polisilazano, el sulfonato de calcio y el xileno fueron cargados en un recipiente de mezclado. 2.) Los materiales en el tangue fueron mezclados conjuntamente hasta la uniformidad utilizando un disolvente de Cowles . 3.) El black 444, AEROSIL 200, y el polvo de vidrio fueron agregados entonces a los primeros tres ingredientes bajo agitación a velocidad elevada y se deja que se mezclen durante 15 a 30 minutos hasta la homogeneidad. Durante la fase de dispersión de la fabricación, los lados del recipiente de mezclado fueron raspados descendentemente dos a tres veces para asegurar la homogeneidad. 4. ) Después que la mezcla fue homogénea, se agrega la nafta VM&P. 5. ) La resina de hidrocarburo aromático fue disuelta entonces en el tolueno en un recipiente separado y la mezcla se agrega al lote . Esta formulación fue un componente y no requirió que se agregue polisilazano adicional antes de la aplicación. Esta formulación se puede fabricar para que sea una formulación de dos componentes, semejante a los Ejemplos 1 a 5. El propósito de tener dos componentes es evitar que el polisilazano reaccione con cualquier mezcla residual en los pigmentos, resinas, o solventes. Es posible mantener la humedad fuera del sistema y fabricar un sistema de un componente; sin embargo, esto no puede ser factible en la producción de cantidades comerciales grandes del material. La resina de hidrocarburos es ya sea oxidada o evaporada o ambas a las temperaturas operativas, de modo que cuando la misma deja la película, cambia el color de la película de negro a color canela claro. El funcionamiento no fue afectado de otra manera. Ejemplos de Prueba 1-6 Cada sistema fue rociado entonces sobre paneles de hierro fundido de 10.16 x 15.24 x 0.47 centímetros (4 pulgadas x 6 pulgadas x 3/16 pulgadas) o paneles de acero chorreados con granalla de 10.16 x 15.24 x 0.32 centímetros (4 pulgadas x 6 pulgadas x 1/8 pulgadas) para lograr una película seca de 100 micrones hasta 150 micrones. Se obtienen resultados semejantes sobre cualquier substrato. Luego los paneles se dejaron ya sea que se sequen a temperatura ambiente (22-25°C) y a una humedad
(40-60% RH) durante 16 horas como mínimo o fueron secados de manera forzada durante 30 minutos a 150°C. Cualquier método de curado puede ser utilizado con resultados semejantes. Cada uno de los paneles probados fue colocado en un horno eléctrico durante 45 minutos a 760°C. Después de 45 minutos de exposición al calor, los paneles fueron removidos del horno y se dejó que se enfríen a temperatura ambiente. Cuando el panel estuvo frío, el mismo fue colocado en un baño de recubrimiento por deposición electroforética, acrílico, catódico (disponible comercialmente bajo la designación registrada WAY0012 de Valspar) a 250 volts durante 2 minutos con el voltaje que es elevado gradualmente desde 0 hasta 250 durante el intervalo de 10 a 15 segundos. La corriente eléctrica fue desconectada entonces y el panel fue removido del baño y enjuagado con agua desionizada. Si el recubrimiento pasa la prueba, la pintura debe estar en una buena condición y se adhiere bien al substrato después de la exposición al calor y la mayoría del electrorrecubrimiento (80%) será retirado por enjuague del panel con el enjuague del agua desionizada. Los ejemplos 1 a 4 y 6 pasaron la prueba. El ejemplo 2 requirió 175 micrones de espesor de la película seca para una buena resistencia al e-recubrimiento (menos del 20% de cobertura) ; sin embargo, al menos 175 micrones del e-recubrimiento cubrieron aproximadamente 50% del panel. El Ejemplo 5 tuvo 100% de cobertura del e-recubrimiento después del enjuague (el vidrio contenido allí tuvo un Coeficiente de Expansión Térmica de 28) . Ciertas otras formulaciones fueron probadas, las cuales no incluyen un polisiloxano (por ejemplo, SR 112 GE silicona) . Algunas de estas pasaron las pruebas y algunas de estas fallaron las pruebas descritas aquí. Se cree que aquellas que fallaron podrían haber sido mejoradas haciendo variar el espesor de recubrimiento y/o incorporando un polisiloxano en la formulación. Ciertas otras formulaciones fueron probadas, las cuales incluyeron un polisiloxano (por ejemplo, la silicona SR 112 GE) . Algunas de estas pasaron las pruebas y algunas de estas fallaron las pruebas descritas aquí . Se cree que aquellas que fallaron pudieron haber sido mejoradas haciendo variar el espesor de recubrimiento y/o reduciendo la cantidad de, y/o eliminando el polisiloxano en la formulación. Las descripciones completas de las patentes, documentos de patente, y publicaciones descritas aquí son incorporadas para referencia en su totalidad como si cada una fuera incorporada individualmente. Varias modificaciones y alteraciones a esta invención llegarán a ser evidentes para aquellos expertos en el arte sin apartarse del alcance y espíritu de la invención. Se debe entender que esta invención no está propuesta para que sea limitada indebidamente por las modalidades ilustradas y los ejemplos descritos aquí y de tal modo los ejemplos y modalidades son presentados a manera de ejemplos solamente con el alcance de la invención propuesta que va a estar limitado solamente por las reivindicaciones descritas aquí como sigue. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.