MX2008001169A - Composiciones acuosa que forma gel de aluminosilicato. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a una composicion acuosa que forma gel, por ejemplo, una composicion de revestimiento retardante al fuego, que comprende un aluminosilicato y un liquido organico que tiene un punto de ebullicion mayor de 110 degree C, por ejemplo, aceite de silicona, el cual mejora la integridad de peliculas formadas por aplicacion de la composicion como un revestimiento a una superficie que despues se deja secar.

Description

COMPOSICIÓN ACUOSA QUE FORMA GEL DE ALUMINOSILICATO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a composiciones acuosas, sistemas precursores para producir tales composiciones y también sistemas de aplicación para aplicar dichas composiciones, por ejemplo, como revestimientos, a una superficie o sustrato.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los silicatos solubles son ampliamente usados como adhesivos, revestimientos y uniones. Mientras su solubilidad inherente es una posesión en muchas de las aplicaciones para las cuales son usados, su desventaja para aplicaciones en donde, por ejemplo, la resistencia al agua, integridad e intensidad de estructura, es considerada esencial. Se han hecho esfuerzos considerables para minimizar la solubilidad de silicatos en composiciones del tipo referido anteriormente, por ejemplo, por adición de sales metálicas (tales como calcio y magnesio) . Sin embargo, la adición de tales sales tiende a resultar en una forma precipitada en lugar de un producto con una estructura similar a red continua. La sal soluble formada en la reacción de precipitación es deletérea a la integridad física de la película aplicada y por lo tanto finalmente, a la intensidad del producto resultante. Factores tales como estos, son un factor disuasivo al uso de silicatos en por ejemplo, la producción de composición de revestimiento retardante al fuego. Las composiciones de revestimiento retardantes al fuego encuentran amplia aplicación en las industrias de mantenimiento de edificios y construcción, por ejemplo, para aplicación a materiales de edificios inflamables antes, o después de su incorporación en una estructura de edificio. Ejemplos de materiales inflamables son baldosas de polímeros y láminas, por ejemplo, de poliestireno expandido o plásticos de uretano y compuestos que contienen tales plásticos. Madera, fragmentos de madera y materiales a base de papel, pueden también beneficiarse de la aplicación de tales revestimientos. Incluidos dentro de esta clase de composiciones de revestimiento retardantes al fuego están los revestimientos así llamados intumescentes, los cuales ejercen su acción protectora parcialmente expandiéndose cuando se exponen al calor o fuego. En algunos casos, los materiales inflamables son vendidos con el revestimiento retardante al fuego pre-aplicado. Por ejemplo, un revestimiento retardante al fuego intumescente conocido como SafeCoat E84™, es pre-aplicado a artículos de espuma de poliestireno/poliuretano expandida antes de la venta.

El documento US-A-5 462 699, se refiere a una composición retardante para aplicación a, entre otras cosas, materiales de construcción, la composición que contiene un silicato, agua y tensoactivo. El problema con el uso de una composición retardante del fuego a base de silicato para materiales de aislamiento de construcción, tales como poliestireno expandido (por ejemplo, aislamiento de techos), es que, hasta que se necesiten, tales materiales son a menudo, dejados expuestos a las condiciones climáticas adversas después del suministro al sitio de construcción. A menos que se tomen menos precauciones para protegerlos contra la humedad, tal exposición puede resultar en pérdida significante de las propiedades retardantes del fuego de la composición a base de silicato. Se ha encontrado ahora que los revestimientos acuosos mejorados pueden ser producidos a partir de silicatos en tal forma que el problema de solubilidad discutido anteriormente, es significantemente contrarrestado, de este modo, haciendo composiciones de conformidad con la presente invención, adecuadas para uso como composiciones retardantes del fuego. Sin embargo, la invención no está limitada a las composiciones acuosas para uso retardante de fuego; otras aplicaciones tales como el uso de la composición como un adhesivo o aglutinante están dentro del ámbito de la presente invención. Una ventaja adicional de las composiciones de la invención es que pueden ser usadas para preparar sistemas retardantes de fuego que son sustancialmente libres de compuestos que contienen halógeno. Los compuestos que contienen halógeno son indeseables, debido a su riesgo ambiental potencial. De este modo, la presente invención proporciona una composición acuosa que forma gel que comprende un aluminosilicato y un líquido orgánico, el cual mejora la integridad de películas formadas por aplicación de la composición como un revestimiento a una superficie seguida por secado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la invención proporciona una composición acuosa que forma gel que comprende: (a) desde 5% hasta 40%, preferiblemente 5% a 30% de un aluminosilicato; (b) desde 0.1% hasta 10% de un líquido orgánico, en donde el líquido orgánico tiene un punto de ebullición mayor de 110°C. Los puntos de ebullición en esta especificación, son medidos a presión atmosférica estándar. Por acuoso significa que el balance de la composición comprende agua y opcionalmente, uno o más de otros ingredientes. Típicamente, las composiciones de la invención comprenden al menos, 20% en peso de agua, preferiblemente al menos, 30%, más preferiblemente al menos 40%. Como se usa en este documento, el término "gel", se refiere a una sustancia que contienen un esqueleto sólido continuo (en la presente invención, basado en el aluminosilicato) adjuntado en una fase líquida continua (en el presente caso, predominantemente agua) - véase por ejemplo, Sol-Gel Science, The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing (C J Brinker and G W Scheer) publicado por Academic Press Inc., 1990, por ejemplo, página 8. Estos materiales también pueden ser referidos como co-geles o coageles. Inicialmente, el sólido puede estar en la forma de partículas sólidas discontinuas, dispersas (una sol.), pero estas partículas individuales son coalescentes para formar una red sólida continua. Las composiciones de la invención están inicialmente en la forma de una sol. La cual se convierte con el tiempo a un gel. Una clase preferida de composiciones de conformidad con el primer aspecto de la presente invención, consiste de aquellas las cuales comprenden: (a) desde 5% hasta 40%, preferiblemente 5% a 30%, más preferiblemente desde 10% hasta 25% en peso del aluminosilicato; (b) desde 0.1% hasta 10%, preferiblemente desde 0.3% hasta 5% en peso del líquido orgánico; y (c) el balance siendo agua, opcionalmente además, incluyendo uno o más de otros ingredientes. En la ausencia del líquido orgánico, se ha encontrado que para una temperatura de secado dada, a más extensivo el secado (es decir, pérdida de agua) , más propensa a producir un revestimiento de película usando la composición de aluminosilicato para resultar en un revestimiento en polvo y débil en un tiempo relativamente corto. Cuando el líquido orgánico está presente, sin embargo, la integridad del revestimiento en términos de su intensidad y naturaleza no en polvo, es considerablemente mejorada. Cualquier referencia en este documento a un líquido, significa una sustancia la cual es líquida, preferiblemente vertible a 25°C a presión atmosférica, a menos que se declare específicamente lo contrario. Además, todas las viscosidades declaradas en este documento, las cuales se refieren a líquidos o geles no Newtonianos, son viscosidades mediadas a una velocidad de corto de 23s_1 y a 25°C. El líquido orgánico es preferiblemente uno el cual es sustancialmente miscible en agua. Usualmente el grado de inmiscibilidad es tal que, a 25°C, el líquido orgánico se disuelve a la extensión de menos de aproximadamente 10% en peso (preferiblemente, menos de aproximadamente 5% en peso, más preferiblemente, menos de 1% en peso) en agua, o el agua se disuelve a la magnitud de menos de aproximadamente 10% en peso (preferiblemente menos de aproximadamente 5% en peso, más preferiblemente, menos de 1% en peso) en el líquido orgánico. Aunque la composición de la presente invención puede ser aplicada como un revestimiento retardante del fuego a una superficie o sustrato, no está limitada a su aplicación particular, y puede, por ejemplo, ser usada como un aglutinante o adhesivo o un revestimiento resistente al agua, irrespectivo de si la composición sirve para conferir la capacidad retardante al fuego en tales otras aplicaciones. El aluminosilicato como se usa en la presente invención, es típicamente formado por la ruta de sol. -gel y esto puede ser efectuado in si tu formando el aluminosilicato al punto de uso, mezclando los líquidos precursores. De este modo, un segundo aspecto de la presente invención, proporciona un sistema precursor para formar una composición de revestimiento de conformidad con el primer aspecto de la invención, el sistema precursor comprende: (i) un aluminato de metal, opcionalmente en solución acuosa; (ii) una solución acuosa de un silicato metálico; y (iii) un líquido orgánico.

Una sol. -gel es básicamente un producto de reacción el cual es inicialmente formado a partir de los componentes del sistema precursor como un líquido, pero el cual subsecuentemente forma un gel y finalmente se solidifica. Para formar el gel-sol., ya sea el aluminato sólido es mezclado con una solución acuosa de silicato o es mezclado con solución acuosa de aluminato con una solución acuosa de silicato. Al menos, parte del líquido orgánico puede ser incorporado en el componente (i) y/o el componente (ii). Alternativamente, el líquido orgánico puede inicialmente, ser completamente separado de ambos componentes (i) y (ii) y ser mezclado contemporáneamente con, o subsecuente a, la mezcla de componentes (i) y (ii). Preferiblemente, el líquido orgánico es incorporado en el componente (i) y/o (ii) antes de la mezcla de los componentes para formar el sistema de sol. -gel . De conformidad con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona una composición que comprende una solución acuosa de un aluminato de metal y al menos, un líquido orgánico seleccionado del grupo que consiste de polihidroxialcoholes, aceites minerales, aceites de parafina líquida,' éterglicoles, aceites de silicona y mezclas de los mismos. Esta composición es adecuada como una parte del sistema precursor del segundo aspecto de la invención.

Un cuarto aspecto de la invención proporciona una solución acuosa de un silicato metálico y al menos, un líquido orgánico seleccionado del grupo que consiste de polihidroxialcoholes, aceites minerales, aceites de parafina líquida, éterglicoles, aceites de silicona y mezclas de los mismos. Esta composición es adecuada como una parte del sistema precursor del segundo aspecto de la invención. Un aspecto adicional de la presente invención, proporciona un sistema de aplicación para formar una composición de revestimiento de conformidad con el primer aspecto de la invención, a partir de un sistema precursor de conformidad con el segundo aspecto de la invención y aplicar la composición de revestimiento así formada a un sustrato, el sistema de aplicación comprende medios para mezclar los componentes (i), (ii) y (iii) y medios de aplicación para efectuar el revestimiento del sustrato dentro de la mezcla resultante. El sistema de aplicación para formar una composición de revestimiento y aplicar la composición de revestimiento así formada a un sustrato adecuado comprende, un aluminato metálico (i) almacenado en un primer medio de almacenamiento, una solución acuosa de silicato metálico (ii) en un segundo medio de almacenamiento y un líquido orgánico (iii) en un tercer medio de almacenamiento o en el primero y/o segundo medios de almacenamiento, un medio para mezclar los componentes (i), (ii) y (iii) y medios de aplicación para efectuar el revestimiento del sustrato con la mezcla resultante . El líquido orgánico puede ser almacenado en su propio medio, medios de almacenamiento separados, o puede ser mezclado con cualquiera o ambos del aluminato metálico o la solución acuosa de aluminato metálico en sus medios de almacenamiento respectivos. El aluminato metálico puede estar en la forma de una solución acuosa. Los medios de almacenamiento adecuados son tanques, contenedores o recipientes en conexión fluida con los medios para la mezcla de los componentes. El transporte de los componentes a y a partir de los medios para la mezcla, se puede efectuar por un arreglo de bombas y válvulas para medir la dosificación de cada componente a los medios de mezcla. Un aspecto adicional de la presente invención proporciona un método para elaborar una composición de revestimiento de conformidad con el primer aspecto de la presente invención, el método comprende la mezcla de los siguientes componentes: (i) un aluminato metálico, opcionalmente en solución acuosa; (ii) una solución acuosa de un silicato metálico; y (iii) un líquido orgánico. Los revestimientos formados de las composiciones de conformidad con la presente invención, exhiben integridad física superior y estabilidad de largo término, en comparación con sistemas de silicatos convencionales. Sin querer ligarse por cualquier teoría, se piensa que este mejoramiento se origina en virtud del aluminosilicato estando presente en la forma de una red de moléculas unidas que se extienden a través de la solución y en virtud de la presencia de dicho líquido orgánico. Típicamente, la composición del primer aspecto de la invención previo a la aplicación a una superficie o sustrato comprende al menos, 5% en peso del aluminosilicato y al menos, 0.1% en peso de dicho líquido orgánico. Por motivos de claridad, los valores preferidos para los ingredientes detallados abajo, aplican a todos los aspectos de la invención. Sin embargo, los valores son expresados en términos de la composición del primer aspecto de la invención. Cuando se aplica por ejemplo, el sistema precursor o el sistema de aplicación o las composiciones precursoras, los valores preferidos aplican a los valores logrados en la composición de sol . -gel resultante. La cantidad de agua en las composiciones de la invención, es preferiblemente desde 60% hasta 95%, más preferiblemente desde 70% hasta 90% en peso de la composición total . El aluminosilicato es típicamente amorfo, el cual puede ser valorado por la ausencia de picos romos en el espectro de difracción en polvo de rayos X del material. La relación en mol de Si:Al en la composición, es típicamente desde 3 hasta 30, preferiblemente de 4 a 14 y más preferiblemente de 5 a 10. En este contexto, la referencia a relación en mole de Si: Al, se basa en la cantidad de silicio (en moles) en el silicato y aluminio (en moles) en el aluminato usado para la preparación de las composiciones. El aluminosilicato es usualmente formado por al ruta de sol. -gel preferiblemente, in situ a partir de la mezcla de componentes precursores al punto de uso. Las composiciones de conformidad con la presente invención, preferiblemente también comprenden un metal u óxido de metal para inhibir la absorción de agua y/o ayudar a la preservación de las propiedades que forman película de la composición, especialmente integridad de película, después del almacenamiento. El metal u óxido, usualmente estará en forma particulada y será escasamente soluble en agua. Adecuadamente, el diámetro de partícula media de volumen del metal u óxido de metal, será de 50 µm o menos. Preferiblemente, menos de 1% en volumen del metal o partículas de óxido metálico excederán 200 µM. Los óxidos acídicos o anfotéricos, son típicamente empleados para este propósito . Como se usa en este documento, el término "óxido acídico" significa un óxido el cual reacciona con un éter, un álcali o una base para formar una sal más agua. El término "óxido anfotérico", significa un óxido el cual puede exhibir ya sea carácter acídico o básico dependiendo del reactante, el cual se hace reaccionar con éste y/o después de las condiciones de reacción. El óxido de metal puede, por ejemplo, ser seleccionado de óxidos anfotéricos de elementos del Grupo III, preferiblemente, óxido de galio y boro de aluminio, u óxido de zinc y mezclas de los mismos. Alternativamente, el óxido de metal puede ser por ejemplo, seleccionado de óxidos acídicos de elementos del Grupo IV, preferiblemente, silicio, óxidos de estaño y óxidos de germanio u óxido de circonio y mezclas de los mismos. Las mezclas de uno o más óxidos anfotéricos con uno o más óxidos anfotéricos, también puede ser usada. En lugar de introducir el metal en la forma de un óxido, el óxido puede ser alternativamente formado in si tu como un resultado de agregar el metal per se a la composición. Sin querer ser ligado por teoría, se cree gue el óxido de zinc o de otro metal, reacciona con cualquier silicato residual para reducir la solubilidad de las películas formadas por revestimiento o de otro modo, aplicando la composición a sustratos. Preferiblemente también, la cantidad del óxido de metal o metal es de 0.1% a 10%, preferiblemente desde 0.3% hasta 5% en peso (por ejemplo, desde 0.3% a 3% en peso) de la composición total. Composiciones del primer aspecto de la invención, preferiblemente comprenden desde 0.1% hasta 10%, preferiblemente desde 0.3% hasta 5% (por ejemplo, 0.3% hasta 4%) en peso del líquido orgánico. Adecuadamente, el líquido orgánico tiene un punto de ebullición (a presión atmosférica) mayor de 110°C.

Preferiblemente, el líquido orgánico tiene un punto de ebullición (a presión atmosférica) de al menos, aproximadamente 120°C, típicamente al menos, aproximadamente 130°C y típicamente, hasta aproximadamente 500°C. preferiblemente, el pinto de ebullición no es más de 500°C, preferiblemente, no más de 300°C. El líquido orgánico es deseablemente uno el cual es adecuado bajo condiciones alcalinas, lo cual significa que puede soportar el almacenamiento en una composición acuosa de pH 9 o más, preferiblemente pH 12 o más, sin degradación química significante (es decir, menos de 1% en pérdida en peso del líquido por degradación a 25°C por 30 días de almacenamiento) y también, estable con respecto a la oxidación, calor y luz. El líquido orgánico es típicamente uno que tiene una viscosidad de menos de 5000 mPa.s, preferiblemente menos de 2000 mPa . s (por ejemplo, menos de 1000 mPa.s), a una temperatura de 25°C, medida a una velocidad de corte de 23 seg"1. El líquido orgánico puede comprender uno o más solventes orgánicos sustancialmente miscibles en agua, seleccionados de polihidroxialcoholes, aceites minerales, aceites de parafina líquida, éterglicoles, aceites de silicona y mezclas de los mismos. De estos, los aceites de silicona son especialmente preferidos. Se prefiere si el líquido orgánico es un aceite de silicona. Los aceites de silicona adecuados para uso en las composiciones de conformidad con la presente invención y sistemas precursores por lo tanto, son organosiloxanos, típicamente que tienen la fórmula general (I) : R3 Rl-(-Si-0-)n-R2 (I) R4 en donde n es el número de unidades de repetición en el polímero y puede variar desde 2, por ejemplo, de 10 hasta 1,000,000, más preferiblemente, de 30, por ejemplo, de 50 hasta 500,000 y Ri se puede seleccionar de hidrógeno o grupos metilo y R2 puede ser seleccionado de hidrógeno o SiR5 en el cual, R5 puede ser ya sea hidrógeno, hidroxilo o metilo y en donde R3 y R pueden ser independientemente seleccionados de porciones fenilo, alquenilo o alquilo saturado o no saturado, de cadena recta o ramificada de Ci a C?2, o de unidades de conformidad con la fórmula (I) anterior o de porciones alquilo sustituidas o fenilo sustituidas en las cuales, los sustituyentes pueden ser halógenos, grupos amino, grupos sulfato, grupos sulfonato, grupos carboxi, grupos hidroxi o grupos nitro. Preferiblemente, R3 y R son grupos metilo. Preferiblemente, los aceites de silicona para uso en la invención, están libres de sustituyentes halógeno. Uno o más de otros ingredientes opcionales pueden ser benéficamente incorporados en las composiciones, de conformidad con cualquier aspecto de la presente invención, por ejemplo, en cantidades desde 0.001% hasta 5%, tales como 0.01% hasta 2% en peso de la composición para cada una o cada clase, y pueden por ejemplo, ser seleccionados de cualquiera de las clases: (i) uno o más tensoactivos, preferiblemente seleccionados de tensoactivos aniónico, no iónico, catiónico, anfotérico y zwitteriónicos y mezclas de los mismos, por ejemplo, aquellos los cuales son conocidos por ser compatibles con soluciones de silicato y/o aluminato, tales como capribanfopropionatos álcalis; (ii) uno o más fosfonatos y/o ácidos fosfónicos, tales como tri-fenilfosfatos y ácido nitrolítico (metilen) trifosfórico; (iii) una o más sales inorgánicas de liberación lenta de protón, tales como fosfatos de dihidrogenoaluminio; (iv) uno o más secuestrantes tales como EDTA o del tipo fosfonato, por ejemplo, aquellos vendidos bajo el nombre Dequest; y (v) uno o más isocianatos tales como, diisocianato de metileno. Las composiciones de conformidad con la presente invención (las cuales opcionalmente son preparadas a partir de un sistema precursor en el punto de uso) pueden ser por ejemplo, aplicadas al sustrato por medio de una pistola atomizadora (opcionalmente presurizadas con gas o aire) , un sistema de rodillo o un sistema de cepillo. Alternativamente, el material a ser tratado puede ser revestido o impregnado por inmersión del material en la composición de revestimiento, mientras la composición de revestimiento está contenida en un recipiente adecuado. Las composiciones de conformidad con la presente invención, las cuales son usadas como retardantes de fuego, pueden ser aplicadas a cualquier sustrato inflamable, pero son especialmente adecuadas para aquellos los cuales comprenden un polímero alveolar o expandido. Más preferiblemente, tal polímero es uno el cual es sustancialmente insoluble en el líquido orgánico a temperatura ambiente, es decir, el componente líquido es seleccionado con el requerimiento en mente.

Dependiendo de la función propuesta de la composición curada, la composición puede a su vez, ser aplicada a un sustrato que comprende una o más sustancias seleccionadas de madera, polímero no alveolar, metal, vidrio, cerámica, concreto, material compuesto para edificios, tales como bloques Breeze, baldosas o tabiques, papel o porcelana u otros artículos vitreo. Cuando la composición de la invención se usa para preparar sistemas retardantes de fuego, se prefiere que el sistema resultante sea sustancialmente libre de compuestos que contienen halógeno, es decir, que contienen menos de 1% en peso, preferiblemente, menos de 0.5% en peso de tales compuestos . Preferiblemente, el contenido de humedad de la película de composición curada o seca resultante, no es mayor de 40%, más preferiblemente, no mayor de 30%, todavía más preferiblemente, no mayor de 25%, y aún más preferiblemente, no mayor de 20% en peso. Aún más preferiblemente, el contenido de humedad de la composición seca es 17% en peso o menos. Las propiedades de la película que resultan de las composiciones de la invención, pueden ser mejoradas manteniendo la composición a una temperatura de 50°C o más, mientras la composición tiene un contenido de humedad mayor de 20% en peso, por al menos, 30 minutos.

Además, las propiedades de la película, tales como hidrofobicidad o lubricidad, pueden ser mejoradas aplicando sobre la película, una cera de bajo punto de fusión, tal como por ejemplo, cera de polietileno micronizado (un polímero de polietileno de bajo peso molecular que es oxidado o no oxidado y debido a su bajo peso molecular, tiene características físicas similares a la cera) , o un estearato, tal como glicol estearato (por ejemplo, triestearato de glicol), o un estearato de metal (por ejemplo, estearato de Zn, Ca, Na, Mg) , o una combinación de una o más ceras y uno o más estearatos. La cera, estearato o mezcla del mismo, debe preferiblemente, tener un punto de fusión desde 60°C hasta 150°C, más preferiblemente, desde 80°C hasta 135°C y más preferiblemente, desde 90°C hasta 130°C. Por ejemplo, el estearato de zinc, con un punto de ebullición de 120-130°C, puede ser aplicado sobre la película para servir como un agente de lubricación para facilitar el procesamiento adicional de la película revestida cuando se aplica a un material polimérico. Los revestimientos preferidos tienen una solubilidad de largo término no mayor de 25%, típicamente, no mayor de 20%, preferiblemente, no mayor de 15%, y más preferiblemente, no mayor de 10%, como se determina por la metodología de resistencia/solubilidad del agua, definida aquí posteriormente, después de un secado en horno de la película a 80°C a un contenido de agua de aproximadamente 17% y después remojo en agua a una temperatura de aproximadamente 22°C por 7 días. Otro aspecto de la invención proporciona un método de revestimiento, impregnar o de otro modo, aplicar a un sustrato el cual es distinto de un artículo o parte de un artículo a ser sustancialmente formado solamente de polímero alveolar, el método comprende revestir, impregnar o aplicar a dicho sustrato, una composición de conformidad con el primer aspecto de la presente invención. La presente invención será ahora explicada en más detalle por medio de los siguientes Ejemplos no limitantes.

Ejemplo 1: Preparación de Sol. -Gel de Aluminosilicato con una Relación Molar de Si/Al de 8.5 (Comparativo) Se pesaron 50 gramos de solución de silicato de sodio (8.6% de Na20, 29% de Si02, agua de balance), directamente en un vaso de precipitados de plástico. La solución de silicato se agitó vigorosamente. A la solución de silicato agitada vigorosamente, se agregaron por goteo, 40 gramos de solución de aluminato de sodio (2.6% de Na20, 3.6% de Al203) durante 3 a 4 minutos. Después de un mezclado adicional de 10-20 segundos, se detuvo la agitación. Aproximadamente, 25 gramos de la solución de aluminosilicato transparente resultante formada, se pesaron exactamente y se vertieron sobre una caja de petri de plástico circular plana prepesada (~10 centímetros de diámetro) . La solución de aluminosilicato se dejó sedimentar por aproximadamente 5 minutos para formar una red de gel. Todas las etapas mencionadas anteriormente se llevaron a cabo bajo condiciones de temperatura ambiente (aproximadamente 22°C) . El disco revestido se colocó en un horno a 80°C por 24 horas y el plástico y los contenidos secos se pesaron entonces. El aluminosilicato seco formado fue una lámina en forma circular fuerte u continua con aproximadamente 1 mm de espesor y su contenido de sólidos fue de 74% en peso (es decir, contenido de agua de 25% en peso) .

Ejemplo 2: (Comparativo) El experimento del Ejemplo 1 se repitió, pero en este tiempo, no se agregó solución de aluminato y en lugar de la solución de aluminato, se agregaron 37.5 gramos de agua pura. Una vez nuevamente, la película resultante (solamente silicato) , se secó a un contenido de humedad final de 26% en peso .

Metodología de Resistencia/Solubilidad en Agua Para valorar la resistencia/solubilidad el agua, se adoptó el siguiente procedimiento: La película seca se rompe primero en piezas grandes (aproximadamente de 2 cm transversal). Se colocaron 2.0 g de piezas en una jarra Sterelin™ y se agregaron 28 g de agua. Las piezas son completamente sumergidas en el agua y se dejan reposar por 24 horas a temperatura ambiental (aproximadamente 22°C) . .Los contenidos de la solución son analizados (usando titulación y métodos gravimétricos) y la solubilidad de las piezas después de 24 horas de remojo, se determina usando la siguiente fórmula: Contenidos disueltos en la solución x 100 2.0 Cuando se aplica este procedimiento a la película obtenida en el Ejemplo 1 y también a la película como se obtiene en el Ejemplo 2, se obtienen los siguientes resultados de solubilidad. % de Solubilidad Ejemplo 1 5 Ejemplo 2 100 Estos resultados indican claramente que la formación de películas de aluminosilicato vía el proceso de sol. -gel. no resulta solamente en películas sólidas, inicialmente fuertes, sino también significantemente mejora la propiedad resistente al agua de las películas producidas. Los resultados anteriores se refieren a una película la cual se ha secado a un contenido de agua de 25% en peso. En otra parte en esta especificación, se emplea la misma metodología, excepto que la extensión del secado y remojo puede ser variada como se especifica.

Ejemplo 3: Efecto de Líquido Orgánico La película formada en el Ejemplo 1 es fuerte y transparente, cuando tal película se seca en horno más allá de 24 horas, gradualmente se detiene para formar parches blancos y dentro de 72 horas, se torna a un material escamoso/polvo blanco y débil. Para mejorar la integridad de la película de aluminosilicato más allá de 24 horas de secado, se agrega una cantidad pequeña de líquido orgánico a la solución de silicato del Ejemplo 1. La adición de 0.5 g de aceite de silicona con una viscosidad de 50 mPas, por ejemplo, mantiene la integridad de la película de aluminosilicato aún después de 168 horas de secado en horno a 80°C. Se prueban un número de líquidos orgánicos que tienen puntos de ebullición variados (PB) (cada uno se agrega a un nivel de 0.05 g que corresponde a 0.55% en peso de la composición) y su impacto en la integridad de la película de aluminosilicato después del secado prolongado (168 horas de secado en horno a 80°C) se proporciona abajo: Líquido orgánico Probado PB(°C) Integridad de película Hexametil silazano 1 10 polvo blanco Hexametil disiloxano 100 polvo blanco (0.65mPa.s) Aceite de silicona (lOmPa.s) >150 no en polvo transparente Aceite de silicona (20mPa.s) >150 no en polvo transparente Aceite de silicona (50mPa.s) >150 no en polvo transparente Aceite de silicona >150 no en polvo transparente (200mPa.s) Aceite de silicona >150 no en polvo transparente (lOOOmPa.s) Aceite de parafma líquida -300 no en polvo transparente Ejemplo 4 (Efecto de Contenido de Humedad en la Película en Resistencia al Agua) La película seca hecha de conformidad con el Ejemplo 1 tiene un contenido de humedad del 26%. Cuando esta película se remoja por 24 horas, queda completamente intacta. Sin embargo, cuando el remojo en agua se prolonga de 3 hasta 7 días, la solubilidad de la película se incrementa proporcionalmente. Reduciendo el contenido de humedad en la película por ejemplo, prolongado el tiempo de secado, se puede minimizar su solubilidad al agua. Sin embargo, esta no es una opinión para una película producida de conformidad con el Ejemplo 1 ya prolongando el secado para minimizar su contenido de humedad, resultará en una película débil y en polvo. Sin embargo, las películas hechas de conformidad con el Ejemplo 3 y que contienen aceite de silicona no tienen tal problema, y así, la película que contiene aceite de silicona del Ejemplo 3 usando el aceite de silicona 50mPa.s se seca por tiempos prolongados para generar películas con diferentes contenidos de humedad. Se conduce el efecto del contenido de humead de la película en la solubilidad de tal película y los resultados se proporcionan abajo: Resultados de Solubilidad Días de Remojo en Agua 1 3 7 % de Contenido de Humedad de Película 26 5% 20% 47% 22 4% 15% 30% 17 3% 4% 5% La tabla anterior claramente indica que la película de aluminosilicato que contiene líquido inmiscible en agua tal como aceite de silicona y que tiene un contenido de humedad de aproximadamente 17% es significantemente más resistente al agua.

Ejemplo 5 (Resistencia al Agua de Largo Plazo) La película de aluminosilicato (con contenido de humedad del 17%) hecha de conformidad con el Ejemplo 4 y remojada por 7 días, tiene buena resistencia al agua. Sin embargo, cuando la misma película se remoja por más de 7 días, por ejemplo 10 y 25 días, su resistencia al agua disminuye con el tiempo de remojo incrementado. Para mejorar adicionalmente la resistencia al agua de largo plazo de la película de aluminosilicato, el Ejemplo 4 se repite pero se agrega 7 gramos de óxido de zinc, para con ello se suspendido en la mezcla silicato y aceite de silicona. Se valora la solubilidad de las películas hechas de conformidad con los Ejemplos 4 y 5 (con contenidos de humedad del 17%) usando la metodología definida en este documento anteriormente, usando tiempos de remojo de 7, 10 y 25 días. Se obtienen los siguientes resultados: Solubilidad después del Remojo por 7, 10 y 25 días Muestra Ejemplo 4 (sin óxido de zinc 3% 10% 30% Ejemplo 5 (con óxido de zinc 1% 1.3% 4% Como se puede observar a partir de los resultados anteriores, la adición de una cantidad pequeña de óxido de zinc mejora la resistencia al agua a largo plazo de películas producidas usando composiciones de aluminosilicato acuoso obtenido por la ruta sol. -gel.

Ejemplo 6 (Producción de Película de Aluminosilicatos por Sol. -Gel (Proporción Si/Al de 8.5 usando un Mezclador In-Line) Para agitar 1335 gramos de solución de silicato de sodio (7.1% de Na20, 23.9% de Si02, agua en balance), se agregan 11 gramos de aceite de silicona (viscosidad mPa . s a 25°C). La mezcla silicato aceite de silicona y solución de aluminato de sodio (4.6% de Na20, 5.6% de A1203) se bombean simultáneamente a un mezclador in-line de lato corte (con puertos de entrada adaptados para adecuar la viscosidad de la solución resultante) a la proporción de 253 ml/minutos y 107 mis/minutos respectivamente. Se forma una solución de aluminosilicato transparente y se trata una muestra de esta solución y se caracteriza en la misma forma como en el Ejemplo 1.

Ejemplo 7 Lo mismo como en el Ejemplo 6, pero con 22 gramos de óxido de zinc agregado a la mezcla silicato/silicona Los resultados de las pruebas de solubilidad de los Ejemplos 6 y 7 secos para contenidos de humedad de 17% y se remojan en agua por 7, 10 y 14 días son como sigue: Solubilidad después del Remojo por 7, 10 y 14 días 7 días 10 días 14 días Muestra Ejemplo 6 (sin óxido de zinc 2.7% 9.5% 13% Ejemplo 7 (con óxido de zinc 1% 1.2% 2.2%

Claims (26)

REIVINDICACIONES

1. Composición acuosa que forma gel, caracterizada porque comprende: (a) desde 5% hasta 40% en peso de un aluminosilicato, (b) desde 0.1% hasta 10% en peso de un líquido orgánico, donde el líquido orgánico tiene un punto de ebullición mayor de 110°C.

2. Composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende desde 5% hasta 30% en peso de un aluminosilicato.

3. Composición de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizada porgue el líquido orgánico tiene un punto de ebullición de al menos, 120°C.

4. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque el líquido orgánico tiene un punto de ebullición de no más de 500°C.

5. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque el líquido orgánico es sustancialmente inmiscible en agua.

6. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque el líquido orgánico es estable bajo condiciones alcalinas.

7. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque el líquido orgánico tiene una viscosidad de menos de 5,000 mPa.s a una temperatura de 25°C.

8. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque el líquido orgánico comprende un líquido seleccionado de aceites minerales, aceites de parafina líquida, aceites de silicona, y mezclas de los mismos.

9. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque el líquido orgánico comprende un líquido seleccionado de polihidroxialcoholes, éterglicoles y mezclas de los mismos.

10. Composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el líquido orgánico es un aceite de silicona.

11. Composición de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque además comprende al menos, un metal u óxido de metal.

12. Composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el óxido de metal comprende un óxido anfotérico.

13. Composición de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el óxido anfotérico se selecciona de óxidos anfotéricos de elementos del Grupo III, preferiblemente óxidos de aluminio, boro y galio u óxido de zinc y mezclas de los mismos.

14. Composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada porque el óxido de metal comprende un óxido acídico.

15. Composición de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el óxido acídico se selecciona de óxidos acídicos de elementos del Grupo IV, preferiblemente, óxidos de silicio, estaño y germanio, u óxido de circonio y mezclas de los mismos.

16. Composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque comprende hasta 10% en peso del metal u óxido de metal.

17. Composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el aluminosilicato tiene una relación en mole Si: Al desde 3 hasta 30.

18. Sistema de aplicación apara formar una composición de revestimiento y aplicar la composición de revestimiento así formada a un sustrato, caracterizado porque el sistema de aplicación comprende, un aluminato metálico (i) almacenado en un primer medio de almacenamiento, una solución acuosa de silicato metálico (ii) en un segundo medio de almacenamiento y un líquido orgánico (iii) en un tercer medio de almacenamiento o en el primero y/o segundo medios de almacenamiento, un medio para mezclar los componentes (i) , (ii) y (iii) y formar una composición acuosa de revestimiento que forma gel, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, y medios de aplicación para efectuar el revestimiento del sustrato con la composición de revestimiento resultante.

19. Sistema de aplicación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque los medios de aplicación además comprenden medios atomizadores, medios de rodillo, medios de cepillo o un recipiente para contener la composición de revestimiento en la cual los productos a ser revestidos o impregnados, pueden ser sumergidos.

20. Sustrato siendo distinto de un artículo o parte de un artículo sustancialmente formado solamente de polímero alveolar, caracterizado porque el sustrato es revestido, impregnados o de otro modo, aplicado con una composición seca o curada de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

21. Sustrato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el contenido de humedad de la composición secada o curada no es mayor de 40% en peso.

22. Película de aluminosilicato, caracterizada porque se produce a partir de la composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, la solubilidad al agua de largo término de la película de aluminosilicato no es mayor de 25%.

23. Método para elaborar una composición de revestimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el método comprende la mezcla de los siguientes componentes: (i) un aluminato de metal; (ii) una solución acuosa de un silicato de metal; y (iii) un líquido orgánico.

24. Método para revestir, impregnar, o de otro modo, aplicar a un sustrato, el cual es distinto de un artículo o una parte de un artículo a ser sustancialmente formado solamente de polímero alveolar, caracterizado porque el método comprende revestir, impregnar o aplicar a dicho sustrato, una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.

25. Método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque comprende la etapa subsecuente de secar la composición a un contenido de humedad de 40% en peso o menos.

26. Método de conformidad con la reivindicación 24 o reivindicación 25, caracterizado porque comprende la etapa de pegar el sustrato a un segundo sustrato con la composición.