MX2011010321A - Metodo para tratar y/o revestir un sustrato con materiales sin cromo. - Google Patents

Abstract

La presente invención se dirige a un método para revestir un sustrato que comprende: (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; y (e) aplicar un revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; y en donde al menos uno de los materiales utilizados en las etapas (c) y (e) se encuentran sustancialmente libres de cromo. La presente invención también se dirige a un sustrato, tal como un sustrato de aluminio, que se ha revestido utilizando el método antes mencionado.

Description

MÉTODO PARA TRATAR Y/O REVESTIR UN SUSTRATO CON MATERIALES SIN CROMO Declaración con respecto a la Investigación Federalmente Patrocinada Esta invención se hizo con el soporte del gobierno bajo el Contrato No. FA8650-05-C-5010 otorgado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. El gobierno de los Estados Unidos puede tener ciertos derechos en esta invención.

Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a un método para tratar y/o revestir un sustrato con materiales sin cromo .

INFORMACIÓN DE ANTECEDENTES Las composiciones de pretratamiento y revestimiento con imprimador convencionales que se utilizan en la industria aeroespacial contienen cromo, tal como cromo hexavalente, a fin de impartir resistencia a la corrosión al sustrato sobre el cual se depositan estos revestimientos. Sin embargo, debido a los problemas de toxicidad asociados con el cromo hexavalente asi como a potenciales disposiciones gubernamentales respecto a la cantidad de cromo hexavalente que puede utilizarse en un revestimiento, existe una necesidad de reducir y/o eliminar este uso de cromo hexavalente en el pretratamiento y revestimientos con imprimador que se utilizan en la industria aeroespacial.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un método para revestir un sustrato que comprende: (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; y (e) aplicar un revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; y en donde al menos uno de los materiales utilizados en las etapas (c) y (e) se encuentran sustancialmente libres de cromo. La presente invención también se dirige a un sustrato, tal como un sustrato de aluminio, que se ha revestido con el método antes mencionado .

La presente invención también se dirige a un método para revestir un sustrato que comprende: (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; y (e) aplicar un revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; y en donde los materiales utilizados en las etapas (c) y (e) se encuentran-sustancialmente libres de cromo.

La presente invención también se dirige a un método para revestir un sustrato que consiste esencialmente de: (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; (e) aplicar un revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; (f) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (e) con agua; y (g) aplicar una composición de revestimiento electrodepositable sobre al menos una porción del revestimiento de conversión, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende un inhibidor de la corrosión y en donde los materiales utilizados en las etapas (c) , (e) y (g) se encuentran sustancialmente libren de cromo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se utiliza en la presente, a menos que se especifique expresamente de oto modo, todos los números tales como los que expresan valores, rangos, cantidades o porcentajes pueden leerse como si se precedieran de la palabra "aproximadamente", aún si el término no aparece expresamente. El plural abarca el singular y viceversa. Por ejemplo, aunque en la presente se hace referencia a "un" limpiador cáustico, "un" limpiador ácido, "un" revestimiento de conversión, "un" revestimiento electrodepositable, "un" inhibidor de la corrosión, puede utilizarse una combinación (i.e., una pluralidad) de limpiadores cáusticos y limpiadores ácidos.

Como se utiliza en la presente, "pluralidad" significa dos o más.

Como se utiliza en la presente "incluye" y términos similares significan "que incluye sin limitación".

Cuando se refiere a cualquier rango numérico de valores, tales rangos se entiende que incluyen cada uno y todos los números y/o las fracción entre el rango mínimo y máximo establecido.

- A - Como se utiliza en la presente, el término "curar" se refiere a un revestimiento en donde cualquiera de los componentes reticulables de la composición se reticulan al menos parcialmente. En ciertas modalidades, la densidad de reticulación de los componentes reticulables (i.e., el grado de reticulación) varia de 5% a 100%, tal como de 35% a 85%, o en algunos casos, de 50% a 85% de la reticulación completa.

Un experto en la técnica entenderá que la presencia y grado de reticulación (i.e., la densidad de reticulación) puede determinarse por una variedad de métodos, tal como el Termoanálisis Dinámico y Mecánico (DMTA) utilizando un analizador DMTA MK III de Polymer Laboratories conducido bajo nitrógeno Como se utiliza en la presente, peso molecular se refiere al número del peso molecular promedio (Mw) como se determina por Cromatografía de Permeación en Gel.

La referencia a cualquier monómero(s) en la presente se refiere en general a un monómero que puede polimerizarse con otro compuesto polimerizable tal como otro monómero o polímero. A menos que se indique de otra manera, debe apreciarse que una vez que los componentes monoméricos reaccionan entre si para formar el compuesto, el compuesto comprenderá los residuos de los componentes monoméricos.

Proceso de Revestimiento Como se establece en lo anterior, la presente invención se dirige a un método para revestir un sustrato, tal como un sustrato de aluminio, con un sistema de revestimiento sin cromo. A diferencia de otros métodos para revestir un sustrato de aluminio, el método descrito en la presente no requiere el uso de ningún material (e.g., limpiadores, agua, revestimientos de conversión, composiciones de revestimiento electrodepositable) que contienen cromo. De acuerdo con lo anterior, en ciertas modalidades, los materiales utilizados en una o más de las etapas descritas a continuación pueden estar sustancialmente libres de cromo. Como se utiliza en la presente, "sustancialmente libre de cromo" significa que el cromo no se agrega intencionalmente al material por el usuario. Por ejemplo, en algunas modalidades, todos los materiales utilizados en las etapas descritas abajo se encuentran sustancialmente libres de cromo. En otras modalidades, uno o más de los materiales utilizados en las siguientes etapas (e.g., el revestimiento de conversión y/o la composición de revestimiento electrodepositable) se encuentran sustancialmente libres de cromo, mientras otros materiales utilizados en otras etapas (e.g., el limpiador ácido) puede contener cromo. Para propósitos de esta descripción, los materiales utilizados en las etapas (a) a (g) pueden aplicarse sobre el sustrato utilizando técnicas conocidas en la materia, tal como técnicas de aspersión y/o inmersión.

El método inicia por (a) aplicando un limpiador cáustico sobre al menos una porción de un sustrato. El limpiador cáustico se utiliza para retirar aceite y/u otros contaminantes (e.g., suciedad o polvo), que pueden depositarse sobre, la superficie del sustrato durante un proceso de formación y/o estampación, antes de la aplicación de otra composición de revestimiento sobre el sustrato. El limpiador cáustico que puede utilizarse en la presente invención puede ser cualquiera de los limpiadores cáusticos de silicato y/o no silicado conocido en la técnica. Los limpiadores cáusticos silicados y/o no silicados incluyen ETALAST CLEANER 1000 (comercialmente disponible de METALAST International, Inc.), RIDOLENE 298 (comercialmente disponible de HENKEL) , CHEMKLEEN 275 (comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.) o combinaciones de los mismos.

Después de la etapa (a) , al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) se somete a (b) una etapa de enjuague y se enjuaga con agua, tal como agua desionizada, a fin de lavar al menos una porción del limpiador cáustico de la superficie del sustrato.

Después de la etapa (b) , en (c) se aplica un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica. El limpiador ácido se aplica sobre el sustrato a fin de grabar químicamente la superficie del sustrato. En ciertas modalidades, el limpiador ácido se utiliza para desoxidar la superficie del sustrato (e.g., retirar la capa de óxido encontrada sobre la superficie del sustrato) a fin de promover la deposición uniforme de un revestimiento de conversión, el cual se describe abajo, así como promover la adhesión del revestimiento de conversión al sustrato. Los limpiadores ácidos adecuados que pueden utilizarse en el método descrito en la presente incluyen: sin limitación, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fluorhídrico, LNC DEOXIDIZER (comercialmente disponible de Oakite) . TURCO DEOXIDIZER 6 (comercialmente disponible de Henkel) , o combinaciones de los mismos.

Después de la etapa (c) , al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) se somete a (d) una etapa de enjuague y se enjuaga con agua, tal como agua desionizada, a fin de lavar al menos una porción del limpiador ácido de la superficie del sustrato.

Después de la etapa (d) , en (e) se deposita entonces una composición de revestimiento de conversión (composición de revestimiento de pretratamiento) que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido. En algunas modalidades, el revestimiento de conversión comprende un baño de pretratamiento que comprende 10 partes por millón (ppm) a 10, 000 ppm de circonio en base al peso total del baño de pretratamiento. En ciertas modalidades, la composición de revestimiento de conversión puede comprender además cromo. Los revestimientos de conversión tradicionales que contienen cromo (que no contienen circonio) las cuales se conocen en la técnica, también pueden utilizarse en la presente invención. Ejemplos de tales revestimientos de conversión tradicionales que contienen cromo incluyen ALODINE 1200S (comercialmente disponible de Henkel) y/o METLAST TCP-HF (comercialmente disponible de Metalast International Inc.).

Alternativamente, en algunas modalidades, en lugar de la aplicación del revestimiento de conversión descrito en el párrafo anterior, la superficie del sustrato puede anonizarse utilizando técnicas conocidas en la materia.

Después de la etapa (e) , al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (e) se somete a (f) una etapa de enjuague y se enjuaga con agua, tal como agua desionizada, a fin de lavar al menos una porción del exceso de la composición de revestimiento de conversión de la superficie del sustrato.

Después de la etapa (f), en (g) una composición de revestimiento electrodepositable, que comprende un inhibidor de la corrosión, se deposita sobre al menos una porción del sustrato sobre el cual se depositó el revestimiento de conversión utilizando técnicas conocidas en la materia tal como electrodeposición anódica o catódica. En algunas modalidades, la composición de revestimiento electrodepositable es una composición de revestimiento electrodepositable aniónica. En ciertas modalidades, los inhibidores de la corrosión adecuados que pueden utilizarse en la composición de revestimiento electrodepositable comprenden un compuesto heterocíclico que contiene nitrógeno. Ejemplos de tales compuestos, que son adecuados para utilizarse en la presente invención, son azoles, oxazoles, tlazoles, tiazolinas, imidazoles, diazoles, piridinas, indolizinas y triazinas, tetrazoles, tolutriazol o mezclas de los mismos. Los triazoles adecuados incluyen, por ejemplo, 1,2,3 triazol, 1, 2, -triazol, benzotriazol y sus derivados o combinaciones de los mismos. Los derivados de 1, 2, 3-triazol, que son adecuados para utilizarse en la presente invención, incluyen 1-metil- 1.2.3-triazol, 1-fenil-l, 2 , 3-triazol, 4-metil-2-fenil-1, 2, 3-triazol, 1-bencil-l , 2 , 3-triazol, -hidroxi-1 , 2 , 3-triazol , 1-amino-1, 2 , 3-triazol, l-benzamido-4-metil-l, 2, 3-triazol, 1-amino-4 , 5-difenil-1, 2 , 3-triazol, 1 , 2 , 3-triazol-aldehido, ácido 2-metil-l , 2 , 3-triazol-4-carboxilico y 4-ciano-l , 2 , 3-triazol o combinaciones de los mismos. Los derivados de 1 , 2 , 4-triazol que son adecuados para utilizarse en la presente invención, incluyen 1-metil-l, 2, 4-triazol, 1 , 3-difenil-1 , 2 , 4-triazol , 5-amino-3-metil-l , 2 , 4-triazol , 3-mercapto- 1 , 2 , 4-triazol , ácido 1.2.4-triazol-3-carboxilico, 1-fenil-l, 2, -triazol-5-ona, 1-fenilurazol o combinaciones de los mismos. Ejemplos adecuados de diazoles y tlazoles pueden incluir 2-mercaptobenzotiazol, 2, 5-dimercapto-l, 3, 4-tiadiazol y derivados o combinaciones de los mismos. Los derivados de benzotriazol, que son adecuados para utilizarse en la presente invención, incluyen 1-metilbenzotriazol, 5, 6-dimetilbenzotriazol, 2-fenilbenzotriazol , 1-hidroxibenzotriazol, metil 1-benzotriazolcarboxilato, 2- (3' , 5' -dibutil-2' -hidroxifenil ) benzotriazol o combinaciones de los mismos. En ciertas modalidades, la cantidad del compuesto azol presente en la composición de revestimiento electrodepositable es > 0.5% por peso en base a los sólidos totales de resina de la composición de revestimiento electrodepositable. En algunas modalidades la cantidad del compuesto azol presente en la composición de revestimiento electrodepositable es < 5% por peso en base a los sólidos totales de resina de la composición de revestimiento electrodepositable. En ciertas modalidades, la cantidad del compuesto azol presente en la composición de revestimiento electrodepositable varia entre cualguier combinación de valores, que se citaron el las oraciones precedentes, inclusive los valores citados. Por ejemplo, en algunas modalidades el compuesto azol se encuentra presente de 2% por peso a 4% por peso en base a los sólidos totales de resina de la composición de revestimiento electrodepositable.

Alternativamente, en algunas modalidades, en lugar de la aplicación de la composición de revestimiento electrodepositable descrita en el párrafo anterior, puede aplicarse una composición de revestimiento que imparte color (descrita en más detalle abajo) sobre el sustrato utilizando técnicas conocidas en la materia.

En algunas modalidades, el método consiste esencialmente de las etapas (a) a (g) y en donde' los materiales utilizados en las etapas (c) , (e) y (g) se encuentran sustancialmente libres de cromo.

Sustrato con un Sistema de Revestimiento El método descrito arriba puede utilizarse sobre una variedad de sustratos. Los sustratos adecuados que pueden utilizarse con la presente invención incluyen sustratos de metal, sustratos de aleaciones de metal y/o sustratos que se han metalizado, tal como plástico niquelado. En algunas modalidades el metal o aleación de metal puede ser acero y/o aluminio. Por ejemplo, el sustrato de acero puede ser acero laminado en frió, acero electrogalvanizado, y/o acero galvanizado en baño caliente. Las aleaciones de aluminio de las series 2XXX, 5XXX, 6XXX o 7XXX asi como las aleaciones de aluminio revestido pueden utilizarse como el sustrato. El sustrato utilizado en la presente invención también puede comprender titanio y/o aleaciones de titanio. En algunas modalidades el sustrato puede comprender una porción de un vehículo tal como una carrocería de vehículo (e.g., sin limitación, puerta, panel de la carrocería, tapa de la cajuela, panel del techo, toldo, techo y/o largueros, remaches, componentes del tren de aterrizaje y/o revestimientos metálicos utilizados en una aeronave) y/o una estructura vehicular. Como se utiliza en la presente "vehículo" o variaciones del mismo incluyen, pero no se limitan a, aeronaves y/o vehículos terrestres, civiles, comerciales y militares tales como carros, motocicletas y/o camiones.

Las diversas composiciones de revestimiento descritas en la presente pueden aplicarse como parte del sistema de revestimiento que pueden depositarse sobre el sustrato. El sistema de revestimiento típicamente comprende un número de capas de revestimiento. Una capa de revestimiento usualmente se forma cuando una composición de revestimiento (e.g., aparejo de imprimador, que imparte color y/o composición de revestimiento sustancialmente transparente; descritas adicionalmente abajo) que se deposita sobre el sustrato, se cura o seca sustancialmente por métodos conocidos en la técnica (e.g., por calentamiento térmico).

Dependiendo de la industria (e.g., aeroespacial o automotriz), pueden aplicarse varias capas de revestimiento, tales como una capa de aparejo de imprimador o una capa de revestimiento que imparte color, sobre al menos una porción de la capa de revestimiento electrodepositable . Por ejemplo, en la industria aeroespacial, una capa de revestimiento que imparte color, tal como DESOPHANE ( comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.) se deposita sobre al menos una porción de la capa de revestimiento electrodepositable. En ciertas modalidades, se deposita una primera capa, tal como DESOPRIME (comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.), entre la capa de revestimiento electrodepositable y la capa de revestimiento que imparte color.

En un sistema de revestimiento convencional utilizado en la industria automotriz, típicamente se deposita una capa de aparejo de imprimador tal como DPX-1791, DPX-1804, DSPX-1537, GPXH-5379, OPP-2645, PCV-70118 y 1177-225A (disponibles de PPG Industries, Inc.) sobre al menos una porción de la capa de revestimiento electrodepositable. La capa de aparejo de imprimador sirve para mejorar la resistencia al astillamiento de las capas de revestimiento subsecuentemente aplicadas (e.g., composición de revestimiento que imparte color y/o composición de revestimiento sustancialmente transparente) así como para ayudar en la apariencia de las capas subsecuentemente aplicadas. Como se utiliza en la presente "aparejo de imprimador" se refiere a una composición de imprimación para utilizarse bajo una composición de revestimiento subsecuentemente aplicada, e incluye materiales tales como resinas termoplásticas y/o de reticulación (e.g., termoestable ) formadoras de película generalmente conocidas en la técnica de composiciones de revestimiento orgánico.

Debe notarse que en algunas modalidades, la capa de revestimiento de aparejo de imprimador no se utiliza en el sistema de revestimiento. Por lo tanto, una capa de revestimiento que imparte color puede depositarse sobre al menos una porción de la capa de revestimiento electrodepositable .

En algunas modalidades, una composición de revestimiento que imparte color (en adelante "revestimiento base") se deposita sobre al menos una porción de la capa de revestimiento de aparejo de imprimador (si está presente) .

Cualquier composición de revestimiento del revestimiento base conocida en la técnica puede utilizarse en la presente invención. Debe notarse que estas composiciones de revestimiento de revestimiento base típicamente comprenden un colorante .

En ciertas modalidades, una composición de revestimiento sustancialmente transparente (de aquí en adelante "revestimiento transparente") se deposita sobre al menos una porción de la capa de revestimiento de revestimiento base. Como se utiliza en la presente, una capa de revestimiento "sustancialmente transparente" es sustancialmente transparente y no opaca. En ciertas modalidades, la composición de revestimiento sustancialmente transparente, puede comprender un colorante pero no en una cantidad tal como para volver la composición de revestimiento transparente, opaca (sustancialmente no transparente) después que se ha curado. Cualquier composición de revestimiento de revestimiento transparente conocida en la técnica puede utilizarse en la presente invención. Por ejemplo, la composición de revestimiento de revestimiento transparente que se describe en las Patentes de E.U. Nos. 5,989,642, 6,245,855, 6,387,519 y 7,005,472 puede utilizarse en el sistema de revestimiento. En ciertas modalidades, la composición de revestimiento sustancialmente transparente también puede comprender una partícula, tal como una partícula de sílice, la cual se dispersa en la composición de revestimiento de revestimiento transparente (tal como en la superficie de la composición de revestimiento de revestimiento transparente después de curarse) . En algunas modalidades, la composición de revestimiento que comprende el polímero descrito en la presente puede utilizarse como la composición de revestimiento de revestimiento transparente.

Una o más de las composiciones de revestimiento descritas en la presente puede comprender colorantes y/u otros materiales opcionales, los cuales se conocen en la técnica de revestimientos de superficie formulados. Como se utiliza en la presente, el término "colorante" significa cualquier sustancia que imparte color y/u otra opacidad y/u otro efecto visual a la composición. El colorante puede agregarse al revestimiento en cualquier forma adecuada, tal como partículas separadas, dispersiones, soluciones, y/u hojuelas (e.g., hojuelas de aluminio) . Un colorante simple o una mezcla de dos o más colorantes pueden utilizarse en la composición de revestimiento descrita en la presente.

Los ejemplos de colorantes incluyen pigmentos, tinturas y tintes, tal como los utilizados en la industria de pinturas y/o listados en la Asociación de Fabricantes de Color en Seco (DCMA), así como composiciones de efecto especial. Un colorante puede incluir, por ejemplo, un polvo sólido finamente dividido que es insoluble pero humectable bajo las condiciones de uso. Un colorante puede ser orgánico o inorgánico y puede ser aglomerado o no aglomerado. Los colorantes pueden incorporarse en los revestimientos mediante el uso de un vehículo pulverizado, tal como un vehículo pulverizado acrílico, el uso del cual será familiar para alguien de experiencia en la técnica.

Los ejemplos de pigmentos y/o composiciones de pigmentos incluyen, pero no se limitan a, pigmento crudo de dioxazina de carbazol, azo, monoazo, disazo, naftol AS, tipo sal (lagos), benzimidazolona, condensación, complejo metálico, isoindolinona, isoindolina y ftalocianina policíclica, quinacridona, perileno, perinona, pirrol de dicetopirrolo, tioíndigo, antraquinona, indatrona, antrapirimidina, flavantrona, pirantrona, antantrona, dioxazina, triarilcarbonio, pigmentos de quinoftalona, rojo diceto pirrólo pirrol ("DPPBO red") , dióxido de titanio, negro de humo y mezclas de los mismos. Los términos "pigmento" y "cargas coloreadas" pueden utilizarse de manera intercambiable .

Los ejemplos de tinturas incluyen, pero no se limitan a, los que son solventes y/o de base acuosa tal como verde o azul ftalo, óxido de hierro, vanadato de bismuto, antraquinona, perileno, aluminio y quinacridona.

Los ejemplos de tintes incluyen, pero no se limitan a, pigmentos dispersos en vehículos a base de agua o miscibles en agua tal como AQUA-CHEM 896 comercialmente dsponible de Degussa, Inc., CHARISMA COLORANTS y MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS comercialmente disponibles de Accurate Dispersions división de Eastman Chemical, Inc.

Como se anotó arriba, el colorante puede estar en la forma de una dispersión incluyendo, pero sin limitarse a, una dispersión de nanoparticulas. Las dispersiones de nanoparticulas pueden incluir uno o más colorantes de nanoparticulas altamente dispersos y/o partículas colorantes que producen un color visible y/u opacidad y/o efecto visual deseado. Las dispersiones de nanoparticulas pueden incluir colorantes tales como pigmentos o tinturas que tiene un tamaño de partícula de menos de 150 nm, tal como menos de 70 nm o menos de 30 nm. Las nanoparticulas pueden producirse al triturar pigmentos orgánicos o inorgánicos de materias primas con medios de trituración que tienen un tamaño de partícula de manos de 0.5 mm. Los ejemplos de dispersiones de nanoparticulas y métodos para hacer las mismas se identifican en la Patente de E.U. No. 6, 875, 800. Las dispersiones de nanoparticulas también pueden producirse mediante cristalización, precipitación, condensación en fase de gas y abrasión química. (i.e., disolución parcial). A fin de minimizar · la reaglomeración de nanoparticulas dentro del revestimiento, puede utilizarse una dispersión de nanoparticulas revestidas con resina. Como se utiliza en la presente, una "dispersión de nanoparticulas revestidas con resina" se refiere a una fase continua en la cual se dispersan las "micropartículas del compuesto" separadas que comprenden una nanopartícula y un revestimiento de resina sobre la nanopartícula . Los ejemplos de dispersiones de nanoparticulas revestidas con resina y los métodos para elaborarlas se identifican en la Publicación de la Solicitud de Patente de los Estados Unidos 2005-0287348, presentada el 24 de junio de 2004, la Solicitud Provisional de E.U. No. 60/482,167, presentada el 24 de junio de 2003 y la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Serie No. 11/337,062, presentada el 20 de enero de 2006.

Los Ejemplos de composiciones de efecto especial que pueden utilizarse incluyen pigmentos y/o composiciones que producen uno o más efectos de apariencia tal como reflectancia, perlescencia, brillo metálico, fosforescencia, fluorescencia, fotocromismo, fotosensibilidad, termocromismo, goniocromismo y/o cambio de color. Las composiciones adicionales de efecto especial pueden proporcionar otras propiedades perceptibles, tales como opacidad o textura. En una modalidad no limitante, las composiciones de efecto especial pueden producir un cambio de color, de manera que el color del revestimiento cambia cuando el revestimiento se observa en diferentes ángulos. Los ejemplos de composiciones de efecto de color se identifican en la Patente de E.U. No. 6,894,086. Las composiciones de efecto de color adicionales pueden incluir mica revestida transparente y/o mica sintética, sílice revestido, alúmina revestida, un pigmento de cristal líquido transparente, un revestimiento de cristal líquido y/o cualquier composición en donde la interferencia resulte de un diferencial del índice refractivo dentro del material y no debido al diferencial del índice refractivo entre la superficie del material y el aire.

En ciertas modalidades no limitantes, una composición fotosensible y/o composición fotocrómica, que modifica de manera reversible su color cuando se expone a una o más fuentes luminosas, puede utilizarse en la composición de revestimiento descrita en la presente. Las composiciones fotocrómicas y/o fotosensibles pueden activarse mediante la exposición a la radiación de una longitud de onda específica. Cuando la composición se excita, se cambia la estructura molecular y la estructura modificada exhibe un nuevo color que es diferente del color original de la composición. Cuando se retira la exposición a la radiación, la composición fotocrómica y/o fotosensible puede regresar a su estado de reposo, en el cual regresa el color original de la composición. En una modalidad no limitante, la composición fotocrómica y/o fotosensible puede ser sin color en un estado no excitado y exhibir un color en el estado excitado. El cambio total de color puede aparecer dentro de milisegundos a varios minutos, tal como de 20 segundos a 60 segundos. Los ejemplos de composiciones fotocrómicas y/o fotosensibles incluyen tinturas fotocrómicas.

En una modalidad no limitante, la composición fotosensible y/o la composición fotocrómica pueden asociarse con y/o al menos unirse parcialmente, tal como mediante unión covalente, a un polímero o materiales poliméricos de un componente polimerizable . En contraste a algunos revestimientos en los que la composición fotosensible puede migrar fuera del revestimiento y cristalizarse en el sustrato, la composición fotosensible y/o la composición fotocrómica asociada con y/o al menos unida parcialmente a un polímero y/o componente polimerizable de acuerdo con una modalidad no limitante de la presente invención, tiene migración mínima fuera del revestimiento. Los ejemplos de composiciones fotosensibles y/o composiciones fotocromáticas y métodos para elaborarlas se identifican en la Solicitud de E.U. Serie No. 10/892,919 presentada el 16 de julio de 2004.

En general, el colorante puede estar presente en cualquier cantidad suficiente para impartir el efecto visual y/o de color deseado. El colorante puede comprender de 1 a 65 por ciento por peso de las presentes composiciones, tal como de 3 a 40 por ciento por peso o de 5 a 35 por ciento por peso, con el por ciento por peso en base al peso total de las composiciones .

Las composiciones de revestimiento pueden comprender otros materiales opcionales muy conocidos en la técnica de revestimientos de superficie formulados, tales como plastificantes, anti-oxidantes , estabilizantes de luz de amina obstaculizada, absorbentes y estabilizadores de luz UV, surfactantes , agentes de control de flujo, agentes tixotrópicos tales como arcilla de bentonita, pigmentos, cargas, co-solventes orgánicos, catalizadores, incluyendo ácidos fosfónicos y otros auxiliares acostumbrados.

Se apreciará adicionalmente que una o más de las composiciones de revestimiento que forman las diversas capas de revestimiento descritas en la presente pueden ser ya sea "un componente" ("1K"), "dos componentes" ("2K"), o aún composiciones de múltiples componentes. Una composición 1K se entenderá que se refiere a una composición en donde todos los componentes de revestimiento se mantienen en el mismo contenedor después de la fabricación, durante el almacenamiento, etc. Una composición 2K o composición de múltiples componentes se entenderá que se refiere a una composición en donde los diversos componentes se mantienen de manera separada hasta justo antes de la aplicación. Una composición de revestimiento 1K o 2K puede aplicarse a un sustrato y curarse por cualquier medio convencional, tal como mediante calor, aire a presión y lo similar.

Las composiciones de revestimiento que forman las diversas capas de revestimiento descritas en la presente pueden depositarse o aplicarse sobre el sustrato utilizando cualquier técnica que se conoce en la materia. Por ejemplo, las composiciones de revestimiento pueden aplicarse al sustrato por cualquiera de una variedad de métodos incluyendo, sin limitación, aspersión, aplicación con brocha, inmersión y/o revestimiento por rodillo entre otros métodos. Cuando una pluralidad de composiciones de revestimiento se aplican sobre un sustrato, debe notarse que una composición de revestimiento puede aplicarse sobre al menos una porción de una composición de revestimiento subyacente, ya sea después que se ha curado la composición de revestimiento subyacente o antes que se cure la composición de revestimiento subyacente. Si la composición de revestimiento se aplica sobre una composición de revestimiento subyacente que no se ha curado, puede curarse simultáneamente una o más de las composiciones de revestimiento no curadas.

Las composiciones de revestimiento pueden curarse utilizando cualquier técnica conocida en la materia tal como, sin limitación, energía térmica, infrarroja, radiación ionizante o actínica, o por cualquier combinación de las mismas. En ciertas modalidades, la operación de curado puede llevarse a cabo a temperaturas > 10 °C. En otras modalidades, la operación de curado puede llevarse a cabo a temperaturas < 246°C. En ciertas modalidades, la operación de curado puede llevarse a cabo a temperaturas que varían entre cualquier combinación de valores, que se citaron en las oraciones anteriores, inclusive los valores citados. Por ejemplo, la operación de curado puede llevarse a cabo a temperaturas que varían de 120°C - 150°C. Sin embargo, debe notarse que pueden utilizarse temperaturas inferiores o mayores según sea necesario para activar los mecanismos de curado.

En ciertas modalidades, las composiciones de revestimiento descritas en la presente son composiciones de revestimiento curables por humedad a una baja temperatura.

Como se utiliza en la presente, el término "curable por humedad a baja temperatura" se refiere a composiciones de revestimiento que, después de la aplicación a un sustrato, son capaces de curarse en la presencia de aire ambiental, teniendo el aire una humedad relativa de 10% a 100%, tal como de 25% a 80%, y a una temperatura en el rango de -10°C a 120°C, tal como de 5°C a 80°C, en algunos casos de 10°C a 60°C, y aún en otros casos de 15°C a 40°C.

El grosor de la película seca de las capas de revestimiento descritas en la presente puede variar de 0.1 mieras a 500 mieras. En otras modalidades, el grosor de la película seca puede ser de < 125 mieras, tal como < 80 mieras. Por ejemplo, el grosor de la película seca puede variara de 15 mieras a 60 mieras.

Aunque se han descrito en detalle modalidades específicas de la invención, se apreciará por los expertos en la técnica que pueden desarrollarse varias modificaciones y alternativas a los detalles a la luz de las enseñanzas totales de la descripción. De acuerdo con lo anterior, las disposiciones particulares descritas significan únicamente ser ilustrativas y no limitantes del alcance de la invención, el cual se da por la amplitud total de las reivindicaciones anexas y cualquiera y todos los equivalentes de las mismas.

EJEMPLOS Ejemplo I Paneles de aluminio puro 2024-T3 se limpiaron por aspersión con una solución de CHEMKLEEN 275, un limpiador alcalino disponible de PPG Industries, durante dos minutos a 130°F. Después de la limpieza alcalina, los paneles se enjuagaron totalmente con agua desionizada. Los paneles se sumergieron entonces en una solución ácida durante dos minutos a 120°F. La solución ácida se preparó al diluir 198.1 gramos de ácido fosfórico al 85%, 8.5 gramos de ácido nítrico al 70%, 16.5 gramos de TRITON X-100 (disponible de The Dow Chemical Company) y 11.1 gramos de de TRITON CF-10 (disponible de The Dow Chemical Company) para cinco galones de volumen con agua desionizada, y después neutralizar a pH 3.0 con amortiguador CHEMFIL (disponible de PPG Industries) . Después del tratamiento en la solución ácida, los paneles se enjuagaron totalmente con agua desionizada y se secaron por soplado con una válvula de limpieza de aire caliente.

Los paneles se electrorevistieron entonces en un baño de electrodeposicion (descrito abajo) después del baño se sometieron a ultrafiltración al 50%. La electrodeposicion se realizó de 100 a 170 voltios durante 90 segundos a temperatura del baño de 24 - 27 °C. Después de la electrodeposicion los paneles se hornearon a 93°C (200°F) durante 30 minutos en un horno alimentado con gas. Los paneles electrorevestidos se sometieron entonces a niebla de sal neutra al 5% de la ASTM B117 durante 3,000 horas.

Composición de Baño Utilizada en el Ejemplo I Resina I: Preparación de la Dispersión de Resina de Epoxia Fosfatada Una mezcla de 819.2 partes de diglicidil éter de bisfenol A (EEW 188), 263.5 partes de bisfenol A y 209.4 partes de 2-n-butoxi-l-etanol se calentó a 115°C. En este punto, se agregaron 0.8 partes de yoduro de dietil trifenilfosfonio . Esta mezcla se calentó y se mantuvo a una temperatura de al menos 165 °C durante una hora. A medida que la mezcla se dejó enfriar a 88°C, se agregaron 51.3 partes del solvente EKTASOLVE EEH y 23.2 partes de 2-n-butoxi-l-etanol. A 88 °C, se agregó una mezcla consistente de 32.1 partes de ácido fosfórico al 85%, 18.9 partes de ácido fenilfosfónico y 6.9 partes de EKTASOLVE EEH. La mezcla de reacción se mantuvo subsecuentemente a una temperatura de al menos 120 °C durante 30 minutos. En este punto, la mezcla se enfrió a 100°C y se agregaron gradualmente 71.5 partes de agua desionizada. Una vez que se agregó el agua, se mantuvo una temperatura de aproximadamente 100 °C durante 2 horas. Después la mezcla de reacción se enfrió a 90°C y se agregaron 90.0 partes de diisopropanolamina, seguido por 413.0 partes de CYMEL 1130 y 3.0 partes de agua desionizada. Después de 30 minutos de mezclado, 1800.0 partes de esta mezcla se sometió a dilución inversa en 1506.0 partes de agua desionizada agitada. Se agregó un adicional de 348.0 partes de agua desionizada para producir una dispersión homogénea que evidenció un contenido de sólidos de 39.5% después de 1 hora a 110°C.

El baño de electrodeposición se preparó como sigue: Industries, Inc., 50% de sólidos.

Los ingredientes anteriores se mezclaron totalmente para producir una mezcla resinosa que tiene un contenido de sólidos de 19% con una proporción de pigmento/aglomerante de 0.2 Ejemplo II Paneles de aluminio puro 2024-T3 se limpiaron por aspersión con una solución de CHE KLEEN 275, un limpiador alcalino disponible de PPG Industries, durante dos minutos a 130°F. Después de la limpieza alcalina, los paneles se enjuagaron totalmente con agua desionizada. Los paneles se sumergieron entonces en una solución ácida durante dos minutos a 120°F. La solución ácida se preparó al diluir 198.1 gramos de ácido fosfórico al 85%, 8.5 gramos de ácido nítrico al 70%, 16.5 gramos de TRITON X-100 (disponible de The Dow Chemical Company) y 11.1 gramos de TRITON CF-10 (disponible de The Dow Chemical Company) para cinco galones de volumen con agua desionizada, y después neutralizar a pH 3.0 con amortiguador CHEMFIL (disponible de PPG Industries) . Después del tratamiento en la solución ácida, los paneles se enjuagaron totalmente con agua desionizada. Los paneles se sumergieron en una solución de ácido fluorocircónico durante dos minutos a 100°F. El baño ácido se preparó al diluir 16.6 gramos de ácido fluorocircónico al 45% para cinco galones de volumen con agua desionizada y después neutralizar a pH 4.5 con amortiguador CHEMFIL (disponible de PPG Industries) . Después del tratamiento en la solución ácida, los paneles se enjuagaron totalmente con agua desionizada y se secaron por soplado con un válvula de limpieza de aire caliente.

Los paneles se electrorevistieron entonces en un baño de electrodeposición (descrito abajo) después del baño se sometieron a ultrafiltración al 50%. La electrodeposición se realizó de 100 a 170 voltios durante 90 segundos a temperatura del baño de 24 - 27°C. Después de la electrodeposición los paneles se hornearon a 93°C (200°F) durante 30 minutos en un horno alimentado con gas. Los paneles electrorevestidos se sometieron entonces a niebla de sal neutra al 5% de la AST B117 durante 3,000 horas.

Composición de Baño Utilizada en el Ejemplo II Resina II: Preparación de la Dispersión de Resina de Epoxia Fosfatada Una mezcla de 819.2 partes de diglicidil éter de bisfenol A (EEW 188), 263.5 partes de bisfenol A y 209.4 partes de 2-n-butoxi-l-etanol se calentó a 115°C. En este punto, se agregaron 0.8 partes de yoduro de etil trifenilfosfonio . Esta mezcla se calentó y se mantuvo a una temperatura de al menos 165 °C durante una hora. A medida que la mezcla se dejó enfriar a 88°C, se agregaron 51.3 partes del solvente EKTASOLVE EEH y 23.2 partes de 2-n-butoxi-l-etanol. A 88°C, se agregó una mezcla consistente de 32.1 partes de ácido o-fosfórico al 85%, 18.9 partes de ácido fenilfosfónico y 6.9 partes de EKTASOLVE EEH. La mezcla de reacción se mantuvo subsecuentemente a una temperatura de al menos 120 °C durante 30 minutos. En este punto, la mezcla se enfrió a 100°C y se agregaron gradualmente 71.5 partes de agua desionizada. Una vez que se agregó el agua, se mantuvo una temperatura de aproximadamente 100 °C durante 2 horas. Después la mezcla de reacción se enfrió a 90°C y se agregaron 90.0 partes de diisopropanolamina, seguido por 413.0 partes de CYMEL 1130 y 3.0 partes de agua desionizada. Después de 30 minutos de mezclado, 1800.0 partes de esta mezcla se sometieron a dilución inversa en 1506.0 partes de agua desionizada agitada. Se agregó un adicional de 348.0 partes de agua desionizada para producir una dispersión homogénea que evidenció un contenido de sólidos de 39.5% después de 1 hora a 110°C.

Una mezcla resinosa de la resina de epoxia fosfatada arriba descrita se preparó como sigue: Ingredientes Partes por Peso Dispersión de resina de epoxia fosfatada 1522 del Ejemplo 1 + inhibidor de corrosión Pasta de pigmento1 331 Agua Desionizada 1947 1Pasta de pigmento gris, ACPP-1120, disponible de PPG Industries, Inc., 50% de sólidos.

Los ingredientes anteriores se mezclaron totalmente para producir una mezcla resinosa que tiene un contenido de sólidos de 19% con una proporción de pigmento/aglomerante de 0.2 Resumen de los Resultados de la Prueba Los resultados de la prueba indican que los paneles del Ejemplo II exhibieron desempeño mejorado a la corrosión (i.e., menor vesiculación; frente y rayado), menor corrosión en el rayado y menos picaduras cuando se compara a los paneles del Ejemplo I.

Claims (20)

RE IVIND I CACIONE S

1. Un método para revestir un sustrato que comprende: (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; y (e) depositar una composición de revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; y en donde al menos uno de los materiales utilizados en las etapas (c) y (e) se encuentran sustancialmente libres de cromo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el método comprende además (f) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (e) con agua; y (g) depositar una composición de revestimiento electrodepositable sobre al menos una porción del revestimiento de conversión, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende un inhibidor de la corrosión .

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2 , en donde la composición de revestimiento electrodepositable se encuentra sustancialmente libre de cromo.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el inhibidor de la corrosión comprende un compuesto azol .

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el compuesto azol comprende benzotriazol, 3-mercapto-1 , 2 , —triazol , 2-mercaptobenzotriazol , 2, 5-dimercapto-l , 3-4-tiadiazol, 1-metilbenzotriazol o combinaciones de los mismos.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende una resina de epoxia fosfatada no gelificada, en la cual la resina de epoxia fosfatada comprende una mezcla del producto de reacción de un compuesto polimérico de epoxia con ácido fosfórico, un ácido oragnofosfórico, un ácido organofosfinico o combinaciones de los mismos.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el limpiador ácido comprende ácido fosfórico, ácido sulfónico, ácido hidrofluórico, ácido nítrico o combinaciones de los mismos.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición de revestimiento de conversión se encuentra sustancialmente libre de cromo.

9. Un método para revestir un sustrato que comprende: (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; y (e) depositar una composición de revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; y en donde los materiales utilizados en las etapas (c) y (e) se encuentran sustancialmente libres de cromo.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el método comprende además (f) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (e) con agua; y (g) depositar una composición de revestimiento electrodepositable sobre al menos una porción de la composición de revestimiento de conversión, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende un inhibidor de la corrosión.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el inhibidor de la corrosión comprende un compuesto azol .

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el compuesto azol comprende benzotriazol, 3-mercapto-1, 2 , 4-triazol, 2-mercaptobenzotiazol , 2, 5-dimercapto-l , 3, 4-tiadiazol, 1-metilbenzotriazol o combinaciones de los mismos.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende una resina de epoxia fosfatada no gelificada en la cual la resina de epoxia fosfatada comprende una mezcla del producto de reacción del compuesto polimérico de epoxia con ácido fosfórico, un ácido organofosfónico, un ácido organofosfinico o combinaciones de los mismos.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde los materiales utilizados en las etapas (c) y (e) se encuentran sustancialmente libres de cromo.

15. Un método para revestir un sustrato que consiste esencialmente de (a) aplicar un limpiador cáustico sobre al menos una porción del sustrato; (b) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (a) con agua; (c) aplicar un limpiador ácido sobre al menos una porción del sustrato limpiado de manera cáustica; (d) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (c) con agua; (e) depositar una composición de revestimiento de conversión que comprende circonio sobre al menos una porción del sustrato limpiado con ácido; (f) enjuagar al menos una porción del sustrato que se sometió a la etapa (e) con agua; y (g) depositar una composición de revestimiento electrodepositable sobre al menos una porción de la composición de revestimiento de conversión, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende un inhibidor de la corrosión; y en donde los materiales utilizados en la etapas (c) , (e) y (g) se encuentran sustancialmente libres de cromo.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el inhibidor de la corrosión comprende un compuesto azol.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en donde el compuesto azol comprende benzotriazol, 3-mercapto-1, 2, 4-triazol, 2-mercaptobenzotiazol, 2, 5-dimercapto-l, 3, 4-tiadiazol, 1-metilbenzotriazol o combinaciones de los mismos.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la composición de revestimiento electrodepositable comprende una resina de epoxia fosfatada no gelificada en la cual la resina de epoxia fosfatada comprende una mezcla del producto de reacción de un compuesto polimérico de epoxia con ácido fosfórico, un ácido organofosfónico, un ácido organofosfinico o combinaciones de los mismos.

19. Un sustrato revestido de acuerdo con la reivindicación 1.

20. El sustrato de acuerdo con la reivindicación 19, en donde el sustrato es aluminio.