MXPA02005542A

MXPA02005542A - Composiciones antiestaticas en polvo para revestimiento y su uso.

Info

Publication number: MXPA02005542A
Application number: MXPA02005542A
Authority: MX
Inventors: Gottschling Peter
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1999-12-04
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-09-02
Also published as: JP2003515652A; DE19958485A1; TR200201469T2; US6743379B2; HUP0203727A3; PL355688A1; DE60038049D1; CZ20021918A3; EP1248822B1; WO2001040388A1; CN1402766A; DE60038049T2; AU773372B2; RU2228939C2; NO20022466L; US20030116754A1; RU2002117911A; CN1234781C; AU3005301A; CA2391453C

Abstract

Una mezcla de composiciones de revestimiento en polvo que se utiliza para la preparacion de revestimientos antiestaticos, que comprende de 5 a 95% en peso de uno o mas materiales en polvo, termoestables, no conductores, y de 95 a 5% en peso de uno o mas materiales de revestimiento en polvo, termoestables, conductores.

Description

COMPOSICIONES ANTIESTATICAS EN POLVO PARA REVESTIMIENTO Y SU USO MEMORIA DESCRIPTIVA Esta invención se refiere a una composición de revestimiento en polvo, su uso para la preparación de superficies revestidas con propiedades antiestáticas y los substratos revestidos. Los revestimientos en polvo termoestables se aplican como acabados protectores o decorativos en una variedad de aplicaciones. La aplicación fácil, las bajas emisiones y la baja generación de materiales de desperdicio son las ventajas claves de los revestimientos en polvo. Los revestimientos en polvo normalmente se aplican por procedimientos de rociado electrostático. El polvo se carga mediante fricción o mediante una descarga de corona y después se aplica al substrato, en donde se adhiere por fuerzas electrostáticas. El substrato se calienta a temperaturas arriba del punto de reblandecimiento del revestimiento en polvo. Después el revestimiento en polvo se funde y forma una película continua sobre el substrato. Al calentarlo más empieza la reacción de entrelazamiento de la composición de revestimiento. Después de que se enfría, se obtiene un revestimiento durable y flexible. En algunas aplicaciones es preferible que las superficies revestidas tengan una baja resistencia superficial eléctrica para proveer propiedades antiestáticas o incluso conductoras de la electricidad. Algunos ejemplos son los muebles que se utilizan en las áreas de ensamble para equipo electrónico, el mobiliario o el equipo que se utiliza en las áreas de prueba de explosión, en contenedores o alojamientos para equipo electrónico, etc. Los estándares para la conductividad de superficie de materiales que se utilizan en las áreas en donde se manejan dispositivos que son sensibles a la descarga electrostática se pueden encontrar, por ejemplo, en el estándar europeo EN 100 015-1 o en el estándar sueco SP-Method 2472. Convencionalmente, las propiedades antiestáticas o conductoras de electricidad obtenidas mediante la aplicación de pintura líquida que contenga altas cantidades de aditivos como el negro de humo de gas natural, especialmente pigmentos revestidos o polvos metálicos. Se han hecho muchos intentos para aumentar la conductividad eléctrica de los revestimientos en polvo, para permitir el uso de los revestimientos en polvo en las áreas mencionadas anteriormente. Por ejemplo, la solicitud de patente CN 1099779 describe la adición de micropartículas conductoras como grafito, negro de acetileno u óxido de zinc en concentraciones relativamente altas a las formulaciones de revestimiento en polvo. Este procedimiento tiene la desventaja de que los revestimientos que contienen grafito o negro de acetileno generalmente no permiten formular revestimientos con baja coloración. Por otro lado, las altas cantidades de llenadores de baja coloración como el óxido de zinc, le dan a los revestimientos una pobre reproductibilidad de la conductividad eléctrica (ver "N.G. Schibrya et. al. "Antistatic decorative coating based on coating powders "Electron", Russia Lakokras. Mater. Ikh Primen. (1996) (12), página 19-20 y las referencias citadas en la presente). En esta referencia, se describen revestimientos conductores con cargas muy altas de polvos metálicos. Dichas composiciones de revestimiento en polvo tienen una gravedad específica muy alta y por consiguiente son difíciles de aplicar a un substrato. Además, el uso de polvos finos de metal impone riesgos de seguridad durante la fabricación y la aplicación del polvo. La solicitud de patente alemana DE-A-198 09 838 reclama la adición de materiales poliméricos conductores para aumentar la conductividad eléctrica de la superficies revestidas con polvo. De nuevo, estos polímeros tienen un color negro u obscuro, que da como resultado revestimientos en polvo de color obscuro. En la patente de E.U.A.US 4,027,366, se describe la aplicación de mezclas de polvos que tienen diferencias en la constante dieléctrica, con lo que un material en polvo es un metal o no metal conductor. El objeto del documento US 4,027,366 es producir revestimientos de capas múltiples en un solo paso. No se menciona la preparación de revestimientos con propiedades antiestáticas, o una baja resistencia a la superficie eléctrica. Por consiguiente, el objetivo de la invención es proveer revestimientos en polvo que tengan una baja y reproducible resistencia a la superficie eléctrica de la superficie del substrato revestido, se pueden preparar en varios colores y son fáciles de aplicar, incluso con una variación en el espesor de la película de revestimiento. Este objetivo se logra con una mezcla de materiales de revestimiento convencionales, en polvo termoestable, no conductores, posiblemente coloreados, con materiales de revestimiento en polvo termoestable que son altamente conductores. La relación de los materiales de revestimiento en polvo conductores a los no conductores en la mezcla inventiva puede ser de entre 2.5 a 95 y 95 a 2.5. La relación se puede ajusfar para alcanzar los requerimientos para la resistencia superficial eléctrica en un aplicación específica. Generalmente, un porcentaje más alto del componente conductor en la mezcla produce una resistencia más baja de superficie eléctrica del revestimiento final. La mezcla de acuerdo con la invención da como resultado revestimientos coloreados que tienen una resistencia superficial eléctrica de menos de 1010 O (ohm), de preferencia de menos de 108 O (ohm). Esta resistencia superficial es lo suficientemente baja para muchas aplicaciones que requieren propiedades antiestáticas de una superficie. Este material de revestimiento en polvo termoestable, no conductor, en la mezcla inventiva puede ser cualquier composición de revestimiento en polvo termoestable. El polvo puede ser coloreado o transparente, por ejemplo un revestimiento claro. Las composiciones en polvo que se pueden utilizar son, por ejemplo, aquellas que tienen base de resinas de poliéster, resinas de epoxi, sistemas de resina híbridos de poliéster/epoxi, resinas metacrílicas, resinas de poliuretano. Las resinas de entrelazamiento adecuadas para el sistema de aglutinante/endurecedor son, por ejemplo, epóxidos di- y/o polifuncionales, ácidos carboxílicos, diciandiamida, resinas fenólicas y/o aminorresinas, en la cantidad usual. Las composiciones pueden contener constituyentes convencionales en la tecnología del revestimiento en polvo, como pigmento y/o llenadores y aditivos adicionales. Las formulaciones de revestimiento en polvo adecuadas se describen, por ejemplo, en D.A. Bates "The Science of Powder Coatings" volumen 1 , Sita Techonolgy, Londres, 1990. Las superficies que son revestidas con dichos materiales de revestimiento en polvo generalmente tienen una resistencia superficial eléctrica mayor que 1010 O (ohm). La composición de revestimiento conductora, en polvo termoestable, de la mezcla inventiva contiene altas concentraciones de llenadores y/o pigmentos conductores orgánicos o inorgánicos. Dichos llenadores y/o pigmentos pueden ser, por ejemplo, negro de humo de gas natural, materiales poliméricos conductores o pigmentos inorgánicos ligeramente coloreados. Si se utiliza negro de humo de gas natural o materiales poliméricos conductores, los materiales conductores en polvo son generalmente de color negro u obscuro. Los ejemplos para los materiales poliméricos conductores son polianilina, polipirrol o politiofeno o sus derivados. Para los revestimientos conductores en polvo de colores suaves se pueden utilizar óxidos metálicos, óxidos no metálicos, sulfato de bario revestido conductivamente o titanato de potasio, dióxido de estaño contaminado, óxido de zinc contaminado (contaminado por ejemplo con aluminio, galio, antimonio, bismuto), o se pueden utilizar pigmentos inorgánicos especiales. Ejemplos de dichos pigmentos inorgánicos especiales son las plaquetas de mica revestidas con óxido metálico como mica revestida con óxido de zinc, mica revestida con óxido de estaño contaminado con antimonio y que se dan en R. Vogt et. al "Bright conductive pigments with layer substrate structure", European Coatings Journal, página 706, 1997. Por razones económicas, es preferible usar negro de humo de gas natural como llenador conductor. El material de revestimiento de polvo conductor útil para las mezclas de acuerdo con la invención contienen entre 1 y 20% en peso, de preferencia entre 2 y 10% en peso de los llenadores y/o pigmentos conductores. También es posible utilizar mezclas de diferentes llenadores y/o pigmentos conductores para formular ei material de revestimiento en polvo conductor. En general, los revestimientos preparados a partir de revestimiento en polvo conductor sin la adición de polvos no conductores, debe de tener una resistencia superficial eléctrica de menos de 106 O (ohm), o por lo menos por un factor de 10 inferior a la resistencia superficial deseada de las superficies en donde la mezcla de acuerdo con la invención fue aplicada. Esto significa que el componente conductor debe tener, por ejemplo, una resistencia superficial eléctrica de menos de 107 O (ohm) si la mezcla con polvos no conductores tiene una resistencia superficial de menos de 108 O.

El sistema aglutinante/endurecedor del material en polvo conductor puede ser el mismo que para el material en polvo no conductor en la mezcla de acuerdo con la invención, o puede ser diferente. Para los acabados lisos en preferible utilizar el mismo sistema de aglutinante/endurecedor en el material en polvo conductor y no conductor de la mezcla. Es posible igualar el color del material no conductor de la mezcla en polvo y el polvo conductor si los pigmentos o llenadores conductores con colores claros se utilizan para generar un color uniforme de revestimiento. Sin embargo, también es posible y preferible utilizar un polvo conductor negro en combinación con polvos no conductores que tengan un color diferente, por ejemplo blanco, gris, rojo o amarillo. Dichas mezclas generarán un revestimiento con un efecto rociado porque ios colores individuales de los polvos serán más o menos visibles al ojo humano. Dichos revestimientos producen acabados atractivos que son adecuados para muchas aplicaciones. Los materiales de revestimiento en polvo termoestable no conductores que se requieren para la mezcla de acuerdo con la invención, se pueden preparar mediante tecnologías conocidas para la fabricación de revestimiento en polvo, por ejemplo mediante técnicas conocidas de extrusión/molido, mediante procedimientos de rociado por ejemplo de soluciones super críticas, o mediante atomización de fundido, o por procedimientos de suspensión/dispersión, por ejemplo procedimientos de dispersión no acuosa.

Los materiales en polvo que son útiles para la mezcla de acuerdo con la invención, tienen por ejemplo un tamaño de partícula promedio de 10 a 100 µm, de preferencia de 15 a 50 µm. Los materiales en polvo conductores y no conductores pueden tener el mismo tamaño de partícula promedio y al misma distribución de tamaño de partícula. También es posible mezclar materiales en polvo que tengan diferentes tamaños de partícula promedio o diferentes distribuciones de tamaño de partícula. Es preferible una distribución similar de tamaño de partícula para todos los componentes de la mezcla inventiva. También es preferible seleccionar materiales en polvo para la mezcla que tengan una gravedad específica similar. La mezcla de acuerdo con la invención se puede preparar con dispositivos estándar de mezclado que provean mezclas homogéneas de polvos, como mezcladores de tambor, mezcladores de cuchilla giratoria de alto esfuerzo cortante o mezcladores continuos. También es posible utilizar mezcladores especiales potencialmente a temperaturas ligeramente elevadas que se utilizan normalmente para aglutinar pigmentos para revestimientos en polvo. Si se utilizan dichos mezcladores, los diferentes materiales en polvo están por lo menos parcialmente enlazados uno al otro lo cual podría ser ventajoso para ciertas aplicaciones. La mezcla inventiva se puede aplicar a varios substratos como metales, plásticos, madera o compuestos de madera, mediante tecnologías conocidas de aplicación en polvo, por ejemplo mediante procedimientos de aspersión electrostática utilizando corona o carga tribo. También es posible aplicar la mezcla en polvo en forma de una dispersión acuosa o una suspensión en polvo. Después se calienta el substrato mediante medios adecuados a temperaturas que permiten que el revestimiento en polvo fluya y se cure. La temperatura y el tiempo que se necesitan para fundir y curar dependerán del sistema aglutinante/endurecedor que se utilice en la formulación de revestimiento en polvo. Las condiciones típicas son, por ejemplo, de 160°C para 20 minutos si se utilizan hornos de convección para calentar el substrato. Se pueden lograr períodos de tiempo ligeramente más cortos si se utiliza radiación infrarroja o infrarroja próxima (NIR) para fundir y curar los revestimientos en polvo. También es posible curar los revestimientos formulados en polvo mediante radiación UV. En este caso es preferible que ambos, tanto el material conductor como el no conductor de la mezcla en polvo, se puedan curar mediante radiación UV. El espesor típico de película del revestimiento después del curado es de, por ejemplo, entre 20 y 150 µm. Una ventaja especial de la presente invención es que la resistencia superficial del revestimiento no es sensible al espesor de película, que es muy importante en muchas aplicaciones en donde no se pueden evitar las variaciones en el espesor de película. En general, es preferible un espesor de revestimiento de entre 50 y 100 µm. Los revestimientos en polvo de acuerdo con la invención proveen superficies en varios colores con un acabado parejo atractivo y una baja y , reproducible resistencia superficial, adecuado para utilizarse como revestimiento antiestático. El grado de brillo se puede ajustar mediante tecnología conocida de revestimiento en polvo. Los siguientes ejemplos ilustrarán más la invención: La resistencia superficial eléctrica de los revestimientos fue medida con el "Test Kit for static Control Surfaces" suministrado por 3M que cumple con los requerimientos del estándar EOS/ESD-S4.1-1990.

PREPARACIÓN DE UN REVESTIMIENTO EN POLVO CONDUCTOR EJEMPLO 1 Una mezcla que consiste de 16% en peso de resina de epoxi, 42% en peso de resina de poliéster, 37% en peso de sulfato de bario, 3.5% en peso de negro de humo de gas natural y 1.5% en peso de agentes de flujo y desgasificantes, se mezcla muy bien y se extruye a una temperatura de entre 110 y 140°C. El producto eximido se muele hasta quedar un fino polvo negro con un tamaño de partícula promedio de 38 µm. El material en polvo se aplica por aplicación de rocío electrostático a un panel de acero y después se cura durante 10 minutos a 200°C. El revestimiento obtenido tiene una resistencia superficial eléctrica de 104 a 105 O (ohm) medida a 100 V, y un espesor de revestimiento de 90 µm.

MEZCLAS DE ACUERDO CON LA INVENCIÓN EJEMPLO 2 El material en polvo conductor del ejemplo 1 se mezcla íntimamente en un mezclador de tambor con un polvo híbrido de poliéster azul comerc?al/epoxi en una relación de 20/80 (peso por peso). La mezcla resultante se aplica con aplicación de deposición electrostática a un panel de acero y después se cura durante 10 minutos a 200°C. Se obtiene un acabado parejo azul con salpicaduras negras que tiene una resistencia superficial de 105 a 106 O (ohm) cuando se mide a 100 V y un espesor de revestimiento de 90 µm.

EJEMPLO 3 El material en polvo conductor del ejemplo 1 se mezcla íntimamente en un mezclador de tambor con un polvo híbrido de poliéster rojo comercial/epoxi en una relación de 30/70 (peso por peso). La mezcla resultante se aplica mediante aplicación por rocío electrostático a una panel de acero y después se cura el revestimiento durante 10 minutos a 200°C. Se obtiene u/i acabado parejo rojo con salpicaduras negras que tiene una resistencia superficial de 105 a 106 O (ohm) cuando se mide a 100 V y un espesor de revestimiento de 60 µm y 100 µm.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una mezcla de composiciones de revestimiento en polvo que comprende: de 5 a 95% en peso de una o más composiciones de revestimiento en polvo, termoestables, no conductoras, y de 95 a 5% en peso de una o más composiciones de revestimiento en polvo, termoestables, conductoras.

2.- La mezcla de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la mezcla provoca una resistencia superficial eléctrica del substrato revestido de menos de 1010 ohm.

3.- La mezcla de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada además porque la composición de revestimiento en polvo, termoestable, no conductora provoca una resistencia superficial eléctrica del substrato revestido de más de 1010 ohm.

4.- La mezcla de conformidad con la reivindicación 1 , 2 ó 3, caracterizada además porque la composición de revestimiento en polvo, termoestable, conductora contiene de 1 a 20% en peso de llenadores y/o pigmentos conductores.

5.- La mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada además porque la composición de revestimiento en polvo, termoestable, conductora contiene como llenadores y/o pigmentos conductores: negro de humo de gas natural, materiales poliméricos conductores y/o pigmentos inorgánicos conductores de color claro.

6.- La mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada además porque la composición de revestimiento en polvo, termoestable, conductora provoca una resistencia superficial eléctrica del substrato revestido de menos de 106 ohm.

7.- La mezcla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada además porque ésta se puede curar mediante radiación infrarroja próxima [NIR] o por radiación UV.

8.- El uso de mezclas como las que se reclaman en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para la preparación de revestimientos que tienen propiedades antiestáticas.

9.- Un substrato revestido, en donde el revestimiento se obtiene a partir de una mezcla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.