MXPA06008207A - Recubrimientos de emulsion de fluoropolimeros. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se relaciona con una emulsion acuosa/aceitosa que contiene fluoropolimero que es capaz de formar recubrimientos gruesos en un solo paso, estos recubrimientos despues del secado y horneado estan libres de grietas.

Description

RECUBRIMIENTOS DE EMULSIÓN DE FLUOROPOLIMEROS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con composiciones de recubrimiento de fluoropolímeros en forma líquida.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las dispersiones acuosas de fluoropolímeros son bien conocidas en la técnica como siendo usadas para la aplicación en atomización a sustratos, seguido del secado y horneado para formar un recubrimiento no adhesivo sobre el sustrato. Estas dispersiones tienen por lo regular bajas viscosidades, tales como 100 centipoises (cps) , para facilitar la operación de atomización. Desgraciadamente, el recubrimiento resultante tiene una limitación en el espesor, lo que significa que conforme el espesor de recubrimiento seco se aproxima a 12 µm, se fractura debido al secado y horneado, requiriendo que se apliquen múltiples recubrimientos más delgados de la dispersión, con la intervención del secado y horneado, para crear el espesor de recubrimiento libre de fracturas deseado, por ejemplo, por lo menos 30 µm, para proporcionar aumento en la resistencia a la abrasión. Los espesadores que se descomponen y se volatilizan durante el horneado del recubrimiento de fluoropolímero se han adicionado a la dispersión acuosa, para aumentar la viscosidad de la REF. : 173770 dispersión, con el objetivo de obtener recubrimientos de un paso más- gruesos . Una desventaja de los espesadores es que no se aprueban para el contacto con los alimentos en un recubrimiento no adhesivo en muchos países, A pesar del hecho de que se diseñan para volatilizar durante el horneado. Sin embargo, conforme el espesor de recubrimiento aumenta, la volatilización se inhibe, dejando el espesador descompuesto en el recubrimiento horneado. Otra desventaja de los espesadores es que no están presentes en la composición horneada, por lo que no contribuyen a las propiedades del recubrimiento horneado resultante. La patente U.S. 6,277,487 Bl describe el uso de este espesador, que es un poliéter y su mezclado junto con partículas finas de fluoropolímero, un surfactante de poliéter y un vehículo líquido por agitación para formar una dispersión uniforme . De acuerdo con los Ejemplos, la composición tiene una viscosidad de 250 a 280 cps (Viscosímetro Brookfield, varilla #2 (SP2) , que opera a 60 rpm) y se aplica a un sustrato recubierto por atomización.

Hay una necesidad de un recubrimiento de fluoropolímero grueso que puede formarse por recubrimiento de un solo paso, sin el uso de aditivos espesadores temporales, tales como el polímero de la patente U.S. 6,277,487 y en donde el recubrimiento tiene una aprobación gubernamental difundida para el contacto con los alimentos .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface esta necesidad proporcionando una emulsión acuosa/aceitosa que contiene partículas de fluoropolímero. Esta composición de emulsión acuosa/aceitosa es una emulsión real, es decir, la emulsión contiene gotas finas de un líquido inmiscible que se dispersan en otro líquido. En la emulsión de la presente invención, el aceite se dispersa como gotas finas- en el agua. En alguna literatura, el termino "emulsión" se usa erróneamente para describir partículas sólidas dispersadas en un medio líquido. La emulsión de la presente invención contiene partículas de fluoropolímero que se dispersan en los medios líquidos que forman la emulsión, pero la dispersión de las gotas de aceite en la fase de agua tiene un efecto profundo sobre la viscosidad de la composición, dándole el carácter de la viscosidad de la mayonesa, por ejemplo, que tiene una viscosidad preferida de por lo menos aproximadamente 2500 cps medida usando un viscosímetro Brookfield, varilla # 3 (SP3) , que opera a 20 rpm. Esta viscosidad alta mantiene las partículas de fluoropolímero dispersas en la emulsión durante el almacenamiento y el manejo. Esta viscosidad es demasiado alta para el uso de la varilla # 2 (SP2) usada para medir la viscosidad en la patente U.S. 6,277,487. Si la viscosidad de la emulsión de la presente invención se redujera por dilución con agua a 1130 cps (SP3, 20 rpm), entonces puede medirse usando la varilla # 2, que da la lectura de viscosidad de 620 cps a 60 rpm. En otras palabras, la emulsión preferida de la presente invención tiene una viscosidad que es por lo menos aproximadamente 4x la viscosidad de las composiciones descritas en esta patente. La emulsión (composición) de la presente invención no se puede rociar usando el equipo de rociado convencional debido a la viscosidad alta de la emulsión. Tiene que diluirse a una viscosidad menor, tal como a 1500 cps o menos, antes de rociarse, y esta dilución se hace agitando simplemente en agua adicional poco antes de la aplicación de rociado. Incluso el diluido, la emulsión que se puede rociar tiene una viscosidad relativamente alta, referida en lo sucesivo como la viscosidad de aplicación, tal como por lo menos aproximadamente 500 cps, más preferentemente de por lo menos aproximadamente de 800 cps, hasta aproximadamente 1500 cps (SP3, 20 rpm) con el propósito de que pueda suministrar un recubrimiento de fluoropolímero de paso simple, grueso, libre de grietas. La mayor viscosidad diluida de la emulsión se prefiere, ya que el requerimiento del espesor de recubrimiento aumenta, especialmente cuando van a recubrirse superficies verticales. La emulsión de la presente invención está de preferencia libre de cualquier espesador polimérico que tiende a descomponerse y evaporarse durante el horneo del recubrimiento formado de la composición, por lo que no hay problema del contacto con alimentos; el fluoropolímero usado en la emulsión de la presente invención tiene amplia aprobación para el uso en aplicaciones de contacto con alimentos . La presente invención también puede definirse con relación al proceso de recubrimiento por rociado de un medio sustrato con un medio acuoso que contiene partículas de fluoropolímero, seguido del secado y horneado para formar un recubrimiento liberado en el sustrato, el mejoramiento comprende llevar a cabo el rociado en un solo paso para obtener un espesor libre de grietas de por lo menos 30 µm para el recubrimiento liberado, en donde el medio acuoso es una emulsión acuosa/aceite.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ejemplos de los fluoropolímeros que pueden usarse en las emulsiones de la presente invención incluyen polvo fino de politetrafluoretileno (PTFE) que tiene una alta viscosidad de fusión que no tiene flujo apreciable a temperaturas elevadas, por lo que el polímero no se fabrica fundido. El PTFE puede ser un homopolímero o un homopolímero modificado, en donde una cantidad pequeña, por ejemplo, menor de 0.5% en mol, de otro monómero se copolimeriza con el tetrafluoroetileno (TFE) para mejorar las propiedades, sin impartir una capacidad de fabricación fundida a la resina. Los fluoropolímeros adicionales incluyen los que fluyen fundidos, tales como policlorotrifluoroetileno, copolímeros de tetrafluoroetileno (TFE) o clorotrifluoroetileno (CTFE) , tales como los copolímeros de TFE con perfluoroolefina que tienen de 3 a 8 átomos de carbono, tal como hexafluoropropileno (HFP) , y/o perfluoro (alquil vinil éter) (PAVE) en el que el grupo alquilo lineal o ramificado contiene de 1 a 5 átomos de carbono. Los monómeros PAVE preferidos son aquellos en los que el grupo alquilo contiene 1, 2, 3 ó 4 átomos de carbono, y el copolímero puede elaborarse usando varios monómeros PAVE, tales como el copolímero de TFE/perfluoro (metil vinil éter) /perfluoro (propil vinil éter) , a menudo llamado MFA por el fabricante. Por lo regular, este es una perfluoroolefina o monómero PAVE, que se usa para formar el homopolímero modificado descrito anteriormente. El copolímero fabricado fundido se elabora incorporando una mayor cantidad de comonómero en el copolímero, por ejemplo, para proporcionar un copolímero que tiene una relación de flujo fundido de aproximadamente 1-100 g/10 min medida de acuerdo con ASTM D-1238 a la temperatura que es estándar para la resina. Los fluoropolímeros mencionados anteriormente que se perhalogenan, y excepto por los polímeros que contienen CTFE son perfluoropolímeros . Los fluoropolímeros de fabricación por fusión adicionales son los copolímeros de etileno con TFE o CTFE y polímeros de fluoruro de polivinilideno, incluyendo los copolímeros . Todos estos copolímeros contienen por lo menos 35% en peso de flúor. Las partículas de fluoropolímero preferidas comprenden el copolímero de tetrafluoroetileno/ hexafluoropropileno, copolímero de tetrafluoroetileno/perfluoro (alquil vinil éter) o politetrafluoretileno . Estos fluoropolímeros como se usan en la presente invención están en forma de partículas, que tienen un tamaño de partícula promedio menor de 1 µm, hasta aproximadamente 100 µm. Muchos de los fluoropolímeros se elaboran por polimerización de dispersión acuosa, en donde las partículas de fluoropolímero conforme se polimerizan están por lo regular en el intervalo de 0.05 a 0.5 µm de diámetro. Los tamaños de partícula descritos en la presente son tamaños de partícula promedios . Estas dispersiones acuosas de fluoropolímeros pueden usarse para proporcionar los componentes acuoso y de fluoropolímero de las emulsiones de la presente invención. El componente de fluoropolímero también puede estar presente en tamaños de partícula grandes, tales como de 20 a 100 µm, de preferencia 20 a 50 µm de diámetro. Estos tamaños de partícula grandes pueden hacerse por coagulación de la dispersión o por secado por rociado como se describe en la Patente U.S. 6,518,349 Bl (Félix et al . ) , con una etapa de trituración opcional para obtener el tamaño deseado de partículas. Las emulsiones de la presente invención pueden contener solamente los fluoropolímeros de tamaño submicrométrico, en tal caso el fluoropolímero constituirá, en general, de 10-90% en- peso, de preferencia 20-60% en peso de la emulsión. La referencia al % en peso de la emulsión de la presente se refiere al peso total de la composición húmeda. De manera alternativa, las emulsiones de la presente invención pueden contener solamente las partículas grandes de fluoropolímero, en tal caso el fluoropolímero constituirá en general 10-70% en peso de la emulsión. De preferencia, la emulsión contiene partículas de fluoropolímero de ambas agrupaciones de tamaño de partícula, por ejemplo, 20-40% en peso de las partículas de tamaño submicrométrico (menos de 1 µm ó 0.05 a 0.5 µm) y junto con 30 a 45% en peso de las partículas de tamaño más grande (20 a 100 µm ó 20 a 50 µm).. El componente aceitoso de la emulsión es un hidrocarburo alifático o aromático que es inmiscible con el agua a temperatura ambiente (15-25°C) . Ejemplos del aceite de hidrocarburo incluyen, pero no se limitan a trimetilbenceno, xileno, propilbenceno, isopropilbenceno, tolueno y mezclas de los mismos . La emulsión de la presente invención se hace mezclando el aceite en la fase acuosa que ya contiene de preferencia las partículas de fluoropolímero bajo condiciones de alto corte para distribuir el aceite en la fase acuosa en forma de gotas finas. De preferencia, un agente emulsificante para el aceite también se adiciona a la composición antes del mezclado de corte para ayudar en la dispersión de las gotas de aceite en la fase acuosa y para mantener la estabilidad de la emulsión. Ejemplos de agentes emulsificantes incluyen alcoholes de hidrocarburos de cadena larga solubles en agua, tales como que contienen por lo menos 8 átomos de carbono, que incluyen dodecanol, octanol, decanol y tetradecanol. La porción orgánica del alcohol que interactúa con el aceite y el grupo -OH del alcohol es hidrofílica para permitir que interactúe con la fase acuosa, para proporcionar ayuda en la emulsificación durante la operación de mezcla de alto corte. La cantidad del aceite en la emulsión de la presente invención será efectiva para aumentar la viscosidad de la emulsión en por lo menos aproximadamente 2000 cps. La cantidad mínima del aceite para lograr este espesamiento dependerá del aceite particular que se usa. En general, por lo menos aproximadamente 0.8% en peso con base en el peso de la emulsión obtendrá este espesamiento. El grado deseado de espesamiento dependerá del método de aplicación que va a emplearse como se explicará a continuación. En general, la cantidad de aceite necesario no excede aproximadamente 5% en peso con base en el peso de la emulsión. Por lo regular, se requiere no más de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 1.5% en peso para obtener viscosidades de la emulsión de aproximadamente 2000 a aproximadamente 3000 cps (SP3, 20 rpm) , que es el intervalo de viscosidad preferido antes de la dilución para obtener una capacidad de atomización. La cantidad de agente emulsificante será tal que sea suficiente para causar que la emulsificación se presente durante el mezclado de alto corte. En general, la cantidad de agente emulsificante está en la relación en peso de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.5:1. De preferencia, la cantidad del agente emulsificante es de aproximadamente 0.4 a aproximadamente 2.5% en peso con base en el peso de la emulsión. Por mezclado de alto corte se entiende que la velocidad y la configuración del mezclador contribuyen a crear un proceso de mezclado, tal que se produzca un remolino (vórtice, remolino) . En el proceso preferido para formar la emulsión de esta invención, una dispersión que contiene partículas de fluoropolímero, agua, otros solventes, pigmentos y aditivos, con la excepción del aceite y el agente emulsificante, se mezclan en un mezclador a una velocidad de aproximadamente 50 rpm. La velocidad del dispositivo de mezclado después se ajusta de aproximadamente 50 rpm a una velocidad más alta de aproximadamente 80 a aproximadamente 100 rpm para formar un remolino. Una porción del aceite de hidrocarburo y agente de emulsificación se añaden al remolino. La velocidad del mezclador después se incrementa de aproximadamente 100 a aproximadamente 120 rpm y se agrega el resto del aceite y agente emulsificante. En una modalidad más preferida, el aceite y el agente emulsificante se mezclan entre sí antes de la adición a la dispersión del fluoropolímero. Las rpm de la propela de mezclado (corte) para obtener el mezclado de alto corte para crear la emulsión, dependerá del diseño de la propela de mezclado. La dispersión de partículas de fluoropolímero en el agua, ya sea que las partículas de fluoropolímero son más grandes que las submicrométricas, en general se forma antes de la adición del aceite de hidrocarburo. En el caso de las partículas de submicrométricas de fluoropolímero, las partículas se dispersan en el medio de polimerización acuoso conforme se forman las partículas . El surfactante que no interfiere con la reacción de polimerización está presente para proveer esta dispersión de partículas de fluoropolímero como polimerizadas en el medio acuoso. Ejemplos de este surfactante son las sales solubles en agua de compuestos perfluoroalifáticos de cadena larga, tales como perfluorooctanoato de amonio. Con el propósito de que las partículas dispersadas de fluoropolímero no se coagulen durante el mezclado de alto corte, se agrega un surfactante adicional a la dispersión acuosa antes de la operación de mezclado; este surfactante estabiliza la dispersión. Un surfactante no iónico comúnmente usado en el procesamiento de la dispersión, es Tritón® X-100, suministrado por Dow Chemical . Este surfactante es una forma de octil fenol etoxilado. Otro surfactante apropiado para el uso en esta invención es Tergitol® TMN-6 o Tergitol® TMN-10 o una mezcla de los mismos, disponible en Dow Chemical Corporation. Estos son etoxilados de alcohol que difieren solamente en el contenido de óxido de etileno. El alcohol usado para elaborar este surfactante es 2, 6, 8-trimetil-4-nananol, que es un alcohol secundario ramificado. La cantidad de tal surfactante que se necesita dependerá de la sensibilidad de las partículas de fluoropolímero dispersadas para coagularse una vez que se someten al alto corte. Por lo tanto, la tendencia varía con la identidad del fluoropolímero, su tamaño de partícula, y la cantidad de partículas de tamaño submicrométrico del fluoropolímero que está presente . En el caso de las partículas grandes de fluoropolímero que están presentes en la emulsión de la presente invención, las partículas se dispersan en el medio acuoso por agitación en presencia del surfactante, tal como el usado para estabilizar la dispersión de las partículas submicrométricas descritas anteriormente. Las partículas de fluoropolímero en el medio acuoso antes de la adición del aceite presentan una viscosidad de hasta aproximadamente 300 cps. La creación de la emulsión de aceite en la fase acuosa incrementa la viscosidad para ser de por lo menos aproximadamente 2000 cps, de preferencia por lo menos aproximadamente 2500 cps. Para algunas aplicaciones, pueden obtenerse emulsiones con viscosidades tan altas como 10,000 cps y son útiles para las composiciones de recubrimiento por inmersión, las cuales se aplican sin dilución. A altas viscosidades, es estable la dispersión de partículas de fluoropolímero ya sean submicrométricas o más grandes. Aunque las partículas de fluoropolímero no contribuyen tanto a la viscosidad de la dispersión acuosa, contribuyen, de manera importante, a la viscosidad de la emulsión. Por lo tanto, la concentración de las partículas de fluoropolímero presentes en la composición junto con la cantidad del aceite de hidrocarburo que crea la fase en emulsión se seleccionan para obtener la alta viscosidad deseada para la emulsión. Conforme se prepara, una emulsión de esta invención tendrá una viscosidad de por lo menos aproximadamente 2000 cps. La alta viscosidad hace estable al producto y previene la sedimentación. La emulsión de esta invención es estable hasta un año o más y es superior en cuanto a estabilidad con respecto a las dispersiones de fluoropolímero de la técnica anterior, las cuales mantienen una estabilidad durante aproximadamente 3-6 meses.

Aplicación del Recubrimiento La emulsión de la presente invención puede aplicarse a sustratos para formar recubrimientos gruesos libres de grietas por los medios convencionales . La aplicación de rociado y rolado son los métodos de aplicación más convenientes, dependiendo del sustrato que va a recubrirse. Son apropiados otros métodos de recubrimiento bien conocidos, que incluyen recubrimiento por inmersión y recubrimiento por enrollado. Las composiciones de emulsión de recubrimiento no adherentes pueden aplicarse como un recubrimiento único o como un número múltiple de recubrimientos . El espesor de película seca, DFT, de un solo recubrimiento será por lo regular de por lo menos 35 µm, de preferencia por lo menos 40 µm, y más preferentemente por lo menos aproximadamente 50 µm. En general, el espesor de recubrimiento máximo de un solo paso, libre de grietas es aproximadamente de 60 µm. Con las emulsiones de esta invención es posible aplicar un número de capas de recubrimiento hasta alcanzar espesores mayores de 100 µm, de preferencia mayores de 300 µm y aún tan altos como 1 mm para aplicaciones, tales como en la industria de procesamiento químico dónde se desean recubrimientos gruesos . Usando las capas múltiples de esta composición de recubrimiento por emulsión para elaborar los recubrimientos gruesos libres de agentes de espesamiento, se elimina la posibilidad del agente de espesamiento parcialmente descompuesto que no se ha volatilizado completamente . La composición del recubrimiento de la emulsión de la presente invención puede aplicarse a cualquier número de sustratos que pueden resistir la temperatura de horneado, tales como metales y cerámicas, ejemplos de los cuales incluyen aluminio, aluminio anodizado, acero laminado en frío, acero inoxidable, esmalte, vidrio, y piroceram. Cuando se desea aplicar la emulsión mediante recubrimiento por rociado, la emulsión se diluye con agua justo antes del rociado a la viscosidad deseada para el espesor de recubrimiento libre de grietas deseado. Por lo regular, la viscosidad de aplicación no será más grande de aproximadamente 1500 cps, por lo regular en el intervalo de aproximadamente 800 a aproximadamente 1500 cps, y por lo regular no será menor de aproximadamente 500 cps. De preferencia, el espesor libre de grietas después del secado y horneado de un recubrimiento de un paso será de por lo menos 35 µm y más preferentemente de por lo menos 40 µm.

MÉTODOS DE PRUEBA Viscosidad Las viscosidades descritas en la presente se determinan usando un Viscosímetro Brookfield SyncroLectric, modelo DV 11+, con varilla # 3, que opera a 20 rpm después de 2 minutos de rotación continua a 25 °C, a menos que se especifique lo contrario. El instrumento mide la viscosidad en términos del torque producido debido al giro de la varilla a una velocidad constante definida, mientras se sumerge en el material bajo prueba.

Prueba de Abrasión de Taber En general una prueba de abrasión se lleva a cabo de acuerdo con ASTM D4060 en donde la superficie de una película se somete al desgaste de dos ruedas abrasivas a una carga conocida. La pérdida en peso y la pérdida de DFT son una medida de la resistencia de una película a la abrasión y se determina después de un número especificado de ciclos. El aparato usado es un Modelo 503 para abrasión de Taber de la Taber Instrument Company. Toda prueba de Taber se hace con ruedas abrasivas CS17/1 kg de carga/1000 ciclos excepto cuando se indique de manera diferente. Las ruedas se limpian para regenerar la superficie abrasiva cada 250 ciclos.

Resistencia a la abrasión Scotch-Brite® La prueba de resistencia a la abrasión Scotch-Brite® se basa en la especificación estándar británica (British Standard Specification) de utensilios de cocina BS 7069 1988. El paso de corte del recubrimiento es el punto final de esta prueba. El patrón de paso de corte se compara con una imagen de referencia. Debido a que el patrón puede ser diferente dependiendo del tipo de sustrato, se recomienda una comparación de recubrimiento estricta, para usar el mismo sustrato para diferentes muestras . Los ciclos se corren hasta el paso de corte y se reportan por micrómetro, para superar las discrepancias en DFT.

Procedimiento de prueba de fractura crítica (CCT) : El procedimiento de prueba CCT usado en los ejemplos es un procedimiento para probar el espesor de película máximo que puede obtenerse mediante el recubrimiento de una composición sobre un sustrato antes de la fractura de la película. La composición de recubrimiento se aplica a un panel de aluminio liso que se limpia pero no es granallado. Se aplica una capa primaria (10 - 12 micrómetros DFT) a la superficie del panel . La capa primaria se seca durante 5 minutos a 105°C seguido de horneando a 380°C durante 20 minutos. El sobre-recubrimiento que se prueba se aplica en un patrón en forma de cuña, de modo que se aplica un recubrimiento que tiene un espesor de 10 micrómetros (DFT) a un extremo de un panel colocado de manera horizontal, aumentando el espesor del recubrimiento en incrementos de 5-10 micrómetros a lo largo del panel hasta que el extremo opuesto del panel tiene un espesor de recubrimiento de 60-70 micrómetros . La acumulación de los incrementos se obtiene mediante el re-rociado húmedo en húmedo, aumentando el número de veces, para producir el espesor deseado desde un extremo del panel hasta el otro. El sustrato recubierto después de que se aplican todos los incrementos se seca durante 5 minutos a 105 °C, se somete a horneado durante 20 minutos a 380°C y, opcionalmente se somete a un horneado prolongado de 330-340°C durante 3 horas. La película de recubrimiento completamente horneada se evalúa por medio de un microscopio con una magnificación 10 X para determinar las regiones de fractura. Las regiones de fractura se miden con un dispositivo de medición MP4C Fisher Dualscope para determinar el DFT.

EJEMPLOS Fluoropolímeros Dispersión 1 de FEP: La dispersión de la resina de fluoropolímero de TFE/HFP en agua que contiene 3.2-4.04% de HFP y una velocidad de flujo fundido de 8.9-13.3 g/10 min se midió a 372°C mediante el método de ASTM D-1238, el % en peso de sólidos 54.50-56.50% y RDPS de 150 nanómetros-210 nanómetros . El tamaño de partícula de la dispersión bruta (RPDS, por sus siglas en inglés) se mide por espectroscopia de correlación fotónica.

Dispersión 2 de FEP: La dispersión de la resina de fluoropolímero de TFE/HFP en agua que contiene 9.8-12.4% de HFP y una velocidad de flujo fundido de 5.3-13.3 g/10 min se midió a 372 °C mediante el método de ASTM D-1238, el % en peso de sólidos 53.00-56.00% y RDPS de 150 nanómetros-210 nanómetros. El tamaño de partícula de la dispersión bruta (RDPS, por sus siglas en inglés) se mide por espectroscopia de correlación fotónica.

Polvo 1 de FEP: El polvo del fluoropolímero de TFE/HFP que contiene 10.3-13.2% de HFP y un tamaño de partícula de aproximadamente 10 micrómetros y una velocidad de flujo fundido de 2.5-13.3 g/10 min se midió a 372 °C mediante el método de ASTM D-1238. El tamaño de partícula promedio de las partículas de polvo se midió por difracción de luz láser en partículas secas (usando el Microtrac lOlLaser Partióle Counter, disponible en Leeds & Northrup, una división de Honeywell Corporation) .

Polvo 2 de FEP: El polvo del fluoropolímero de TFE/HFP que contiene 10.3-13.2% de HFP y un tamaño de partícula en el intervalo de 28.9-45.7 micrómetros y una velocidad de flujo fundido de 2.95-13.3 g/10 min medida a 372°C mediante el método de ASTM D-1238, densidad volumétrica no envasada de 55-87 g/100 ce.

Aglomerante polimérico PAI es una solución al 36% en peso de la resina PAI en un solvente basado en NMP que contiene nafta y alcohol butílico en una relación NMP/nafta/alcohol = 40.5/21.5/2.0 (grado PD-10629, Phelps-Dodge Magnet Wire Co.). La resina PES son granulos de poliétersulfona Ultrason E 2020P adquirida en BASF. En los siguientes ejemplos, los sustratos de hoja de aluminio se .limpian y granallan con una mezcla 50/50 de óxido de aluminio de malla 60 y 80 usando una presión de 5-6 bar para una rugosidad de 3-5 micrómetros Ra. Las capas primarias formadas en los ejemplos tienen la siguiente composición pre-horneo: Tabla 2 - Capas primarias Primaria 1 Primaria 2 Verde Azul Aglomerantes Poliméricos Resina PAI 2.83 2.70 Resina PES 6.87 6.57 Resina de melamina 0.20 0.20 formaldehído butilada Primaria 1 Primaria 2 Verde Azul Fltioropolimero Polvo 1 de FEP 11.25 10.76 Solventes N-metil-2-pirrolidona 48.95 48.60 Otros orgánicos* 19.19 17.31 Pigmentos Oxido de Cromo (III) 2.82 Azul ultramarino 4.83 Sulfato de bario 6.58 7.67 Otros aditivos** 1.31 1.36 Total 100 100 *Otras sustancias orgánicas podrían incluir alcohol de diacetona, alcohol metil isobutílico, nafta pesada, alcohol isobutílico, etc. o mezclas de los mismos. **Otros aditivos incluyen agentes dispersantes como Tritón X-100 y/o agente de flujo como resina poliacrílica. Las capas de sobre-recubrimiento formadas en los Ejemplos tienen la siguiente composición pre-horneo.

Tabla 3 - Sobre-recubrimientos Sobre Sobre Sobre Sobre recubrimiento recubrimiento recubrimiento recubrimiento 1 2 3 4 Fluoropolimero Dispersión FEP 83.14 70.23 70.18 1 Dispersión FEP 23.34 2 Polvo FEP 2 28.00 Solventes Glicerina 7.69 6.35 6.35 4.66 Xileno 7.83 7.54 7.53 Otros 0.40 orgánicos Agua 5.99 7.65 35.20 Agente Dispersante Tritón 1.34 3.00 3.10 4.00 Surfinol 2.80 Sulfonato de 0.07 0.04 naftaleno sódico Sobre Sobre Sobre Sobre recubrimiento 1 recubrimiento 2 recubrimiento 3 recubrimiento 4 Pigmentos Oxido de cromo 6.82 (III) Cobalto azul 5.12 Negro de humo 0.03 Emulsiflea e 1-dodecanol 0.53 Aceite 1.07 hidrocarburo* aromático Total 100 100 100 100 *Solvesso 100 (de ExxonMobil, Esso o Shell) , fracción de hidrocarburo que contiene >50% de nafta (ligeramente aromático), ±34% 1,2,4 trimetil benceno y con Xileno, mesitileno, propilbenceno e isopropilbenceno.

Ejemplo Comparativo A Para preparar un sustrato recubierto que tiene un color verde, una capa primaria 1 verde (10-15 micrómetros DFT) se aplica a un panel de aluminio granallado (como se describió anteriormente) y se seca durante 10 minutos a 250°C. Se aplica entonces una capa de sobre recubrimiento 2 verde (10-12 micrómetros) y se seca durante 5 minutos a 105°C seguido por horneo a 380°C por 20 minutos. Una segunda capa de sobre recubrimiento 2 verde (10-12 micrómetros DFT) se aplica y se seca durante 5 minutos a 105°C seguido por horneo a 380°C durante 20 minutos. Una capa de sobre recubrimiento 1 claro (10-12 micrómetros) después se aplica como una capa superior y se seca durante 5 minutos a 105°C seguido por horneo a 380°C durante 20 minutos. El sustrato recubierto después se somete a un horneo prolongado a 330-340°C durante 3 horas. El espesor de la película seca (DFT) total del recubrimiento es de 40-50 micrómetros. Los recubrimientos se aplican usando una pistola de rociado DeVilbiss modelo JGA con una boquilla de 1.4 mm a una presión de 3 bar. Antes de la aplicación, las viscosidades de los sobre recubrimientos se determinan usando una varilla #2 que opera a 20 rpm como se describió anteriormente. La viscosidad del sobre-recubrimiento 1 es de 150 cps. La viscosidad del recubrimiento 2 es de 200 cps. El panel recubierto se somete a una prueba de abrasión Taber y a una prueba SBAR como se describió anteriormente en la sección de métodos de prueba. La abrasión Taber se determina que es de 57.3 mg. Los resultados SBAR son 90 ciclos por micrómetro. El sobre recubrimiento 1 y el sobre recubrimiento 2 se someten cada uno a la prueba de fractura crítica según se describió en la sección de métodos de prueba. El CCT para ambos sobre-recubrimientos usados en este sistema es de 10-15 micrómetros .

Ejemplo Comparativo B Para preparar un sustrato recubierto que tiene un color azul, se sigue el mismo procedimiento como se describió en el ejemplo comparativo A, con la excepción de que la capa primaria usada es la capa primaria 2 azul y dos capas de sobre-recubrimiento 3 azul en lugar del sobre-recubrimiento 2. Justo como en el ejemplo comparativo A, una capa de sobre-recubrimiento 1 claro se aplica como la capa superior. Antes de la aplicación, las viscosidades de los sobre recubrimientos se determinan usando la varilla 2 que opera a 20 rpm como se describió anteriormente. La viscosidad del sobre-recubrimiento 3 es de 200 cps. El panel recubierto se somete a la prueba de abrasión Taber y a la prueba SBAR. El sobre recubrimiento 3 se analiza de acuerdo al espesor de fractura crítico (CCT) . Los resultados de la abrasión Taber, SBAR y CCT son aproximadamente los mismos que los reportados para el ejemplo comparativo A.

Ejemplo 1 Para preparar el sobre-recubrimiento 4 que es la emulsión de interés de la presente invención, todos los ingredientes del sobre-recubrimiento, como se listan en la Tabla 3 con la excepción del dodecanol y el hidrocarburo aromático, se combinan en un tanque de mezclado (1390 x 1100 mm) . Dentro del tanque hay propulsores A320 suministradas por Mervers, de tal manera que la relación del propulsor al diámetro del tanque es de 0.44. La velocidad del dispositivo mezclador se ajusta a 80-100 rpm para crear un remolino. El dodecanol y el hidrocarburo aromático se mezclan de manera separada y después aproximadamente la mitad de la cantidad total se adiciona lentamente al remolino. La velocidad del mezclador se incrementa a 100-120 rpm y se adiciona la cantidad sobrante de la mezcla de dodecanol e hidrocarburo aromático. La viscosidad se eleva de 400-500 cps a 2500 cps en alrededor de 5 a 10 minutos, después del comienzo de la adición de la mezcla de dodecanol e hidrocarburo aromático. A esta viscosidad alta el producto es estable durante hasta un año y se previene la sedimentación. Para la aplicación, la emulsión se reduce a 1100-1200 cps (SP3, 20 RPM) mediante una reducción con agua al 10-12%. Para preparar un sustrato recubierto que tiene un color verde, una capa primaria 1 verde (10-15 micrómetros DFT) se aplica a un panel de aluminio granallado (como se describió anteriormente) y se seca durante 10 minutos a 250°C. Una capa de sobre-recubrimiento 4 se aplica entonces (20-40 micrómetros) y se seca durante 5 minutos a 105°C seguido por horneo a 380°C durante 20 minutos. El sustrato recubierto se somete después a un horneo prolongado de 330-340°C durante 3 horas. El espesor de película seca (DFT) total del recubrimiento es de 40-50 micrómetros con sólo una capa de sobre-recubrimiento aplicada. La aplicación de recubrimiento primario se hace con pistola de rociado DeVilbiss, modelo JGA con una boquilla de 1.4 mm a una presión de 3 bar. El sobre-recubrimiento se aplica usando una pistola de rociado de baja presión Kremlin, modelo M21G con una boquilla de 1.8 mm a una presión de 1-2 bar. El panel recubierto se somete a una prueba de abrasión Taber y a la prueba SBAR. El sobre-recubrimiento 4 se analiza para el espesor de fractura crítico (CCT) como se describió anteriormente en la sección de métodos de prueba. La abrasión Taber se determina que es de 13.5 mg. Los resultados SBAR son 115 ciclos por micrómetro. El CCT del sobre recubrimiento 4 de este sistema es mayor de 50 micrómetros en el que no se observa un agrietamiento real . La capa primaria verde proporciona color verde a todo el recubrimiento visible a través del sobre-recubrimiento 4. De manera alternativa, se puede agregar pigmento al sobre-recubrimiento 4 y se obtienen los mismos resultados.

La resistencia a la abrasión y el espesor de fractura crítico de este sistema se mejora ampliamente sobre el de las composiciones de la técnica anterior, descritas en los ejemplos comparativos A y B. Adhesión, brillo y rendimiento de horneo son excelentes para el uso de recubrimientos no adherentes en utensilios de cocina.

Ejemplo 2 Para preparar un sustrato recubierto que tiene un color azul, se sigue el mismo procedimiento como se describió en el ejemplo 1 con la excepción de que la capa primaria usada es la capa primaria 2 azul. Justo como en el ejemplo 1, el espesor de capa del sobre-recubrimiento 4 (DFT 40-50 micrómetros) se aplica como el recubrimiento superior. Los resultados de abrasión Taber, SBAR y CCT son aproximadamente los mismos que los reportados en el ejemplo 1. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una emulsión acuosa/aceite, caracterizada porque contiene partículas de fluoropolímero.
2. 2. La emulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas del fluoropolímero comprenden partículas que tienen un tamaño de partícula promedio menor que 1 micrómetro y partículas que tienen un tamaño de partícula promedio de 20-100 micrómetros.
3. 3. La emulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas del fluoropolímero comprenden el copolímero de tetrafluoroetileno/hexafluoropropileno, copolímero de tetrafluoroetileno/perfluoro (alquil vinil éter) o politetrafluoroetileno .
4. 4. La emulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el aceite es aceite de hidrocarburo aromático.
5. 5. La emulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque contiene un agente emulsificante.
6. 6. La emulsión de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el agente emulsificante es un alcohol de hidrocarburo alifático que contiene por lo menos 8 átomos de carbono.
7. 7. La emulsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene una viscosidad de por lo menos 2000 centipoises.
8. 8. Un proceso de recubrimiento por rociado de un sustrato con un medio acuoso que contiene partículas de fluoropolímero, seguido por secado y horneo para formar un recubrimiento de liberación en el sustrato, caracterizado porque el mejoramiento comprende llevar a cabo el rociado en un sólo paso para obtener un espesor libre de grietas de por lo menos 30 µm para el recubrimiento liberado, en donde el medio acuoso es una emulsión acusa/aceitosa.
9. 9. Un proceso para formar una emulsión acuosa/aceitosa que contiene partículas de fluoropolímero en un proceso de mezclado de alto corte, caracterizado porque comprende mezclado de la dispersión que contiene las partículas de fluoropolímero a una velocidad suficiente para causar la formación de un remolino, adicionar aceite y agente emulsificante a la dispersión, aumentar la velocidad de la mezcla para formar la emulsión acuosa/aceitosa que tiene una viscosidad de por lo menos 2000 centipoises.