MXPA06012200A - Composiciones para recubrimiento curables con rayos uv. - Google Patents

Abstract

Composiciones para recubrimiento curables con rayos UV y metodos para aplicar tales composiciones a superficies, para proporcionarles resistencia a la abrasion y/o rigidez estructural. Las composiciones curables con rayos UV de la presente invencion incluyen al menos un (met)acrilato curable, al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnetico, y un rellenador inorganico, al menos una parte del cual tiene un tamano de particula en el rango desde 1 hasta 1,000 nm. Las composiciones pueden contener ademas un diluyente reactivo.

Description

COMPOSICIONES PARA RECUBRIMIENTO CURABLES CON RAYOS UV Campo de la Invención La presente invención se refiere a las composiciones de recubrimiento curables por rayos ultravioleta (UV), resistentes a la abrasión, y a métodos para aplicar dichas composiciones a las superficies con el fin de darles resistencia a la abrasión. En particular, las composiciones de la presente invención proveen recubrimientos a las superficies, como por ejemplo en reflectores de carretera, para prevenir la abrasión y su desgaste producto de la intemperie. También se puede aplicar las composiciones de la presente invención a medios filtrantes, con el fin de proporcionarles rigidez estructural. Antecedentes de la Invención Las superficies de muchos artículos moldeados o vaciados se beneficiarían presentando resistencia a la abrasión. Por ejemplo, la abrasión causada por las condiciones climatológicas a la intemperie es una causa notoria de daño a dichos artículos moldeados o vaciados. Los materiales convencionales para fabricar partes moldeadas o vaciadas, sin embargo, no poseen típicamente suficiente dureza de superficie. Por esto, es deseable recubrir estas superficies con composiciones que les imparten resistencia a la abrasión. Por ejemplo, las superficies de los reflectores de carretera moldeados necesitan soportar cierto nivel de abrasión debido al contacto con objetos y las condiciones climáticas. Además, los filtros típicos, como por ejemplo los filtros de aceite, emplean una pantalla de alambre para sostener el filtro de papel, dada la falta de rigidez del mismo. Es deseable, entonces, recubrir el filtro de papel convencional con una composición que imparta rigidez estructural, eliminando así la necesidad de una pantalla de alambre. También es importante, sin embargo, que la composición de recubrimiento no obstruya el filtro de papel. No se cree que el estado de tecnología pueda proveer una composición curable con rayos UV, cuyos productos de reacción tengan una resistencia a la abrasión que satisfaga las necesidades de esta y otras aplicaciones. Breve descripción de la Invención La presente invención se refiere a composiciones de recubrimiento curables con rayos UV, que proporcionan resistencia a la abrasión y/o rigidez estructural a las superficies. En dicho aspecto de la presente invención, se provee una composición de recubrimiento curable con rayos UV resistente a la abrasión, la cual incluye un (met)acrilato curable, un fotoiniciador que se absorbe sólo en el rango UV del espectro electromagnético, y un rellenador inorgánico, del cual al menos una porción tiene un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm. En un escenario deseable, la partícula es de menos de aproximadamente 50 nm (de diámetro), En otro aspecto de la presente invención, se provee una composición de recubrimiento curable con rayos UV y resistente a la abrasión , que incluye un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético; el fotoiniciador contiene 1 -hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona, presente en una cantidad aproximadamente de entre 4.5 % y 5.5 % por peso de la composición, triacrilato de trimetilolpropano con presencia de partículas coloidales de sílice en una cantidad de entre aproximadamente 69 % y 73 % por peso de la composición, y dimetil acrilamida presente en una cantidad de entre aproximadamente 22 % y 25 % de la composición. En otro aspecto de la presente invención, se provee una composición de recubrimiento curable con rayos UV y resistente a la abrasión, que incluye una dispersión coloidal nanoesférica de sílice en una matriz de (met)acrilato, al menos un reactivo diluyente, y al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético. En aún otro aspecto de la presente invención, se provee un reflector para carretera recubierto resistente a la abrasión , incluyendo un reflector para carretera que tiene al menos una superficie, la superficie tiene un recubrimiento que incluye el producto de la reacción de al menos un (met)acrilato curable, al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, y un rellenador inorgánico, del cual al menos una porción presenta un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm. En otro aspecto de la presente invención, se provee un reflector para carretera que tiene un recubrimiento resistente a la abrasión, dicho reflector para carretera recubierto resistente a la abrasión formado mediante el proceso de proveer un reflector para carretera que tiene al menos una superficie, apliando una composición curable con rayos UV a dicha superficie, donde la composición curable con rayos UV incluye al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, sílice con un tamaño de partícula en el rango entre 1 y 1 ,000 nm, y al menos un (met)acrilato curable, y exponiendo la superficie recubierta a luz UV para curar la composición de recubrimiento. En aún otro aspecto de la presente invención, se provee un medio filtrante que presenta rigidez estructural, formado mediante el proceso de proveer un medio filtrante que tiene una superficie, aplicando una composición curable con rayos UV a dicha superficie, donde dicha composición curable con rayos UV incluye al menos un fotoiniciador que absorbe solamente el rango de UV del espectro electromagnético, sílice con un tamaño de partícula en el rango de entre 1 y 1 ,000 nm, y al menos un (met)acrilato curable, y exponiendo la superficie recubierta a luz UV para curar la composición de recubrimiento. La presente invención además está dirigida a métodos para aplicar composiciones curables con rayos UV a las superficies. En uno de estos aspectos, se provee un método para aplicar un recubrimiento curable con rayos UV, resistente a la abrasión, a una superficie, que incluye el rociar una composición curable con rayos UV sobre la superficie hasta obtener un espesor de recubrimiento de aproximadamente 25.4 mieras a 50.8 mieras (1 a 2 mils) , donde la composición curable con rayos UV incluye al menos un fotoiniciador que absorbe solamente el rango de UV del espectro electromagnético, sílice que tenga un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm, y al menos un (met)acrilato curable, y exponiendo la superficie recubierta a luz UV para curar la composición de recubrimiento. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se provee un método para impartir resistencia a la abrasión a una superficie, incluyendo los pasos de proveer un artículo que tenga al menos una superficie; aplicarle una composición curable con rayos UV a dicha superficie, donde la composición curable con rayos UV incluya al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, sílice con una tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm, y al menos un (met)acrilato curable; y exponer la superficie a luz UV para curar la composición y formar un recubrimiento resistente a la abrasión. La aplicación de las composiciones curables con rayos UV de la presente invención puede impartir resistencia a la abrasión y al desgaste por exposición a la intemperie a estas superficies. Adicionalmente, las composiciones curables con rayos UV de la presente invención pueden ser aplicadas a medios filtrantes para darles rigidez estructural. Las composiciones curables con rayos UV de la presente invención dan rigidez a los medios de filtrado sin compensar la permeabilidad de estos. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista de corte transversal del reflector para carretera, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, que presenta un recubrimiento resistente a la abrasión. La figura 2 es una vista en perspectiva de un papel filtrante recubierto, de tamaño no determinado, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 2a es una vista de corte transversal del papel filtrante de la figura 2. La figura 3 es una gráfica que ilustra la permeabilidad al aire contra la cantidad de la composición de la presente invención cuando se aplica a medios filtrantes. La figura 4 es una gráfica que ilustra la rigidez contra la cantidad de la composición de la presente invención aplicada a medios filtrantes. Descripción Detallada de la Invención La presente invención se refiere a composiciones de recubrimiento curables con rayos UV, así como a métodos para aplicar dichas composiciones a superficies, como por ejemplo, reflectores para carretera. Las composiciones de la presente invención se curan mediante su exposición a luz UV para formar un recubrimiento en película, que muestra resistencia aumentada a la abrasión y al desgaste de la superficie por exposición a la intemperie. En otras modalidades, las composiciones de la presente invención se aplican a medios de filtración para proveer rigidez estructural sin obstruir dichos medios de filtración. El término "curar" o "curando" como se usa aquí, refiere a un cambio de estado, condición y/o estructura en un material que es usualmente, pero no necesariamente, inducido por al menos una variable, como el tiempo, temperatura, humedad, radiación, presencia y cantidad en dicho material, de un catalizador o acelerador de curado, o similar. Dichos términos cubren tanto el curado parcial como también el curado completo. Las composiciones de la presente invención incluyen al menos un (met)acrilato curable, al menos un fotoiniciador y un rellenador inorgánico. El fotoiniciador se absorbe solamente en el rango de UV del espectro electromagnético. Las composiciones además pueden incluir un diluyente reactivo. El componente (met)acrilato curable contenido en las composiciones de la presente invención es un monómero de (met)acrilato. Los ejemplos de monómeros de (met)acrilato adecuados incluyen , pero no se limitan a: (met)acrilatos de uretano; (met)acrilatos de polibutadieno; triacrilato de trimetilolpropano; diacrilato de hexanodioi; diacrilato de hexanodiol alcoxilado; poliacrilato portador de hidroxilo, poliéster portador de doble unión hidroxilo; triacrilato de tris(2-hidroxietil)isocianurato; tetraacrilato de pentaeritritol etoxilado y combinaciones de estos. Los (met)acrilatos o matrices de (met)acrilato curables se encuentran presentes en las composiciones de recubrimiento resistentes a la abrasión, por ejemplo, en una cantidad de aproximadamente entre 5 y 85 % por peso en la composición final (p/p). De manera deseable, los (met)acrilatos curables se encuentran presentes en una cantidad de aproximadamente entre 65 y 75 % por peso (p/p), y más deseablemente entre aproximadamente 69 y 73 % por peso (p/p). Las composiciones de la presente invención también incluyen un rellenador inorgánico. Al menos una porción del componente rellenador incluye partículas en el rango de entre 1 y 1 ,000 nanómetros (nm). Deseablemente, dicho rellenador inorgánico esta constituido por nanopartículas de sílice coloidal. Dichas nanopartículas de sílice pueden estar en una dispersión en el componente (met)acrilato curable. El rellenador puede estar presente, por ejemplo, en cantidades de aproximadamente entre 30 % y 50 % por peso del componente (met)acrilato. Un ejemplo de dichas partículas de rellenador disponibles comercialmente se vende la marca comercial NANOCRYL, como NANOCRYL XP 21/1045, de Hans Chemie, Alemania. Los rellenadores de NANOCRYL son acrilatos reforzados con nano-sílice. En particular, el NANOCRYL es un monómero de acrilato trifuncional reforzado con sílice, que tiene un contenido de sílice de aproximadamente 50 % por peso. El componente de sílice está formado por nano-esferas de SiO2 sintético con superficie modificada, con un tamaño de partícula menor que aproximadamente 50 nm y una distribución estrecha de tamaño de partícula. El NANOCRYL es una dispersión coloidal de las nano-partículas de sílice en el acrilato curable. Otro ejemplo de partículas de rellenador disponibles comercialmente se vende bajo la marca comercial HIGHLINK OG, por Clariant, Francia. Los rellenadores HIGHLINK OG son suspensiones líquidas de nano-partículas coloidales de sílice en un medio orgánico. Las partículas de sílice son esféricas, no porosas, amorfas, no aglomeradas y monodispersas. El tamaño de partícula abarca desde aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 50 nm, y el contenido de sílice es aproximadamente de entre 30 y 50 % por peso. Aún otro ejemplo de partículas de rellenador disponibles comercialmente se vende bajo la marca comercial NANOPOX, como NANOPOX XP 22, por Hans Chemie, en Alemania. Los rellenadores NANOPOX son dispersiones de rellenadores de sílice monodispersas en resinas epoxi, en un nivel de hasta aproximadamente 50 % por peso. Se cree, que los rellenadores NANOPOX presentan ordinariamene un tamaño de partícula de entre aproximadamente 5 nm y 80 nm. Y se informa que el NANOPOX XP 22 tiene un contenido de 40 por ciento por peso de partículas de sílice con un tamaño de partícula de aproximadamente entre 15 y 20 nm en la resina epoxi de éter digilcidílico de bisfenol-F. Las composiciones de recubrimiento resistente a la abrasión de la presente invención también incluyen un fotoiniciador, que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético. Como tal, el fotoiniciador absorbe radiación con longitudes de onda que están fuera, o que son más cortas que el espectro de luz visible, generalmente menores que aproximadamente 400 nm. El fotoiniciador responde a dicha radiación UV para iniciar e inducir el curado del componente (met)acrilato curable. Una variedad de fotoiniciadores UV son conocidos en la materia, y pueden ser empleados de acuerdo con la presente invención. El fotoiniciador puede ser una benzofenona o una benzofenona sustituida, como por ejemplo una a-hidroxicetona. Una a-hidroxicetona particularmente adecuada es la 1 -hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona (disponible comercialmente como IRGACURE 184 de Ciba Speciality Chemicals, Inc.), la cual es representada por Ciba mediante la estructura siguiente: Los picos de absorción para la 1 -hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona aparecen a 246, 280 y 333 nm (en metanol). De acuerdo con esto, una modalidad de la presente invención incluye un fotoiniciador que se absorbe radiación a longitudes de onda de alrededor de 333 nm o más cortas. Otras a-hidroxicetonas y mezclas adecuadas incluyen 2-hidroxi-2-metil-1 -fenil-propan-1 -ona (picos de absorción a 245, 280, y 331 nm) (DAROCUR 1 1 73); 2-hidroxi-1 -[4-(2-hidroxietoxi)fenil]-2-metil-1 -propanona (con picos de absorción a 276 y 331 nm) (IRGACURE 2959); y mezclas como I RGACURE 1000 e IRGACURE 500 (todos disponibles comercialmente en Ciba Speciality Chemicals, Inc.). Otros fotoiniciadores UV adecuados incluyen, pero no se limitan a: acetofenona y acetofenonas sustituidas; benzoin y sus esteres alquilílicos; xantona y xantonas sustituidas; dietoxi-acetofenona; éter metílico de benzoin; éter etílico de benzoin; éter isopropílico de benzoin; dietoxixantona; cloro-tio-xantona; N-metil dietanol-amino-benzofenona; 1 -benzoil-ciclohexanol; 2-bencil-2-(dimetilamino)-1 -[4-(4-morfolinil)fenil]-1 -butanona; amino-cetonas, como IRGACU RE 907, I RGACURE 369 e I RGACURE 1 300 (todos disponibles comercialmente en Ciba Speciality Chemicals, Inc.); bencildimetil-cetales, como I RGACU RE 651 (disponible comercialmente en Ciba Speciality Chemicals, Inc.); BAPO (óxido de bis acil fosfina) y mezclas de ellos, tales como IRGACURE 81 9, I RGACURE 1 700, I RGACU RE 1800, I RGACU RE 1850 y DAROCUR 4265 (todos disponibles comercialmente en Ciba Speciality Chemicals, I nc.); metalocenos, como IRGACURE 784 e IRGACURE 261 (ambos disponibles comercialmente en Ciba Speciality Chemicals, I nc.); benzofenonas, como DAROCUR BP (disponible comercialmente en Ciba Speciality Chemicals, Inc.); y mezclas de ellos. Los fotoiniciadores se encuentran presentes en las composiciones de recubrimiento resistente a la abrasión, por ejemplo, en una cantidad desde aproximadamente 1 % hasta aproximadamente 12 % por peso de la composición final (p/p). Deseablemente, los fotoiniciadores se encuentran presentes en una cantidad desde aproximadamente 3 % hasta aproximadamente 8 % (p/p), y más deseablemente desde aproximadamente 2.5 % hasta aproximadamente 3.5 % (p/p). Las composiciones de la presente invención también pueden incluir un diluyente reactivo. Se puede utilizar una variedad de diluyentes reactivos, como por ejemplo, N,N-dimetil acrilamida. Los diluyentes reactivos pueden estar presentes en una cantidad de entre aproximadamente 1 y 30 % por peso en la composición final (p/p). Deseablemente, los diluyentes reactivos se encuentran presentes en una cantidad de entre aproximadamente 20 % y 27 % (p/p), y más deseablemente aproximadamente entre 22 % y 25 % (P/P). Más aún, las composiciones de la presente invención pueden incluir un estabilizador de luz. Los estabilizadores de luz generalmente evitan la degradación causada por la radiación UV contenida en la luz solar. Convencionalmente, los estabilizadores de luz incluyen absorbentes de UV y estabilizadores de luz de amina disminuida. En las composiciones de la presente invención, el estabilizador de luz deseablemente se encuentra libre de insaturación etilénica, de modo que no se polimerizará y se entrecruzará en el sistema.

Los estabilizadores de luz adecuados, libres de insaturación etilénica, incluyen, pero no se limitan a: hidroxibenzotriazoles, tales como 2-(2H-benzotriazol-2-il)-4,6-bis(1 -metil-1 -feniletil)fenol (disponible comercialmente como TINUVIN 900 de Ciba); hidroxifeniltriazinas, tales como mezclas de 2-[4-[(2-hidroxi-3-dodeciloxipropil)oxi]-2-hidroxifenil]-4,6-bis(2,4-dimetiIfenil)-1 ,3,5-triazina y 2-[4-[(2-hidroxi-3-trideciloxipropil)oxi]-2-hidroxifenil]-4,6-bis(2,4-dimetilfenil)-1 ,3,5-triazina (disponible comercialmente como TINUVIN 400 de Ciba); y estabilizadores de luz de amina disminuida, tales como mezclas de bis(1 ,2,2,6, 6-pentametil-4-piperidinil)sebacato y metil(1 ,2,2,6,6-pentametil-4-piperidinil)sebacato (disponibles comercialmente como TINUVIN 292 de Ciba). Las composiciones de la presente invención generalmente tienen viscosidades que van desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 3000 cps (a 25° C). Deseablemente, la viscosidad abarca desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 300 cps, y más deseablemente va desde aproximadamente 53 hasta aproximadamente 57 cps. De acuerdo con la presente invención, una combinación deseable de los componentes mencionados arriba incluye: triacrilato de trimetilolpropano, como componente (met)acrilato curable con sílice amorfa dispersa en él; N,N-dimetil acrilamida como diluyente reactivo; y 1 -benzoil ciclohexanol como fotoiniciador. Otra combinación deseable de los componentes arriba mencionados incluye: aproximadamente entre 5 y 85 por ciento (p/p) de triacrilato de trimetilolpropano como el componente (met)acrilato curable, que tiene aproximadamente desde 20 hasta 60 %, preferiblemente 50 %, de nano-partículas de sílice coloidal dispersas en él; aproximadamente desde 1 hasta 12 % (p/p) de 1-hidroxi- ciclohexil-fenil-cetona como fotoiniciador; y aproximadamente desde 1 hasta 30 % (p/p) de N,N-dimetil acrilamida como diluyente reactivo. La viscosidad de la composición deseablemente abarca aproximadamente entre 5 y 3000 cps. Aún otra combinación deseable, de acuerdo con la presente invención incluye: desde aproximadamente 65 hasta aproximadamente 75 % p/p de triacrilato de trimetilolpropano, que tiene aproximadamente 50 % de nano-partículas de sílice coloidal dispersas en él; desde aproximadamente 3 % hasta aproximadamente 8 % (p/p) de 1-hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona; y desde aproximadamente de 20 % hasta aproximadamente 27 % (p/p) de N,N-dimetil acrilamida. La viscosidad de la composición deseablemente abarca entre aproximadamente 10 y 300 cps. Una composición particularmente deseable de la presente invención incluye: aproximadamente 69 % hasta aproximadamente 73 % p/p de triacrilato de trimetilolpropano con aproximadamente 50 % de nano-partículas de sílice coloidal dispersas en él; aproximadamente 2.5 % hasta aproximadamente 3.5 % (p/p) de 1-hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona; y aproximadamente de 22 % hasta 25 % (p/p) de N,N-dimetil acrilamida. La viscosidad de la composición deseablemente abarca entre aproximadamente 53 y 57 cps.

De acuerdo con la presente invención, se puede aplicar las composiciones curables con rayos UV a una superficie para formar un recubrimiento sobre ellas. Por ejemplo, puede aplicarse la composición a la superficie de un reflector para carretera u otro artículo similar. En modalidades alternativas, la composición puede aplicarse a medios filtrantes de papel, como el que se utiliza en los filtros de aceite, para darles rigidez. Sin embargo, otras superficies están consideradas dentro del alcance de la presente invención. Al exponérseles a la luz UV, las composiciones de la presente invención se curan y forman un recubrimiento que da durabilidad mejorada, resistencia a la abrasión y/o incremento de rigidez a la superficie. Por ejemplo, la figura 1 muestra un reflector para carretera (10) que tiene un recubrimiento resistente a la abrasión (100) en la(s) superficie(s) (200). El reflector para carretera (10) puede fabricarse de cualquier material convencional conocido por los expertos en la materia. El recubrimiento (100) mejora la habilidad del reflector para carretera (10) para soportar condiciones climáticas duras. De acuerdo con otra modalidad, como se muestra en la figura 2, un medio de filtración, por ejemplo un filtro de papel (20), es recubierto con una composición de la presente invención. Se aplica el recubrimiento (300) a la(s) superficie(s) (400) del filtro de papel (20) para darle rigidez estructural. Dicha rigidez permite al filtro de papel ser utilizado en un aparato, que podría ser pero no se limita a, un filtro de aceite sin necesidad de una pantalla de alambre para proveer soporte. Más aún, las composiciones de la presente invención deseablemente proveen tal rigidez sin obstruir el medio de filtración. De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, los recubrimientos le dan resistencia a la abrasión a una superficie. El nivel de resistencia a la abrasión dado a una superficie se determina generalmente por el brillo que posterior al curado mantiene el recubrimiento. El mantenimiento de brillo posterior al curado puede medirse sometiendo dicha superficie recubierta a pruebas de resistencia a la abrasión, tales como la de la especificación federal FF-W-1825. De acuerdo con esta prueba, se somete a la superficie recubierta a un procedimiento de abrasión con fibra de acero. Más específicamente, se coloca fibra de acero grado 3 en la superficie recubierta. Se aplica una carga de alrededor de 22.68 kilogramos (50 libras), y se frota la superficie unas 100 veces con la fibra de acero. Los recubrimientos resistentes a la abrasión de la presente invención deseablemente mantienen aproximadamente el 90 % del brillo posterior al curado cuando se les somete a esta prueba estándar, y más deseablemente, aproximadamente el 95 % del brillo posterior al curado. La habilidad de los recubrimientos para mantener estos altos niveles de brillo demuestra su resistencia a condiciones de abrasión. Adicionalmente, una vez aplicadas y curadas, las composiciones de la presente invención deseablemente proveen resistencia a la abrasión sin volverse amarinasen un grado sustancial con el paso del tiempo. El grado en el que el color de un objeto cambia desde su naturaleza incolora o blanca hacia el amarillo se mide sometiendo el recubrimiento a pruebas estándar, como la ASTM E313, que se incorpora aquí mediante referencia. Por ejemplo, los recubrimientos de la presente invención no se vuelven amarillos en más de 40 % cuando se les somete a pruebas estándar de amarillamiento durante 500 horas. La presente invención también se refiere a métodos para aplicar las composiciones de recubrimiento curables con rayos UV a una superficie. De acuerdo con estos métodos, una composición curable con rayos UV puede ser rociada sobre una superficie hasta obtener un espesor de recubrimiento de entre aproximadamente 2.54 y 5.08 mieras (1 y 2 mil). La composición curable con rayos UV contiene al menos un fotoiniciador que absorbe solamente el rango de UV del espectro electromagnético, un rellenador inorgánico, deseablemente sílice, y al menos un (met)acrilato curable. La composición también puede contener un diluyente reactivo, así como otros componentes como los descritos arriba. Otros medios de aplicación convencional tales como untado o sumergido, pero no limitados a ellos, pueden utilizarse para aplicar el recubrimiento. Una vez recubierta, la superficie es expuesta a luz UV para curar la composición. Por ejemplo, el artículo recubierto puede colocarse en una banda transportadora para ser curado. El sistema de banda Fusión con bombillas "H" es un ejemplo de un aparato adecuado. En dicho procedimiento, se coloca el artículo en una banda transportadora con una velocidad de alrededor de 4.57 metros por minuto (15 pies por minuto). Se colocan varias lámparas sobre el aparato para proveer luz UV para el curado. Las lámparas pueden colocarse, por ejemplo, a una altura de aproximadamente 10.16 cm (4 pulgadas) sobre la superficie del artículo recubierto. Los niveles típicos de irradiación dados por las lámparas se muestran en la tabla 1 siguiente. Tabla 1 Mientras el artículo avanza por el aparato de banda, la superficie recubierta se expone a la fuente de luz UV, y esto cura la composición. La composición curada da resistencia a la abrasión, mejora las propiedades de resistencia al desgaste y/o la rigidez de la superficie, permitiéndole, por ejemplo, soportar condiciones de intemperie duras. Ejemplos Ejemplo 1 : Este ejemplo describe diversas formulaciones de componentes utilizados para hacer las composiciones curables con rayos UV de la presente invención. La tabla 2 ilustra el porcentaje por peso de cada uno de los componentes combinados para formar las composiciones (composiciones A-G). Las viscosidades de las composiciones A-G se encuentran deseablemente aproximadamente entre 5 y 3000 cps. La composición G, por ejemplo, tuvo viscosidades iniciales a los 25° C de alrededor de: 50 cps (25 rpm); 55 cps (50 rpm); y 53 cps (250 rpm). Tabla 2 1 Disponible en BASF Corporation como Lucirin® TPO 2 Disponible en Ciba Speciality Chemicals, Inc. como Tinuvin® 900 Después de combinar los componentes, las composiciones resultantes A-G fueron aplicadas a una superficie rociándolas (presión de aire de 137.8 kPa (20 psi)) para formar un recubrimiento. En este ejemplo, las superficies eran de reflectores de carretera (blancos o amarillos), sin embargo, estas composiciones pueden aplicarse a una variedad de otras superficies adecuadas. Los espesores de recubrimiento húmedo como se les aplicó a las superficies (o lados) blancas y amarillas de los reflectores de carretera están enumeradas en la tabla 3 para cada una de las composiciones. Tabla 3 Las superficies recubiertas fueron expuestas a luz UV para efectuar el curado. Más específicamente, los reflectores recubiertos fueron colocados en un aparato de banda Fusión con dos lámparas UV (equipadas con focos "H") posicionadas aproximadamente a 10.6 centímetros (4 pulgadas) por encima de las superficies recubiertas. Las velocidades de la banda fueron generalmente de 3.96 a 4.57 metros por minuto (13 a 15 pies por minuto). Después de exponerlos a la luz UV, los recubrimientos curados dieron propiedades de resistencia a la abrasión a las superficies de los reflectores de carretera. Se midió la resistencia a la abrasión sometiendo a las superficies a pruebas estándar de resistencia a la abrasión (Especificación Federal FF-W-1825). De acuerdo con este procedimiento, se tomaron medidas de brillo de una y/o 2 superficies (lados) de los reflectores antes y después de la abrasión con fibra de acero grado 3. La tabla 4 presenta estas medidas de brillo, así como el porcentaje de brillo mantenido en cada composición A-G. Tabla 4 Las composiciones A a G mantuvieron niveles de brillo de aproximadamente 90 % o más después de someterse a pruebas de resistencia a la abrasión, con muchas de estas composiciones manteniendo casi 95 % o más. Por esta razón, cuando se aplican a artículos que están expuestos a condiciones duras de intemperie, como los reflectores de carretera, estos recubrimientos pueden mejorar las propiedades de desgaste y/o resistencia a la abrasión. Ejemplo 2 Este ejemplo describe otra formulación de componentes utilizados para hacer una composición curable con rayos UV de la presente invención. La tabla 5 ilustra el porcentaje de peso de cada uno de los componentes combinados para formar la composición (Composición H). Tablar Las viscosidades iniciales de de la composición H a 25 °C fueron aproximadamente de: 50 cps (25 rpm); 50 cps (50 rpm); y 43 cps (250 rpm). En comparación con la composición G, que contiene los mismos componentes en las cantidades indicadas en la tabla 2 anterior, la composición H tiene una menor viscosidad que se debe, al menos en parte, a la cantidad aumentada de diluyente reactivo (N,N-dimetil acrilamida) presente en la composición. Por esto, la viscosidad de las composiciones de la presente invención se puede alterar en la manera en la que se desee. Ejemplo 3 Este ejemplo describe otra formulación de componentes utilizados para hacer una composición curable con rayos UV de acuerdo con la presente invención. La tabla 6 ilustra el porcentaje de peso de cada uno de los componentes combinados para formar la composición (Composición I). Tabla 6 La viscosidad inicial de la composición 1 a 25 °C fue de aproximadamente 57 cps. Una vez aplicada a una superficie y curada, se sometió a la composición I a una prueba de amarillamiento, como se describe arriba. Los resultados fueron los siguientes: Tabla 7 Después de 500 horas de prueba estándar de amarillamiento, el recubrimiento de la presente invención se hizo amarillo en un grado menor que aproximadamente 40 por ciento. Ejemplo 4 Este ejemplo describe la aplicación de una composición de la presente invención a un medio de filtración. La composición D, como se indica en la tabla 2 arriba, fue utilizada. Más específicamente, se roció la composición D a un filtro de papel para aumentar su consistencia y rigidez sin obstruirlo. De acuerdo con este ejemplo, ? una o más aplicaciones de Composición D fueron rociadas sobre el filtro de papel, en uno o ambos lados del mismo. El número de aplicaciones y lados a los que fue aplicada se indican en la tabla 8 abajo, así como el peso total del recubrimiento (en gramos) que fue aplicado (indicados como filtros de papel J a N). Después de la aplicación, se midió la permeabilidad al aire de cada filtro de papel de acuerdo con pruebas estándar de permeabilidad, utilizando equipo de prueba de permeabilidad Frazier. El equipo mide el flujo de aire, que se expresa en términos de flujo volumétrico por unidad de área, a una presión diferencial establecida a través de una muestra del medio. De acuerdo con dichas pruebas, un taponamiento u obstrucción significativo de los poros por la composición podría estar representado por una reducción correspondiente en la permeabilidad al aire. Los resultados de las pruebas de permeabilidad al aire, que están presentadas como medidas Frazier (promedios), también están dados en la tabla de abajo. Estos números de Frazier representan la permeabilidad al aire. Tabla 8 Una gráfica correspondiente que ¡lustra los promedios de permeabilidad al aire (en cfm, en este caso pies cúbicos por minuto o el "Número Frazier") contra la cantidad (en gramos) de la composición D aplicada se muestra en la figura 3. Estos datos muestran que la aplicación de la Composición D al filtro de papel tuvo poco o nulo efecto en la permeabilidad al aire. El aumento del número de aplicaciones o lados a los que fue aplicada, de manera similar tuvo muy poco efecto en la permeabilidad al aire. La composición de la presente invención proporcionó rigidez sin obstruir el filtro de papel. Ejemplo 5 Este ejemplo también describe la aplicación de las composiciones de la presente invención a medios de filtrado. De acuerdo con este ejemplo, la Composición I, cuyos componentes están enumerados en la tabla 6 arriba, se roció sobre un número de muestras de filtro de papel. El peso del recubrimiento para cada muestra se identifica en la tabla 9 abajo (Filtros de papel O a S). Tabla 9 Después de la aplicación, se midió la rigidez a cada filtro de papel recubierto sometiendo a las muestras a pruebas estándar de rigidez utilizando un probador de rigidez Tabor. Este equipo se utiliza para obtener medidas precisas de pruebas a +/- 1.0% de rigidez y memoria para evaluar tablas de papel, plástico, metal, tela, fieltro, piel, alambre y otros materiales laminados en espesores de entre 0.0102 y 0.3175 centímetros (0.004 y 0.125 pulgadas) (en concordancia con TAPPI T489, ASTM D5342, ASTM D5650, ASTM D747 y UNE 57-075-74). Se cortaron las muestras y se midió la rigidez tanto en dirección de la máquina ("M D"), que es el eje largo del filtro de papel, como en la dirección transversal ("CD"). Los resultados de las medidas de rigidez (en mg) contra la cantidad (en g) del recubrimiento aplicado están ilustrados en la figura 4. Como puede apreciarse en la figura 4, los valores de rigidez MD están relativamente cerca de la rigidez de una pantalla de alambre, o aproximadamente 1600 mg. Como tales, estos recubrimientos pueden proveer suficiente rigidez al filtro de papel para reemplazar a las pantallas de alambre convencionalmente usadas en filtro de aceite o en cualesquiera otros aparatos similares.

Claims (33)

REIVINDICACIONES

1 . Una composición de recubrimiento curable con rayos UV cuyos productos de reacción son resistentes a la abrasión, que contiene: al menos un (met)acrilato curable; al menos un fotoiniciador que absorbe solamente el rango UV del espectro electromagnético; y un rellenador inorgánico, del cual al menos una porción tiene un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm , donde dicho recubrimiento es capaz de mantener aproximadamente 95 % de su brillo después del curado cuando se le somete a aproximadamente 100 ciclos de aplicación de fibra de acero grado 3 con una carga de aproximadamente 22.68 kilogramos (50 libras) según la Especificación Federal FF-W-1 825.

2. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el tamaño de partícula de dicho rellenador inorgánico es menor a aproximadamente 50 nm.

3. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque al menos un (met)acrilato curable es seleccionado del grupo consistente en: (met)acrilatos de uretano; (met)acrilatos de polibutadieno; triacrilato de trimetilolpropano; diacrilato de hexanodiol; diacrilato de hexanodiol alcoxilado; poliacrilato portador de hidroxilo, poliéster portador de doble unión hidroxilo; triacrilato de tris(2-hidroxi etil) isocianurato; tetraacrilato de pentaeritritol etoxilado y combinaciones de ellos.

4. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho al menos un fotoiniciador contiene una benzofenona.

5. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada además porque dicha benzofenona es 1 -hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona.

6. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho al menos un fotoiniciador absorbe a longitudes de onda de aproximadamente 333 nm o menores.

7. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho rellenador inorgánico comprende nano-partículas coloidales de sílice.

8. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada además porque dichas nano-partículas coloidales de sílice tienen un tamaño de partícula menor que aproximadamente 50 nm.

9. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , donde dicho rellenador inorgánico contiene partículas de sílice que son esféricas, no porosas, amorfas, no aglomeradas y monodispersas, dichas partículas de sílice tienen un tamaño de partícula en el rango desde aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 50 nm.

10. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada además porque dichas partículas de sílice están presentes en una cantidad desde aproximadamente 30 % hasta aproximadamente 50 % por peso de dicha composición.

11 . La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , que además contiene un diluyente reactivo.

12. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque dicho diluyente reactivo es N,N-dimetil acrilamida.

13. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , que además contiene al menos un estabilizador de luz.

14. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho al menos un estabilizador de luz se selecciona de un grupo consistente de estabilizadores de luz de amina disminuida, hidroxifeniltriazinas, hidroxibenzotriazoles y combinaciones de ellos.

15. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada además porque dicho al menos un estabilizador de luz está libre de insaturación etilénica.

16. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , donde al menos un dicho fotoiniciador está presente en una cantidad de al menos aproximadamente 1 % por peso de dicha composición.

17. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho al menos un fotoiniciador está presente en una cantidad no mayor que aproximadamente 12 % por peso de dicha composición.

18. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho al menos un (met)acrilato curable está presente en una cantidad de al menos aproximadamente 5 % por peso de dicha composición.

19. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho al menos un (met)acrilato curable está presente en una cantidad no mayor a aproximadamente 85 % por peso de dicha composición.

20. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho rellenador inorgánico está presente en una cantidad de entre aproximadamente 30 % y aproximadamente 50 % por peso de dicho (met)acrilato curable.

21. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizada además porque: dicho al menos un (met)acrilato curable contiene triacrilato de trimetilolpropano presente en una cantidad entre aproximadamente 5 % y aproximadamente 85 % por peso de dicha composición; y dicho al menos un diluyente reactivo contiene dimetil acrilamida presente en una cantidad de entre aproximadamente 1 % y 30 % por peso de dicha composición.

22. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la viscosidad de dicha composición es de al menos aproximadamente 5 cps.

23. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la viscosidad de dicha composición no es mayor que aproximadamente 3000 cps.

24. Una composición de recubrimiento resistente a la abrasión y curable con rayos UV que contiene: un foto iniciador que absorbe solamente en el rango de UV del espectro electromagnético, dicho fotoiniciador contiene 1 -hidroxi-ciclohexil-fenil-cetona presente en una cantidad de entre aproximadamente 4.5 % y aproximadamente 5.5 % por peso de dicha composición; y triacrilato de trimetilolpropano con nano-partículas coloidales de sílice presente en una cantidad de entre aproximadamente 69 % y aproximadamente 73 % por peso de dicha composición, y dimetil acrilamida presente en una cantidad entre aproximadamente 22 % y aproximadamente y 25 % por peso de dicha composición.

25. Una composición de recubrimiento resistente a la abrasión y curable con rayos UV que contiene: una dispersión coloidal nanoesférica de sílice en una matriz de (met)acrilato. al menos un diluyente reactivo; y al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético.

26. La composición de recubrimiento curable con rayos UV de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizada además porque dicho recubrimiento es capaz de mantener aproximadamente el 95 por ciento de su brillo después del curado cuando se le somete a aproximadamente 100 ciclos de fibra de acero grado 3 con una carga de alrededor de 22.68 kilogramos (50 libras) aplicada según la Especificación Federal FF-W-1825.

27. Un reflector para carretera recubierto resistente a la abrasión, que contiene: un reflector para carretera que tiene al menos una superficie, dicha superficie tiene un recubrimiento sobre ella que contiene el producto de reacción de: al menos un (met)acrilato curable; al menos un fotoiniciador que absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético; y un rellenador orgánico, del cual al menos una porción tiene un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm.

28. Un reflector para carretera recubierto resistente a la abrasión, el reflector para carretera recubierto resistente a la abrasión es formado mediante el proceso de: proveer un reflector para carretera que tenga al menos una superficie; aplicar una composición curable con rayos UV a dicha superficie; caractarizado porque dicha composición curable con rayos UV contiene al menos un fotoiniciador que absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, sílice con un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm y al menos un (met)acrilato curable; y exponer dicha superficie recubierta a luz UV para curar dicha composición de recubrimiento.

29. El reflector para carretera de acuerdo con la reivindicación 28, caracterizado además porque el paso de aplicar una composición curable con rayos UV además comprende rociar dicha composición curable con rayos UV sobre dicha superficie hasta un espesor de recubrimiento de aproximadamente 2.54 mieras a 5.08 mieras (1 a 2 mil).

30. Un medio filtrante que tiene rigidez estructural, formado mediante el proceso de: proveer un medio filtrante que tenga una superficie; aplicar una composición curable de UV a dicha superficie; caracterizado además porque dicha superficie curable con rayos UV contiene al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, sílice con un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm y al menos un (met)acplato curable; y exponer dicha superficie recubierta a luz UV para curar dicha composición de recubrimiento.

31 . El medio filtrante de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado además porque el medio filtrante tiene una rigidez de aproximadamente 1600 mg.

32. Un método para aplicar un recubrimiento resistente a la abrasión , curable con rayos UV, a una superficie, que comprende los pasos de: rociar una composición curable con rayos UV sobre la superficie hasta un espesor de recubrimiento de entre aproximadamente 2.54 mieras a 5.08 mieras (1 a 2 mil); caracterizado además porq ue la composición curable con rayos UV contiene al menos un fotoiniciador que se absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, sílice con un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm y al menos un (met)acrilato curable; y exponer la superficie recubierta a luz UV para curar la composición de recubrimiento.

33. Un método para proporcionar resistencia a la abrasión a una superficie, que comprende los pasos de: proveer un artículo con al menos una superficie; aplicar una composición curable con rayos UV a la superficie; caracterizado además porque la composición curable con rayos UV comprende al menos un fotoiniciador que absorbe solamente en el rango UV del espectro electromagnético, sílice con un tamaño de partícula en el rango de 1 a 1 ,000 nm y al menos un (met)acrilato curable; y exponer la superficie a luz UV para curar la composición, para obtener un recubrimiento resistente a la abrasión.