ES2200168T3 - Formulacion polimerizable por uv. - Google Patents
Formulacion polimerizable por uv.Info
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Abstract
UNA FORMULACION POLIMERIZABLE POR UV, QUE COMPRENDE UNA FORMULACION POLIMERIZABLE Y UNA CARGA, CONCEBIDA PARA USO EN LA PRODUCCION DE ABRASIVOS RECUBIERTOS, PUEDE UTILIZARSE PARA PRODUCIR UN REVESTIMIENTO MUCHO MAS GRUESO SI SE USA UNA CARGA TRANSPARENTE A LOS UV.
Description
Formulación polimerizable por UV.
La presente invención está relacionada con la
producción de abrasivos revestidos.
La utilización de formulaciones curables con
radiación UV en la preparación de abrasivos revestidos se conoce
desde hace ya muchos años. Uno de los primeros ejemplos de este
tipo de aglutinantes se describe en la patente
US-A-4.773.920, la cual describe la
utilización de mezclas granulosas aglutinantes, curables mediante
polimerización por medio de radicales libres inducida por
radiación. En la patente
UA-A-5.014.468 se revisan los
problemas de la polimerización inducida por radiación UV, en el
contexto de los abrasivos revestidos. Se puntualiza que, a la vista
de la limitada penetración de la luz UV en el interior de una
formulación que comprende pigmento y/o partículas de abrasivo
relativamente bastas, la utilidad de la radiación UV queda, de
alguna manera, limitada a las capas relativamente delgadas.
Los problemas que limitan la aplicabilidad de
polímeros curados con radiación UV en abrasivos revestidos se
experimentan más intensamente en formulaciones para acabados. Estas
son formulaciones añadidas a materiales de tipo tela con vistas a
prepararlos para recibir revestimientos de fabricante en la
preparación de abrasivos revestidos. Habitualmente, los mismos
comprenden polímeros y materiales de relleno que tienen por
finalidad saturar el soporte y proporcionar una superficie a la cual
el revestimiento del fabricante se unirá estrechamente. Por lo
tanto se utilizan materiales aglutinantes con una cantidad muy
significativa de materiales de relleno. El material de relleno es
un componente necesario para reducir el coste, bloquear los pasos
dentro de la tela para reducir su porosidad y para modificar las
propiedades físicas del soporte. En particular, la adición de un
material de relleno mejora el módulo de la formulación curada y, al
mismo tiempo, reduce la cantidad de componentes (habitualmente
caros) formadores de polímeros que comprende el aglutinante.
La presencia de cargas pesadas de material de
relleno resulta muy favorable para la utilización de los productos
para unión curables mediante radiación UV. La radiación UV no puede
penetrar demasiado debido al efecto ensombrecedor de las partículas
de material de relleno.
Cuando se utiliza un revestimiento de apresto o
de fabricante que comprende partículas de material de relleno.
La patente GB 2087263 describe composiciones de
relleno que comprenden un material de relleno y una resina curable
por medio de radiación, llevándose a cabo la curación por medio de
un haz de electrones mucho más poderoso que la radiación UV. Se
mencionan diversos materiales de relleno, tales como carbonato
cálcico, silicato de aluminio y aluminato trihidrato. La citada
patente ha mantenido los citados materiales de relleno, a la vista
de la capacidad de los mismos para ser utilizados en grandes
cantidades en la resina. El material de relleno trihidrato de
aluminio no se describe como un material de relleno que muestra
características específicas.
La patente EP 0552698 describe revestimientos
para apresto o de fabricante, los cuales no contienen grandes
cantidades de materiales de relleno, mientras que los revestimientos
de relleno deben contener grandes cantidades de materiales de
relleno, con vistas a cerrar la porosidad de la tela.
Las ventajas de la curación con UV, en términos
de velocidad de curación y de versatilidad de propiedades de las
formulaciones, resultan conocidas. Se obtendría pues una ventaja
adicional si este efecto ensombrecedor de las partículas de material
de relleno pudiera ser eliminado.
La presente invención proporciona un camino para
obtener los beneficiosos resultados derivados de la adición de
material de relleno sin estorbar significativamente a la velocidad
de curación de un producto de unión curable por UV.
La presente invención proporciona una composición
para revestimiento, que comprende una formulación polimerizable
mediante UV y entre el 25 y el 50% en volumen trihidrato de aluminio
como material de relleno que es sustancialmente transparente a la
luz UV y un abrasivo revestido según la reivindicación 4.
La luz UV que se utiliza para iniciar la
polimerización tiene una longitud de onda comprendida entre
aproximadamente 250 y aproximadamente 400 nm. Un material de relleno
es considerado a los efectos de esta memoria que es transparente a
esta luz si, cuando una formulación que contiene un componente
polimerizable con UV y el 25% de material de relleno es expuesta a
la luz UV, la profundidad de la curación obtenida es superior al 50%
y, más preferiblemente, superior al 75% de la profundidad alcanzada
cuando la formulación, sin el material de relleno, recibe la misma
cantidad de radiación.
La profundidad de curación es medida mediante el
depósito de la formulación sobre la superficie de una cinta que pasa
por debajo de una fuente UV, a una velocidad predeterminada, de tal
forma que la formulación recibe la misma cantidad de exposición. El
resultado es la formación de una costra delgada sobre la superficie
de la formulación. El grosor de esta costra constituye una excelente
medida de la profundidad de penetración relativa de la radiación UV
con diversos niveles de carga y de tipos de material de relleno.
Los materiales de relleno utilizados con mayor
frecuencia son carbonato cálcico y sílice y se ha averiguado que los
mismos presentan una transparencia a la luz UV bastante baja. Por
consiguiente, la utilización de estos materiales de relleno
restringe gravemente el grosor de las capas que pueden ser curadas.
La presente invención surge como consecuencia del descubrimiento de
que determinados materiales de relleno conocidos presentan una
superioridad inesperada en relación con los otros, cuando se
utilizan en formulaciones curables con UV. No tan solo se comportan
muy bien a la hora de mejorar el módulo de la formulación curada
sino que, sorprendentemente, debido al hecho de que son
transparentes al UV, permiten la curación de espesores mucho más
grandes que la que se puede obtener si se utilizan materiales de
relleno alternativos.
El componente de las formulaciones de la
invención curable con UV incluye cualquiera de los descritos en la
técnica que resulten útiles para la producción de abrasivos
revestidos, incluyendo resinas epoxi acriladas, acrilatos de
uretano, epoxi-novolacs acrilados, poliésteres
insaturados, éteres de polivinilo y similares. Los productos de
unión preferidos de la invención comprenden resinas epoxi acriladas
y acrilatos de uretano.
El tamaño de partícula del material de relleno
transparente al UV está preferiblemente comprendido entre
aproximadamente 1 y aproximadamente 60 \mu y, más preferiblemente,
entre aproximadamente 1 y aproximadamente 20 \mu y, todavía más
preferiblemente, entre aproximadamente 1 y \mu. La alúmina
hidratada más preferida para ser utilizada en el presente
procedimiento es aluminio trihidrato, con un tamaño de partícula
promedio en peso comprendido entre aproximadamente 1 y
aproximadamente 7\mu.
El volumen de material de relleno que puede estar
presente en las composiciones de la invención puede estar
comprendido entre el 25 y aproximadamente el 50% en volumen. El
modulo mejora hasta la fracción de relleno máxima, para el material
de relleno en particular. Este es generalmente dependiente del
tamaño y de la forma de la partícula. Debido al hecho de que el
componente polimerizable por UV tiene la principal función de
proporcionar una capa de unión, resulta posible aproximarse a la
fracción de relleno máxima sin perjudicar seriamente a las
características físicas de la formulación curada. Por consiguiente,
resultan a menudo preferidas cantidades de material de relleno
situadas en la parte más alta de la banda, por ejemplo, entre el 30
y el 40% en volumen.
La Figura 1 es una gráfica que muestra la
profundidad de curación obtenida utilizando diversos materiales de
relleno, en diversas proporciones, cuando se incorporan a una
formulación curable con UV.
Las Figuras 2 y 3 muestran, respectivamente, las
mismas gráficas de profundidad de curación con velocidades de paso,
por debajo de la fuente de UV, de 100 y 150 pies/minuto (30,8 y 46,2
metros/minuto, respectivamente. La leyenda sobre la gráfica de la
Figura 1 se aplica también a las Figuras 2 y 3.
La Figura 4 muestra el incremento en la dureza
Knoop en diversas formulaciones que comprenden cantidades
crecientes de material de relleno en el mismo material de unión. De
nuevo, la leyenda en la Figura 1 se aplica también a esta
gráfica.
La Figura 5 muestra la profundidad de curación
representada frente al porcentaje en volumen de ATH en una mezcla
comercial de oligómero/monómero epoxiacrilato, a diversas
velocidades de línea.
La invención se describe ahora con relación a los
datos presentados en los Dibujos. Estos datos pretenden ilustrar la
invención y no deben ser tomados como indicadores de cualquier
limitación sobre la cobertura necesaria de la invención.
Las Figuras 1 a 3 muestran claramente que, con
materiales de relleno convencionales, tales como carbonato cálcico o
sílice, la profundidad de curación continua descendiendo a medida
que se incrementa la cantidad de material de relleno. No obstante,
con hidratos de alúmina, después de un descenso inicial, la
profundidad de curación realmente comienza a incrementarse con
crecientes concentraciones de material de relleno. En estos
experimentos, el aglutinante comprendía una mezcla
epoxi-acrilato
(70%)/N-vinilpirrolidona (30%).
Las formulaciones se hicieron pasar por debajo de
una fuente de UV, a una velocidad lineal de 50 pies/minuto, (15,4
metros/minuto). El experimento con boehmita operó a una velocidad
mas lenta, lo cual explica la profundidad de curación inicial más
grande (a concentración cero).
La Figura 4 muestra que los diversos materiales
de relleno generan niveles de mejora muy similares en la dureza de
las formulaciones, una vez curadas.
En la Figura 5, tal como podía ya ser anticipado,
se demuestra que la profundidad de curación disminuye con el
aumento de la velocidad de línea, lo cual se traduce en un período
de tiempo de exposición a la radiación UV más corto. No obstante, de
manera inesperada, el efecto de la presencia del material de
relleno resulta marcadamente inferior cuando se utilizan
velocidades de línea más elevadas. Resulta también algo
sorprendente que, para todas las velocidades, las proporciones en
volumen de material de relleno por encima de aproximadamente el 30%
incrementan realmente la profundidad de la curación.
En las Figuras 1-4 se describen
las características de cinco formulaciones diferentes. Las mismas
difieren tan solo en la naturaleza del material de relleno y los
diferentes materiales de relleno se identifican de acuerdo con lo
que se indica a continuación:
ATH S23...Trihidrato de aluminio con un tamaño de
partícula promedio en peso de 7,5 \mu
ATH S3.....Trihidrato de aluminio con tamaño de
partícula promedio en peso de 1\mu, disponible en Alcoa
Industrial Chemicals.
Minsil 5...sílice fusionada amorfa con un tamaño
de partícula promedio en peso de 7\mu, disponible en Minco
Inc.
Camel Carb., un carbonato cálcico con un tamaño
de partícula promedio en peso de 7,5\mu, disponible en Global
Stone PenRoc Inc.
Boehmita...una monohidrato alfa alúmina,
disponible en Condea bajo la marca comercial Disperal.
50% ATH-S23 + 50% Minsil 5...Tal
como indica su nombre, se trata de una mezcla de volúmenes iguales
de los componentes indicados.
Tal como se indica anteriormente, los productos
evaluados en la Figura 5 utilizaron el trihidrato de aluminio
preferido con un aglutinante diferente del utilizado en las otras
formulaciones evaluadas.
La consideración de los datos en las Tablas 1 a 3
muestra claramente que la profundidad a la cual es capaz de
penetrar la radiación UV (y conducir, por tanto, a la curación) es
significativamente más elevada con las alúminas hidratadas que con
los materiales de relleno más convencionales. Dado que esta mejora
puede ser alcanzada sin ningún sacrificio significativo en las
propiedades físicas del material curado resultante, (a partir de la
Figura 4), resulta evidente que la utilización de materiales de
relleno transparentes al UV, tales como el trihidrato de aluminio,
constituye un recurso muy deseable.
Claims (4)
1. Composición para revestimiento que comprende
una formulación polimerizable por UV y un material de relleno que es
sustancialmente transparente a la luz UV, en la cual el material de
relleno es trihidrato de aluminio y, en la cual, la cantidad de
citado trihidrato de aluminio representa entre el 25 y el 50% en
volumen de la composición.
2. Composición para revestimiento según la
reivindicación 1, en la cual la cantidad del citado trihidrato de
aluminio representa entre el 30 y el 40% en volumen de la
composición.
3. Composición para revestimiento según la
reivindicación 1, en la cual la formulación polimerizable por UV
comprende un epoxiacrilato.
4. Abrasivo revestido que comprende una capa
obtenida a partir de una composición para revestimiento según la
reivindicación 1.
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