ES2337107T3 - Pintura metalica, procedimiento para su fabricacion y uso de la misma. - Google Patents
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Abstract
Pintura metálica que contiene agua y/o un disolvente orgánico, así como al menos un agente formador de película, al menos un silano organo-funcional y al menos un pigmento con efecto metálico caracterizada por que el pigmento con efecto metálico es un pigmento flotante con efecto de aluminio.
Description
Pintura metálica, procedimiento para su
fabricación y uso de la misma.
La invención se refiere a una pintura metálica
que contiene agua y/o un disolvente orgánico, así como al menos un
medio formador de película que comprende silanos
organo-funcionales y al menos un pigmento flotante
(leafing) de efecto metálico. Adicionalmente, la invención
se refiere a un procedimiento para la fabricación de esta pintura
metálica, así como también a su uso, a un objeto pintado con esta
pintura metálica, y a una pintura para llantas.
Materiales tales como, por ejemplo, las piezas
de vehículos, están dotadas de un recubrimiento que tiene fines
ópticos y decorativos, o destinado a inhibir la corrosión y el
desgaste.
Procedimientos actuales de recubrimiento son el
cromado, metalizado o pintura.
En el cromado, en especial en el cromado
brillante, se utilizan de manera habitual materiales de hierro,
cobre, cobre-cinc, cobre-estaño y
de aluminio. Sin embargo, a menudo es necesario pulir a mano o con
una máquina la superficie del material que se debe cromar.
La evaporación térmica (metalización al vacío,
metalización) es una técnica de recubrimiento basada en alto vacío,
perteneciente al procedimiento de PVD (siglas en inglés de
"deposición en fase gaseosa por proceso físico"). Materiales
típicos para este proceso son metales tales como, por ejemplo,
aluminio, cobre, plata, oro, así como también otros materiales
apropiados. Este procedimiento de recubrimiento conocido requiere,
no obstante, una inversión técnica relativamente elevada.
Para la pintura de piezas del automóvil, en
especial, la pintura de llantas, se utilizan de forma especialmente
ventajosa pinturas metálicas.
De acuerdo con la norma DIN
971-1 (09/1996), las pinturas son materiales de
recubrimiento líquidos, pastosos o en polvo que, aplicadas sobre un
soporte, producen un recubrimiento con propiedades protectoras,
decorativas o técnicas específicas. Los componentes principales de
las pinturas son aglutinantes, disolventes, pigmentos, cargas y
coadyuvantes para pinturas. Estas pinturas están subdivididas según
diferentes puntos de vista técnicos.
Las pinturas metálicas son pinturas con efectos
especiales provistas de las características típicas de brillo
metálico, elevado flop claro-oscuro y alto brillo,
así como una importante capacidad de recubrimiento. Pinturas
metálicas: Contienen pigmentos metálicos en forma de plaquitas que,
en su aplicación, se orientan de forma predominantemente paralela
al sustrato. A través de la acción de numerosos espéculos pequeños
se produce, de esta forma, un reflejo dirigido, que es responsable
del brillo metálico. Por otra parte, sin embargo, se produce una
determinada fracción de radiación dispersa, provocada por una
orientación no completamente paralela al plano de los pigmentos,
así como por rugosidades de las partículas individuales del pigmento
tales como, por ejemplo, cantos o superficies irregulares. Por lo
tanto, estas pinturas metalizadas se caracterizan por la
interacción de radiaciones dirigidas y dispersas de manera difusa,
que son responsables del flop claro-oscuro. Del
mismo modo, en las pinturas metalizadas habituales ya no es posible
detectar partículas de pigmento individuales, aunque sí una
estructura particulada de la pintura. Este fenómeno es difícilmente
detectable en el marco de la colorimetría.
Por consiguiente, y en general, el aspecto
óptico de las pinturas metálicas pigmentadas con pigmentos metálicos
en forma de plaquitas se diferencia del aspecto de las superficies
metálicas porque estas últimas carecen prácticamente del efecto de
dispersión.
Las pinturas metálicas se pueden obtener también
utilizando pigmentos metálicos de PVD más caros.
En la fabricación de pigmentos de PVD
relativamente caros se usan pigmentos no flotantes
(no-leafing), es decir, pigmentos
completamente rociados con aglutinante, que se distribuyen en la
totalidad de la película de pintura, pero no en su superficie. Las
pinturas de pigmentos PVD presentan una fracción de aglutinantes de
sólo hasta aproximadamente 10% en peso, referido al peso total de la
pintura, de manera que las propiedades de los pigmentos, en lo que
se refiere a la óptica de la pintura tal como, por ejemplo, el grado
de brillo, se manifiestan por completo.
Para obtener los efectos de pintura deseados con
una pintura metálica de pigmentos de PVD, las superficies que se
deben pintar deben ser muy lisas (planas) y deben haber sido
tratadas a fondo previamente. Además, existe el inconveniente de
que no resulta posible pintar con una pintura metálica de pigmentos
de PVD materiales que muestren estrías de rectificado, puesto que
dichas estrías de rectificado no pueden ser recubiertas. Tampoco es
posible reparar errores de pintura. Por el contrario, en caso de un
error de pintura, es necesario separar la pintura de PVD del
material y volver a pintar éste de nuevo.
Adicionalmente, estas pinturas de efecto cromado
conocidas que contienen pigmentos de PVD tienden, especialmente en
el caso de una aplicación por pulverización, a la formación de
"nubes", es decir, la producción de tonalidades más claras y
oscuras en la superficie pintada, con lo que se influye
negativamente sobre el aspecto óptico de la superficie. La
formación de nubes es consecuencia de la orientación irregular de
los pigmentos de aluminio actuales, en particular por pigmentos de
aluminio que adquieren una posición prácticamente vertical en la
pintura.
Estos errores de pintura se registran
especialmente en la pintura de piezas de gran tamaño, por ejemplo,
elementos de la carrocería. Además, el efecto óptimo de la pintura
depende de los parámetros de la correspondiente forma de aplicación
(seca, húmeda).
Un inconveniente adicional de las pinturas con
pigmento de PVD es la problemática manipulación de las composiciones
de recubrimiento acuoso. Debido a su superficie específica
extremadamente alta y lisa, su tendencia a la aglomeración es muy
elevada. Además, las pinturas de pigmentos de PVD son relativamente
difíciles de aplicar. La pintura de automóviles con un aspecto
uniforme se puede lograr únicamente mediante la aplicación a mano en
capas delgadas, usando múltiples pasos de aplicación. Este tipo de
aplicación tan sensible es contrario a la pintura automatizada
habitual en la industria del automóvil.
Los pigmentos flotantes, a causa de su elevada
tensión interfacial, no son humectados por el aglutinante y flotan,
por lo tanto, en la película acuosa de pintura y se orientan hacia
la superficie de la película de pintura. Este efecto se consigue,
por ejemplo, utilizando ácido esteárico como coadyuvante de molienda
en la trituración de partículas de un polvo metálica, por ejemplo,
un polvo de proyección de aluminio. Estos pigmentos flotantes en
forma de plaquitas forman en la superficie de la pintura un espejo
grueso de pigmentos con efecto metálico, orientados de manera
paralela a la superficie de la pintura. Estos pigmentos con efecto
metálico, dotados de un elevado brillo metálico, muestran sin
embargo una limitada resistencia al frote y a los arañazos, puesto
que los pigmentos de efecto metálico están fijados de manera
insuficiente en la matriz de aglutinante. Por lo tanto, los
pigmentos flotantes generan, debido a su comportamiento flotante,
una densa capa de barrera en la superficie de pintura. De este
modo, ya no es posible sobrepintar eficazmente la superficie, por
ejemplo con un barniz transparente. Esta capa de barrera dificulta o
impide la adhesión fiable de la pintura de recubrimiento sobre la
superficie de la pintura de base, de manera que con el uso del
objeto pintado puede producirse un desprendimiento de la capa de
recubrimiento y perjuicios de la capa que contiene el pigmento con
efecto metálico. Adicionalmente, el barniz de recubrimiento, por
ejemplo, un barniz transparente, influye negativamente sobre las
propiedades ópticas de la pintura metálica de base, sobre todo su
brillo, es decir, se reduce el grado de brillo.
Otro inconveniente esencial de las pinturas
metálicas actuales es su falta de resistencia suficiente al frote y
a los arañazos en cualquier aplicación, así como de estabilidad a la
abrasión (DIN 55923), a causa de la insuficiente fijación -
anteriormente descrita - de las plaquitas de aluminio en la matriz
aglutinante.
Con el uso de pigmentos con efecto de aluminio
en sistemas de pintura acuosos ecológicamente apropiados, por
ejemplo, pinturas al agua, existe el problema de inhibir una
reacción química del aluminio con el agua que impida el desarrollo
no deseado de hidrógeno. La técnica de hidrofugación convencional
utilizada de la superficie de aluminio por medio de coadyuvantes de
molienda tales como el ácido esteárico no es suficiente, por lo
general, para evitar la reacción de los pigmentos de aluminio con
el agua y, por lo tanto, la pérdida del brillo metálico y la
limitación de la estabilidad al almacenamiento, causada por ejemplo
por la aglomeración. Por este motivo, se utilizan para sistemas
acuosos de pintura, por ejemplo, pinturas al agua, pigmentos con
efecto de aluminio dotados de un recubrimiento de protección contra
la corrosión. La protección contra la corrosión consiste, por
ejemplo, en la aplicación sobre la superficie del aluminio de
inhibidores de la corrosión, por ejemplo, compuestos
organofosforados. Además, los pigmentos de aluminio pueden estar
pasivizados, es decir, protegidos contra la corrosión, mediante las
denominadas capas de conversión producidas, por ejemplo, el cromado
(documento EP 0 259 592 B1). Un tercer principio de estabilización
se basa en la encapsulación completa del pigmento con efecto de
aluminio en el interior de una capa básicamente transparente y
químicamente inerte, por lo general por medio de capas de
protección generadas por procesos sol/gel tales como, por ejemplo,
un recubrimiento con SiO_{2}.
Para la pigmentación de pinturas metálicas de
alto brillo se utilizan, ventajosamente, pigmentos con efecto de
aluminio flotantes en forma de plaquitas delgadas, obtenidos por la
deformación por molturación de un polvo de aluminio, designados
también como "dólar de plata". Estos pigmentos con efecto de
aluminio exhiben, en comparación con los pigmentos de aluminio
designados también como "copos de maíz" y que se obtienen a
partir de la molturación por trituración, una forma relativamente
redonda y una superficie relativamente lisa. Los pigmentos con
efecto de aluminio denominados también "copos de maíz" se
diferencian de los llamados también "dólar de plata" porque la
superficie es más rugosa y los bordes están en parte
deshilachados.
El documento WO 01/81483 se refiere a una
preparación de pigmento y a una pintura base con efectos especiales,
fabricada a partir de ellos, con una estabilidad especialmente
adecuada al cizallamiento para la pintura de vehículos. La
preparación del pigmento contiene al menos una resina con función
carboxilo y disolventes orgánicos miscibles con agua, así como
pigmentos metálicos recubiertos con una matriz de
silicio-oxígeno, por ejemplo, pigmentos de aluminio
tales como los comercializados bajo la marca "STAPA IL
Hydrolan", un pigmento no flotante con efecto de aluminio de la
Compañía Eckard. Las composiciones de pintura descritas en ese
documento corresponden a una pintura metálica habitual que, sin
embargo, no muestra las particularidades de una pintura con efecto
de cromado.
Adicionalmente, el documento WO 2006/110331 A1
da a conocer una composición de recubrimiento para pinturas
protectoras contra la corrosión para metal, plásticos y otros
sustratos. Estas composiciones contienen, entre otros, polvo de
pigmento metálico (en forma de copos así como también como polvo
metálico), con un tamaño de partícula de 100-325
malla. Según la Oficina de Estándares de los EE.UU., se refiere a
pigmentos con un valor D_{100} de aproximadamente 212 \mum y un
valor D_{50} de aproximadamente 62 \mum.
El documento DE 10039404 A1 se refiere a una
composición con pigmentos inorgánicos y orgánicamente modificada
para la protección contra la corrosión de superficies metálicas.
Esta composición, fabricada mediante un proceso sol/gel sobre una
base de polisiloxanos, puede estar pigmentada también con pigmentos
metálicos flotantes fabricados por la molturación convencional de
partículas redondas de aluminio en un molino de bolas, en presencia
de "lubricantes" tales como, por ejemplo, ácido esteárico, con
un diámetro medio de partícula de al menos 0,5
\mum.
\mum.
Por el contrario, el documento DE 19820112 A1 da
a conocer un pigmento con efectos especiales recubierto con al
menos un agente modificador de superficie para la fabricación de
pinturas, tintas de impresión, lacas, recubrimientos y plásticos.
Estos pigmentos con efectos especiales, entre ellos también
pigmentos con efectos de aluminio, con un tamaño de partícula de 1
hasta 200 \mum, pueden ser fácilmente humectadas por aglutinantes
o disolventes de la pintura o de la laca, dado que se orientan
también correctamente en la película de pintura, entrando además en
una unión íntima con la matriz aglutinante que los rodea, para
mejorar las propiedades del medio de aplicación tales como, por
ejemplo, su resistencia a la intemperie, protección contra la
corrosión, brillo, y resistencia a los
impactos.
impactos.
Por el documento DE 2630731 B2 se conoce el uso
de pigmentos de aluminio en forma de plaquitas, flotantes y no
flotantes, con un recubrimiento traslúcido de polisiloxano en
pinturas húmedas aplicables por pulverización electrostática. Esta
pintura húmeda, aplicable de forma exclusivamente electrostática, se
fabrica incorporando un compuesto de silano disuelto en un
disolvente a una pasta de los pigmentos metálicos, induciendo
simultáneamente la hidrólisis de manera conocida. La hidrólisis o
reticulación de los silanos tiene lugar de forma química o
térmica.
El documento DE 10100195 A1 se refiere a un
material de recubrimiento acuoso que produce efectos especiales,
provisto de pigmentos de efecto, aglutinante y una mezcla
neutralizada de al menos dos ácidos grasos. En este material de
recubrimiento, que también se puede utilizar para la pintura de
vehículos, se pueden usar también, entre otros, pigmentos con
efecto de aluminio en "dólar de plata" y "copos de maíz",
con diámetros de partícula característicos para estos tipos de
pigmentos.
Adicionalmente, el documento WO 2005/118722 da a
conocer una composición acuosa de recubrimiento, con al menos un
agente formador de película compatible con agua y al menos una capa
inorgánica de protección contra la corrosión que contiene pigmentos
de aluminio en forma de plaquitas. Los pigmentos con efecto de
aluminio, pasivizados y fabricados por deformación mecánica de un
polvo de pulverización, contenidos en esta composición de
recubrimiento que también se puede utilizar para la pintura de
vehículos con alto brillo, muestran un espesor medio de al menos 50
mm. La composición de recubrimiento descrita en este documento no
exhibe en su aplicación el brillo de una pintura con efecto de
cromado.
El documento DE 69706471 T2 se refiere a una
composición de recubrimiento que se puede diluir con agua, que se
puede aplicar mediante endurecimiento térmico sobre un sustrato,
incluso sobre un sustrato metálico como el acero. Este
recubrimiento utilizado como recubrimiento protector contra la
corrosión contiene, entre otros, un líquido orgánico con un elevado
punto de ebullición (punto de ebullición superior a 100ºC), un metal
particulado tal como, por ejemplo, plaquitas de aluminio, y un
aglutinante de silanos epoxi-funcional que se puede
reducir con
agua.
agua.
Por el documento DE 202006016073 U1 se conocen
una pintura con efecto de cromado y una pintura con efecto de
cromado para vehículos y piezas de automóvil. Esta pintura con
efecto de cromado comprende una suspensión de pigmentos de aluminio
no flotantes con un diámetro medio de partícula menor o igual a 10
\mum y al menos un disolvente orgánico tal como, por ejemplo,
butilglicol. La pintura con efecto de cromado reivindicada está
compuesta al menos por una capa de masilla tapaporos y una capa de
efecto que contiene los pigmentos de aluminio, así como por una
capa de barniz transparente.
El documento DE 10154030 A1 da a conocer un
agente de recubrimiento acuoso que genera efectos, que se utiliza,
entre otros, también para la pintura de carrocerías/piezas de
vehículos. Este material de recubrimiento conocido contiene
distintos aglutinantes tales como, por ejemplo, (co)polímeros
de (met)acrilato y poliuretanos, pigmentos de efecto y
compuestos de silicio que asumen la función de estabilizador para
los pigmentos de efecto y la función de un agente de reticulación.
Como pigmentos de efecto se señalan múltiples tipos de pigmentos en
diferentes formas de utilización, en forma de pigmentos colorantes
inorgánicos y orgánicos, por ejemplo, pigmentos en plaquitas
metálicas y pigmentos de efecto no metálicos. En el único ejemplo
que explica el objeto de la solicitud, sólo se menciona sin embargo
un pigmento con efecto de aluminio sin ulterior caracterización
material.
Por el documento DE 69625797 T2 se conoce una
masa de resina endurecible para el uso de materiales de
recubrimiento de base acuosa. Los materiales de recubrimiento
fabricados con el uso de la nueva masa de resina que, por ejemplo,
pueden ser aplicados en el campo del automóvil, deben mostrar
propiedades de recubrimiento y endurecimiento esencialmente
mejoradas, así como una excelente resistencia a la intemperie,
disolventes, productos químicos y agua. Este agente de pintura
(masa de resina) conocido contiene al menos un polímero en emulsión
(A) con grupos amino terciarios, y un compuesto (B) con al menos un
grupo epoxi y un grupo sililo hidrolizable, y también puede
contener un componente (C) adicional. Para lograr una superficie con
brillo metálico, este agente de pintura puede contener también una
pasta de aluminio que no se describe con mayor detalle.
El documento DE 102005026523 A1 se refiere a una
laca de protección contra la corrosión de dos componentes con
pigmento metálico, un componente aglutinante epoxídico y
endurecedores amínicos para la fabricación de recubrimientos de
protección contra la corrosión. Esta laca protectora conocida está
compuesta de un componente (A) con pigmentos metálicos de tipo
plaquita y al menos un epoxi-silano y/o una
epoxi-silicona, así como un disolvente orgánico, y
un componente (B) con al menos un endurecedor amínico y pigmentos
metálicos en forma de plaquitas y un disolvente orgánico. En esta
laca de protección contra la corrosión conocida se utilizan
pigmentos metálicos en forma de plaquitas que contienen cinc y
aluminio en diferentes proporciones de peso y mezcla. En el caso de
esta laca, sus propiedades óptico-decorativas no son
de interés.
Por último, el documento EP 0451785 B1 presenta
pigmentos no flotantes de aluminio, fabricados por molturación
húmeda convencional, con un alto grado de reflexión y una elevada
capacidad de recubrimiento. El diámetro medio de partícula del
pigmento de aluminio pasivizado por una película de recubrimiento
asciende a 5-25 \mum.
Misión de la presente invención es preparar una
nueva pintura metálica de efecto, fácil de fabricar, estable al
almacenamiento y que permita realizar pinturas que comporten un muy
elevado brillo metálico y, preferentemente, proporcionen el aspecto
de una película metálica esencialmente fluida, amorfa y compacta,
con reducidos grados de pigmentación.
La pintura metálica acuosa o que contiene
disolvente se debe usar tanto como sistema de una capa y debe ser
posible sobrepintarla, es decir, debe estar formada como sistema de
dos o múltiples capas. Además, la nueva pintura metálica se debe
poder utilizar de forma especialmente conveniente en la pintura de
vehículos, sobre todo en la pintura de llantas, para lo que la
pintura metálica debe exhibir preferentemente una importante fuerza
de recubrimiento y un revestimiento para las llantas de neumáticos,
una susceptibilidad reducida al ensuciamiento, una elevada
resistencia a los arañazos y a la abrasión y/o una alta resistencia
a los productos químicos y a la intemperie.
Una misión adicional de la invención es la de
preparar una pintura metálica que contenga pigmentos con efecto
metálico de coste razonable.
Además, la nueva pintura metálica debe ser más
fácil de aplicar que las pinturas metálicas que contienen pigmentos
de PVD.
La tarea se resuelve por la preparación de una
pintura metálica que contiene agua y/o un disolvente orgánico, al
menos un agente formador de película, al menos un silano
organo-funcional y al menos un pigmento con efecto
metálico flotante, en el que el pigmento con efecto metálico es un
pigmento flotante con efecto de aluminio.
La pintura metálica según la invención se
caracteriza por un efecto de cromado y, por lo tanto, puede ser
designada también como pintura metálica de efectos cromados.
Por una "pintura de efectos cromados" se
entiende una pintura que, tras su aplicación, exhibe las propiedades
ópticas de una superficie metalizada, en especial, cromada. Por
ello se entiende, sobre todo, un brillo extremadamente alto y el
aspecto de una película metálica esencialmente amorfa, compacta y
fluida. En el contexto de esta invención, una pintura de efectos
cromados posee un valor de brillo mayor que 350 unidades de brillo.
El valor de brillo es, por lo tanto, un número característico que
carece de dimensiones, que se puede calcular con el
microdispositivo de medición
micro-Tri-gloss de la Compañía
Byk-Gardener con un ángulo de medición de 60º, de
acuerdo con las instrucciones del fabricante.
Según una forma de realización preferida, la
pintura metálica según la invención muestra valores de brillo tras
su aplicación mayores que 350 unidades, más preferentemente mayores
que 400 unidades, de forma todavía más preferida mayores que 425
unidades y, por lo tanto, las propiedades de una pintura de efectos
cromados. Las mediciones de brillo, en este sentido, se llevan a
cabo con un microdispositivo
micro-Tri-gloss de la Compañía
Byk-Gardener y con un ángulo de medición de 60º
según las instrucciones del fabricante.
El pigmento con efecto de aluminio utilizado
según la invención es, preferentemente, un pigmento de aluminio en
forma de plaquitas, obtenido por tratamiento de deformación
mecánica, preferentemente por molturación.
En las reivindicaciones dependientes 2 a 10 se
dan a conocer realizaciones adicionales preferidas de la pintura
metálica según la invención con pigmentos flotantes con efecto de
aluminio.
La tarea que tiene como base la invención se
resuelve adicionalmente a través de un procedimiento según la
reivindicación 11 para la fabricación de la pintura metálica según
la invención, que comprende la etapa siguiente:
- \quad
- mezcla de pigmentos flotantes con efecto de aluminio, al menos un silano organo-funcional y al menos un aglutinante formador de película.
Según una realización adicional preferida de la
invención, la viscosidad necesaria para la aplicación de la pintura
se puede ajustar mediante la adición de disolventes orgánicos y/o
agua.
\newpage
Además, en el procedimiento según la invención
se prefiere que los pigmentos flotantes de aluminio estén mezclados,
en el procedimiento según la invención, en forma de pasta con los
restantes componentes, así como con agua y/o disolventes orgánicos
durante la fabricación de la pintura metálica.
Según una realización adicional del
procedimiento según la invención, los pigmentos flotantes de
aluminio se fabrican por molturación mecánica y/o deformación
mecánica de partículas de aluminio, utilizando al menos un
lubricante orgánico, preferentemente ácido esteárico.
La misión de la invención se resuelve,
adicionalmente, mediante el uso de la pintura metálica según la
invención de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 y por
medio de uno de los objetos pintados con la pintura metálica según
la invención, preferentemente llantas de vehículos, parrillas de
radiador, manillas de puerta, listones, parachoques, etc., así como
por una pintura de vehículo, preferentemente la pintura de
llantas.
Preferentemente, la pintura metálica según la
invención se utiliza, según una de las reivindicaciones 1 a 10, en
recubrimientos de alto brillo con un excelente efecto metálico,
tales como pinturas de automóvil, pinturas de reparación, pinturas
industriales y pinturas de metales, plásticos, madera o vidrio.
Para la fabricación de la pintura metálica según
la invención, se dispersa de manera conveniente una pasta de
pigmentos flotantes de aluminio, de la Compañía Eckart GmbH &
Co, KG, D-91235, Velden (Alemania), que contiene un
pigmento con efecto de aluminio, obtenido por una molturación en un
molino de bolas en presencia de isopropanol y ácido esteárico, en
un disolvente orgánico disponible en el comercio, por ejemplo,
isopropanol, y la dispersión de pigmento obtenida se mezcla al
menos con un silano organo-funcional disponible en
el comercio, por ejemplo, un epoxi-silano, y con al
menos un aglutinante formador de película disponible en el comercio,
que contiene al menos un componente de resina, hasta formar una
pintura. La pintura obtenida de este modo se puede diluir con
disolventes orgánicos tales como, por ejemplo, butilglicol, y/o con
agua hasta la viscosidad necesaria para la aplicación, aplicándola
de manera conocida, por ejemplo por pulverización a alta presión,
sobre una pieza de trabajo, por ejemplo, una pieza de vehículo, por
ejemplo, una llanta de automóvil o sobre una superficie no metálica
tal como, por ejemplo, plástico, madera o vidrio.
Sorprendentemente, se puso de manifiesto que era
posible obtener pinturas metálicas con un muy alto grado de brillo
y un aspecto semejante al del metal líquido y amorfo con la
preparación de una pintura que contiene pigmentos flotantes con
efecto de aluminio con un aglutinante que contiene
epoxi-silano.
Condicionados por las propiedades flotantes de
los pigmentos con efecto de aluminio, éstos se localizan
principalmente en o próximas a la superficie de la película de
pintura aplicada, y exhiben una excelente orientación, lo cual da
lugar a un brillo muy elevado de la pintura con, preferentemente,
más de 350 unidades de brillo.
Sin embargo, y de forma sorprendente, estas
pinturas son susceptibles de ser sobrepintadas, lo que, según el
estado de la técnica actual, no era posible hasta ahora con
pigmentos flotantes con efecto de aluminio. Normalmente, los
pigmentos flotantes con efecto de aluminio no son resistentes a la
abrasión y establecen barreras tales entre la pintura de base y el
subsiguiente barniz transparente, que no se consigue que se produzca
una adhesión suficiente entre estas dos capas de pintura.
Aparentemente, mediante la adición de epoxi-silanos
se potencia incluso esta necesaria adhesión, sin que se conociera
hasta este momento el mecanismo exacto.
Se supone que los epoxi-silanos
se fijan, al menos parcialmente por procesos de hidrólisis y
condensación, a la superficie de los pigmentos metálicos mediante
enlaces de Si-O-Al. El residuo
epoxídico queda entonces disponible para que se produzca la
reticulación del sistema de barniz transparente.
Además, y también de manera sorprendente, se
puso de manifiesto que, sobre todo, los tipos de pigmentos con
efecto de aluminio son especialmente adecuados para resolver la
tarea planteada. Ambos pigmentos se fabrican por molturación húmeda
convencional y, por lo tanto, no requieren del procedimiento de
PVD.
Estos pigmentos con efecto de aluminio muestran
en el difractograma de rayos X, medido con pigmentos en disposición
esencialmente paralela, uno, dos o múltiples picos principales, que
no se corresponden con los reflejos [111] y/o los reflejos
[222].
Los pigmentos con efecto de aluminio utilizados
en las pinturas metálicas según la invención se diferencian, por lo
tanto, de forma significativa en su comportamiento en la
difractometría por rayos X de los pigmentos de PVD. Para analizar
muestras de pigmentos de aluminio en forma de plaquitas mediante
difractometría de rayos X (XRD, X-ray
Reflection Diffraction), los pigmentos se orientan
previamente de manera esencialmente planoparalela con respecto al
soporte de ensayo. Como dispositivo aplicable resulta adecuado, en
principio, cualquier difractómetro de rayos X disponible en el
comercio.
Por disposición esencialmente planoparalela se
entiende, en el contexto de la invención, que al menos 80% de los
pigmentos está presente de forma planoparalela con respecto al
soporte, con un intervalo de tolerancia de +/-
15º.
15º.
\newpage
Se observa que los pigmentos de PVD siempre
exhiben un pico principal en el reflejo del plano [111]. Por plano
[111] se entiende el índice de Miller. El plano [111] corresponde al
plano más denso posible de un metal que cristaliza de manera cúbica
con caras centradas. Este resultado es en sí conocido, dado que se
sabe que el aluminio sometido a desprendimiento de átomos por
bombardeo iónico sobre una lámina forma los cristales
correspondientes. Sin embargo, y de modo sorprendente, se comprueba
que los pigmentos de aluminio según la invención no exhiben ningún
pico principal en el reflejo del plano [111]. El reflejo del plano
[111], en caso de estar presente, es siempre débil. El o
posiblemente los picos principales corresponden preferentemente a
los reflejos de los planos [200] y/o [220]. De forma especialmente
preferida, el pico principal corresponde al plano [200].
Al contrario que los pigmentos de PVD, en los
pigmentos con efecto de aluminio de la pintura metálica según la
invención la relación de intensidad [111]/[200] siempre es <1.
Preferentemente, esta relación es <0,5 y, de forma especialmente
preferida, <0,1.
Se supone que mediante estas propiedades, se
refleja el estado de deformación plástica en el que se encuentran
los pigmentos de aluminio durante el proceso de molturación o
inmediatamente después. El polvo de aluminio al menos
poli-cristalina se somete durante la molturación por
deformación a intensas fuerzas de cizallamiento. Se produce un
cizallamiento entre los cristales aislados en donde se encuentra,
aparentemente, el plano de cizallamiento [111] más densamente
empaquetado. Dado que la molturación tiene lugar de forma vertical,
naturalmente, a la superficie de las plaquitas, estos planos de los
planos de plaquitas se destruyen, lo que se detecta por la
reducción de la intensidad de pico en el difractograma.
Simultáneamente, se intensifican los picos de los planos [200]
y
[220].
[220].
En una forma de realización preferida, se trata,
preferentemente, de pigmentos flotantes con efecto de aluminio de
grano relativamente grueso, preferentemente, de pigmentos "dólar
de plata". Estos pigmentos flotantes con efecto de aluminio,
preferentemente, pigmentos "dólar de plata", son pigmentos con
efecto de aluminio en forma de plaquitas con una superficie
relativamente lisa y cantos redondos. Se obtienen por una
molturación húmeda que representa, básicamente, una molturación por
deformación del polvo de aluminio.
Preferentemente, estos pigmentos flotantes con
efecto de aluminio, preferentemente, pigmentos "dólar de
plata", se fabrican por una molturación húmeda en medios
alcohólicos tales como, por ejemplo, isopropanol, etanol o
n-butanol. Como lubricantes se utilizan,
preferentemente, ácidos grasos saturados de cadena larga tales
como, por ejemplo, ácido esteárico, ácido palmítico o ácido
láurico.
En otra forma de realización preferida, estos
pigmentos flotantes con efecto de aluminio, preferentemente
pigmentos "dólar de plata", muestran determinadas relaciones de
tamaño. Éstas se representan por parámetros característicos de las
curvas acumuladas de distribución de la transición de la
distribución de tamaños calculadas en volumen, que se pueden
determinar de manera habitual por métodos de difracción láser. En el
marco de este trabajo, todos estos valores se calcularon con el
dispositivo Ciles 1064 de la Compañía Cilas (Francia).
Los pigmentos tienen, preferentemente, un valor
d_{50} de 11 hasta 35 \mum, de forma especialmente preferida,
de 13 hasta 25 \mum, y de manera más especialmente preferida, de
15 a 21 \mum. Adicionalmente, estos pigmentos "dólar de
plata" muestran en su distribución de tamaño preferentemente un
valor d_{50} de 23 hasta 50 \mum y, de forma especialmente
preferida, un valor d_{50} de 25 hasta 35 \mum.
Por valor d_{50} se entiende que 50% de los
pigmentos se encuentra dentro del intervalo de tamaño señalado. Por
valor d_{90} se entiende que 90% de los pigmentos se encuentra
dentro del intervalo de tamaño indicado.
Por debajo de un valor d_{50} de 11 \mum,
los pigmentos dejan de exhibir en la aplicación de la pintura los
valores necesarios de brillo. Por encima de un valor d_{50} de 35
\mum, aparecen efectos de centelleo no deseados, así como una
evidente reducción del brillo. Por encima de un valor d_{50} de
25, disminuye la impresión óptica de una película metálica fluida y
compacta.
Estos pigmentos "dólar de plata" en forma
de plaquitas con propiedades flotantes se distinguen,
preferentemente, por un grosor medio de 80 hasta 150 m nm,
preferentemente por un grosor medio de 100 hasta 135 nm.
El grosor medio se puede determinar por recuento
en REM, tal como se describe, por ejemplo, en el documento DE
10315775 A1, o por el método de dispersión habitual.
Con un grosor de plaquitas menor a 80 nm pueden
aparecer en los pigmentos centros de difusión en las regiones
marginales de los pigmentos con efecto de aluminio, que pueden dar
lugar a una disminución de las propiedades de brillo. Por encima de
un grosor medio de 150 nm, las aplicaciones de pintura exhiben
valores de brillo excesivamente bajos.
Ejemplos de estas pinturas metálicas según la
invención, fabricadas con pigmentos flotantes con efecto de
aluminio, preferentemente pigmentos "dólar de plata", son los
pigmentos disponibles en el comercio VP-59710/G
(Compañía Eckart) o EBP 251 (Compañía Silverline).
Las pinturas metálicas según la invención,
fabricadas con estos pigmentos flotantes "dólar de plata" son
apropiadas, sobre todo, para pinturas de múltiples capas, ya que
muestran excelentes propiedades de sobrepintura. En este sentido,
se prefieren especialmente las pinturas metálicas acuosas.
En una forma de realización preferida adicional
de la invención, se utilizan para la fabricación de la nueva
pintura metálica pigmentos flotantes con efecto de aluminio
extremadamente delgados. Estos pigmentos poseen propiedades ópticas
situadas entre las de los anteriormente citados pigmentos "dólar
de plata" y los pigmentos de PVD y son adecuados para
desprender, al menos parcialmente, los pigmentos de PVD en sus
aplicaciones más valiosas (véase, por ejemplo, el documento DE
10315775 A1). En estos casos, se habla también de "pigmentos
dólar de platino" (Platindollar®, marca de la Compañía
Eckart).
Estos pigmentos con efecto de aluminio en forma
de plaquitas, también designados como "dólar de platino",
dotados de superficies muy lisas y cantos redondos, con una alta
fuerza de recubrimiento, exhiben un grosor medio muy bajo y,
adicionalmente, una distribución de grosores muy estrecha.
Los pigmentos de aluminio utilizados en la
presente invención se fabrican por medio de una molturación de
deformación extremadamente cuidadosa de un polvo de aluminio cortada
de manera fina y relativamente estrecha. El polvo de aluminio,
obtenida preferentemente en "atomizem" por atomización o
pulverización de aluminio líquido, preferentemente una colada de
aluminio, y a la que se ha asignado, eventualmente, una distribución
de tamaño de grano deseada, y que contiene partículas de aluminio
en forma desde esférica hasta ligeramente elipsoidal, es un polvo
de aluminio muy fina, con una muy estrecha distribución de tamaños y
un reducido contenido en óxido, con menos de 5% en peso. Esta polvo
de aluminio exhibe una distribución de tamaño, calculada de manera
en sí conocida por espectrometría de difracción láser (por ejemplo,
mediante el dispositivo Helios de la Compañía Sympatec GmbH,
Clausthal-Zellerfeld, Alemania) de d_{polvo,10}
<3,0 \mum y una d_{polvo,90} <8,0 \mum.
Preferentemente, la distribución de tamaño comprende una
d_{polvo,10} <0,6 \mum, una d_{polvo,50} <2,0 \mum y
una d_{polvo,90} <4,0 \mum.
El polvo de aluminio, eventualmente clasificada
con anterioridad, se tritura utilizando un molino, en presencia de
disolventes tales como, por ejemplo, gasolina, nafta disolvente,
isopropanol, éter, cetona, éster, etc., y lubricantes tales como,
por ejemplo, ácidos grasos con restos alquilo de al menos 14 a 24
átomos de carbono, preferentemente ácidos grasos saturados tales
como, por ejemplo, ácido esteárico, y elementos de molturación
tales como, por ejemplo, elementos esféricos tales como,
preferentemente, esferas con pesos individuales de 2 hasta 13 g. A
continuación, el pigmento se puede clasificar en tamaños adicionales
o, también, puede ser triturado.
Los procedimientos habituales para la
clasificación por tamaño incluyen, por ejemplo, la tamización en
húmedo, la decantación o también la separación por sedimentación.
En la tamización se extrae por cribado, por lo general, la fracción
gruesa. En los restantes procedimientos, es posible separar, de
manera muy especial, la fracción más fina. Seguidamente, la
suspensión se separa del exceso de disolvente como, por ejemplo, con
ayuda de una prensa de filtración, y preferentemente se forma una
pasta con disolvente.
En una forma de realización preferida, los
pigmentos flotantes con efecto de aluminio, preferentemente
pigmentos "dólar de platino", tienen un valor d_{50} de 2
hasta 25 \mum y, preferentemente, de 2,5 hasta 10 \mum y, de
forma especialmente preferida, de 3 hasta 8 \mum.
Por debajo de un valor d_{50} de 2 \mum, el
valor de brillo de la aplicación es demasiado escaso y el
recubrimiento de la llanta es insuficiente y, por encima de 25 m se
observa, igualmente, una disminución del brillo de una pintura de
una sola capa.
Adicionalmente, y de manera preferida, estos
pigmentos flotantes con efecto de aluminio, preferentemente
pigmentos "dólar de platino", tienen en su curva acumulada de
transición de distribución de tamaño un valor d_{50} de 8 hasta
40 \mum y, de forma especialmente preferida, de 9 hasta 14 \mum
(Cilas 1064). Preferentemente, estos valores deben entenderse en el
sentido de que el límite inferior de d_{90} = 8 \mum es
atribuible, predominantemente, a pigmentos con valores d_{50} en
el intervalo inferior, por ejemplo, aprox. 2 hasta 4 \mum, así
como que el límite superior de d_{90} = 16 \mum es atribuible,
predominantemente, a pigmentos con valores d_{50} en el intervalo
superior, por ejemplo, 5 hasta
8 \mum.
8 \mum.
Estos pigmentos "dólar de platino" se
distinguen, preferentemente, por un grosor medio h_{50} de 15
hasta 100 nm, preferentemente por un grosor medio de 20 hasta 75 nm
y, de forma especialmente preferida, de 25 hasta 60
nm.
nm.
Por debajo de un grosor medio de 15 nm, los
pigmentos son excesivamente oscuros, lo que es atribuible a la
pérdida de la capacidad de reflexión metálica con la conservación
simultánea de las elevadas propiedades de absorción del aluminio.
Además, las propiedades mecánicas del aluminio se ven alteradas de
forma desfavorable: los pigmentos se tornan demasiado quebradizos.
Por encima de un grosor medio de 75 nm, las propiedades ópticas
beneficiosas resultan crecientemente afectadas y, por encima de 100
nm, ya no se conserva ninguna propiedad correspondiente a un efecto
cromado.
\newpage
Estos pigmentos "dólar de platino"
utilizados según la invención se distinguen por un ancho relativo de
la distribución de grosor \Deltah, calculado según el recuento
habitual del grosor por microscopia electrónica de barrido, y
determinado por la fórmula
de preferentemente 30 hasta menos
de 70%, preferentemente de 35 hasta 67%, más preferentemente de 40%
hasta 65% y, de forma especialmente preferida, de 40% hasta
60%.
Por encima de una \Deltah de 70%, ya no se
observan las propiedades ventajosas de los pigmentos de aluminio en
la pintura metálica según la invención. Los pigmentos con un ancho
relativo de distribución de grosor \Deltah menor que 30% no han
podido ser fabricados hasta la fecha.
La fuerza impulsora para una orientación
planoparalela de los pigmentos metálicos en forma de plaquitas es -
además de las irregularidades químicas limitantes de los pigmentos
de aluminio con respecto al sistema aglutinante - el factor
predominante que determina la forma del pigmento. Por factor de
forma se entiende la relación de dilatación longitudinal d_{50}
con respecto al grosor h_{50} del pigmento. La dilatación
longitudinal se determina, principalmente, por métodos de
difracción láser. En este sentido, el valor d_{50} se incorpora a
la curva acumulada de transición.
El factor de forma de los dos pigmentos
flotantes con efecto de aluminio utilizados en la pintura metálica
según la invención ("dólar de plata" y "dólar de platino")
asciende a 80 hasta 400. Preferentemente 100 hasta 350 y, de forma
especialmente preferida, 200 a 300.
La alteración de la orientación de los pigmentos
con efecto de aluminio en el revestimiento conduce, además de a una
reducción del brillo, a la formación de "nubes", es decir, la
calidad óptica de la reducción de las tonalidades
claro-oscuro de las superficies pintadas, que se
puede determinar en una escala de magnitud de varios
decímetros.
El valor de rugosidad R que caracteriza la
rugosidad es la relación de la superficie específica - medida según
el método BET (DIN 66132) - con respecto a la superficie geométrica
del pigmento. La superficie del pigmento, despreciando sus bordes,
se puede calcular como el valor duplicado de dispersión, que se
determina mediante la fórmula conocida a partir del valor h_{50}
(REM), aplicando la siguiente fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En lugar del valor de dispersión determinado
experimentalmente, se puede utilizar en la fórmula anterior el
valor de dispersión calculado a partir del grosor medio h_{50},
calculado por la evaluación en REM (microscopia electrónica de
barrido):
(2,5: grosor de los pigmentos de aluminio).
El valor de rugosidad es un valor relativo,
puesto que ninguno de los métodos usados para determinar las
superficies de los pigmentos ofrece resultados físicamente exactos.
En teoría, una superficie idealmente lisa debería tener un valor de
rugosidad de 1, si bien en la práctica se encuentran valores menores
que 1.
Los dos tipos de pigmentos de aluminio usados en
la pintura metálica según la invención, y que han sido descritos
anteriormente, tienen, debido a la deformación mecánica, un valor de
rugosidad que caracteriza la rugosidad u ondulación de 0,3 hasta
1,0 y, preferentemente, de 0,5 hasta 0,9, lo que impide el depósito
planoparalelo, es decir, la aglomeración de los pigmentos de
aluminio, sin que ello comporte una limitación esencial de las
propiedades ópticas tales como para capacidad de reflexión y brillo,
de estos pigmentos.
Estos valores más bajos demuestran que, en este
caso, se trata de superficies de pigmento muy lisas.
\newpage
La cantidad total de pigmentos flotantes con
efecto de aluminio utilizados en el sistema de pintura según la
invención, que se denomina también nivel de pigmentación, referida
al peso total de la pintura metálica según la invención, es
preferentemente menor que 10% en peso. Preferentemente, se usan
menos de 5% en peso y, de forma especialmente preferida, menos de
3% en peso.
A causa del reducido grosor del pigmento, su
fuerza de revestimiento específica es extraordinaria, de manera que
niveles extraordinariamente reducidos de pigmento son suficientes
para alcanzar la impresión visual deseada.
Los pigmentos flotantes de aluminio utilizados
en la pintura de efecto cromado según la invención se distinguen
por su grosor reducido, semejante al de los pigmentos de PVD, y por
su estrecha distribución de grosor, así como por un aspecto
metálico exclusivo y una elevada fuerza de revestimiento.
Además, su muy estrecha distribución de grosor
determina una buena orientación y un apilamiento regular del
pigmento en la pintura metálica.
En los pigmentos de aluminio utilizados en las
actuales pinturas con efecto metálico, pasivizados, es decir,
provistos de una capa de protección contra la corrosión, y cuyo
grosor - en comparación con los pigmentos flotantes de aluminio
usados en la pintura metálica según la invención - es mayor, con una
distribución de grosor más ancha, pueden producirse irregularidades
en el apilamiento del pigmento. De este modo, pigmentos
excesivamente gruesos pueden actuar como "conservadores de
distancia", que afectan a la orientación de los pigmentos
adyacentes. De aquí que determinadas propiedades importantes de los
pigmentos tales como, por ejemplo, brillo, flop y, bajo ciertas
circunstancias, la capacidad de revestimiento, resulten
negativamente afectadas.
Los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
usados en la pintura metálica según la invención poseen un grosor
medio y una estrecha distribución de grosor, similares a los de los
pigmentos de PVD y, por consiguiente, se asemejan a las propiedades
ópticas de los pigmentos de PVD, pero son mucho más sencillos de
fabricar y, por lo tanto, más baratos que los pigmentos de PVD, con
propiedades de manipulación fuertemente mejoradas, gracias a lo
cual es posible, por ejemplo, lograr una concentración esencialmente
mayor en las preparaciones. Los pigmentos de aluminio de PVD, a
diferencia de los pigmentos con efecto de aluminio usados en la
presente invención, son absolutamente planares. La rugosidad
aumentada de los pigmentos flotantes con efecto de aluminio que se
utilizan según esta invención, en comparación con los pigmentos de
aluminio de PVD, da lugar, tras la aplicación de la pintura
metálica según la invención no provoca ninguna limitación
ópticamente detectable en lo que respecta al brillo.
Se supone que el efecto óptico de una película
metálica compacta, que produce la impresión visual de una película
metálica esencialmente amorfa y, preferentemente, amorfa, es
producto de que los pigmentos de aluminio se apilan entre sí tras
la aplicación (pintura) en forma muy densa.
Esto obedece a que los pigmentos flotantes se
localizan en una capa espacial muy pequeña por encima del barniz de
base.
Debido a su delgadez, pueden apilarse
perfectamente unos sobre otros, sin que se produzcan problemas tales
como brillo velado (resinas). Este comportamiento es similar al de
los pigmentos de aluminio generados por el procedimiento de PVD,
igualmente delgados, que se depositan completamente sobre el
soporte.
Se supone que el efecto metálico prácticamente
especular de los pigmentos con efecto de aluminio en la pintura
metálica según la invención es atribuible, sobre todo, a sus
propiedades flotantes y, además, originalmente, al reducido grosor
del pigmento y al reducido ancho de la distribución de grosor, así
como al factor de forma, que se considera como fuerza impulsora
para una orientación planoparalela del pigmento en la pintura.
Los silanos usados en la película metálica según
la invención como formadores de película son, de manera conveniente,
silanos organo-funcionales de la fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En esta fórmula, R^{1} es un resto no
hidrolizable, R^{2} es un resto no hidrolizable, portador de al
menos un grupo epoxi, y X representa restos iguales o diferentes
entre sí, seleccionados de grupos hidroxilo y productos de
sustitución hidrolizables de un grupo hidroxilo, siendo a un número
entero de 0 a 3 y b, un número entero de 1 a 3, y en donde a y b
tienen, conjuntamente, un valor de 1, 2 ó 3.
Según una forma de realización preferida
adicional, el epoxi-silano de la fórmula general
(IV) está presente en forma oligómera o polímera, en donde las
unidades están unidas entre sí mediante puentes
Si-O-Si.
En una forma de realización preferida, a es
igual a 0 y b igual a 1.
El resto X está compuesto preferentemente por
grupos OH, halógeno o alcoxi, con 1 hasta 6, preferentemente 1
hasta 3 átomos de carbono. En este caso, se prefieren los grupos
alcoxi y los grupos metil y/o etilalcoxi. El alcohol liberado en la
hidrólisis de los grupos alcoxi se elimina por destilación en una
variante preferida, de modo que el epoxi-silano
está exento de disolventes.
El grupo R^{2} es, preferentemente, un resto
glicidilo o un resto
glicidil-oxi-alquileno (C_{1} a
C_{20}), así como restos
oxiran-2-ilo,
2,3-epoxi- y
3,4-epoxi-ciclopentil-, 2,3- y
3,4-epoxi-ciclohexil- y 2,3-, 3,4-
y 4,5-epoxi-cicloheptilo, en
especial también oxiran-2-ilo y
grupos 2,3- y 3,4-epoxi-ciclohexilo.
De forma especial, se trata de un resto
\gamma-glicidil-oxietielo,
\gamma-glicidil-oxipropilo,
\gamma-glicidil-oxibutilo,
\gamma-glicidil-oxipentilo,
\gamma-glicidil-oxihexilo o
2-(3,4-epoxiciclohexil)-etilo.
El grupo R^{1} se selecciona preferentemente
del grupo compuesto por grupos
alquilo-(C_{1}-C_{40}), alquilo fluorado,
alquilo parcialmente fluorado;
alquenilo-(C_{2}-C_{40}),
alquinilo-(C_{2}-C_{40});
arilo-(C_{6}-C_{36}), arilo fluorado, arilo
parcialmente fluorado;
alquil-(C_{7}-C_{40})-arilo,
arilalquilo-(C_{7}-C_{40}), alquilarilo
fluorado, alquilarilo parcialmente fluorado;
alquenil-(C_{8}-C_{40})-arilo,
arilalquinilo-(C_{8}-C_{40}),
alquinil-(C_{8}-C_{40})-arilo;
cicloalquilo-(C_{5}-C_{40}),
alquil-cicloalquilo-(C_{5}-C_{40}),
cicloalquil-alquilo-(C_{5}-C_{40}).
Para a = 2 los grupos R^{1} pueden ser iguales
o diferentes entre sí, pero preferentemente son iguales.
Preferentemente, R^{1} es igual a metilo, etilo o propilo, o a =
0.
Además, se pueden utilizar silanos oligómeros de
la fórmula (IV), en donde puede tratarse de mezclas u oligómeros de
diferentes silanos.
De forma especialmente preferida, debido a su
fácil disponibilidad, se utilizan como epoxi-silanos
y/o epoxi-siliconas oligómeros de
\gamma-glicidil-oxipropil-trimetoxisilano
o
\gamma-glicidil-oxipropil-trietoxisilano,
o sus mezclas. El
\gamma-glicidil-oxipropil-trimetoxisilano
está disponible comercialmente, por ejemplo, bajo el nombre
Dynasylan GLY-MO de la Compañía Degussa (Untere
Kanalstrasse 3, D-79618 Rheinfelden, Alemania).
Otros silanos que se pueden usar en la pintura
según la invención aparecen descritos con detalle, por ejemplo, en
el documento de BASF US 7.109.263 B2.
Estos silanos están disponibles en el comercio.
Por ejemplo, muchos de ellos representan productos fabricados por
la Compañía Degussa, Rheinfelden, Alemania, y distribuidos para el
nombre "Dynasylan®"; así mismo, se incluyen los silanos
Silquest® producidos por la Compañía OSI Specialties, o los silanos
GENOSIL®, producidos por la Compañía Wacker, Burghausen,
Alemania.
El epoxi-silano o la mezcla de
epoxi-silanos utilizados es preferentemente fluido a
la temperatura de aplicación de aproximadamente 0 hasta 40ºC. Por
medio de esta propiedad, puede resultar beneficioso en sistemas de
pinturas que contienen disolventes para mantener lo más reducida
posible la fracción VOC (= compuestos orgánicos
volátiles).
Los grupos silano funcionales se pueden hacer
reaccionar, preferentemente con grupos químicos complementarios de
los agentes de recubrimiento, con el fin de unir covalentemente el
silano organo-funcional con el agente de
recubrimiento.
Adicionalmente, se pueden utilizar en la pintura
según la invención aglutinantes disponibles en el comercio. Los
aglutinantes pueden ser endurecibles por medios físicos, químicos o
térmicos, en combinación con radiación electromagnética
("dual-cure"). Preferentemente, los
aglutinantes son compatibles con agua.
Los aglutinantes endurecibles térmicamente
pueden estar auto-reticulados o serlo con elementos
ajenos.
Los aglutinantes
auto-reticulables poseen los dos tipos de grupos
reactivos complementarios necesarios para el endurecimiento, en
tanto que los aglutinantes que reticulan con elementos ajenos
requieren un endurecedor o reticu-
lante.
lante.
Como aglutinantes pueden servir, por ejemplo,
los que están basados en poliuretano, poliamidas,
poli-ureas, resinas de melanina, poliamidas,
poliacrilatos, resinas epoxídicas, poliéter o poliéster. También es
posible el uso de combinaciones de estas funcionalidades tales
como, por ejemplo, poliéster-poliuretano o
poliéster-poliéter-poliuretano,
poliéster-poliacrilato o
poliacrilato-poliuretanos.
Son preferidos los aglutinantes que contienen
grupos amino, que contienen aminas primarias, secundarias o
terciarias y, a partir de éstos, se prefieren especialmente las
resinas de melamina. Estos aglutinantes aparecen descritos, por
ejemplo, en el documento DE 10154030 A1.
Como disolventes en la pintura metálica según la
invención se utilizan agua y/o disolventes orgánicos,
preferentemente alcoholes tales como n-butanol,
isopropanol, Dowanol PM, glicoles tales como butilglicol,
butildiglicol, etildiglicol, así como hidrocarburos tales como
gasolina o nafta disolvente, así como compuestos heterocíclicos
tales como N-metilpirrolidona.
La pintura metálica según la invención muestra,
preferentemente, un contenido en agua y/o un contenido en
disolvente de 5 hasta 85% en peso, preferentemente 6 hasta 60% en
peso y, de forma especialmente preferida, 10 hasta 50% en peso,
referido al peso total de la pintura.
La pintura metálica flotante según la invención
puede contener también aditivos tales como cargas, diluyentes
reactivos, absorbentes UV, agentes fotoprotectores, captadores de
radicales, fotoiniciadores o foto-coiniciadores,
agentes reticulantes, agentes desgasificantes, aditivos de
deslizamiento, inhibidores, antiespumantes, emulsionantes, agentes
reticulantes y dispersantes, potenciadores de adhesividad,
niveladores, coadyuvantes formadores de película, espesantes,
protectores ignífugos, desecantes, agentes de secado, agentes
anti-piel, inhibidores de la corrosión, pigmentos
protectores contra la corrosión, ceras y/o combinaciones de estos
aditivos.
Como aditivos se pueden utilizar, de forma
especialmente ventajosa, aditivos disponibles en el comercio de la
Compañía BYK, Wesel.
El contenido total en sólidos, es decir, la
fracción no volátil según la norma DIN 53216, de la pintura metálica
según la invención asciende a 5 hasta 40% en peso. Preferentemente,
el contenido total en sólidos es de 9 hasta 30% en peso y, de forma
especialmente preferida, de 10 hasta 25% en peso.
Ante contenidos en sólidos menores que 5% en
peso, se deteriora la estabilidad mecánica de la pintura tras la
aplicación y endurecimiento (secado). El contenido en aglutinantes
de la pintura es excesivamente bajo.
Los contenidos en sólidos mayores que 40% en
peso son en sí conocidos en composiciones de recubrimiento
convencionales, los llamados "high solids", pero no son
transferibles a sistemas acuosos con pigmentos de aluminio tan
delgados como los de esta invención. En este caso, la reología de
las composiciones de recubrimiento sería demasiado mala.
Los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
usados para la fabricación de la pintura según la invención se
aplican, preferentemente, en forma de pre-mezclas
pre-tratadas, preferentemente en forma de pasta,
compatible con el al menos un silano
organo-funcional que se usa según la invención, y
que también puede ser un polisiloxano, sin producir separación de
fases, tal como ocurre, por ejemplo, con pastas de pigmentos
flotantes con efecto de aluminio disponibles en el comercio de la
gama de productos STAPA de la Compañía Eckart GmbH & Co.
El contenido en sólidos de la pasta de pigmentos
de aluminio que se utiliza convenientemente para fabricar la
pintura metálica según la invención se encuentra, preferentemente,
entre 20% en peso y 65% en peso, más preferentemente entre 25% en
peso y 60% en peso y, de forma especialmente preferida, es de 30
hasta 55% en peso, así como también preferentemente de 40 hasta 50%
en peso, referido en cada caso al peso total de la pasta de
aluminio.
Con un contenido en sólidos mayor que 65% en
peso, los pigmentos de aluminio presentes en la pasta pueden
aglomerarse, lo que afectaría de manera decisiva al efecto óptico.
Adicionalmente, la superficie específica superior de los pigmentos
extremadamente delgados exhibe un mayor requerimiento de disolvente
para alcanzar una reticulación completa. Por debajo de 20% en peso,
la pasta es excesivamente fluida y no es posible dosificarla con
exactitud sin una etapa previa de agitación para convertirla en
pintura.
Como disolventes se utilizan, preferentemente,
los disolventes utilizados anteriormente para la deformación del
pigmento tales como, por ejemplo, gasolina y/o nafta disolvente,
butilglicol o isopropanol.
La pintura metálica acuosa y sobrepintada
aplicada sobre un soporte metálico o de otro tipo produce un
revestimiento metálico, amorfo y de alto brillo. Su efecto óptico
se corresponde con el fenómeno de apariencia conocido por la
expresión "efecto cromado".
Esta pintura metálica acuosa y con capacidad de
sobrepintar, con un excelente brillo metálico, encuentra aplicación,
preferentemente, en la pintura de vehículos tales como, por
ejemplo, la pintura de llantas o en la pintura de reparación de
vehículos.
La pintura metálica según la invención, que
también puede ser designada como pintura de efecto cromado, se usa,
de forma especialmente conveniente como pintura de base (pintura
base) o pintura de barniz transparente. Evidentemente, si así se
desea también se puede aplicar sobre esta pintura de base una capa
de barniz transparente.
La pintura metálica aplicable fácilmente
mediante cualquier procedimiento, y que se puede sobrepintar sin
problemas, con un muy alto efecto de brillo, preferentemente mayor
que 350, se caracteriza en particular por una elevada resistencia a
la limpieza y a los arañazos, estabilidad frente a la abrasión y
recubrimiento de las llantas.
La pintura metálica que contiene agua y/o
disolventes se puede aplicar sin problemas por medio de todos los
procedimientos de aplicación conocidos tales como, por ejemplo,
pulverización industrial "airless", inmersión, rociado (HVLP),
electrostática (ESTA), plasma, por rodillos, por recubrimiento
"can & coil", sobre superficies metálicas o de otro tipo,
de manera especialmente preferida como revestimiento de base
(pintura de base) sin recubrimiento de barniz transparente.
Esta nueva pintura metálica es especialmente
conveniente para recubrimientos de alto brillo tales como, por
ejemplo, pintura para automóviles, pinturas de reparación, pinturas
industriales y pintado de metales, plásticos, madera o vidrio.
La pintura metálica según la invención puede
estar fabricada como pintura metálica de 1 componente (1K) o de 2
componentes (2K).
Los siguientes ejemplos explican la invención,
sin limitarla:
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Ejemplo según la invención
1
Para fabricar una pintura metálica según la
invención para una aplicación en llantas de automóvil, se utilizó
una pasta de pigmentos flotantes con efecto de aluminio disponible
comercialmente bajo el nombre VP-59710/G de la
Compañía Eckart GmbH & Co, KG, D-91235 Velden,
Alemania. Esta pasta contiene en isopropanol y ácido esteárico un
pigmento "dólar de plata" obtenido por molturación en un molino
de bolas, con un valor h_{50} de 120 nm (REM) y una distribución
de tamaño de partículas d_{50} de 17 \mum y una d_{50} de 29
\mum, dispersado en un aglutinante disponible en el comercio
(Maprenal 900W de la Compañía Surface Specialties), y un
epoxi-silano usado como formador de película
(Wetlink 78 de la Compañía GE).
1 parte en peso de esta pasta de pigmento que
representa el componente 1, se diluyo con 4 partes en peso de un
componente 2. Este segundo componente está compuesto por 1 parte en
peso de disolvente orgánico (por ejemplo, butilglicol), y 3 partes
en peso de agua. Este sistema de 2 componentes se mezcla a
temperatura ambiente durante 10 min. Las propiedades reológicas de
la pintura metálica se ajustaron con diluyentes/espesantes
habituales en el comercio, y la viscosidad de pulverización de la
pintura se ajustó con butilglicol de uso comercial y agua
destilada. La pintura metálica, que tuvo un contenido en sólidos de
3 hasta 50% en peso, una viscosidad (DIN 53211) de 11 s hasta 60 s,
y un contenido en agente formador de película de 1,0 hasta 45,0% en
peso de silano, así como un contenido de 1,0 hasta 50,0% en peso de
resina de melamina (% en peso referido al peso total de la
pintura), se aplicó con una pistola de pulverización HVLP (ESTA/alta
presión/HVLP) con 1 hasta 6 bar sobre una superficie imprimada con
un grosor de capa de 1-25 \mum, y se dejó secar
seguidamente a una temperatura de 100 hasta 300ºC durante 20 hasta
60 min.
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Ejemplo según la invención
2
En un horno de inducción de tipo crisol
(Compañía Induga, contenido del horno aprox. 2,5 ton) se introducen
de manera continua barras de aluminio para su fusión. En el llamado
antecrisol la colada de aluminio se encuentra en estado fluido a
una temperatura de aproximadamente 720ºC. En la colada se sumergen
múltiples boquillas, que funcionan según el principio de inyección,
y pulverizan la colada de aluminio de forma vertical hacia arriba.
El gas de pulverización se comprime en compresores (Compañía Kaeser)
a una presión de hasta 20 bar y se calienta en calentadores de gas
hasta aproximadamente 700ºC. El polvo de aluminio obtenida se
solidifica y se enfría al aire. El horno de inducción está
integrado en una instalación cerrada. La pulverización se lleva a
cabo bajo un gas inerte (nitrógeno). La separación del polvo de
aluminio tiene lugar inicialmente en un ciclón, en donde el polvo
de aluminio en forma de polvo separad tiene una d_{50} de
14-17 \mum. Para la separación adicional, se usa
seguidamente un multiciclón, en donde el polvo de aluminio
pulverulento separado alcanza una d_{50} de
2,3-2,8 \mum. La separación
gas-sólido tiene lugar en un filtro (Compañía
Alpine) con elementos metálicos (Compañía Pall). Se obtiene aquí
como fracción más fina un polvo de aluminio con una d_{10} de 0,4
\mum, una d_{50} de 1,0-1,9 \mum y una
d_{90} de 2,0-3,8 \mum.
En un molino de jarro (longitud 32 cm, ancho 19
cm) se introducen 4 kg de esferas de vidrio (diámetro 2 mm), 75 g
de polvo de aluminio súper-fino de a), 200 g de
gasolina y 3,75 g de ácido esteárico. A continuación, se tritura
durante 15 h a 58 rpm. El producto se separa por enjuague con
gasolina de las esferas de molturación y, seguidamente, se tamiza
en una criba húmeda de 25 \mum. El grano fino se libera de la
gasolina en un filtro de vacío y, a continuación, se transforma en
pasta con gasolina en una mezcladora de laboratorio (fracción de
sólidos de aprox. 50%).
Los pigmentos "dólar de platino" contenidos
en esta pasta de aluminio tienen un valor h_{50} de 50 (REM) y
una distribución por tamaño de partícula que se caracteriza por una
d_{50} de 5 \mum y una d_{90} de 11 \mum (Cilas 1064).
Estos pigmentos están en un aglutinante de uso
comercial (Maprenal 900W de la Compañía Surface Specialties) y se
dispersan en un epoxi-silano usado como formador de
película (Wetlink 78 de la Compañía GE). A partir de esta pasta de
pigmento se incorporó 1 parte en peso en una cantidad idéntica de un
disolvente orgánico (por ejemplo, BG [butilglicol]) y 2 partes en
peso de agua desmineralizada, así como en 1 parte en peso de un
aglutinante disponible en el comercio ("Setal 6608", de la
Compañía Cytec), mezclando durante aprox. 10 min a temperatura
ambiente. En la mezcla de pigmento se incorporaron 0,05 partes en
peso de un catalizador de uso comercial ("Nacure 2500" de la
Compañía Worlee). Las propiedades reológicas de la pintura metálica
se ajustaron con diluyentes habituales en el comercio. La viscosidad
de pulverización de la pintura se ajustó con butilglicol y agua
destilada.
La pintura metálica, que muestra un contenido en
sólidos de pintura de 3 hasta 50% en peso y una viscosidad (DIN
53211) de aprox. 11 s hasta 60 s, se aplicó con una pistola de
pulverización actual (ESTA/alta presión/HVLP) con una presión de 1
hasta 6 bar sobre un soporte imprimado, y se secó a una temperatura
de 80ºC hasta 160ºC durante 5 hasta 60 min. A continuación, el
recubrimiento con la pintura metálica flotante acuosa se sobrepintó
con un barniz transparente 2K-PUR y la pintura se
secó durante 30 min a 80ºC.
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Ejemplo comparativo
3
Metalure® L55700 (pigmento PVD, Compañía
Eckart), disponible en el comercio, dispersión de pigmento de
aluminio en acetato de metoxipropilo (fracción de sólidos de 10% en
peso).
Parámetros del pigmento: valor h_{50}: 47 nm
(REM) y una distribución de tamaño de partícula d_{50} de 13
\mum y d_{90} de 21 \mum (Cilas 1064).
Para la fabricación de la pintura de efecto
metálico 2K que contiene el pigmento PVD, para su aplicación en
llantas de automóvil, se incorporaron 15 partes en peso de la
dispersión de pigmento de aluminio "Metalure L55700" de la
Compañía Eckart en un dispositivo de disolución (agitador de
paletas) en 13 partes en peso de un formador de película de uso
comercial (producto de éster de celulosa CAB 381-2
de la Compañía Eastman) y, seguidamente, se mezcló de forma
intensiva con 0,1 partes en peso de un emulsionante de uso comercial
(Lipotin 100 de la Compañía Cargilltexturizing) y con 1,5 partes en
peso de una resina acrílica de uso comercial (Uracron CY 474 E de
la Compañía DSM), así como con 0,1 partes en peso de una resina
adhesiva de uso comercial (LTW de la Compañía Degussa), durante
aprox. 20 min. En la pasta homogeneizada de pigmento se dispersaron,
bajo agitación, 24 partes en peso de un acetato de butilo 98/100 de
uso comercial y 1,5 partes en peso de un aditivo de uso comercial
que contuvo metil-polisiloxano de bajo peso
molecular (Baysilone MA con 0,4% de xileno de la Compañía Borchers)
con aprox. 2,6 partes en peso de un aditivo de reticulación que
contuvo flúor (Zonyl® FSG con 1% de acetato de butilo 98/100 de la
Compañía Degussa), así como con aproximadamente 33 partes en peso
de un diluyente de uso comercial (acetato de metoxipropilo). Para
fabricar el segundo componente de la pintura, se diluyeron
aproximadamente 1,4 partes en peso de un endurecedor disponible en
el comercio (Desmodur® N 75 de la Compañía Bayer) con acetato de
butilo 98/100. Los dos componentes de la pintura se mezclaron sólo
inmediatamente antes de su procesamiento (aplicación) en una
relación de peso de 9 a 1, para dar una pintura con efecto cromado
2K. La viscosidad de pulverización de aprox. 15 s (DIN 53211 -
recipientes de 4 mm a 23ºC) de una pintura metálica 2 K que muestra
una vida útil de aproximadamente 5 h (DIN 53150 - recipientes de 4
mm, 23ºC), se ajustó por la adición de un diluyente de uso comercial
(acetato de metoxipropilo).
La pintura metálica con un contenido en sólidos
de aprox. 3 hasta 10% en peso y un contenido en aglutinantes de 1,5
hasta 8,0% en peso (% en peso referido al peso total de la pintura)
se aplicó mediante una pistola de pulverización HVLP/ESTA/alta
presión) con una presión de 1 a 6 bar sobre un soporte imprimado,
con un grosor de capa de 1-10 \mum y, a
continuación, se secó a una temperatura de 70ºC durante aprox. 60
min.
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Ejemplo comparativo
4
SILVERSHINE® P4110 (Compañía Eckart), disponible
en el comercio.
En este caso, se trata también de un pigmento
PVD de aluminio, que se procesa de manera análoga al ejemplo
comparativo 3 en el sistema de pintura 2K, y que se aplicó a
continuación.
Este pigmento PVD no flotante muestra un valor
h_{50} de 60 nm (REM) y una distribución de tamaño de partícula
d_{50} de 9-11 \mum, así como una d_{90} de
máximo 20 \mum (Cilas 1064). La fabricación y aplicación de esta
pintura con este pigmento fueron análogas al Ejemplo comparativo
3.
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Ejemplo comparativo
5
SILVERSHINE® S1100 (Compañía Eckart).
Pigmento no flotante de aluminio, de alto
brillo, como el preparado en el Ejemplo 2, si bien en la molturación
del polvo fino de aluminio se usó un lubricante que contiene un
ácido oleico, lo que dio lugar a un pigmento no flotante.
Parámetros del pigmento: valor h_{50} de 50 nm
(REM) y una distribución de tamaño de partícula d_{50} de 10 m y
una d_{90} de 15 \mum (Cilas 1064).
El pigmento se procesó en una pintura y se
aplicó de forma análoga al Ejemplo 2.
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Ejemplo comparativo
6
Silvershine® S2100 disponible en el comercio
(conforme con el documento DE 10315775 A1, de la Compañía
Eckart).
Este pigmento no flotante de aluminio, fabricado
por molturación convencional de bolas, disuelto en gasolina/nafta
disolvente, y de alto brillo, con aspecto metálico para pintura, con
un valor h_{50} de 70 nm (REM) y una distribución de tamaño de
partícula d_{50} de 20 \mum y una d_{90} de 32 \mum (Cilas
1064), se preparó y aplicó en una pintura también se manera análoga
al Ejemplo 2.
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Ejemplo comparativo
7
STAPA® METALLUX 3540 (Compañía Eckart)
disponible en el comercio (pigmento "dólar de plata" no
flotante) para pintura.
Para fabricar esta pintura metálica para aplicar
en llantas de automóvil, se utilizó una dispersión de pigmento de
aluminio "STAPA METALLUX 3540" de la Compañía Eckart. Esta
dispersión de pigmento contiene pigmentos de aluminio "dólar de
plata" molidos con bolas en gasolina/nafta disolvente, con un
valor h_{50} de 320 nm (REM) y una distribución de tamaño de
partícula d_{50} de 18 \mum y una d_{90} de 27 \mum (Cilas
1064).
En un dispositivo de disolución (mezcladora de
paletas), se mezcló durante 10 min a temperatura ambiente 1 parte
en peso de esta dispersión de pigmento con 1 parte en peso de
acetato de butilo y 17,5 partes en peso de una pintura de mezcla
base de uso comercial para pinturas metálicas de doble capa "Mipa
BC Mischlack" de la Compañía MIPA. La viscosidad de
pulverización de la presente pintura metálica se ajustó con
diluyentes de uso comercial. La pintura metálica aplicable se
pulverizó mediante una pistola de pulverización HVLP/ESTA/alta
presión con una presión de 1 a 6 bar sobre un soporte imprimado, con
un grosor de capa de 10 hasta 30 \mum, y a continuación, se secó
a una temperatura de 80ºC durante 30 min.
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Ejemplo comparativo
8
STAPA® METALLUX 2154 ("dólar de plata" no
flotante, Compañía Eckart) disponible en el comercio.
Esta dispersión de aluminio, que contiene
pigmento "dólar de plata" para pintura, fabricado por
molturación convencional con bolas y suspendido en nafta disolvente
Ld gasolina (2:1 en peso), con un valor h_{50} de 290 nm (REM) y
una distribución de tamaño de partícula d_{50} de 20 \mum y una
d_{90} de 32 \mum (Cilas 1064), se transformó en pintura y se
aplicó también de manera análoga al Ejemplo comparativo 7.
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Ejemplo comparativo
9
STAPA® (pasta de pigmentos flotantes de aluminio
de tipo "copo de maíz", de la Compañía Eckart), disponible en
el comercio para pinturas.
Para la fabricación de esta pintura reflectante
de acrilato, de color plateado, destinada a la aplicación en
llantas de automóvil, se utilizaron 12 partes en peso de una
dispersión de pigmentos flotantes de aluminio comercializada bajo
el nombre "Stapa 5" de la Compañía Eckart. Se trata, en este
caso, de un pigmento de aluminio de tipo "copo de maíz",
obtenido por molturación de trituración, con superficies muy rugosas
y una distribución de tamaño de partícula d_{50} de 15 \mum y
una d_{90} de 41 \mum (Cilas 1064). Se depositaron 12 partes en
peso de esta pasta de pigmentos de aluminio (fracción de sólidos de
65% en peso) en un dispositivo de disolución (mezcladora de
paletas) con 12 partes en peso de nafta disolvente de uso comercial
y, seguidamente, se mezclaron durante 10 min a temperatura ambiente
con 20 partes en peso de una emulsión acrílica de uso comercial,
empleada como aglutinante (Neocryl B 731 de la Compañía Noveon), y
46 partes en peso de un disolvente/diluyente (metoxipropanol,
tolueno, aceite de trementina) y 2 partes en peso de una "amina
alifática" de uso comercial (Forbest 410 de la Compañía Raybo),
y 8 partes en peso de una solución de resina alquídica (Uralac
recubrimiento de superficies 331 W60 de la Compañía DSM). La
viscosidad de pulverización de esta pintura (DIN 53211- recipiente
de 4 mm a 23ºC) de 19 s se ajustó con la adición de diluyentes de
uso comercial (aceite de trementina 21). La pintura metálica se
aplicó por medio de una pistola de pulverización HVLP/ESTA/alta
presión a una presión de 1 a 6 bar sobre un soporte imprimado, con
un grosor de capa de 10 hasta 30 \mum y, a continuación, se dejó
secar durante 30 min a 80ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo según la invención
10
Para la fabricación de una pintura metálica
según la invención para aplicar en las llantas de automóvil, se
utilizó una pasta de pigmentos de aluminio flotantes, comercializada
bajo el nombre VP-59710/G de la Compañía Eckart
GmbH & Co KG, D-91235 Velden, Alemania. Esta
pasta contiene pigmentos "dólar de plata" obtenidos por
molturación de bolas en isopropanol y ácido esteárico, con un valor
h_{50} de 120 nm (REM) y una distribución de tamaño de partícula
d_{50} de 17 \mum y una d_{90} de 29 \mum, dispersos en un
aglutinante de uso comercial (Maprenal 900W de la Compañía Surface
Specialties) y un epoxi-silano usado como formador
de película (Wetlink 78 de la Compañía GE). 1 parte en peso de esta
pasta de pigmento se diluyó con 3 partes en peso de un disolvente
orgánico (por ejemplo, butilglicol) y se mezcló durante aprox. 10
min a temperatura ambiente.
Las propiedades reológicas de la pintura
metálica se ajustaron con butilglicol de uso comercial. La pintura
metálica, con un contenido en sólidos de 3 hasta 50% en peso, una
viscosidad (DIN 53211) de 11s hasta 60s y un contenido en agente
formador de película de 1,0 hasta 45,0% en peso de silano, y un
contenido de 1,0 hasta 50,0% en peso de resina de melamina (% en
peso referido al peso total de la pintura), se aplicó con una
pistola de pulverización HVLP (ESTA/alta presión/HVLP) con una
presión de 1 a 6 bar sobre un soporte imprimado, con un grosor de
capa de 1-25 \mum y, seguidamente, se dejó secar a
una temperatura de 100 hasta 300ºC durante 20 hasta 60 min.
En las aplicaciones metálicas (Ejemplos 1 a 9)
se calcularon sus propiedades ópticas con respecto al brillo y
estructura superficial ("dullness" = "opacidad"), y se
evaluó visualmente la formación de nubes.
En la siguiente Tabla 1 se muestran los valores
de brillo determinados con un dispositivo de medición de brillo
Trigloss de uso comercial, de la Compañía Byk Gardner, con un ángulo
de medición de 20º y 60º:
A partir de los valores de medición de la Tabla
1 resulta evidente que las pinturas metálicas de los Ejemplos 1 y 2
muestran valores de brillo mayores con ambos ángulos de medición de
20º y 60º que los valores de brillo de las pinturas metálicas de
los Ejemplos comparativos 3 a 9.
En este sentido, se observó sorprendentemente
que las pinturas metálicas según la invención de los Ejemplos 1 y 2
también exhiben valores de brillo superiores a los de las pinturas
metálicas que contienen pigmentos PVD de los Ejemplos 3 y 4.
Probablemente, la explicación radica en que los pigmentos de
aluminio aplicados en las pinturas metálicas según la invención,
debido a su rugosidad u ondulación, se disponen unos sobre otros de
tal forma que se establecen sólo superficies puntuales de contacto
entre sí. De este modo, y a diferencia de los pigmentos PVD, se
minimiza la formación de fuerzas de impulso de duración
insuficiente, tales como las fuerzas de Waals o puentes de
hidrógeno, y se dificulta, por lo tanto, la aglomeración o
agregación de los pigmentos de aluminio en la pintura; así, los
pigmentos flotantes de aluminio se disponen en la región
superficial de la pintura, es decir, paralelos a la misma, de modo
que los rayos de luz que inciden sobre la superficie de la pintura
se reflejan (efecto espejo) de manera que la pintura tenga elevados
valores de brillo.
Adicionalmente, se determinó de manera visual
que las pinturas según la invención de los Ejemplos 1 y 2 según la
invención no exhiben ninguna estructura reconocible a simple vista.
La impresión óptica de estos recubrimientos corresponde a la de un
metal "fluido". Por el contrario, los recubrimientos efectuados
con las pinturas metálicas actuales, de los Ejemplos comparativos 4
a 9 y, sobre todo, de los Ejemplos 5 a 9, exhiben una estructura
superficial más o menos marcada. Aunque el ojo humano no es capaz de
diferenciar las partículas individuales de pigmento en la pintura,
sí se observan estructuras particulares.
Adicionalmente, se evaluaron las superficies
pintadas de los recubrimientos metálicos de los Ejemplos 1 a 9,
para detectar posibles formaciones indeseables de nubes. Por
formación de nubes se entienden las tonalidades
claro-oscuro sobre la superficie pintada. Esta
manifestaciones ópticas que influyen negativamente sobre la calidad
de la superficie y, por lo tanto, que reducen la calidad óptica de
la pintura, juegan un papel importante sobre todo en capas de
pintura de escaso grosor y en recubrimientos de grandes
superficies.
En el resultado de esta evaluación visual de los
recubrimientos metálicos de los Ejemplos 1 a 9, bajo condiciones de
aplicación comparables (recubrimiento de una cuña mediante
aplicación neumática en el LabPainter de la Compañía LacTec,
paneles de ensayo de tamaño 70 cm x 30 cm; velocidad de impulsión de
0,8 m/s; cantidad de pintura por pistola: 200 ml/min; aire de
ajuste 400 NL/min y aire de pulverización a 6000 NL/min; grosor de
película de la película de pintura seca (cuña) 5-24
\mum), se determinó que las pinturas metálicas fabricadas en los
Ejemplos 1 y 2 y los recubrimientos efectuados con ellas, así como
las propiedades flotantes, pero no la capacidad de sobrepintura de
la pintura metálica del Ejemplo 9, exhiben una formación de nubes al
menos más reducida que las pinturas metálicas de los Ejemplos
comparativos 3 a 8, tal como se muestra en la siguiente Tabla
2.
\vskip1.000000\baselineskip
Los favorables efectos ópticos que se desprenden
de la anterior Tabla 2 de los recubrimientos según la invención
(Ejemplos según la invención 1 y 2) en relación con las actuales
pinturas (Ejemplos comparativos 3 a 9), se explican por la óptima
orientación de la capa de pintura de los muy finos pigmentos de
aluminio en forma de plaquitas y por su capacidad de recubrimiento.
Estos dos efectos de pigmento determinan la baja tendencia a la
formación de nubes en capas de pintura delgadas.
Por último, se evaluó el aspecto
("appearance") de los recubrimientos metálicos según los
Ejemplos 1 a 9 con respecto a ondulación ("waviness") y
"piel de naranja" ("orange peel"). Con este fin, se
valoraron con las técnicas actuales de medición (barrido de
microondas) de la Compañía BYK Gardner los valores de opacidad
("dullness") (longitud de onda), que también aparecen en la
Tabla 2.
El objetivo de los valores de medición de la
Tabla 2 fue establecer una correlación de la evaluación visual con
las mediciones correspondientes de la precisión de imagen "DOI"
("distinctness of image"). La DOI se calcula a partir
de los parámetros de magnitud "opacidad" (du) y ondulación (Wa,
Wb), es decir, DOI = f(du,Wa,Wb). Los centros de dispersión
<0,1 mm influyen sobre la opacidad (dU), la ondulación (Wa, Wb)
representa estructuras onduladas del orden de magnitud
0,1-0,3 mm o 0,3-1,0 mm. La DOI
calculada, así como los valores de medición opacidad (dU) y
ondulación (Wa, Wb) se representan sobre una escala de
0-100, en donde un valor numérico superior se debe
considerar positivo para la DOI, pero negativo en cuanto a opacidad
(dU) y ondulación U(Wa, Wb).
Los valores de medición de la anterior Tabla 2
confirman que las manifestaciones ópticas de los recubrimientos
obtenidos con las pinturas metálicas según los Ejemplos 1 y 2
exhiben una ondulación claramente menor, con claramente menos
"piel de naranja", que las manifestaciones ópticas de los
recubrimientos metálicos obtenidos con pinturas metálicas
disponibles en el comercio de los Ejemplos 3 a 9.
En una evaluación de resumen de los resultados
experimentales, cabe destacar que los recubrimientos obtenidos con
las pinturas metálicas según la invención en su aplicación sobre
llantas de automóvil exhiben propiedades ópticas claramente
mejores, en lo que respecta a brillo y formación de nubes, con una
óptica esencialmente mejor en relación con la ondulación y la
"piel de naranja", que los recubrimientos producidos con
pinturas metálicas disponibles en el comercio.
La pintura metálica acuosa según la invención,
con un marcado brillo metálico (efecto cromado) muestra, además, un
recubrimiento de las estrías de rectificado que no se había
alcanzado hasta ahora con pinturas de PVD, y se puede utilizar
tanto como pintura de una sola capa como también a modo de pintura
de base en recubrimientos de múltiples capas de superficies
metálicas, especialmente ventajosa para la pintura de vehículos y,
muy especialmente ventajosa para la pintura de llantas de vehículo,
con un elevado rendimiento.
Según una forma de realización según la
invención preferida de la pintura metálica según las
reivindicaciones 1 ó 2, el agente formador de película contiene,
adicionalmente, al menos un componente de resina y, de forma más
preferida, el al menos un componente de resina del agente formador
de película es una resina que contiene un grupo amino y,
preferentemente, una resina de melamina.
Según otra forma de realización según la
invención preferida de la pintura metálica, según las
reivindicaciones 1 a 3, la pintura metálica tiene un contenido en
disolvente de 5 a 85% en peso, referido al peso total de la
pintura.
Según una forma de realización según la
invención preferida adicional de la pintura metálica, según una de
las reivindicaciones 1 a 3, la pintura metálica tiene un contenido
en agua de 5 hasta 85% en peso, referido al peso total de la
pintura.
Según otra forma de realización según la
invención preferida de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 3, la pintura metálica tiene un contenido en
sólidos de 5 hasta 40% en peso, referido al peso total de la
pintura.
Según otra forma de realización según la
invención preferida de la pintura metálica, según la reivindicación
4, el al menos un epoxi-silano es un compuesto de la
fórmula general (IV):
(IV)R^{1}{}_{a}R^{2}{}_{b}SiX_{(4-a-b)}
en donde R^{1} es un resto no
hidrolizable, R^{2} es un resto no hidrolizable, portador de al
menos un grupo epoxi, y X representa restos iguales o diferentes,
seleccionados de grupos hidroxilo y productos de sustitución
hidrolizables de un grupo hidroxilo, en donde a es un número entero
de 0 a 3, y b es un número entero de 1 a 3, y a y b, conjuntamente,
tienen el valor de 1, 2 ó 3, o una epoxi-silicona
oligómera o polímera, con puentes
Si-O-Si, derivada del compuesto
según la fórmula
(IV).
Según otra forma de realización preferida según
la invención de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 4 los pigmentos flotantes con efecto de
aluminio son pigmentos flotantes con efecto de aluminio fabricados,
preferentemente, por molturación y/o deformación mecánica de
partículas de aluminio, utilizando al menos un lubricante orgánico,
preferentemente ácido esteárico.
Según una forma de realización preferida según
la invención adicional de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 7, los pigmentos flotantes con efecto de
aluminio tienen un valor d_{50} de 2 a 25 \mum.
Según una forma de realización preferida según
la invención adicional de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 7, los pigmentos flotantes con efecto de
aluminio tienen un valor d_{90} de 8 a 40 \mum.
Según una forma de realización preferida según
la invención adicional de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 7, los pigmentos flotantes con efecto de
aluminio tienen un grosor medio de 15 hasta 100 nm.
Según una forma de realización preferida según
la invención adicional de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 8, los pigmentos flotantes con efecto de
aluminio tienen un factor de forma de 80 hasta 400.
Según una forma de realización preferida según
la invención adicional de la pintura metálica, según una de las
reivindicaciones 1 a 8, los pigmentos flotantes con efecto de
aluminio tienen un valor de rugosidad de 0,5 hasta 1,0.
Claims (15)
1. Pintura metálica que contiene agua y/o un
disolvente orgánico, así como al menos un agente formador de
película, al menos un silano organo-funcional y al
menos un pigmento con efecto metálico
caracterizada por que
el pigmento con efecto metálico es un pigmento
flotante con efecto de aluminio.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Pintura metálica según la reivindicación
1,
caracterizada por que
los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
muestran un difractograma de rayos X con uno, dos o múltiples picos
principales que no corresponden a los reflejos [111] y/o [222].
\vskip1.000000\baselineskip
3. Pintura metálica según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizada por que
la relación de las partes en peso de pigmentos
con efecto de aluminio con respecto al agente formador de película
es de 1:1 hasta 1:30, preferentemente 1:3 hasta 1:20 y, de forma
especialmente preferida, de 1:4 hasta 1:15.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Pintura metálica según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
el al menos un silano
organo-funcional comprende o es un
epoxi-silano.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Pintura metálica según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
tienen un valor d_{50} de 11 hasta 35 \mum.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Pintura metálica según la reivindicación
5,
caracterizada por que
los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
tienen un valor d_{90} de 25 hasta 50 \mum.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Pintura metálica según una de las
reivindicaciones 5 ó 6,
caracterizada por que
los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
tienen un grosor medio de más de 80 hasta 150 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Pintura metálica según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
muestran un ancho relativo de distribución de grosor \Deltah, que
se determina de acuerdo con la correspondiente curva acumulada de
transición de las frecuencias relativas según la fórmula
\Deltah = 100x(h_{90}-h_{10})/h_{50},
de 30 hasta menos de 70%.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Pintura metálica según una de las
reivindicaciones 1 a 8,
caracterizada por que
tras su aplicación sobre un sustrato y el
secado, forma un recubrimiento metálico de alto brillo y amorfo.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Pintura metálica según una de las
reivindicaciones 1 a 9,
caracterizada por que
puede contener, adicionalmente, aditivos tales
como cargas, diluyentes reactivos, absorbentes UV, agentes
fotoprotectores, captadores de radicales, fotoiniciadores o
coiniciadores, reticulantes, agentes desgasificantes, aditivos de
deslizamiento, inhibidores, antiespumantes, emulsionantes, agentes
reticulantes y dispersantes, potenciadores de la adhesión, agentes
niveladores, coadyuvantes formadores de película, espesantes,
protectores ignífugos, desecantes, agentes de secado, agentes
anti-piel, inhibidores de la corrosión, pigmentos
protectores contra la corrosión, ceras y/o combinaciones de estos
aditivos.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Procedimiento para la fabricación de una
pintura metálica según una de las reivindicaciones 1 a 10, que
comprende la etapa siguiente:
mezcla de pigmentos flotantes con efecto de
aluminio, al menos un silano organo-funcional y al
menos un aglutinante formador de película.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Procedimiento según la reivindicación
11,
caracterizado por que
los pigmentos flotantes con efecto de aluminio
se fabrican por molturación mecánica y/o deformación mecánica de
partículas de aluminio, utilizando al menos un lubricante orgánico,
preferentemente, ácido esteárico.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Uso de una pintura metálica según una de las
reivindicaciones 1 a 10, en recubrimientos de alto brillo con un
marcado efecto metálico, tales como pinturas para automóviles,
pinturas de reparación, pinturas industriales y pinturas de
metales, plásticos, madera o vidrio.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Objeto pintado,
caracterizado por que
el objeto pintado ha sido pintado con una
pintura metálica según una de las reivindicaciones 1 a 10.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Pintura para automóviles, preferentemente
pintura para llantas, con una pintura metálica según una de las
reivindicaciones 1 a 10.
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