ES2233354T3 - Composicion de revestimiento transparente resistente al ataque acido profundo, de elevados contenidos de solidos. - Google Patents
Composicion de revestimiento transparente resistente al ataque acido profundo, de elevados contenidos de solidos.Info
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Abstract
Una composición de revestimiento transparente que contiene isocianato, silano y componentes melamina donde dichos componentes isocianato contienen un poliisocianato que tienen un promedio de cerca de 2 a 6 funcionalidades isocianato.
Description
Composición de revestimiento transparente
resistente al ataque ácido profundo, de elevados contenidos de
sólidos.
La presente invención trata generalmente de
composiciones de revestimiento de elevados contenidos de sólidos,
bajo VOC (componente orgánico volátil) y más particularmente de
composiciones de revestimiento transparentes de bajo VOC apropiada
para revestimientos multi-capas que se utilizan en
la fabricación de equipos originales de automoción y en
aplicaciones de acabado.
Los sistemas de revestimiento transparente de
revestimiento-base encuentran gran aplicación en el
mercado de acabados en automoción. Se han dirigido diversos
esfuerzos para mejorar la apariencia global, la claridad del
revestimiento superior, y la resistencia al deterioro de estos
sistemas de revestimiento a niveles aún más elevados de aplicación
de sólidos. Se han dirigido esfuerzos adicionales al desarrollo de
composiciones de revestimiento que tienen bajo VOC. Existe aún una
continua necesidad de formulaciones de revestimiento transparente
que tengan un balance destacado de características de rendimiento
después de la aplicación, particularmente de brillo y nitidez de
imagen (DOI) a niveles elevados de sólidos. Los revestimientos de
auto condensación de melamina o reticulado melamina/poliol acrílico
pueden por ejemplo, proporcionar revestimientos que tienen un
estropeamiento aceptable pero dichos revestimientos tienen pobre
resistencia al ataque ácido profundo y la apariencia disminuyó a
niveles elevados de sólidos. Por otro lado, los revestimientos de
uretano 2K que se basan en poliol acrílico/isocianato proporcionan
generalmente resistencia aceptable al ataque ácido profundo pero
dichos revestimientos tienen baja resistencia a estropearse. Por lo
tanto, existe aún una necesidad para revestimientos que no
únicamente proporcionen deterioro aceptable y resistencia al ataque
ácido profundo sino también de elevado brillo y DOI al más bajo VOC
posible.
Una propuesta descrita por Ntsihlele y Pizzi en
un artículo titulado "Revestimientos de reticulado por co
reacción de sistemas isocianato-metoximetil
melamina" (Journal of Applied Polymer Science, Volume 55,
páginas 153-161-1995) proporciona
reacciones de diisocianatos aromáticos con metoximetil melamina.
Sin embargo, existe aún una necesidad para composiciones de
revestimiento transparentes de elevados sólidos, las que en
exposiciones de larga duración al sol no se vuelven amarillas o
quebradizas y proporcionan alta brillantez y DOI.
Otra propuesta descrita en una patente comúnmente
asignada WO-A-96/25466 está
dirigida a una composición de revestimiento que incluye un
componente que tiene al menos dos grupos ácidos, un polímero que
tiene ambas funcionalidades epoxi y silano y un polímero central
acrílico que tiene componentes estabilizadores solubles en
disolventes utilizados en la composición de revestimiento.
Otra propuesta descrita en la patente U. S.
4,315,091 que corresponde a
EP-A-0017 187 está dirigida a
composiciones de revestimiento apropiadas para sustratos delicados
de revestimiento, como son los policarbonatos, que pueden ser
atacados rápidamente por disolventes orgánicos. La composición
contiene un compuesto siloxano parcialmente hidrolizado.
Se dirige la presente invención a una composición
de revestimiento transparente que contiene componentes isocianato,
silano y melamina donde dicho componente isocianato contiene un
poliisocianato alifático que tiene un promedio de 2 a 6
funcionalidades isocianato.
Se dirige también la presente invención a un
método de producir un revestimiento transparente sobre un sustrato
que comprende:
- -
- aplicar una capa de una composición de revestimiento transparente que contiene componentes isocianato, silano y melamina donde estos componentes isocianato contienen un poliisocianato alifático que tiene un promedio de 2 a 6 funcionalidades isocianato; y
- curar esta capa en tal revestimiento transparente.
Una de las ventajas de la presente invención es
su bajo VOC, la cual está por debajo de las pautas vigentes de la
Agencia de protección del Ambiente (EPA) de los Estados Unidos.
Otra ventaja es la resistencia a estropearse y al
ataque ácido profundo la dureza del revestimiento resultante a
partir de la composición del revestimiento de la presente
invención.
Como se utiliza aquí:
La "Composición de revestimiento de material
doble" significa una composición de revestimiento
termoendurecible que contiene dos componentes almacenados en
envases separados. Estos envases están sellados típicamente para
incrementar la vida de anaquel de los componentes de la composición
del revestimiento. Se mezclan los componentes antes de usarse para
formar una mezcla de crisol.
La mezcla de crisol tiene un tiempo útil de
empleo limitado típicamente de unos cuantos minutos (de 15 a 45
minutos) a pocas horas (de 4 a 6 horas). Se aplica la mezcla de
crisol como una capa de espesor deseado sobre una superficie de
sustrato, como es una carrocería. Después de la aplicación, se cura
la capa bajo condiciones ambientales o se cura horneando a elevadas
temperaturas para formar un revestimiento sobre la superficie del
sustrato que tiene las propiedades de revestimiento deseadas, como
es brillo elevado, resistencia al deterioro y resistencia al ataque
ambiental.
La "Composición de revestimiento de material
único" significa una composición de revestimiento
termoendurecible que contiene dos componentes que son almacenados
en el mismo envase. Sin embargo, un componente se bloquea para
evitar el reticulado prematuro. Después de la aplicación de una
composición de revestimiento de material único sobre un sustrato,
se expone la capa típicamente a elevadas temperaturas para descubrir
el componente bloqueado. Después, se cura horneando la capa a
elevadas temperaturas para formar un revestimiento sobre la
superficie del sustrato que tiene propiedades de revestimiento
deseadas, como es brillo elevado, resistencia a estropearse y
resistencia al ataque ambiental.
La "Composición de revestimiento de bajo
VOC" significa una composición de revestimiento que incluye en el
intervalo desde 0 a 0,472 quilogramos de disolvente orgánico por
litro (4 libras por galón), preferiblemente en el intervalo que va
desde 0,118 (1 libra por galón) a 0,178 quilogramos de disolvente
orgánico por litro (1,5 libras por galón) de la composición, como
se determinó bajo el procedimiento proporcionado en ASTM D3960.
La "Composición elevada de sólidos"
significa una composición de revestimiento que tiene un componente
sólido en el intervalo que va del 65 al 100 por ciento y
preferiblemente mayor al 70 por ciento, todos en porcentajes de peso
que se basan en el peso total de la composición.
La "Composición de revestimiento
transparente" significa una composición de revestimiento
transparente que se produce después del curado, un revestimiento
transparente que tiene índices de DOI (nitidez de imagen) mayores de
80 e índices de 20º de brillo de más de 80.
El "Peso molecular promedio de GPC" y el
"Peso molecular promedio de número de GPC" significan un peso
molecular promedio de peso y un peso molecular promedio de peso,
que se miden respectivamente al utilizar cromatografía de
impregnación en gel. Se utilizó una cromatografía líquida de alto
rendimiento (HPLC) provista por Hewlett-Packard;
Palo Alto, California. A menos que se establezca otra cosa, la fase
líquida utilizada fue tetrahidrofurano y el patrón fue metacrilato
de polimetilo.
El "Tamaño de partícula del polímero"
significa el diámetro de las partículas de polímero medidas al
utilizar un medidor de tamaño de partícula Brookhaven Modelo
BI-90 proporcionado por la Corporación de
Instrumentos Brookhaven, Holtsville, N. Y. El medidor de tamaño de
partícula emplea una técnica de dispersión de la luz
cuasi-elástica para medir el tamaño de las
partículas del polímero. La intensidad de la dispersión es una
función del tamaño de partícula. Se utiliza un promedio de peso de
la intensidad para medir el diámetro. Esta técnica está descrita en
el Capítulo 3, páginas 48-61, del libro titulado
Usos y Abusos de la Espectroscopia de Correlación de Fotón en la
Medición de la Partícula de Weiner y otros 1987 edición de la serie
de Simposios de la American Chemical Society.
Los "sólidos polímeros" o "composición de
sólidos" significan un polímero o una composición en su estado
seco.
El término "Alifático" como se emplea aquí
incluye materiales alifáticos y cicloalifáticos.
El "reticulado" significa que los
componentes individuales de un aducto contienen funcionalidades que
pueden reaccionar dentro de la composición de la invención para dar
un revestimiento de buena apariencia, durabilidad, dureza y
resistencia a estropearse.
La "Resistencia al ataque ácido profundo"
hace referencia a la resistencia proporcionada por una superficie
revestida en contra de la acción del ataque químico por el
ambiente, como es por ejemplo la lluvia ácida.
La "Resistencia a estropearse" hace
referencia a la resistencia proporcionada por el revestimiento a
las abrasiones mecánicas, como es, por ejemplo, la abrasión de una
superficie revestida, como es una carrocería de automóvil, que
ocurre típicamente durante el lavado y limpieza de la superficie
revestida.
Los solicitantes descubrieron inesperadamente que
contra las propuestas convencionales utilizadas en las típicas
composiciones de revestimiento termoendurecible, es decir, aquellos
que involucran polímeros y componentes de reticulado, una ruta muy
viable se encuentra en una combinación de lo que tradicionalmente
sería considerado como agentes de reticulado para producir una
única composición elevada de sólidos de revestimiento transparente
y bajo VOC que produce revestimientos que tienen propiedades de
revestimiento superior, como es claridad, y resistencia al ataque y
a estropearse. Los postulantes descubrieron además inesperadamente
que al incluir un componente silano en una composición de
revestimiento transparente, el nivel de sólidos puede
posteriormente incrementarse sin sacrificar la resistencia al
ataque y a estropearse, el brillo, DOI, y otras propiedades de
revestimiento deseadas. Se cree que los componentes silano actúan
como un sustituto para un disolvente que se utiliza típicamente en
una composición de revestimiento y reacciona en la cura para
generar una estructura de reticulado durable y estable. Así, la
viscosidad de la composición de revestimiento resultante se puede
disminuir sustancialmente sin sacrificar propiedades de
revestimiento.
La composición de revestimiento transparente
incluye componentes isocianato, silano y melamina. El componente
isocianato incluye un poliisocianato alifático que tiene un
promedio de 2 a 6, de preferencia 2,5 a 6 y más preferentemente de 3
a 4 funcionalidades isocianato. La composición de revestimiento
incluye en el intervalo del 35 al 70 por ciento, de preferencia en
el intervalo del 40 por ciento al 60 por ciento, y más
preferentemente en el intervalo del 45 por ciento al 55 por ciento
del poliisocianato alifático, los porcentajes están en porcentajes
de peso que se basan en el peso total de la composición de los
sólidos.
Los ejemplos de poliisocianatos alifáticos
apropiados incluyen los isocianatos alifáticos o di-, tri-, o
tetra-isocianatos cicloalifáticos, los cuales pueden
o no estar insaturados etilénicamente, como es el diisocianato
1,2-propileno, el diisocianato trimetileno, el
diisocianato tetrametileno, el diisocianato
2,3-butileno, el diisocianato hexametileno, el
diisocianato octametileno, el diisocianato
2,2,4-trimetil hexametileno, el diisocianato
2,4,4-trimetil hexametileno, el diisocianato
dodecametileno, el diisocianato omega-dipropil
eter, el diisocianato 1,3-ciclopentano, el
diisocianato 1,2-ciclohexano, el diisocianato
1,4-ciclohexano, el diisocianato isoforona, el
4-metil-1,3-diisocianatociclohexano,
el diisocianato trans-vinilideno, el
diciclohexilmetano-4,4'-diisocianato,
el 3,3'-dimetil-diciclohexilmetano
4,4'-diisocianato, el
meta-tetrametilxilileno diisocianato,
poliisocianatos que tienen unidades estructurales de isocianurato
como es el isocianurato de hexametilen diisocianato e isocianurato
de isoforona diisocianato, el aducto de 2 moléculas de un
diisocianato, como es el hexametilen diisocianato, uretidionas de
hexametilen diisocianato, uretidionas de isoforona diisocianato, y
un diol como es el etilen glicol, el aducto de 3 moléculas de
hexametilen diisocianato y 1 molécula de agua (disponible bajo la
marca registrada Desmodur® N de Corporación Bayer, Pittsburgh,
Pennsylvania).
Los poliisocianatos aromáticos no están
disponibles para su uso en la presente invención debido a que los
revestimientos transparentes que resultan de éstos son demasiado
sensibles a la luz y tienden a amarillearse con la edad y se
agrietan después de una exposición prolongada a la luz solar. Como
resultado dichos revestimientos transparentes no son duraderos.
Si se desea, las funcionalidades isocianato del
isocianato polimérico se pueden proteger con un alcohol monomérico
para evitar el reticulado prematuro en una composición de material
único. Algunos alcoholes monoméricos apropiados incluyen al metanol,
el etanol, el propanol, el butanol, el isopropanol, el isobutanol,
el hexanol, el
2-etilhexanol y el ciclohexanol.
2-etilhexanol y el ciclohexanol.
El componente melamina de la composición de
revestimiento incluye melaminas poliméricas o monoméricas apropiadas
o una combinación de ellas. Se prefieren las melaminas monoméricas
alcoxilo. La composición de revestimiento incluye la melamina en el
intervalo desde el 10 al 40 por ciento, preferentemente en el
intervalo del 15 al 35 por ciento, y más preferentemente en el
intervalo del 20 al 30 por ciento, los porcentajes se dan en
porcentajes de peso que se basan en el peso total de la composición
de los sólidos.
En el contexto de la presente invención, el
término "melamina monomérica alcoxilo" significa una melamina
de bajo peso molecular que contiene, sobre un promedio de tres o
más grupos metil-ol que se convierten en éter con un
alcohol monohídrico de C_{1 a 5} como es el metanol, el
n-butanol, o el isobutanol por núcleo de triazina, y
tiene un grado promedio de condensación por arriba de 2 y
preferentemente en el intervalo de 1,1 a cerca de 1,8; y tiene una
proporción de especies mononucleares no menores del 50 por ciento en
peso. Las melaminas poliméricas tienen un grado promedio de
condensación de más de 1,9.
Algunas de estas melaminas monoméricas apropiadas
incluyen melaminas altamente alquiladas, como es la melamina
metilada, la melamina butilada, melaminas isobutiladas y mezclas de
ellas. Se prefieren más particularmente la melamina hexametilol, la
melamina trimetilol, la melamina hexametilol parcialmente metilada,
y la melamina pentametoximetilo. Se prefieren más la melamina
hexametilol y la melamina hexametilol parcialmente metilada y se
prefiere aún más la melamina hexametilol.
Muchas de estas melaminas monoméricas apropiadas
se adquieren comercialmente. Por ejemplo, Industrias Cytec Inc.,
West Patterson, New Jersey proveedor Cymel® 301 (grado de
polimerización de 1,5; 95% de metilo y 5% de metilol), Cymel® 350
(grado de polimerización de 1,6; 84% de metilo y 16% de metilol),
303, 325, 327, y 370, las cuales son todas melaminas monoméricas.
Las melaminas poliméricas apropiadas incluyen melaminas elevadas en
grupos amino (alquiladas parcialmente, -N, -H) conocidas como
Resimene™ BMP5503 (peso molecular 690, polidispersidad de 1,98; 56%
de butilo, 44% de amino), las cuales se adquieren en Solutia Inc.,
St. Louis, Missouri, o Cymel® 1158 proporcionado por industrias
Cytec Inc., West Patterson, New Jersey.
Las Industrias Cytec Inc., también proporcionan
Cymel® 1133 (48% de metilo, 4% de metilol y 48% de butilo), ambas
son melaminas poliméricas.
La composición de revestimiento incluye
preferentemente uno o más catalizadores para aumentar el reticulado
de los componentes durante el curado. Generalmente, la composición
de revestimiento incluye al catalizador en el intervalo del 0,1 por
ciento al 5 por ciento, preferiblemente en el intervalo de 0,1 al 2
por ciento, más preferiblemente en el intervalo del 0,5 por ciento
al 1,2 por ciento, los porcentajes están dados en porcentajes de
peso que se basa en el peso total de la composición de los
sólidos.
Algunos de los catalizadores apropiados incluyen
los catalizadores ácidos convencionales, como son los ácidos
sulfónicos aromáticos, por ejemplo el ácido dodecil bencen
sulfónico, el ácido para-toluensulfónico y el ácido
dinonilnaftalen sulfónico, todos ellos son desbloqueados o
bloqueados con una amina, como es la dimetil oxazolidina y el
2-amino-2-metil-1-propanol,
la N,N-dimetiletanolamina o una combinación de
ellas. Otros catalizadores ácidos que se pueden utilizar son los
ácidos fuertes, como son los ácidos fosfóricos, más particularmente
el fosfanato ácido de fenilo, el cual puede estar desbloqueado o
bloqueado con una amina.
Además de todo lo anterior, la composición de
revestimiento preferiblemente incluye una pequeña cantidad de uno o
más catalizadores organo estaño, como es el dilaurato de dibutil
estaño, el diacetato de dibutil estaño, el octato estañoso, y el
óxido de dibutil estaño. Se prefiere el dilaurato de dibutil
estaño. La cantidad de catalizador organo estaño añadido
generalmente está en el intervalo del 0,001 por ciento al 0,5 por
ciento, preferiblemente del 0,05 por ciento al 0,2 por ciento y más
preferiblemente del 0,1 por ciento al 0,15 por ciento, los
porcentajes están dados en porcentajes de peso que se basan en el
peso total de la composición de los sólidos.
Se agregan preferiblemente los catalizadores al
componente melamina.
El componente silano de la composición de
revestimiento incluye generalmente un polímero proporcionado con al
menos un grupo silano reactivo. La composición de revestimiento
incluye en el intervalo que va desde el 5 por ciento al 45 por
ciento, preferiblemente en el intervalo que va del 10 por ciento al
40 por ciento, y más preferentemente en el intervalo que va del 15
por ciento al 35 por ciento del componente silano, los porcentajes
están dados en porcentajes de peso que se basan en el peso total de
la composición de los sólidos.
Los polímeros apropiados para su uso en la
presente invención tienen un peso molecular promedio de peso en el
intervalo que va de 100 a 30,00, preferiblemente en el intervalo
que va de 120 a 25.000 y más preferiblemente en el intervalo de
cerca de 150 a 7.500. Todos los pesos moleculares desarrollados
aquí fueron determinados por cromatografía de impregnación en gel
utilizando un poliestireno estándar.
El polímero silano apropiado aquí es un producto
de polimerización que va del 30 al 95%, preferentemente del 40 al
60%, en peso de monómeros que contienen no-silanos
etilénicamente insaturados y cerca del 5 al 70%, preferiblemente del
40 al 60%, en peso de monómeros que contienen silanos
etilénicamente insaturados, que se basan en el peso del polímero
silano. Los monómeros que contienen no-silanos
etilénicamente insaturados apropiados son acrilatos de alquilo,
metacrilatos de alquilo y cualquier mezcla de ellos, donde el grupo
alquilo tiene de 1 a 12 átomos de carbono, preferiblemente de 3 a 8
átomos de carbono.
Los monómeros de metacrilato de alquilo
apropiados que se utilizan para formar el polímero silano incluyen
el metacrilato de metilo, el metacrilato de etilo, el metacrilato
de propilo, el metacrilato de butilo, el metacrilato de isobutilo,
el metacrilato de pentilo, el metacrilato de hexilo, el metacrilato
de octilo, el metacrilato de nonilo, y el metacrilato de
laurilo.
Similarmente, los monómeros de acrilato de
alquilo apropiados incluyen el acrilato de metilo, el acrilato de
etilo, el acrilato de propilo, el acrilato de butilo, el acrilato
de isobutilo, el acrilato de pentilo, el acrilato de hexilo, el
acrilato de octilo, el acrilato de nonilo, y el acrilato de
laurilo. Se pueden utilizar también los acrilatos y metacrilatos
cicloalifáticos, por ejemplo, como es el metacrilato de
trimetilciclohexilo, el acrilato de trimetilciclohexilo, el
metacrilato de isobutilo, el acrilato de ciclohexil
tertbutilo, o el metacrilato de ciclohexil
tertbutilo. Se pueden utilizar también los acrilatos de arilo
y los metacrilatos de arilo, como son, por ejemplo, el acrilato de
bencilo y el metacrilato de bencilo. Se entiende que las
combinaciones de los monómeros anteriores son también
apropiadas.
Se pueden utilizar en el polímero silano además
de los acrilatos o metacrilatos de alquilo, otros monómeros no
silanos polimerizables, por arriba del 50% en peso del polímero,
con el propósito de llevar a cabo las propiedades deseadas como son
dureza, apariencia y resistencia a estropearse. Los ejemplos de
estos otros monómeros son el estireno, el metil estireno, la
acrilamida, el acrilonitrilo y el metacrilonitrilo. Se pueden
utilizar los estirenos en el intervalo del 0 al 50%,
preferiblemente del 5% al 30% en peso del polímero silano.
Un monómero que contiene un silano apropiado útil
en formar el polímero silano es un alcoxisilano que tiene la
siguiente fórmula estructural:
H_{2}C
\biequal
\uelm{C}{\uelm{\para}{R _{3} }}---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}OCH_{2} --- (CH_{2})_{n} --- CH_{2} ---
\melm{\delm{\para}{OR _{2} }}{Si}{\uelm{\para}{R}}--- OR_{1}
Donde R es ya sea CH_{3}, CH_{3}CH_{2},
CH_{3}O, o CH_{3}CH_{2}O; R_{1} y R_{2} son CH_{3} o
CH_{3}CH_{2}; y R_{3} es ya sea H, CH_{3}, o
CH_{3}CH_{2}; y n es 0 o un número entero positivo que va del 1
al 10, preferiblemente del 1 al 4. Preferiblemente R es CH_{3}O o
CH_{3}CH_{2}O y n es 1.
Los ejemplos típicos de dichos alcoxisilanos son
los acrilato alcoxisilanos, como es el
gamma-acriloxipropiltrimetoxi silano y los
metacrilatoalcoxisilanos, como es el
gamma-metacriloxipropiltrimetoxi silano, y el
gamma-metacriloxipropiltris-(2-metoxietoxi)silano.
Otros monómeros alcoxisilanos apropiados tienen
la siguiente fórmula estructural:
H_{2}C
\biequal
\uelm{C}{H}--- (CH_{2})_{n} --- CH_{2} ---
\melm{\delm{\para}{OR _{2} }}{Si}{\uelm{\para}{R}}--- OR_{1}
Donde R, R_{1} y R_{2} son como se
describieron anteriormente y n es un número entero positivo que va
del 1 al 10, preferiblemente del 1 al 4. Los ejemplos de dichos
alcoxisilanos son los vinil alcoxisilanos, como es el vinil
trimetoxisilano, el vinil trietoxisilano y el viniltris
(2-metoxietoxi)silano.
Otros monómeros que contienen silanos apropiados
son los aciloxisilanos, incluyendo el acrilatoxisilano, el
metacrilatoxisilano y los vinilacetoxisilanos, como es el
vinilmetildiacetoxi silano, el acrilatopropiltriacetoxi silano, y el
metacrilatopropiltriacetoxi silano. Se entiende que las
combinaciones de los monómeros que contienen los silanos antes
mencionados son también apropiadas.
En concordancia con los componentes antes
descritos del polímero silano, un ejemplo particular de un polímero
silano útil en la composición del revestimiento de esta invención
puede contener los siguientes constituyentes: cerca del 15 al 25% en
peso de estireno, cerca del 30 al 60% en peso de
metacriloxipropiltrimetoxi silano, y cerca del 25 al 50% en peso de
trimetilciclohexil metacrilato.
Un polímero silano que se prefiere contiene cerca
del 30% en peso de estireno, cerca del 50% en peso de
metacriloxipropil trimetoxi silano, y cerca del 20% en peso de
acrilatos o metacrilatos no funcionales como es el
trimetilciclohexil metacrilato, el acrilato de butilo, y el
metacrilato de isobutilo y cualquier mezcla de ellos.
Se pueden utilizar también macromonómeros
funcionales de silano para formar el polímero silano. Estos
macromonómeros son el producto de la reacción de un compuesto que
contiene silano, que tiene un grupo reactivo como es un epóxido o
isocianato, con un monómero que contiene no silanos etilénicamente
insaturados que tiene un grupo reactivo, típicamente un grupo
hidroxilo o un epóxido, que es co-reactivo con el
monómero silano. Un ejemplo de un macromonómero útil es el producto
de reacción de un monómero etilénicamente insaturado con grupo
funcional hidroxilo como es un acrilato o metacrilato de
hidroxialquilo que tiene de 1 a 4, preferiblemente de 2 a 3 átomos
de carbono en el grupo alquilo y un alquil isocianato alcoxisilano
como es el propil isocianato trietoxisi-
lano.
lano.
Los típicos macromonómeros de función silano como
los antes mencionados son aquellos que tienen la siguiente fórmula
estructural:
H_{2}C
\biequal
\uelm{C}{\uelm{\para}{R _{4} }}---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}--- O --- R_{3} --- OC
\uelm{N}{\uelm{\para}{H}}--- CH_{2})_{n} --- CH_{2} ---
\melm{\delm{\para}{OR _{2} }}{Si}{\uelm{\para}{R}}--- OR_{1}
Donde R, R_{1} y R_{2} son como se
describieron anteriormente; R_{4} es H o CH_{3}, R_{3} es un
grupo alquileno que tiene de 1 a 8, preferiblemente de 1 a 4 átomos
de carbono y n es un número entero positivo que va del 1 al 8,
preferiblemente del 1 al 4.
La composición de revestimiento de la presente
invención, que está formulado en sistemas de revestimiento de
elevados sólidos contiene además al menos un disolvente orgánico
elegido típicamente del grupo que consiste de hidrocarburos
aromáticos como es el nafta o xilen petróleo, las cetonas como es
la metil amil cetona, la metil isobutil cetona, la metil etil
cetona o acetona; los ésteres como es el acetato de butilo o acetato
de hexilo; y ésteres éter glicol, como es el acetato de éter
monometil propilen glicol. La cantidad de disolvente orgánico que se
añade depende del nivel de sólidos deseados así como de la cantidad
deseada de VOC de la composición. Si se desea, se puede añadir el
disolvente orgánico a ambos componentes del aglutinante.
La composición de revestimiento de la presente
invención puede también contener aditivos convencionales como son
estabilizadores, y agentes de control de reología, agentes de
flujo, y agentes endurecedores. Estos aditivos adicionales
dependerán, por supuesto, de la intención de uso de la composición
de revestimiento. Cualquier aditivo que pudiera llevar acabo
desfavorablemente la transparencia del revestimiento curado no se
incluirá como composición utilizada para revestimientos
transparentes. Se pueden añadir los aditivos anteriores a cualquier
componente o a ambos, dependiendo de la intención de uso de la
composición de revestimiento.
Se puede proveer la composición de revestimiento
transparente de la presente invención en la forma de una
composición de revestimiento de material doble en la que el primer
material incluye el componente poliisocianato y el segundo material
incluye el componente melamina. Se almacenan generalmente el primer
y segundo componente en envases separados y se mezclan antes de
usarse. Preferiblemente se cierran herméticamente los envases para
evitar la degradación durante su almacenamiento. El mezclado se
puede hacer, por ejemplo, en una tobera de mezclado o en un
envase.
Alternativamente, cuando las funcionalidades
isocianato del poliisocianato son bloqueadas, ambos componentes de
la composición de revestimiento se pueden almacenar en el mismo
envase en la forma de composición de revestimiento de material
único.
Se pueden añadir para mejorar la capacidad de
resistencia del acabado transparente de la composición de
revestimiento, un estabilizador de luz ultravioleta o una
combinación de estabilizadores de luz ultravioleta y absorbedores en
cerca del 0,1 al 5%, en peso, basándose en el peso de la
composición de los sólidos.
Estos estabilizadores incluyen absorbedores de
luz ultravioleta, aisladores y estabilizadores de luz de aminas
específicas impedidas.
También, se puede añadir un antioxidante en cerca
del 0,1 al 5% en peso, basándose en el peso de la composición de
los sólidos. Los estabilizadores de luz ultravioleta típicos que
son útiles incluyen benzofenonas, como es la
hidroxidodecilbenzo-fenona, la
2,4-dihidroxibenzofenona; triazoles, como son los
2-fenil-4-(2'-4'-dihidroxibenzoil)triazoles;
y triazinas, como derivados de la
3,5-dialquil-4-hidroxifenil
triazina y triazoles como es el
2-(benzotriazol-2-il)-4,6-bis(metiletil-1-feniletil)fenol,
el
2-(3-hidroxi-3,5'-di-tert
amil fenil)benzotriazol, el
2-(3',5'-bis(1,1-dimetilpropil)-2'-hidroxifenil)-2H-benzotriazol,
el ácido bencenpropanoico, los ésteres alquilo de
C_{7-9}-ramificados del
3-(2H-benzotriazol-2-il)-5-(1,1-dimetiletil)-4-hidroxilo,
y el
2-(3',5'-bis(1-metil-1-feniletil)-2'-hidroxifenil)benzotriazol.
Los típicos estabilizadores de luz amino
impedidos son el
bis(2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato,
el
bis(N-metil-2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato
y el
bis(N-octiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato.
Una de las mezclas útiles de absorbedores de luz ultravioleta y
estabilizadores de luz amino impedidos es el
bis(N-octiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato
y el ácido bencenpropiónico, los ésteres alquilo de
C_{7-9}-ramificadosdel
3-(2H-benzotriazol-2-il)-5-(1,1-dimetiletil)-4-hidroxilo.
Otra mezcla útil de absorbedores de luz ultravioleta y
estabilizadores de luz amino impedidos es el
2-(3',5'-bis(1-metil-1-feniletil)-2'-hidroxifenil)benzotriazol
y el ácido decanodioico, el ester del
bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinilo
ambos proporcionados por Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New
York bajo la marca registrada Tunivin® 900 y Tunivin® 123,
respectivamente.
La composición de revestimiento de la presente
invención contiene opcionalmente una resina modificante de flujo en
el intervalo del 0,1 por ciento al 40 por ciento, preferiblemente
en el intervalo que va del 5 por ciento al 35 por ciento, y más
preferiblemente en el intervalo del 10 por ciento al 30 por ciento,
como es una dispersión no-acuosa (NAD), todos los
porcentajes están basados en el peso total de sólidos de la
composición. El peso molecular promedio de peso de la resina
modificante de flujo varía generalmente en el intervalo de 20.000 a
100.000, preferiblemente en el intervalo de 25.000 a 80.000 y más
preferiblemente en el intervalo desde 30.000 a 50.000.
Se preparó la resina tipo dispersión no acuosa
por dispersión-polimerización de al menos un
monómero vinilo en la presencia de un estabilizador de dispersión
polímero y un disolvente orgánico. El estabilizador de dispersión
polímero puede ser cualquiera de los estabilizadores conocidos que
se usan comúnmente en el campo de dispersiones no acuosas, y puede
incluir las siguientes sustancias (1) a (9) como ejemplos:
- (1)
- Un macrómero poliéster que tiene cerca de 1,0 doble enlace que se polimeriza dentro de la molécula y que se obtiene por la adición del acrilato de glicidilo o el metacrilato de glicidilo a un poliéster de auto-condensación de un ácido graso que contiene grupos hidroxilo como es el ácido 12-hidroxiesteárico.
- (2)
- Un polímero de tipo-panal preparado al co-polimerizar el macrómero poliéster que se mencionó en (1) con metacrilato de metilo y/u otro éster (met) acrílico o un monómero vinilo.
- (3)
- Un polímero que se obtiene por los pasos de co-polimerizar el polímero descrito en (2) con una pequeña cantidad de (met) acrilato de glicidilo y, entonces, añadir el ácido (met) acrílico a los grupos glicidilo de éste para introducir los dobles enlaces.
- (4)
- Un co-polímero acrílico que contiene grupos hidroxilo preparado al co-polimerizar al menos el 20% en peso del ester (met) acrílico de un alcohol monohídrico que contiene 4 o más átomos de carbono.
- (5)
- Un co-polímero acrílico que se obtiene al producir al menos 0,3 dobles enlaces por molécula basándose en su número de peso molecular promedio, en el co-polímero mencionado en (4). Un método para introducir dobles enlaces puede, por ejemplo, contener la co-polimerización del polímero acrílico con una pequeña cantidad de (met) acrilato de glicidilo y entonces añadir ácido (met) acrílico al grupo glicidilo.
- (6)
- Una resina alquilmelamina con una elevada tolerancia al alcohol mineral.
- (7)
- Una resina alquilada con un largo de aceite no menor al 15 por ciento y/o una resina que se obtiene al introducir dobles enlaces que se polimerizan en la resina alquilada. Un método de introducir dobles enlaces puede, por ejemplo, contener la reacción de adición de (met) acrilato de glicidilo a los grupos carboxilo en la resina alquilada.
- (8)
- Una resina poliéster libre de aceite con una elevada tolerancia al alcohol de metal, una resina alquilada con un largo de aceite menor al 15 por ciento, y/o una resina que se obtiene al introducir dobles enlaces dentro de dicha resina alquilada.
- (9)
- Una celulosa acetato butirato en la que se han introducido dobles enlaces. Un método ejemplar de introducir dobles enlaces comprende la reacción de adición de metacrilato de isocianato de etilo a la celulosa acetato butirato.
Estos estabilizadores de dispersión se pueden
utilizar solos o en combinación. Entre los estabilizadores de
dispersión antes mencionados, que se prefieren para los propósitos
de la invención están aquellos que se pueden disolver en disolventes
polares comparativamente bajos, como son hidrocarburos alifáticos
para asegurar hasta cierto punto los requerimientos de
comportamiento de la película. Son deseables como estabilizadores de
dispersión que pueden satisfacer dichas condiciones, los
co-polímeros acrílicos mencionados antes en (4) y
(5) debido a que no únicamente se dan bien para ajustar el peso
molecular, la temperatura de transición del vidrio, la polaridad
(valor SP polímero), el valor hidroxilo, el valor ácido y otros
parámetros sino también son excelentes en el desgaste debido a la
intemperie. Los co-polímeros acrílicos más
deseables son los que contienen un promedio de 0,2 a cerca de 1,2
dobles enlaces que se polimerizan, por molécula, los cuales son
co-polimerizados difícilmente con partículas
dispersas.
La resina tipo dispersión no acuosa que se
utiliza de acuerdo con esta invención puede ser fácilmente
preparada por dispersión-polimerización de al menos
un monómero vinilo en la presencia del estabilizador de dispersión
del polímero antes descrito y un disolvente orgánico, el cual
contiene principalmente un hidrocarbono alifático. El estabilizador
de dispersión y el monómero vinilo son solubles en el disolvente
orgánico. Sin embargo, las partículas del polímero formado por el
monómero vinilo no son solubles en el disolvente.
El componente monómero que forma el
co-polímero acrílico apropiado como estabilizador
de dispersión del polímero y el monómero vinilo que forma las
partículas dispersadas puede ser virtualmente cualquier monómero
insaturado que se polimeriza por radicales. Se pueden utilizar una
variedad de monómeros para este propósito. Los ejemplos típicos de
dichos monómeros incluyen los siguientes.
- (a)
- Esteres del ácido acrílico o del ácido metacrílico, como son por ejemplo, los ésteres alquilo C1-18 del ácido acrílico o metacrílico, como es el acrilato de metilo, el acrilato de etilo, el acrilato de propilo, el acrilato de isopropilo, el acrilato de butilo, el acrilato de hexilo, el acrilato de octilo, el acrilato de laurilo, el acrilato de estearilo, el metacrilato de metilo, el metacrilato de etilo, el metacrilato de propilo, el metacrilato de isopropilo, el metacrilato de butilo, el metacrilato de hexilo, el metacrilato de octilo, el metacrilato de laurilo, y el metacrilato de estearilo; el glicidil acrilato y el glicidil metacrilato; los ésteres alquenilo C2-8 del ácido acrílico o metacrílico, como es el acrilato de alilo, y el metacrilato de alilo; los ésteres hidroxialquilo C2-8 del ácido acrílico o metacrílico, como es el acrilato de hidroxietilo, el metacrilato de hidroxietilo, el acrilato de hidroxipropilo, y el metacrilato de hidroxipropilo; y los ésteres alqueniloxialquilo C3-18 del ácido acrílico o metacrílico, como es el acrilato aliloxietilo, el metacrilato aliloxi- etilo.
- (b)
- Los compuestos aromáticos vinilo, como son, por ejemplo, el estireno, el \alpha-metilestireno, el viniltolueno, el p-cloroestireno, y la vinilpiridina.
- (c)
- Los ácidos \alpha, \beta-etilénicamente insaturados, como son, por ejemplo, el ácido acrílico, el ácido metacrílico, el ácido itacónico y el ácido crotónico.
- (d)
- Las amidas del ácido acrílico y metacrílico, como son, por ejemplo, la acrilamida, la metacrilamida, la n-butoximetilacrilamida, la N-metilolacrilamida, la n-butoximetilmetacrilamida, y la N-metilolmetacrilamida.
- (e)
- Otros: por ejemplo, el acrilonitrilo, el metacrilonitrilo, la metil isopropenil cetona, el acetato de vinilo, el monómero VeoVa (Producto de Shell Chemicals, Co., Ltd.; los ésteres vinilo mezclados de un ácido sintético monocarboxílico saturado de una estructura altamente ramificada que contiene diez átomos de carbono), el propionato de vinilo, el pivalato de vinilo, el metacrilato de isocianoetilo, el (met)acrilato de perfluorociclohexilo, la p-estirensulfonamida, la N-metil-p-estirensulfonamida, y el \gamma-metacriloiloxipropil trimetoxi silano.
Entre los monómeros mencionados anteriormente, se
pueden utilizar los siguientes materiales con particular ventaja
para la preparación del copolímero acrílico utilizado como un
estabilizador de dispersión:
La mezclas de monómeros que se basan en cadenas
largas comparativamente, los monómeros de baja polaridad, como es el
n-butilmetacrilato, el 2-etilhexil
metacrilato, el metacrilato de dodecilo, el metacrilato de laurilo,
y el metacrilato de estearilo, que se suplementan tanto como sea
necesario con el estireno, el metil (met) acrilato, el etil (met)
acrilato, el 2-hidroxietil (met) acrilato, el propil
(met)acrilato, y el ácido (met) acrílico. El estabilizador
de dispersión lo puede uno preparar al añadir glicidil (met)
acrilato o metacrilato de isocianoetilo a un
co-polímero de los monómeros para introducir dobles
enlaces que se polimerizan.
Se pueden preparar fácilmente los
co-polímeros acrílicos que se usan como
estabilizadores de dispersión utilizando un iniciador de
polimerización radicalario de acuerdo con el conocido proceso de
polimerización en solución.
En número de peso molecular promedio del
estabilizador de dispersión está preferiblemente en el intervalo de
cerca de 1.000 a cerca de 50.000 y, para aún mejores resultados,
cerca de 3.000 a cerca de 20.000.
Entre los monómeros mencionados anteriormente,
particularmente los monómeros vinilo preferidos para la formación de
partículas polímero dispersadas predominantes que contienen
comparativamente monómeros de alta polaridad, como es el (met)
acrilato de metilo, el (met) acrilato de etilo, el (met) acrilato de
n-butilo, y el acrilonitrilo, se suplementan cuando
es necesario con ácido (met) acrílico, y el (met) acrilato de
2-hidroxietilo. Es también posible proporcionar
partículas gel como reticulador en moléculas al
co-polimerizar una pequeña cantidad de monómeros
polifuncionales, como es el divinilbenceno, y el dimetacrilato de
etilenglicol, al co-polimerizar una mayoría de
monómeros que tienen ambos grupos funcionales reactivos, como es el
metacrilato de glicidilo y el ácido metacrílico, o por
co-polimerizar un monómero
auto-reactivo, comoson las acrilamidas
N-alcoximetiladas, y
\gamma-metacriloxipropil trimetoxisilanos.
Al conducir la polimerización en dispersión, la
proporción del estabilizador de dispersión del monómero vinilo que
forma partículas dispersadas se elige del intervalo que va de cerca
del 5/95 a cerca del 80/20 en peso, preferentemente cerca del 10/90
a cerca del 60/40 en peso, y la polimerización en dispersión se
puede conducir en la presencia de un iniciador radicalario de
polimerización en un procedimiento conocido.
Mientras el tamaño de la partícula de la resina
acrílica resultante de tipo dispersión no acuosa está generalmente
en el intervalo de cerca de 0,05 \mum a cerca de 2 \mum, el
intervalo de cerca de 0,1 \mum a cerca de 0,7 \mum es preferible
a partir de la estabilidad de la vida de anaquel y el brillo,
suavidad y desgaste debido a la intemperie de la película.
En el uso, el primer componente de la composición
de revestimiento de material doble que contiene el poliisocianato y
el segundo componente que contiene la melamina y el componente
silano se mezclan justo antes de utilizarse o cerca de 5 a 30
minutos antes de utilizarse para formar una mezcla de crisol, la que
está limitada a un tiempo útil de empleo de cerca de 10 minutos a 6
horas.
A partir de entonces, esta se vuelve demasiado
viscosa para permitir la aplicación a través de sistemas de
aplicación convencionales, como es el aplicar con atomizador. Una
capa de la mezcla de crisol se aplica típicamente a un sustrato por
técnicas convencionales, como es el aplicar con atomizador, aplicar
con atomizador electroestático, revestimiento por rodillo, por
mojado o por brocha. Generalmente, una capa de revestimiento
transparente que tiene un espesor en el intervalo de 25 micrómetros
a 75 micrómetros se aplica sobre un sustrato metálico, como es una
carrocería de automóvil, el cual está a menudo pre recubierto con
otras capas de revestimiento, como es un eléctro revestimiento, la
base y una base de revestimiento. Se puede hornear la composición de
revestimiento de material doble a su aplicación por cerca de 60 a
10 minutos a cerca de 80 a 160ºC.
Cuando se utiliza la composición de recubrimiento
de material único que contiene el poliisocianato bloqueado, una capa
de éste aplicada sobre un sustrato que utiliza las técnicas de
aplicación antes descritas, se cura a una temperatura de horneado en
el intervalo que va de 80º a 200ºC, preferiblemente en el intervalo
de 80 a 160ºC, por cerca de 60 a 10 minutos. Se entiende que la
actual temperatura de horneado podría variar dependiendo del
catalizador y de la cantidad de éste, el espesor de la capa a ser
curada y las funcionalidades isocianato bloqueadas y la melamina
utilizada en la composición de revestimiento. El uso del paso de
horneado previo es particularmente útil bajo condiciones OEM
(Fabricación de Equipos Originales).
La composición de revestimiento transparente de
la presente invención es apropiada para revestimientos transparentes
proporcionados en una variedad de sustratos, como son metales,
madera y sustratos concretos. La presente composición es
especialmente apropiada para revestimientos transparentes
proporcionados en OEM automotriz o aplicaciones de renovado de
acabado. Estas composiciones son también apropiadas como
revestimientos transparentes en aplicaciones de revestimiento
industrial y de mantenimiento.
La invención se ilustra con los siguientes
Ejemplos:
Se calentó a 60ºC bajo atmósfera de nitrógeno en
un recipiente provisto con un agitador y condensador una mezcla de
500 partes de metil amil cetona, 1211 partes de
2-etil hexanol y 0,3 partes de dilaurato de dibutil
estaño. Se añadieron entonces 1796 partes de isocianurato de
diisocianato de hexano (Desmodur® 3300 proporcionado por la
Corporación Bayer) a la mezcla de reacción, que resultó en una
reacción exotérmica. Se controló la reacción exotérmica al mantener
la temperatura de reacción a/o por debajo de 100ºC. Se añadieron
entonces 45 partes de metil amil cetona. Se mantuvo la mezcla de
reacción a 90ºC durante 1 hora para producir 2-etil
hexanol bloqueado con isocianurato de diisocianato de hexano.
Se calentó a 80ºC bajo atmósfera de nitrógeno en
un recipiente provisto con un agitador y condensador una mezcla de
1044 partes de metil amil cetona, 1746 partes de isocianurato de
diisocianato de hexano (Desmodur® 3300 proporcionado por la
Corporación Bayer, Pittsburgh, Pennsylvania) y 0,3 partes de
dilaurato de dibutil estaño. Se añadieron entonces 902 partes de
ciclohexanol a la mezcla de reacción en un periodo de 20 minutos,
seguido por la adición de 45 partes de metil amil cetona. Se
mantuvo la mezcla de reacción a 100ºC durante 1,5 horas para
producir ciclohexanol bloqueado con isocianurato de diisocianato de
hexano.
Se calentaron a reflujo en un recipiente equipado
con un agitador y un condensador, 158 partes de disolvente
alifático. Se añadieron en un periodo de 240 minutos, una mezcla de
140 partes de estireno, 140 partes de metacrilato de isobornilo,
304 partes de metacriloxypropiltrimetoxisilano (UCARSIL®
A-174 por Witco), 82 partes de disolvente alifático
y 16 partes de peracetato de butilo terceario. Se mantuvo la mezcla
de reacción durante 1 hora para producir un polímero que contiene
metacriloxypropiltrimetoxisilano.
Se cargaron bajo atmósfera de nitrógeno 1035,7
partes de disolvente aromático 100, 206,48 partes de carbonato de
propileno (proporcionado por la Corporación Huntsman, Austin,
Texas), y 340,2 partes de aminopropil trimetoxisilano
(proporcionado por la Corporación OSI, Tarrytown, New York) en un
reactor de 5 litros equipado con una manta de calentamiento y
agitador. Se calentó bajo agitación a 120ºC la mezcla de reacción
durante 4 horas y entonces se enfrió a 100ºC. Se añadió en inyección
570,49 partes de ciclohexanol (proporcionado por la Compañía
Química Aldrich, Milwaukee, Wisconsin) 40 partes de disolvente
aromático 100, y 0,3 partes del catalizador dilaurato de dibutil
estaño (proporcionado por Productos Air, Allentown, Pennsylvania). A
partir de entonces, una solución de 1472,7 partes de poliisocianato
Desmodur® 3300 (proporcionado por la Corporación Bayer, Pittsburgh,
Pennsylvania) con 240 partes de disolvente aromático 100. La
velocidad de adición se ajustó para controlar la reacción
exotérmica resultante al mantener la temperatura de reacción a
120ºC. Se mantiene a 120ºC durante 3,8 horas la mezcla de reacción
hasta el punto donde el isocianato se consumió completamente al
determinarse por la ausencia de absorbancia del isocianato a 2220
cm^{-1} en el espectro de infrarojo. El polímero silano resultante
presentó una viscosidad de 12.300 cps al 70,52% nv. Se debe remarcar
que la ausencia de la funcionalidad silano del polímero tendría tres
veces la viscosidad de la viscosidad del polímero silano
antes
descrito.
descrito.
Los componentes antes descritos junto con los
componentes adicionales descritos en la Tabla 1 de más abajo se
utilizaron para preparar composiciones de revestimiento
transparente del Ejemplo 1 de la presente invención y de los
Ejemplos Comparativos 1 y 2.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Composiciones de revestimiento
transparente
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo | Ejemplo | Ejemplo 1 | |
Comparativo 1 | Comparativo 2 | ||
Melamina monomérica^{1} | 32 | 32 | 32 |
Isocianurato bloqueado 1 | 58 | 37 | |
Isocianurato bloqueado 2 | 60 | ||
Polímero silano 1 | 28 | ||
NAD^{2} | 46 | 46 | 31 |
HALS Tinuvin® 123^{3} | 2 | 2 | 2 |
UVA Tinuvin® 1130^{4} | 2 | 2 | 2 |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo | Ejemplo | Ejemplo 1 | |
Comparativo 1 | Comparativo 2 | ||
Catalizador 1^{5} | 4,5 | 4,5 | 3,5 |
Catalizador 2^{6} | 0,1 | ||
1 Cymel® 1168 (melamina metilada butilada de Industrias Cytec Inc., West Patterson, New York | |||
2 Preparado de acuerdo con la Patente US 5,747,590 en la columna 8, líneas 46-68 y la columna 9, líneas | |||
\hskip2mm 1-25. | |||
3 Proporcionado por Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York | |||
4 Proporcionado por Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York | |||
5 La sal fosfato ácido de fenilo del 2-amino-2-metil-1-propanol proporcionado por Industrias King, Norwalk, | |||
\hskip2mm Connecticut. | |||
6 El dilaureato de dibutil estaño proporcionado por Air Product, Allentown, Pennsylvania |
Las capas de las composiciones de revestimiento
transparente de los Ejemplos 1 y los Ejemplos comparativos 1 y 2 se
aplicaron con atomizador aplicando la segunda capa sin haber acabado
de secar aun la primera sobre un revestimiento base al aplicar en
una base de paneles de acero fosfatado y entonces se curaron al
hornear durante 30 minutos a 140ºC para formar revestimientos sobre
los mismos. El descubrimiento inesperado de los solicitantes en la
sorprendente mejora en las propiedades de revestimiento cuando el
polímero silano 1 antes descrito se añadió a los componentes
melamina/isocianato se puede ver a partir de las propiedades de
revestimiento del Ejemplo 1 y los Ejemplos comparativos 1 y 2
medidos y reportados en la Tabla 2 de abajo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Propiedades
\vskip1.000000\baselineskip
Propiedades | Método de | Ejemplo | Ejemplo | Ejemplo 1 |
Prueba | Comparativo 1 | Comparativo 2 | ||
Espesor de película seca | ASTM D1400 | 32 micrones | 32 micrones | 32 micrones |
20º Brillo | ASTMD523 | 84 | 84 | 94 |
DOI | ASTM D5767 | 83 | 80,2 | 92,3 |
Dureza Tukon | ASTM D1474 | 6,2 | 14,1 | 14,1 |
% de Retención de estropeamiento | ASTM D5178 | 80 | 92 | 98 |
seco | ||||
% de Retención de estropeamiento | ASTM D5178 | 92 | 81 | 86 |
húmedo | ||||
Ataque ácido profundo | Jacksonville | 8,33 | 6,17 | 5,5 |
Florida expuesto | ||||
durante 3 meses^{1} | ||||
1 En una escala del 1 al 10 (Siendo 1 el mejor y 10 el peor) |
A partir de los datos reportados en la Tabla 2 es
evidente que la presencia del polímero silano en la composición del
revestimiento transparente mejora sustancialmente la apariencia del
revestimiento con comparable o mejor resistencia al ataque ácido
profundo y al estropeamiento y dureza de la película.
Claims (27)
1. Una composición de revestimiento transparente
que contiene isocianato, silano y componentes melamina donde dichos
componentes isocianato contienen un poliisocianato que tienen un
promedio de cerca de 2 a 6 funcionalidades isocianato.
2. La composición de la reivindicación 1 donde
dichas funcionalidades isocianato son bloqueadas al hacer
reaccionar dichas funcionalidades con un alcohol monomérico.
3. La composición de la reivindicación 2 donde
dicho alcohol monomérico es un alcohol alifático.
4. La composición de la reivindicación 1 donde
dicho componente silano contiene al menos un polímero silano que
tiene uno o más grupos silano reactivos.
5. La composición de la reivindicación 1 ó 2
donde dicha composición contiene además uno o más catalizadores
organo estaño o ácidos.
6. La composición de la reivindicación 5 donde
dicho catalizador organo estaño se elige del grupo que consiste del
diacetato de dibutil estaño, dilaurato de dibutil estaño, octato
estañoso, y una combinación de ellos.
7. La composición de la reivindicación 5 donde el
catalizador ácido se eligió del grupo que consiste del ácido
dodecilbencen sulfónico, el ácido dodecilbencen sulfónico bloqueado
con una amina, el ácido p-toluen sulfónico, el ácido
p-toluen sulfónico bloqueado con una amina, el fosfato ácido
de fenilo, el fosfato ácido de fenilo bloqueado con un ácido amino
dinonilnaftalen sulfónico, el ácido dinonilnaftalen sulfónico
bloqueado con una amina y una combinación de ellas.
8. La composición de la reivindicación 7 donde
dicha amina es la dimetil oxazolidina, el
2-amino-2-metil-1-propanol,
la N,N-dimetiletanolamina o una combinación de
ellas.
9. La composición de las reivindicaciones 5, 6 ó
7 donde dicha composición contiene en el intervalo que va desde
0,001 por ciento al 5,0 por ciento de dicho catalizador, todos los
porcentajes están basados en porcentajes de peso del peso total de
la composición de los sólidos.
10. La composición de la reivindicación 1 donde
dicho poliisocianato contiene uno o más trímeros de hexametilen
diisocianato, isoforon diisocianato, el
meta-tetrametilxililen diisocianato, o una
combinación de ellos.
11. La composición de la reivindicación 1 ó 6
contiene en el intervalo que va desde el 35 por ciento al 70 por
ciento de dicho poliisocianato donde todos los porcentajes están en
el peso basado sobre el peso total de la composición de los
sólidos.
12. La composición de la reivindicación 1, 2 ó 10
donde dicho poliisocianato tiene un promedio de 2,5 a 6
funcionalidades isocianato.
13. La composición de la reivindicación 1 donde
dicho componente melamina contiene una melamina monomérica, una
melamina polimérica, o una combinación de ellas.
14. La composición de la reivindicación 1 ó 13
contiene en el intervalo que va desde el 10 por ciento al 40 por
ciento de dicho componente melamina donde todos los porcentajes
están en el peso basado sobre el peso total de la composición de los
sólidos.
15. La composición de la reivindicación 1
contiene además una resina modificante de flujo.
16. La composición de la reivindicación 1
contiene en el intervalo que va desde el 5 por ciento al 45 por
ciento de dicho componente silano, todos los porcentajes estando en
porcentajes de peso basados sobre el peso total de la composición de
los sólidos.
17. La composición de la reivindicación 1 en la
forma de una composición de material doble donde un primer material
de dicha composición de dos materiales contiene dicho componente
poliisocianato y un segundo material de esta composición de
material doble que contiene estos componentes melamina y silano.
18. La composición de la reivindicación 1 donde
un VOC de dicha composición varía en el intervalo que va desde 0,0
a 0,472 quilogramos de un disolvente orgánico por litro de la
composición.
19. La composición de revestimiento transparente
de la reivindicación 1 donde un revestimiento transparente sobre un
sustrato producido a partir de dicha composición tiene una
categoría DOI de al menos 80.
\newpage
20. La composición de la reivindicación 1
contiene además estabilizadores de luz ultravioleta, absorbedores
de luz o una combinación de ellos.
21. Un método para producir un revestimiento
transparente sobre un sustrato que comprende: el aplicar una capa
de una composición de revestimiento transparente que contiene
isocianato, y componentes silano y melamina donde tal componente
isocianato contiene un poliisocianato alifático que tiene un
promedio de 2 a 6 funcionalidades isocianato; y curar dicha capa
para obtener dicho revestimiento transparente.
22. El método de la reivindicación 21 donde dicho
revestimiento tiene una categoría DOI de al menos 80.
23. El método de la reivindicación 21 donde dicho
revestimiento tiene un brillo de 20º de al menos 80.
24. El método de la reivindicación 21 donde
dichas funcionalidades isocianato de los poliisocianatos están
bloqueadas al reaccionar dicho poliisocianato con un alcohol
monomérico.
25. El método de la reivindicación 24 donde dicho
alcohol monomérico es el ciclohexanol, el
2-etilhexanol o una mezcla de ellos.
26. El método de la reivindicación 24 ó 25 donde
la curación de dichas capas toma lugar a una elevada temperatura de
horneo en el intervalo de 80ºC a 160ºC.
27. El método de la reivindicación 21 donde dicha
composición contiene en el intervalo que va desde el 5 por ciento
al 45 por ciento de este componente silano, estando todos los
porcentajes en porcentajes de peso basados sobre el peso total de la
composición de los sólidos.
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