ES2248636T3 - Composicion de revestimiento de capa base con bajo contenido en organicos volatiles y revestimiento compuesto preparado a partir de la misma. - Google Patents
Composicion de revestimiento de capa base con bajo contenido en organicos volatiles y revestimiento compuesto preparado a partir de la misma.Info
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Abstract
Composición acuosa de revestimiento de capa base que comprende: (a) un polímero de poliuretano disperso, teniendo dicho polímero poliuretano una temperatura de transición vítrea de 0ºC o inferior; (b) un polímero acrílico disperso, teniendo dicho polímero acrílico una temperatura de transición vítrea que es al menos 20ºC más alta que la temperatura de transición vítrea del citado polímero poliuretano; (c) un componente reticulante reactivo con al menos uno del polímero de poliuretano y el polímero acrílico; y (d) un pigmento, caracterizada porque el peso de no volátiles del polímero poliuretano es del 10% al 50% en peso de los pesos de no volátiles combinados del polímero poliuretano, del polímero acrílico y del componente reticulante, y además caracterizada porque la composición de capa base tiene una relación pigmento ligante de al menos 0, 5.
Description
Composición de revestimiento de capa base con
bajo contenido en orgánicos volátiles y revestimiento compuesto
preparado a partir de la misma.
La presente invención se refiere a composiciones
de revestimiento de capa base acuosas reticulables con un bajo
contenido de orgánicos no volátiles, en particular a composiciones
de revestimiento de capa de acabado para automóviles. La presente
invención se refiere además a revestimientos de acabado compuestos
que tienen una o más capas de imprimación y una o más capas de
revestimiento de acabado.
Las composiciones de revestimiento endurecibles o
termoendurecibles son muy utilizadas en el campo de los
revestimientos, en particular para capas de acabado en la industria
de los revestimientos para automóviles e industriales. Los
revestimientos compuestos capa base/capa transparente son
particularmente útiles como capas de acabado cuando se requiere un
brillo excepcional, una gran profundidad de color, una nitidez de
imagen o unos efectos metálicos especiales. La industria del
automóvil ha hecho amplio uso de estos revestimientos para los
paneles de carrocería de los automóviles.
Las composiciones de revestimiento acuosas y las
composiciones de revestimiento en polvo han venido siendo utilizadas
cada vez más para satisfacer las restricciones legales en referencia
a las emisiones de disolventes orgánicos. En los últimos años, las
composiciones de capa base basadas en agua, en particular, han
ganado mayor importancia. Las composiciones de capa base acuosas se
pueden preparar siguiendo distintos métodos. Un método para preparar
la capa base consiste en la polimerización por emulsión de un
polímero acrílico y la combinación del polímero de emulsión con
otros materiales, por ejemplo pigmentos y un agente reticulante.
Aunque la polimerización por emulsión presenta ventajas, en el caso
de colores metálicos en las capa base es importante controlar los
pigmentos lamelares metálicos y/o perlescentes necesarios para
conseguir los efectos de color deseados. La calidad del efecto
metálico en un revestimiento aumenta al incrementar el brillo cuando
dicho revestimiento se observa con un ángulo de 90 grados con
respecto al plano superficial (la cara) y al incrementarse el
oscurecimiento del revestimiento cuando se mira bajo ángulos
oblicuos (la pendiente). Es deseable maximizar la diferencia entre
el brillo de la cara y el oscurecimiento de la pendiente. La
diferencia se llama el "recorrido" del revestimiento metálico.
El revestimiento debe igualmente presentar un efecto metálico
uniforme (es decir, sin manchas). También es importante para los
colores metálicos, y para todos los colores, conseguir un acabado
liso y uniforme.
La capa base, como capa integrante de un
revestimiento compuesto sobre un sustrato, también debe ayudar a
proporcionar la alta resistencia al picado que se exige a los
revestimientos de automóviles. Además, la capa base debe presentar
una excelente adhesión a cualquiera de las capas de imprimación
subyacentes, así como a la capa transparente aplicada sobre ella, de
modo que el revestimiento compuesto sea fuerte. Del mismo modo, las
composiciones de capa base aplicadas no deben provocar porosidad o
desconchamiento de la capa transparente, ya que estos defectos
provocan que la calidad del revestimientos sea baja y resultan en un
aspecto mediocre. El reciente interés por las capas transparentes
acuosas de lechada de polvo ha introducido un nuevo requisito de
compatibilidad para las composiciones de capa base. Las
composiciones de capa base conocidas ofrecen un aspecto de "grieta
de desecación" cuando se utilizan con capas transparentes acuosas
de lechada de polvo.
Así, es necesaria una composición re
revestimiento acuosa mejorada que permita resolver estos diversos
problemas que presentan las composiciones de capa base.
Mitsuji y col., Patentes de Estados Unidos
5.281.655, 5.227.422 y 4.948.829, incorporadas aquí como referencia,
revelan unas composiciones de revestimiento de capa base para
automóviles que contienen una emulsión de resina de poliuretano, una
segunda emulsión de resina que puede ser una resina acrílica, y un
agente de reticulación. En Mitsuji `829, la resina de poliuretano
se prepara mediante dispersión de un prepolímero isocianato
funcional y por reacción del agua con los grupos isocianato para
prolongar la cadena del prepolímero. El prepolímero se prepara
utilizando un diisocianato alifático, un poliéter o un poliéster
diol, un poliol de bajo peso molecular y un ácido
dimetilolalcanoico. En Mitsuji `655 y `422, la resina de poliuretano
se prepara por reacción de un poliisocianato alifático, un poliol de
alto peso molecular, un ácido dimetilolalcanoico y, opcionalmente
un prolongador de cadena o un terminador. Las referencias de
Mitsuji, sin embargo, no describen cómo obtener la resistencia al
picado deseada para el revestimiento compuesto o la forma de
conseguir la calidad del aspecto requerido para los revestimientos
de automóviles OEM a la vez que se utilizan pocos o ningún
disolvente orgánico para ayudar a la coalescencia.
Hatch y col., Patente de Estados Unidos
5.817.735, incorporada aquí como referencia, describen una
composición acuosa de imprimación para pelotas de golf que incluye
una dispersión de poliuretano y una dispersión acrílica. La
imprimación tiene un contenido muy bajo de disolventes orgánicos
volátiles, lo que es importante para minimizar las emisiones
reguladas debidas al proceso de revestimiento. La patente de Hatch,
sin embargo, no revela ninguna composición endurecible
(termoendurecible). Más importante es que las imprimaciones de las
pelotas de golf de la patente de Hatch no satisfacen propiedades
tales como un buen aspecto metálico y resistencia al picado por
piedras, las cuales son necesarias para los revestimientos de
automóviles. La referencia de Hatch no revela o describe las
composiciones de capa base o no sugiere la forma de optimizar el
aspecto metálico en las composiciones de capa base metálicas.
Por tanto, sería deseable disponer de una
composición de capa base que proporcionara un recorrido mejorado
para los colores metálicos y demás propiedades que son importantes
en las capa base para automóviles, y que además pudiera ser
formulada con un muy bajo contenido en disolventes orgánicos
volátiles.
La presente invención proporciona una composición
de capa base termoendurecible que incluye un polímero de
poliuretano, un polímero acrílico y un componente reticulante que es
reactivo con al menos el polímero de poliuretano o el polímero
acrílico. El polímero de poliuretano tiene una temperatura de
transición vítrea de 0ºC o inferior. El polímero acrílico tiene una
temperatura de transición vítrea que es al menos unos 20ºC
aproximadamente más alta que la temperatura de transición vítrea de
la resina de poliuretano. Preferentemente, los polímeros de
poliuretano y acrílicos están dispersos o en emulsión en un medio
acuoso. Tal como se emplean aquí, los términos "emulsión" o
"dispersión" se utilizarán para referirse tanto a las
dispersiones como a las emulsiones. Además, la composición de capa
base tiene una relación pigmento ligante de al menos 0,5
aproximadamente.
La composición de la capa base de la invención
genera capas base con excelente uniformidad y efecto metálico sin
necesidad de añadir disolventes coalescentes.
La invención proporciona además un revestimiento
compuesto que tiene como, capa base, una capa endurecida de la
composición de revestimiento de capa base de la invención y que
tiene al menos una capa transparente sobre la capa base. En una
realización preferente, el revestimiento compuesto tiene una tercera
capa subyacente que se obtiene por aplicación y endurecido de una
composición acuosa de imprimación; la cual comprende un polímero
poliuretano disperso con una temperatura de transición vítrea de
aproximadamente 0ºC o inferior, un polímero acrílico disperso que
tiene una temperatura de transición vítrea que es al menos unos
20ºC más alta que la temperatura de transición vítrea del polímero
poliuretano, y un componente reticulante reactivo al menos frente al
polímero poliuretano o al polímero acrílico.
El revestimiento compuesto de la invención
presenta una excelente uniformidad, aun sin utilizar un codisolvente
orgánico.
Preferentemente, la composición de capa base
contiene aproximadamente del 10% en peso de no volátiles al 50%
aproximadamente en peso de no volátiles del polímero de poliuretano,
porcentajes basados en los pesos de no volátiles combinados del
polímero poliuretano, del polímero acrílico y del componente
reticulante. El polímero poliuretano de la invención tiene una
temperatura de transición vítrea de aproximadamente 0ºC o inferior,
preferentemente de unos -20ºC aproximadamente o inferior, y en
especial de aproximadamente -30ºC o inferior. La temperatura de
transición vítrea del poliuretano preferentemente se encuentra en
el rango de -80ºC aproximadamente a 0ºC aproximadamente, en
especial de aproximadamente -65ºC a aproximadamente -10ºC, en
particular de aproximadamente -65ºC a aproximadamente -30ºC, y con
especial preferencia de aproximadamente -60ºC a aproximadamente
-35ºC.
Preferentemente, el peso molecular promedio del
poliuretano es de 15.000 aproximadamente a 60.000 aproximadamente,
en especial de aproximadamente 15.000 a aproximadamente 40.000, y en
particular de aproximadamente 20.000 a aproximadamente 35.000.
Los poliuretanos se preparan por reacción de al
menos un poliisocianato y de al menos un poliol. Los reactivos
empleados para preparar el poliuretano se eligen y reparten para
proporcionar la temperatura de transición vítrea deseada. Entre los
poliisocianatos adecuados se incluyen, sin limitación,
poliisocianatos alifáticos lineales y cíclicos, preferentemente de
hasta 18 átomos de carbono y poliisocianatos aromáticos sustituidos
y no sustituidos. Como ejemplos ilustrativos se incluyen, sin
limitación, diisocianato de etileno,
1,2-diisocianatopropano,
1,3-diisocianatopropano, diisocianato de
1,4-butileno, diisocianato de lisina,
bis(ciclohexilisocianato) de 1,4-metileno,
diisocianato de isoforona, diisocianatos de tolueno (por ejemplo,
2,4- y 2,6-toluendiisocianato),
4,4'-diisocianato de difenilmetano,
metilenbis-4,4'-isocianatociclohexano,
diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato de
p-fenileno, tetrametil xileno diisocianato, diisocianato de
meta-xileno,
2,2,4-trimetil-1,6-hexametilen
diisocianato, 1,12-dodecametilen diisocianato,
ciclohexan-1,3- y 1,4-diisocianato,
1-isocianato-2-isocianatometilciclopentano,
y combinaciones de dos o más de los mismos. Los biurets,
alofonatos, isocianuratos, carbodiimidas, y demás modificaciones de
estos isocianatos pueden utilizarse también como poliisocianatos. En
una realización preferente, los poliisocianatos incluyen
metilenbis-4,4'-isocianatociclohexano,
1,6-hexametilendiisocianato,
1,12-dodecametilendiisocianato, y combinaciones de
los mismos. En particular, se prefiere utilizar al menos un
diisocianato \alpha,\omega-alquileno de cuatro
o más carbonos, preferentemente de 6 o más carbonos, en el grupo
alquileno. Son especialmente preferentes las combinaciones de dos o
más poliisocianatos en las que uno de estos poliisocianatos es
1,6-hexametilendiisocianato.
El poliol o polioles utilizados para preparar el
polímero poliuretano pueden seleccionarse de entre cualquiera de
los polioles conocidos por ser útiles en la preparación de
poliuretanos, incluyendo, sin limitación,
1,4-butanodiol, 1,3-butanodiol,
2,3-butanodiol, 1,6-hexanodiol,
neopentilglicol, 1,3-propanodiol,
1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol,
1,9-nonadiol, etilenglicol, dietilenglicol,
trietilenglicol y tetraetilenglicol, propilenglicol,
dipropilenglicol, glicerol, ciclohexanodimetanoles,
2-metil-2-etil-1,3-propanodiol,
2-etil-1,3-hexanodiol,
tiodiglicol,
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
ciclohexanodioles, trimetilolpropano, trimetiloletano y la
glicerina; poliésterpolioles como los productos de reacción de
cualquiera de los alcoholes anteriormente mencionados, y
combinaciones de los mismos, con uno o más ácidos policarboxílicos
seleccionados de entre ácido malónico, ácido maleico, ácido
succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido acelaico,
anhídridos de los mismos, y combinaciones de los mismos;
poliéterpolioles, como polietilenglicoles y polipropilenglicoles; y
combinaciones de estos polioles. Son preferentes los polioles que
tienen dos grupos hidroxilo. El poliuretano se prepara,
preferentemente, utilizando uno o más poliésterpolioles. En una
realización preferente, el poliésterpoliol es el producto de
reacción de una mezcla que comprende neopentilglicol y ácido
adípico.
Aunque es posible preparar una dispersión de
poliuretano no iónica, preferentemente la dispersión de poliuretano
es aniónica. Los poliuretanos ácido funcionales que pueden
salificarse para formar dispersiones o emulsiones aniónicas pueden
sintetizarse incluyendo un monómero que tenga funcionalidad ácido,
tal como, sin limitación, ácidos dialquilpropiónicos, incluido el
ácido dimetilolpropiónico, y sales de metal alcalino de aminoácidos
como taurina, metiltaurina, ácido 6-aminohexanoico,
glicina, ácido sulfanílico, ácido diaminobenzoico, ornitina, lisina
y aductos 1:1 de sulfonas, como propanosulfona o butanosulfona, con
diaminas, como etilendiamina, hidrazina o
1,6-hexametilendiamina. Los grupos hidroxilo
reaccionan para formar los enlaces uretano mientras que el grupo
ácido permanece sin reaccionar en la polimerización del
poliuretano.
Los polímeros poliuretano adecuados pueden
prepararse mediante cualquiera de los métodos conocidos. En un
método para preparar polímeros poliuretano, el componente
poliisocianato se somete a reacción con un exceso de equivalentes
del componente poliol para formar un polímero poliuretano hidroxilo
funcional. Como alternativa, un exceso de equivalentes del
componente poliisocianato puede reaccionar con el componente poliol
para formar un prepolímero isocianato funcional. Entonces el
prepolímero puede reaccionar además de distintas formas. Primero, el
prepolímero puede ser sometido a reacción con un alcohol o con una
amina monofuncional para proporcionar un polímero poliuretano no
funcional. Como ejemplos de alcoholes y aminas monofuncionales que
se pueden utilizar se incluyen compuestos de óxido de polietileno
que tienen un grupo hidroxilo terminal, alcoholes monofuncionales
inferiores de hasta 12 átomos de carbono, aminoalcoholes como
dimetiletanolamina, y aminas secundarias como dietilamina y
dimetilamina. En segundo lugar, el prepolímero puede ser sometido a
reacción con un poliol polifuncional, con una poliamina o con un
compuesto aminoalcohol para proporcionar la funcionalidad hidrógeno
reactiva. Como ejemplos de estos compuestos polifuncionales se
incluyen, sin limitación, los polioles ya mencionados anteriormente,
incluidos trioles como trimetilolpropano; poliaminas como
etilendiamina, butilamina, y propilamina; y aminoalcoholes, como
dietanolamina. Finalmente, la cadena del prepolímero puede
prolongarse gracias al agua durante la emulsión o dispersión del
prepolímero en el medio acuoso. El prepolímero se mezcla con el agua
después o durante la neutralización.
El poliuretano puede ser polimerizado sin
disolventes. El disolvente puede incluirse, sin embargo, si
resultara necesario, cuando el producto de poliuretano o
prepolímero tiene una alta viscosidad. Si se utiliza un disolvente,
éste puede ser eliminado parcial o completamente, por destilación,
preferentemente después de que el poliuretano se haya disperso en
agua. El poliuretano puede tener grupos hidrofílicos no iónicos, por
ejemplo grupos óxido de polietileno, que sirven para estabilizar el
polímero de poliuretano disperso. En una realización preferente,
sin embargo, el polímero poliuretano se prepara con grupos ácido
pendientes tal como se ha descrito anteriormente, y los grupos ácido
se salifican parcial o completamente con un metal alcalino, por
ejemplo sodio o potasio, o con una base, por ejemplo una amina,
antes o durante la dispersión del polímero poliuretano o del
prepolímero en agua.
La composición de revestimiento de capa base
incluye además un polímero acrílico. La composición de capa base
contiene, preferentemente, del 25% aproximadamente en peso de no
volátiles al 75% aproximadamente en peso de no volátiles del
polímero acrílico, basado en los pesos de no volátiles combinados
del polímero poliuretano, polímero acrílico y el componente
reticulante. El polímero acrílico se prepara de acuerdo con los
métodos habituales, tales como polimerización en fundido o en
solución seguida de dispersión en medio acuoso o, preferentemente,
por polimerización en emulsión en medio acuoso. El polímero acrílico
se polimeriza a partir de una mezcla de monómeros que incluye,
preferentemente, un monómero hidrógeno funcional activo e incluye,
preferentemente, un monómero ácido funcional. Como ejemplos de
monómeros hidrógeno funcionales activos se incluyen, sin limitación,
monómeros hidroxilo funcionales como acrilato de hidroxietilo,
metacrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo,
metacrilato de hidroxipropilo, acrilatos de hidroxibutilo y
metacrilatos de hidroxibutilo; y monómeros carbamato y urea
funcionales o monómeros con grupos funcionales que se convierten en
grupos carbamato o urea después de la polimerización.
Preferentemente se incluye una cantidad suficiente de monómero
hidrógeno funcional activo para producir un peso equivalente de
1.000 o menos gramos por equivalente, en especial de 800 o menos
gramos por equivalente, y en particular de 600 o menos gramos por
equivalente.
Se prefiere que el polímero acrílico esté
disperso como una dispersión aniónica. Como ejemplos de monómeros
ácido funcionales adecuados se incluyen, sin limitación, ácidos
monocarboxílicos \alpha, \beta-etilénicamente
insaturados de 3 a 5 átomos de carbono, ácidos dicarboxílicos
\alpha, \beta-etilénicamente insaturados de 4 a
6 átomos de carbono y anhídridos y monoésteres de los mismos. Los
ejemplos incluyen, sin limitación, ácido acrílico, metacrílico,
ácido crotónico, ácido maleico o anhídrido maleico, ácido itacónico
o anhídrido itacónico, y así sucesivamente. Se incluye una cantidad
suficiente de monómero ácido funcional para producir un polímero
acrílico con un índice de acidez de al menos aproximadamente 1, y,
preferentemente, el polímero acrílico tiene un índice de acidez de
aproximadamente 1 a aproximadamente 10.
Además del monómero etilénicamente insaturado que
tiene la funcionalidad ácido, o que se utiliza para generar la
funcionalidad ácido en el polímero acabado, para formar las resinas
acrílicas de la invención se emplean uno o más monómeros
etilénicamente insaturados diferentes como comonómeros. Ejemplos de
estos monómeros copolimerizables incluyen, sin limitación, derivados
de ácidos monocarboxílicos \alpha,
\beta-etilénicamente insaturados de 3 a 5 átomos
de carbono, incluidos los ésteres, los nitrilos o las amidas de
estos ácidos; diésteres de ácidos dicarboxílicos \alpha,
\beta-etilénicamente insaturados de 4 a 6 átomos
de carbono; vinil ésteres, vinil éteres, vinil cetonas, vinil
amidas, y vinil compuestos aromáticos o heterocíclicos alifáticos.
Ejemplos representativos de ácidos acrílicos y metacrílicos, amidas
y amino alquil amidas incluyen, sin limitación, compuestos tales
como acrilamida,
N-(1,1-dimetil-3-oxobutil)acrilamida,
N-alcoxiamidas como metilolamidas;
N-alcoxiacrilamidas como
N-butoxiacrilamida;
N-aminoalquilacrilamidas o metacrilamidas como
aminometilacrilamida,
1-aminoetil-2-acrilamida,
1-aminopropil-2-acrilamida,
1-aminopropil-2-metacrilamida,
N-1-(N-butilamino)propil-3-acrilamida
y
1-aminohexil-6-acrilamida
y
1-(N,N-dimetilamino)etil-2-metacrilamida,
1-(N,N-dimetilamino)propil-3-acrilamida
y
1-(N,N-dimetilamino)hexil-6-metacrilamida.
Ejemplos representativos de ésteres de ácidos
acrílicos, metacrílicos y crotónicos incluyen, sin limitación, los
ésteres procedentes de la reacción con alcoholes saturados
alifáticos y cicloalifáticos de 1 a 20 átomos de carbono, como
acrilatos, metacrilatos y crotonatos de metilo, etilo, propilo,
isopropilo, n-butilo, isobutilo,
tert-butilo, 2-etilhexilo, laurilo,
estearilo, ciclohexilo, trimetilciclohexilo, tetrahidrofurfurilo,
sulfoetilo e isobornilo; y acrilatos y metacrilatos de
polialquilenglicol.
Ejemplos representativos de otros monómeros
polimerizables etilénicamente insaturados incluyen, sin limitación,
compuestos tales como anhídrido fumáricos, maleico e itacónico,
monoésteres y los diésteres. Se pueden incluir también monómeros
polifuncionales para proporcionar una dispersión acrílica
parcialmente reticulada. Ejemplos de compuestos polifuncionales
incluyen, sin limitación, diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato
de etilenglicol, diacrilato de trietilenglicol, dimetacrilato de
tetraetilenglicol, diacrilato de 1,6-hexanodiol,
divinilbenceno, triacrilato de trimetilolpropano, y así
sucesivamente.
Ejemplos representativos de monómeros vinílicos
que pueden copolimerizarse incluyen, sin limitación, compuestos
tales como acetato de vinilo, propionato de vinilo, vinil éteres
como etil vinil éter, haluros de vinilo y vinilideno y etil vinil
cetona. Ejemplos representativos de vinil compuestos aromáticos o
heterocíclicos alifáticos incluyen, sin limitación, compuestos tales
como estireno, \alpha-metilestireno,
viniltolueno, tert-butilestireno y
2-vinilpirrolidona.
Después de la polimerización, la funcionalidad
ácido se salifica, preferentemente con un alcalino o con una base,
en especial con una amina, en particular con una amina terciaria.
Ejemplos de materiales salificantes adecuados incluyen, sin
limitación, amoníaco, monoetanolamina, etilamina, dimetilamina,
dietilamina, trietilamina, propilamina, dipropilamina,
isopropilamina, diisopropilamina, trietanolamina, butilamina,
dibutilamina, 2-etilhexilamina, etilendiamina,
propilendiamina, etiletanolamina, dimetiletanolamina,
dietiletanolamina,
2-amino-2-metilpropanol
y morfolina. Los materiales salificantes preferentes incluyen
2-amino-2-metilpropanol
y dimetiletanolamina.
Los polímeros acrílicos pueden prepararse como
soluciones en un medio de disolvente orgánico, preferentemente
seleccionado de entre los disolventes orgánicos solubles o miscibles
en agua o miscibles, y luego se dispersan en agua. Después de la
dispersión en agua, el disolvente orgánico puede destilarse de la
dispersión o emulsión acuosa.
En un método preferente, el polímero acrílico se
obtiene por polimerización en emulsión. Preferentemente, se utiliza
un agente tensioactivo no iónico o aniónico para la polimerización
en emulsión. Como agentes tensioactivos adecuados se incluyen, sin
limitación, polioxietilen nonilfenil éteres, los ésteres de ácido
sulfúrico polioxietilen alquilalil éter, sales amino y alcalinas de
ácido dodecilbencenosulfónico tales como sal de dimetiletanolamina y
de sodio del ácido dodecilbencenosulfónico y dioctilsulfosuccinato
de sodio.
La polimerización puede llevarse a cabo por
polimerización de radicales libres. Normalmente, la fuente de
radicales libres es un iniciador redox o un peróxido orgánico o un
compuesto azo. Los iniciadores útiles incluyen, sin limitación,
peroxidisulfato de amonio, peroxidisulfato de potasio, metabisulfito
de sodio, peróxido de hidrógeno, hidroperóxido de
t-butilo, peróxido de dilaurilo, peroxibenzoato de
t-butilo,
2,2'-azobis(isobutironitrilo), e iniciadores
redox como peroxidisulfato de amonio y metabisulfito de sodio con
sulfato de amonio ferroso. Opcionalmente se puede utilizar un
agente de transferencia de cadena. Los agentes de transferencia de
cadena habituales incluyen mercaptanos como octilmercaptano, n- o
tert-dodecilmercaptano, ácido tiosalicílico, ácido
mercaptoacético y el mercaptoetanol; compuestos halogenados; y
alfa-metilestireno dimérico.
Los polímeros acrílicos preparados por
polimerización en emulsión pueden tener pesos moleculares promedio
de un millón o más. Preferentemente, el peso molecular promedio de
la dispersión acrílica se encuentra entre aproximadamente 5.000 y
aproximadamente 5.000.000, en especial entre aproximadamente 10.000
y aproximadamente 1.000.000 y en particular entre aproximadamente
100.000 y aproximadamente 500.000. Si se prepara por polimerización
en solución y se dispersa luego en agua, el polímero acrílico tendrá
generalmente un peso molecular promedio en número de aproximadamente
5.000 a aproximadamente 60.000. El peso molecular puede determinarse
por cromatografía de permeabilidad en gel utilizando un poliestireno
estándar u otros métodos conocidos.
La temperatura teórica de transición vítrea del
polímero acrílico puede ajustarse de acuerdo con los métodos
conocidos en la técnica mediante la selección y repartición de los
comonómeros. El polímero acrílico posee una temperatura de
transición vítrea que es al menos aproximadamente 20ºC más alta que
la temperatura de transición vítrea de la resina de poliuretano.
Preferentemente, el polímero acrílico tiene una temperatura de
transición vítrea que es al menos aproximadamente 40ºC más alta, en
especial aproximadamente 50ºC más alta, que la temperatura de
transición vítrea de la resina de poliuretano. En una realización
preferente, la Tg teórica del polímero acrílico se encuentra entre
aproximadamente -30ºC y 80ºC, en especial entre aproximadamente
-20ºC y 40ºC.
La cantidad de polímero poliuretano que puede
incluirse en la composición de revestimiento de capa base es de al
menos aproximadamente el 40% en peso, preferentemente de al menos
aproximadamente el 50% en peso, basado en los pesos de no volátiles
combinados del polímero poliuretano y del polímero acrílico. La
cantidad de polímero poliuretano que puede incluirse en la
composición de capa base es de hasta aproximadamente el 98% en peso,
preferentemente de hasta aproximadamente el 80% en peso, basado en
los pesos de no volátiles combinados del polímero poliuretano y del
polímero acrílico. Preferentemente, la cantidad a incluir es desde
aproximadamente el 50% en peso hasta aproximadamente el 75% en peso,
y en especial desde aproximadamente el 65% en peso hasta
aproximadamente el 75% en peso, del polímero poliuretano, basado en
los pesos de no volátiles combinados del polímero poliuretano y del
polímero acrílico.
Las composiciones de revestimiento de capa base
de la presente invención incluyen también un componente de
reticulación. El componente reticulante incluye uno o más agentes de
reticulación reactivos frente a la funcionalidad hidrógeno activo.
Como ejemplos de agentes reticulantes reactivos frente a la
funcionalidad hidrógeno activo se incluyen, sin limitación, los
materiales que tienen grupos metilol o metilalcoxi activos,
incluidas las resinas aminoplásticas o los aductos
fenol/formaldehído; agentes de endurecimiento de poliisocianato
bloqueado; tris(alcoxicarbonilamino)triazinas
(disponibles de Cytec Industries bajo el nombre comercial TACT); y
combinaciones de los mismos. Las resinas aminoplásticas adecuadas
son condensados amina/aldehído, preferentemente al menos
parcialmente eterificadas, y en especial totalmente eterificadas. La
melamina y la urea son las aminas preferentes, pero otras triazinas,
triazoles, diazinas, guanidinas o guanaminas pueden utilizarse
también para preparar los agentes reticulantes de resinas
aminoplásticas amina alquilada/aldehído. Preferentemente, las
resinas aminoplásticas son condensados amina/formaldehído, aunque se
puedan utilizar otros aldehídos, por ejemplo acetaldehído,
crotonaldehído y benzaldehído. Los ejemplos no limitativos de
resinas aminoplásticas preferentes incluyen resinas monoméricas o
poliméricas formaldehído-melamina, incluidas las
resinas de melamina parcial o totalmente alquiladas con alcoholes de
uno a seis átomos carbonos preferentemente, en especial de uno a
cuatro átomos de carbono, por ejemplo melamina hexametoximetilada;
resinas urea-formaldehído incluyendo metilolureas y
siloxiureas, por ejemplo resina formaldehído-urea
butilada, benzoguaniminas alquiladas, guanilureas, guanidinas,
biguanidinas, poliguanidinas y similares. Son particularmente
preferentes las resinas formaldehído-melamina
monoméricas. Las resinas formaldehído-melamina
alquiladas preferentes son miscibles en agua o solubles en agua.
Como ejemplos de poliisocianatos bloqueados se incluyen
isocianuratos de toluendiisocianato, diisocianato de isoforona y
hexametilendiisocianato bloqueado con un agente de bloqueo tal como
un alcohol, una oxima o una amina secundaria, por ejemplo pirazol o
pirazol sustituido.
El componente de reticulación comprende,
preferentemente, del 2% en peso aproximadamente al 30% en peso
aproximadamente, en especial del 5% aproximadamente al 20%
aproximadamente, y en particular del 5% aproximadamente al 15%
aproximadamente en peso de los pesos de no volátiles combinados del
poliuretano, del polímero acrílico y del componente reticulante.
Las composiciones de revestimiento de capa base
pueden incluir uno o más catalizadores. El tipo de catalizador
depende de la composición del componente reticulante utilizado en
particular. Entre los catalizadores a utilizar se incluyen, sin
limitación, catalizadores ácidos bloqueados, como ácido
para-toluensulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico y ácido
dinonilnaftalenodisulfónico bloqueados con aminas; fosfato ácido de
fenilo, maleato de monobutilo y fosfato de butilo, hidroxi fosfato
éster; ácidos de Lewis, sales de zinc y sales de estaño, incluidos
dilaurato de dibutilestaño y óxido de dibutilestaño.
Las composiciones de revestimiento de capa base
según la invención incluyen, además, un pigmento que puede
seleccionarse de entre cualquier compuesto orgánico o inorgánico o
materiales coloreados, cargas, materiales metálicos u otros
materiales lamelares inorgánicos, por ejemplo pigmentos lamelares de
mica perlescente o pigmentos lamelares metálicos como láminas de
aluminio. Los ejemplos de tipos de pigmentos orgánicos adecuados que
se puede utilizar incluyen, sin limitación, pigmentos azo
metalizados y no metalizados, pigmentos azometina, pigmentos metina,
pigmentos antraquinona, pigmentos ftalocianina, pigmentos perinona,
pigmentos perileno, pigmentos dicetopirrolopirrol, pigmentos
tioíndigo, pigmentos iminoisoindolina, pigmentos iminoisoindolinona,
pigmentos quinacridona como rojos y violetas de quinacridona,
pigmentos flavantrona, pigmentos indantrona, pigmentos
antrapirimidina, pigmentos carbazol, amarillos monoariluro y
diariluro, amarillos benzimidazolona, naranja de tolilo, naranja
naftol y pigmentos de quinoftalona. Como ejemplos de pigmentos
inorgánicos adecuados se incluyen, sin limitación, pigmentos de
óxidos metálicos como el dióxido de titanio, los óxidos de hierro
incluidos el óxido de hierro rojo, óxido de hierro negro y óxido de
hierro marrón, y el verde óxido de cromo; negro de carbón;
ferrocianuro férrico (azul de Prusia); ultramarino; cromato de
plomo; etc.
El pigmento o pigmentos de color y cualquier
material de relleno se dispersan, preferentemente, en la dispersión
de poliuretano de acuerdo con métodos conocidos. En general, el
pigmento seco y la dispersión de poliuretano se ponen en contacto
bajo una anta cizalla como para romper los aglomerados de pigmento
en partículas primarias y la superficie de las partículas de
pigmento se humedece. Se pueden incluir ayudas adicionales para la
dispersión. Tanto la ruptura de los aglomerados como la
humidificación de las partículas primarias de pigmento son
importantes para la estabilidad del pigmento y el desarrollo del
color. Las dispersiones de pigmentos se combinan en la
\hbox{composición de la capa base.}
Los colores metálicos de capa base se obtienen
con uno o más pigmentos lamelares especiales. En general, los
colores metálicos se definen como colores que poseen efectos
gonioaparentes. Por ejemplo, el documento F284 de la American
Society of Testing Methods (ASTM) define el término metálico como
que "pertenece al aspecto de un material gonioaparente que
contiene escamas de metal". Los colores metálicos de capa base
pueden producirse por medio de pigmentos lamelares metálicos, por
ejemplo pigmentos lamelares de aluminio, de cobre, de zinc, de acero
inoxidable y de bronce y/o mediante pigmentos lamelares perlescentes
incluidas las micas tratadas, por ejemplo pigmentos de mica
recubierta de dióxido de titanio y pigmentos de mica recubierta de
óxido de hierro, para proporcionar a los revestimientos un aspecto
distinto cuando se miran desde distintos ángulos. A diferencia de
los pigmentos de color sólidos, los pigmentos lamelares no se
aglomeran y no se muelen bajo un alto esfuerzo de cizalla porque
ello rompería o doblaría las escamas o afectaría a su morfología
cristalina, disminuyendo o destruyendo así los efectos
gonioaparentes. Los pigmentos lamelares se dispersan bien,
preferentemente, con cualquiera de las resinas o polímeros de la
composición de capa base como el poliuretano, el polímero acrílico o
el agente de reticulación, por agitación con un esfuerzo de cizalla
bajo. Tal como se describe, en la composición de capa base metálica
pueden incluirse uno o más pigmentos de color dispersos para
proporcionar una composición de capa base de color metálico.
La composición de capa base posee una proporción
de pigmento con respecto al ligante de al menos aproximadamente un
0,5 en peso. El peso total de pigmento utilizado para determinar la
proporción incluye cualquier pigmento de color, pigmentos lamelares
y pigmentos de relleno de la composición.
A las composiciones se pueden añadir otros
materiales convencionales, como tintes, agentes de control de lujo o
agentes de control de reología, etc.
La composición de revestimiento de capa base
posee un contenido muy bajo en volátiles de disolvente orgánico. La
dispersión de poliuretano se prepara, preferentemente, como una
dispersión exenta de disolventes o sustancialmente exenta de
disolventes. Por "sustancialmente exenta de disolventes", se
entiende que la dispersión posee un contenido orgánico volátil
inferior a aproximadamente el 5% en peso de la composición de capa
base. La dispersión acrílica también es, preferentemente, una
dispersión exenta de disolventes o sustancialmente exenta de
disolventes. Preferentemente, la composición de capa base tiene un
contenido orgánico volátil inferior a aproximadamente el 1,5%, en
especial inferior a aproximadamente el 1,3% y en particular inferior
a aproximadamente al 0,7%. El contenido orgánico volátil de una
composición de revestimiento se mide habitualmente mediante ASTM
D3960.
Las composiciones de revestimiento de la presente
invención se aplican como capas base sobre artículos
automovilísticos, por ejemplo carrocerías metálicas o plásticas de
automóviles o salpicaderos elastoméricos. Es preferible que exista
una capa de imprimación de superficie antes de la aplicación de la
composición de revestimiento de capa base de la invención.
Preferentemente se aplica una composición de capa transparente sobre
la composición de capa base.
El revestimiento compuesto de la invención posee,
como capa única, una capa base de revestimiento que se obtiene a
partir de la composición acuosa de capa base de la invención. El
revestimiento compuesto tiene una capa transparente que se aplica
sobre la capa base de revestimiento. En una realización preferente,
el revestimiento compuesto tiene una tercera capa subyacente que se
obtiene mediante la aplicación y endurecido de una composición
acuosa de imprimación que comprende un polímero de poliuretano
disperso con una temperatura de transición vítrea de aproximadamente
0ºC o inferior; un polímero acrílico disperso que tiene una
temperatura de transición vítrea que es al menos aproximadamente
20ºC más alta que la temperatura de transición vítrea del polímero
poliuretano; y un componente de reticulación reactivo con al menos
el polímero poliuretano o el polímero acrílico.
El polímero poliuretano de la composición de
imprimación posee una temperatura de transición vítrea de,
preferentemente, -20ºC aproximadamente o inferior, y en especial de
aproximadamente -30ºC o inferior. La temperatura de transición
vítrea del poliuretano de la composición de imprimación se encuentra
preferentemente en el rango de aproximadamente -80ºC a
aproximadamente 0ºC, en especial de aproximadamente -65ºC a
aproximadamente -10ºC, en particular de aproximadamente -65ºC a
aproximadamente -30ºC, y aún con más preferencia de aproximadamente
-60ºC a aproximadamente -35ºC. Preferentemente, el peso
molecular promedio del poliuretano de la composición de imprimación
se encuentra entre 15.000 aproximadamente y 60.000 aproximadamente,
es especial entre aproximadamente 20.000 y aproximadamente
35.000.
El peso molecular promedio de la dispersión
acrílica de la composición de imprimación se encuentra,
preferentemente, entre 5.000 aproximadamente y 5.000.000
aproximadamente, en especial entre aproximadamente 10.000 y
aproximadamente 1.000.000 y en particular entre aproximadamente
100.000 y aproximadamente 500.000. Preferentemente, el polímero
acrílico de la composición de imprimación tiene una temperatura de
transición vítrea que es al menos aproximadamente 40ºC más alta, en
especial aproximadamente 50ºC más alta, que la temperatura de
transición vítrea de la resina de poliuretano. En una realización
preferente, la Tg teórica del polímero acrílico se encuentra entre
aproximadamente -30ºC y 80ºC, en especial entre aproximadamente
-20ºC y 40ºC.
La cantidad de polímero poliuretano incluida en
la imprimación es de al menos aproximadamente el 40% en peso,
preferentemente al menos aproximadamente el 50% en peso, con
respecto a los pesos de no volátiles combinados del polímero
poliuretano y del polímero acrílico. El polímero poliuretano puede
estar incluido en la imprimación en una cantidad de hasta
aproximadamente el 98% en peso, preferentemente de hasta
aproximadamente el 80% en peso, con respecto a los pesos de no
volátiles combinados del polímero poliuretano y del polímero
acrílico. Es preferente incluir desde aproximadamente el 50% en peso
hasta aproximadamente el 75% en peso, y aún más incluir desde
aproximadamente el 65% en peso hasta aproximadamente el 75% en peso,
de polímero poliuretano, con respecto a los pesos de no volátiles
combinados del polímero poliuretano y del polímero acrílico. El
componente de reticulación es preferentemente del 2% en peso a
aproximadamente al 30% en peso aproximadamente, y en especial desde
aproximadamente el 5% en peso hasta aproximadamente el 20% en peso,
y en particular desde el 5% aproximadamente hasta el 15%
aproximadamente en peso de los pesos de no volátiles combinados del
polímero poliuretano, del polímero acrílico y del componente
reticulante de la composición de imprimación.
Para formar la capa de revestimiento transparente
son preferentes las composiciones reticulables. Los revestimientos
de este tipo son bien conocidos en la técnica e incluyen
composiciones basadas en agua así como las composiciones basadas en
disolventes. Por ejemplo, la capa transparente según la Patente de
Estados Unidos 5.474.811 puede aplicarse
húmedo-sobre-húmedo sobre una capa
de la composición de capa base. Los polímeros conocidos en la
técnica por ser útiles en las composiciones de capa transparente
incluyen, sin limitación, acrílicos, vinilos, poliuretanos,
policarbonatos, poliésteres, alquidas y polisiloxanos. Son
preferentes los acrílicos y poliuretanos. También son preferentes
las composiciones de capa transparente termoendurecibles, y, con
este fin, los polímeros preferentes comprenden uno o más tipos de
grupos funcionales reticulables, tal como carbamato, hidroxilo,
isocianato, amina, epoxi, acrilato, vinilo, silano, acetoacetato,
etc. El polímero puede ser autorreticulable o, preferentemente, la
composición puede incluir un agente de reticulación como el
poliisocianato o la resina aminoplástica del tipo descrito
anteriormente. En una realización, se utilizan las composiciones de
capa transparente basadas en agua que tienen un bajo contenido en
orgánicos volátiles. Las composiciones de capa transparente basadas
en agua tienen, preferentemente, un contenido orgánico volátil
inferior a aproximadamente 1,5, en especial inferior a
aproximadamente 1,3, y en particular inferior a aproximadamente
0,7.
Cada capa de los revestimientos compuestos de la
invención puede ser aplicada a un artículo a ser revestido mediante
cualquiera de diversas técnicas bien conocidas en el campo. Éstas
incluyen, por ejemplo, revestimiento por pulverización, por
inmersión, a rodillo, por cortina y similares. En caso de aplicarse
una electrocapa inicial de imprimación a un sustrato metálico, la
imprimación galvánica se aplicaría por electrodeposición. Para las
aplicaciones en automóviles, la composición de revestimiento de
imprimación superficial, la composición de capa base de la invención
y las capas de la composición de capa transparente se aplican,
preferentemente, por pulverización; en particular, por pulverización
electrostática. Las capas de revestimiento de una milipulgada o más
se aplican habitualmente en dos o más manos, separadas por un tiempo
suficiente para que parte del disolvente o del medio acuoso pueda
evaporarse, o evaporarse súbitamente, de la capa aplicada. La
evaporación súbita puede producirse a temperatura ambiente o a
temperaturas elevadas; por ejemplo, la evaporación súbita necesitar
radiación calorífica. Las manos, tal como se aplican, pueden ser de
0,5 milipulgadas hasta 3 milipulgadas en seco, y se aplica una
cantidad suficiente de manos para producir el espesor deseado en el
revestimiento final.
Las capas de acabado capa base/capa transparente
se aplican habitualmente
húmedo-sobre-húmedo. Las
composiciones se aplican por capas separadas por una evaporación
súbita, tal como se describe anteriormente, también con evaporación
súbita entre la última mano de la composición de capa base y la
primera mano de la composición de capa transparente. Ambas capas de
revestimiento se endurecen entonces simultáneamente.
Preferentemente, la capa base endurecida tiene un espesor de 0,5 a
1,5 milipulgadas, preferentemente tienen el espesor suficiente para
cubrir, y la capa transparente endurecida tiene un espesor de 1 a 3
milipulgadas, en especial de 1,6 a 2,2 milipulgadas.
Preferentemente, las composiciones de
revestimiento descritas se endurecen con calor. Las temperaturas de
endurecimiento preferentes son desde 70ºC aproximadamente a 180ºC
aproximadamente, y en particular desde 170ºF aproximadamente a 200ºF
aproximadamente para una composición que incluye un catalizador
ácido no bloqueado, o de aproximadamente 240ºF a aproximadamente
275ºF para una composición que incluye un catalizador ácido
bloqueado. Los tiempos de endurecimiento típicos a estas
temperaturas oscilan entre 15 y 60 minutos, y preferentemente se
elige la temperatura que permita un tiempo de endurecimiento de
aproximadamente 15 a aproximadamente 30 minutos. En una realización
preferente, el artículo revestido es una carrocería o pieza de un
automóvil.
La invención se describe además mediante los
siguientes ejemplos. Los ejemplos son meramente ilustrativos y no
limitan en nada el alcance de la invención tal como se describe y
reivindica.
Se preparó una composición de revestimiento de
capa base mezclando primero conjuntamente 10,95 partes en peso de
dispersión de poliuretano BAYHYDROL 140 AQ (aproximadamente el 40%
de no volátiles, 59% de agua, y 1% de tolueno, temperatura de
transición vítrea de aproximadamente -45ºC, pH de aproximadamente
6,0 a aproximadamente 7,5, peso molecular promedio de
aproximadamente 25.000, poliuretano aniónico basado en poliol
Desmodur W/1,6-hexametilendiisocianato/poliéster,
disponible de Bayer Corporation, Pittsburgh, PA), 14,13 partes en
peso de una emulsión de polímero acrílico (temperatura de transición
vítrea de 20ºC, contenido de no volátiles de aproximadamente un 41%
en agua, índice de acidez de aproximadamente 8 mg de KOH/g de no
volátil, peso equivalente de hidroxilo de 510, salificado con
2-amino-2-metilpropanol
a un pH de aproximadamente 6 a 7), 22,66 partes de agua desionizada,
40,89 partes en peso de una pasta de pigmento basada en poliuretano
previamente preparada (63% en peso de no volátiles en agua, siendo
la composición de no volátiles de un 27% en peso de resina de
poliuretano BAYHYDROL 140 AQ, 6,8% en peso de resina
formaldehído-melamina hexametoximetilada, 33,1% en
peso de dióxido de titanio, 33,1% en peso de extensor de sulfato de
bario, molido en un molino horizontal hasta una finura de 6 micras)
y 9,67 partes de una pasta de pigmento azul (35,5% en peso de no
volátiles en agua, siendo la composición no volátil de un 24% en
peso de una resina acrílica molida, 76% en peso de pigmento
ftalocianina de cobre azul, molido en un molino horizontal hasta una
finura de 7+ micras). A esta mezcla se añadieron 0,27 partes en peso
de ABEX EP 110 (agente tensioactivo aniónico disponible de Rhodia) y
un total de 1,39 partes en peso de un conjunto de aditivos
(antiespumante, agente humidificante y agente de control de
reología). Finalmente, se ajustó el pH de la composición de capa
base a aproximadamente 8,0 con
2-amino-2-metilpropanol.
El contenido orgánico volátil de la composición
de capa base era de 0,12 libras por galón. La composición de capa
base tenía un contenido de no volátiles del 40,9% en peso y una
viscosidad de 75 centipoise medida a 385 s^{-1}.
Esta composición de capa base se aplicó a un
panel de acero imprimado. Se aplicó una capa de una composición de
capa transparente acuosa sobre la capa base y ambas capas se
endurecieron conjuntamente durante 30 minutos a 250ºF. El
revestimiento producido tenía un aspecto de capa base lisa y
uniforme.
Se elaboró una composición de revestimiento de
capa base de acuerdo con el Ejemplo 1, excepto que la pasta de
pigmento basado en poliuretano del Ejemplo 1 fue sustituida por una
segunda pasta de pigmento basada en poliuretano que tenía un 63% en
peso de no volátiles en agua, siendo la composición de no volátiles
de un 27% en peso de resina de poliuretano BAYHYDROL 140 AQ, 6,8% en
peso de resina formaldehído-melamina
hexametoximetilada, 66,2% en peso de extensor de sulfato de bario,
molido en un molino horizontal hasta una finura de 6 micras. La
composición de capa base se aplicó a un panel de acero imprimado, se
revistió con la composición de capa transparente acuosa y se
endureció como anteriormente. El revestimiento producido tenía de
nuevo un aspecto de capa base lisa, uniforme, pero el color azul era
más intenso que el revestimiento del Ejemplo 1.
Ejemplo comparativo
A
Se elaboró una composición de revestimiento de
capa base de acuerdo con el Ejemplo 1, excepto que la pasta de
pigmento basado en poliuretano del Ejemplo 1 fue sustituida por una
tercera pasta de pigmento basado en poliuretano que tenía un 42% en
peso de no volátiles en agua, siendo la composición de no volátiles
de un 40% en peso de resina de poliuretano BAYHYDROL 140 AQ, 10% en
peso de resina formaldehído-melamina
hexametoximetilada, 50% en peso de extensor de sulfato de bario,
molido en un molino horizontal hasta una finura de 6 micras. La
proporción de pigmento con respecto al ligante de la capa base era
inferior a 0,5. La composición de capa base se aplicó a un panel de
acero imprimado, se revistió con la composición de capa transparente
acuosa y se endureció como anteriormente. El revestimiento producido
tenía un color azul más intenso que en el Ejemplo 1, pero la
película de capa base tenía un pobre aspecto, ya que era porosa y
poco coalescente.
Ejemplo comparativo
B
Se preparó una composición de revestimiento de
capa base metálica plateada mezclando conjuntamente 325 partes en
peso de parte de una mezcla realizada previamente de componentes de
revestimiento [88 partes en peso del polímero acrílico en emulsión
del Ejemplo 1, 222 partes en peso de dispersión de poliuretano
BAYHYDROL 140 AQ, y 13,6 partes en peso de melamina
hexametoximetilada mezclada con 1,4 partes en peso de ABEX EP 110]
con una mezcla de 17 partes en peso de un pigmento lamelar de
aluminio (un 65% en peso de no volátiles en alcohol mineral inodoro)
y 27 partes en peso de propilenglicol monometil éter. Se añadió una
parte de 2,6 partes en peso de un agente de control de reología, y
la viscosidad se ajustó por adición de 81 partes de agua
desionizada.
El contenido orgánico volátil de la composición
de capa base era de 2,24 libras por galón. La composición de la capa
base tenía un contenido de no volátiles del 33,5% en peso y una
viscosidad de 70 centipoise. La proporción de pigmento con respecto
al ligante era de 0,08.
Esta composición de capa base se aplicó a un
panel de acero imprimado. Se aplicó una capa de una composición de
capa transparente acuosa sobre la capa base y ambas capas se
endurecieron conjuntamente durante 30 minutos a 250ºF. El aspecto
era inaceptable debido a la porosidad, a la pobre coalescencia y al
escaso control de metal.
Se repitió el Ejemplo comparativo B, pero con
adición del pigmento extensor de sulfato de bario para incrementar
la relación pigmento:ligante.
La composición se preparó mediante mezcla
conjunta de una parte de 260 g de una pre-mezcla de
componentes de revestimiento [88 partes en peso del polímero
acrílico en emulsión del Ejemplo 1, 163 partes en peso de la
dispersión de poliuretano BAYHYDROL 140 AQ y 7,6 partes de melamina
hexametoximetilada mezclada con 8 partes de ABEX EP 110] con una
mezcla de 17 partes en peso de un pigmento lamelar de aluminio (un
65% en peso de no volátiles en alcohol mineral inodoro), 27 partes
en peso de propilenglicol monometil éter y 138 partes en peso de la
pasta de sulfato de bario basada en poliuretano del Ejemplo 2. Se
añadió una parte de 2,6 partes en peso de un agente de control de
reología, y la viscosidad se ajustó mediante adición de 60 partes de
agua desionizada.
La composición de capa base se aplicó a un panel
de acero imprimado y revestido con una capa de una composición capa
transparente acuosa, y se endurecieron ambas capas conjuntamente
durante 30 minutos a 250ºF como anteriormente. El aspecto era bueno,
con una apariencia de capa base lisa y un buen control de metal.
La invención ha sido descrita en detalle con
referencia a las realizaciones preferentes de la misma. Debe
entenderse, sin embargo, que se pueden realizar variaciones y
modificaciones dentro del espíritu y alcance de la invención.
Claims (19)
1. Composición acuosa de revestimiento de capa
base que comprende:
- (a)
- un polímero de poliuretano disperso, teniendo dicho polímero poliuretano una temperatura de transición vítrea de 0ºC o inferior;
- (b)
- un polímero acrílico disperso, teniendo dicho polímero acrílico una temperatura de transición vítrea que es al menos 20ºC más alta que la temperatura de transición vítrea del citado polímero poliuretano;
- (c)
- un componente reticulante reactivo con al menos uno del polímero de poliuretano y el polímero acrílico; y
- (d)
- un pigmento,
caracterizada porque el peso de no
volátiles del polímero poliuretano es del 10% al 50% en peso de los
pesos de no volátiles combinados del polímero poliuretano, del
polímero acrílico y del componente reticulante, y además
caracterizada porque la composición de capa base tiene una
relación pigmento ligante de al menos 0,5.
2. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según la reivindicación 1, caracterizada porque el
polímero poliuretano tiene una temperatura de transición vítrea de
-80ºC a 0ºC.
3. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el
polímero poliuretano tiene un peso molecular promedio de 15.000 a
60.000.
4. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque el polímero poliuretano se prepara por
reacción de al menos un diisocianato de
\alpha,\omega-alquileno que tiene cuatro o más
carbonos.
5. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizada porque el polímero poliuretano se prepara por
reacción de al menos un poliésterpoliol.
6. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizada porque el polímero poliuretano se prepara por
reacción de un poliésterdiol que es el producto de reacción de una
mezcla que comprende neopentilglicol y ácido adípico.
7. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizada porque el polímero poliuretano es
aniónico.
8. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizada porque el peso de no volátiles del polímero
acrílico es del 25% al 75% en peso de los pesos de no volátiles
combinados del polímero poliuretano, del polímero acrílico y del
componente reticulante.
9. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizada porque el polímero acrílico tiene un peso
equivalente de funcionalidad hidrógeno activo de 1.000 o
inferior.
10. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizada porque el polímero acrílico es aniónico.
11. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizada porque el polímero acrílico tiene un índice de
acidez desde 1 a aproximadamente 10 mg de KOH/g.
12. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende
además un elemento seleccionado de entre el grupo compuesto por
2-amino-2-metilpropanol
y dimetiletanolamina.
13. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizada porque el polímero acrílico tiene una
temperatura de transición vítrea de -30ºC a 80ºC.
14. Composición acuosa de revestimiento de capa
base según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13,
caracterizada porque la capa base tiene un contenido orgánico
volátil inferior a 0,7 libras por galón.
15. Revestimiento compuesto, que comprende una
capa base y una capa transparente sobre la capa base,
caracterizado porque la capa base se obtiene aplicando una
capa de una composición acuosa de revestimiento de capa base según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
16. Revestimiento compuesto según la
reivindicación 15, caracterizado porque la capa base se
aplica sobre una capa de imprimación que se obtiene por aplicación y
endurecimiento de una composición acuosa de imprimación que
comprende:
- (a)
- un polímero poliuretano disperso, teniendo dicho polímero poliuretano una temperatura de transición vítrea de 0ºC o inferior;
- (b)
- un polímero acrílico disperso, teniendo dicho polímero acrílico una temperatura de transición vítrea que es al menos 20ºC más alta que la temperatura de transición vítrea del citado polímero poliuretano; y
- (c)
- un componente reticulante reactivo con al menos uno del polímero de poliuretano y el polímero acrílico.
17. Revestimiento compuesto según la
reivindicación 16, caracterizado porque el polímero
poliuretano de la composición de imprimación tiene una temperatura
de transición vítrea de -80ºC a 0ºC.
18. Revestimiento compuesto según la
reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque el polímero
poliuretano de la composición de imprimación tiene un peso molecular
promedio de 15.000 a 60.000.
19. Revestimiento compuesto según cualquiera de
las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el
polímero acrílico de la composición de imprimación tiene una
temperatura de transición vítreo de -30ºC a 80ºC.
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