ES2250148T3 - Composicion de electrorrevestimiento y procedimiento para revestir por electrodeposicon un sustrato. - Google Patents
Composicion de electrorrevestimiento y procedimiento para revestir por electrodeposicon un sustrato.Info
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Abstract
Composición de revestimiento por electrodeposición que comprende, en un medio acuoso, un látex polímero de adición aniónico y una resina reticulante insoluble en agua dispersa con una resina aniónica dispersante.
Description
Composición de electrorrevestimiento y
procedimiento para revestir por electrodeposición un sustrato.
La invención se refiere a composiciones de
electrorrevestimiento anódico y a los procedimientos para revestir
por electrodeposición sustratos.
Las composiciones y métodos de revestimiento por
electrodeposición son muy utilizados en la industria actual. Una de
las ventajas de las composiciones y procesos de
electrorrevestimiento es que la composición de revestimiento
aplicada forma una capa uniforme y continua sobre muy diversos
sustratos conductores sin tener en cuenta su forma o configuración.
Esto es especialmente ventajoso cuando se aplica el revestimiento
como revestimiento anticorrosivo sobre un sustrato que tiene una
superficie irregular, por ejemplo la carrocería de un vehículo de
motor. La capa regular, continua, de revestimiento sobre todas las
zonas del sustrato metálico proporciona una eficacia anticorrosiva
máxima.
Los baños de electrodeposición normalmente
incluyen una dispersión acuosa de una resina filmógena principal,
tal como una resina acrílica o epoxi, que tiene una estabilización
iónica. Para las aplicaciones industriales o del automóvil, en las
cuales se desean películas de electrorrevestimiento duras, las
composiciones de electrorrevestimiento se formulan de forma que sean
composiciones endurecibles. Esto se consigue normalmente incluyendo
en el baño un agente de reticulación que pueda reaccionar con los
grupos funcionales de la resina principal en condiciones apropiadas
(por ejemplo aplicación de calor) y endurecerse así el
revestimiento. Durante la electrodeposición, el material de
revestimiento que contiene una resina iónicamente cargada se
deposita sobre un sustrato conductor sumergiendo éste en un baño de
electrorrevestimiento en el cual está dispersa la resina cargada, y
aplicando luego de un potencial eléctrico entre el sustrato y un
electrodo de carga opuesta. El material de revestimiento cargado
migra hacia el sustrato conductor y se deposita sobre el mismo. A
continuación se calienta el sustrato revestido para endurecer el
revestimiento.
Típicamente, la resina reticulante no porta
ninguna carga. Para que la resina reticulante se disperse en el baño
acuoso de electrorrevestimiento y migre hacia el sustrato cuando se
aplica el potencial eléctrico, la resina reticulante se mezcla con
la resina principal iónicamente cargada para formar una fase
orgánica, que entonces se dispersa en la fase acuosa. La resina
principal cargada lleva entonces el reticulante que dispersa hacia
el sustrato, donde el reticulante se deposita junto con la resina.
Para que esto tenga lugar, es importante que reticulante permanezca
asociado a la resina cargada. Así, un reticulante que sea soluble en
agua se disolverá en la fase acuosa, no se electrodepositará durante
el proceso de electrorrevestimiento y no será adecuado para preparar
las películas endurecibles de electrorrevestimiento.
He inventado ahora una composición de
electrorrevestimiento que incluye, en un medio acuoso, un polímero
de adición aniónico, polimerizado por emulsión, una resina
reticulante insoluble en agua y una resina aniónica dispersante para
dispersar la resina de reticulación.
La presente invención proporciona además un
método para revestir un sustrato conductor. En el método de la
invención, se sumerge un sustrato conductor en una composición de
revestimiento por electrodeposición. La composición de revestimiento
por electrodeposición incluye, en un medio acuoso, un polímero de
adición aniónico polimerizado por emulsión y un agente de
endurecimiento insoluble en agua disperso junto con una resina
aniónica dispersante. A continuación, se aplica un potencial
eléctrico entre un cátodo y el sustrato conductor (que es entonces
el ánodo) para depositar una capa de revestimiento sobre el sustrato
conductor. La capa de revestimiento depositada se endurece gracias a
la reacción entre el polímero aniónico de látex y el agente de
endurecimiento.
En otro aspecto de la invención, un sustrato
conductor es electrorrevestido con una primera capa de una primera
composición de erlectrorrevestimiento que contiene un pigmento
conductor. La primera capa electrodepositada se endurece entonces
para proporcionar una capa de revestimiento conductora. Entonces,
una segunda capa de una segunda composición de electrorrevestimiento
es aplicada al sustrato y endurecida, la composición de
electrorrevestimiento de la invención se aplica en una segunda capa
de electrorrevestimiento y se endurece. Al menos una de la primera
composición de electrorrevestimiento y de la segunda composición de
electrorrevestimiento es una composición de electrorrevestimiento de
la presente invención, que incluye, en un medio acuoso, un polímero
de adición aniónico, polimerizado por emulsión, una resina de
reticulación insoluble en agua y una resina aniónica dispersante
para dispersar la resina de reticulación.
La composición de electrorrevestimiento de la
invención es una dispersión acuosa que incluye al menos un látex
polímero de adición aniónico como resina filmógena principal, un
agente de endurecimiento en esencia insoluble en agua y una resina
aniónica dispersante que dispersa el agente de endurecimiento. El
látex polímero de adición aniónico preferentemente está polimerizado
con al menos un monómero acrílico. Tal como se utiliza aquí,
"acrílico" se emplea para abarcar no sólo monómeros acrílicos
sino también monómeros metacrílicos y similares.
Los polímeros aniónicos de adición, incluidos,
sin limitación, polímeros acrílicos, contienen grupos ácido que
pueden incorporarse por polimerización de los monómeros que
contienen ácido, en especial monómeros que contienen ácido
carboxílico tales como, sin limitación, ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido crotónico, anhídrido y ácido maleico, al cual
hidroliza; anhídrido itacónico y ácido itacónico; maleatos de
monoalquilo, ácido isocrotónico, ácido vinilacético u otros
monómeros ácido o anhídrido polimerizables.
Los monómeros utilizados para preparar el
copolímero de emulsión también incluyen al menos un grupo adecuado
para la reticulación. Aunque el grupo ácido que se utiliza para
electrodepositar la resina pueda utilizarse también como sitio
funcional para la reticulación, si la funcionalidad ácido es
demasiado alta puede provocar problemas en la deposición y/o
aumentar la viscosidad de la emulsión. Preferentemente, se
copolimeriza otro monómero que posea una funcionalidad reticulante
al formar el copolímero en emulsión. Como alternativa, una
funcionalidad reticulable puede someterse a reacción sobre el
polímero de adición. Las funcionalidades reticulables adecuadas
incluyen, sin limitación, funcionalidades hidroxilo, ácido
carboxílico, carbamato y urea.
Entre los monómeros hidroxilo funcionales
etilénicamente insaturados se incluyen, sin limitación, metacrilato
de hidroxietilo, acrilato de hidroxietilo, acrilato de
hidroxipropilo, metacrilato de hidroxipropilo, acrilato de
hidroxibutilo, metacrilato de hidroxibutilo, acetato de vinilo (que
se hidroliza a alcohol), el producto de reacción de ácido
metacrílico con óxido de estireno, y así sucesivamente. Los
monómeros hidroxilo preferentes son los ésteres de ácido acrílico o
metacrílico donde la parte de alcohol del compuesto que soporta el
hidroxilo es un resto hidroxialquilo lineal o ramificado que tiene
de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono.
El monómero portador del grupo funcional
reticulable, por ejemplo un grupo hidroxilo, y el monómero portador
del grupo ácido para la salificación pueden polimerizarse con uno o
más otros monómeros etilénicamente insaturados. Estos monómeros para
la copolimerización son conocidos en la técnica. Como ejemplos
ilustrativos se incluyen, sin limitación, alquil ésteres de ácido
acrílico o metacrílico, por ejemplo metacrilato de metilo, acrilato
de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de propilo, metacrilato de
propilo, acrilato de isopropilo, metacrilato de isopropilo, acrilato
de butilo, metacrilato de butilo, acrilato de isobutilo, metacrilato
de isobutilo, acrilato de t-butilo, metacrilato de
t-butilo, acrilato de amilo, metacrilato de amilo,
acrilato de isoamilo, metacrilato de isoamilo, acrilato de hexilo,
metacrilato de hexilo, acrilato de 2-etilhexilo,
acrilato de decilo, metacrilato de decilo, acrilato de isodecilo,
metacrilato de isodecilo, acrilato de dodecilo, metacrilato de
dodecilo, acrilato de ciclohexilo, metacrilato de ciclohexilo,
acrilatos y metacrilatos de ciclohexilo sustituido, acrilato de
3,5,5-trimetilhexilo, metacrilato de
3,5,5-trimetilhexilo, los ésteres correspondientes
de los ácidos maleico, fumárico, crotónico, isocrotónico,
vinilacético e itacónico, y similares; y monómeros vinílicos como
estireno, t-butilestireno,
alfa-metilestireno, viniltolueno y similares. Otros
comonómeros polimerizables útiles incluyen, por ejemplo, acrilatos y
metacrilatos de alcoxietilo, acrilatos y metacrilatos de acriloxilo
y compuestos tales como acrilonitrilo, metacrilonitrilo, acroleína y
metacroleína. Se emplean normalmente combinaciones de los mismos. Se
pueden incluir pequeñas cantidades de monómeros difuncionales, tales
como ésteres acrilato o metacrilato [denominados aquí
(met)acrilato] de polioles como di(met)acrilato
de 1,4-butanodiol, di(met)acrilato de
1,6-hexanodiol, di(met)acrilato de
neopentilglicol, tri(met)acrilato de
trimetilolpropano, tetra(met)acrilato de
tetrametilolmetano, tetra(met)acrilato de
pentraeritrita, penta(met)acrilato de dipentaeritrita,
hexa(met)acrilato de dipentaeritrita;
di(met)acrilatos de alquilenglicol y
di(met)acrilatos polialquilenglicol, tales como
di(met)acrilato de etilenglicol,
di(met)acrilato de butilenglicol,
di(met)acrilato de dietilenglicol,
di(met)acrilato de trietilenglicol y
di(met)acrilato de polietilenglicol; divinilbenceno,
metacrilato de alilo, ftalato de dialilo, tereftalato de dialilo y
similares; solos o en combinaciones de dos o más de ellos.
Es preferente la inclusión de hasta
aproximadamente un 5% en peso de monómeros ácidos en los monómeros
de polimerización. En una realización más preferida, se incluye
aproximadamente del 1% en peso a aproximadamente el 4% en peso de
monómeros ácidos. El peso equivalente de ácido de la resina aniónica
puede oscilar entre aproximadamente 1.000 gramos por equivalente y
aproximadamente 10.000 gramos por equivalente, preferentemente entre
aproximadamente 1.500 gramos por equivalente y aproximadamente 6.000
gramos por equivalente. El peso equivalente del grupo reticulante de
las resinas, si tienen grupos hidroxilo, carbamato, o urea, se sitúa
generalmente entre aproximadamente 150 gramos por equivalente y
1.500 gramos por equivalente.
El látex polímero de adición aniónico utilizado
como resina principal de las composiciones de la invención está
polimerizado mediante polimerización en emulsión. La polimerización
puede llevarse a cabo en presencia de al menos un compuesto
iniciador soluble en agua, por ejemplo y sin limitación, persulfato
de amonio. Aunque son conocidos los iniciadores redox para llevar a
cabo la polimerización en emulsión, preferentemente se evitan sales
de hierro solubles. Preferentemente, se incluye un agente de
transferencia de cadena. Como ejemplos de agentes de transferencia
de cadena adecuados se incluyen, sin limitación, octilmercaptano,
dodecilmercaptano, hidrocarburos halogenados, alcohol diacetílico y
alcoholes similares, dimero de
\alpha-metilestireno, mezclas de iniciadores
solubles en aceites y solubles en agua y combinaciones de los
mismos. Es preferente incluir al menos aproximadamente un 0,8% en
peso total del monómero polimerizado. Es igualmente preferente
utilizar hasta aproximadamente un 5% de un agente de transferencia
de cadena, con respecto al peso total del monómero polimerizado.
Incrementando la cantidad del agente de transferencia de cadena, es
posible minimizar la cantidad de iniciador a añadir. Esto es
ventajoso porque se introducen menos especies conductoras que
podrían provocar que la conductividad del baño de
electrorrevestimiento sea demasiado alta. En una realización
preferente, se incluye aproximadamente del 1% hasta aproximadamente
el 3% de un mercaptano, porcentaje con respecto al peso total del
monómero polimeri-
zado.
zado.
La polimerización puede llevarse a cabo añadiendo
los monómeros y el agente de transferencia de cadena a un medio
acuoso que contiene un agente tensioactivo aniónico para formar una
pre-emulsión. El iniciador puede disolverse en agua
y añadirse a la pre-emulsión o añadirse en un
recipiente de reacción en una alimentación separada. Los monómeros
pre-emulsionados, el agente de transferencia de
cadena y el iniciador son añadidos en un recipiente de reacción que
contiene agua, en el cual se lleva a cabo entonces la polimerización
en emulsión.
Los grupos ácido de la resina en emulsión ácido
funcional se salifican con amoníaco o con una amina. Las aminas
adecuadas incluyen, sin limitación, aminometilpropanol,
dimetiletanolamina y trietilamina, diisopropanolamina,
metildietanolamina, aminopropilmorfolina, otros compuestos de
morfolina y similares, también combinaciones de los mismos. La amina
de salificación se añade preferentemente al polímero en emulsión
después de la reacción de polimerización. La resina puede ser
neutralizada completamente; sin embargo, normalmente es suficiente
una neutralización parcial para convertir la resina en
electrodepositable. Entendemos por "neutralización parcial" que
al menos uno, pero no todos, los grupos ácido de la resina son
neutralizados. Al decir que la resina aniónica está al menos
parcialmente neutralizada, entendemos que al menos uno de los grupos
ácido de la resina es neutralizado, y hasta todos estos grupos
pueden ser neutralizados. El grado óptimo de neutralización para una
resina particular puede determinarse fácilmente por un especialista
en la materia mediante ensayos sencillos. Típicamente, la resina se
neutraliza al menos en un 20% aproximadamente y hasta completamente
neutralizada, preferentemente neutralizada entre aproximadamente un
40% hasta en un 60% aproximadamente.
La composición de electrorrevestimiento de la
invención incluye además un agente de endurecimiento insoluble en
agua. El agente de endurecimiento reacciona con la funcionalidad de
reticulación del polímero látex aniónico. El tipo de agente de
endurecimiento incluido depende de la funcionalidad reactiva del
reticulante del polímero látex aniónico. Los agentes de
endurecimiento preferentes para los polímeros hidroxilo, carbamato y
urea funcionales incluyen amino resinas insolubles en agua,
incluidas las resinas urea-formaldehído, y
melamina-formaldehído como resinas
melamina-formaldehído butiladas, y las resinas de
isocianato bloqueado. Las resinas de isocianato bloqueado incluyen
compuestos de poliisocianato bloqueado y los oligómeros o
prepolímeros bloqueados de los compuestos de poliisocianato que
incluyen, sin limitación, isocianuratos bloqueados, biurets
bloqueados, alofanatos bloqueados, y prepolímeros isocianato
bloqueado funcionales como el producto de reacción de un mol de un
triol con tres moles de un diisocianato. Ejemplos ilustrativos de
los compuestos poliisocianato útiles que pueden ser bloqueados o
utilizados para preparar oligómeros o prepolímeros de isocianato
bloqueado incluyen, sin limitación, diisocianato de isoforona,
diisocianato de hexametileno, diisocianato de tolueno, metilen
difenil diisocianato, diciclohexil metilen diisocianato,
2-metil-1,5-pentanodiisocianato,
2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiisocianato
y 1,12-dodecanodiisocianato. Los agentes típicos de
bloqueo para los grupos isocianato son oximas, lactamas, ésteres
malónicos, monoalcoholes secundarios y terciarios, compuestos
C-H ácido como dialquilmalonatos, acetilacetona,
alquil ésteres del ácido acetoacético, oximas, fenoles como fenol u
o-metilfenol, N-alquilamidas, pirazoles,
imidas o bisulfitos de metal alcalino.
Los agentes de endurecimiento preferentes cuando
se utiliza la funcionalidad ácido del polímero látex aniónico para
la reticulación incluyen resinas epoxídicas epóxido funcionales y
resinas acrílicas, así como compuestos monoméricos epóxido
polifuncionales como isocianurato de triglicidilo, polioxazolinas y
polidioxanos. También pueden ser adecuados otros agentes de
endurecimiento, según la funcionalidad reticulable del látex
aniónico.
El agente de reticulación se incorpora
mezclándolo con una resina dispersante ácido funcional para formar
una mezcla de resina, neutralizando al menos parcialmente la resina
dispersante con amoníaco o con una amina, y luego dispersando la
mezcla de resina en un medio acuoso. El medio acuoso puede ser agua
o agua y un codisolvente. Las resinas aniónicas adecuadas incluyen
resinas acrílicas que están polimerizadas en solución en medio
orgánico e incluyen al menos un grupo ácido, en especial los grupos
ácido carboxílico. Los poliésteres y poliuretanos ácido funcionales
son deseables también como resina dispersable a utilizar para
incorporar el agente de reticulación. También es posible preparar
resinas epoxídicas ácido funcionales u otras resinas que pueden ser
utilizadas para dispersar el reticulante.
En una realización preferente de la invención, la
resina dispersante es una resina acrílica ácido carboxílico
funcional. Preferentemente, la resina acrílica tiene un peso
equivalente desde aproximadamente 200 gramos por equivalente hasta
aproximadamente 1.000 gramos por equivalente. La resina acrílica
tiene un peso molecular promedio en peso preferente de
aproximadamente 5.000 a aproximadamente 50.000.
Después de mezclar la resina ácido funcional con
el reticulante, se salifica con amoníaco o un compuesto amina, por
ejemplo cualquiera de los anteriormente mencionados con referencia a
la resina principal. Preferentemente, la amina de salificación se
mezcla con la resina y el agente reticulante antes de dispersar la
resina en agua. La resina ácido funcional se neutraliza hasta un
grado suficiente como para dispersar la mezcla en un medio acuoso.
Típicamente, la resina dispersante está neutralizada en al menos
aproximadamente un 20% antes de la dispersión. Preferentemente, la
resina dispersante está neutralizada en aproximadamente un 40% hasta
completamente neutralizada (100%), en especial está neutralizada
desde aproximadamente un 40% hasta aproximadamente un 80%, y en
particular en al menos aproximadamente un 50%, antes de la
dispersión. La mezcla salificada de la resina dispersante y de la
resina de reticulación puede estar dispersa en el látex de la resina
principal o puede estar predispersa para formar una dispersión de la
resina dispersante y del reticulante que se añade entonces al látex
de la resina principal en la formación de la composición de
electrorrevestimiento. Debido a que el agente de endurecimiento o la
resina reticulante son insolubles en agua, permanecen asociados a la
resina aniónica dispersante en la dispersión y se electrodeposita
con la resina aniónica dispersante durante el proceso de
electrorrevestimiento.
La composición de revestimiento de
electrodeposición puede contener además pigmentos convencionales
como dióxido de titanio, óxido férrico, negro de humo, silicato de
aluminio, sulfato de bario precipitado, fosfomolibdato de aluminio,
cromato de estroncio, silicato básico de plomo o cromato de plomo.
Los pigmentos pueden dispersarse utilizando una resina aniónica
abrasiva (resina dispersable con grupos ácido que pueden
neutralizarse con amoníaco o con una amina) o un dispersante de
pigmento. La proporción en peso de pigmento con respecto a la resina
en el baño de electrorrevestimiento puede ser importante y,
preferentemente, debe ser inferior a 50:100, en especial inferior a
40:100, y normalmente de 10 a 30:100 aproximadamente. Se ha
descubierto que proporciones más elevadas en peso de sólidos de
pigmento con respecto a la resina afectan de forma adversa a la
coalescencia y la fluencia. Normalmente, el pigmento constituye del
10-40 por ciento en peso del material no volátil del
baño. Preferentemente, el pigmento constituye del 15 al 30 por
ciento en peso del material no volátil del baño. Se puede incluir
cualquiera de los pigmentos y cargas o extendedores generalmente
utilizados en las imprimaciones de electrorrevestimiento. Los
extendedores como arcilla y los pigmentos como los pigmentos
anticorrosivos se incluyen de manera habitual.
Además de agua, el medio acuoso de una
composición de electrorrevestimiento puede contener también
disolventes coalescentes. Los disolventes coalescentes útiles
incluyen hidrocarburos, alcoholes, ésteres, éteres y cetonas. Los
disolventes coalescentes preferentes incluyen alcoholes, polioles y
cetonas. Disolventes coalescentes específicos son propilenglicol y
derivados de propilenglicol, por ejemplo alquil éteres o fenil éter
de propilenglicol, monoalquilo éteres de etilenglicol como
monometil, monoetil, monopropil, monobutil y monohexil éter de
etilenglicol; dialquil éteres de etilenglicol tal como dimetil éter
de etilenglicol; o alcohol diacetílico. Se puede añadir una pequeña
cantidad de disolvente orgánico no miscible en agua como xileno,
tolueno, isobutil metil cetona o 2-etilhexanol a la
mezcla de agua y de disolvente orgánico miscible en agua. La
cantidad de disolvente coalescente no es crítica y, generalmente, se
encuentra entre aproximadamente el 0 y el 15 por ciento en peso,
preferentemente del 0,5 al 5 por ciento en peso aproximadamente,
porcentaje con respecto al peso total de los sólidos de resina.
Las composiciones de revestimiento por
electrodeposición utilizadas en la invención pueden contener
ingredientes opcionales como tintes, agentes de control de fluencia,
plastificantes, catalizadores, agentes humidificadores, agentes
tensioactivos, absorbentes UV, compuestos fotoestabilizadores
basados en aminas impedidas, antioxidantes, antiespumantes y
similares. Los plastificantes están opcionalmente incluidos para
favorecer la fluencia o modificar las propiedades de galvanoplastia.
Se pueden utilizar los plastificantes a niveles de hasta el 15 por
ciento en peso de sólidos de resina.
En la composición de revestimiento pueden
emplearse catalizadores de endurecimiento. Ejemplos típicos para
catalizar una reacción de endurecimiento que implique un agente
reticulante isocianato son, sin limitación, compuestos de estaño y
bismuto, incluyendo dilaurato de dibutilestaño, óxido de
dibutilestaño y octoato de bismuto. Cuando se utilizan, los
catalizadores están presentes en cantidades de aproximadamente el
0,05 al 2 por ciento en peso de estaño con respecto al peso de la
totalidad de sólidos de resina. Cuando el agente de endurecimiento
es una resina aminoplástica, se puede incluir un catalizador ácido.
Ejemplos de catalizadores ácidos que pueden utilizarse son los
catalizadores de ácido sulfónico, como ácido
p-toluensulfónico, ácido dinonilnaftalenosulfónico y ácido
dodecilbencenosulfónico y el fosfato ácido de fenilo.
El baño de electrorrevestimiento tiene, en
general, una conductividad de 800 micromhios (8 x 10^{-4} Siemens)
a 6.000 micromhios (6 x 10^{-3} Siemens). Cuando la conductividad
es demasiado baja, es difícil obtener una película del espesor
deseado y que tenga las propiedades deseadas. Por otro lado, si la
composición es demasiado conductora, pueden surgir problemas tales
como la disolución del sustrato o del contraelectrodo en el baño,
espesor irregular de la película, rotura de la película o escasa
resistencia de la misma a la corrosión o a las manchas de agua.
La composición de revestimiento de la presente
invención se electrodeposita sobre un sustrato y luego se endurece
para formar un artículo revestido. La electrodeposición de las
preparaciones de revestimiento de la invención puede llevarse a cabo
mediante cualquiera de los diversos procesos conocidos por los
especialistas en la técnica. La composición de electrorrevestimiento
puede aplicarse sobre cualquier sustrato conductor, tal como acero,
cobre, aluminio, cinc, latón, níquel-estaño, cromo u
otros metales o aleaciones metálicas, preferentemente hasta un
espesor de película seca de 10 a 35 \mum. El sustrato puede tener
un pretratamiento tal como un tratamiento con fosfato o cromato. El
sustrato puede tener también una capa de revestimiento conductor,
por ejemplo un electrorrevestimiento que contenga un pigmento
conductor que haya sido secado y/o endurecido hasta un punto
suficiente para que éste revestimiento depositado sea conductor. Si
no estuviera endurecida o totalmente endurecida, la primera capa que
contiene el pigmento conductor se endurece o se endurece
completamente después de haber aplicado la segunda capa
electrodepositada, junto con la segunda capa electrodepositada. El
artículo revestido con la composición de la invención puede ser una
carrocería o una parte metálica de un automóvil. Después de la
aplicación, el artículo revestido se saca del baño y se enjuaga con
agua desionizada. El revestimiento puede endurecerse en condiciones
apropiadas, por ejemplo mediante cocción a aproximadamente 240ºF
(115ºC) hasta aproximadamente 375ºF (190ºC), durante aproximadamente
15 a aproximadamente 60 minutos.
La composición de electrorrevestimiento puede
utilizarse también como segundo electrorrevestimiento aplicado sobre
un sustrato conductor electrorrevestido o como primera capa
conductora de electrorrevestimiento. Se describen métodos de
electrorrevestimiento bicapa en las Patentes de Estados Unidos de
Batzill y col., No. 4.882.090 y 4.988.420, incorporadas aquí como
referencia. En un proceso de
bi-electrorrevestimiento, la primera capa de
revestimiento electrodepositado incluye un pigmento conductor,
preferentemente negro de humo conductor. La primera capa depositada
puede ser una composición de electrorrevestimiento catódica, tal
como se describe en la patente de Batzill, o puede ser una
composición de electrorrevestimiento anódicamente depositable que
tenga grupos ácido salificados, como en el caso de la composición
anódica de la presente invención. El pigmento conductor puede estar
incluido en una cantidad de aproximadamente el 0,1% o más, con
respecto al peso total de material no volátil de la composición de
electrorrevestimiento. Se puede incluir hasta aproximadamente el 7%
de pigmento conductor con respecto al peso total de material no
volátil de la composición de electrorrevestimiento. Por ejemplo, el
negro de humo conductor puede estar incluido en una cantidad desde
aproximadamente el 1,5% hasta aproximadamente el 5,1% en peso del
material no volátil de la presente composición de
electrorrevestimiento cuando se utiliza para formar la primera capa
conductora en un proceso de electrodeposición de dos capas. Cuando
la capa electrodepositada que contiene el pigmento conductor está
seca o endurecida, proporciona una capa conductora sobre la cual se
puede aplicar la composición de electrorrevestimiento de la
invención.
Cuando la composición de electrorrevestimiento de
la invención recubre directamente un sustrato metálico, es
preferente que la resina principal tenga una T_{G} más alta que
cuando la composición de electrorrevestimiento deposita una segunda
capa de electrodeposición sobre un sustrato. Cuando se utiliza como
primera o única capa de electrorrevestimiento, la resina principal
puede incluir monómeros que tengan un homopolímero con una T_{G}
más alta, como estireno, ácido metacrílico y metacrilato de metilo.
En el caso de una imprimación de electrorrevestimiento de dos capas,
la composición de electrorrevestimiento de la invención forma la
segunda capa y el látex acrílico tiene preferentemente una T_{G}
desde aproximadamente -40ºC hasta aproximadamente 90ºC, en especial
desde aproximadamente -10ºC hasta aproximadamente 40ºC.
Después de la electrodeposición, el revestimiento
aplicado normalmente se endurece antes de aplicar otros
revestimientos, si se utilizaran. Cuando se utiliza la capa de
electrodeposición como imprimación en las aplicaciones para
automóviles, se pueden aplicar una o más capas adicionales de
revestimiento, tal como una capa de imprimación, de color y,
opcionalmente, una capa transparente, sobre la capa de
electrorrevestimiento. La capa de color puede ser una capa de
esmalte de acabado. En la industria del automóvil, la capa de color
suele ser una capa base revestida por una capa transparente. La
imprimación y el esmalte de acabado o la capa base y la capa
transparente de la composición de acabado puede estar basada tanto
en agua o como en un disolvente. Los revestimientos pueden
formularse y aplicarse según diversos métodos conocidos en la
técnica. Por ejemplo, la resina utilizada puede ser un acrílico, un
poliuretano o un poliéster. Formulaciones típicas de capas finales
se describen en las patentes de Estados Unidos 4.791.168, 4.414.357,
4.546.046, 5.373.069 y 5.474.811. Los revestimientos pueden
endurecerse según cualquiera de los mecanismos y agentes de
endurecimiento conocidos como melamina o isocianato bloqueado.
La invención se describe además en el siguiente
ejemplo. El ejemplo es meramente ilustrativo y no limita en nada el
alcance de la invención tal como se describe y reivindica. Todas las
partes son partes en peso salvo que se indique de otro modo.
Se prepara una emulsión monomérica cargando un
recipiente con una mezcla de 408,7 gramos de agua desionizada y 28,0
gramos de ABEX EP-110 (una sal amónica de etoxilato
de nonilfenol sulfatado de Rhodia Corp.). En otro recipiente, se
elabora una mezcla monomérica con 214,8 gramos de metacrilato de
metilo, 214,8 gramos de acrilato de n-butilo, 156,5
gramos de metacrilato de hidroxietilo, 18,4 gramos de ácido acrílico
y 9,2 gramos de octanotiol. Se agita la mezcla acuosa agitando el
medio mientras se vierte lentamente la mezcla monomérica dentro de
la mezcla acuosa para elaborar una preemulsión monomérica. Se añade
entonces a la preemulsión monomérica una solución de 1,84 gramos de
persulfato amónico en 12,3 gramos de agua desionizada.
Se cargó un recipiente de reacción adecuado con
568,2 gramos de agua desionizada y 3,1 gramos de ABEX
EP-110. Se calentó el contenido del recipiente de
reacción a 80ºC con agitación del medio y bajo atmósfera de
nitrógeno. Se bombeó la preemulsión monomérica dentro del recipiente
de reacción a una velocidad constante durante un período de tres
horas, manteniendo el contenido del recipiente de reacción a 80ºC
hasta 82ºC. Se limpió la bomba con 20 gramos de agua desionizada. La
temperatura de la mezcla de reacción se mantuvo durante dos horas
más a 80ºC hasta 82ºC. La mezcla de reacción se enfrió entonces a
40ºC y se añadió lentamente una solución de 10 gramos de
2-amino-2-metil-1-propanol
(95%) en 90 gramos de agua desionizada.
Se añade una mezcla de 52,3 gramos de
2-amino-2-metil-1-propanol
(95%) en 209,1 gramos de agua desionizada a una mezcla de 2.507
gramos de una resina acrílica en solución que tiene un índice de
acidez de 48 mg de KOH/gramo de no volátil (aproximadamente el 69,5%
de no volátiles en propilenglicol monopropil éter) y 3.440 gramos de
una melamina butilada. Se mezclan la resina y el agua hasta
homogeneidad. Se añade entonces lentamente la mezcla de resina y de
agua a 5.791 gramos de agua desionizada con agitación constante para
producir una emulsión.
Se mezcló la resina acrílica en solución
utilizada en la preparación de la emulsión del agente de
endurecimiento (índice de acidez de 48 mg de KOH/gramo de no
volátil, aproximadamente el 69,5% de no volátiles en propilenglicol
monopropilo éter) con 8,7 gramos de
2-amino-2-metil-1-propanol
(al 95%) y 24,5 gramos de agua desionizada, luego se añadió a 346
gramos de agua desionizada. La mezcla acrílica acuosa se mezcló con
705,6 gramos de dióxido de titanio y 14,4 gramos de pigmento de
negro de humo para formar una premezcla de pigmento. La premezcla de
pigmento se trituró entonces en un molino de arena para producir una
pasta de pigmento.
Se preparó un baño que tenía un contenido de no
volátiles del 20% y una proporción pigmento:ligante de 1 a 4, a
partir de los materiales siguientes:
| Partes en peso | |
| Emulsión de la Síntesis 1 | 1.012,3 |
| Dispersión del Agente de Endurecimiento | 745,3 |
| Pasta de Pigmento | 214,0 |
| Agua Desionizada | 2.028,3 |
A partir del baño se revistieron unos paneles. Un
panel revestido a 175 voltios tenía una película de 0,9 milipulgadas
(22,9 \mum). La capa de electrorrevestimiento se endureció por
cocción durante 30 minutos a 265ºF (129,4ºC). La película endurecida
era uniforme. Se revistió un panel con una capa de
electrorrevestimiento conductora a 175 voltios y tenía también una
película de 0,9 milipulgadas (22,9 \mum).
Los ensayos de los paneles que tenían el
electrorrevestimiento endurecido de la invención mostraron que el
revestimiento tenía una buena resistencia a la corrosión y buena
resistencia a los desconchones.
Claims (25)
1. Composición de revestimiento por
electrodeposición que comprende, en un medio acuoso, un látex
polímero de adición aniónico y una resina reticulante insoluble en
agua dispersa con una resina aniónica dispersante.
2. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque el polímero de adición aniónico comprende un grupo funcional
seleccionado de entre el grupo compuesto de carbamato, urea,
hidroxilo y combinaciones de los mismos.
3. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque el polímero de adición aniónico tiene un peso equivalente
ácido desde aproximadamente 1.000 gramos por equivalente hasta
aproximadamente 10.000 gramos por equivalente.
4. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque el polímero de adición aniónico tiene un peso equivalente
hidroxilo desde aproximadamente 150 gramos por equivalente hasta
aproximadamente 1.500 gramos por equivalente.
5. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque el polímero de adición aniónico está polimerizado utilizando
un agente de transferencia de cadena.
6. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 5, caracterizada
porque el agente de transferencia de cadena está incluido en una
cantidad desde aproximadamente el 0,8% hasta aproximadamente el 5%,
con respecto al peso total de monómeros polimerizados.
7. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque la resina reticulante insoluble en agua comprende una resina
aminoplástica.
8. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque la resina reticulante insoluble en agua comprende una resina
melamina-formaldehído alquilada.
9. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque la resina reticulante insoluble en agua comprende un
poliisocianato bloqueado.
10. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque la resina dispersante aniónica se selecciona de entre el
grupo compuesto de resinas acrílicas, poliésteres, poliuretanos y
combinaciones de los mismos.
11. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque la resina dispersante aniónica es una resina acrílica que
tiene un peso equivalente ácido desde aproximadamente 200 gramos por
equivalente hasta aproximadamente 1.000 gramos por equivalente.
12. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, caracterizada
porque la resina dispersante aniónica es una resina acrílica que
tiene un peso molecular promedio en peso desde aproximadamente 5.000
hasta aproximadamente 50.000.
13. Composición de revestimiento por
electrodeposición según la reivindicación 1, que incluye además
desde aproximadamente el 0,1% hasta aproximadamente el 7% de
pigmento conductor, con respecto al peso total de material no
volátil.
14. Método para revestir un sustrato conductor,
que incluye los pasos de:
(a) sumergir un sustrato conductor en una
composición de revestimiento por electrodeposición que comprende, en
un medio acuoso, un látex polímero de adición aniónico y una resina
reticulante insoluble en agua dispersa con una resina dispersante
aniónica;
(b) aplicar un potencial eléctrico entre un
cátodo y el sustrato conductor para depositar una capa de
revestimiento sobre el sustrato conductor; y
(c) endurecer la capa de revestimiento
depositada.
15. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque el polímero de adición aniónico
comprende un grupo funcional seleccionado de entre el grupo
compuesto de carbamato, urea, hidroxilo y combinaciones de los
mismos.
16. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque el polímero de adición aniónico tiene un
peso equivalente ácido desde aproximadamente 1.000 gramos por
equivalente hasta aproximadamente 10.000 gramos por equivalente.
17. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque el agente de transferencia de cadena
está incluido en una cantidad desde aproximadamente el 0,8% hasta
aproximadamente el 5%, con respecto al peso total de monómeros
polimerizados.
18. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque la resina reticulante insoluble en agua
comprende una resina aminoplástica.
19. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque la resina reticulante insoluble en agua
comprende un poliisocianato bloqueado.
20. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque la resina dispersante aniónica es una
resina acrílica que tiene un peso equivalente ácido desde
aproximadamente 200 gramos por equivalente hasta aproximadamente
1.000 gramos por equivalente.
21. Método según la reivindicación 14,
caracterizado porque la resina dispersante aniónica es una
resina acrílica que tiene un peso molecular promedio en peso desde
aproximadamente 5.000 hasta aproximadamente 50.000.
22. Artículo que comprende un sustrato conductor
revestido según el método de la reivindicación 14.
23. Método para revestir un sustrato conductor,
que incluye los pasos de:
(a) electrorrevestir el sustrato conductor con
una primera capa de una primera composición de revestimiento por
electrodeposición que contiene un pigmento conductor;
(b) secar o endurecer suficientemente la primera
capa para proporcionar una primera capa conductora;
(c) electrorrevestir el sustrato con una segunda
capa procedente de una segunda composición de revestimiento por
electrodeposición; y
(d) endurecer completamente la segunda capa y, si
resultara necesario, la primera capa.
caracterizado porque al menos una de dicha
primera composición de revestimiento por electrodeposición y de
dicha segunda composición de revestimiento por electrodeposición
comprende, en un medio acuoso, un látex polímero de adición aniónico
y una resina reticulante insoluble en agua dispersa con una resina
dispersante aniónica.
24. Método según la reivindicación 23,
caracterizado porque la primera capa está completamente
endurecida en el paso (b).
25. Artículo que comprende un sustrato conductor
revestido según el método de la reivindicación 23.
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