MX2013002033A - Metodo para formar revestimiento multicapa. - Google Patents

Abstract

La presente descripción está dirigida a un método para aplicar al menos una capa de una composición de cebador a base de agua, al menos, una capa de una composición de revestimiento base a base de agua y al menos una capa de una composición de revestimiento transparente a un sustrato seguido por una etapa de calentamiento que cura, simultáneamente, las capas aplicadas de la composición de revestimiento.

Description

METODO PARA FORMAR REVESTIMIENTO MULTICAPA CAMPO DE LA INVENCION La presente descripción se dirige a un método para formar un revestimiento multicapa en un sustrato. El método se refiere a una aplicación húmedo sobre húmedo sobre húmedo de una composición de cebador a base de agua, una composición de revestimiento base a base de agua y una composición de revestimiento transparente seguido por el curado simultáneo de las tres capas aplicadas. La composición de cebador a base de agua, la composición de revestimiento base a base de agua o ambas composiciones comprenden un poliéster dispersable en agua o a base de agua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los sistemas de revestimiento para automóviles comprenden, normalmente, una multiplicidad de revestimientos aplicados a un sustrato de acero. Típicamente, el acero se trata con una capa de fosfato a prueba de herrumbre, después, se aplica y se cura un cebador de electrorevestimiento catódico para protección adicional de corrosión. Después, se aplica una capa de una composición de cebador y se cura para alisar la superficie y proporcionar, además, resistencia contra impactos en el sistema de revestimiento durante el curso normal de impulsión. Después, una o más capas de una composición de revestimiento base se aplica con pigmentos sólidos de hojuelas y/o color para Ref.: 238176 proporcionar el área de color para el sustrato. Esto es seguido por una o más capas de una composición de revestimiento transparente para proteger y preservar las calidades estéticas atractivas del acabado en el vehículo, incluso en la exposición prolongada al ambiente o desgaste.

La aplicación de las composiciones de revestimiento base y de revestimiento transparente se logra, normalmente, mediante la aplicación húmedo sobre húmedo, lo que significa que una capa de la composición de revestimiento transparente se aplica a la composición de revestimiento base sin curado de la capa de revestimiento base antes de la aplicación de la composición del revestimiento transparente. La capa aplicada de la composición de revestimiento base puede someterse a una etapa de secado instantáneo antes de la aplicación del revestimiento transparente. Una vez que se hayan aplicado ambas composiciones de revestimiento transparente y revestimiento base, posteriormente, se someten al calor a una temperatura suficiente para formar un acabado curado y secado. En el método convencional para formar la película de revestimiento multicapa, la capa aplicada de la composición de cebador se cura mediante el calentamiento antes de la aplicación de las composiciones de revestimiento transparente y revestimiento base. Históricamente, las composiciones de cebador curadas se han usado, no solamente, para proporcionar una superficie lisa, sino que también evita, además, entremezclar con el revestimiento base suprayacente y evitar la alteración de la apariencia del acabado total. La resistencia a la entremezcla (a veces conocida como resistencia a la "penetración") es importante, especialmente, para la apariencia de los revestimientos base que contienen hojuelas de pigmento metálico. Cualquier alteración de la orientación de las hojuelas de pigmento metálico después de la aplicación sobre la composición de cebador puede disminuir a partir del efecto metálico del acabado. Por consiguiente, se deben tomar recaudos para asegurar que las hojuelas de pigmento de metal no se alteran después de la aplicación.

En años recientes, además, se ha deseado, fuertemente, reducir la carga o el impacto ambiental de las plantas de ensamble automotriz mediante la reducción de emisiones de VOC (por sus siglas en ingles, compuestos orgánicos volátiles) y emisiones de C02 (dióxido de carbono) generadas a partir del funcionamiento de cabinas de pintura y hornos para hornear. Esto ha llevado al uso del contenido bajo en solvente en la pintura, uso aumentado de composiciones de revestimiento a base de agua y el desarrollo de "pinturas con el método húmedo sobre húmedo sobre húmedo" que hacen posible para aplicar las composiciones de revestimiento transparente, revestimiento base y de cebador húmedo sobre húmedo sobre húmedo antes de que sean curadas todas a la vez en un horneado simple. Con este proceso de aplicación simplificada, puede ser posible eliminar la cabina de pintura de cebador y el horno de cebador y reducir la mano de obra requerida para inspeccionar y eliminar defectos del cebador curado, ambos dan como resultado ahorros de costo sustancial para los fabricantes automotrices. Sin embargo, los obstáculos técnicos de esta simplificación del proceso han sido significativos. Por ejemplo, purgado interfacial y apariencia estética, así como también, propiedades de la película, tal como resistencia contra impacto son aún inquietudes significativas y han sido barreras significativas para la comercialización de los sistemas de pintura de aplicación húmedo sobre húmedo sobre húmedo. Otro problema con pinturas de aplicación húmedo sobre húmedo sobre húmedo existentes es la necesidad de formular, nuevamente, el revestimiento transparente para resistir a la entremezcla con el revestimiento base.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente descripción se dirige a un método para formar un revestimiento multicapa en un sustrato en donde el método es un método de húmedo sobre húmedo sobre húmedo que comprende las etapas de; 1) aplicar al menos una capa de una composición de cebador a base de agua; 2) aplicar al menos una capa de una composición de revestimiento base a base de agua; 3) aplicar al menos una capa de una composición de revestimiento transparente; y 4) calentar las capas aplicadas de la composición de revestimiento para curar las capas aplicadas; en donde un poliéster está presente en la composición de cebador a base de agua, en la composición de revestimiento base a base de agua o está presente en ambas la composición de cebador a base de agua y la composición de revestimiento base a base de agua; en donde el poliéster es un poliéster dispersable en agua o soluble en agua que es el producto de reacción de una mezcla de monómero en donde la mezcla de monómero comprende ; a) en el intervalo desde 1 hasta 25 por ciento en peso de uno o más éteres monoalquil glicol polialquileno que tiene un peso molecular promedio número menor que 1600, b) en el intervalo desde 40 hasta 65 por ciento en peso de uno o más ácidos policarboxílico y c) en el intervalo desde 35 hasta 60 por ciento en peso de uno o más alcoholes polihidroxilos , en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total del poliéster.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las personas de habilidad ordinaria en la técnica comprenderán más fácilmente las características y ventajas de la presente descripción al leer la siguiente descripción detallada. También debe apreciarse que determinadas características de la descripción, que para una mayor claridad, se describen anterior y posteriormente en el contexto de modalidades separadas, también pueden proporcionarse combinadas en una sola modalidad. Por otra parte, diversas características de la descripción que, con el propósito de ser breves, se describen en el contexto de una sola modalidad, también pueden proporcionarse por separado o en cualquier combinación secundaria. Además, las referencias en singular pueden también incluir el plural (por ejemplo, "uno/a" y "el/la" pueden referirse a unos/as y el/los o la/las) a menos que el contexto lo indique específicamente de cualquier otra forma.

A menos que se indique expresamente de cualquier otra forma, los valores numéricos usados en los diversos intervalos especificados en esta aplicación se expresan como aproximaciones, como si los valores mínimo y máximo dentro de los intervalos indicados estuvieran precedidos por el término "aproximadamente" en ambos casos. De este modo, se pueden usar ligeras variaciones por encima y por debajo de los intervalos enunciados con el fin de obtener esencialmente los mismos resultados de los valores dentro del intervalo. Asimismo, la exposición de estos intervalos tiene por objeto constituir un intervalo continuo, que incluya todos los valores entre los valores mínimo y máximo.

Como se usan en la presente descripción: El término "húmedo sobre húmedo sobre húmedo" significa la aplicación de tres composiciones de revestimiento diferentes a un sustrato seguido por curado simultáneo de las tres composiciones de revestimiento. El curado de las capas aplicadas es el primer curado para cada una de las composiciones aplicadas.

El término "secado instantáneo" significa una etapa que elimina al menos una parte del solvente de una o más capas aplicadas de la composición de revestimiento. La etapa de secado instantáneo no está considerada para empezar el proceso de curado. En algunas modalidades, la etapa de secado instantáneo puede eliminar al menos 70 por ciento en peso del líquido portador de la composición de revestimiento aplicada. En otras modalidades, la etapa de secado instantáneo puede eliminarse al menos 80 por ciento en peso del líquido portador.

La frase composición de revestimiento de "un componente" se refiere a una composición de revestimiento que comprende un aglutinante que forma una película, en donde las constituyentes individuales del aglutinante que forma la película pueden almacenarse junto a las temperaturas ambientes (igual a o menor que 25 °C) antes del uso sin reticulación. Las composiciones de revestimiento de un componente típicas pueden incluir oligómeros funcionales hidroxil y/o polímeros y resinas de melamina. Otras composiciones de revestimiento de un componente pueden incluir aquellas composiciones en donde los aglutinantes que forman la película tienen ambos grupos funcionales de ácido y epoxi.

La frase composición de revestimiento de "dos componentes" se refiere a una composición de revestimiento que comprende un aglutinante que forma una película, en donde los constituyentes individuales del aglutinante que forma la película no pueden almacenarse juntos antes de su uso. Las composiciones de revestimiento de dos componentes típicas comprenden, como un primer componente, polímeros y/o oligómeros hidroxi funcionales y como un segundo componente, moléculas funcionales poliisocianato . Cuando se combinan, los grupos funcionales de isocianato e hidroxilo pueden empezar a reaccionar incluso en temperaturas ambientes.

La frase "aglutinante que forma la película" significa aquellos componentes que se reticulan el uno con el otro para convertirse en una parte de la red final reticulada de la composición de revestimiento. Los componentes que forman una parte de la composición de revestimiento pero no forman una parte de la red reticulada, tal como, por ejemplo, pigmentos, estabilizadores etc. no se consideran parte del aglutinante que forma la película.

El término "esencialmente libre de" significa que un componente particular está presente en niveles de menos del 5 por ciento en peso. En otras modalidades, el componente particular está presente en niveles de menos de 1 por ciento en peso. Incluso en modalidades adicionales, el componente particular está presente en niveles de menos de 0.1 por ciento en peso, en donde los porcentajes por peso se basan en la composición total.

La presente descripción está dirigida a la aplicación húmedo sobre húmedo sobre húmedo de una o más capas de la composición de cebador a base de agua, una o más capas de la composición de revestimiento base a base de agua, seguido por una o más capas de la composición de revestimiento transparente. En algunas modalidades, la capa aplicada de la composición de cebador se somete a una etapa de secado instantáneo antes de la aplicación de la capa de la composición de revestimiento base a base de agua. En algunas modalidades, la capa aplicada de la composición de revestimiento base a base de agua se somete a una etapa de secado instantáneo antes de la aplicación de la composición de revestimiento transparente. Incluso en otras modalidades, la capa aplicada de la composición de revestimiento transparente se somete a una etapa de secado instantáneo antes del curado simultáneo de las capas aplicadas.

El método para la aplicación de húmedo sobre húmedo sobre húmedo de una composición de cebador a base de agua, una composición de revestimiento base a base de agua y una composición de revestimiento transparente pueden comprender el uso de un poliéster en la composición de cebador a base de agua, en la composición de revestimiento base a base de agua o en ambas composiciones de revestimiento base y de cebador a base de agua. El uso de este poliéster permite la aplicación húmedo-sobre-húmedo-sobre-húmedo mientras proporciona, incluso, las propiedades necesarias para las demandas rigurosas de la industria automotriz.

En algunas modalidades, el poliéster es un poliéster dispersable en agua o soluble en agua que es el producto de reacción de una mezcla de monómero, en donde la mezcla de monómero comprende o consiste esencialmente de a) en el intervalo desde 1 hasta 25 por ciento en peso de uno o más éteres monoalquilo glicol polialquilo que tiene un peso molecular promedio número menor que 1600; b) en el intervalo desde 40 hasta 65 por ciento en peso de uno o más; ácidos policarboxílicos c) en el intervalo desde 35 hasta 60 por ciento en peso de uno o más alcoholes polihidroxilos , en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total del poliéster.

El poliéster puede tener un peso molecular promedio en el intervalo desde 25,000 hasta 85,000, un peso promedio número en el intervalo desde 2000 hasta 8000, un índice de acidez en el intervalo desde 2 hasta 35 (mg KOH/g de poliéster) . En otras modalidades, el peso molecular promedio se encuentra en el intervalo desde 35,000 hasta 75,000, el peso molecular promedio número se encuentra en el intervalo desde 4000 hasta 7000 y el índice de acidez se encuentra en el intervalo desde 4 hasta 30. Incluso en modalidades adicionales, el peso molecular promedio se encuentra en el intervalo desde 45,000 hasta 65,000, el peso molecular promedio número se encuentra en el intervalo desde 5000 hasta 6000 y el índice de acidez se encuentra en el intervalo desde 4 hasta 25.

El componente de éter monoalquilo polialquileno glicol puede estar representado por la fórmula: H(OX)n-OR en donde X es -CH2CH2-, -CH (CH3) CH2- , -CH2CH2CH2-, o una combinación de estos, n es un entero de 7 a 25 y R es un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono.

El ácido policarboxílico puede incluir, por ejemplo, ácidos carboxílicos cicloalif tico , alifáticos y aromático, tales como 1,4- ácido dicarboxílíco ciciclohexano, 1,3-ácido dicarboxílíco ciciclohexano, ácido hexahidro-4-metilftálico; ácido tetrahidroftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido trimelítico, ácido adípico, ácido acelaico, ácido sebácico, ácido succínico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido malónico, ácido pimélico, ácido subéríco, ácido fumárico, ácido itaconico o una combinación de estos. Los ásteres y los anhídridos de los ácidos mencionados, anteriormente, pueden emplearse, además, y se incluyen en el término ácidos policarboxílicos .

Los alcoholes polihidroxilos adecuados pueden incluir dioles, trioles y alcoholes superiores. En algunas modalidades, pueden incluir trimetilolpropano, trimetiloletano, tris (hiydroxietileno) isocianurato, glicerina, pentaeritrita, neopentilglicol , dimetilol hidantoína, etilenglicol, propilenglicol, 1, -butilenglicol, dietilenglicol , dipropilenglicol , 1,4- dimetanol ciciclohexano, neopentilglicol monohidroxipivalato, 1,3-propano, diol, 1, 6-hexanodiol, ácido dimetilol propiónico o combinación de estos .

En algunas modalidades, cualquiera de los poliésteres descritos, anteriormente, puede prepararse mediante técnicas de polimerización de condensación convencional por medio del uso de las mezclas de monómero descritas previamente. Se continúa la polimerización hasta que se alcanzan el índice de acidez deseado y el peso molecular. En algunas modalidades, el poliéster es el producto de reacción de una mezcla de monómero en donde la mezcla de monómero comprende o consiste esencialmente de neopentilglicol, trimetilolpropano, metoxi polietilenglicol , ácido isoftálico, ácido adípico y anhídrido ftálico.

Para ayudar a dispersar o solubilizar el poliéster en agua, al menos una parte de los grupos ácidos puede neutralizarse con una base. La base puede ser una amina. En algunas modalidades, la base puede ser amonio, alquilaminas , dialquilaminas , trialquilaminas , alquilaminas funcional hidroxi o una combinación de estas. En modalidades adicionales, la base puede ser 2-amino-2-metil-l-propanol , dietanolamina, trietanolamina, trietilamina, n-metil etanol amina, amino metil propanol, amino etil propanol, dietilamina o una combinación de estos.

Cebador a base de agua La composición de cebador a base de agua comprende un cebador aglutinante que forma una película en donde el cebador aglutinante que forma una película comprende o consiste, esencialmente, en el intervalo desde 20 hasta 90 por ciento en peso del poliéster y en el intervalo desde 10 hasta 80 por ciento en peso de un agente de reticulación. En otras modalidades, un cebador aglutinante que forma una película comprende o consiste, esencialmente, en el intervalo desde 25 hasta 75 por ciento en peso del poliéster y en el intervalo desde 25 hasta 75 por ciento en peso de una agente de reticulación e incluso en modalidades adicionales, el cebador aglutinante que forma una película puede comprender en el intervalo desde 30 hasta 70 por ciento en peso del poliéster y el intervalo desde 30 hasta 70 por ciento en peso de un agente de reticulación. Los porcentajes por peso se basan en el peso total del cebador aglutinante que forma la película.

Otros cebadores aglutinantes que forman una película pueden usarse con el poliéster y el agente de reticulación. En algunas modalidades, otros cebadores aglutinantes que forman una película pueden incluir, por ejemplo, poliuretanos, polietilenglicol, polipropileno glicol, politrimetileno éter glicol, polioles acrílieos ramificados y/o lineales, polioles acrílieos ramificados, látex acrílieos, látex a base de agua, microgeles acrílicos, microgeles a base de agua o una combinación de estos. Los otros cebadores aglutinantes que forman una película, si están presentes, pueden estar presentes en el intervalo desde 1 hasta 30 por ciento en peso. En otras modalidades, los otros cebadores aglutinantes que forman una película pueden estar presentes en el intervalo desde 5 hasta 25 por ciento en peso e incluso en modalidades adicionales, pueden estar presentes en el intervalo desde 10 hasta 20 por ciento en peso. Todos los porcentajes por peso se basan en el peso total del cebador aglutinante que forma una película. Los agentes de reticulación adecuados pueden incluir, por ejemplo, melaminas, amino resinas, poliisocianatos , poliisocianatos bloqueados o una combinación de estos. En algunas modalidades, la composición de revestimiento de cebador a base de agua está libre o, esencialmente, libre de látex acrílicos, látex a base de agua microgeles acrílicos, microgeles a base de agua o combinaciones de estos .

La composición de revestimiento de cebador a base de agua puede comprender, adicionalmente, aditivos que son comunes para los cebadores. Puede incluir aditivos adecuados, por ejemplo, pigmentos, agentes de control de reologia, absorbedores UV, estabilizadores de luz, catalizadores, tensioactivos, agentes antiespuma o combinaciones de estos.

Los pigmentos adecuados para uso en una composición cebadora son muy conocidos en la técnica. Los pigmentos adecuados pueden incluir, por ejemplo, negro de carbón, dióxido de titanio, óxidos de hierro, dióxido de silicio, fosfato de zinc, sulfato bárico, otros colorantes comunes en la técnica o una combinación de estos. El pigmento de relación del aglutinante que forma la película, a veces denominada la relación entre el aglutinante y el pigmento o relación a/p puede estar en el intervalo desde 20/100 hasta 200/100. En otras modalidades, la relación a/p puede estar en el intervalo desde .30/100 hasta 150/100 e incluso en modalidades adicionales, puede estar en el intervalo desde 40/100 hasta 100/100.

Para curar las composiciones aplicadas, las composiciones de revestimiento pueden contener desde aproximadamente 0.1 hasta 2.0 %, en base al peso del aglutinante que forma la película, de un catalizador de ácido fuerte o sal de amina de estos. En una modalidad, el catalizador es ácido sulfónico bencil dodecil bloqueado aminometil propanol disponible como NACURE® catalizadores de ácido 5225 o 3525 ambos disponibles de King Industries, Norwalk, Connecticut. Además, el ácido fosfórico y sales de este son catalizadores eficaces.

La composición de revestimiento de cebador a base de agua puede tener un contenido de sólidos en el intervalo desde 25 hasta 80 por ciento en peso. En otras modalidades, el contenido de sólidos pueden estar en el intervalo desde 35 hasta 70 por ciento en peso e incluso en modalidades adicionales, el contenido de sólidos puede estar en el intervalo desde 40 hasta 60 por ciento en peso. Como se usa en la presente descripción, la frase "contenido de sólidos" significa la cantidad total de ingredientes no solventes y no a base de agua en la composición de revestimiento. La composición de revestimiento de cebador a base de agua puede tener ingredientes de líquido portador excepto agua. En algunas modalidades, el líquido portador es mayor que 50 por ciento en peso en agua y en otras modalidades, el líquido portador es mayor que 60 por ciento en peso en agua, basado en la cantidad total del líquido portador.

Revestimiento base a base de agua La composición de revestimiento base a base de agua comprende un aglutinante de revestimiento base que forma una película en donde el aglutinante de revestimiento base que forma una película comprende o consiste, esencialmente, en el intervalo desde 10 hasta 60 por ciento en peso del poliéster, en el intervalo desde 0 hasta 70 por ciento en peso de un látex acrílico y en el intervalo desde 10 hasta 50 por ciento en peso de un agente de reticulación. En otras modalidades, el aglutinante de revestimiento base que forma una película comprende o consiste, esencialmente, en el intervalo desde 15 hasta 55 por ciento en peso del poliéster, en el intervalo desde 10 hasta 60 por ciento en peso de un látex acrílico y en el intervalo desde 15 hasta 40 por ciento en peso de un agente de reticulación e incluso en modalidades adicionales, el aglutinante de revestimiento base que forma una película puede comprender o consistir, esencialmente, en el intervalo desde 20 hasta 50 por ciento en peso del poliéster, en el intervalo desde 20 hasta 50 por ciento en peso de un látex acrílico y en el intervalo desde 17 hasta 25 por ciento en peso de un agente reticulación. Los porcentajes por peso se basan en el peso total del aglutinante de revestimiento base que forma la película.

En algunas modalidades, la composición de revestimiento base a base de agua puede usar el mismo o un poliéster diferente que el usado en la composición cebadora a base de agua. Si el poliéster no es el mismo poliéster que fue usado en la composición de cebador a base de agua, se produce bajo los parámetros expresados anteriormente. La composición de revestimiento base a base de agua y la composición cebadora a base de agua se formulan, diferentemente, debido a la necesidad para estas dos composiciones para resistir la entremezcla y proporcionar las propiedades necesarias que se espera que los cebadores y los revestimientos base proporcionen a un revestimiento multicapa.

El látex acrílico puede comprender en el intervalo desde 0 hasta 70 por ciento en peso de la composición de revestimiento base a base de agua, en donde el porcentaje en peso se basa en la cantidad total del aglutinante que forma la película. Los látex acrxlicos son muy conocidos en la técnica y pueden producirse por polimerización de una mezcla de monómero de conformidad con cualquiera de los métodos conocidos. En algunos métodos, los monomeros adecuados que pueden usarse en la mezcla de monómero incluyen ácidos (met) acrxlicos y ésteres, por ejemplo, ácido (met) acrílico, metil (met) acrilato, etil (met) acrilato, propil (met) acrilato, butil (met) acrilato, y 2-etilhexilo (met) acrilato, hidroxialquil (met) acrilatos , hidroxietil (met) acrilatos , hidroxipropil (met) acrilatos o una combinación de estos. Otros monomeros adecuados pueden incluir acetato de vinilo, propionato de vinilo, propenonitrilo, estireno y vinilo tolueno. Típicamente, resinas de látex acrílico tienen reticulación interno. Para impartir el reticulación interno, una parte de la mezcla de monómero puede incluir monomeros que tienen dos grupos polimerizables insaturados etilénicamente, tal como, por ejemplo, di (met) acrilato etilenglicol, 1,6-hexano diol di (met) acrilato, (met) acrilato de alilo o divinilbenceno . En otras modalidades, la mezcla de monómero puede incluir monomeros que llevan pares de grupos químicos que puede causarse para reaccionar el uno con el otro tanto durante como después de la reacción de polimerización, tal como epoxi y carboxil, por ejemplo, metacrilato glicidil y ácido (met) acrílico; anhídrido e hidroxil, por ejemplo, anhídrido maleico e hidroxietil (met) acrilato; o isocianato e hidroxil, por ejemplo, 2-isocianatoetil (met) acrilato e hidroxietil (met) acrilato .

Otros aglutinantes de revestimiento base que forman la película puede usarse con el poliéster y el látex acrílico opcional. En algunas modalidades, otros aglutinantes de revestimiento base adecuados que forman una película puede incluir, por ejemplo, poliuretanos , polietilenglicol , polipropilenglicol, politrimetileno glicol polioles acrílicos ramificados y lineales, látex a base de agua, microgeles acrílicos, microgeles a base de agua o combinaciones de estos. Además, los agentes de reticulación pueden usarse como parte del aglutinante de revestimiento base que forma la película. Los agentes de reticulación adecuados pueden incluir, por ejemplo, melaminas, amino resinas, poliisocianatos , poliisocianatos bloqueados o una combinación de estos.

La composición de revestimiento base a base de agua puede comprender, adicionalmente, aditivos que son comunes para los revestimientos base. Los aditivos adecuados pueden incluir, por ejemplo, pigmentos, agentes de control de reologia, absorbedores UV, estabilizadores de luz, catalizadores, agentes antiespuma o combinaciones de estos . Los pigmentos adecuados para uso en una composición de revestimiento base a base de agua son muy conocidos en la técnica y pueden incluir, por ejemplo, negro de carbón, dióxido de titanio, óxidos de hierro, dióxido de silicio, fosfato de zinc, sulfato bárico, pigmentos azo, pigmentos ftalocianina, pigmentos quinacridona, pigmentos pirrólo pirrol, pigmentos de perileno, pigmentos nacarados, pigmentos de metal revestido de óxido metal, aluminio revestido de dióxido de titanio, mica revestida u hojuelas de perla, mica revestida de dióxido de titanio, pigmentos de efecto de grafito, óxido de hierro tipo laminar, pigmentos de ftalocianina de cobre tipo laminar o una combinación de estos. La composición de revestimiento base a base de agua puede tener una relación a/p en el intervalo desde 2/100 hasta 150/100. En otras modalidades, la relación a/p puede estar en el intervalo desde 3/100 hasta 100/100 e incluso en modalidades adicionales puede estar en el intervalo desde 8/100 hasta 75/100.

La composición de revestimiento base a base de agua puede tener un contenido de sólidos en el intervalo desde 10 hasta 50 por ciento en peso. En otras modalidades, el contenido de sólidos puede estar en el intervalo desde 15 hasta 40 por ciento en peso e incluso en modalidades adicionales, el contenido de sólidos puede estar en el intervalo desde 17 hasta 35 por ciento en peso. Como se usa en la presente descripción, la frase "contenido de sólidos" significa la cantidad total de ingredientes no disolventes y no a base de agua en la composición de revestimiento. La composición de revestimiento de cebador a base de agua puede tener ingredientes de líquido portador excepto agua. En algunas modalidades, el líquido portador es mayor que 50 por ciento en peso de agua y en otras modalidades, el líquido portador es mayor que 60 por ciento en peso de agua, basado en la cantidad total del líquido portador. Composición de revestimiento transparente La composición de revestimiento transparente puede ser composiciones revestimiento transparente en polvo o a base de solvente, o a base de agua que están disponibles comercialmente . En algunas modalidades, la composición de revestimiento transparente puede ser una composición de revestimiento transparente de un componente . En otras modalidades, la composición de revestimiento transparente puede ser una composición de revestimiento transparente de dos componentes. En algunas modalidades, la composición de revestimiento transparente puede ser un revestimiento transparente ácido epoxi de un componente que es a base de solvente o a base de agua. En otras modalidades, la composición de revestimiento transparente es un revestimiento transparente de silano, un revestimiento transparente de acrilosilano, un revestimiento transparente de hidroxil silano o un revestimiento transparente de isocianato/melamina bloqueado. Un ejemplo adecuado de una composición de revestimiento transparente de un componente es revestimiento transparente GEN IV® disponible de DuPont, Wilmington, Delaware.

Método de aplicación Las composiciones de revestimientos descriptas pueden aplicarse vía un método de aplicación húmedo sobre húmedo sobre húmedo. El método húmedo sobre húmedo sobre húmedo comprende las etapas de; 1) aplicar al menos una capa de la composición de cebador a base de agua; 2) aplicar al menos una capa de la composición de revestimiento base a base de agua; 3) aplicar al menos una capa de la composición de revestimiento transparente; y 4) calentar las capas aplicadas de la composición de revestimiento para curar las capas aplicadas En modalidades adicionales, el método comprende la etapa de secado instantáneo a la capa aplicada de la composición de cebador a base de agua antes de la aplicación de la composición de revestimiento base a base de agua. La etapa de secado instantáneo puede llevarse a cabo a temperatura ambiente durante un período de tiempo de 1 segundo a 30 minutos o más a temperaturas en el intervalo desde ambiente hasta 100 °C. Incluso en modalidades adicionales, la etapa de secado instantáneo puede llevarse a cabo primero a temperatura ambiente durante 1 segundo hasta aproximadamente 20 minutos seguido por calentamiento a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente temperatura ambiente hasta aproximadamente 100 °C durante 1 segundo hasta 20 minutos.

Incluso en modalidades adicionales, el método puede comprender, además, la etapa de secado instantáneo de la capa aplicada de la composición de revestimiento base a base de agua antes de la aplicación de la composición de revestimiento transparente. La etapa de secado instantáneo puede llevarse a cabo a temperatura ambiente durante un período de tiempo de 1 segundo a 30 minutos o más a temperaturas en el intervalo desde ambiente hasta 100 °C. Incluso en modalidades adicionales, la etapa de secado instantáneo puede llevarse a cabo primero a temperatura ambiente durante 1 segundo hasta aproximadamente 20 minutos seguido por calentamiento a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente temperatura ambiente hasta aproximadamente 100 °C durante 1 segundo hasta 20 minutos.

Incluso en modalidades adicionales, el método puede comprender, además, la etapa de secado instantáneo de la capa aplicada de la composición de revestimiento transparente antes de la etapa de calentamiento de las capas aplicadas de composiciones de revestimiento. La etapa de secado instantáneo puede llevarse a cabo a temperatura ambiente durante un período de tiempo de 1 segundo a 30 minutos o más a temperaturas en el intervalo desde ambiente hasta 100 °C. Incluso en modalidades adicionales, la etapa de secado instantáneo puede llevarse a cabo primero a temperatura ambiente durante 1 segundo hasta aproximadamente 20 minutos seguido por calentamiento a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente temperatura ambiente hasta aproximadamente 100 °C durante 1 segundo hasta 20 minutos.

Una vez que las capas de la composición de cebador a base de agua, la composición de revestimiento base a base de agua y la composición de revestimiento transparente han sido aplicadas, después, las capas se calientan para curar las composiciones de revestimiento. La etapa de calentamiento se lleva cabo a una temperatura que puede al menos eliminar, parcialmente, cualquier líquido portador remanente y curar las capas aplicadas de las composiciones de revestimiento. En algunas modalidades, la etapa de calor se lleva a cabo a una temperatura de horno en el intervalo desde 130 °C hasta 200 °C. El sustrato puede tener un tiempo de residencia en el horno desde 5 minutos hasta 60 minutos. Las temperaturas descritas para el secado instantáneo y para las etapas de calentamiento se refieren a la temperatura del horno o el dispositivo de calentamiento en los que se pasa o que se coloca el sustrato revestido durante la etapa particular.

Además se describe un sustrato que se ha aplicado en este un revestimiento multicapa curado y secado de conformidad con el método descrito. Los sustratos adecuados pueden incluir, por ejemplo, carrocerías para automóviles, cualquiera y todos los elementos fabricados y pintados por subproveedores de automóviles, riel de chasis, camiones comerciales y carrocerías de camiones que incluyen, pero no se limitan a, carrocerías para alimentos, carrocerías para uso general, carrocerías de vehículos mezcladores de hormigón, carrocerías de vehículos transportadores de residuos y carrocerías para autobombas y vehículos para emergencias, así como cualquier otro acoplamiento o componente para esas carrocerías de camiones, autobuses, equipamiento agrícola y para la construcción, toldos y fundas para camiones, remolques comerciales, vehículos recreativos que incluyen, pero no se limitan a, casas rodantes, caravanas, camionetas; adaptadas para viajes, vehículos de placer, embarcaciones de placer, vehículos de nieve, vehículos todo terreno motos acuáticas motocicletas, barcos y aviones revestimiento de carrete; vagones de ferrocarril; tableros de circuito impreso; maquinaria; herramientas para fabricantes de equipo originales; señalización; estructuras de fibra de vidrio; artículos deportivos; y equipo deportivos.

EJEMPLOS A menos que se indique de otra manera, todos los químicos están disponibles de Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin.

El hexilo CELLOSOLVE® , el butil Cellosolve® y los solventes DOWA OL® PNB se encuentran disponibles de Dow Chemical, Midland, Michigan.

ARCOL® PPG-425 poliéter se encuentra disponible de Bayer Materials Science, Pittsburgh, Pennsylvania .

CYMEL® 303 melamina se encuentra disponible de Cytec Industries, Stamford, Connecticut.

FOAMSTAR® 1-300 se encuentra disponible de Cognis North America, Cincinati, Ohio .

HOSTAVIN® 3310 UV absorbedor se encuentra disponible de Clariant Corporation, Charlotte, North Carolina.

AMP® 95 se encuentra disponible de Ashland, Columbus, Ohio.

ISOPAR® H se encuentra disponible de ExxonMobil, Houston, Texas.

VISCALEX® HV30 acrílico se encuentra disponible de BASF, Florham Park, New Jersey.

LAPONITE® silicato se encuentra disponible de Southern Clay Products, Gonzales, Texas.

Preparación de poliuretano A Se preparó un poliéster intermedio mediante la reacción de 512.95 gramos de 1,6-hexano diol, 342.105 gramos de ácido adípico y 180.37 gramos de ácido isoftálico a una temperatura máxima de 250 °C. Se recolectó agua de la mezcla de reacción hasta que se llegó a un índice de acidez de 3. El poliéster se enfrió y se uso tal cual.

Tabla 1 Se agregaron los ingredientes de la Tabla 1, porción 1 a un reactor y se calentaron a 65 °C para disolver el ácido dimetilol propiónico. La disolución estaba completa después de aproximadamente 3.5 horas. Se agregaron los ingredientes de la porción 2 al reactor durante un mezcla de 268.98 partes de neopentilglicol , 283.1 partes de ácido adípico, 67.47 partes de metoxi polietilenglicol , 86.62 partes de trimetilol propano, 66.88 partes de anhídrido ftálico y 67.04 partes de ácido isoftálico. La mezcla se calentó a 235 °C y se extrajo el agua por medio de la destilación. Cuando el índice de acidez estaba entre 6 y 7, la mezcla de reacción se enfrió a 160 °C y se agregaron 84.71 partes de dipropilenglicol éter metílico. Además, la reacción se enfrió a 100 °C y se agregaron 84.71 partes de butanol . Se determinó que el poliéster tenía un peso molecular promedio de 6039 y un peso molecular promedio número de 1914.

Preparación de látex acrílico Un polímero de acrílico se produce mediante la polimerización de una mezcla de monómero que comprende 2.3 partes de metracrilato de alilo, 35.6 partes de metacrilato de metilo, 58.2 partes de acrilato de butilo, 2.3 partes de acrilato de etilo hidroxilo y 1.6 partes de ácido metacrílico. El látex acrílico tenía un contenido de sólidos de 35 por ciento en peso en agua. período de 10 minutos y se posibilitó la reacción exotérmica a 75 °C. Después que la adición estaba completa, se agitó la mezcla de reacción durante 4 horas a 75 °C. Después, la mezcla se enfrió a 35 °C y se agregaron los ingredientes de la porción 4 todos de una vez y se mezclaron durante 5 minutos. Se agregaron los ingredientes de la porción 5 y se usó dispersión de poliuretano tal cual. Se determinó que el contenido de sólidos del poliuretano era 35.5 %.

Preparación del poliéster 1 Se preparó un poliéster mediante la formación de una mezcla de 359.9 partes de neopentilglicol , 134.2 partes de trimetilol propano, 104.5 partes de metoxi polietilenglicol (Mw 550), 103.8 partes de ácido isoftálico, 438.5 partes de ácido adipico, 103.6 partes de ácido ftálico en 248.9 partes de xileno. Se calentó la mezcla a 230 °C y la temperatura se mantuvo a 230 °C a 240 °C hasta que se destilaron 140.5 partes de agua Se enfrió la mezcla a 100 °C y se agregaron 129.5 partes de DOWANOL® DPM y 129.5 partes de butanol . Se determinó que el índice de acidez de poliéster era 9.12, el peso molecular promedio era 56,225 y el peso molecular promedio número era 8430.

Preparación de poliéster comparativo Se preparó un poliéster mediante la formación de una Preparación de composiciones de cebador a base de agua e cebador a base de agua comparativo 1. Ácido sulfónico dodecil benceno neutralizado 110 % con 2- amino- 2 -metil-1 -propanol, 38 % de sólidos en agua.

Se agregaron los ingredientes de los cebadores a base de agua a un recipiente adecuado y se agitaron para la mezcla. Las composiciones se usaron de este modo.

Preparación de composiciones de revestimiento base a base de agua y revestimiento base a base de agua comparativo 1. Dispersión de 2.8 % LAPONITE® en 3 % de ARCOL® PPG-425 2. Ácido sulfónico dodecil benceno neutralizado 110 % con 2- amino- 2-metil-1-propanol, 38 % de sólidos en agua.

Dispersión del 11 % de hojuela de aluminio en látex acrílico.

Se agregaron los ingredientes de las composiciones de revestimiento base a base de agua a un recipiente adecuado y se agitaron para mezclar completamente. Las composiciones se usaron de este modo.

Se revistieron cuatro paneles de acero con una capa de la composición de cebador a base de agua A y se revistieron cuatros paneles de acero con composición de cebador comparativo B. Se aplicaron las composiciones por medio del uso de una pistola rodadora turbobell electroestática para una estructura de película seca de 20 micrómetros . Las composiciones de cebador a base de agua aplicadas se secaron instantáneamente, durante 90 segundos a temperatura ambiente y después se calentaron durante 3 minutos a 82 °c. Después se posibilitó que los paneles se enfríen a temperatura ambiente antes de la aplicación de los revestimientos base a base de agua.

Dos de los paneles que se revistieron con una capa de composición de cebador a base de agua A, se revistieron después con una composición de revestimiento base a base de agua A y dos paneles revestidos que se revistieron con una capa de cebador a base de agua A se revistieron después con un revestimiento base a base de agua comparativo B. Dos de los paneles revestidos que se revistieron con una capa de composición de cebador comparativo B se revistieron después con una capa de composición de revestimiento base a base de agua A y los dos paneles restantes que se revistieron con una capa de composición de cebador comparativo B se revistieron después con una capa de composición de revestimiento base a base de agua comparativo B.

Cada una de las composiciones de revestimiento base a base de agua se aplicó por medio del uso de una pistola de rociado turbobell electroestática a una estructura de película seca de 15 micrómetros . La capa aplicada de la composición de revestimiento base se secó instantáneamente, durante 90 segundos a temperatura ambiente y después durante 3 minutos a 82 °C. Después, los paneles se enfriaron a temperatura ambiente antes de la aplicación de la composición de revestimiento transparente .

Se aplicó a cada uno de los paneles una composición de revestimiento transparente. Se aplicó la composición de revestimiento transparente por medio del uso de una pistola rociadora turbobell para proporcionar un espesor de película seca de 40 micrómetros. Los paneles se secaron instantáneamente durante 8 ½ minutos a temperatura ambiente y después se hornearon en un horno a 140 °C durante 30 minutos. Uno de cada uno de los paneles se horneó en una posición horizontal y cada uno se horneó en una posición vertical. Se evaluó el número Ford combinado de los paneles . Los resultados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Los resultados muestran que la presencia del poliéster de peso molecular mayor 1 en cada una de las capas proporciona, prácticamente, mejores valores de apariencia a ambos paneles vertical y horizontal, cuando se compara con aquella de las composiciones de revestimiento base y de cebador que tienen el poliéster comparativo (peso molecular, relativamente, inferior) .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (11)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para formar un revestimiento multicapa en un sustrato, caracterizado porque es un método húmedo sobre húmedo sobre húmedo, el método comprende las etapas de; 1) aplicar al menos una capa de una composición de cebador a base de agua; 2) aplicar al menos una capa de una composición de revestimiento base a base de agua; 3) aplicar al menos una capa de una composición de revestimiento transparente a base de agua; y 4) calentar las capas aplicadas de la composición de revestimiento para curar las capas aplicadas; en donde un poliéster está presente en la composición de cebador a base de agua, en la composición de revestimiento base a base de agua o está presente en ambas, la composición de cebador a base de agua y la composición de revestimiento base a base de agua; en donde el poliéster es un poliéster dispersable en agua o soluble en agua que es el producto de reacción de una mezcla de monómero en donde la mezcla de monómero comprende; a) en el intervalo desde 1 hasta 25 por ciento en peso de uno o más éteres monoalquil glicol polialquileno que 'tiene un peso molecular promedio número de menos de 1600, b) en el intervalo desde 40 hasta 65 por ciento en peso de uno o más ácidos policarboxílico, y c) en el intervalo desde 35 hasta 60 por ciento en peso de uno o más alcoholes polihidroxilos , en donde los porcentajes en peso se basan en el peso total del poliéster.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento base a base de agua comprende un aglutinante que forma una película del revestimiento base, en donde el aglutinante del revestimiento base que forma una película comprende en el intervalo desde 10 hasta 60 por ciento en peso del poliéster; en el intervalo desde 0 hasta 70 por ciento en peso de un látex acrílico; y en el intervalo desde 20 hasta 80 por ciento en peso de un agente de reticulación; y en donde los porcentajes en peso se basan en el peso del aglutinante del revestimiento base que forma la película y en donde la resina del poliéster tiene un índice de acidez en el intervalo desde 2 hasta 35, un peso molecular promedio en el intervalo desde 25,000 hasta 85,000 y los grupos de ácidos se neutralizan al menos, parcialmente, con una base.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el aglutinante del revestimiento base que forma la película comprende en el intervalo desde 15 hasta 55 por ciento en peso de la resina del poliéster, en el intervalo desde 10 hasta 60 por ciento en peso de un látex acrílico y en el intervalo desde 15 hasta 40 por ciento en peso de un agente de reticulación, en donde los porcentajes por peso se basan en la cantidad total del aglutinante del revestimiento base que forma la película.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de cebador que forma la película comprende un aglutinante cebador que forma una película, en donde el aglutinante cebador que forma la película comprende en el intervalo desde 20 hasta 90 por ciento en peso del poliéster y en el intervalo desde 10 hasta 80 por ciento en peso de un agente de reticulación; en donde los porcentajes en peso se basan en la cantidad total del aglutinante cebador que forma la película y en donde la resina del poliéster tiene un índice de acidez en el intervalo desde 2 hasta 35, un peso molecular promedio en el intervalo desde 25,000 hasta 85,000 y los grupos de ácidos se neutralizan al menos, parcialmente, con una base.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el aglutinante cebador que forma la película comprende en el intervalo desde 25 hasta 75 por ciento en peso del poliéster y en el intervalo desde 25 hasta 75 por ciento en peso del agente de reticulación, en donde los porcentajes en peso se basan en la cantidad total del aglutinante cebador que forma la película.

6. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la composición de cebador a base de agua está libre, esencialmente, de látex acrílico.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, la etapa de secado instantáneo de una o más capas aplicadas de la composición de cebador a base de agua antes de la aplicación de la composición de revestimiento base a base de agua, o en donde el método comprende, además, la etapa de secado instantáneo de una o más capas aplicadas de la composición de revestimiento base a base de agua antes de la aplicación de la composición del revestimiento transparente o en donde el método comprende, además, la etapa de secado instantáneo a la capa aplicada de la composición transparente antes de la etapa de calentamiento de las capas aplicadas de las composiciones de revestimiento.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de calentamiento comprende el calentamiento de las capas aplicadas de la composición de revestimiento a una temperatura en el intervalo desde 130 °C hasta 200 °C.

9. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el poliéster tiene un peso molecular promedio en el intervalo desde 35,000 hasta 75,000.

10. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el poliéster tiene un peso molecular promedio en el intervalo desde 35,000 hasta 75,000.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento transparente es una composición de revestimiento transparente de un componente .