BRPI0617018A2

BRPI0617018A2 - composição de revestimento multicomponente base água e substrato

Info

Publication number: BRPI0617018A2
Application number: BRPI0617018-8A
Authority: BR
Inventors: Michael J Ziegler; William H Retsch Jr
Original assignee: Ppg Ind Ohio Inc
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2011-07-12
Also published as: JP5116678B2; HK1123569A1; EP1924663B1; KR20080046247A; MY143680A; RU2008114326A; JP2009507989A; TWI338023B; WO2007033030A2; WO2007033030A3; CN101292001B; PL1924663T3; RU2430943C2; TW200714677A; CN101292001A; EP2251390A1; JP2012041558A; US7473442B2; EP1924663A2; US20070059530A1

Abstract

COMPOSIçãO DE REVESTIMENTO MULTICOMPONENTE BASE áGUA E SUBSTRATO Divulgam-se composições de revestimento multicomponentes base água que incluem um primeiro componente e um segundo componente se são misturados antes da aplicação da composição num substrato. O primeiro componente inclui uma dispersão aquosa de (1) um polímero de policarbonato/poliuretano, e (II) um poliol acrílico tendo um peso molecular médio numérico de não mais que 5.000. O segundo componente inclui um material tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de policarbonato/poliuretano. Divulgam-se também revestimentos formados a partir de tais composições e substratos pelo menos parcialmente revestidos com tais composições.

Description

"COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO MULTICOMPONENTE BASE ÁGUA ESUBSTRATO"

Campo da invenção

A presente invenção refere-se a composições de revestimento base água muiticomponentes que compreendem um primeiro componente e um segundo componente que se misturam antes da aplicação da composição num substrato. 0 primeiro componente compreende uma dispersão aquosa de (I) um polímero de policarbonato/poliuretano, e (II) um poliol acrílico tendo um peso molecular médio numérico de não mais que 5.000. O segundo componente compreende um material tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de policarbonato/poliuretano. A presente invenção refere-se também aos revestimentos formados de tais composições e aos substratos revestidos pelo menos parcialmente com tais composições. Histórico da invenção

Reduzir o impacto ambiental de composições de revestimento, tal como aquele associado com emissões no ar de orgânicos voláteis durante sua aplicação tem sido uma área de investigação e desenvolvimento contínuos nos últimos anos. Conseqüentemente, tem aumentado o interesse em composições de revestimento contendo baixos níveis de compostos orgânicos voláteis ("composições de revestimento de baixo VOC").

Em determinados mercados, tal como o mercado de eletrônica para consumidores, é desejável aplicar revestimentos protetores e decorativos nos substratos plásticos, tais como substratos construídos de acrilonitrila butadieno estireno e/ou policarbonato, entre outros materiais. Entretanto, um problema que tem sido associado com a aplicação de tais revestimentos nestes tipos de substratos é o de atingir aderência adequada do revestimento ao substrato. Em alguns casos, atinge-se a aderência adequada usando revestimentos transportados por solvente que utilizam solventes que"cauterizam" quimicamente o substrato, causando assim embaraço físico das cadeias poliméricas do substrato com as cadeias poliméricas no revestimento. Entretanto, tais composições de revestimento são incompatíveis com o desejo de atingir composições de revestimento com baixo VOC, ambientalmente convenientes.

Outras propriedades desejáveis em composições de revestimento apropriadas para aplicação em substratos plásticos são resistência à umidade e dureza. A resistência à umidade é uma medida da capacidade de um revestimento permanecer intacto e imaculado após exposição a água, enquanto que revestimentos mais duros são mais resistentes à arranhadura e à mutilação. Seria desejável prover composições de revestimento base água apropriadas para aplicação em substratos plásticos, que pudessem exibir propriedades satisfatórias de aderência a tais substratos, e tivessem ao mesmo tempo propriedades suficientes de resistência à umidade e dureza.

Sumário da invenção

Em determinados aspectos, a presente invenção refere-se a composições de revestimento multicomponentes base água. Estas composições de revestimento compreendem:

(a) um primeiro componente compreendendo uma dispersão aquosa compreendendo (I) um polímero depolicarbonato/poliuretano, e (II) um poliol acrílico tendo um peso molecular médio numérico de não mais que 5.000; e

(b) um segundo componente compreendendo um material tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de 30 policarbonato/poliuretano.

A presente invenção também se refere aos substratos revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento de tal composição depositado sobre eles, aos métodos para revestir pelo menos parcialmente um substrato com tal composição, e aos substratos revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento composto muiticomponente compreendendo pelo menos uma camada de revestimento detal composição depositada.

Em outros aspectos,a presente invenção se refere às composições de revestimento multicomponentes base água compreendendo uma dispersão aquosa de um polímero de policarbonato/poliuretano, sendo que quando a composição se deposita sobre pelo menos uma porção de um substrato plástico e cura, a composição produz um revestimento que adere ao substrato pelo menos tão bem quanto uma composição de revestimento contendo poliuretano transportada por solvente adere ao mesmo substrato quando aplicada nas mesmas condições.

Descrição detalhada de incorporações da invenção Para os propósitos da descrição detalhada seguinte, deve-se entender que a invenção pode assumir diversas variações alternativas e seqüências de etapas, exceto onde expressamente especificado ao contrário. Além disso, a não ser em quaisquer exemplos operacionais, ou onde indicado de modo contrário, todos os números que expressem, por exemplo, quantidades de ingredientes que 20 se usam no relatório e nas reivindicações serão compreendidos como estando modificados em todos os casos pelo termo "cerca de". Conseqüentemente, salvo se forem indicados ao contrário, os parâmetros mostrados no relatório, incluindo as reivindicações, são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas a serem obtidas pela presente invenção. No mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes à abrangência das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser pelo menos construído à luz do número de algarismos significativos informado e aplicando-se as regras habituais de arredondamento. Apesar de que os intervalos e parâmetros numéricos que mostram a ampla abrangência da invenção são aproximações, os valores numéricos apresentados nos exemplos específicos são informados tão precisamente quanto possíveis. Entretanto, qualquer valor numérico contém inerentemente determinados erros resultantesnecessariamente do desvio-padrão encontrado em suas respectivas medidas de teste.

Igualmente, deve-se entender que qualquer faixa numérica aqui mencionada tenciona incluir todas as subfaixas incluídas na mesma. Por exemplo, uma faixa de "1 a 10" tenciona incluir todas as subfaixas entre (e incluindo) o valor mínimo mencionado de 1 e o valor máximo mencionado de 10, isto é, tendo um valor mínimo maior ou igual ale um valor máximo menor ou igual a 10.

Neste pedido de patente, o uso do singular inclui o plural e o plural abrange o singular, salvo de especificamente estabelecido diferentemente. Por exemplo, e sem limitação, este pedido refere-se às composições de revestimento que compreendem "um poliol acrílico". Tal referência a "um poliol acrílico" significa abranger composições de revestimento compreendendo um poliol acrílico assim como composições de revestimento que compreendam mais do que um poliol acrílico. Além disso, neste pedido, o uso de "ou" significa "e/ou" salvo se especificamente estabelecido diferentemente, embora "e/ou" possa se usado explicitamente em determinados casos.

Como indicado anteriormente, determinadas incorporações da presente invenção se referem às composições de revestimento de "multicomponentes". Tal como usado aqui, o termo "multicomponentess" significa que a composição de revestimento inclui dois ou mais componentes armazenados ou embalados separadamente e depois misturados antes da aplicação no substrato. Em determinadas incorporações da presente invenção, a composição de revestimento multicomponente consiste de dois componentes. Como indicado anteriormente, determinadas incorporações da presente invenção se referem às composições de revestimento "base água". Tal como usado aqui, o termo "base água" significa que o solvente ou fluido transportador para a composição de revestimento compreende basicamente ou principalmente água. Porexemplo, em determinadas incorporações, o fluido

transportador é pelo menos 80 por cento em peso de água. Determinadas incorporações da presente invenção se referem às composições de revestimento que são composições de revestimento de "baixo VOC". Ta como usado aqui, o termo "composição de baixo VOC" significa que a composição não contém mais que três (3) libras de compostos orgânicos voláteis por galão da composição. Em determinadas incorporações, as composições de revestimento da presente invenção não compreendem mais que uma (1) libra de composto orgânico volátil por galão da composição de revestimento. Tal como usado aqui, o termo "composto orgânico volátil" refere-se aos compostos que têm pelo menos um átomo de carbono e que são liberados da composição durante secagem e/ou cura dos mesmos. Exemplos de "compostos orgânicos voláteis" incluem, mas não se limitam a, álcoois, benzenos, toluenos, clorofórmios, e ciclo-hexanos.

Como indicado anteriormente, determinadas incorporações das composições de revestimento da presente invenção compreendem uma dispersão aquosa compreendendo um polímero de policarbonato/poliuretano, em alguns casos um polímero de policarbonato/poliuretano alifático. Tal como usado aqui, o termo "dispersão aquosa" refere-se a um sistema no qual um componente orgânico está na fase dispersa como partículas distribuídas por toda a fase contínua, a qual inclui água. Tal como usado aqui, o termo "componente orgânico" significa que ele abrange todas as espécies orgânicas presentes na dispersão 30 aquosa, incluindo quaisquer polímeros, bem como quaisquer solventes orgânicos. Tal como usado aqui, o termo "polímero de policarbonato/poliuretano" significa incluir polímeros que compreendem grupos de repetição uretano,<formula>formula see original document page 7</formula>

e grupos de repetição carbonato,

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na cadeia principal polimérica.

Aqueles treinados na técnica compreenderão que tais polímeros podem ser preparados a partir da reação de um 5 material contendo carbonato com funcionalidade hidroxila com um poliisocianato. Os materiais apropriados contendo carbonato com funcionalidade hidroxila incluem o produto de reação de ácido carbônico, ou um derivado do mesmo, com um diol. Exemplos de dióis apropriados incluem, mas 10 não se limitam a, etileno glicol, propano-1,2- e 1,3-diol, butano-1,4- e 1,3-diol, hexano-1,6-diol, octano-1,8-diol, neopentil glicol, 1,4-bis-hidroximetil ciclo hexano, 2-metil-propano-l, 3-diol, 2 , 2 , 4-trimetil-pentano-1,3-diol, dietileno glicol, tri e tetraetileno glicol, 15 dipropileno glicol, polipropileno glicóis, dibutileno glicol, polibutileno glicóis, bisfenol A e tetra-bromo bisfenol A. Em determinadas incorporações, o diol componente contém de 40 a 100% em peso de um hexanodiol, tal como hexano-1,6-diol, e/ou derivados de hexanodiol 2 0 contendo grupos éter ou éster além dos grupos hidroxila terminais, por exemplo, os produtos obtidos pela reação de 1 mol de hexanodiol com 1 mol ou mais de caprolactona. Em determinadas incorporações, o material contendo carbonato com funcionalidade hidroxi é substancialmente 25 linear embora, em alguns casos, se desejado, ele pode ser ramificado pela incorporação de componentespolif uncionais, tais como polióis de baixo peso molecular, por exemplo glicerol, trimetilolpropano, hexano-1,2,6-triol, butano-1,2,4-triol, pentaeritritol, 30 quinitol, manitol e sorbitol, metil glicosídeo e 1,4,3,6-di-anidro-hexitóis.

Para formar o polímero de policarbonato/poliuretanoutilizado nas composições de revestimento da presente invenção pode ser usado qualquer um de uma variedade de poliisocianatos apropriados. Os poliisocianatos

apropriados incluem diisocianato de 1,4 -tetrametileno, 5 diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato de isoforona, 4,4'-metileno-bis-(isocianato de ciclo hexila) , diisocianato de p-fenileno, 4,4'-diisocianato de difenil metano, diisocianato de 2,4-tolueno, 4,4',4"-triisocianato de trifenil metano, triisocianato de 1,2,4-10 benzeno, polifenil isocianato de polimetileno, o isocianurato de diisocianato de hexametileno, o biureto de diisocianato de hexametileno, o isocianurato de diisocianato de isoforona, diisocianato de meta-α,a,a',a'-tetrametil xilileno, e diisocianato de para-15 α,a,a',a'-tetrametil xilileno.

As dispersões aquosas de tais polímeros de policarbonato/poliuretano, que são apropriadas para uso nas composições de revestimento da presente invenção, são obteníveis comercialmente. Exemplos de tais produtos 20 incluem aqueles obteníveis de Bayer Material Science AG, Pittsburgh, Pensilvânia, sob a denominação comercial de BAYHYDROL®, incluindo BAYHYDROL 121 (dispersão aniônica de um policarbonato/poliuretano alifático em água e n-metil-2-pirrolidina com um limite de resistência à tração 25 de 6700 psi e uma elongação na ruptura de 150%) , BAYHYDROL 123 (dispersão aniônica de umpolicarbonato/poliuretano alifático em água e n-metil-2-pirrolidina com um limite de resistência à tração de 6000 psi e uma elongação na ruptura de 320%) , e BAYHYDROL LS 30 2952 (dispersão aniônica de um policarbonato/poliuretano alifático em água sozinho com um limite de resistência à tração de 5500 psi e uma elongação na ruptura de 400%) . Em alguns casos, tais dispersões aquosas estão substancialmente livres ou, em alguns casos, 35 completamente livres de solvente orgânico, tal como no caso de BAYHYDROL LS 2952. Tal como usado aqui, o termo "substancialmente livre" significa que o material emdiscussão está presente, de algum modo, como uma impureza incidental. Em outras palavras, o material não afeta as propriedades da composição. Tal como usado aqui, o termo "completamente livre" significa que o material não está 5 presente de modo algum.

Como anteriormente indicado, determinadas incorporações das composições de revestimento da presente invenção compreendem uma dispersão aquosa compreendendo um poliol acrílico. Os polióis acrílicos apropriados para uso na 10 presente invenção incluem aqueles preparados por polimerização por adição de diferentes materiais polimerizáveis insaturados, pelo menos um dos quais é um material polimerizável insaturado etilenicamente contendo hidroxi. Exemplos de tais materiais, que são apropriados 15 para uso na preparação do poliol acrílico incluído nas composições de revestimento da presente invenção, são monômeros de vinila, tais como acrilatos e metacrilatos de hidroxialquila, incluindo os ésteres de ácido acrílico e de ácido metacrílico de etileno glicol e propileno 20 glicol. Estes acrilatos e metacrilatos têm, freqüentemente, de 2 a 6 átomos de carbono, no grupo alquila. São igualmente apropriados os ésteres contendo hidroxi e/ou amidas de ácidos insaturados tais como ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico e similares.

Em determinadas incorporações, o material polimerizávelinsaturado etilenicamente contendo hidroxi compreende uma mistura de dois ou mais dos materiais anteriores. Em determinadas incorporações, tais misturas compreendem uma mistura de materiais na qual pelo menos um dos materiaiscompreende um grupo hidroxi primário, tais como

(met)acrilato de hidroxietila e (met)acrilato de 1-hidroxibutila. Tal como usado aqui, o termo "(met)acrilato" significa incluir tanto acrilatos como metacrilatos. Em determinadas incorporações, tais 35 misturas compreendem pelo menos 2 por cento em peso de materiais compreendendo um grupo hidroxi primário, baseado no peso total do material polimerizávelinsaturado etilenicamente contendo hidroxi. Em determinadas incorporações, a quantidade de material polimerizãvel insaturado etilenicamente contendo hidroxi usado para preparar o poliol acrílico varia de 2 a 50 por 5 cento em peso, por exemplo de 2 0 a 3 0 por cento em peso, baseado no peso da combinação monomérica total usada para preparar o poliol acrílico.

Em determinadas incorporações, o poliol acrílico presente nas composições de revestimento da presente invenção é também preparado a partir de um material polimerizável insaturado etilenicamente substancialmente, ou, em alguns casos, completamente livre de grupos hidroxila e de grupos ácido carboxílico. Exemplos de tais materiais, que são apropriados para uso na preparação do poliol acrílico utilizado nas composições de revestimento da presente invenção são monômero de vinila, tais como acrilatos e metacrilatos de alquila, cicloalquila, ou arila tendo de 1 a 6 átomos de carbono no grupo de esterificação. Exemplos específicos incluem metacrilato de metila e metacrilato de n-butila. Outros materiais apropriados incluem metacrilato de laurila, metacrilato de 2-etil-hexila, metacrilato de isobornila, e metacrilato de ciclo-hexila. Um monômero aromático de vinila que se inclui freqüentemente é o estireno. Outros materiais que podem ser usados são materiais insaturados etilenicamente tais como hidrocarbonetos mono-olefínicos e diolefínicos, ésteres insaturados de ácidos orgânicos e inorgânicos, amidas e ésteres de ácidos insaturados, nitrila, e ácidos insaturados. Exemplos de tais monômeros incluem, sem limitação, 1,3-butadieno, acrilamida, acrilonitrila, alfa-metil estireno, alfa-metil cloro estireno, butirato de vinila, acetato de vinila, cloreto de alila, divinil-benzeno, itaconato de dialila, cianurato de trialila, assim como misturas dos mesmos. Em determinadas 35 incorporações, a quantidade de materiais polimerizáveis insaturados etilenicamente livres de grupos hidroxila e de grupos ácido carboxílico usados para preparar o poliolacrílico varia de 40 a 98 por cento em peso, por exemplo de 60 a 80 por cento em peso, baseado no peso da combinação monomérica total usada para preparar o poliol acrílico.

Em determinadas incorporações, o poliol acrílico presente nas composições de revestimento da presente invenção também é preparado a partir de um material polimerizável insaturado etilenicamente que compreende grupos ácido carboxílico. Virtualmente, pode ser usado qualquer monômero de funcionalidade ácido insaturado, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, e semi-ésteres de ácidos dicarboxílicos insaturados tal como o ácido maleico. Em determinadas incorporações, a quantidade de material polimerizável insaturado etilenicamente que compreende grupos ácido carboxílico, que se usa para preparar o poliol acrílico, varia de 0,5 a 10 por cento em peso, por exemplo de 2 a 4 por cento em peso, baseado no peso da combinação monomérica total usada para preparar o poliol acrílico. 20 Em determinadas incorporações, o poliol acrílico acima descrito pode ser sintetizado a partir de materiais polimerizáveis insaturados compreendendo (a) de 2 a 50 por cento em peso, por exemplo de 2 0 a 3 0 por cento em peso, de material polimerizável insaturado etilenicamente contendo hidroxi; (b) de 4 0 a 98 por cento em peso, por exemplo de 60 a 80 por cento em peso de material polimerizável insaturado etilenicamente livre de grupos hidroxila e de grupos ácido carboxílico; e (c) de 0,5 a 10 por cento em peso, por exemplo de 2 a 4 por cento em 30 peso, de material polimerizável insaturado etilenicamente que compreenda grupos ácido carboxílico.

Em determinadas incorporações, o poliol acrílico tem um número de hidroxilas variando de 2 a 50, por exemplo de 2 0 a 30, ou, em alguns casos, de 5 a 2 50 mg de KOH/grama 35 de polímero determinado por técnicas potenciométricas bem conhecidas. Em determinadas incorporações, o poliol acrílico contém de 0,070 a 1,400 miliequivalentes deácido por grama de sólidos poliméricos, por exemplo de 0,250 a 0,550 miliequivalente de ácido por grama de sólidos poliméricos.

Como indicado anteriormente, em determinadasincorporações das composições de revestimento da presente invenção o poliol acrílico é de peso molecular relativamente baixo, isto é, ele tem um peso molecular médio numérico de não mais que 5.000, por exemplo de 500 a 4000 ou, em alguns casos, de 1000 a 3000, o peso 10 molecular determinado por cromatografia de permeação em gel (GPC) usando poliestireno como padrão. Em determinadas incorporações, tais polióis acrílicos têm também um índice de polidispersão de 1 a 7, por exemplo de 1 a 5 ou, em alguns casos, de 1 a 4. Tal como usado 15 aqui, o termo "índice de polidispersão" refere-se ao peso molecular médio ponderai (Mw) dividido pelo peso molecular médio numérico (Mn) do polímero determinado por cromatografia de permeação em gel usando padrões de poliestireno.

Em determinadas incorporações, forma-se uma dispersão aquosa compreendendo o poliol acrílico. Um método apropriado para preparar tal dispersão aquosa é mostrado aqui em exemplos. Em determinadas incorporações, prepara-se a dispersão aquosa preparando primeiro o polímero 25 acrílico num solvente orgânico e depois, antes de dispersá-la em água, neutralizam-se os grupos ácidos do poliol acrílico com um material alcalino, por exemplo uma amina. As aminas apropriadas que podem ser suadas para este propósito incluem, mas não se limitam a, di 30 alcanolaminas, tri alcanolaminas, alquil alcanolaminas, e aril alcanolaminas contendo de 2 a 18 átomos de carbono nas cadeias de alcanol, alquila, e arila. Exemplos específicos incluem N-etil-etanolamina, N-metil-etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, N-fenil-35 etanolamina e diisopropanolamina. São igualmente apropriadas as aminas que não contêm grupos hidroxila, tais como trialquilaminas, diaminas e aminas dealquila/arila misturadas nas quais os substituintes são outros que não hidroxila também podem ser usadas. São exemplos específicos destas aminas: trietilamina, metil etilamina, 2-metil propilamina, dietilamina,dipropilamina, dibutilamina, dicocoamina, difenilamina, N-metil anilina, diisopropilamina, metil fenilamina e di-ciclo-hexilamina. Igualmente, podem ser usadas aminas com estrutura de anel tais como morfolina, piperidina, N-metil-piperazina e N-hidroxi-etil-piperazina. A amônia também pode ser usada e para os propósitos deste pedido considera-se como sendo uma amina.

Em determinadas incorporações, a fase contínua da dispersão aquosa compreende exclusivamente água. Entretanto, em algumas incorporações, o solvente orgânico pode também estar presente na dispersão aquosa (como parte da fase dispersa) para, por exemplo, assistir a diminuição da viscosidade dos polímeros a serem dispersos. Por exemplo, em determinadas incorporações, a dispersão aquosa compreende até por cento em peso, por exemplo até 5 por cento em peso, ou, em alguns casos, até 2 por cento em peso de solvente orgânico, com a porcentagem em peso baseando-se no peso total da dispersão aquosa. São exemplos de solventes apropriados que podem ser incorporados no componente orgânico da dispersão aquosa: xileno, uma cetona, por exemplo metil amil cetona, metil isoamil cetona, e/ou metil isobutil cetona, e/ou um acetato, por exemplo acetato de n-butila, acetato de terciobutila, e/ou acetato de butil carbitol. Como indicado anteriormente, as composições de revestimento da presente invenção compreendem um primeiro componente compreendendo uma dispersão aquosa compreendendo o polímero de policarbonato/poliuretano descrito anteriormente e o poliol acrílico descrito anteriormente. Aqui os Exemplos descrevem um método apropriado para produzir tal dispersão. Em determinadas incorporações, prepara-se a dispersão aquosa misturando uma dispersão aquosa compreendendo o poliol acrílico, quepode ser preparado tal como acima descrito, com uma dispersão aquosa compreendendo o polímero de policarbonato/poliuretano, que pode compreender um ou mais dos produtos obteníveis comercialmente descritos anteriormente. Em determinadas incorporações da presente invenção, a quantidade de polímero depolicarbonato/poliuretano presente no primeiro componente varia de 5 a 50 por cento em peso, por exemplo de 15 a 30 por cento em peso, baseado nos sólidos de resina do primeiro componente. Em determinadas incorporações da presente invenção, a quantidade de poliol acrílico presente no primeiro componente varia de 30 a 95 por cento em peso, por exemplo de 60 a 80 por cento em peso, baseado nos sólidos de resina do primeiro componente. Como indicado anteriormente, as composições de revestimento multicomponentes da presente invenção compreendem também, um segundo componente compreendendo um material tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de policarbonato/poliuretano. Aqui, tal material pode ser referido como um "agente de cura" ou "agente reticulador".

Exemplos não limitativos de agentes de cura apropriados incluem, por exemplo, poliisocianatos que são adaptados para serem solúveis em água ou dispersáveis em água. Tais materiais são obteníveis comercialmente e incluem, por exemplo, DESMODUR® XP 2410, uma resina de poliisocianato alifático baseada em diisocianato de hexametileno, e BAYHYDROL® VP LS 2319, uma resina de poliisocianato alifático dispersada em água, BAYHYDUR® 302, uma resina de poliisocianato alifático baseada em diisocianato de hexametileno, dispersável em água, BAYHYDUR® VP LS 2150, uma resina de poliisocianato baseada em diisocianato de isoforona, dispersável em água, e BAYHYDUR® XP 7165, poliisocianato baseado em diisocianato de hexametileno, dispersável em água, todos os quais são obteníveis comercialmente de Bayer Material Science AG. Também sãoapropriados os materiais RHODOCOAT® WT 1000, WT 2092, WT 2102, XWT 2104, todos os quais são resinas de poliisocianato dispersáveis em água baseadas em poliisocianatos alifáticos obteníveis comercialmente de Rhodia Corporation.

Em determinadas incorporações, o material tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de policarbonato/poliuretano, está presente na composição de revestimento numa quantidade de 15 a 4 0 por cento em peso, por exemplo de 20 a 30 por cento em peso, baseado no peso total de sólidos de resina na composição.

AS composições de revestimento da presente invenção podem conter, além dos componentes acima descritos, uma 15 variedade de outros adjuvantes. Se desejado, outros materiais resinosos podem ser utilizados juntamente com as resinas acima mencionadas. Determinadas incorporações das composições de revestimento da presente invenção agentes ativos de superfície, tais como qualquer um dos tensoativos ou agentes dispersantes aniônicos, catiônicos ou aniônicos conhecidos.

As composições de revestimento da presente invenção podem conter ainda partículas inorgânicas e/ouinorgânicas/orgânicas, por exemplo, sílica, alumina, 25 incluindo alumina tratada (por exemplo, alumina tratada com sílica conhecida como óxido de alfa alumínio), carbeto de silício, pó de diamante, nitreto de boro cúbico, e carbeto de boro.

Em determinadas incorporações, as partículas compreendem partículas inorgânicas que têm um tamanho médio de partícula de 1 a 10 mícrons, ou de 1 a 5 mícrons antes da incorporação na composição de revestimento. Em outras incorporações, as partículas inorgânicas compreendem óxido de alumínio tendo um tamanho médio de partícula variando de 1 a 5 mícrons antes da incorporação na composição formadora de película.

Em determinadas incorporações, tais partículasinorgânicas podem ter um diâmetro médio de partícula de 1 a menos que 10 00 nanometros, por exemplo de 1 a 100 nanometros, ou, em alguns casos, de 5 a 50 nanometros, ou, já em outros casos, de 5 a 25 nanometros, antes da 5 incorporação na composição. Em determinadas incorporações da presente invenção, estes materiais podem constituir até 30 por cento em peso, por exemplo de 0,05 a 5 por cento em peso, ou, em alguns casos, de 0,1 a 1 por cento em peso, ou, já em outros casos, de 0,1 a 0,5 por cento 10 em peso, baseado no peso total da composição de revestimento.

As composições de revestimento também podem conter um catalisador para acelerar a reação de cura, por exemplo, entre os agentes de cura e o poliol acrílico e/ou o 15 polímero de policarbonato/poliuretano. Exemplos de catalisadores apropriados incluem compostos orgânicos de estanho tais como dilaurato de dibutil estanho, óxido de dibutil estanho e diacetato de dibutil estanho. Quando usado, o catalisador está presente, freqüentemente, numa 20 quantidade variando de 0,1 a 5,0 por cento em peso, ou, em alguns casos, de 0,5 a 1,5 por cento em peso, baseado no peso total de sólidos de resina presentes na composição de revestimento.

Podem ser incluídos nas composições da presente invenção 25 outros ingredientes aditivos, por exemplo,plastificantes, tensoativos, agentes tixotrópicos, agentes antigaseificantes, controladores de fluxo, antioxidantes, absorvedores de luz UV e aditivos semelhantes convencionais na técnica. Quando usados, 30 estes ingredientes estão presentes, freqüentemente, numa quantidade de até cerca de 4 0 por cento em peso baseado no peso total de sólidos de resina.

Em determinadas incorporações, as composições de revestimento da presente invenção também podem ser 3 5 formuladas para incluir um ou mais pigmentos ou cargas para prover cor e/ou efeitos ópticos, ou opacidade. Tais composições de revestimento pigmentadas podem serapropriadas para uso em revestimentos compósitos multicomponentes discutidos abaixo, por exemplo, como um revestimento primer ou como uma composição de revestimento de base pigmentada num sistema cor-mais-5 transparência, ou como um revestimento de topo de mono-revestimento.

0 conteúdo de sólidos das composições de revestimento da presente invenção varia, freqüentemente, de 2 0 a 75 por cento em peso, ou de 30 a 65 por cento em peso, ou de 40 10 a 55 por cento em peso, baseado no peso total da composição de revestimento.

Os Exemplos mostram métodos apropriados para preparar as composições de revestimento da presente invenção. Antes da aplicação da composição de revestimento no substrato, 15 mistura-se o primeiro componente e o segundo componente um ao outro. Em determinadas incorporações, as composições de revestimento da presente invenção têm uma duração de pote de até 8 horas, por exemplo de até 4 horas. Tal como usado aqui, o termo "duração de pote"refere-se ao intervalo de tempo que a composição de

revestimento permanece suficientemente fluente para seja capaz de ser usada como revestimento.

As composições de revestimento da presente invenção podem ser aplicadas nos vários substratos incluindo, madeira, 25 metais, vidro, papel, superfícies de alvenaria, espumas, e plásticos, incluindo substratos elastoméricos, entre outros. Em alguns casos, as composições de revestimento da presente invenção são particularmente apropriadas para aplicações em substratos plásticos. Tal como usado aqui,

3 0 "substrato plástico" tem a intenção de incluir qualquer

material sintético termoplástico ou termofixo usando em moldagem por injeção ou por reação, moldagem de folha ou outros processos semelhantes através dos quais se formam peças, tais como, por exemplo,

35 acrilonitrila/butadieno/estireno (ABS), policarbonato, elastômero termoplástico, poliuretano, e poliuretano termoplástico, entre outros. Como resultado, a presenteinvenção também se refere aos substratos revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento depositado a partir de uma composição de revestimento da presente invenção. As composições podem ser aplicadas por meios 5 convencionais tais como escovação, imersão, revestimento de fluxo, aspersão e similares. Podem ser usadas técnicas e equipamentos usuais de aspersão para aspersão com ar e métodos manuais ou automáticos.

Após aplicar a composição de revestimento da presente 10 invenção no substrato, se permite coalescer a composição para formar uma película substancialmente contínua sobre o substrato. Tipicamente, a espessura de película será de cerca de 0,25 a 508 mícrons (de 0,01 a 20 milipolegadas), por exemplo de 0,25 a 12 7 mícrons (de 0,01 a 5 15 milipolegadas), ou, em alguns casos um espessura de 2,54 a 50,8 mícrons (de 0,1 a 2 milipolegadas). A película se forma sobre a superfície do substrato eliminando material, tal como água e/ou compostos orgânicos voláteis (se houver) , da película por um período de secagem por 2 0 aquecimento ou por ar. Em alguns casos, o aquecimento ocorrerá por um curto período de tempo, suficiente para garantir que quaisquer revestimentos subseqüentemente aplicados possam ser executados sem dissolver a composição. As condições de secagem apropriadas 2 5 dependerão da composição e do substrato particular, mas, em geral, será adequado um tempo de secagem de 1 a 5 minutos numa temperatura de 20°C a 121°C (68°F a 250°F). Pode-se aplicar mais do que um revestimento da composição de revestimento para desenvolver aparência ótima. Entre 30 revestimento, o revestimento aplicado anteriormente pode ser flasheado, isto é, exposto às condições ambientes por cerca de 1 a 20 minutos.

As composições de revestimento da presente invenção podem ser usadas como um único revestimento, um revestimento de 35 topo transparente, um revestimento-base num sistema de duas camadas, ou uma ou mais camadas de um sistema de multicamadas incluindo uma composição de revestimento detopo transparente, uma composição de revestimento-base e camada colorida, ou como uma camada de primer. Em determinadas incorporações, as composições de revestimento da presente invenção podem ser usadas como parte de um revestimento compósito muiticomponente tal como um sistema de revestimento "cor-mais-transparente", que inclui pelo menos um revestimento-base colorido ou pigmentado e pelo menos um revestimento de topo transparente. Como resultado, a presente invenção também se refere a revestimentos compósitos muiticomponentes, nos quais pelo menos uma camada de revestimento depositada provém de uma composição compreendendo uma composição de revestimento da presente invenção. Em determinadas incorporações, todas as camadas depositadas de tal revestimento compósito muiticomponente provêm de uma composição compreendendo uma composição de revestimento da presente invenção.

Por exemplo, em determinadas incorporações, a composição de revestimento a partir da qual se deposita um revestimento-base pigmentado pode incluir uma composição de revestimento da presente invenção. Em tais incorporações, a composição de revestimento do revestimento de topo transparente no sistema cor-mais-transparente pode compreender qualquer composição útil em aplicações de revestimento, tais como aqueles tipicamente usados em aplicações OEM automotivas, aplicações de re-acabamento, aplicações de revestimento industriais, aplicações de revestimento em arquitetura, aplicações de eletro-revestimento, aplicações de revestimento em pó, aplicações de revestimento de bobinas, e aplicações de revestimento aeroespaciais, entre outras. A composição de revestimento do revestimento de topo transparente compreende um aglutinante resinoso. Os aglutinantes resinosos particularmente úteis incluem, por exemplo, polímeros acrílicos, poliésteres, incluindo alquídicos, e poliuretanos, entre outros.

Como indicado anteriormente, determinadas incorporaçõesdas composições de revestimento da presente invenção podem prover revestimentos que exibem aderência favorável num substrato plástico. Portanto, torna-se óbvio da descrição anterior que a presente invenção também se refere às composições de revestimento base água multicomponentes compreendendo uma dispersão aquosa de um polímero de policarbonato/poliuretano, nas quais quando a composição se deposita sobre pelo menos uma porção de um substrato plástico e é curada, a composição produz um revestimento que adere ao substrato pelo menos tão bem quanto uma composição de revestimento de poliuretano base água multicomponente convencional adere no mesmo substrato quando aplicada nas mesmas condições. Tal como usado aqui, quando se estabelece que um revestimento "adere a um substrato pelo menos tão bem quanto" outro revestimento, isto significa que o revestimento exibe propriedades adesivas, medidas tal como descrito aqui nos Exemplos, iguais ou superiores às propriedades adesivas exibidas pelo revestimento a qual se está comparando. Tal

como usado aqui, o termo "composição de revestimento de

poliuretano base água multicomponente convencional" refere-se a um mono-revestimento de uretano de dois componentes base água de sólidos médio (30-45 por cento em peso de sólidos) , tal como aquele obtenível comercialmente de PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pensilvânia, como os revestimentos SPECTRACRON® da série SPU 5000 XPM. Tal como usado aqui, quando se estabelece que um revestimento é aplicado "nas mesmas condições" que as de outro revestimento, isto significa que a composição de revestimento (I) se deposita no substrato com um espessura igual ou semelhante à da composição com a qual se está comparando, e (II) é curada em condições iguais ou semelhantes, tais como temperatura, umidade, e tempo de cura, tal como a da composição com a qual está sendocomparada.

Os exemplos seguintes ilustram a invenção, os quais, entretanto não serão considerados como limitativos dainvenção por seus detalhes. Salvo se indicado contrariamente, todas a partes e porcentagens nos exemplos seguintes, assim como em todo o relatório, estão em peso.

Exemplos

Exemplo 1: Preparação de dispersão de poliol acrílico Num recipiente de reação de vidro de 12 L equipado com um condensador de refluxo, um agitador de aço inoxidável e uma entrada de N2, são introduzidos 3 60 g de Aromático 10 100 e 180 g de DOWANOL PM e aquecidos a refluxo. Num segundo recipiente preparou-se uma mistura monomérica primária de 1416 g de metacrilato de metila, 661 g de estireno, 73 g de dímero de α-metil-estireno, 165 g de metacrilato de butila, 518 g de acrilato de butila e 840 15 g de metacrilato de hidroxietila. Num terceiro recipiente preparou-se uma solução iniciadora de 251 g de LUPERSOL 270 em 90g de DOWANOL PNB. A solução iniciadora foi bombeada no recipiente de reação numa taxa constante por 3 horas e 35 minutos. Após cinco minutos do início da 20 adição da solução iniciadora, a mistura monomérica primária foi bombeada no reator numa taxa constante por 2 horas. Num quarto recipiente preparou-se uma mistura monomérica secundária de 242 g de metacrilato de metila, 189 g de estireno, 340 g de metacrilato de metila e 113 g 25 de ácido acrílico. Quando se completou a adição da solução monomérica primária, bombeou-se a mistura monomérica secundária no recipiente de reação por 1 hora numa taxa constante. Após completar a adição da carga monomérica secundária e da solução iniciadora manteve-se 30 a reação em refluxo por 30 minutos. Após este período de refluxo a reação foi resfriada até 100°C. A 100C adicionou-se em gotas com um funil de adição, no recipiente de reação, uma solução de amina de 13 6 g de dimet il-etanolamina, 68 g de trietanolamina e 614 g de 35 água desionizada por 20 minutos. Após completar a adição da solução de amina e misturar por 15 minutos, adicionou-se 4905 g de água desionizada com alta agitação. A reaçãofoi resfriada para 40°C e deixada misturando nesta temperatura de um dia para outro. A dispersão de resina foi filtrada através de um filtro de 25 mícrons. A dispersão acrílica resultante tinha um pH de 8,5, um conteúdo de sólidos de 42,4%, um tamanho médio de partícula de 1650 angstrom, e uma viscosidade de 100 centipoise.

Exemplo 2: Preparação de composições de revestimento Prepararam-se as amostras 1 e 2 usando os ingredientes e quantidades (em grama) mostrados na Tabela 1. As amostras foram preparadas como se segue. Os ingrediente de primeiro componente foram pesados juntos e processados por cerca de 5 minutos am aproximadamente 50 0 rpm. Os ingrediente de segundo componente foram pesados juntos e processados por cerca de 5 minutos am aproximadamente 500 rpm. As duas pré-misturas foram misturas uma com a outra por 2 minutos sob agitação imediatamente antes da aplicação.

Tabela 1

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1 Pasta de tinta baseada em SPARKLE SILVER 3500, um floco de alumínio obtenível comercialmente de Silberline Manufacturing Company. A quantidade de pasta usada foi tal que a razão ponderai de pigmento total para aglutinante para o revestimento acabado foi de 0,17 a 1,00.

2 Desespumante de polissiloxano modificado por poliéter fornecido por BYK Chemie.3 n-butoxipropanol fornecido por Dow Chemical Company.

4 Acetato de dietileno glicol butil éter fornecido por Dow Chemical Company.

Exemplo 3: Substratos de teste 5 As amostras 1 e 2 do Exemplo 2 e um revestimento base água forma aplicados em vários substratos plásticos. O revestimento base água foi SPECTRACRON® XPM 60360S, obtenível comercialmente de PPG Industries, Inc. Os revestimentos foram aplicados usando uma pistola de 10 aspersão Binks modelo 61 convencional, obtenível de ITW Industrial Finishing. Os revestimentos foram aplicados para um espessura de película de cerca de 20 mícrons e os painéis pintados foram permitidos desidratar em temperatura ambiente por 10 minutos. Subseqüentemente os painéis foram cozidos a 60°C por 30 minutos. Depois, os painéis foram acondicionados em condições ambientes por 7 dias. Os painéis foram então testados, e os resultados dos testes estão mostrados na Tabela 2.

Tabela 2

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1Mediu-Se a dureza usando um instrumento de teste de dureza Konig Pendulum de acordo com ASTM D 4366. 2Mediu-Se a resistência MEK de acordo com ASTM D 4752.

3Mediu-Se a aderência de acordo com ASTM D 3359.

4Resina de policarbonato LEXAN EXL 1414 obtenívelcomercialmente de GE Advanced Materials.5 Resina de acrilonitrila/butadieno/estireno DOW MAGNUM 344 obtenível comercialmente de Dow Chemical Company.

6 Liga de policarbonato/acrilonitrila-butadieno-estireno CYCOLOY IP 1000 obtenível comercialmente de GE Advanced Materials.

7 Resina de poli(cloreto de vinila) MP 101 Platinum DK2234 de PolyOne Corporation.

8 Mediu-Se a aderência de pós-umidade de acordo com ASTM D 3359 em painéis que tinham sido acondicionados a 98% de umidade e 60°C por 4 dias antes do teste de aderência.

Como se observa na Tabela 2, a amostra 1 que compreendeu uma composição de revestimento da presente invenção se comportou pelo menos semelhantemente ao revestimento base água, em termos de aderência, dureza, e resistência à umidade.

Aqueles treinados na técnica compreenderão rapidamente que podem ser feitas modificações na invenção sem sair dos conceitos divulgados na descrição anterior. Consideram-se tais modificações incluída dentro dos limites das reivindicações seguintes, salvo se as reivindicações, por sua linguagem, estabelecer expressamente o contrário. Conseqüentemente, as incorporações aqui descritas em detalhes são apenas ilustrativas e não limitam a abrangência da invenção cuja amplitude máxima será dada pelas reivindicações anexas e todas as equivalentes das mesmas.

Claims

1. Composição de revestimento muiticomponente base água, caracterizada pelo fato de compreender: (a) um primeiro componente compreendendo uma dispersão aquosacompreendendo (I) um polímero depolicarbonato/poliuretano, e (II) um poliol acrílico tendo um peso molecular médio numérico de não mais que 5.000; e (b) um segundo componente compreendendo um material tendo grupos funcionais reativos com os grupos 10 funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de policarbonato/poliuretano.

2. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser uma composição de baixo VOC.

3. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero de policarbonato/poliuretano compreender um polímero de policarbonato/poliuretano alifático.

4. Composição de revestimento, de acordo com a 20 reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero depolicarbonato/poliuretano ser preparado pela reação de um material contendo carbonato com funcionalidade hidroxi com um poliisocianato, sendo que o material contendo carbonato com funcionalidade hidroxi compreende o produtode reação de ácido carbônico, ou um derivado do mesmo,com um diol.

5. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de o diol compreender hexano--1,6-diol.

6. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro componente compreender uma dispersão aquosa de um polímero de policarbonato/poliuretano alifático tendo um limite de resistência à tração de 5500 psi e umaelongação na ruptura de 4 0 0%.

7. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliolacrílico ser preparado a partir de uma combinação de materiais polimerizáveis insaturados compreendendo: (a) de 2 a 50 por cento em peso de materiais polimerizáveis insaturados etilenicamente contendo hidroxi; (b) de 40 a 5 98 por cento em peso de materiais polimerizáveis insaturados etilenicamente livres de grupos hidroxila e de grupos ácido carboxílico; e (c) de 0,5 a 10 por cento em peso de materiais polimerizáveis insaturados etilenicamente compreendendo grupos ácido carboxílico.

8. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol acrílico ter um número de hidroxilas de 2 a 50 mg de KOG por grama de polímero.

9. Composição de revestimento, de acordo com - a 15 reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliolacrílico ter um peso molecular médio numérico de 1.000 a 3 . 000.

10. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliolacrílico ter um índice de polidispersão de 1 a 5.

11. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro componente compreender de 5 a 30 por cento em peso do polímero de policarbonato/poliuretano e de 30 a 90 papado poliol acrílico, sendo que as porcentagens em peso se baseiam no peso de sólidos de resina no primeiro componente.

12. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o materialtendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero de policarbonato/poliuretano compreender um poliisocianato solúvel em água ou dispersável em água.

13. Composição de revestimento, de acordo com a 35 reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o materialtendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do poliol acrílico e/ou do polímero depolicarbonato/poliuretano estar presente na composição de revestimento numa quantidade de 15 a 40 por cento em peso, baseado no peso total de sólidos de resina na composição.

14. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a dispersão aquosa compreender ainda um solvente orgânico.

15. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de o solventeorgânico compreender acetato de butil carbitol.

16. Substrato, caracterizado pelo fato de ser pelo menos parcialmente revestido com a composição conforme definida pela reivindicação 1.

17. Substrato, de acordo com a reivindicação 16, 15 caracterizado pelo fato de compreender um substratoplástico.

18. Substrato, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o substrato plástico compreender um material selecionado deacrilonitrila/butadieno/estireno e/ou policarbonato.

19. Substrato, caracterizado pelo fato de ser pelo menos parcialmente revestido com um revestimento compósito multicomponente compreendendo pelo menos uma camada de revestimento depositada de uma composição de revestimentoconforme definida pela reivindicação 1.

20. Composição de revestimento muiticomponente base água, caracterizada pelo fato de compreender uma dispersão aquosa de um polímero de policarbonato/poliuretano, sendo que quando a composição é depositada sobre pelo menos uma porção de um substrato plástico e curada, a composição produz um revestimento que adere ao substrato pelo menos tão bem quanto uma composição de revestimento contendo poliuretano multicomponente base água adere ao mesmo substrato quando aplicada nas mesmas condições.