ES2198906T3 - Composicion de recubrimiento no acuosa basada en una resina alquidica de secado por oxidacion y un fotoiniciador. - Google Patents
Composicion de recubrimiento no acuosa basada en una resina alquidica de secado por oxidacion y un fotoiniciador.Info
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Abstract
Una composición de recubrimiento no acuosa, basada en una resina alquídica de secado oxidativo y un fotoiniciador, caracterizados porque un ácido o ácido latente y uno o más compuestos del grupo de los viniléteres, acetales, y alcoxisilanos que son reactivos en presencia de un ácido, están incorporados en la composición de recubrimiento.
Description
Composición de recubrimiento no acuosa basada en
una resina alquídica de secado por oxidación y un
fotoiniciador.
La invención está relacionada con una composición
de recubrimiento no acuosa basada en una resina alquídica de secado
oxidativo y un fotoiniciador.
Tal composición de recubrimiento ha sido
propuesta antes en el documento
EP-A-234 641. La composición
descrita en dicho documento comprende una resina alquídica de
secado oxidativo, de un peso molecular comparativamente bajo, y un
grupo aliléter unido covalentemente a ella. Un secante como una sal
de cobalto y/o una sal de zirconio y, opcionalmente, un
fotoiniciador.
Un inconveniente de las composiciones de
recubrimiento descritas en dicho documento es que el curado a
temperaturas de 10ºC o inferiores, en particular de capas gruesas,
no es satisfactoria. Un inconveniente adicional de las composiciones
de recubrimiento conocidas es que se libera acroleína en el
curado.
La invención proporciona ahora una composición de
recubrimiento que se puede curar sin ningún problema también a
bajas temperaturas, incluso después de que ha sido aplicada como una
capa algo más gruesa.
La invención consiste en que un ácido o ácido
latente y uno o más compuestos pertenecientes al grupo de los
viniléteres, acetales, y alcoxisilanos, que son reactivos en
presencia de un ácido, se incorporan a una composición de
recubrimiento del tipo conocido mencionado en el párrafo
inicial.
Se debe tomar nota de que el documento
EP-A-234 641 menciona de pasada la
posibilidad de modificar las resinas alquídicas utilizadas con
compuestos que tienen, preferentemente, al menos dos grupos
reactivos, como poliisocianatos o polialcoxisilanos. Sin embargo, la
reactividad de estos grupos está destinada a su reacción con los
grupos funcionales presentes en la resina alquídica durante la
preparación de la resina.
Además, se debe tomar nota de que el documento
US-A 5.286.835 revela poliésteres terminados en
viniléter, adecuados para su uso en recubrimientos en general. No
hay sugerencias sobre incorporar tales compuestos en la de
recubrimiento composición no acuosa como se define en la presente
reivindicación 1.
Al menos parte de la composición de resina
alquídica que comprende, opcionalmente, varias resinas alquídicas
en las composiciones de recubrimiento no acuosas según la
invención, es de secado oxidativo como resultado de incorporar un
elevado número de compuestos alifáticos insaturados, una parte de
los cuales, al menos, es poliinsaturada. Los compuestos alifáticos
insaturados son, preferentemente, ácidos monocarboxílicos
alifáticos insaturados, más particularmente ácidos monocarboxílicos
alifáticos poliinsaturados. Ejemplos de ácidos grasos
monoinsaturados son el ácido miristoleico, ácido palmitoleico,
ácido oleico, ácido gadoleico, ácido erúcico, y ácido ricinoleico.
Se hace uso, preferentemente, de ácidos grasos que contienen dobles
enlaces conjugados, como el ácido graso del aceite de ricino
deshidratado y/o el ácido graso del aceite de madera. Otros ácidos
monocarboxílicos adecuados para su uso incluyen el ácido
tetrahidrobenzoico y el ácido abiético hidrogenado o no hidrogenado
o su isómero. Si se desea, los ácidos monocarboxílicos en cuestión
pueden usarse completamente o en parte como triglicérido, por
ejemplo, como aceite vegetal, en la preparación de la resina
alquídica. Si se desea, se pueden utilizar mezclas de dos o más de
tales ácidos monocarboxílicos o triglicéridos, en presencia,
opcionalmente, de uno o más ácidos monocarboxílicos
(ciclo)alifáticos saturados o aromáticos, por ejemplo, ácido
piválico, ácido 2-etilhexanoico, ácido láurico,
ácido palmítico, ácido esteárico, ácido
4-terc-butil-benzoico,
ácido ciclopentanocarboxílico, ácido nafténico, ácido
ciclohexanocarboxílico, ácido 2,4-dimetilbenzoico,
ácido 2-metilbenzoico, y ácido benzoico.
Si se desea, también se pueden incorporar ácidos
policarboxílicos en la resina alquídica, como ácido ftálico, ácido
isoftálico, ácido tereftálico, ácido
5-terc-butil-isoftálico,
ácido trimelítico, ácido piromelítico, ácido succínico, ácido
adípico, ácido 2,2,4-trimetiladípico, ácido
azelaico, ácido sebácico, ácidos grasos dimerizados, ácido
ciclopentan-1,2-dicarboxílico, ácido
ciclohexan-1,2-dicarboxílico, ácido
4-metilciclohexan-1,2-dicarboxílico,
ácido tetrahidroftálico, ácido
endometilen-ciclohexano-1,2-dicarboxílico,
ácido
butan-1,2,3,4-tetracarboxílico,
ácido
endoisopropiliden-ciclohexano-1,2-dicarboxílico,
ácido
ciclohexan-1,2,4,5-tetracarboxílico,
y ácido
butan-1,2,3,4-tetracarboxílico. Si
se desea, los ácidos carboxílicos en cuestión pueden usarse como
anhídridos o en forma de un éster, por ejemplo, un éster de un
alcohol que tiene de 1 a 4 átomos de carbono.
Además, la resina alquídica puede estar compuesta
por compuestos de hidroxilo di- o polivalentes. Ejemplos de
compuestos de hidroxilo divalente adecuados son etilenglicol,
1,3-propanodiol, 1,6-haxanodiol,
1,12-dodecanodiol,
3-metil-1,5-pentanodiol,
2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiol,
2,2-dimetil-1,3-propanodiol,
y
2-metil-2-ciclohexil-1,3-propanodiol.
Ejemplos de trioles adecuados son el glicerol, trimetilol etano, y
trimetilol propano. Polioles adecuados, que tienen más de 3 grupos
hidroxilo, son pentaeritritol, sorbitol, y los productos de
eterificación de los compuestos en cuestión, como ditrimetilol
propano y di-, tri-, y tetrapentaeritritol. Preferentemente, se
hace uso de compuestos que tienen de 3 a 12 átomos de carbono, por
ejemplo, glicerol, pentaeritritol y/o dipentaeritritol.
Las resinas alquídicas se pueden obtener por
esterificación directa de los componentes constituyentes, con la
opción de que una parte de estos componentes haya sido convertido
ya en un éster de dioles o un poliéster de dioles. Si no, se pueden
añadir los ácidos grasos insaturados en forma de un aceite secante,
como aceite de linaza, aceite de atún, aceite de ricino
deshidratado, aceite de coco, y aceite de coco deshidratado. La
transesterificación con los otros ácidos y dioles añadidos dará,
entonces, la resina alquídica final. En general, esta
trasesterificación tiene lugar a una temperatura en el intervalo de
115 a 250ºC con disolventes como tolueno y/o xileno también
presentes, opcionalmente. La reacción se realiza, en general, en
presencia de una cantidad catalítica de un catalizador de
transesterificación. Ejemplos de catalizadores de
transesterificación adecuados para su uso incluyen ácidos como el
ácido p-toluensulfónico, un compuesto básico como
una amina, o compuestos como óxido de calcio, óxido de cinc,
ortotitanato de tetraisopropilo, óxido de dibutilestaño, y cloruro
de trifenilbencilfosfonio.
El peso molecular medio numérico de la resina
alquídica así preparada es, preferentemente, de, al menos, 1000 y de
no más de 2800; se pueden conseguir también resultados favorables
con pesos moleculares mayores, pero será a costa del contenido en
sólidos en la composición de recubrimiento final.
Los compuestos de viniléter, acetal y/o
alcoxisilano utilizados según la presente invención contienen,
preferentemente, al menos, dos grupos de viniléter, acetal y/o
alcoxisilano y tienen un peso molecular de 150 o mayor. Ya que la
mayoría de los compuestos de viniléter, de acetal y/o de
alcoxisilano disponibles de forma comercial contienen sólo un grupo
viniléter, acetal y/o alcoxisilano y, además, a lo sumo un grupo
funcional amino, epoxi, tiol, isocianato, acrílico, hidruro o
hidroxilo, se forma primero un aducto de tal compuesto a un
compuesto que tiene, al menos, dos grupos capaces de reaccionar con
un grupo amino, epoxi, tiol, isocianato, acrílico, hidruro o
hidroxilo. Como ejemplos se pueden mencionar compuestos que tienen
un grupo epoxi, isocianato, hidroxilo y/o éster o compuestos con un
grupo insaturado de forma etilénica o etinilénica incorporado en
ellos.
Ejemplos de compuestos epoxi sólidos o líquidos,
al menos, difuncionales adecuados para su uso en el aducto en
cuestión incluyen los di- o poliglicidiléteres de compuestos
hidroxi (ciclo)alifáticos o aromáticos como etilenglicol,
glicerol, ciclohexanodiol, fenoles mononucleares di- o
polivalentes, bisfenoles como Bisfenol A y Bisfenol F, y fenoles
polinucleares; glicidiléteres de ácidos grasos que tienen, digamos,
de 6 a 24 átomos de carbono; (met)acrilato de glicidilo;
compuestos epoxi que contienen un grupo isocianurato, un
polibutadieno epoxidado; resinas hidantoina-epoxi;
resinas epoxi obtenidas por epoxidación de alquenos alifáticos y/o
cicloalifáticos, como dióxido de dipenteno, dióxido de
diciclopentadieno, y dióxido de vinilciclohexeno, y resinas que
contienen grupos glicidilo como poliésteres o poliuretanos que
contienen uno o más grupos glicidilo por molécula, o mezclas de las
resinas epoxi en cuestión. El grupo epoxi en estos compuestos es
adecuado para su reacción con los compuestos de viniléter, acetal, y
alcoxisilano funcionalizados con amino y funcionalizados con
tiol.
Ejemplos de compuestos de isocianato, al menos,
difuncionales, adecuados para su uso en el aducto en cuestión
incluyen di-, tri- o tetraisocianatos alifáticos, cicloalifáticos o
aromáticos que pueden estar insaturados de forma etilénica o no,
como: diisocianato de 1,2-propileno, diisocianato
de trimetileno, diisocianato de tetrametileno, diisocianato de
2,3-butileno, diisocianato de hexametileno,
diisocianato de octametileno, diisocianato de
2,2,4-trimetilhexametileno, diisocianato de
2,4,4-trimetilhexametileno, diisocianato de
dodecametileno, diisocianato de
\omega,\omega'-dipropiléter, diisocianato de
1,3-ciclopentano, diisocianato de
1,2-ciclohexano, diisocianato de
1,4-ciclohexano, diisocianato de isoforona,
1,3-diisocianato de
4-metil-ciclohexano, diisocianato de
transvinilideno, diisocianato de
4,4'-diciclohexil-metano,
diisocianato de
4,4'-(3,3'-dimetil)diciclohexil-metano,
un diisocianato de tolueno,
1,3-bis(isocianatometil)benceno, un
diisocianato de xileno,
1,5-dimetil-2,
4-bis(isocianatometil)benceno,
1,5-dimetil-2,4-bis(isocianatoetil)benceno,
1,3,5-trietil-2,4-bis(isocianatometil)benceno,
diisocianato de 4,4-difenilo, diisocianato de
4,4'-(3,3'-dicloro)difenilo, diisocianato de
4,4'-(3,3'-difenil)difenilo, diisocianato de
4,4'-(3,3'-dimetoxi)difenilo, diisocianato de
4,4'-difenilmetano, diisocianato de
4,4'-(3,3'-dimetil) difenilmetano, un diisocianato
de naftaleno, el aducto de dos moléculas de un diisocianato, por
ejemplo, diisocianato de hexametileno o diisocianato de isoforona,
a un diol como etilenglicol, el aducto de 3 moléculas de
diisocianato de hexametileno a 1 molécula de agua (disponible bajo
la marca comercial Desmodur N de Bayer), el aducto de 1 molécula de
trimetilol propano a 3 moléculas de diisocianato de tolueno
(disponible bajo la marca comercial Desmodur L de Bayer), el aducto
de 1 molécula de trimetilol propano a 3 moléculas de diisocianato de
isoforona, compuestos como triisocianato de
1,3,5-benceno y triisocianato de
2,4,6-tolueno, y el aducto de 1 molécula de
pentaeritritol a 4 moléculas de diisocianato de tolueno. Se
utiliza, preferentemente, un di- o triisocianato alifático o
cicloalifático que tiene de 8 a 36 átomos de carbono.
Los compuestos funcionalizados con isocianato son
adecuados para su reacción con los compuestos de viniléter, de
acetal, y de alcoxisilano funcionalizados con amino, funcionalizados
con tiol y funcionalizados con hidroxilo.
Como compuestos de hidroxilo di-, tri-, o
polivalentes adecuados se pueden mencionar etilenglicol,
propilenglicol, dietilenglicol, tetrametilendiol, neopentilglicol,
hexametilendiol, ciclohexanodiol,
bis-(4-hidroxi-ciclohexil-metano,
glicerol, trimetilol etano, trimetilol propano, isocianurato de
tris(2-hidroxietilo), y pentaeritritol.
Polioles y otros compuestos funcionalizados con hidroxilo adecuados,
como poliésteres de dioles y polioles y dioles poliéteres y
polioles han sido descritos, entre otros, en H. Wagner y H. F.
Sarx, Lackkunstharze, 5ª edición, 1971 (Carl Hanser Verlag,
München).
Los polioles son adecuados para su reacción con
compuestos de viniléter, acetal, y alcoxisilano funcionalizados con
isocianato.
Compuestos de éster adecuados son ésteres de
ácidos policarboxílicos y alcoholes de bajo punto de ebullición.
Ejemplos son metil, etil, n-propil, isopropil,
n-butil, sec-butil, y
terc-butil ésteres de ácidos di-, tri-, o
tetracarboxílicos, como el ácido malónico, ácido adípico, ácidos
grasos dímeros, ácido meleico, ácido fumárico, ácido
ciclohexan-1,2-dicarboxílico, ácido
ftálico, ácido isoftálico, ácido
ciclohexan-1,3-dicarboxílico, ácido
ciclohexan-1,4-dicarboxílico, ácido
tiofen-1,5-dicarboxílico, ácido
trimelítico, ácido etilentetracarboxílico, ácido
acetilendicarboxílico, y ácido
propan-1,1,2,3-tetracarboxílico.
Estos compuestos pueden entrar en reacción con compuestos de
viniléter, acetal o alcoxisilano funcionalizados con hidroxilo y
funcionalizados con amino.
Los compuestos con un grupo insaturado de forma
etilénica o etinilénica pueden distinguir entre compuestos que
tienen grupos ricos en electrones y compuestos que tiene grupos
pobres en electrones. Los grupos ricos en electrones se pueden
dividir en dos categorías; aquéllos capaces de reaccionar con
compuestos de viniléter, acetal, o alcoxisilano funcionalizados con
hidroxilo, amino, y sililhidruro, y aquéllos capaces de reaccionar
sólo con compuestos de viniléter, acetal, o alcoxisilano
funcionalizados con sililhidruro. Ejemplos de compuestos de alqueno
o alquino ricos en electrones reactivos con grupos hidroxilo, amino
o sililhidruro son: diviniléteres, ésteres de vinilo de ácidos
policarboxílicos, polienaminas,
poli(-1-alquensulfuros), dialquinéteres,
dialquintioéteres, ésteres de alquino de ácidos
policarboxílicos.
Ejemplos de compuestos de alqueno o alquino ricos
en electrones capaces, también, de reaccionar con compuestos
funcionalizados con sililhidruro son: ácidos grasos insaturados y
sus ésteres o amidas, otros ácidos carboxílicos insaturados,
excepto para ácidos carboxílicos
\alpha,\beta-insaturados, y sus ésteres o
amidas.
Ejemplos de compuestos que tienen grupos
etilénicos o etinilénicos pobres en electrones son ésteres
\alpha,\beta-insaturados, amidas, cetonas, y
otros aceptores tipo Michael conocidos en la bibliografía (como se
describe, por ejemplo, en J. March, Advanced Organic Chemistry,
Reaction, Mechanism and Structure, 4ª Ed. (Wiley Interscience:
1992), p. 795 y las referencias citadas en él).
Ejemplos representativos de compuestos que
tienen, al menos, 2 grupos acriloilo o metacriloilo, incluyen los
ésteres (met)acrílicos de polioles di-, tri- o polivalentes,
incluyendo poliésteres de polioles y polioles poliéteres; aductos
de, por una parte, un éster (met)acrílico, que contiene un
grupo hidroxilo, de un poliol a, por otra parte, un compuesto de
isocianato, al menos, difuncional; y aductos del ácido
(met)acrílico a un compuesto epoxi, al menos,
difuncional.
Los compuestos funcionalizados con acriloilo y
metacriloilo son adecuados para su reacción con compuestos de
viniléter, acetal, o alcoxisilano funcionalizados con amino o
funcionalizados con tiol.
Según la invención, se da preferencia a una
composición de recubrimiento en la que los compuestos de viniléter,
acetal, y/o alcoxisilano están covalentemente unidos a la resina
alquídica por adición vía un grupo reactivo, como un grupo amino,
hidroxilo, tiol, hidruro, epoxi y/o isocianato. Para este fin,
estos compuestos tienen que poseer, al menos, un grupo capaz de
formar un aducto con los grupos reactivos presentes en la resina
alquídica.
Para incorporar grupos viniléter en la resina
alquídica se hace uso de un compuesto de viniloxialquilo, cuyo
grupo alquilo se sustituye con un grupo reactivo, como un grupo
hidroxilo, amino, epoxi o isocianato, que es capaz de formar un
aducto con uno o más grupos reactivos presentes en la resina
alquídica.
Ejemplos de compuestos de viniléter capaces de
estar covalentemente unidos a la resina alquídica por adición son
etilenglicol monoviniléter, butanodiol monoviniléter, hexanodiol
monoviniléter, trietilenglicol monoviniléter, ciclohexanodimetanol
monoviniléter, 2-etilhexanodiol monoviniléter,
politetrahidrofurano monoviniléter, tetraetilenglicol
monoviniléter, trimetilol propano diviniléter, y aminopropil
viniléter.
Los aductos se pueden formar, por ejemplo,
haciendo reaccionar el compuesto de viniléter que contiene un grupo
hidroxilo o un grupo amino con un exceso de un diisocianato, seguido
de la reacción de este aducto que contiene grupos isocianato libres
con los grupos hidroxilo libres de la resina alquídica. Se emplea,
preferentemente, un método en el que, primero, se hacen reaccionar
los grupos hidroxilo libres de la resina alquídica con un exceso de
un poliisocianato, después de lo que los grupos isocianato libres
se hacen reaccionar con compuesto de viniléter que contiene un grupo
amino o un grupo hidroxilo. Se puede utilizar un diéster en vez de
un diisocianato. La transesterificación de los grupos hidroxilo
presentes en la resina alquídica con un exceso de grupos éster del
diéster, seguida de transesterificación o transamidación de los
grupos éster restantes con compuestos de viniléter funcionalizados
con hidroxilo y compuestos viniléter funcionalizados con amino,
respectivamente, da como resultado resinas alquídicas
funcionalizados con viniléter.
En lugar de usar el método discutido
anteriormente, en el que un aducto se forma haciendo reaccionar
grupos isocianato o grupos éster con grupos hidroxilo o grupos
amino, es posible incorporar grupos (met)acrilato en la
resina alquídica durante su preparación realizando la preparación
de la resina alquídica en presencia de un éster de
met(acrilato) funcionalizado con hidroxi, como metacrilato de
hidroxietilo (HEMA), y convirtiendo, después, la resina alquídica
así funcionalizada por medio de una reacción de Michael con un
compuesto que contiene un grupo viniléter y un grupo amino primario,
seguido de reacción con, por ejemplo, un compuesto de isocianato,
para obtener un átomo de nitrógeno no básico.
Para la obtención de resinas alquídicas
funcionalizados con acetal se hace uso, en general, de un
dialquilacetal funcionalizado con un grupo amino. Ejemplos de
compuestos de acetal adecuados son dimetilacetal del
4-aminobutiraldehido y dietilacetal del
4-aminobutiraldehido. La resina alquídica se
modifica añadiendo el aminoacetal monómero a una resina alquídica
funcionalizada con grupos isocianato, grupos éster de un alcohol de
bajo punto de ebullición, o grupos (met)acrilato. La resina
alquídica modificada con dialquilacetal así obtenida puede ser
incorporada a una composición de recubrimiento que tiene un alto
contenido en sólidos y una baja viscosidad. Si no, la preparación de
resinas alquídicas funcionalizados con acetal puede tomar la forma
de hacer reaccionar un hidroxiacetal con los grupos carboxilo de la
resina alquídica o haciendo reaccionar un compuesto de diisocianato
o de diéster con los grupos hidroxilo de la resina alquídica.
Para la incorporación de grupos alcoxisilano en
la resina alquídica se hace uso de un compuesto de siloxano que
tiene uno o más grupos reactivos que se hacen reaccionar,
posteriormente, con uno o más de los constituyentes que forman la
resina alquídica. Se han logrado resultados favorables en este
método utilizando un alcoxisilano que satisface la fórmula:
X_{a}-Si(R_{1})_{b}(R_{2})_{c},
en la
que
R_{1} tiene el significado de un grupo alcoxi u
oxialquilenalcoxi o, si X representa un átomo de hidrógeno, de un
átomo de halógeno, R_{2} tiene el significado de un grupo
alifático, cicloalifático o aromático, y X representa un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo sustituido con un grupo amino,
isocianato, mercapto o epoxi, en la que a= 1 a 3, b= 1 a 3, c= 0 a
2, y a+b+c= 4.
R_{1} es, preferentemente, un grupo alcoxi
inferior que tiene de 1 a 4 átomos de carbono en el grupo alcoxi y
R_{2} es, preferentemente, un grupo que no tiene más de 18 átomos
de carbono.
Ejemplos de compuestos de siloxano adecuados son
3-aminopropil-trietoxisilano,
aminosilano modificado con poliglicoléter,
3-aminopropil-trimetoxisilano,
3-aminopropiltris-metoxi-etoxietoxisilano,
3-aminopropil-metil-dietoxisilano,
N-2-aminoetil-3-aminopropil-trimetoxisilano,
N-2-aminoetil-3-aminopropil-metildimetoxi-silano,
N-metil-3-aminopropil-trimetoxisilano,
3-ureidopropil-trietoxisilano,
3,4,5-dihidroimidazol-1-il-propiltrietoxisilano,
3-metacriloxipropil-trimetoxisilano,
3-glicidiloxipropil-trimetoxisilano,
3-mercaptopropil-trimetoxisilano, y
3-mercaptopropil-metil-dimetoxisilano,
trietoxisilano, dietoximetilsilano, dimetoximetilsilano,
trimetoxisilano, triclorosilano, triyodosilano, tribromosilano,
diclorometilsilano, y dibromometilsilano.
La resina alquídica puede modificarse, por
ejemplo, añadiendo un alcoxisilano modificado con un grupo amino a
una resina alquídica funcionalizada con un poliisocianato o un
poliéster de un alcohol de bajo punto de ebullición. Los
alcoxisilanos funcionalizados con hidruro pueden estar unidos
directamente a la resina alquídica, es decir, sin modificación con
una molécula de acoplamiento como un diisocianato o diéster,
añadiendo un compuesto que contiene un grupo sililhidruro a un
grupo insaturado de forma etilénica, en la resina alquídica. Esta
adición está catalizada por un metal de transición. En este método
se prefiere hacer uso de un sililhidruro halogenado y, al término
de la reacción de adición, convertirlo en un compuesto de
alcoxisilano con un alcohol de bajo punto de ebullición. La reacción
de adición avanza más favorablemente en ausencia de grupos que
impidan estéricamente y es óptima cuando los grupos insaturados de
forma etilénica son grupos terminales, como es el caso de ésteres
del ácido 10-undecenocarboxílico. La resina
alquídica modificada con alcoxisilano obtenida de esta forma puede
incorporarse en una composición de recubrimiento que tiene un alto
contenido en sólidos y una baja viscosidad.
Según la invención, se da preferencia a una
composición de recubrimiento en la que la proporción del número de
grupos de secado oxidativo presentes en la resina alquídica frente
al número de grupos reactivos en presencia de un ácido está en el
intervalo de 1/10 a 15/1, dándose preferencia a una proporción en el
intervalo de 1/3 a 5/1. Se pueden utilizar varias resinas
alquídicas en lugar de una única resina alquídica modificada, con
una resina alquídica que está sumamente modificada y las otras que
lo están menos o no lo están en absoluto. Lo que es de importancia
es la proporción entre el número de grupos de secado oxidativo y el
número de grupos reactivos en presencia de un ácido.
El valor de pKa del ácido bajo la influencia del
cual los compuestos ácido reactivos se activan es < 5,
preferentemente \leq3.
Ejemplos de ácidos adecuados son derivados del
ácido sulfónico, como el ácido metanosulfónico, ácido
p-toluensulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico,
derivados del ácido fosfórico, como el éster dibutílico del ácido
fosfórico y/o derivados adecuados de ácido carboxílico sustituido,
como el ácido tricloroacético y el ácido trifluoroacético. Hasta
ahora, se han obtenido resultados óptimos utilizando éster
dibutílico del ácido fosfórico.
Los fotoiniciadores adecuados para su uso según
la invención son, en líneas generales, compuestos activados por
intensidades UV bajas y la luz del día. Fotoiniciadores adecuados
son óxidos de acilfosfina, compuestos de tioxantona, y sus mezclas.
Tanto los fotoiniciadores de óxido de monoacilfosfina, como se
muestra, por ejemplo, en los documentos
EP-A-0 007 508 y
EP-0 413 657, como los fotoiniciadores de óxido de
bis-acilfosfina, como se muestra, por ejemplo, en
los documentos EP-A-0 184 095,
EP-A-0 413 657, GB 2.259.704, y GB
2.292.740, se pueden utilizar como fotoiniciadores en la
composición de recubrimiento de la presente invención. Un ejemplo de
un fotoiniciador de óxido de monoacilfosfina es el óxido de
(2,4,6-trimetilbenzoil)-difenil-fosfina
(Lucirin® TPO). Ejemplos de fotoiniciadores de óxido de
bis-acilfosfina incluyen el óxido de
bis(2,6-dimetoxibenzoil)-2,4,4-trimetilpentil-fosfina,
óxido de
bis(2,6-dimetoxibenzoil)-2,2,4-trimetilpentil-fosfina,
y óxido de
bis(2,4,6-trimetoxibenzoil)-fenil-fosfina.
Ejemplos de compuestos de tioxantona incluyen
2-isopropil-tioxantona,
1-cloro-4-propoxitioxantona,
2,4-dietoxi-tioxantona, y
2-clorotioxantona. Se han obtenido resultados muy
favorables hasta ahora utilizando óxido de
\breakbis (2,6-dimetoxibenzoil)-2,4,4-trimetilpentil-fosfina como fotoiniciador.
En general, se obtienen resultados favorables
cuando el fotoiniciador está presente en una cantidad del 0,01 al
5% en peso, calculada sobre la cantidad total de resina alquídica
insaturada de forma etilénica presente. En este caso se da
preferencia a una cantidad en el intervalo del 0,01 al 2% en peso,
más particularmente, en el intervalo del 0,05% al 2% en peso.
Cuando se usa un activador, se da preferencia a una cantidad que
hace del 10 al 200% en peso del fotoiniciador.
Mientras que la resina alquídica insaturada de
forma etilénica se cura por secado oxidativo bajo la influencia de
un fotoiniciador, los viniléteres, acetales y/o alcoxisilanos se
curan bajo la influencia de un ácido y, en el caso de acetales y/o
alcoxisilanos, en presencia, también, de una pequeña cantidad de
humedad del ambiente. De este modo, para aumentar la estabilidad de
almacenado de las composiciones de recubrimiento según la invención,
se hace un uso ventajoso de un fotoiniciador que libera un ácido
bajo la influencia de radiación electromagnética. Tales
fotoiniciadores han sido revelados, entre otros, por G. Li Bassi et
al. en "Photoinitiators for the simultaneous generation of free
radicals and acid hardening catalysts", en una publicación
distribuida durante un simposio de Chemspec Europe 87 BACS.
Como un ejemplo, se puede mencionar el compuesto
(MDTA),
2-metil-1-[4-(metiltiofenil)]-2-[4-metilfenilsulfonil]propan-1-ona,
que es comercializado por Fratelli Lamberti Spa, Varese,
Italia.
Otros ácidos latentes se revelan, por ejemplo, en
los documentos EP-A-0 139 609,
EP-A-0 164 314,
EP-A-0 199 672,
EP-A-0 571 330,
EP-A-0 780 729, y GB 2.306.958.
Si no, se puede hacer uso de ácidos latentes que
se desbloquean con la humedad del ambiente. Como un ejemplo puede
mencionarse los sililésteres de ácidos sulfónicos, como el ácido
trimetilsilil-p-toluensulfónico.
En general, una pequeña cantidad de disolventes
orgánicos se incorpora en las composiciones de recubrimiento según
la invención. Se da preferencia, en tal caso, a disolventes que
tienen un punto de ignición de, al menos, 55ºC y un punto de
ebullición en el intervalo de 140ºC a 260ºC. Como un ejemplo se
pueden mencionar hidrocarburos alifáticos, cicloalifáticos o
aromáticos que tienen, en promedio, de 9 a 16 átomos de carbono por
molécula, alcoholéteres, y acetatos de alcoholéter o mezclas de los
mismos. Ejemplos de tales disolventes incluyen los disolventes
hidrocarbonados disponibles bajo las marcas comerciales Shellsol H,
Shellsol K, y Shellsol AB, todos de Shell Chemicals, y
Solvesso-150 de Esso, así como compuestos como
etildiglicol, acetato de etilglicol, butilglicol, acetato de
butilglicol, butildiglicol, acetato de butildiglicol, y acetato de
metoxipropilenglicol. Preferentemente, el disolvente tiene un punto
de ebullición en el intervalo 170ºC a 230ºC. Si se desea, pueden
estar presentes en la composición de recubrimiento pequeñas
cantidades de éteres, ésteres, cetonas, ésteres de alcoholes, y
alcoholes y glicoles.
Si se desea, la composición de recubrimiento
según la invención puede contener toda clase de aditivos y
adyuvantes, por ejemplo, pigmentos, tintes, materiales de carga,
antioxidantes, antiozonantes, agentes reductores del brillo, agentes
tixotrópicos, aminas estéricamente impedidas, bactericidas,
fungicidas, agentes antipiel, perfumes, agentes antiespumantes,
estabilizadores de secado, ceras finamente dispersadas y polímeros
como resinas de hidrocarburo, resinas de colofonia, resinas
fenólicas, y resinas cetónicas.
Pigmentos adecuados son, por ejemplo, pigmentos
naturales o sintéticos que pueden ser transparentes o no. Ejemplos
de pigmentos adecuados son dióxido de titanio, rojo de óxido de
hierro, naranja de óxido de hierro, amarillo de óxido de hierro,
azul de ftalocianina, verde de ftalocianina, anaranjado de
molibdato, titanato de cromo, y colores térreos como ocres, tierras
verdes, pardos oscuros, y siena tostado o natural. En general, los
pigmentos para acabados se usan en una cantidad de no más del 150%
en peso, preferentemente del 50 al 125% en peso, en relación con la
resina alquídica (calculado como un sólido seco). Ejemplos de
agentes tixotrópicos adecuados son agentes inorgánicos como
montmorillonitas de magnesio modificadas biológicamente, por
ejemplo, aquéllas disponibles bajo las marcas comerciales Bentone 27
y 38 de National Lead Co., pero preferentemente aductos de un
diisocianato, digamos, diisocianato de hexametileno, a una monoamina
o hidroximonoamina que tiene de 1 a 5 átomos de carbono alifáticos,
por ejemplo, bencilamina, aductos de un diisocianato alifático
simétrico u homocíclico con una mono- o diamina que tiene, al menos,
un grupo amino primario y un grupo éter, y aductos de un
isocianurato trímero de un diisocianato que tiene de 3 a 20 átomos
de carbono a una amina que tiene uno o más grupos amino
primarios.
Las composiciones de recubrimiento se pueden
aplicar a un sustrato de cualquier forma adecuada, por ejemplo, por
medio de un rodillo, por pulverización, con brocha, por rociado,
por recubrimiento por flujo o por inmersión. La composición se
aplica, preferentemente, con brocha.
Sustratos adecuados incluyen metales o materiales
sintéticos, madera, hormigón, cemento, ladrillo, papel o cuero,
todos los cuales pueden haber sido pretratados o no. Metales
adecuados incluyen hierro, acero, y aluminio. La capa aplicada puede
curarse muy adecuadamente a una temperatura de, por ejemplo,
0-40ºC. Opcionalmente, se puede emplear una
temperatura de curado por encima de 40ºC, resultado de lo cual el
tiempo de curado puede reducirse.
\newpage
La invención será más ilustrada con referencia a
los siguientes ejemplos. Huelga decir que éstos son realizaciones
de ejemplo a los que la invención no está limitada.
A menos que se especifique de otra manera,
"partes" significa "partes en peso" y "%" significa
"porcentaje en peso" en lo que sigue. El contenido en sólidos
SC se calculó o determinó conforme a la norma ISO
3251-1993 después de una hora de calefacción a 120ºC
y se da en % en peso. La viscosidad se determinó a 23ºC usando un
viscosímetro como especifica Brookfield (usillo 4 y el motor fijado
a 30) y se da en cPa.s. El índice de acidez y el valor del número
de hidroxilo se dan en mg de KOH por gramo de resina. Los pesos
moleculares se determinaron por medio de GPC (THF como fase móvil y
poliestireno como patrón). Las composiciones de recubrimiento a ser
analizadas tenían, cada una, una viscosidad de \pm 40 cPa.s
(plano-cono, 10.000 s^{-1}) como resultado de la
dilución con acetato de butilo. Se curaron con la ayuda de un
registrador de secado BK originario de The Mickle Lab. England Co.,
Gomshall, Surrey, Inglaterra.
Los resultados obtenidos de esta manera se pueden
clasificar como sigue:
Fase 1: | la línea trazada por la aguja se cierra de nuevo. |
Fase 2: | la aguja traza una línea irregular ("libre de polvo"). |
Fase 3: | la aguja traza una línea recta en la pintura que no se cierra de nuevo. |
Fase 4: | la aguja no deja más marca ("templado en profundidad"). |
El resultado se indica por fase a través del
número de horas durante las cuales la aguja muestra el efecto para
esa fase particular. Cuantas más horas se emplee para una fase
particular, más lento trascurrirá el proceso de curado durante esa
fase.
La fortaleza de la película se determinó con una
uña en películas aplicadas a una lámina de vidrio en tal grosor
como para dar una capa seca de 40-50 \mum. En este
procedimiento la uña se pone en ángulos rectos respecto a la
película y se mueve ligeramente. Los resultados de este análisis se
representan como sigue:
- - | = película dañada ejerciendo una presión mínima en el sustrato. |
- | = película dañada ejerciendo una presión ligera. |
\pm | = película dañada ejerciendo presión. |
+ | = película no dañada, pero deformada (la huella de la uña permanece visible). |
++ | = película no dañada (no permanece la huella de la uña). |
Las abreviaturas usadas en los ejemplos a
continuación tienen los siguientes significados:
AMEO-T | : 3-aminopropiltrietoxisilano (Pm= 222). |
BAPO | : óxido de bis(2,6-dimetilbenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina. |
DEM | : malonato de dietilo. |
HBVE | : 4-hidroxibutil-viniléter |
PENTA | : pentaeritritol. |
MA | : anhídrido maleico. |
IPDI | : diisocianato de isoforona. |
DBF | : éster dibutílico del ácido fosfórico |
MDTA | : 2-metil-1-[4-(metiltiofenil)]-2-[4-metilfenilsulfonil]propan-1-ona |
(ácido latente de Fratelli Lamberti Spa, Italia). | |
SC | : contenido en sólidos (determinado después de 60 min de secado a 120ºC |
conforme a la norma ISO 3251-1993). |
Se mezclaron y calentaron, con agitación
constante, a 185ºC durante 50 minutos, 1697 partes (6,0 moles) de
ácido graso ricinénico (disponible de forma comercial como Nouracid
DE554 de Akzo Nobel Chemicals), 409 g (3,0 moles) de PENTA, y 2,1 g
de ácido maleico. Se añadió xileno a 240ºC, y se eliminó el agua de
la reacción, a reflujo, hasta que se alcanzó un índice de acidez de
1,7. Después de enfriar se obtuvo una resina alquídica con las
siguientes propiedades, estando relacionados los valores listados,
con un contenido en sólidos del 100%.
\newpage
Contenido en sólidos SC (teórico) | 100 |
Índice de acidez mg de KOH/g | 1,7 |
Número de hidroxilo (teórico) mg de KOH/g | 169 |
Peso molecular medio numérico Mn | 1323 |
Peso molecular medio ponderal Mw | 1661 |
Se mezclaron 560 g (1,69 equivalentes de
hidroxilo) de la resina alquídica preparada anteriormente, con 263
g (1,64 moles) de DEM en 17,5 g de xileno, después de lo cual la
mezcla se calentó a 197ºC y se mantuvo a dicha temperatura, con
reflujo, durante 80 minutos. Después de la eliminación del etanol
la temperatura se bajó a 122ºC y se añadieron 381 g (1,72 moles) de
AMEO- T, seguido por un aumento de la temperatura a 200ºC y
destilación del etanol. Cuando, después de 30 minutos, no se
recogió más etanol, se bajó la presión a 600 mbar. A continuación,
se destilaron otros 85 g de etanol. Después de la eliminación del
xileno de la mezcla de reacción, se obtuvo una resina alquídica
funcionalizada con alcoxisilano que tiene las siguientes
propiedades:
Contenido en sólidos SC (teórico) | 100 |
Índice de acidez mg de KOH/g | 0,8 |
Peso molecular medio numérico Mn | 1774 |
Peso molecular medio ponderal Mw | 3905 |
Viscosidad en cPa.s | 49 |
En un matraz de tres bocas equipado con un
agitador y una columna de destilación, se calentó, a 186ºC, una
mezcla compuesta por 1275 g (4,5 moles) de ácido graso ricinénico
(disponible de forma comercial como Nouracid DE554 de Akzo Nobel
Chemicals), 246 g (1,8 moles) de PENTA, y 1,5 g de MA, destilándose
el agua liberada durante la reacción. A continuación, se añadieron
188 g de xileno, y se calentó la mezcla de reacción a 240ºC, con
reflujo, hasta que no se recogió más agua. Después de enfriar con
nitrógeno la mezcla de reacción, se dejó estar toda la noche,
después de lo cual se destiló el xileno a vacío a una temperatura
< 200ºC. El producto intermedio tenía las siguientes
propiedades:
Contenido en sólidos SC (teórico) | 100 |
Índice de acidez mg de KOH/g | 1,0 |
Peso molecular medio numérico Mn | 1378 |
Peso molecular medio ponderal Mw | 1745 |
Viscosidad, cPa.s | 25 |
Número de OH (teórico) | 105 |
Cargada en un matraz de tres bocas de 2000 ml,
equipado con un agitador y una columna de destilación, estaba una
mezcla compuesta por 154 g de acetato de metoxipropilo, 294 g (2,64
eq. de NCO) de IPDI, y 0,3 g de dilaurato de dibutilestaño, después
de lo que la temperatura se elevó a 80ºC. A esta mezcla se
añadieron, durante un periodo de dos horas, 705 g (1,32 eq. de
hidroxilo) de la resina alquídica funcionalizada con hidroxilo
preparada como se especifica en el apartado 2.1. Al finalizar la
dosificación, se añadieron 35 g más de acetato de metoxipropilo, y
la mezcla de reacción se agitó, a, aproximadamente, 80ºC, hasta que
el contenido de isocianato libre fue de un 4,68% basado en la
solución. La mezcla de reacción se enfrió entonces a
25-30ºC, y se añadieron 280 g (1,27 moles) de
AMEO-T durante un periodo de 1 hora, teniendo
cuidado de asegurar que la temperatura no se elevara por encima de
40ºC. Después de enfriar, se añadieron 321 g de acetato de
metoxipropilo. Cuando el contenido de isocianato libre ya no estuvo
sujeto a cambios, se añadieron 44 g de n-butanol.
El producto así obtenido tenía las siguientes propiedades:
Índice de acidez mg de KOH/g | 0,4 |
Viscosidad, cPa.s | 65 |
Peso molecular medio numérico Mn | 2088 |
Peso molecular medio ponderal Mw | 3169 |
Contenido en sólidos SC (teórico) | 70,0 |
Se mezclaron 250 g (0,75 equivalentes de
hidroxilo) de la resina alquídica preparada como se especificó en
el apartado 1.1, con 114 g (0,72 moles) de DEM en xileno, después de
lo cual se calentó la mezcla a 180ºC y se mantuvo a esa temperatura
con reflujo. Después de la eliminación del etanol, la temperatura se
bajó a 100ºC, y se añadieron 93,8 g (0,71 moles) de dimetilacetal
del 4-aminobutiraldehido, seguido de un aumento de
la temperatura a 180ºC y destilación del etanol. El etanol restante
se eliminó entonces a presión reducida. Se obtuvo una resina
alquídica funcionalizada con acetal que tiene las siguientes
propiedades:
Contenido en sólidos SC (teórico) | 100 |
Número de amina mg de KOH/g | 0,5 |
Peso molecular medio numérico Mn | 1421 |
Peso molecular medio ponderal Mw | 5280 |
Viscosidad en cPa.s | 902 |
Una mezcla de 141 g (0,55 moles) de
dipentaeritritol y 614 g (2,2 moles) de ácido graso ricinénico
(disponible de forma comercial como Nouracid DE554 de Akzo Nobel
Chemicals) se mezcló y se calentó a 240ºC, después de lo cual se
añadió xileno y se eliminó el agua de la reacción, con reflujo,
hasta que se logró un índice de acidez < 2. Siguiendo
enfriamiento a 160ºC, se eliminó el xileno a presión reducida. A
continuación, se añadieron 178 g (1,1 moles) de DEM y 129 g (1,1
moles) de HBVE. La reacción de transesterificación comenzó a 155ºC,
siendo destilado el etanol formado. Después de la eliminación del
etanol restante a 155ºC y 15 mbar se obtuvo un producto que tiene
las siguientes propiedades:
Contenido en sólidos SC (teórico) | 100 |
% de HBVE libre (determinado por cromatografía de líquidos, HPLC) | < 0,1% |
Peso molecular medio numérico Mn | 2284 |
Peso molecular medio ponderal Mw | 7731 |
Viscosidad en cPa.s | 100 |
Ejemplos V y VI y Ejemplo comparativo A (sin
ácido)
Se mezclaron 50,3 partes de la resina alquídica A
del Ejemplo I con 50 partes de una resina alquídica disponible de
forma comercial (Setal 294-SK94 de Akzo Nobel
Resins) con un elevado contenido en sólidos y la siguiente
composición:
Índice de acidez | 14 |
Número de hidroxilo | 40 |
Viscosidad, cPa.s | 4,5 |
Peso molecular medio numérico Mn | 1600-2000 |
Longitud del aceite | 85 |
Contenido en sólidos SC | 94 |
y 5,2 partes de una solución al 10% del
fotoiniciador BAPO en butanol, 0; 2,6; y 5 partes, respectivamente,
de una solución al 10% de DBF en acetato de butilo, 5; 2,5; y 1,5
partes, respectivamente, de n-butanol, así como 5;
2,5; y 1,5 partes, respectivamente, de acetato de
metoxipropilo.
La composición de las composiciones analizadas
(en partes por peso), los resultados de secado, y las propiedades
de la película de las capas de acabado aplicadas con las
composiciones, se listan en la Tabla 1.
Ejemplo | A (comparación) | V | VI |
Resina alquídica A | 50,3 | 50,3 | 50,3 |
Setal 294-SK94 | 50 | 50 | 50 |
Sol. de DBF al 10% en peso | 0 | 2,6 | 5 |
Sol. de BAPO al 10% en peso | 5,2 | 5,2 | 5,2 |
n-butanol | 5 | 2,5 | 1,5 |
Acetato de metoxipropilo | 5 | 2,5 | 1,5 |
Registrador BK \hskip7mm Fase 1 | 2,75 | 1,75 | 1 |
\hskip30mm Fase 2 | 3,75 | 2,5 | 1,5 |
\hskip30mm Fase 3 | 9,5 | 7,25 | 3,25 |
\hskip30mm Fase 4 | 21 | 9 | 3,25 |
Fortaleza de la película después de 1 semana | \pm | \pm | \pm |
Los resultados listados en la Tabla 1 muestran
claramente que el curado de la resina alquídica A (en ausencia de
un ácido) progresa demasiado lentamente para ser usada con éxito en
pinturas para casa, pese al hecho de que la fortaleza de la película
final de todas las capas de acabado, después de 1 semana, fue
suficiente.
Ejemplos VII a XII y Ejemplos comparativos B a
I
La resina alquídica B se analizó de una forma
análoga en combinación con Setal 294-SK94.
El ejemplo comparativo B muestra el tiempo de
secado para una composición que contiene en ella Setal
294-SK94, a diferencia del caso de las composiciones
según la invención, grupos que reaccionan en presencia de un ácido
no han sido incorporados, pero sí lo ha sido un secante de cobalto
para la resina alquídica de secado oxidativo. Los ejemplos
comparativos D a F muestran el resultado del uso combinado de un
secante metálico y un ácido en el curado de grupos que se curan
bajo la influencia de un ácido. Los ejemplos comparativos C, G, H, e
I muestran claramente que, sin el ácido requerido para activar los
grupos que reaccionan en presencia de un ácido, el curado después
de 24 horas en particular es insatisfactorio. La composición de las
composiciones de recubrimiento y los resultados de los análisis de
secado realizados se listan en la Tabla 2.
Ejemplo | B | C | D | E | F | G | VII |
Resina alquídica B | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 | |
Setal 294-SK94 | 100 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Sal de cobalto | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | ||
Metil etil cetoxima | 0,54 | 0,54 | 0,54 | 0,54 | 0,54 | ||
Aguarrás | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | 7,3 | |
Sol. de DBF al 10% | 1,4 | 2,5 | 10,6 | 2,5 | |||
BAPO | 0,1 | 0,1 | |||||
Registrador BK | 2 | 2 | 3 | 0,75 | 0,25 | 2 | 0,5 |
Fase 1 |
Ejemplo | B | C | D | E | F | G | VII |
Fase 2 | 2,75 | 2,25 | 4 | 2,75 | 0,25 | 3 | 0,75 |
Fase 3 | 3,25 | 2,5 | 7,25 | 9,5 | 0,75 | > 18 | 2 |
Fase 4 | 3,5 | 3,25 | 14,5 | 13,75 | 1,5 | 2,5 | |
Fortaleza de la película | + | + | + | \pm | - - | - | - |
después de 1 día | |||||||
Fortaleza de la película | + | + | + | + | + | + | + |
después de 1 semana |
Ejemplo | VIII | H | IX | X | I | XI | XII |
Resina alquídica B | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 | 68,1 |
Setal 294-SK94 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Aguarrás | 7,3 | 7,0 | 4,0 | 2,0 | 7,3 | 7,3 | 7,3 |
Sol. de DBF al 10% | 5 | 2,5 | 5 | 2,5 | 5 | ||
BAPO | 0,1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Registrador BK | < 0,25 | 1,5 | 0,5 | 0,25 | 1,25 | 0,25 | 0,25 |
Fase 1 | |||||||
Fase 2 | 0,25 | 2,25 | 0,75 | 0,25 | 1,75 | 0,5 | 0,25 |
Fase 3 | 1 | > 18 | 1,75 | 1 | 11,5 | 1 | 1 |
Fase 4 | 2,25 | 2,25 | 1 | 16,25 | 1,75 | 1 | |
Fortaleza de la película | - | - | \pm | \pm | \pm | \pm | \pm |
después de 1 día | |||||||
Fortaleza de la película | + | + | + | + | + | + | + |
después de 1 semana |
Los resultados listados en la Tabla 2 muestran
claramente que el curado más rápido se consigue cuando se hace uso
de una composición aglutinante basada en una resina alquídica de
secado oxidativo que tiene grupos ácido reactivos en combinación
con un ácido y un iniciador radicalario.
Ejemplos XIII y XIV y Ejemplos comparativos
J-M
La resina alquídica C funcionalizada con acetal
se mezcló con una cantidad igual en peso de Setal
294-SK94. El iniciador/catalizador usado fue una
solución al 10% del fotoiniciador BAPO en butanol, en combinación,
o no, con el ácido latente MDTA, con ácido dodecilbencenosulfónico
(DDBSA), o sólo con DDBSA, BAPO, o una combinación secadora estándar
basada en un secante de cobalto (0,06% en peso de Co basado en los
constituyentes sólidos) y un exceso seis veces equimolar del agente
antipiel metil etil cetoxima.
La evaluación se realizó en una habitación
acondicionada (23ºC, 55% HR). Para iluminar se hizo uso de luz
fluorescente (TL055 de Philips). La composición de las
composiciones de recubrimiento y los resultados de los análisis de
secado realizados se listan en la Tabla 3.
Ejemplo | XIII | XIV | J | K | L | M |
Resina alquídica C | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
Setal 294-SK94 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
% de sal de Co | 0,06 | |||||
% de BAPO | 0,5 | 0,5 | 0,5 | |||
% de MDTA | 1 | 1 | ||||
% de DDBSA | 1 | 1 | ||||
Registrador BK | 2,75 | 0,75 | 6,5 | 8,25 | 2 | 1,5 |
Fase 1 | ||||||
Fase 2 | 5,25 | 1,75 | 10,75 | > 21 | 3,25 | 5,25 |
Fase 3 | > 20 | 9,25 | > 20 | 4 | 9,75 | |
Fase 4 | > 21 | 6,75 | > 21 | |||
Fortaleza de la película | \pm | \pm | - - | - | - | |
después de 1 día |
Los resultados listados en la Tabla 3 muestran
claramente que el curado más rápido seconsigue cuando se hace uso
de una composición aglutinante basada en una resina alquídica de
secado oxidativo que tiene grupos ácido reactivos en combinación
con un ácido, que puede estar bloqueado, o no, y un iniciador
radicalario.
Ejemplo XV y Ejemplos comparativos
N-O
De una forma análoga a lo indicado en el Ejemplo
XIII, la resina alquídica D funcionalizada con viniléter se mezcló
con una cantidad igual en peso de Setal 294-SK94.
El iniciador/catalizador usado fue una solución al 10% del
fotoiniciador BAPO en butanol, en combinación, o no, con el ácido
latente MDTA. Además, con fines comparativos, se secó una mezcla de
resina alquídica D y Setal 294-SK94, en ausencia
tanto de iniciador como de ácido latente.
La composición de las composiciones de
recubrimiento y los resultados de los análisis de secado realizados
en presencia de luz fluorescente (TL055 de Philips) se listan en la
Tabla 4.
Ejemplo | XV | N | O |
Resina alquídica D | 50 | 50 | 50 |
Setal 294-SK94 | 50 | 50 | 50 |
% de BAPO | 0,5 | 0,5 | |
% de MDTA | 1 | ||
% de SC | 86,4 | 86,7 | |
\eta (cPa.s) inicio | 40 | 41 | 39 |
\eta (cPa.s) después de 5 semanas | 96 | 74 | 64 |
Ejemplo | XV | N | O |
Registrador BK | 1 | 1,5 | > 20 |
Fase 1 | |||
Fase 2 | 2,25 | 2,5 | |
Fase 3 | 2,5 | 3 | |
Fase 4 | 4,5 | > 20 |
Los resultados listados en la Tabla 4 muestran
claramente que el curado más rápido se consigue cuando se hace uso
de una composición aglutinante basada en una resina alquídica de
secado oxidativo que tiene grupos ácido reactivos en combinación
con un ácido bloqueado y un iniciador radicalario.
Los análisis de secado de la Tabla 4 se
repitieron, a condición de que esta vez fueran realizados en
presencia de luz fluorescente con un contenido más alto de luz UV.
En este procedimiento se hizo uso de cuatro luces fluorescentes de
40 W cada una (TL03 de Philips, \lambda_{máx} a 420 nm)
colocadas a una distancia de, aproximadamente, 20 cm del objeto a
ser curado. Los resultados de las medidas se listan en la Tabla
5.
Ejemplo | XV | O |
Resina alquídica D | 50 | 50 |
Setal 294-SK94 | 50 | 50 |
% de BAPO | 0,5 | 0,5 |
% de MDTA | 1 | |
% de SC | 86,4 | 86,7 |
\eta (cPa.s) inicio | 40 | 41 |
\eta (cPa.s) después de 5 semanas | 96 | 74 |
Registrador BK | < 0,1 | 0,5 |
Fase 1 | ||
Fase 2 | 0,6 | 1 |
Fase 3 | 1,1 | 1,6 |
Fase 4 | 2 | 3,25 |
Los resultados listados en la Tabla 5 muestran
claramente que el efecto del curado rápido según la invención se
pone mucho más de manifiesto en el caso de exposición a la luz
usando una fuente de radiación con un porcentaje más alto de luz UV.
Aunque es posible conseguir un secado relativamente rápido usando
sólo BAPO, la fortaleza de la película obtenida finalmente resulta
insuficiente.
El importante aumento de la viscosidad después de
un tiempo de residencia de 6 semanas a 50ºC se puede reducir
sustancialmente bajando el índice de acidez del Setal
294-SK94 desde 14 (véanse Ejemplos V y VI) a menos
de 1. Cuando se mezclan 50 partes de tal resina con un índice de
acidez rebajado (por ejemplo, 0,7), con 50 partes de la resina
alquídica D funcionalizada con viniléter del Ejemplo IV, la
viscosidad a 50ºC después de una semana aumentará, sólo, desde 32
hasta 39 cPa.s y, después de 6 semanas a 50ºC, sólo habrá aumentado
a 45 cPa.s.
Claims (13)
1. Una composición de recubrimiento no acuosa,
basada en una resina alquídica de secado oxidativo y un
fotoiniciador, caracterizados porque un ácido o ácido
latente y uno o más compuestos del grupo de los viniléteres,
acetales, y alcoxisilanos que son reactivos en presencia de un
ácido, están incorporados en la composición de recubrimiento.
2. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque los compuestos de
viniléter, acetal y/o alcoxisilano están unidos covalentemente a la
resina alquídica.
3. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 2, caracterizada porque los grupos viniléter
en la resina alquídica se obtienen por la incorporación en ella de
un compuesto de viniloxialquilo, cuyo grupo alquilo está sustituido
con un grupo hidroxilo, amino, epoxi o isocianato.
4. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 2, caracterizada porque los grupos acetal en
la resina alquídica se obtienen por la incorporación en ella de un
dialquilacetal funcionalizado con un grupo amino.
5. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 2, caracterizada porque los grupos
alcoxisilano en la resina alquídica se obtienen por la
incorporación en ella de un alcoxisilano de fórmula
X_{a}-Si(R_{1})_{b}(R_{2})_{c},
en la
que
R_{1} tiene el significado de un grupo alcoxi u
oxialquilenalcoxi o, si X representa un átomo de hidrógeno, de un
átomo de halógeno, R_{2} tiene el significado de un grupo
alifático, cicloalifático o aromático, y X representa un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo sustituido con un grupo amino,
isocianato, mercapto o epoxi, con a= 1 a 3, b= 1 a 3, c= 0 a 2, y
a+b+c= 4.
6. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque la proporción del
número de grupos de secado oxidativo presentes en la resina
alquídica respecto al número de grupos reactivos en presencia de un
ácido está en el intervalo de 1/10 a 15/1.
7. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 6, caracterizada porque la proporción del
número de grupos de secado oxidativo presentes en la resina
alquídica respecto al número de grupos reactivos en presencia de un
ácido está en el intervalo de 1/3 a 5/1.
8. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque el ácido tiene un
valor de pKa < 5.
9. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 8, caracterizada porque el ácido tiene un
valor de pKa \leq3.
10. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque el ácido es un
compuesto seleccionado entre el grupo de derivados del ácido
sulfónico, como ácido metanosulfónico, ácido
p-toluensulfónico, ácido
dodecilbencenosulfónico,derivados del ácido fosfórico como éster
dibutílico del ácido fosfórico, y/o derivados sustituidos adecuados
de ácido carboxílico como el ácido tricloroacético y el ácido
trifluoroacético.
11. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 10, caracterizada porque el ácido es el éster
dibutílico del ácido fosfórico.
12. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque el ácido presente en
el ácido latente es liberado por una reacción fotoinducida.
13. Una composición de recubrimiento según la
reivindicación 1, caracterizada porque el ácido presente en
el ácido latente es liberado por hidrólisis.
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