ES2207886T3 - Sistema de revestimiento de pur acuosos de dos componentes. - Google Patents
Sistema de revestimiento de pur acuosos de dos componentes.Info
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Abstract
LA INVENCION TRATA DE AGENTES DE RECUBRIMIENTO ACUOSOS DE DOS COMPONENTES A BASE DE RESINAS DILUIBLES EN AGUA CON FUNCION HIDROXI Y/O AMINO Y NUEVOS ENDURECEDORES DISPERSABLES EN AGUA CON FUNCION ISOCIANATO, UN PROCEDIMIENTO PARA SU PREPARACION Y SU UTILIZACION EN PINTURAS, RECUBRIMIENTOS Y SELLADOS.
Description
Sistemas de revestimiento de PUR acuosos de dos
componentes.
La invención trata de nuevos agentes de
revestimiento acuosos de dos componentes, basados en resinas
hidroxi- y/o aminofuncionales diluibles con agua y en nuevos
endurecedores dispersables en agua con funciones isocianato, de un
procedimiento para su fabricación y de su uso en barnices,
revestimientos y masas obturadoras.
Los barnices de poliuretano de dos componentes
han adquirido una gran importancia en el sector de revestimientos
debido a sus excelentes propiedades. El inconveniente reside en que
en la mayoría de los casos se requieren mayores cantidades de
disolventes orgánicos durante su procesamiento. Sin embargo, en
prácticamente todos los campos de aplicación se exigen
crecientemente agentes de revestimiento ricos en sólidos o, sobre
todo, diluibles con agua para reducir o evitar en la medida de lo
posible las emisiones de disolventes.
Hasta hace algunos años, el uso de agua como
disolvente para los barnices de poliuretano de dos componentes no
parecía ser posible sin problemas, ya que los grupos isocianato
pueden reaccionar no sólo con los grupos hidroxilo de la resina
para dar uretanos sino también con agua formando urea y dióxido de
carbono. Esto generalmente dificulta el tiempo de procesamiento, la
seguridad de aplicación, la obtención de grosores de capa
suficientes sin burbujas y reduce las propiedades de resistencia de
los barnices y revestimientos a valores ya no admisibles en la
práctica.
Sin embargo, solo en los últimos años se
realizaron cada vez más esfuerzos para reducir estos problemas. Así,
por ejemplo, en el documento EP-A 358979 se describe
que se pueden combinar dispersiones secundarias de
polihidroxipoliacrilato seleccionadas con poliisocianatos que
presentan grupos isocianato libres para dar sistemas acuosos de dos
componentes.
Este principio también se pudo aplicar a otras
dispersiones de resina hidroxifuncionales, pudiéndose así variar las
propiedades de los barnices. Por ejemplo, el documento
EP-A 557844 describe revestimientos de poliuretano
de dos componentes que están basados en dispersiones primarias
hidroxifuncionales, el documento EP-A 543228 los que
están basados en dispersiones híbridas de poliéster/poliacrilato, el
documento EP-A 741176 los que están basados en
resinas alquídicas emulsionadas con emulsionantes externos, el
documento EP-A 496205 los que están basados en
dispersiones de poliéster modificadas por uretano o el documento
EP-A 542105 los que están basados en mezclas de
diferentes tipos de resinas.
En los sistemas de poliuretano acuosos de dos
componentes se pueden usar como componente de poliisocianato
poliisocianatos autoemulsionantes tanto hidrófilos como hidrófobos.
Los reticuladores especialmente adecuados son los poliisocianatos
modificados hidrófilamente por transformación con
polialcoholéteres, como se describen a modo de ejemplo en, por
ejemplo, los documentos EP-A 206059,
EP-A 540985 o US-P 5200489. Estas
mezclas de poliisocianatos que contienen poliéteruretanos son muy
fáciles de emulsionar en la dispersión acuosa de resina, por
ejemplo mediante un simple mezclado a mano, lo que tiene una
importancia esencial sobre todo en los campos de aplicación del
barnizado de reparación de automóviles y de vehículos grandes. Por
medio de la incorporación simplificada del endurecedor se logra un
mezclado más homogéneo de los componentes y, con ello, se aumenta
notablemente la seguridad de aplicación y el nivel de propiedades
ópticas, especialmente el brillo de los revestimientos.
Al mismo tiempo, sin embargo, cuando se usan
estos poliisocianatos modificados con poliéter, otras propiedades
fundamentales del barniz, especialmente la resistencia a
disolventes y a agua, empeoran debido a los grupos hidrófilos
adicionales incorporados en el sistema y a la funcionalidad de NCO
del reticulador reducida mediante la reacción de hidrofilización.
Asimismo, la compatibilidad de ciertas dispersiones, por ejemplo de
las dispersiones primarias (copolímeros de emulsión), con los
poliisocianatos hidrofilizados conocidos a menudo todavía no es
suficiente, de manera que con frecuencia se obtienen películas
turbias de barniz transparente. Además, los problemas de un periodo
de vida útil limitado y de la aparición de burbujas de reacción en
el caso de capas muy gruesas no se han solucionado hasta ahora
satisfactoriamente.
El objetivo de la invención consistía, pues, en
proporcionar nuevos revestimientos de poliuretano acuosos de dos
componentes con una resistencia a disolventes y a agua mejorada y
con un alto brillo, un enturbiamiento reducido del brillo, un
periodo de vida útil más largo, una alta seguridad de aplicación y
un grosor de capa suficiente sin burbujas. Estos nuevos sistemas de
revestimiento deben ser especialmente adecuados para la aplicación
en los campos del barnizado de reparación de automóviles y de
vehículos grandes, tanto como aparejo de imprimación, como aparejo,
como barniz de acabado y como barniz transparente.
Este objetivo se pudo alcanzar sorprendentemente
proporcionando los agentes de revestimiento de acuerdo con la
invención basados en resinas hidroxi- y/o aminofuncionales diluibles
con agua y en nuevos endurecedores con funciones isocianato
dispersables en agua o el procedimiento para la fabricación de estos
agentes de revestimiento.
La invención se basa en la observación
sorprendente de que por transformación de poliisocianatos pobres en
monómeros con poli(óxido de
etileno)-polialcoholéteres monofuncionales se pueden
fabricar, en condiciones de alofanatización, nuevas mezclas de
poliisocianatos dispersables en agua con una elevada funcionalidad
de isocianato que, siendo incluso los contenidos de poliéter
claramente menores, se pueden introducir en sistemas acuosos con
mucha mayor facilidad y en partículas mucho más finas que los
poliisocianatos dispersables en agua del estado de la técnica
fabricados usando polialcoholéteres de estructura similar, en los
que las cadenas de poliéter están unidas con el poliisocianato
mediante enlaces uretano. Debido a su excelente emulsionabilidad en
agua a bajos contenidos de poliéter, en combinación con la elevada
funcionalidad de isocianato, el uso de estas nuevas mezclas de
poliisocianatos como componente endurecedor en los barnices de
poliuretano acuosos produce revestimientos con excelentes
propiedades ópticas, especialmente con un alto brillo de la
superficie, nivelado y alta transparencia, y al mismo tiempo con una
resistencia a disolventes y a agua notablemente mejorada.
El objeto de la presente invención son agentes de
revestimiento formados por
A) 30 a 99% en peso de una dispersión de resina
acuosa hidroxi- y/o aminofuncional,
B) 1 a 70% en peso de un componente endurecedor
dispersable en agua y
C) 0 a 60% en peso de coadyuvantes y aditivos
adicionales conocidos en la tecnología de barnices,
caracterizados porque en el caso del componente
B) se trata de una mezcla de poliisocianatos dispersable en agua,
basada en diisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos
y/o aromáticos, que presenta
a) una funcionalidad media de isocianato de al
menos 2,0,
b) un contenido en grupos isocianato (calculado
como NCO; peso molecular = 42) de 5,0 a 25,0% en peso y
c) un contenido en unidades de óxido de etileno
(calculadas como C_{2}H_{4}O; peso molecular = 44) ligadas en
cadenas de poliéter de 2 a 50% en peso, conteniendo las cadenas de
poliéter como media estadística 5 a 35 unidades de óxido de etileno
y estando unido al menos un 60% en moles de ellas mediante grupos
alofanato respectivamente a dos moléculas de poliisocianato
compuestas respectivamente por al menos dos diisocianatos.
El objeto de la invención es también un
procedimiento para la fabricación de estos agentes de revestimiento
y su uso en barnices, revestimientos, imprimaciones y masas
obturadoras, en especial en los campos del barnizado de reparación
de automóviles y de vehículos grandes.
En los agentes de revestimiento de acuerdo con la
invención se pueden usar como componente A) todas las dispersiones
de resina habituales en la tecnología de revestimientos de
poliuretano acuosos de dos componentes. Las dispersiones de resina
de este tipo y los procedimientos para su fabricación son conocidos.
Se trata, por ejemplo, de las resinas de poliéster, resinas de
poliacrilato, resinas de poliuretano, resinas de poliurea, resinas
de policarbonato o resinas de poliéter acuosas o dispersables en
agua habituales, como se describen, por ejemplo, en los documentos
EP-A 358979, EP-A 469389,
EP-A 496205, EP-A 557844,
EP-A 583728, WO 94/03511, WO 94/20559, WO 94/28043 y
WO 95/02005. También es posible usar cualquier dispersión híbrida o
cualquier mezcla de diferentes dispersiones.
En cuanto al nivel de exigencias en los campos
del barnizado de reparación de automóviles y de vehículos grandes,
tienen un interés especial las dispersiones de resina basadas en
polímeros. Por lo tanto, en los agentes de revestimiento de acuerdo
con la invención se usan preferentemente como componente A)
dispersiones de resina basadas en poliacrilato. Se puede tratar, por
una parte, de las denominadas dispersiones secundarias, en las que
la fabricación de la resina se lleva a cabo en primer lugar en un
medio orgánico, generalmente en un disolvente, y la resina se
dispersa en agua en un segundo paso tras la neutralización. El
disolvente usado para la fabricación se puede eliminar por
destilación después de la dispersión, o bien puede permanecer en la
dispersión como codisolvente. Por otra parte, también pueden servir
como dispersiones de resina las denominadas dispersiones primarias.
Por ellas se entienden en general los copolímeros de emulsión que se
fabrican directamente en agua con la ayuda de emulsionantes.
Las dispersiones de resina A) usadas en los
agentes de revestimiento de acuerdo con la invención se pueden
fabricar tanto usando (añadiendo) emulsionantes externos como con
la ayuda de funciones emulsionantes internas. Por emulsionantes
internos se entienden agrupaciones iónicas incorporadas químicamente
en las resinas, como, por ejemplo, grupos carboxilato o sulfonato,
en las que los contraiones son, por ejemplo, iones alcalinos,
alcalinotérreos o amonio, o átomos de nitrógeno cuaternario.
Además de los grupos carboxilato o sulfonato
presentes para la dispersión, las dispersiones de resina A) usadas
en los agentes de revestimiento de acuerdo con la invención son
generalmente hidroxi- o aminofuncionales. En casos excepcionales
también es posible usar como componente aglutinante A) dispersiones
no funcionales que sólo contienen grupos carboxilato o
sulfonato.
Se prefiere el uso de dispersiones de resina
hidroxifuncionales que presentan, respecto a la resina sólida, un
contenido en grupos hidroxilo de 0,5 a 7,0% en peso,
preferentemente de 0,5 a 6,0% en peso, muy preferentemente de 1,0 a
5,0% en peso, e índices de ácido inferiores a 60 mg de KOH/g,
preferentemente inferiores a 50 mg de KOH/g, muy preferentemente
inferiores a 30 mg de KOH/g.
En el caso del componente endurecedor B) se trata
de mezclas de poliisocianatos pobres en monómeros, dispersables en
agua, con una funcionalidad media de isocianato de al menos 2,0, un
contenido en grupos isocianato unidos de forma alifática,
cicloalifática, aralifática y/o aromática (calculados como NCO;
peso molecular = 42) de 5,0 a 25,0% en peso y un contenido en
unidades de óxido de etileno (calculadas como C_{2}H_{4}O; peso
molecular = 44) ligadas en cadenas de poliéter de 2 a 50% en peso,
conteniendo las cadenas de poliéter como media estadística 5 a 35
unidades de óxido de etileno y estando unido al menos un 60% en
moles de ellas mediante grupos alofanato respectivamente a dos
moléculas de poliisocianato compuestas respectivamente por al menos
dos diisocianatos.
Los poliisocianatos de partida para la
fabricación del componente endurecedor B) son todos los
poliisocianatos fabricados por modificación de diisocianatos
alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y/o aromáticos sencillos
y compuestos por al menos dos diisocianatos, especialmente los
poliisocianatos conocidos como poliisocianatos de barniz con
estructura uretodiona, isocianurato, alofanato, biuret,
iminooxadiazindiona y/u oxadiazintriona, como se describen, por
ejemplo, en J. Prakt. Chem. 336 (1994) 185-200, en
los documentos DE-A 1670666, 1954093, 2414413,
2452532, 2641380, 3700209, 3900053 y 3928503 o en los documentos
EP-A 336205, 339396 y 798299.
Los diisocianatos adecuados para la fabricación
de tales poliisocianatos son preferentemente los que presentan un
peso molecular comprendido en el intervalo de 140 a 400 con grupos
isocianato unidos de forma alifática, cicloalifática, aralifática
y/o aromática, como, por ejemplo,
1,4-diisocianatobutano,
1,6-diisocianatohexano (HDI),
1,5-diisocianato-2,2-dimetilpentano,
2,2,4- o
2,4,4-trimetil-1,6-diisocianatohexano,
1,10-diisocianatodecano, 1,3- y
1,4-diisocianatociclohexano,
1,-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano
(isoforondiisocianato, IPDI),
4,4'-diisocianatodiciclohexilmetano,
1-isocianato-1-metil-4(3)isocianatometilciclohexano,
1,3- y
1,4-bis-(2-isocianato-prop-2-il)-benceno,
2,4- y 2,6-diisocianatotolueno (TDI), 2,4'- y
4,4'-diisocianatodifenilmetano,
1,5-diisocianatonaftaleno o cualquier mezcla de
tales diisocianato.
Los poliisocianatos de partida preferidos para la
fabricación del componente endurecedor B) son los poliisocianatos o
las mezclas de poliisocianatos del tipo mencionado con grupos
isocianato unidos exclusivamente de forma alifática y/o
cicloalifática. Se prefieren muy especialmente los poliisocianatos o
las mezclas de poliisocianatos con estructura isocianurato, basados
en HDI, IPDI y/o
4,4'-diisocianatodiciclohexilmetano.
Otros compuestos de partida para la fabricación
del componente endurecedor B) son poli(óxido de
alquileno)-polialcoholéteres monofuncionales que
como media estadística presentan 5 a 35, preferentemente 7 a 30
unidades de óxido de etileno por molécula, como los que son
accesibles de manera conocida en sí por alcoxilación de moléculas
iniciadoras adecuadas (véase, por ejemplo, Ullmanns Encyclopädie der
technischen Chemie, 4ª edición, volumen 19, Verlag Chemie, Weinheim
pág. 31-38).
Como moléculas iniciadoras adecuadas para los
polialcoholéteres usados para la fabricación del componente
endurecedor B) son de mencionar a modo de ejemplo: monoalcoholes
saturados tales como metanol, etanol, n-propanol,
isopropanol, n-butanol, isobutanol,
sec-butanol, los pentanoles, hexanoles, octanoles y
nonanoles isoméricos, n-decanol,
n-dodecanol, n-tetradecanol,
n-hexadecanol, n-octadecanol,
ciclohexanol, los metilciclohexanoles isoméricos o
hidroximetilciclohexano,
3-etil-3-hidroximetiloxetano
o alcohol tetrahidrofurfurílico; alcoholes insaturados tales como
alcohol alílico, alcohol 1,1-dimetilalílico o
alcohol oleílico, alcoholes aromáticos tales como fenol, los
cresoles isoméricos o metoxifenoles, alcoholes aralifáticos tales
como alcohol bencílico, alcohol anísico o alcohol cinámico;
monoaminas secundarias tales como dimetilamina, dietilamina,
dipropilamina, diisopropilamina, dibutilamina, diisobutilamina,
bis-(2-etilhexil)-amina,
N-metil-y
N-etilciclohexilamina o diciclohexilamina, así como
aminas secundarias heterocíclicas tales como morfolina, pirrolidina,
piperidina o 1H-pirazol.
Las moléculas iniciadoras preferidas son
monoalcoholes saturados con hasta 4 átomos de carbono. Muy
preferentemente se usa el metanol como molécula iniciadora.
Los óxidos de alquileno adecuados para la
reacción de alcoxilación son, en especial, el óxido de etileno y el
óxido de propileno, que se pueden usar en la reacción de
alcoxilación en cualquier orden o también en mezcla.
En el caso de los poli(óxido de
alquileno)-polialcoholéteres usados para la
fabricación del componente endurecedor B) se trata de poli(óxido de
etileno)-poliéteres puros o bien de poli(óxido de
alquileno)-poliéteres mixtos cuyas unidades de óxido
de alquileno se componen de al menos 30% en moles, preferentemente
de al menos 40% en moles, de unidades de óxido de etileno.
Los poli(óxido de
alquileno)-polialcoholéteres preferidos para la
fabricación del componente endurecedor B) son los
monometilalcoholéteres de polietilenglicol puros que como media
estadística presentan 7 a 30, muy preferentemente 7 a 25 unidades de
óxido de etileno.
Para la fabricación del componente endurecedor
B), los poliisocianatos de partida y los poli(óxido de
alquileno)-polialcoholéteres se transforman entre sí
a temperaturas de 40 a 180ºC, preferentemente de 50 a 150ºC, y
manteniendo una relación de equivalentes de NCO/OH de 6:1 a 400:1,
preferentemente de 8:1 a 140:1, de tal manera que al menos 60% en
moles, preferentemente al menos 80% en moles, muy preferentemente al
menos 90% en moles de los grupos uretano formados en primer lugar
por la reacción de NCO/OH sigan reaccionando para dar grupos
alofanato.
Para acelerar la reacción de alofanatización se
pueden coutilizar eventualmente catalizadores adecuados. En este
caso se trata de los catalizadores de alofanatización habituales
conocidos, por ejemplo de carboxilatos de metal, quelatos de metal o
aminas terciarias del tipo descrito en el documento
GB-A 994890, de agentes de alquilación del tipo
descrito en el documento US-A 3769318 o de ácidos
fuertes como se describen a modo de ejemplo en el documento
EP-A 000194.
Los catalizadores de alofanatización adecuados
son, en especial, compuestos de cinc, tales como estearato de cinc,
n-octanoato de cinc, etilhexanoato de cinc,
naftenato de cinc o acetilacetonato de cinc, compuestos de estaño,
tales como n-octanoato de estaño(II),
etilhexanoato de estaño(II), laurato de estaño(II),
óxido de dibutilestaño, dicloruro de dibutilestaño, diacetato de
dibutilestaño, dilaurato de dibutilestaño, dimaleato de
dibutilestaño o diacetato de dioctilestaño,
tri(etilacetoacetato) de aluminio, cloruro de
hierro(III), octoato de potasio, compuestos de manganeso,
cobalto o níquel, así como ácidos fuertes, tales como ácido
trifluoroacético, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido
bromhídrico, ácido fosfórico, ácido perclórico o cualquier mezcla de
estos catalizadores.
Como catalizadores de alofanatización se pueden
usar también aquellos compuestos que, además de la reacción de
alofanatización, catalizan también la trimerización de grupos
isocianato con la formación de estructuras isocianurato. Tales
catalizadores se describen, por ejemplo, en el documento
EP-A 649866, página 4, línea 7, hasta página 5,
línea 15.
Si se usan, los catalizadores de alofanatización
se usan en la fabricación del componente endurecedor B) en una
cantidad de 0,001 a 5% en peso, preferentemente de 0,005 a 1% en
peso, respecto al peso total de los reactantes. La adición a la
mezcla de reacción se puede llevar a cabo según cualquier
procedimiento. Así, por ejemplo, es posible mezclar el catalizador
que se va a coutilizar eventualmente con el componente de
poliisocianato y/o con el componente de poliéter antes de iniciar la
transformación real. Asimismo es posible añadir el catalizador a la
mezcla de reacción en cualquier momento durante la reacción de
uretanización o también, en el sentido de una conducción de la
reacción en dos etapas, a continuación de la uretanización, es
decir, cuando se haya alcanzado un contenido en NCO que corresponde
teóricamente a una transformación completa de los grupos isocianato
e hidroxilo.
El curso de la transformación se puede seguir,
por ejemplo, por determinación volumétrica del contenido en NCO.
Tras alcanzar el contenido en NCO perseguido, preferentemente cuando
la relación molar entre grupos alofanato y grupos uretano en la
mezcla de reacción ascienda a al menos 4:1, muy preferentemente a al
menos 9:1, la reacción se interrumpe. Esto se puede llevar a cabo,
por ejemplo, enfriando la mezcla de reacción a temperatura ambiente,
especialmente en el caso de una conducción puramente térmica de la
reacción. Sin embargo, cuando se coutiliza preferentemente un
catalizador de alofanatización del tipo mencionado, la
transformación se detiene en general añadiendo venenos catalíticos
adecuados, por ejemplo cloruros de ácido tales como cloruro de
benzoílo o dicloruro de isoftaloílo.
Por lo demás, el tipo y las composiciones
cuantitativas de los componentes de partida para la fabricación del
componente endurecedor B) se eligen, dentro del marco de lo
indicado, de tal manera que las mezclas de poliisocianatos
resultantes correspondan a lo indicado anteriormente en los puntos
a) a c), en las que a) la funcionalidad media de NCO es
preferentemente de 2,3 a 9,9, muy preferentemente de 2,8 a 5,8, b)
el contenido de NCO es preferentemente de 6,0 a 22,5% en peso, muy
preferentemente de 8,5 a 21,5% en peso y c) el contenido en unidades
de óxido de etileno ligadas en cadenas de poliéter es
preferentemente de 5 a 40% en peso, muy preferentemente de 7 a 25%
en peso.
Las indicaciones hechas acerca de la
funcionalidad de NCO de los componentes endurecedores B) se refieren
al valor que se puede determinar por cálculo a partir del tipo y de
la funcionalidad de los componentes de partida del componente
endurecedor B) según la fórmula
F=\frac{\sum equiv. \ NCO
\cdot \sum(1+x)\cdot mol \ OH}{\sum (\frac{equiv \
NCO}{f_{NCO}}) + \sum mol \ OH - \sum f_{PET} \cdot mol \
OH}
en la que x significa la proporción de grupos
uretano transformados en grupos
alofanato.
La funcionalidad f_{NCO} de los poliisocianatos
de partida se puede calcular a partir del contenido en NCO y del
peso molecular determinado, por ejemplo, por cromatografía de
exclusión molecular (GPC) u ósmosis por presión de vapor.
La fabricación de los componentes endurecedores
B) se puede realizar eventualmente en un disolvente adecuado, inerte
frente a grupos isocianato. Los disolventes adecuados son los
disolventes de barniz habituales, conocidos en sí, como, por
ejemplo, acetato de etilo, acetato de butilo, monometil- o
-etiléteracetato de etilenglicol, 2-acetato de
1-metoxipropilo, acetona,
2-butanona, metilisobutilcetona,
4-metil-2-pentanona,
ciclohexanona, tolueno, xileno, clorobenceno, gasolina diluyente,
compuestos aromáticos polisustituidos como los que se encuentran en
el mercado bajo las denominaciones de, por ejemplo, Solventnaphtha®,
Solvesso®, Shellsol®, Isopar®, Nappar® y Diasol®, ésteres del ácido
carbónico tales como carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo,
carbonato de 1,2-etileno y carbonato de
1,2-propileno, lactonas tales como
\beta-propiolactona,
\gamma-butirolactona,
\varepsilon-caprolactona y
\varepsilon-metilcaprolactona, pero también
disolventes tales como diacetato de propilenglicol, dimetiléter de
dietilenglicol, dimetiléter de dipropilenglicol, etil- y
butiléteracetato de dietilenglicol,
N-metilpirrolidona y
N-metilcaprolactama, o cualquier mezcla de tales
disolventes.
Los componentes endurecedores B) constituyen
mezclas de poliisocianatos transparentes, prácticamente incoloras,
con la composición ya mencionada anteriormente, que se pueden
dispersar fácilmente en agua mediante un simple mezclado y sin el
uso de grandes fuerzas de corte y en las que, para obtener
dispersiones acuosas estables a la sedimentación con una composición
y una distribución del peso molecular predeterminadas de los
segmentos de poliéter, es suficiente ya una cantidad total de
unidades de óxido de etileno mucho menor que en el caso de las
mezclas de poliisocianatos dispersables en agua del estado de la
técnica que se fabricaron por uretanización con polialcoholéteres de
la misma composición y distribución del peso molecular. Frente a las
mezclas de poliisocianatos que contienen poliéteruretanos conocidas
hasta ahora, los componentes endurecedores B) usados de acuerdo con
la invención se caracterizan especialmente por unas funcionalidades
de isocianato superiores, presentando una dispersabilidad en agua
igual o incluso mejor y contenidos en isocianato comparables o
incluso mayores.
A las mezclas de poliisocianatos B) se pueden
añadir eventualmente, antes de la emulsión, otros poliisocianatos no
hidrofilizados adicionales, en especial poliisocianatos de barniz
del tipo antes mencionado, seleccionándose las composiciones
cuantitativas preferentemente de manera que las mezclas de
poliisocianatos resultantes cumplan las condiciones mencionadas
anteriormente en los puntos a) a c), ya que éstas en general también
están compuestas por mezclas de
(1) poliisocianatos modificados de forma
hidrófila y
(2) poliisocianatos no modificados del tipo
mencionado a modo de ejemplo.
En tales mezclas, los poliisocianatos
hidrofilizados asumen la función de un emulsionante para la
proporción añadida posteriormente de poliisocianatos no
hidrófilos.
El componente endurecedor B) usado en los agentes
de revestimiento de acuerdo con la invención y eventualmente
presente en forma disuelta en un disolvente inerte presenta
generalmente a 23ºC una viscosidad de 50 a 10.000, preferentemente
de 50 a 2.000 mPas (D = 40). La cantidad de disolvente presente en
el componente endurecedor se dimensiona como máximo de manera que en
los agentes de revestimiento acuosos de acuerdo con la invención
obtenidos finalmente esté presente, respecto al contenido en
sólidos, como máximo un 20% en peso, preferentemente como máximo un
10% en peso, de disolventes orgánicos, incluyéndose en el cálculo
también el disolvente ya contenido eventualmente en las dispersiones
de resina A). Los disolventes adecuados son, por ejemplo, los
disolventes de barniz habituales como los que ya se han descrito
anteriormente a modo de ejemplo en la fabricación del componente
endurecedor B).
Para la fabricación de los agentes de
revestimiento acuosos se emulsiona el componente endurecedor B) en
el componente de resina A) acuoso. Para ello se combinan entre sí la
dispersión de resina A) y el componente endurecedor B) en cantidades
tales que a cada grupo hidroxilo o amino del componente A) le
correspondan de 0,1 a 3, preferentemente de 0,5 a 2,0 y muy
preferentemente de 0,7 a 1,7 grupos isocianato del componente B).
Cuando se usan dispersiones de resina no funcionales, es decir, que
no llevan grupos reactivos frente a isocianatos, el componente
endurecedor se usa en general en cantidades de hasta 30% en peso,
preferentemente de hasta 15% en peso, respecto a la cantidad total
de dispersión de resina A) y componente endurecedor B).
Antes de la adición del componente B) se pueden
incorporar en el componente A) o B), preferentemente sin embargo en
A), los coadyuvantes y aditivos habituales de la tecnología del
barniz. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, antiespumantes,
espesantes, coadyuvantes de nivelado, pigmentos, emulsionantes,
coadyuvantes de dispersión y también disolventes. La viscosidad
deseada para el procesamiento se ajusta mediante la adición de
agua.
En comparación con los poliisocianatos del estado
de la técnica, el componente endurecedor B) usado en los agentes de
revestimiento de acuerdo con la invención es especialmente fácil de
emulsionar en la dispersión de resina A) acuosa. Por lo tanto, en la
mayoría de los casos son suficientes unas técnicas de emulsión
sencillas, por ejemplo con un agitador mecánico, o con frecuencia
también un simple mezclado a mano de los dos componentes, para
obtener revestimientos con muy buenas propiedades. Evidentemente
también se pueden usar técnicas de mezclado de mayor energía de
corte, como, por ejemplo, la dispersión por chorro (Farbe & Lack
102/3, 1996, pág. 88-100).
Los agentes de revestimiento de acuerdo con la
invención así obtenidos son adecuados para todos los campos de
aplicación en los que se usen revestimientos con un mejor perfil de
propiedades, como, por ejemplo, para el revestimiento de materiales
de construcción minerales, pavimentos, madera y materias derivadas
de la madera, superficies metálicas, plásticos, vidrio o papel, y
además para la adhesión de diversos materiales. Se pueden usar en
especial como imprimaciones, aparejos, barnices protectores
pigmentados y barnices transparentes en el campo del barnizado de
reparación de automóviles o de vehículos grandes. Los agentes de
revestimiento son especialmente adecuados para las aplicaciones en
las que se exigen una seguridad de aplicación, resistencia a la
intemperie, óptica, resistencia a disolventes, a agentes químicos y
a agua especialmente altas, como en el barnizado de reparación de
automóviles y de vehículos grandes.
Los agentes de revestimiento de acuerdo con la
invención se pueden aplicar mediante los más diversos procedimientos
de pulverización como, por ejemplo, los procedimientos de
pulverización por presión de aire, sin aire o electrostática, usando
instalaciones de pulverización de uno o dos componentes, pero
también mediante extensión, con rodillo, vertido o rasqueteado.
El secado y el endurecimiento de los
revestimientos se lleva a cabo en general en condiciones normales de
temperatura, es decir, sin calentamiento del revestimiento. No
obstante, las combinaciones de aglutinantes de acuerdo con la
invención se pueden usar también para la fabricación de
revestimientos que, tras la aplicación, se secan y endurecen a una
temperatura más alta, por ejemplo a entre 40 y 250ºC,
preferentemente entre 40 y 150ºC y en especial entre 40 y 100ºC.
Debido a la excelente dispersabilidad de las
nuevas mezclas de poliisocianatos usadas como componentes
endurecedores B) incluso cuando los contenidos de óxido de etileno
son bajos, y en combinación con los altos contenidos y
funcionalidades de NCO, los agentes de revestimiento acuosos de dos
componentes de acuerdo con la invención producen revestimientos
transparentes de alto brillo y altamente reticulados que, además de
una muy buena resistencia a disolventes y a agentes químicos,
presentan en especial una excelente resistencia al agua debida al
contenido comparablemente pequeño de grupos hidrófilos.
En lo sucesivo todos los datos de porcentaje se
refieren al peso. Las viscosidades indicadas se determinaron con la
ayuda de un viscosímetro de cono/placa según DIN 53019 a D = 40 y
23ºC.
En un recipiente de reacción de 6 l con agitador,
2 embudos de goteo y termómetro se dispone la parte I bajo N_{2} y
se calienta a 80ºC. Después se añaden gota a gota y comenzando
simultáneamente la parte II y la parte III en un plazo de 15
minutos, manteniéndose la temperatura de reacción constante. A
continuación se sigue agitando durante 30 minutos a 80ºC. Después se
añaden gota a gota y comenzando simultáneamente las partes IV y V en
un plazo de 1,5 horas, manteniéndose la temperatura de reacción
constante a 80ºC. A continuación se sigue agitando durante 1 hora a
80ºC. Después se dosifica la parte VI en un plazo de 5 minutos y a
continuación se sigue agitando otras 1,5 horas a 80ºC. Después se
enfría a temperatura ambiente y se ajusta con amoniaco a un pH de
7,5 a 8,0. Las composiciones y los datos característicos de los
productos A1 y A2 se exponen en la siguiente Tabla 1. Los datos
cuantitativos se dan en g.
| Composición | A1 | A2 |
| Parte I | ||
| ®Emulsionante 951 (producto comercial de Bayer AG) | 33,6 | 33,6 |
| Agua | 1.624,0 | 1.624,0 |
| Parte II | ||
| Metacrilato de metilo | 78,6 | 73,6 |
| Acrilato de n-butilo | 44,8 | 43,4 |
| Metacrilato de hidroxipropilo | 35,4 | 42,6 |
| Ácido acrílico | 5,0 | 5,0 |
| Parte III | ||
| Peroxodisulfato de amonio | 0,7 | 0,7 |
| Agua | 116,0 | 116,0 |
| Parte IV | ||
| Metacrilato de metilo | 707,8 | 662,4 |
| Acrilato de butilo | 403,6 | 385,2 |
| Metacrilato de hidroxipropilo | 318,9 | 383,0 |
| Ácido acrílico | 45,4 | 45,4 |
| Parte V | ||
| Peroxodisulfato de amonio | 4,8 | 4,8 |
| Agua | 464,0 | 464,0 |
| Parte VI | ||
| Peroxodisulfato de amonio | 1,4 | 1,4 |
| Agua | 116,0 | 116,0 |
| Cantidad total | 4.000,0 | 4.001,1 |
| Amoniaco, al 25% en agua | 35,0 | 36,3 |
| Datos característicos | ||
| Contenido en sólidos | 43,0% | 41,3% |
| Valor de pH | 7,7 | 7,7 |
| Contenido en OH (resina sólida), calculado | 2,5% | 3,0% |
Se disponen a 100ºC bajo nitrógeno seco y
agitación 860 g (4,75 equiv.) de un poliisocianato con contenido en
grupos isocianurato basado en HDI, con un contenido en NCO de 23,2%,
una funcionalidad media de NCO de 3,2 (según CFG), un contenido en
HDI monomérico de 0,2% y una viscosidad de 1.200 mPas (23ºC), se
añaden, en un plazo de 30 min, 140 g (0,28 equiv.) de un poli(óxido
de etileno)-poliéter monofuncional iniciado en
metanol con un peso molecular medio de 500, correspondiente a una
relación de equivalentes de NCO/OH de 18,5:1, y a continuación se
sigue agitando a esta temperatura hasta que el contenido de NCO en
la mezcla haya disminuido, al cabo de 2 h aproximadamente, al valor
de 18,8%, que corresponde a una uretanización completa. Mediante la
adición de 0,01 g de
2-etil-1-hexanoato
de cinc(II) se inicia la reacción de alofanatización. En este
proceso la temperatura de la mezcla de reacción aumenta a 109ºC
debido al calor de reacción liberado. Una vez extinguida la
exotermia al cabo de aproximadamente 20 min tras la adición del
catalizador, la reacción se interrumpe mediante la adición de 0,01
g de cloruro de benzoílo y la mezcla de reacción se enfría a
temperatura ambiente. Se obtiene una mezcla de poliisocianatos
transparente e incolora con los siguientes datos
característicos:
| Contenido en sólidos: | 100% |
| Contenido en NCO: | 17,6% |
| Funcionalidad de NCO: | 3,5 |
| Viscosidad (23ºC): | 1.400 mPas |
| Contenido en óxido de etileno: | 13,1% |
| Grado de alofanatización: | 100% |
Se disponen a 100ºC bajo nitrógeno seco y
agitación 880 g (4,86 equiv.) del poliisocianato con contenido en
grupos isocianurato basado en HDI descrito en el ejemplo 1, se
añaden, en un plazo de 30 min, 120 g (0,24 equiv.) de un poli(óxido
de etileno)-poliéter monofuncional iniciado en
metanol con un peso molecular medio de 500, correspondiente a una
relación de equivalentes de NCO/OH de 20,3:1, y a continuación se
sigue agitando a esta temperatura hasta que el contenido de NCO en
la mezcla haya disminuido, al cabo de 2 h aproximadamente, al valor
de 19,4%, que corresponde a una uretanización completa. Mediante la
adición de 0,01 g de
2-etil-1-hexanoato
de cinc(II) se inicia la reacción de alofanatización. En este
proceso la temperatura de la mezcla de reacción aumenta a 109ºC
debido al calor de reacción liberado. Una vez extinguida la
exotermia al cabo de aproximadamente 20 min tras la adición del
catalizador, la reacción se interrumpe mediante la adición de 0,01 g
de cloruro de benzoílo y la mezcla de reacción se enfría a
temperatura ambiente. Se obtiene una mezcla de poliisocianatos
transparente e incolora con los siguientes datos
característicos:
| Contenido en sólidos: | 100% |
| Contenido en NCO: | 18,5% |
| Funcionalidad de NCO: | 3,4 |
| Viscosidad (23ºC): | 1.300 mPas |
| Contenido en óxido de etileno: | 11,2% |
| Grado de alofanatización: | 90% |
Se disponen a 100ºC bajo nitrógeno seco y
agitación 860 g (4,75 equiv.) del poliisocianato con contenido en
grupos isocianurato basado en HDI descrito en el ejemplo 1, se
añaden, en un plazo de 30 min, 140 g (0,28 equiv.) del
polialcoholéter descrito en el ejemplo 1 y se sigue agitando a esta
temperatura hasta que el contenido de NCO en la mezcla haya
disminuido, al cabo de 2 h aproximadamente, al valor de 18,8%, que
corresponde a una uretanización completa. Tras enfriar a temperatura
ambiente se obtiene una mezcla de poliisocianatos transparente e
incolora con los siguientes datos característicos:
| Contenido en sólidos: | 100% |
| Contenido en NCO: | 18,8% |
| Funcionalidad de NCO: | 3,0 |
| Viscosidad (23ºC): | 1.300 mPas |
| Contenido en óxido de etileno: | 13,1% |
| Grado de alofanatización: | 0% |
En el caso de los ejemplos siguientes se trata de
ejemplos concretos de aplicación en los que se muestra la eficacia
de los agentes de revestimiento de acuerdo con la invención en
comparación con los sistemas de revestimiento del estado de la
técnica. En primer lugar se muestra la eficacia de los agentes de
revestimiento de acuerdo con la invención en aparejos en el
barnizado de reparación de automóviles y de vehículos grandes.
| Componente 1 | Pesada en g |
| Dispersión de resina A1 | 474,4 |
| Foamaster TCX®, antiespumante, al 100%, Henkel | 2,2 |
| Surfynol 104®,agente humectante, forma de suministro al 100%, se diluyó al 50% | 8,3 |
| con butilglicol, Air Products | |
| Inhibidor de la corrosión L1®, al 100%, Erbslöh Krefeld | 2,8 |
| Dióxido de titanio, R-KB 4®, Bayer AG | 79,3 |
| Aerosil R 972®, Bayer AG | 9,0 |
| Talkum AT 1®, Norwegian Talc Deutschland GmbH | 70,8 |
| Harina de cuarzo F 500®, Quarzwerke GmbH Köln-Frechen | 28,2 |
| China-Clay B®, carga, Chemie-Mineralien KG Bremen | 85,0 |
| Blanc fixe M®, carga, Sachtleben Chemie GmbH Duisburg | 113,4 |
| Agua, desionizada | 120,0 |
| Componente 2 | |
| Componente endurecedor B1, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 91,1 |
| Cantidad total | 1.084,5 |
| Componente 1 | Pesada en g |
| Dispersión de resina A1 | 474,4 |
| Foamaster TCX®, antiespumante, al 100%, Henkel | 2,2 |
| Surfynol 104®,agente humectante, forma de suministro al 100%, se diluyó al 50% | 8,2 |
| con butilglicol, Air Products | |
| Inhibidor de la corrosión L1®, al 100%, Erbslöh Krefeld | 2,8 |
| Dióxido de titanio, R-KB 4®, Bayer AG | 78,3 |
| Aerosil R 972®, Bayer AG | 9,0 |
| Talkum AT 1®, Norwegian Talc Deutschland GmbH | 70,0 |
| Harina de cuarzo F 500®, Quarzwerke GmbH Köln-Frechen | 28,0 |
| China-Clay B®, carga, Chemie-Mineralien KG Bremen | 84,0 |
(Continuación)
| Blanc fixe M®, carga, Sachtleben Chemie GmbH Duisburg | 112,1 |
| Agua, desionizada | 120,0 |
| Componente 2 | |
| Componente endurecedor B2, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 87,0 |
| Cantidad total | 1.076,0 |
| Componente 1 | Pesada en g |
| Dispersión de resina A1 | 474,4 |
| Foamaster TCX®, antiespumante, al 100%, Henkel | 2,7 |
| Surfynol 104®,agente humectante, forma de suministro al 100%, se diluyó al 50% | 8,2 |
| con butilglicol, Air Products | |
| Inhibidor de la corrosión L1®, al 100%, Erbslöh Krefeld | 2,8 |
| Dióxido de titanio, R-KB 4®, Bayer AG | 78,0 |
| Aerosil R 972®, Bayer AG | 9,0 |
| Talkum AT 1®, Norwegian Talc Deutschland GmbH | 69,8 |
| Harina de cuarzo F 500®, Quarzwerke GmbH Köln-Frechen | 28,0 |
| China-Clay B®, carga, Chemie-Mineralien KG Bremen | 83,8 |
| Blanc fixe M®, carga, Sachtleben Chemie GmbH Duisburg | 111,7 |
| Agua, desionizada | 120,0 |
| Componente 2 | |
| Poliisocianato comparativo CI, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 85,6 |
| Cantidad total | 1.074,0 |
| Componente 1 | Pesada en g |
| Dispersión de resina A2 | 450,8 |
| Foamaster TCX®, antiespumante, al 100%, Henkel | 2,3 |
| Surfynol 104®,agente humectante, forma de suministro al 100%, se diluyó al 50% | 8,5 |
| con butilglicol, Air Products | |
| Inhibidor de la corrosión L1®, al 100%, Erbslöh Krefeld | 2,8 |
| Dióxido de titanio, R-KB 4®, Bayer AG | 81,1 |
| Aerosil R 972®, Bayer AG | 9,1 |
(Continuación)
| Talkum AT 1®, Norwegian Talc Deutschland GmbH | 72,5 |
| Harina de cuarzo F 500®, Quarzwerke GmbH Köln-Frechen | 28,9 |
| China-Clay B®, carga, Chemie-Mineralien KG Bremen | 86,9 |
| Blanc fixe M®, carga, Sachtleben Chemie GmbH Duisburg | 116,0 |
| Agua, desionizada | 130,0 |
| Componente 2 | |
| Componente endurecedor B1, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 106,2 |
| Cantidad total | 1.095,1 |
| Componente 1 | Pesada en g |
| Dispersión de resina A2 | 450,8 |
| Foamaster TCX®, antiespumante, al 100%, Henkel | 2,2 |
| Surfynol 104®,agente humectante, forma de suministro al 100%, se diluyó al 50% | 8,4 |
| con butilglicol, Air Products | |
| Inhibidor de la corrosión L1®, al 100%, Erbslöh Krefeld | 2,8 |
| Dióxido de titanio, R-KB 4®, Bayer AG | 80,1 |
| Aerosil R 972®, Bayer AG | 9,1 |
| Talkum AT 1®, Norwegian Talc Deutschland GmbH | 71,5 |
| Harina de cuarzo F 500®, Quarzwerke GmbH Köln-Frechen | 28,6 |
| China-Clay B®, carga, Chemie-Mineralien KG Bremen | 85,8 |
| Blanc fixe M®, carga, Sachtleben Chemie GmbH Duisburg | 114,5 |
| Agua, desionizada | 130,0 |
| Componente 2 | |
| Componente endurecedor B2, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 101,5 |
| Cantidad total | 1.085,3 |
| Componente 1 | Pesada en g |
| Dispersión de resina A2 | 450,8 |
| Foamaster TCX®, antiespumante, al 100%, Henkel | 2,6 |
| Surfynol 104®,agente humectante, forma de suministro al 100%, se diluyó al 50% | 8,4 |
| con butilglicol, Air Products |
(Continuación)
| Inhibidor de la corrosión L1®, al 100%, Erbslöh Krefeld | 2,8 |
| Dióxido de titanio, R-KB 4®, Bayer AG | 79,8 |
| Aerosil R 972®, Bayer AG | 9,1 |
| Talkum AT 1®, Norwegian Talc Deutschland GmbH | 71,3 |
| Harina de cuarzo F 500®, Quarzwerke GmbH Köln-Frechen | 28,4 |
| China-Clay B®, carga, Chemie-Mineralien KG Bremen | 85,5 |
| Blanc fixe M®, carga, Sachtleben Chemie GmbH Duisburg | 114,0 |
| Agua, desionizada | 130,0 |
| Componente 2 | |
| Poliisocianato comparativo CI, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 100,3 |
| Cantidad total | 1.083,0 |
Las dispersiones de resina, los aditivos y las
cargas se mezclan homogéneamente con un agitador (aproximadamente
1.000 rpm), a continuación se muelen durante 30 minutos en un molino
de perlas comercial y se ajustan con agua a una viscosidad de 15
segundos (vaso DIN de 6 mm, 23ºC) (componente 1). Después se añade
bajo agitación (aproximadamente 800 rpm) el componente 2 (el
poliisocianato correspondiente) y se mezcla homogéneamente.
El aparejo 1 así fabricado presenta un contenido
en sólidos del 58,3% en peso y un pH de 7,8; el aparejo 2 presenta
un contenido en sólidos del 58,3% y un pH de 7,9, el aparejo 3
presenta un contenido en sólidos del 58,3% y un pH de 7,8, el
aparejo 4 presenta un contenido en sólidos del 58,9% y un pH de 7,7,
el aparejo 5 presenta un contenido en sólidos del 58,6% y un pH de
7,8 y el aparejo 6 presenta un contenido en sólidos del 59,0% y un
pH de 7,7.
Para analizar la estabilidad de la viscosidad a
lo largo de un periodo de tiempo de al menos 2 horas, los aparejos
se ajustan a un tiempo de vertido de 36 s (DIN 53211, boquilla de 4
mm, 23ºC) y cada hora se determina el tiempo de vertido.
La aplicación de los aparejos de PUR de 2
componentes se lleva a cabo con una pistola pulverizadora comercial
directamente sobre chapas de acero (15 x 30 cm) desengrasadas y
rectificadas en un grosor de capa de aproximadamente 60 \mum.
Sobre una segunda chapa de aluminio rectificada de 40 x 40 cm se
aplica una cuña para el grosor de capa para hallar el límite de
burbujas y la resistencia a disolventes. El límite de burbujas se
encuentra en aproximadamente 100 \mum para los aparejos 3 y 6 y en
aproximadamente 120 \mum para los aparejos 1, 2, 4 y 5.
Tras la aplicación las chapas se almacenan
primero durante 30 minutos a temperatura ambiente y después durante
30 minutos a 60ºC, y a continuación se enfrían a temperatura
ambiente. Después, tanto la aptitud de ser esmerilado en seco (papel
abrasivo de 320) como la aptitud de ser esmerilado en húmedo (papel
abrasivo de 800) es buena para los aparejos 3 y 6 y muy buena para
los aparejos 1, 2, 4 y 5.
Media cara de las chapas se cubre ahora con papel
y la superficie no cubierta se reviste (grosor de capa
aproximadamente 60 \mum) con un barniz de acabado de PUR de 2
componentes comercial, pigmentado de negro, con contenido en
disolventes y basado en un poliolacrilato y un poliisocianato
alifático (barniz para coches Permacron serie 257/MS endurecedor
plus 3030, Spiess-Hecker). Este barniz de acabado
negro permite ver especialmente bien las burbujas y los cráteres. El
secado del barniz de acabado se lleva a cabo igual que en el caso
del aparejo, almacenándolo durante 30 minutos a temperatura ambiente
y después durante 30 minutos a 60ºC. Después de un almacenamiento de
2 horas a temperatura ambiente se determina la amortiguación del
péndulo según König (DIN 53157). Al cabo de otros 3 días más a
temperatura ambiente se ensaya la resistencia de los aparejos a agua
y a diversos disolventes aplicando un tapón de algodón empapado.
Las chapas de acero revestidas son sometidas
adicionalmente a una carga de humedad especial a una humedad del
aire del 100% y una temperatura de 40ºC (ensayo del agua de
condensación, DIN EN ISO 2409). Para ello, la chapa se cubre por la
cara posterior y por los bordes para protegerla frente a la
corrosión. Adicionalmente se cubren con una cinta adhesiva incolora
tanto una parte de la chapa revestida sólo con el aparejo como
también una parte de la chapa revestida con aparejo y barniz de
acabado. De esta forma esta zona queda protegida frente a la acción
del agua y sirve de referencia en la evaluación posterior. Las
chapas se exponen a la atmósfera húmeda durante 72 horas a 40ºC y
después se evalúan. Para ello se retira la cinta adhesiva incolora y
se comparan visualmente tanto el aparejo como el barniz de acabado
de las zonas sometidas en carga y no sometidas en carga. Asimismo se
ensaya el poder adherente del aparejo y del barniz de acabado (corte
reticular). Los resultados del ensayo se exponen en la siguiente
tabla.
Los aparejos 1, 2, 4 y 5 formulados de acuerdo
con la invención presentan una mejor estabilidad de la viscosidad y
resistencia a disolventes en comparación con los aparejos 3 y 6. La
dureza, la aptitud para ser esmerilado y el límite de burbujas de
los aparejos 1 a 6 son igualmente buenos. Para los aparejos 1, 2, 4
y 5 resultan adicionalmente claras ventajas en la carga de humedad
de tres días a 40ºC. Prácticamente no se observan diferencias entre
la superficie cubierta no sometida a carga y la superficie sometida
a carga tanto del aparejo como del barniz de acabado. Por el
contrario, la adherencia de los aparejos 3 y 6 es claramente peor en
la zona sometida a carga que en la zona cubierta no sometida a
carga. Además, la zona sometida a carga de los aparejos 3 y 6
presenta un gran número de pequeñas burbujas, al contrario que la
zona no sometida a carga (sin burbujas).
En el caso de los siguientes ejemplos de barnices
transparentes se trata de ensayos en los que se compara la
dispersabilidad de los poliisocianatos B) usados en los agentes de
revestimiento de acuerdo con la invención con la dispersabilidad de
los poliisocianatos del estado de la técnica y se ilustran los
efectos sobre la transparencia de las películas.
Como componente de resina diluible con agua
sirve, además de las dispersiones de resina A1 y A2 antes descritas,
una dispersión de poliacrilato A3 diluible con agua basada en
metacrilato de metilo, metacrilato de hidroxietilo, acrilato de
butilo, ácido acrílico, peróxido de di-terc.-butilo
como iniciador y dimetiletanolamina como agente neutralizador. El
contenido en sólidos se encuentra en aproximadamente 45% en peso en
una mezcla de agua/Solventnaphtha 100/2-butoxietanol
de 85/7,5/7,5; el contenido en OH asciende a aproximadamente 3,3% en
peso (resp. a la resina sólida), el índice de ácido asciende a
aproximadamente 25 mg de KOH/g (resp. a la resina sólida) y el pH se
encuentra en aproximadamente 8,0.
Como componente endurecedor sirven los
poliisocianatos B1 y B2 antes descritos, así como el poliisocianato
comparativo VI. Se mantuvo una relación de NCO/OH de 1,1:1.
| Pesada en g | |
| Componente 1 | |
| Dispersión de resina A1 | 50,0 |
| Componente 2 | |
| Componente endurecedor B1, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 10,4 |
| Cantidad total | 60,4 |
| Pesada en g | |
| Componente 1 | |
| Dispersión de resina A2 | 50,0 |
| Componente 2 | |
| Componente endurecedor B2, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 11,4 |
| Cantidad total | 61,4 |
| Pesada en g | |
| Componente 1 | |
| Dispersión de resina A1 | 50,0 |
| Componente 2 | |
| Poliisocianato comparativo CI, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 9,7 |
| Cantidad total | 59,7 |
| Pesada en g | |
| Componente 1 | |
| Dispersión de resina A2 | 50,0 |
| Componente 2 | |
| Poliisocianato comparativo CI, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 11,2 |
| Cantidad total | 61,2 |
| Pesada en g | |
| Componente 1 | |
| Dispersión de resina A3 | 50,0 |
| Componente 2 | |
| Poliisocianato B1, al 80% en dimetiléter de dipropilenglicol | 14,3 |
| Cantidad total | 64,3 |
Al componente 1 se añade el endurecedor de
poliisocianato correspondiente (componente 2) bajo una agitación
lenta (400 rpm) que debe simular el mezclado a mano, y se mezcla
durante 2 min. Se ajusta con agua a una viscosidad de procesamiento
de aproximadamente 25 segundos (vaso DIN de 4 mm, 23ºC). Los
barnices transparentes de PUR acuosos de 2 componentes se aplican
sobre placas de vidrio mediante un aplicador de películas (grosor de
la película húmeda 120 \mum). Después, las placas tanto se
almacenan a temperatura ambiente (TA) como se secan durante 30
minutos a 60ºC (forzado). Al cabo de 24 horas se mide la
amortiguación del péndulo según König (DIN 53157), se halla la
resistencia a agua y a diversos disolventes y se evalúa visualmente
la transparencia de las películas. Los resultados del ensayo se
exponen en la siguiente tabla.
(Tabla pasa a página
siguiente)
Los barnices transparentes 1, 2 y 5 fabricados de
acuerdo con la invención son absolutamente transparentes, mientras
que los barnices transparentes 3 y 4 son turbios. Esto permite
deducir que los poliisocianatos usados en los barnices 1, 2 y 5 de
acuerdo con la invención se pueden emulsionar en la fase acuosa
bastante mejor y más homogéneamente. De este modo, con los agentes
de revestimiento de acuerdo con la invención se pueden fabricar
barnices transparentes con mayor brillo y menor enturbiamiento del
brillo que con los agentes de revestimiento del estado de la
técnica. Esto hace también que la resistencia de los barnices
transparentes 1, 2 y 5 a agua y a disolventes sea bastante mejor que
la de los barnices transparentes comparativos 3 y 4.
Claims (16)
1. Agente de revestimiento formado por
A) 30 a 99% en peso de una dispersión de resina
acuosa hidroxi- y/o aminofuncional,
B) 1 a 70 partes en peso de un componente
endurecedor dispersable en agua y
C) 0 a 60 partes en peso de coadyuvantes y
aditivos adicionales conocidos en la tecnología de barnices,
caracterizado porque en el caso del
componente B) se trata de una mezcla de poliisocianatos dispersable
en agua, basada en diisocianatos alifáticos, cicloalifáticos,
aralifáticos y/o aromáticos, que presenta
a) una funcionalidad media de isocianato de al
menos 2,0,
b) un contenido en grupos isocianato (calculado
como NCO; peso molecular = 42) de 5,0 a 25,0% en peso y
c) un contenido en unidades de óxido de etileno
(calculadas como C_{2}H_{4}O; peso molecular = 44) ligadas en
cadenas de poliéter de 2 a 50% en peso, conteniendo las cadenas de
poliéter como media estadística 5 a 35 unidades de óxido de etileno
y estando unido al menos un 60% en moles de ellas mediante grupos
alofanato respectivamente a dos moléculas de poliisocianato
compuestas respectivamente por al menos dos diisocianatos.
2. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente endurecedor B) se trata de una mezcla de poliisocianatos
dispersable en agua, basada en diisocianatos alifáticos y/o
cicloalifáticos, que presenta
a) una funcionalidad media de isocianato de 2,3 a
9,9,
b) un contenido en grupos isocianato (calculado
como NCO; peso molecular = 42) de 6,0 a 22,5% en peso y
c) un contenido en unidades de óxido de etileno
(calculadas como C_{2}H_{4}O; peso molecular = 44) ligadas en
cadenas de poliéter de 5 a 40% en peso, conteniendo las cadenas de
poliéter como media estadística 7 a 30 unidades de óxido de etileno
y estando unido al menos un 60% en moles de ellas mediante grupos
alofanato respectivamente a dos moléculas de poliisocianato
compuestas respectivamente por al menos dos diisocianatos.
3. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque más del 60% en moles
de las cadenas de poliéter del componente endurecedor B) está unido
mediante grupos alofanato respectivamente a dos moléculas de
poliisocianato que presentan grupos isocianurato.
4. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque más del 80% en moles
de las cadenas de poliéter del componente endurecedor B) está unido
mediante grupos alofanato respectivamente a dos moléculas de
poliisocianato que presentan grupos isocianurato con grupos
isocianato unidos exclusivamente de forma alifática y/o
cicloalifática.
5. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente A) se trata de una dispersión de resina acuosa con un
contenido en grupos hidroxilo de 0,5 a 7,0% en peso respecto a la
resina sólida.
6. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente A) se trata de una dispersión de resina acuosa basada en
polímeros.
7. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente A) se trata de una dispersión de resina acuosa basada en
poliéster.
8. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente A) se trata de una dispersión de resina acuosa basada en
poliuretano.
9. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente A) se trata de una dispersión de resina acuosa basada en
poliéter o poliepóxido.
10. Agente de revestimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del
componente A) se trata de una dispersión acuosa de resina híbrida
basada en poliéster/poliacrilato, poliéster/poliuretano,
poliuretano/poliacrilato, poliéter/poliacrilato, poliéter/poliéster
o poliéter/poliuretano.
11. Procedimiento para la fabricación de los
agentes de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente A), el componente B) y
eventualmente el componente C) se mezclan entre sí en cantidades
tales que a cada grupo hidroxilo o amino del componente A) le
correspondan de 0,1 a 3 grupos isocianato del componente B).
12. Procedimiento para la fabricación de los
agentes de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente A), el componente B) y
eventualmente el componente C) se mezclan entre sí en cantidades
tales que a cada grupo hidroxilo o amino del componente A) le
correspondan de 0,5 a 2,0 grupos isocianato del componente B).
13. Procedimiento para la fabricación de los
agentes de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el componente A), el componente B) y
eventualmente el componente C) se mezclan entre sí en cantidades
tales que a cada grupo hidroxilo o amino del componente A) le
correspondan de 0,7 a 1,7 grupos isocianato del componente B).
14. Uso de los agentes de revestimiento de
acuerdo con la reivindicación 1 para la fabricación de barnices y
revestimientos sobre materiales de construcción minerales,
pavimentos, madera y materias derivadas de la madera, superficies
metálicas, plásticos, vidrio o papel.
15. Uso de los agentes de revestimiento de
acuerdo con la reivindicación 1 para la fabricación de
imprimaciones, aparejos de imprimación, aparejos, barnices de
acabado, barnices transparentes o masas obturadoras.
16. Uso de los agentes de revestimiento de
acuerdo con la reivindicación 1 para la fabricación de
imprimaciones, aparejos de imprimación, aparejos, barnices de
acabado y barnices transparentes en el barnizado de reparación de
automóviles y de vehículos grandes.
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