ES2208412T3 - Revestimiento compuesto con resistencia al desconchado mejorada. - Google Patents
Revestimiento compuesto con resistencia al desconchado mejorada.Info
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Abstract
Procedimiento para el revestimiento de un substrato, que comprende los pasos consistentes en: (a) aplicar una capa de una composición de imprimación resistente al desconchado, comprendiendo dicha composición de imprimación resistente al desconchado como porción resinosa un polímero de poliuretano que tiene una temperatura de transición vítrea de 0 EC o menos y, opcionalmente, un segundo componente que tiene funcionalidad reactiva; (b) aplicar sobre la capa de la composición de imprimación resistente al desconchado una capa de una composición de imprimación termoendurecible, comprendiendo la composición de imprimación termoendurecible un polímero de poliuretano con una temperatura de transición vítrea que es como mínimo aproximadamente 20 EC mayor que la temperatura de transición vítrea de dicho polímero de poliuretano, un polímero acrílico y un componente reticulante que es reactivo como mínimo con uno de los polímeros de poliuretano o con el polímero acrílico; y (c) aplicar sobre la capa de la composición de imprimación termoendurecible como mínimo una capa de una composición de revestimiento de acabado, siendo la funcionalidad reactiva del segundo componente, cuando esté presente, reactiva con como mínimo un polímero seleccionado entre el grupo consistente en el polímero de poliuretano de la composición de imprimación resistente al desconchado, el polímero de poliuretano de la composición de imprimación termoendurecible, el polímero acrílico de la composición de imprimación termoendurecible, y combinaciones de ellos.
Description
Revestimiento compuesto con resistencia al
desconchado mejorada.
La presente invención se refiere a revestimientos
de imprimación compuestos que proporcionan resistencia al
desconchado y a composiciones de imprimación acuosa que
proporcionan dichos revestimientos compuestos.
Los acabados de revestimiento, en particular los
acabados de revestimiento exteriores en la industria del automóvil,
se aplican generalmente en dos o más capas diferentes. Primero se
pueden aplicar sobre el substrato sin pintar una o más capas de
composición de revestimiento de imprimación, seguidas de una o más
capas de revestimiento de acabado. Cada una de las capas proporciona
importantes propiedades relacionadas con la durabilidad y el
aspecto del acabado de revestimiento compuesto. Las capas de
revestimiento de imprimación pueden servir para una serie de
objetivos. En primer lugar, el revestimiento de imprimación se
puede aplicar para promover la adhesión entre el substrato y el
revestimiento. En segundo lugar, el revestimiento de imprimación se
puede aplicar para mejorar propiedades físicas del sistema de
revestimiento, como la resistencia a la corrosión o la resistencia
a los impactos, especialmente para mejorar la resistencia al
desconchado por grava. En tercer lugar, el revestimiento de
imprimación se puede aplicar para mejorar el aspecto del
revestimiento proporcionando una capa lisa sobre la que se pueden
aplicar las capas de revestimiento de acabado. La capa o las capas
de revestimiento de acabado contribuyen a otras propiedades, tales
como el color, el aspecto y la fotoestabilización.
Hoy en día, en el proceso de acabado del exterior
de automóviles, los substratos metálicos se revisten primero
habitualmente con una imprimación por
electro-revestimiento. Aunque la imprimación por
electro-revestimiento proporciona una adhesión
superficial y una protección contra la corrosión excelentes,
frecuentemente es deseable aplicar una segunda capa de imprimación.
La segunda capa de imprimación proporciona propiedades adicionales
no disponibles con la imprimación por
electro-revestimiento. La resistencia al
desconchado por grava es una de las propiedades críticas
proporcionadas por la segunda capa de imprimación. La segunda capa
de imprimación también puede mejorar la protección contra la
corrosión del acabado y proporcionar una superficie más lisa que la
imprimación por electro-revestimiento. La segunda
imprimación también sirve para proporcionar una capa barrera entre
la capa de imprimación por electro-revestimiento,
que habitualmente contiene porciones aromáticas y otros materiales
que pueden provocar un amarilleo con la exposición a la luz solar,
y el revestimiento de acabado.
Los documentos de Mitsuji et al. U.S. 5,281,655,
5,227,422 y 4,948,829, todos ellos incorporados aquí por
referencia, describen composiciones de revestimiento de capa base
para automóviles que contienen una emulsión de resina de
poliuretano, una segunda emulsión de resina que puede ser una resina
acrílica, y un agente reticulante. En el documento 4,948,829 de
Mitsuji, la resina de poliuretano se prepara dispersando un
prepolímero con funcionalidad de isocianato y sometiendo a reacción
el agua con los grupos isocianato para prolongar la cadena del
prepolímero. El prepolímero se prepara utilizando un diisocianato
alifático, un diol de poliéter o diol de poliéster, un poliol de
bajo peso molecular y ácido dimetilol-alcanoico. En
los documentos 5,281,655 y 5,227,422, la resina de poliuretano se
prepara sometiendo a reacción un poliisocianato alifático, un
poliol de alto peso molecular, un ácido
dimetilol-alcanoico y, opcionalmente, un prolongador
de cadena o terminador. Dado que los documentos de Mitsuji se
refieren a revestimientos de capa base, dichos documentos no
proporcionan ninguna indicación para la preparación de
composiciones que tengan resistencia al desconchado y otras
propiedades requeridas para las capas de revestimiento de
imprimación.
El documento de Hatch et al., U.S. 5,317,735,
incorporado aquí por referencia, describe una composición de
imprimación acuosa para pelotas de golf que incluye una dispersión
de poliuretano y una dispersión acrílica. La imprimación tiene un
contenido muy bajo de disolvente orgánico volátil, lo que es
importante para reducir al mínimo las emisiones reguladas del
proceso de revestimiento. Sin embargo, el documento de Hatch no
describe ninguna composición endurecible (termoendurecible). Aun
más importante, las imprimaciones para pelotas de golf del
documento de Hatch no proporcionan las propiedades exigidas a las
imprimaciones para automóviles, tales como la resistencia al
desconchado por piedras y la protección contra la corrosión.
Aunque la composición de imprimación se puede
formular para proporcionar una buena resistencia al desconchado por
grava a una carrocería de un vehículo, algunas áreas del vehículo
son particularmente propensas al desconchado por grava. Estas áreas
incluyen los pilares en A (pilares a ambos lados del parabrisas),
el borde delantero del techo, el borde anterior del capó, y los
paneles de balancín. En estas áreas resulta ventajoso disponer una
capa adicional de una imprimación resistente al desconchado antes
de la imprimación que se aplica al resto de la carrocería del
vehículo para obtener una mayor protección contra el desconchado
por piedras. En general, las composiciones de imprimación aplicadas
para este fin consisten en composiciones termoendurecibles a base
de disolventes. Si bien estas capas resistentes al desconchado han
funcionado bien con composiciones de imprimación a base de
disolventes, sigue siendo necesaria una composición de
revestimiento resistente al desconchado que sea compatible con las
composiciones de imprimación acuosas. También son necesarias otras
mejoras en la resistencia al desconchado de la imprimación.
Por consiguiente, sería deseable disponer de un
revestimiento de imprimación compuesto que incluya una capa
superior de una composición de imprimación acuosa para carrocerías
que proporcione una mayor resistencia al desconchado por piedras y
otras propiedades importantes para una imprimación para automóviles,
y una capa inferior consistente en una capa de imprimación
resistente al desconchado, compatible con la capa de imprimación
superior, en particular para aplicaciones
húmedo-sobre-húmedo de la capa de
imprimación superior sobre la capa de imprimación resistente al
desconchado, que proporcione una resistencia adicional al
desconchado en áreas particulares de la carrocería del vehículo.
Además, por cuestiones medioambientales y de regulación, sería
deseable producir tanto la capa de imprimación superior como la
capa de imprimación inferior resistente al desconchado a partir de
composiciones que tengan un contenido muy bajo de disolvente
orgánico volátil.
La presente invención proporciona un
procedimiento para aplicar un revestimiento compuesto a un
automóvil. En dicho procedimiento, como mínimo sobre un área del
vehículo se aplica una capa de una composición de imprimación
resistente al desconchado y la composición de imprimación aplicada
forma una capa de imprimación resistente al desconchado. La
composición de imprimación resistente al desconchado incluye como
porción resinosa un polímero de poliuretano con una temperatura de
transición vítrea de 0ºC o menos y, opcionalmente, un segundo
componente que tiene funcionalidad reactiva. Después se aplica sobre
el vehículo una composición de imprimación termoendurecible.
La funcionalidad reactiva es reactiva con el
polímero de poliuretano de la composición de imprimación resistente
al desconchado o con uno de los componentes de la composición de
imprimación termoendurecible. La composición de imprimación
termoendurecible incluye un polímero de poliuretano, un polímero
acrílico y un componente reticulante que es reactivo como mínimo con
el polímero de poliuretano, con el polímero acrílico o con ambos.
El polímero de poliuretano tiene una temperatura de transición
vítrea de 0ºC o menos. El polímero acrílico tiene una temperatura
de transición vítrea que es como mínimo aproximadamente 20ºC mayor
que la temperatura de transición vítrea de la resina de poliuretano.
El polímero de poliuretano de las dos imprimaciones y el polímero
acrílico se dispersan o emulsionan preferentemente en un medio
acuoso. Tal como se utilizan aquí, las expresiones "emulsión"
o "dispersión" se emplean en cada caso para referirse tanto a
dispersiones como a emulsiones.
La invención también proporciona un revestimiento
compuesto que tiene una primera capa de una imprimación resistente
al desconchado, una segunda capa de imprimación sobre la primera
capa de imprimación resistente al desconchado, y una capa de
revestimiento de acabado sobre la segunda capa de imprimación.
La primera capa de imprimación resistente al
desconchado se forma a partir de una composición que incluye como
porción resinosa un polímero de poliuretano con una temperatura de
transición vítrea de 0ºC o menos y, opcionalmente, un segundo
componente que tiene funcionalidad reactiva. La funcionalidad
reactiva es reactiva con el polímero de poliuretano de la
composición de imprimación resistente al desconchado o con uno de
los componentes de la composición de imprimación que forma la
segunda capa de imprimación.
La segunda capa de imprimación es el producto de
una composición de imprimación que incluye un polímero de
poliuretano con una temperatura de transición vítrea de 0ºC o
menos, un polímero acrílico con una temperatura de transición vítrea
que es como mínimo aproximadamente 20ºC mayor que la temperatura de
transición vítrea de la resina de poliuretano, y un componente
reticulante.
Como mínimo sobre un área del vehículo se aplica
una capa de la composición de imprimación resistente al
desconchado. En una realización preferente, la composición de
imprimación resistente al desconchado se aplica en una o más de las
siguientes áreas del vehículo: los pilares en A (pilares a ambos
lados del parabrisas), el borde delantero del techo, el borde
anterior del capó, el parachoques delantero, los paneles de
balancín, y combinaciones de ellos.
La composición de imprimación resistente al
desconchado incluye como porción resinosa un polímero de
poliuretano con una temperatura de transición vítrea de 0ºC o menos
y, opcionalmente, un segundo componente que tiene funcionalidad
reactiva. El polímero de poliuretano tiene una temperatura de
transición vítrea de 0ºC o menos, preferentemente de
aproximadamente -20ºC o menos y de forma especialmente preferente
de aproximadamente -30ºC o menos. La temperatura de transición
vítrea del poliuretano de la invención se encuentra entre
aproximadamente -80ºC y aproximadamente 0ºC, preferentemente entre
aproximadamente -65ºC y aproximadamente -10ºC, de forma
especialmente preferente entre aproximadamente -65ºC y
aproximadamente -30ºC, y de forma aun más preferente entre
aproximadamente -60ºC y aproximadamente -35ºC. El poliuretano
presenta un peso molecular promedio en peso preferentemente entre
aproximadamente 15.000 y aproximadamente 60.000, de forma
especialmente preferente entre aproximadamente 15.000 y
aproximadamente 60.000, y de forma aun más preferente entre
aproximadamente 20.000 y aproximadamente 35.000.
Los poliuretanos se preparan mediante la reacción
de como mínimo un poliisocianato y como mínimo un poliol. Los
reactivos utilizados para preparar el poliuretano se seleccionan y
reparten para obtener la temperatura de transición vítrea deseada.
Los poliisocianatos adecuados incluyen, sin limitación,
poliisocianatos alifáticos lineales y cíclicos, preferentemente con
hasta 18 átomos de carbono, y poliisocianatos aromáticos sustituidos
y no sustituidos. Los ejemplos ilustrativos incluyen, sin
limitación, etilén-diisocianato,
1,2-propano-diisocianato,
1,3-propano-diisocianato,
1,4-butilén-diisocianato,
diisocianato de lisina, bis-(ciclohexil-isocianato)
de 1,4-metileno,
isoforón-diisocianato, diisocianatos de tolueno (por
ejemplo 2,4-toluén-diisocianato y
2,6-toluén-diisocianato),
4,4'-diisocianato de
difenil-metano,
metilén-bis-4,4'-isocianato-ciclohexano,
1,6-hexametilén-diisocianato,
p-fenilén-diisocianato,
tetrametil-xilén-diisocianato,
meta-xilén-diisocianato,
2,2,4-trimetil-1,6-hexametilén-diisocianato,
1,12-dodecametilén-diisocianato,
1,3- y 1,4-ciclohexano-diisocianato,
1-isocianato-2-isocianato-metil-ciclopentano,
y combinaciones de dos o más de ellos. Como poliisocianatos también
se pueden utilizar biurets, alofanatos, isocianuratos,
carbodiimidas y otras modificaciones de este tipo de dichos
isocianatos. En una realización preferente, los poliisocianatos
incluyen
metilén-bis-4,4'-isocianato-ciclohexano,
diisocianato de
1,6-hexametilén-diisocianato,
1,12-dodecametilén-diisocianato, y
combinaciones de ellos. De forma particularmente preferente se
utiliza como mínimo un diisocianato de
\alpha,\omega-alquileno con cuatro o más
carbonos, preferentemente 6 o más carbonos, en el grupo alquileno.
Son especialmente preferentes las combinaciones de dos o más
poliisocianatos en las que uno de los poliisocianatos es
1,6-hexametilén-diisocianato.
El poliol o los polioles utilizados para preparar
el polímero de poliuretano se pueden seleccionar entre cualesquiera
de los polioles conocidos útiles para la preparación de
poliuretanos, incluyendo, sin limitación,
1,4-butanodiol, 1,3-butanodiol,
2,3-butanodiol, 1,6-hexanodiol,
neopentil-glicol, 1,3-propanodiol,
1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol,
1,9-nonanodiol, etilén-glicol,
dietilén-glicol, trietilén-glicol y
tetraetilén-glicol, propilén-glicol,
dipropilén-glicol, glicerol,
ciclohexano-dimetanoles,
2-metil-2-etil-1,3-propanodiol,
2-etil-1,3-hexanodiol,
tiodiglicol,
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
ciclohexanodioles, trimetilol-propano,
trimetilol-etano y glicerina; polioles de poliéster
tales como los productos de reacción de cualquiera de los alcoholes
anteriores y combinaciones de ellos con uno o más ácidos
policarboxílicos seleccionados entre ácido malónico, ácido maleico,
ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico,
anhídridos de ellos, y combinaciones de los mismos; polioles de
poliéter, tales como polietilén-glicoles y
polipropilén-glicoles; y combinaciones de estos
polioles. Son preferentes los polioles que tienen dos grupos
hidroxilo. El poliuretano se prepara preferentemente utilizando uno
o más polioles de poliéster. En una realización preferente, el
poliol de poliéster es el producto de reacción de una mezcla que
comprende neopentil-glicol y ácido adípico.
Aunque es posible preparar una dispersión no
iónica del poliuretano, la dispersión de poliuretano
preferentemente es aniónica. Se pueden sintetizar poliuretanos con
funcionalidad de ácido que se pueden salificar para formar
dispersiones o emulsiones aniónicas mediante la inclusión de un
monómero con funcionalidad de ácido, tal como, sin limitación,
ácidos dialquil-propiónicos incluyendo ácido
dimetil-propiónico, y sales de metales alcalinos de
aminoácidos como taurina, metil-taurina, ácido
6-amino-caproico, glicina, ácido
sulfanílico, ácido diamino-benzoico, ornitina,
lisina y aductos 1:1 de sultonas tales como
propano-sultona o butano-sultona con
diaminas tales como etilén-diamina, hidrazina o
1,6-hexametilén-diamina. Los grupos
hidroxilo reaccionan para formar los enlaces de uretano mientras
que el grupo ácido permanece sin reaccionar en la polimerización de
poliuretano.
Se pueden preparar polímeros de poliuretano
adecuados mediante cualquiera de los procedimientos conocidos. En
un procedimiento para preparar polímeros de poliuretano, el
componente de poliisocianato se somete a reacción con un exceso de
equivalentes del componente de poliol para formar un polímero de
poliuretano con funcionalidad de hidroxilo. Alternativamente, un
exceso de equivalentes del componente de poliisocianato se puede
someter a reacción con el componente de poliol para formar un
prepolímero con funcionalidad de isocianato. El prepolímero se
puede someter a reacción después de diferentes modos. En primer
lugar, el prepolímero se puede someter a reacción con un alcohol o
amina monofuncional para obtener un polímero de poliuretano no
funcional. Los ejemplos de alcoholes y aminas monofuncionales que
se pueden utilizar incluyen compuestos de óxido de polietileno que
tienen un grupo hidroxilo terminal, alcoholes monofuncionales
inferiores que tienen hasta 12 átomos de carbono, alcoholes
amínicos tales como
dimetil-etanol-amina, y aminas
secundarias tales como dietil-amina y
dimetil-amina. En segundo lugar, el prepolímero se
puede someter a reacción con un compuesto de poliol, poliamina o
alcohol amínico polifuncional para obtener funcionalidad de
hidrógeno reactivo. Los ejemplos de estos compuestos
polifuncionales incluyen, sin limitación, los polioles arriba
mencionados, incluyendo trioles tal como
trimetilol-propano; poliaminas tales como
etilén-diamina, butil-amina y
propil-amina; y alcoholes amínicos tal como
dietanol-amina. Por último, el prepolímero se puede
someter a prolongación de cadena mediante el agua durante la
emulsión o dispersión del prepolímero en el medio acuoso. El
prepolímero se mezcla con el agua después de la neutralización o
durante la misma.
El poliuretano se puede polimerizar sin
disolvente. No obstante, en caso necesario, se puede incluir
disolvente cuando el poliuretano o el producto de prepolímero tiene
alta viscosidad. Si se utiliza disolvente, éste se puede eliminar
parcial o totalmente por destilación, preferentemente después de
dispersar el poliuretano en el agua. El poliuretano puede tener
grupos hidrófilos no iónicos tales como grupos de óxido de
polietileno, que sirven para estabilizar el polímero de poliuretano
dispersado. No obstante, en una realización preferente el polímero
de poliuretano se prepara con grupos de ácido pendientes tal como
se describe más arriba, y los grupos de ácido se salifican parcial
o totalmente con un álcali, tal como sodio o potasio, o con una
base, tal como una amina, durante o antes de la dispersión del
polímero de poliuretano o el prepolímero en agua.
La composición de imprimación resistente al
desconchado también puede incluir un segundo componente con una
funcionalidad reactiva. La funcionalidad reactiva es reactiva con
el polímero de poliuretano de la composición de imprimación
resistente al desconchado o con uno de los componentes de la
composición de imprimación termoendurecible. Cuando la capa de
imprimación resistente al desconchado incluye el segundo
componente, el revestimiento compuesto presenta mayor dureza, mejor
endurecimiento y resistencia a los disolventes, y mejor adhesión
entre capas.
En una realización preferente, el segundo
componente es un reticulante reactivo con funcionalidad de
hidrógeno activo de como mínimo uno de los miembros del grupo
formado por el polímero de poliuretano de la imprimación resistente
al desconchado, el polímero de poliuretano de la composición de
imprimación termoendurecible y el polímero acrílico de la
composición de imprimación termoendurecible. Los ejemplos de
reticulantes reactivos con funcionalidad de hidrógeno activo
incluyen, sin limitación, materiales que tienen grupos metilol o
metil-alcoxilo activos, incluyendo resinas
aminoplásticas o aductos de fenol/formaldehído; agentes
endurecedores de poliisocianato bloqueado;
tris-(alcoxi-carbonil-amino)-triazinas
(disponibles de Cytec Industries bajo el nombre comercial TACT); y
combinaciones de ellos.
Como resinas aminoplásticas adecuadas se pueden
utilizar condensados de amina/aldehído, preferentemente
eterificados como mínimo parcialmente y de forma totalmente
preferente eterificados por completo. La melamina y la urea son
aminas preferentes, pero también se pueden utilizar otras triazinas,
triazoles, diazinas, guanidinas o guanaminas para preparar los
agentes reticulantes de resinas aminoplásticas de amina
alquilada/aldehído. Las resinas aminoplásticas son preferentemente
condensados de amina/formaldehído, aunque se pueden utilizar otros
aldehídos tales como acetaldehído, crotonaldehído y benzaldehído.
Los ejemplos no limitativos de resinas aminoplásticas preferentes
incluyen resinas de melamina-formaldehído
monoméricas o poliméricas, incluyendo resinas de melamina parcial o
totalmente alquiladas utilizando alcoholes que preferentemente
tienen de uno a seis, de forma especialmente preferente de uno a
cuatro, átomos de carbono, tal como melamina
hexametoxi-metilada; resinas de
urea-formaldehído, incluyendo
metilol-ureas y siloxi-ureas tal
como resina de urea-formaldehído butilada,
benzoguanaminas alquiladas, guanil-ureas,
guanidinas, biguanidinas, poliguanidinas y similares, Las resinas de
melamina-formaldehído monoméricas son
particularmente preferentes. Las resinas de
melamina-formaldehído alquiladas preferentes son
miscibles con agua o solubles en agua. Los ejemplos de
poliisocianatos bloqueados incluyen isocianuratos de
toluén-diisocianato,
isoforón-diisocianato y
hexametilén-diisocianato bloqueado con un agente de
bloqueo tal como un alcohol, una oxima, o una amina secundaria tal
como pirazol o pirazol sustituido. El reticulante se incluye
preferentemente en la porción resinosa de la imprimación resistente
al desconchado en una cantidad entre aproximadamente un 2% en peso y
aproximadamente un 30% en peso, de forma especialmente preferente
entre aproximadamente un 5% en peso y aproximadamente un 20% en
peso, y de forma particularmente preferente entre aproximadamente
un 5% en peso y aproximadamente un 15% en peso.
La composición de imprimación termoendurecible
incluye un polímero de poliuretano, un polímero acrílico y un
componente reticulante que es reactivo con como mínimo el polímero
de poliuretano, con el polímero acrílico o con ambos. El polímero
de poliuretano tiene una temperatura de transición vítrea de 0ºC o
menos. El polímero de poliuretano puede ser cualquiera de los arriba
descritos para la imprimación resistente al desconchado. En una
realización preferente, la imprimación resistente al desconchado y
la imprimación termoendurecible incluyen el mismo polímero de
poliuretano.
El polímero acrílico de la composición de
imprimación termoendurecible tiene una temperatura de transición
vítrea que es como mínimo aproximadamente 20ºC mayor que la
temperatura de transición vítrea de la resina de poliuretano. El
polímero acrílico se prepara de acuerdo con métodos habituales, por
ejemplo mediante polimerización en masa o en solución seguida de
dispersión en un medio acuoso o, preferentemente, mediante
polimerización en emulsión en un medio acuoso. El polímero acrílico
se polimeriza a partir de una mezcla monomérica que incluye
preferentemente un monómero con funcionalidad de hidrógeno activo y
preferentemente un monómero con funcionalidad de ácido. Los ejemplos
de monómeros con funcionalidad de hidrógeno activo incluyen, sin
limitación, monómeros con funcionalidad de hidroxilo tales como
acrilato de hidroxi-etilo, metacrilato de
hidroxi-etilo, acrilato de
hidroxi-propilo, metacrilato de
hidroxi-propilo, acrilatos de
hidroxi-butilo y metacrilatos de
hidroxi-butilo; y monómeros con funcionalidad de
carbamato y funcionalidad de urea o monómeros con grupos
funcionales que se convierten en grupos carbamato o urea después de
la polimerización, tales como, sin limitación, los descritos en el
documento U.S. 5,866,259, "Primer Coating Composition Containing
Carbamate-Functional Acrylic Polymers", que se
incorpora aquí en su totalidad por referencia.
Preferentemente se incluye una cantidad
suficiente de monómero con funcionalidad de hidrógeno activo para
producir un peso equivalente de 1.000 gramos o menos por
equivalente, de forma especialmente preferente 800 gramos o menos
por equivalente y de forma aun más preferente 600 gramos o menos
por equivalente.
Preferentemente, el polímero acrílico se dispersa
en forma de una dispersión aniónica. Los ejemplos de monómeros con
funcionalidad de ácido adecuados incluyen, sin limitación, ácidos
monocarboxílicos etilénicamente
\alpha,\beta-insaturados que contienen de 3 a 5
átomos de carbono, ácidos dicarboxílicos etilénicamente
\alpha,\beta-insaturados que contienen de 4 a 6
átomos de carbono, y los anhídridos y monoésteres de ellos. Los
ejemplos incluyen, sin limitación, ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido crotónico, ácido maleico o anhídrido maleico,
ácido itacónico o anhídrido itacónico, etc. Se incluye una cantidad
suficiente de monómero con funcionalidad de ácido para producir un
polímero acrílico con un índice de acidez de como mínimo
aproximadamente 1, y el polímero acrílico tiene preferentemente un
índice de acidez entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10.
Además del monómero etilénicamente insaturado que
tiene funcionalidad de ácido o que se utiliza para generar
funcionalidad de ácido en el polímero acabado, también se utilizan
uno o más monómeros etilénicamente insaturados adicionales como
comonómeros para formar las resinas acrílicas de la invención. Los
ejemplos de estos monómeros copolimerizables incluyen, sin
limitación, derivados de ácidos monocarboxílicos etilénicamente
\alpha,\beta-insaturados que contienen de 3 a 5
átomos de carbono, incluyendo ésteres, nitrilos o amidas de dichos
ácidos; diésteres de ácidos dicarboxílicos etilénicamente
\alpha,\beta-insaturados que contienen de 4 a 6
átomos de carbono; ésteres vinílicos, éteres vinílicos,
vinil-cetonas, vinil-amidas, y
compuestos vinílicos alifáticos heterocíclicos o aromáticos. Los
ejemplos representativos de ácidos acrílicos y metacrílicos, amidas
y amino-alquil-amidas incluyen, sin
limitación, compuestos tales como acril-amida,
N-(1,1-dimetil-3-oxobutil)-acril-amida,
N-alcoxi-amidas tales como
metilol-amidas;
N-alcoxi-acril-amidas
tales como
n-butoxi-acril-amida;
acril-amidas o metacril-amidas de
N-amino-alquilo tales como
amino-metil-acril-amida,
1-amino-etil-2-acril-amida,
1-amino-propil-2-acril-amida,
1-amino-propil-2-metacril-amida,
N-1-(N-butil-amino)-propil-(3)-acril-amida
y
1-amino-hexil-(6)-acril-amida
y
1-(N,N-dimetil-amino)-etil-(2)-metacril-amida,
-1-(N,N-dimetil-amino)-propil-(3)-acril-amida
y
1-(N,N-dimetil-amino)-hexil-(6)-metacril-amida.
Los ejemplos representativos de ésteres de los
ácidos acrílico, metacrílico y crotónico incluyen, sin limitación,
los ésteres de la reacción con alcoholes alifáticos y
cicloalifáticos saturados que contienen de 1 a 20 átomos de carbono,
tales como los acrilatos, metacrilatos y crotonatos de metilo,
etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo,
t-butilo,
2-etil-hexilo, laurilo, estearilo,
ciclohexilo, trimetil-ciclohexilo,
tetrahidro-furilo, estearilo,
sulfo-etilo e isobornilo; y acrilatos y metacrilatos
de polialquilén-glicol.
Los ejemplos representativos de otros monómeros
polimerizables etilénicamente insaturados incluyen, sin limitación,
compuestos tales como anhídridos, monoésteres y diésteres
fumáricos, maleicos e itacónicos. También se pueden incluir
monómeros polifuncionales para obtener una dispersión acrílica
parcialmente reticulada. Los ejemplos de compuestos polifuncionales
incluyen, sin limitación, diacrilato de
etilén-glicol, dimetacrilato de
etilén-glicol, diacrilato de
trietilén-glicol, dimetacrilato de
tetraetilén-glicol, diacrilato de
1,6-hexanodiol, divinil-benceno,
triacrilato de trimetilol-propano, etc.
Los ejemplos representativos de monómeros
vinílicos copolimerizables incluyen, sin limitación, compuestos
tales como acetato de vinilo, propionato de vinilo, éteres
vinílicos tales como éter vinil-etílico, haluros de
vinilo y vinilideno, y
vinil-etil-cetona. Los ejemplos
representativos de compuestos vinílicos alifáticos heterocíclicos o
aromáticos incluyen, sin limitación, compuestos tales como
estireno, \alpha-metil-estireno,
vinil-tolueno,
t-butil-estireno y
2-vinil-pirrolidona.
Después de la polimerización, la funcionalidad de
ácido se salifica, preferentemente con un álcali o una base,
preferiblemente una amina. Los ejemplos de materiales de
salificación adecuados incluyen, sin limitación, amoniaco,
monoetanol-amina, etil-amina,
dimetil-amina, dietil-amina,
trietil-amina, propil-amina,
dipropil-amina, isopropil-amina,
diisopropil-amina, trietanol-amina,
butil-amina, dibutil-amina,
2-etil-hexil-amina,
etilén-diamina, propilén-diamina,
etil-etanol-amina,
dimetil-etanol-amina,
dietil-etanol-amina,
2-amino-2-metil-propanol,
y morfolina. Los materiales de salificación preferentes incluyen
2-amino-2-metil-propanol
y dimetil-etanol-amina.
Los polímeros acrílicos se pueden preparar en
forma de soluciones en un medio disolvente orgánico seleccionado
preferentemente entre disolventes orgánicos solubles en agua o
miscibles con agua, y después dispersar en agua. Después de la
dispersión en agua, el disolvente orgánico se puede separar de la
dispersión o emulsión acuosa por destilación.
En un método preferente, el polímero acrílico se
obtiene mediante polimerización por emulsión. Preferentemente, para
la polimerización por emulsión se utiliza un agente tensioactivo no
iónico o un agente tensioactivo aniónico. Los agentes tensioactivos
adecuados incluyen, sin limitación, éteres
polioxietilén-nonil-fenílicos,
ésteres de ácido sulfúrico de éter
polioxietilén-alquil-alílico, sales
amínicas y alcalinas de ácido
dodecil-benceno-sulfónico tal como
la sal dimetil-etanol-amínica de
ácido dodecil-benceno-sulfónico y
dodecil-benceno-sulfonato-sódico,
y dioctil-sulfo-succinato de
sodio.
La polimerización tiene lugar típicamente
mediante polimerización por radicales libres. La fuente de
radicales libres se suministra típicamente mediante un iniciador
redox (reducción-oxidación) o mediante un peróxido
orgánico o compuesto azo. Los iniciadores útiles incluyen, sin
limitación, peroxidisulfato amónico, peroxidisulfato potásico,
metabisulfito sódico, peróxido de hidrógeno, hidroperóxido de
t-butilo, peróxido de dilaurilo, peroxibenzoato de
t-butilo,
2,2'-azo-bis-(isobutiro-nitrilo),
e iniciadores redox tales como peroxidisulfato amónico y
metabisulfito sódico con sulfato ferroso-amónico.
Opcionalmente se puede utilizar un agente de transferencia de
cadena. Los agentes de transferencia de cadena típicos incluyen
mercaptanos tales como mercaptano de octilo, mercaptano de
n-dodecilo o t-dodecilo, ácido
tiosalicílico, ácido mercapto-acético y
mercapto-etanol; compuestos halogenados y
\alpha-metil-estireno
dimérico.
Los polímeros acrílicos preparados mediante
polimerización en emulsión pueden tener pesos moleculares promedio
en peso de un millón o más. La dispersión acrílica presenta
preferentemente un peso molecular promedio en peso entre
aproximadamente 5.000 y aproximadamente 5.000.000, de forma
especialmente preferente entre aproximadamente 7.500 y
aproximadamente 500.000, y de forma aun más preferente entre
aproximadamente 10.000 y aproximadamente 50.000. Si se prepara
mediante polimerización en solución y después se dispersa en agua,
el polímero acrílico tendrá generalmente un peso molecular promedio
en número entre aproximadamente 5.000 y aproximadamente 60.000. El
peso molecular se puede determinar mediante cromatografía de
permeación en gel utilizando un patrón de poliestireno u otros
métodos conocidos.
La temperatura de transición vítrea teórica del
polímero acrílico se puede ajustar de acuerdo con métodos conocidos
en la técnica mediante la selección y el reparto de los
comonómeros. El polímero acrílico tiene una temperatura de
transición vítrea que es como mínimo aproximadamente 20ºC mayor que
la temperatura de transición vítrea de la resina de poliuretano.
Preferentemente, el polímero acrílico tiene una temperatura de
transición vítrea que es como mínimo aproximadamente 40ºC mayor, de
forma especialmente preferente aproximadamente 50ºC mayor, que la
temperatura de transición vítrea de la resina de poliuretano. En
una realización preferente, el polímero acrílico presenta una
T_{g} teórica entre aproximadamente -30ºC y 80ºC, de forma
especialmente preferente entre aproximadamente -20ºC y 40ºC.
El polímero de poliuretano se puede incluir en la
imprimación termoendurecible en una cantidad de como mínimo
aproximadamente un 40% en peso, preferentemente como mínimo
aproximadamente un 50% en peso, con respecto a los pesos de
componentes no volátiles combinados del polímero de poliuretano y el
polímero acrílico. El polímero de poliuretano se puede incluir en
la imprimación en una cantidad hasta aproximadamente un 98% en
peso, preferentemente hasta aproximadamente un 80% en peso, con
respecto a los pesos de componentes no volátiles combinados del
polímero de poliuretano y el polímero acrílico. Preferentemente se
incluye entre aproximadamente un 50% en peso y aproximadamente un
75% en peso, y de forma especialmente preferente se incluye entre
aproximadamente un 65% en peso y aproximadamente un 75% en peso, del
polímero de poliuretano, con respecto a los pesos de componentes no
volátiles combinados del polímero de poliuretano y el polímero
acrílico.
La composición de imprimación termoendurecible
también incluye un componente reticulante.
El componente reticulante incluye uno o más
reticulantes reactivos con funcionalidad de hidrógeno activo,
incluyendo cualquiera de los reticulantes arriba descritos útiles
para la composición de imprimación resistente al desconchado.
El componente reticulante está contenido
preferentemente en una cantidad entre aproximadamente un 2% en peso
y aproximadamente un 30% en peso, de forma especialmente preferente
entre aproximadamente un 5% en peso y aproximadamente un 20% en
peso, y de forma particularmente preferente entre aproximadamente un
5% y aproximadamente un 15% en peso, con respecto a los pesos de
componentes no volátiles combinados del poliuretano, el polímero
acrílico y el componente reticulante de la composición de
imprimación termoendurecible. Las composiciones de imprimación
resistentes al desconchado y las composiciones de imprimación
termoendurecibles pueden incluir uno o más catalizadores. El tipo de
catalizador depende de la composición del componente reticulante
particular utilizado. Los catalizadores útiles incluyen, sin
limitación, catalizadores ácidos bloqueados tales como ácido
p-tolueno-sulfónico, ácido
dodecil-benceno-sulfónico y ácido
dinonil-naftaleno-disulfónico
bloqueados con aminas; fosfato de ácido fenílico, maleato de
monobutilo y fosfato de butilo, éster de
hidroxi-fosfato; ácidos de Lewis, sales de zinc y
sales de estaño, incluyendo dilaurato de
dibutil-estaño y óxido de
dibutil-estaño.
Las composiciones de revestimiento de imprimación
resistentes al desconchado y las composiciones de revestimiento de
imprimación termoendurecibles de acuerdo con la invención pueden
incluir adicionalmente pigmentos tales como los normalmente
utilizados en la técnica, incluyendo pigmentos de color, pigmentos
inhibidores de la corrosión, pigmentos conductores y pigmentos de
carga. Como ejemplos ilustrativos de ellos se mencionan: óxidos
metálicos, cromatos, molibdatos, fosfatos y silicatos, negro de
humo, dióxido de titanio, sulfatos y sílices.
También se pueden añadir a las composiciones
otros materiales convencionales tales como tintes, agentes de
control de flujo o de control de reología, etc.
La composición de imprimación resistente al
desconchado y la composición de imprimación termoendurecible pueden
presentar un contenido muy bajo de componentes volátiles de
disolvente orgánico. La dispersión de poliuretano se prepara
preferentemente en forma de una dispersión libre de disolventes o
esencialmente libre de disolventes. La expresión "esencialmente
libre de disolventes" quiere decir que la dispersión tiene un
contenido de componentes orgánicos volátiles inferior a
aproximadamente un 5% en peso con respecto a la composición de
imprimación. La dispersión acrílica también es preferentemente una
dispersión libre de disolventes o esencialmente libre de
disolventes. La composición de imprimación tiene preferentemente un
contenido de componentes orgánicos volátiles inferior a
aproximadamente 1,5, de forma especialmente preferente inferior a
aproximadamente 1,3, y de forma aun más preferente inferior a
aproximadamente un 0,7. El contenido de componentes orgánicos
volátiles de las composiciones de revestimiento se mide típicamente
aplicando la ASTM D3960.
Las composiciones de revestimiento de imprimación
de la presente invención se puede aplicar sobre muchos substratos
diferentes, incluyendo madera, metales, vidrio, tela, plástico,
espuma, metales y elastómeros. Son particularmente preferentes como
imprimaciones para artículos de automóviles tales como carrocerías
de automóvil de metal o plástico o bandas elastoméricas. Cuando el
artículo es un artículo metálico, preferentemente primero se aplica
una capa de imprimación por electro-revestimiento
antes de aplicar la composición de revestimiento de imprimación de
la invención.
El revestimiento compuesto de la invención tiene,
como capas adyacentes, una primera capa de revestimiento de
imprimación obtenida aplicando la composición trimérica resistente
al desconchado de la invención y una segunda capa de revestimiento
de imprimación dispuesta sobre la primera capa de revestimiento de
imprimación y obtenida aplicando la composición de revestimiento de
imprimación termoendurecible. El revestimiento compuesto tiene una
capa de revestimiento de acabado aplicada sobre las capas de
revestimiento de imprimación. La capa de revestimiento de acabado
puede incluir una capa de revestimiento base aplicada sobre la capa
de revestimiento de imprimación y una capa exterior de
revestimiento transparente aplicada sobre la capa de revestimiento
base.
Las capas de revestimiento de imprimación
compuesto de la invención se aplican directamente sobre el
substrato o sobre una o más capas adicionales de imprimación, tal
como la imprimación por electro-revestimiento.
Después, las composiciones de revestimiento de imprimación aplicadas
se cuecen y, como mínimo en el caso de la composición de
imprimación termoendurecible, se endurecen para formar una capa de
revestimiento de imprimación. La imprimación de
electro-revestimiento u otra primera capa de
imprimación se pueden endurecer al mismo tiempo que se cuecen las
capas de revestimiento de imprimación de la invención en un proceso
conocido como revestimiento
"húmedo-sobre-húmedo". Las
capas de revestimiento de imprimación compuesto formadas a partir de
las composiciones de revestimiento de imprimación de la invención
son las capas de imprimación más exteriores del revestimiento
compuesto.
Sobre las capas de revestimiento de imprimación
se aplica una composición de revestimiento de acabado, que se
endurece para formar una capa de revestimiento de acabado. Al
llegar a este punto, el substrato está cubierto con un
revestimiento compuesto que tiene como mínimo las dos capas de
revestimiento de imprimación derivadas de las composiciones de la
invención y como mínimo una capa de revestimiento de acabado. En
una realización preferente, la composición de revestimiento de la
presente invención se cubre con un revestimiento de acabado
aplicado en forma de un revestimiento de acabado formado por capa de
color más capa transparente (revestimiento
base-revestimiento transparente). En un
revestimiento de acabado formado por revestimiento
base-revestimiento transparente, una capa inferior
de un revestimiento pigmentado, el revestimiento base, se cubre con
una capa exterior de un revestimiento transparente. Los
revestimientos de acabado formados por revestimiento
base-revestimiento transparente proporcionan un
atractivo acabado liso y brillante y generalmente una eficacia
mejorada.
Las composiciones de reticulación son preferentes
como la capa o las capas de revestimiento de acabado. Los
revestimientos de este tipo son conocidos en la técnica e incluyen
composiciones a base de agua y composiciones a base de disolvente.
Por ejemplo, el revestimiento de acabado puede ser un revestimiento
transparente de acuerdo con el documento U.S. 5,474,811, aplicado
húmedo-sobre-húmedo sobre una capa
de una composición de revestimiento base. Los polímeros conocidos
en la técnica útiles para las composiciones de revestimiento base y
revestimiento transparente incluyen, sin limitación, acrílicos,
vinilo, poliuretanos, policarbonatos, poliésteres, alquidas y
polisiloxanos. Son preferentes los acrílicos y poliuretanos.
También son preferentes las composiciones de revestimiento base y
revestimiento transparente termoendurecibles y, con este fin, los
polímeros preferentes comprenden uno o más tipos de grupos
funcionales reticulables tales como carbamato, hidroxi, isocianato,
amina, epoxi, acrilato, vinilo, silano,
aceto-acetato, etc. El polímero puede ser
autorreticulante o, preferentemente, la composición puede incluir
un agente reticulante tal como un poliisocianato o una resina
aminoplástica del tipo arriba descrito. En una realización se
utilizan composiciones de revestimiento base y/o composiciones de
revestimiento transparente a base de agua con un contenido bajo de
componentes orgánicos volátiles. Las composiciones de revestimiento
base acuosas y las composiciones de revestimiento transparente a
base de agua tienen en cada caso preferentemente un contenido de
componentes orgánicos volátiles inferior a aproximadamente 1,5, de
forma especialmente preferente inferior a aproximadamente 1,3 y de
forma aun más preferente inferior a aproximadamente 0,7.
Cada una de las capas de los revestimientos
compuestos de la invención se puede aplicar sobre un artículo a
revestir de acuerdo con cualquiera de una serie de técnicas
conocidas. Éstas incluyen, por ejemplo, revestimiento por
pulverización, revestimiento por inmersión, revestimiento a rodillo,
revestimiento por cortina y similares. Si se aplica una capa de
imprimación de electro-revestimiento inicial sobre
un substrato metálico, la imprimación de
electro-revestimiento se aplica por deposición
electrolítica. Para las aplicaciones en automóviles, las
composiciones de revestimiento de imprimación de la invención y la
capa o las capas de revestimiento de acabado se aplican
preferentemente por pulverización, en particular mediante métodos de
pulverización electrostática. Normalmente se aplican capas de
revestimiento de aproximadamente una milipulgada o más en dos o más
capas, separadas por un tiempo suficiente para permitir que parte
del disolvente o medio acuoso se evapore de la capa aplicada. La
evaporación puede tener lugar a temperatura ambiente o a
temperaturas elevadas, por ejemplo, para la evaporación se puede
utilizar radiación calorífica. Las capas aplicadas pueden presentar
en seco un espesor de 0,5 milipulgadas a 3 milipulgadas, y se
aplica una cantidad suficiente de capas para obtener el espesor
deseado del revestimiento final.
La capa de imprimación resistente al desconchado,
que se forma a partir de la composición de imprimación resistente
al desgaste, puede tener un espesor entre aproximadamente 0,5
milipulgadas y aproximadamente 3 milipulgadas, preferentemente
entre aproximadamente 0,8 milipulgadas y aproximadamente 1,5
milipulgadas.
La capa de imprimación más exterior, que se forma
sometiendo a reacción las composiciones de imprimación
termoendurecibles, se puede endurecer mediante la reacción del
componente endurecedor con la resina de poliuretano, con la resina
acrílica o con ambas, antes de aplicar el revestimiento de acabado.
La capa de imprimación endurecida puede tener un espesor entre
aproximadamente 0,5 milipulgadas y aproximadamente 2 milipulgadas,
preferentemente entre aproximadamente 0,8 milipulgadas y
aproximadamente 1,2 milipulgadas.
Los revestimientos de acabado compuestos de capa
de color más capa transparente se aplican habitualmente
húmedo-sobre-húmedo. Las
composiciones se aplican por capas separadas por una evaporación
rápida, tal como se describe más arriba, con una evaporación rápida
también entre la última capa de la composición de color y la
primera capa de la composición transparente. Después, las dos capas
de revestimiento se endurecen simultáneamente. Preferentemente, la
capa de revestimiento base endurecida tiene un espesor de 0,5 a 1,5
milipulgadas y la capa de revestimiento transparente endurecida
tiene un espesor de 1 a 3 milipulgadas, de forma especialmente
preferente de 1,5 a 2,2 milipulgadas.
Alternativamente, la capa o las capas de
imprimación de la invención y el revestimiento de acabado se pueden
aplicar "húmedo-sobre-húmedo".
Por ejemplo, se puede aplicar la composición de imprimación
resistente al desconchado de la invención y después someter a una
evaporación rápida la capa aplicada; a continuación se puede
aplicar y someter a evaporación rápida el revestimiento de acabado;
se puede aplicar la composición de imprimación termoendurecible de
la invención y someter a evaporación rápida la capa aplicada;
después se puede aplicar y someter a evaporación rápida el
revestimiento de acabado, luego se pueden endurecer simultáneamente
la imprimación termoendurecible, opcionalmente la imprimación
resistente al desconchado (si es termoendurecible) y el
revestimiento de acabado. De nuevo, el revestimiento de acabado
puede incluir una capa de revestimiento base y una capa de
revestimiento transparente aplicadas
húmedo-sobre-húmedo.
Las composiciones de revestimiento
termoendurecibles descritas se endurecen preferentemente con calor.
Las temperaturas de endurecimiento oscilan preferentemente entre
aproximadamente 70ºC y aproximadamente 180ºC, y de forma
particularmente preferente entre aproximadamente 170ºF y
aproximadamente 200ºF para una composición que incluya un
catalizador ácido no bloqueado, o entre aproximadamente 240ºF y
aproximadamente 275ºF para una composición que incluya un
catalizador ácido bloqueado. Los tiempos de endurecimiento típicos a
esas temperaturas oscilan entre 15 y 60 minutos y, preferentemente,
la temperatura se elige de modo que se pueda aplicar un tiempo de
endurecimiento entre aproximadamente 15 y aproximadamente 30
minutos. En una realización preferente, el artículo revestido es
una carrocería o una parte de un automóvil. Las capas de
imprimación compuestas de la invención proporcionan una mayor
resistencia al desconchado en comparación con las imprimaciones
previamente conocidas, manteniendo al mismo tiempo las propiedades
deseables de resistencia al chorro de arena y la corrosión. Además,
las composiciones de imprimación de la invención se pueden formular
de modo que presenten un contenido bajo de componentes orgánicos
volátiles o incluso de modo que no contengan ningún componente
orgánico volátil.
La invención se describe adicionalmente en los
siguientes ejemplos. Los ejemplos son méramente ilustrativos y no
limitan en modo alguno el alcance de la invención tal como se
describe y reivindica. Todas las partes son partes en peso a no ser
que se indique otra cosa.
Se preparó una pasta de pigmento moliendo una
mezcla preliminar de dispersión de poliuretano BAYHYDROL 140 AQ de
aproximadamente un 40% de componentes no volátiles, un 59% de agua
y un 1% de tolueno, temperatura de transición vítrea de
aproximadamente -45ºC, pH entre aproximadamente 6,0 y
aproximadamente 7,5, peso molecular promedio en peso de
aproximadamente 25.000, poliuretano aniónico basado en Desmodur
W/1,6-hexametilén-diisocianato/poliéster-poliol,
disponible de Bayer Corporation, Pittsburgh, PA), dióxido de
titanio, carga de sulfato de bario y negro de humo, en un molino
horizontal hasta una finura de 6 micras. La pasta de pigmento
consistía en un 63% en peso de componentes no volátiles en agua.
Los componentes no volátiles consistían en un 33,1% en peso de
BAYHYDROL 140 AQ, un 33,1% en peso de dióxido de titanio, un 33,1%
en peso de carga de sulfato de bario, y el resto de negro de
humo.
Se preparó una composición de imprimación
resistente al desconchado mezclando entre sí 219,6 partes en peso
de la pasta de pigmento del Ejemplo 1, 212,4 partes en peso de
BAYHYDROL 140 AQ, 68,02 partes en peso de agua desionizada, y 3,45
partes en peso de un material espesante. La composición se ajustó a
91 centipoise mediante la adición de 22 gramos de agua.
Se preparó una composición de imprimación
resistente al desconchado mezclando entre sí 219,6 partes en peso
de la pasta de pigmento del Ejemplo 1, 179,6 partes en peso de
BAYHYDROL 140 AQ, 82,95 partes en peso de agua desionizada, 14,4
partes en peso de RESIMENE 747 (una resina de
melamina-formaldehído disponible de Solutia, St.
Louis, MO), 0,43 partes en peso de ABEX EP 110 (agente tensioactivo
aniónico disponible de Rhodia), y 3,45 partes en peso de un
material espesante. La composición se ajustó a 92 centipoise
mediante la adición de 22 gramos de agua.
Se preparó una composición de imprimación
mezclando primero entre sí 17,51 partes de dispersión de
poliuretano BAYHYDROL 140 AQ, 16,27 partes en peso de una emulsión
de un polímero acrílico (temperatura de transición vítrea de 20ºC,
contenido de componentes no volátiles de aproximadamente un 41% en
agua, índice de acidez de aproximadamente 8 mg KOH/g componentes no
volátiles, peso equivalente de hidroxilo de 510, salificada con
2-amino-2-metil-propanol
a un pH de aproximadamente 6 a 7), 20,9 partes de agua desionizada,
y 40,89 partes en peso de la pasta de pigmento del Ejemplo 1. A
esta mezcla se le añadieron 2,71 partes en peso de RESIMENE 747 y
0,27 partes en peso de ABEX EP 110. Después se añadió un paquete de
aditivos formado por un antiespumante, un humectante y un
espesante. Finalmente, el pH de la composición de imprimación se
ajustó a un valor de aproximadamente 8,0 con
2-amino-2-metil-propanol.
El contenido medido de componentes orgánicos
volátiles de la composición de imprimación era de 0,24 libras por
galón. La composición de imprimación presentaba un contenido de
componentes no volátiles de un 42% en peso. La composición de
imprimación se ajustó a una viscosidad de 75 a 110 centipoise con
agua desionizada antes de su aplicación por pulverización. La
composición de imprimación de los Ejemplos 2 y 3 se aplicó sobre
placas de acero de 4'' x 12'' imprimadas por
electro-revestimiento. Antes de endurecer la primera
capa de imprimación, en cada placa se aplicó la composición de
imprimación del Ejemplo 4 sobre la primera capa de imprimación. Las
dos capas de imprimación se endurecieron conjuntamente de acuerdo
con el programa de cocción mostrado en la tabla más abajo para
formar una imprimación compuesta. Cada una de las capas de
imprimación tenía un espesor de aproximadamente 1,0 milipulgadas.
Después, la imprimación compuesta endurecida se recubrió con un
revestimiento de acabado formado a partir de composiciones
comerciales de revestimiento base y revestimiento transparente.
Como ejemplo comparativo se preparó una placa
aplicando la composición de imprimación del Ejemplo 4 directamente
sobre una placa de acero de 4'' x 12'' imprimada por
electro-revestimiento. La capa de imprimación se
endureció y se recubrió con composiciones comerciales de
revestimiento base y revestimiento transparente tal como se
describe más arriba.
Como ejemplo comparativo adicional se preparó una
placa aplicando una capa de una imprimación comercial resistente al
desconchado, U26AW415K, y una capa de una imprimación
termoendurecible comercial, U28AW032, ambas disponibles de BASF
Corporation, Southfield, MI. Las dos capas de imprimación se
endurecieron conjuntamente de acuerdo con el programa de cocción
mostrado en la tabla más abajo para formar una imprimación
compuesta. Cada una de las capas de imprimación tenía un espesor de
aproximadamente 1,0 milipulgadas. Después, la imprimación compuesta
endurecida se recubrió con un revestimiento de acabado formado a
partir de composiciones comerciales de revestimiento base y
revestimiento transparente.
Las placas se sometieron a ensayos con
gravelometer de acuerdo con el procedimiento de ensayo de SAE J400,
excepto que se utilizaron tres pintas de grava en lugar de la pinta
especificada por el método de ensayo. En pocas palabras, en el
procedimiento de SAE J400, las placas se enfrían a –20 grados
centígrados durante 1 hora antes del ensayo de grava. La placa se
coloca en la máquina gravelometer en posición vertical, en un
ángulo de 90 grados con respecto a la trayectoria de la grava.
Sobre la placa se sopla una pinta de grava con una presión de aire
de 70 psi. los ensayos de los ejemplos de la invención se
utilizaron tres pintas de grava. La placa se calienta después a
temperatura ambiente, se somete a arranque de cinta con cinta 3M
898, y se evalúa de acuerdo con patrones de evaluación de
desconchados en una escala de 0 a 9, correspondiendo el valor 0 a
un patrón que presenta una exfoliación total del revestimiento y el
valor 9 a un patrón que prácticamente no presenta ningún
desconchado.
La siguiente tabla muestra las evaluaciones con
gravelometer de las placas obtenidas utilizando las composiciones
de los Ejemplos 1 y 2.
| Evaluaciones con gravelometer SAE J400, utilizando 3 pintas de grava | ||
| Capas de imprimación | Cocción 15 minutos a 275ºF | Cocción 30 minutos a 325ºF |
| Ejemplo 2/Ejemplo 4 | 7+/6- | 7- |
| Ejemplo 3/Ejemplo 4 | 7+/8- | 7+/8- |
| Sólo Ejemplo 4 | 7- | 6 |
| U26AW415K/U28AW032 | 6 | 5- |
La invención se ha descrito detalladamente con
referencia a realizaciones preferentes de la misma. No obstante, se
ha de entender que se pueden realizar variaciones y modificaciones
dentro del espíritu y el alcance de la invención.
Claims (27)
1. Procedimiento para el revestimiento de un
substrato, que comprende los pasos consistentes en:
- (a)
- aplicar una capa de una composición de imprimación resistente al desconchado, comprendiendo dicha composición de imprimación resistente al desconchado como porción resinosa un polímero de poliuretano que tiene una temperatura de transición vítrea de 0ºC o menos y, opcionalmente, un segundo componente que tiene funcionalidad reactiva;
- (b)
- aplicar sobre la capa de la composición de imprimación resistente al desconchado una capa de una composición de imprimación termoendurecible, comprendiendo la composición de imprimación termoendurecible un polímero de poliuretano con una temperatura de transición vítrea que es como mínimo aproximadamente 20ºC mayor que la temperatura de transición vítrea de dicho polímero de poliuretano, un polímero acrílico y un componente reticulante que es reactivo como mínimo con uno de los polímeros de poliuretano o con el polímero acrílico; y
- (c)
- aplicar sobre la capa de la composición de imprimación termoendurecible como mínimo una capa de una composición de revestimiento de acabado,
siendo la funcionalidad reactiva del segundo
componente, cuando esté presente, reactiva con como mínimo un
polímero seleccionado entre el grupo consistente en el polímero de
poliuretano de la composición de imprimación resistente al
desconchado, el polímero de poliuretano de la composición de
imprimación termoendurecible, el polímero acrílico de la composición
de imprimación termoendurecible, y combinaciones de ellos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la composición de imprimación resistente al desconchado no se
cuece antes de aplicar la composición de imprimación
termoendurecible.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la composición de imprimación resistente al desconchado se
cuece antes de aplicar la composición de imprimación
termoendurecible.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la composición de imprimación termoendurecible no se endurece
antes de aplicar la composición de revestimiento de aplicado, y la
composición de imprimación termoendurecible y la composición de
revestimiento de acabado se endurecen conjuntamente.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende un paso consistente en aplicar dicha composición de
revestimiento de imprimación resistente al desconchado sobre una
capa de una imprimación de
electro-revestimiento.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la composición de revestimiento de acabado comprende una
composición de revestimiento base y una composición de
revestimiento transparente.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que el substrato es de metal o plástico.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicho substrato es una carrocería de automóvil.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el
que dicha composición de imprimación resistente al desconchado se
aplica sobre un área de dicha carrocería de automóvil seleccionada
entre el grupo consistente en los pilares en A, el borde delantero
del techo, el borde anterior del capó, el parachoques delantero,
los paneles de balancín, y combinaciones de ellos.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el poliuretano de la composición de revestimiento de
imprimación resistente al desconchado y el poliuretano de la
composición de revestimiento de imprimación termoendurecible son
iguales.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que tanto la composición de revestimiento de imprimación
resistente al desconchado como la composición de revestimiento de
imprimación termoendurecible son acuosas.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la composición de revestimiento de imprimación resistente al
desconchado incluye el segundo componente.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en
el que el segundo componente es una resina aminoplástica.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, en
el que la resina aminoplástica es una resina de
melamina-formaldehído.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en
el que la resina de melamina-formaldehído es
reactiva con la resina acrílica de la composición de revestimiento
de imprimación termoendurecible.
16. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el polímero de poliuretano tiene una temperatura de
transición vítrea de aproximadamente -20ºC o menos.
17. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el polímero de poliuretano tiene una temperatura de
transición vítrea de aproximadamente -30ºC o menos.
18. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el polímero de poliuretano tiene una temperatura de
transición vítrea entre aproximadamente -80ºC y aproximadamente
0ºC.
19. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el polímero de poliuretano es el producto de reacción de un
poliol de poliéster y un poliisocianato seleccionado entre el grupo
consistente en
metileno-bis-4,4'-isocianato-ciclohexano,
1,6-hexametilén-diisocianato,
1,12-dodecametilén-diisocianato, y
combinaciones de ellos.
20. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el polímero de poliuretano tiene un peso molecular promedio
en peso entre aproximadamente 15.000 y aproximadamente 60.000.
21. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el polímero de poliuretano está presente en la composición
de revestimiento acuosa en forma de una dispersión aniónica.
22. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el polímero acrílico tiene una temperatura de transición
vítrea entre aproximadamente -20ºC y aproximadamente 40ºC.
23. Procedimiento según la reivindicación 15, en
el que el polímero acrílico tiene un peso equivalente de hidroxilo
de 1.000 o menos.
24. Procedimiento según la reivindicación 12, en
el que el segundo componente está incluido en la porción resinosa
de la imprimación resistente al desconchado en una cantidad entre
aproximadamente un 2% en peso y aproximadamente un 30% en peso.
25. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el polímero de poliuretano de la composición de
revestimiento de imprimación termoendurecible representa entre
aproximadamente un 40% en peso y aproximadamente un 80% en peso de
los pesos de componentes no volátiles combinados del polímero de
poliuretano y el polímero acrílico de la composición de
revestimiento de imprimación termoendurecible.
26. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que cada una de las composiciones de imprimación tiene un
contenido de componentes orgánicos volátiles inferior a
aproximadamente 0,7 libras por galón.
27. Revestimiento compuesto producido de acuerdo
con el procedimiento de la reivindicación 1.
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