ES2226988T3 - Sistema de recubrimiento para la preparacion de composiciones de recubrimiento acuosas. - Google Patents

Sistema de recubrimiento para la preparacion de composiciones de recubrimiento acuosas.

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ES2226988T3 ES01102090T ES01102090T ES2226988T3 ES 2226988 T3 ES2226988 T3 ES 2226988T3 ES 01102090 T ES01102090 T ES 01102090T ES 01102090 T ES01102090 T ES 01102090T ES 2226988 T3 ES2226988 T3 ES 2226988T3
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Abstract

Sistema de recubrimiento para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas que como componentes independientes comprende la combinación de A) un 55-95% en peso de al menos una composición pigmentaria de efectos especiales que comprende agua, al menos un pigmento de efectos especiales y al menos una resina diluible con agua y seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de resina de poliuretano, resina de poliéster y resina de poli(met)acrilato, constituyendo la cantidad de dicha agua al menos un 15% en peso sobre la base del peso total de dicho componente A, y B) un 5-45% en peso, para totalizar un 100% del peso total de dichos componentes A más B, de una composición exenta de pigmento que comprende B1) un 0, 3-5, 0% en peso de al menos un silicato inorgánico en capas, B2) un 1, 0-20, 0% en peso de al menos una resina de poliuretano diluible con agua, B3) un 75, 0-98, 7% en peso de agua, totalizando los porcentajes en peso de B1, B2 y B3 un 100% en peso de dicho componente B.

Description

Sistema de recubrimiento para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas.
Ámbito de la invención
La invención se refiere a un sistema de recubrimiento acuoso que contiene al menos dos componentes, y a su uso para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas, y en particular para la preparación de composiciones de recubrimiento soportadas en agua para la realización de capas base. El sistema de recubrimiento acuoso puede ser usado para recubrir vehículos y piezas de vehículos, y en particular en el recubrimiento de retoque de vehículos.
Antecedentes de la invención
En el campo del recubrimiento de vehículos, y en particular del recubrimiento de retoque de vehículos, hay distintas maneras de preparar recubrimientos basados en agua. A fin de responder al creciente número y variedad de tonos de color y de obtener un perfecto recubrimiento de retoque con tonos de color que coincidan exactamente, en el recubrimiento de retoque de vehículos se usan convencionalmente sistemas de mezcla, teniéndose distintos colores básicos en forma de colores de mezcla o pastas pigmentarias y siendo mezclados unos con otros los de un determinado número de colores básicos poco antes de la aplicación según una determinada fórmula de mezcla, en dependencia del tono de color deseado. Asimismo, aparte de los sistemas de mezcla basados en disolvente, hay también sistemas basados en recubrimientos acuosos. Las composiciones de recubrimiento soportadas en agua a usar para la realización de capas base pueden ser modificadas con compuestos que influencian la reología, como por ejemplo silicatos en capas o espesantes basados en poliacrilato o poliuretano/urea a fin de obtener un óptimo comportamiento reológico. Los compuestos que influencian la reología pueden ser añadidos a las composiciones de recubrimiento soportadas en agua y destinadas a la realización de capas base directamente mientras las mismas están siendo preparadas, o como componente adicional en un sistema de mezcla.
En el documento EP-A-578 645 se describe un sistema de mezcla para recubrimiento de retoque de vehículos con colores básicos A, que contienen menos de un 5% en peso de agua, pigmentos, poliuretano diluible con agua, aminoplástico, resinas de poliéster y/o poliacrilato y disolventes orgánicos, y con componentes B exentos de pigmento, que contienen agua, poliuretano diluible con agua, aminoplástico y/o resinas de poliéster, pudiendo estar también contenidos en el componente B aditivos reológicos.
Una desventaja de este sistema de mezcla es el desfavorable comportamiento de los componentes A en materia de fluidez así como la desfavorable capacidad de dosificación de estos componentes y su problemática miscibilidad con los componentes B. Además, las composiciones de recubrimiento preparadas según estos sistemas de mezcla presentan una mala resistencia al corrimiento, en particular en sitios críticos tales como rebordes, bordes o esquinas, así como unas insatisfactorias propiedades en materia de efectos especiales.
El documento EP-A-730 626 describe un sistema de recubrimiento acuoso de 2 componentes, con un componente I que contiene agua, aglutinantes dispersables en agua, pigmentos y aditivos y un componente II que consta de agua y un aditivo reológico que es preferiblemente un silicato en capas. Este sistema de recubrimiento ha resultado ser desfavorable en particular en la preparación de recubrimientos con efectos especiales. Los recubrimientos con efectos especiales preparados con este sistema de recubrimiento presentan malas propiedades en materia de efectos especiales y una mala resistencia al corrimiento, así como un insuficiente cubrimiento de las irregularidades del sustrato derivadas por ejemplo de las marcas de lijado de un aparejo de imprimación aplicado y lijado. Las composiciones de recubrimiento son además difíciles de filtrar.
El documento EP-A-608 773 describe un sistema modular que es para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas y contiene módulos de efectos especiales con al menos un 20% de peso de agua, pigmentos y aglutinantes diluibles con agua, y módulos aglutinantes con aglutinantes diluibles con agua, agua y opcionalmente aditivos y/o disolventes orgánicos. Se hace en general mención de un módulo reológico que puede ser cousado opcionalmente y contiene aditivos reológicos y agua así como opcionales aglutinantes diluibles con agua. Nada se dice, sin embargo, acerca de la precisa composición y manipulación de un módulo reológico de este tipo. Las composiciones de recubrimiento acuosas preparadas con este sistema modular siguen también presentando desventajas con respecto a las propiedades en materia de efectos especiales, a la capacidad de cubrimiento y a la resistencia al corrimiento.
Hay necesidad de composiciones de recubrimiento acuosas que sean útiles como composiciones de recubrimiento soportadas en agua para la realización de capas base, que contengan pigmentos de efectos especiales, y que tengan una adecuada reología y una mejorada capacidad de cubrimiento, así como una mejorada resistencia al corrimiento. Por añadidura, las composiciones de recubrimiento deberán ser estables durante el almacenamiento por espacio de un largo periodo de tiempo, de por ejemplo 12 meses, y deberán poder ser filtradas con facilidad antes de su uso. Además, deberían obtenerse recubrimientos que cubran el sustrato de manera excelente.
Breve exposición de la invención
Esta necesidad es satisfecha por el sistema de recubrimiento para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas que se describe de aquí en adelante. El sistema de recubrimiento comprende en combinación los siguientes componentes independientes:
A) un 55-95% en peso de al menos una composición pigmentaria de efectos especiales que comprende agua, al menos un pigmento de efectos especiales y al menos una resina que es diluible con agua y es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de al menos una resina que es diluible con agua y es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de resina de poliuretano, de poliéster y de poli(met)acrilato, constituyendo la cantidad de agua al menos un 15% en peso del peso total de dicho componente A, y
B) un 5-45% en peso de una composición que está exenta de pigmento y comprende
B1)
un 0,3-5,0% en peso de al menos un silicato inorgánico en capas,
B2)
un 1,0-20,0% en peso de al menos una resina de poliuretano diluible con agua, y
B3)
un 75,0-98,7% en peso de agua.
El pigmento de efectos especiales que está presente en el componente A tiene una estructura de tipo lamelar que en el recubrimiento sobre el sustrato produce un cambio de color y/o brillo en dependencia del ángulo de incidencia de la luz o del ángulo de observación. Los porcentajes en peso de los componentes A y B totalizan un 100% en peso, y los porcentajes en peso de B1, B2 y B3 totalizan un 100% en peso del componente B. En el componente B, la cantidad preferida de B1 es de un 0,5-3,0% en peso, la cantidad preferida de B2 es de un 2,0-10,0% en peso, y la cantidad preferida de agua es de un 87,0-97,5% en peso. Los sistemas de recubrimiento preferidos según la invención contienen un 70-95% en peso de componente A y un 5-30% en peso de componente B.
La composición de recubrimiento acuosa es preparada mezclando uno con otro los componentes A y B, y la composición de recubrimiento acuosa resultante produce resultados sorprendentes como composición de recubrimiento soportada en agua y destinada a la realización de la capa base para sustratos tales como vehículos y piezas de vehículos. Los componentes por sí mismos son estables en almacenamiento, como también lo son las composiciones de recubrimiento acuosas preparadas a base de los mismos. Tales composiciones presentan una excelente reología. Tales composiciones presentan también muy buenas propiedades en materia de efectos especiales y una buena resistencia al corrimiento, en particular en los sitios críticos, y un muy buen cubrimiento del sustrato, incluyendo el enmascaramiento de irregularidades superficiales tales como marcas de lijado.
El sistema de recubrimiento según la invención puede contener componentes adicionales como parte de la combinación de componentes independientes, como por ejemplo al menos uno de los componentes C, D y E que se indican a continuación:
C) al menos una composición de color que comprende agua, al menos un pigmento de color y al menos una resina diluible con agua y seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de resinas de poliuretano, de poliéster y de poli(met)acrilato,
D) al menos una composición reticulante que comprende al menos un agente reticulante, y
E) al menos una composición aglutinante que comprende al menos una resina aglutinante diluible con agua.
Estos componentes adicionales amplían la utilidad de la composición de recubrimiento acuosa preparada a base de los componentes A y B, sin detrimento de las ventajosas características de recubrimiento de la composición.
Descripción detallada de la invención
Pueden estar presentes en el sistema de recubrimiento según la invención uno o varios de los distintos componentes. En aras de la simplificación, se usará el singular en la descripción de cada componente de aquí en adelante.
El componente A contiene uno o varios aglutinantes diluibles con agua. Los aglutinantes diluibles con agua son resinas de poliuretano, de poliéster y/o de poli(met)acrilato convencionales diluibles con agua e incluyen las resinas modificadas de las mismas, que son conocidas para el experto en la materia.
Los aglutinantes diluibles con agua que se mencionan pueden ser modificados iónicamente y/o no iónicamente a fin de obtener una suficiente diluibilidad con agua, o sea una suficiente dispersibilidad en agua. Se prefiere una modificación aniónica y/o una modificación no iónica. Una modificación aniónica puede ser obtenida, por ejemplo, por medio de grupos carboxilo al menos parcialmente neutralizados. Una modificación no iónica puede ser obtenida, por ejemplo, incorporando unidades de óxido de polietileno.
Son ejemplos de resinas de poliuretano diluibles con agua aquéllas que tienen, por ejemplo, una masa molecular media en número Mn de 1.000 a 500.000 g/mol, y preferiblemente de 5.000 a 300.000 g/mol, un índice de ácido de 10 a 100 mg de KOH/g, y preferiblemente de 20 a 80 mg de KOH/g, y un índice de hidroxilo de 0 a 400 mg de KOH/g. Las apropiadas resinas de poliuretano que pueden ser usadas son por ejemplo preparadas haciendo que reaccionen compuestos que son reactivos con respecto a grupos isocianato y poliisocianatos que tienen al menos 2 grupos isocianato libres por molécula.
Pueden ser usados como compuestos que son reactivos con respecto a grupos isocianato polioles de alto peso molecular, y preferiblemente poliéster-polioles, poliéter-polioles y/o policarbonato-polioles que tengan una masa molecular de 500-6.000 g/mol, por ejemplo. Pueden cousarse también polioles de bajo peso molecular que tengan una masa molecular de 60-400 g/mol. Pueden ser preferiblemente usados como poliisocianatos diisocianatos alifáticos y/o cicloalifáticos. Son ejemplos de poliisocianatos útiles el diisocianato de fenileno, el diisocianato de xilileno, el diisocianato de difenilmetano, el diisocianato de isoforona, el diisocianato de diciclohexilmetano, el diisocianato de tetrametileno y el diisocianato de hexametileno. A fin de obtener una suficiente diluibilidad con agua, las resinas de poliuretano pueden ser modificadas, por ejemplo, con grupos aniónicos como se ha descrito anteriormente. Los grupos aniónicos pueden ser introducidos por medio de compuestos que tengan al menos un grupo que sea reactivo con respecto a grupos isocianato y al menos un grupo que sea capaz de producir aniones. Los compuestos preferidos de este tipo son ácidos dihidroxicarboxílicos, con particular preferencia por el ácido dimetilolpropiónico.
Las resinas de poliuretano así obtenidas pueden ser aún sometidas a extensión de cadena para incrementar el peso molecular. Por ejemplo, puede hacerse que prepolímeros de poliuretano NCO-funcionales reaccionen con compuestos que sean reactivos con respecto a grupos isocianato. Los compuestos que son reactivos con respecto a grupos isocianato son en particular compuestos con grupos hidroxilo y/o grupos amino secundarios y/o primarios. Los prepolímeros de poliuretano OH-funcionales pueden ser sometidos a extensión de cadena por ejemplo con poliisocianatos.
Las resinas de poliuretano diluibles con agua incluyen resinas de este tipo que están en forma modificada, como por ejemplo en forma de resinas de poliuretano modificadas con silicio o (met)acriladas. Las resinas de poliuretano (met)acriladas pueden ser por ejemplo preparadas mediante polimerización iniciada por radicales de macromonómeros de poliuretano con grupos carboxilo y grupos vinilo laterales así como opcionalmente terminales en presencia de uno o varios monómeros insaturados copolimerizables.
En los documentos US 5.492.961, US 5.141.987, US 5.556.912, DE-A-41 15 042, US 5.635.559, DE-A-43 23 896, US 5.691.425, DE-A-42 28 510, US 5.854.337 y US 4.489.135 se describen ejemplos de resinas de poliuretano diluibles con agua que pueden ser usadas.
Los ejemplos de resinas de poli(met)acrilato diluibles con agua incluyen todas las resinas de poli(met)acrilato solubles en agua o dispersables en agua que son adecuadas para recubrimientos acuosos. Por ejemplo, dichas resinas pueden ser aquéllas que tienen una masa molecular media en número Mn de 1.000.200.000 g/mol, un índice de ácido de 15-150 mg de KOH/g y un índice de hidroxilo de 0-400 mg de KOH/g. Las resinas de poli(met)acrilato diluibles con agua pueden también haber sido preparadas en presencia de resinas de poliuretano y/o poliéster oligoméricas o poliméricas.
Los ejemplos de resinas de poliéster diluibles con agua incluyen todas las resinas de poliéster solubles en agua o dispersables en agua que son adecuadas para recubrimiento acuosos, como por ejemplo aquéllas que tienen una masa molecular de 500-5.000 g/mol, un índice de ácido de 15-150 mg de KOH/g y un índice de hidroxilo de 0-400 mg de KOH/g.
Los aglutinantes diluibles con agua pueden ser cada uno de ellos usados individualmente o bien en forma de mezcla de aglutinantes.
Preferiblemente se usan como aglutinantes en el componente A resinas de poliuretano diluibles con agua, siendo particularmente preferidas mezclas de resinas de poliuretano diluibles con agua. Son mezclas adecuadas preferibles por ejemplo las de resinas de poliuretano (met)acriladas y resinas de poliuretano que contienen grupos carbonato, como las que están descritas en el documento US 5.492.961, o las de resinas de poliuretano (met)acriladas y resinas de poliuretano sin grupos carbonato, que han sido preparadas mediante extensión de cadena de prepolímeros de poliuretano OH-funcionales con poliisocianatos, tal como se describe en el documento US 5.556.912.
Las resinas de poliuretano o mezclas de resinas de poliuretano preferidas pueden ser también usadas en combinación con otros aglutinantes diluibles con agua anteriormente mencionados.
Los aglutinantes diluibles con agua pueden ser de naturaleza tal que experimenten un secado físico o bien pueden ser reticulados formando enlaces covalentes. Son potenciales grupos reticulables, por ejemplo, grupos hidroxilo, amino, carboxilo, epoxi, acetoacetilo e insaturados. Si están presentes grupos reticulables, los mismos son preferibles grupos hidroxilo.
Si los aglutinantes diluibles con agua son reticulables formando enlaces covalentes, pueden autorreticularse o reticularse externamente. Preferiblemente, sin embargo, se reticularán externamente.
El componente A contiene además pigmentos de efectos especiales. Son ejemplos de pigmentos de efectos especiales que pueden ser usados pigmentos metálicos, p. ej. de aluminio o cobre, pigmentos de interferencia tales como p. ej. pigmentos metálicos recubiertos por óxidos metálicos, como p. ej. aluminio recubierto con óxido de titanio, aluminio recubierto con óxido de hierro o aluminio recubierto con óxido mixto, mica recubierta tal como, p. ej., mica recubierta con dióxido de titanio y/o mica recubierta con otros óxidos metálicos, y p. ej. con Fe_{2}O_{3} y/o Cr_{2}O_{3}, pigmentos de escamas de óxido de hierro y pigmentos de grafito. Son adicionales ejemplos de pigmentos que imparten efectos especiales y pueden ser usados los llamados pigmentos de óptica variable. Estos pigmentos son escamas de pigmento que tienen una estructura especial multicapa de interferencia en capa fina. Las capas se componen individualmente, por ejemplo, de una capa metálica altamente reflectante (por ejemplo de aluminio, cromo, etc.), una capa dieléctrica transparente (por ejemplo de SiO_{2}, MgF_{2}, TiO_{2}, etc.) y una capa metálica semitransparente (por ejemplo de Cr, Al, Ni, Mo, etc.). Es también posible una estructura simétrica con la capa metálica altamente reflectante en el centro. Análogamente son posibles otras estructuras en capas, por ejemplo con un núcleo no metálico (por ejemplo de SiO_{2}). Adicionales pigmentos que imparten efectos especiales y pueden ser usados son los llamados pigmentos de LCP (LCP = polímero de cristal líquido). Éstos son pigmentos que pueden ser obtenidos a base de orientar y reticular tridimensionalmente sustancias de estructura de cristal líquido con una fase quiral. Todos los pigmentos de efectos especiales que pueden ser usados pueden ser usados cada uno individualmente o bien en combinación.
El componente A contiene además preferiblemente al menos un 25% en peso, y más preferiblemente un 30-75% en peso, de agua sobre la base del peso total de componente A.
El componente A puede también contener aditivos y disolventes orgánicos de los que son usados convencionalmente en las composiciones de recubrimiento acuosas.
Los disolventes orgánicos son disolventes que son usados convencionalmente en las técnicas de recubrimiento. Estos pueden tener su origen en la preparación de los aglutinantes, o bien son añadidos por separado. Son ejemplos de disolventes adecuados alcoholes monohídricos o polihídricos, como p. ej. propanol, butanol y hexanol; éteres o ésteres glicólicos, como por ejemplo éter dialquílico de dietilenglicol, éter dialquílico de dipropilenglicol, cada uno con alquilo de C_{1} a C_{6}, etoxipropanol, butilglicol; glicoles, como por ejemplo etilenglicol, propilenglicol, N-metilpirrolidona y cetonas, como p. ej. metiletilcetona, acetona y ciclohexanona; hidrocarburos aromáticos o alifáticos, como por ejemplo tolueno y xileno, o hidrocarburos de C_{6}-C_{12} alifáticos de cadena recta o ramificados. Si está presente disolvente orgánico, se tratará preferiblemente de disolventes orgánicos miscibles con agua. Si están presentes, los disolventes orgánicos están presentes en proporciones de hasta por ejemplo a lo sumo un 10-15% en peso, sobre la base del componente A total.
Son ejemplos de aditivos que son usados convencionalmente en recubrimiento agentes igualadores, agentes que influencian la reología, tales como ácido silícico altamente dispersado o compuestos de urea polimérica, espesantes, tales como espesantes de poliacrilato con contenido de grupos carboxilo o espesantes asociativos basados en poliuretano, desespumantes, agentes superficiactivos, agentes anticráteres, agentes ligantes y aceleradores del curado. Los aditivos son usados en cantidades convencionales que son conocidas para el experto en la materia.
El componente A del sistema de recubrimientos según la invención puede ser una composición de recubrimiento acabada como tal o un componente de un sistema de mezcla, por ejemplo en forma de un color de mezcla o una pasta pigmentaria. El componente A puede también contener una combinación de pigmentos de color y pigmentos de efectos especiales. Preferiblemente, el componente A, tanto si es uno solo como si es una pluralidad de componentes, tiene solamente pigmentos de efectos especiales. Pueden con ello preverse para el sistema de recubrimiento uno o varios pigmentos de efectos especiales.
Un componente A preferido contiene:
A1) al menos una resina de poliuretano diluible con agua y opcionalmente modificada,
A2) al menos un pigmento de efectos especiales y opcionalmente al menos un pigmento de color,
A3) un 25-75% en peso de agua, y
opcionalmente aditivos y disolventes orgánicos de los que son usados convencionalmente en recubrimiento.
El componente A puede comprender por ejemplo una relación en peso de pigmento de efectos especiales o pigmento total a aglutinante de 0,02:1 a 10:1. La relación de pigmento a aglutinante es aquí dependiente por ejemplo del tipo de pigmentos usado y de si el componente A es un color de mezcla o una pasta pigmentaria.
El componente A puede ser preparado de manera conocida para el experto en la materia a base de mezclar y homogeneizar los componentes individuales. Disolventes orgánicos diluibles con agua y opcionalmente aditivos pueden ser añadidos a los pigmentos de efectos especiales, que pueden estar previstos, por ejemplo, en forma de una pasta disponible comercialmente, y los pigmentos son a continuación mezclados con cizallamiento con los aglutinantes diluibles con agua. Sin embargo puede usarse también una resina en pasta para la preparación del componente A.
El componente B es el aditivo reológico que es esencial para la invención y contiene en calidad de su componente esencial al menos una resina de poliuretano diluible con agua. En principio pueden usarse como son usadas para formar recubrimientos basados en agua todas las resinas de poliuretano diluibles con agua que son conocidas para el experto en la materia. Las adecuadas son por ejemplo las resinas de poliuretano diluibles con agua, incluyendo las resinas de poliuretano diluibles con agua y opcionalmente modificadas, que han sido mencionadas anteriormente en la descripción del componente A. Dichas resinas pueden ser aglutinantes de resina de poliuretano peliculígena o resinas en pasta de poliuretano del tipo anteriormente mencionado.
Son particularmente adecuadas las resinas en pasta de poliuretano que son resinas de poliuretano diluibles con agua que tienen un índice de ácido de 10-50 mg de KOH/g y una masa molecular media en número Mn de 3.000-200.000, que son obtenidas haciendo que reaccionen al menos un poliéster-poliol que tiene un índice de OH de 35-200 mg de KOH/g y una masa molecular de 500-5.000 g/mol con un compuesto que tiene al menos un grupo que es reactivo con respecto a los grupos NCO y al menos un grupo ácido capaz de producir aniones y con al menos un poliisocianato, y preferiblemente un diisocianato, tal como se describe, por ejemplo, en el documento US 4.558.090. Son convenientemente útiles análogamente resinas de urea-poliuretano hidroxifuncionales que tienen un contenido de grupos urea de 10-300 mmoles en 100 g de resina sólida y un contenido de grupos uretano de 20-300 mmoles en 100 g de resina sólida, un índice de OH de 20-250 y una masa molecular media en número Mn de 1.000-20.000 g/mol, tales como las descritas en la Solicitud de Patente Alemana DE-A-198 49 321.
El componente B contiene adicionalmente como componente esencial para el aditivo reológico al menos un silicato inorgánico en capas. Pueden usarse, por ejemplo, silicatos inorgánicos en capas tales como silicatos de aluminio-magnesio, silicatos de sodio-magnesio y silicatos de sodio-magnesio-fluoro-litio que tengan una estructura en capas. Son ejemplos de silicatos en capas que pueden ser usados los del tipo bentonita, esmectita, montmorillonita y hectorita. Pueden usarse silicatos en capas de origen natural, pero se prefieren los silicatos en capas preparados sintéticamente. Los silicatos en capas son conocidos para el experto en la materia y están disponibles comercialmente por ejemplo como productos Optigel® y productos Laponite®.
El componente B contiene además agua y opcionalmente disolventes orgánicos y aditivos de los que son usados convencionalmente en recubrimiento. Los disolventes orgánicos y aditivos que son usados convencionalmente en recubrimiento son por ejemplo los que han sido mencionados anteriormente en la descripción del componente A.
La cantidad de silicato en capas en el componente B y la cantidad de componente B en el sistema de recubrimiento según la invención pueden ser preferiblemente elegidas de forma tal que con el sistema de recubrimiento según la invención se obtenga un contenido de silicato en capas de aproximadamente un 0,1-1,5% en peso sobre la base de la cantidad de componente A.
El componente B puede contener aditivos reológicos adicionales además de los silicatos en capas. Pueden usarse como aditivos reológicos adicionales aditivos de regulación de la reología de los que son usados convencionalmente en recubrimientos basados en agua. Son ejemplos de los mismos polímeros sintéticos con grupos iónicos y/o grupos que tienen un efecto asociativo tales como alcohol polivinílico, poli(met)acrilamida, ácido poli(met)acrílico, copolímeros de estireno-anhídrido de ácido maleico o copolímeros de etileno-anhídrido de ácido maleico y sus derivados, así como poliuretano. Pueden usarse además micropartículas de polímero reticulado tales como las que se describen, por ejemplo, en el documento EP-A-38 127.
Es ventajoso para formular las composiciones de recubrimiento acuosas del sistema de recubrimiento según la invención que sean igualmente incluidos en el componente A aditivos reológicos. En particular, sin embargo, preferiblemente no deberían estar contenidos en el componente A como aditivo reológico silicatos en capas. Son adecuados aditivos reológicos para el componente A por ejemplo aditivos reológicos con grupos iónicos y/o grupos que tienen un efecto asociativo, basados en poli(met)acrilamida, ácido poli(met)acrílico y/o poliuretano.
Pueden estar adicionalmente presentes en el sistema de recubrimiento según la invención para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas componentes C, D y/o E.
El componente de color C contiene aglutinantes diluibles con agua (uno o varios). Los aglutinantes diluibles con agua son resinas de poliuretano, poliéster y/o poli(met)acrilato diluibles con agua convencionales que son conocidas para el experto en la materia, como las descritas anteriormente para el componente A. Las resinas diluibles con agua preferidas son las mismas como las usadas en el componente A.
El componente C contiene además pigmentos de color. Son adecuados pigmentos de color todos los pigmentos de naturaleza orgánica o inorgánica que son usados convencionalmente en recubrimiento. Son ejemplos de pigmentos inorgánicos u orgánicos que imparten color los pigmentos de dióxido de titanio, de dióxido de titanio micronizado y de óxido de hierro, el negro de carbón, los azopigmentos, los pigmentos de ftalocianina y los pigmentos de quinacridona, perileno o pirrolopirrol. Pueden incluirse también opcionalmente colorantes solubles y/o pigmentos transparentes.
El componente C contiene adicionalmente agua, preferiblemente al menos un 25% en peso de agua, y más preferiblemente un 25-75% en peso de agua.
El componente C puede igualmente contener aditivos y disolventes orgánicos de los que son usados convencionalmente en recubrimiento, como por ejemplo los mencionados anteriormente en la descripción del componente
A.
El componente C del sistema de recubrimiento según la invención puede ser, al igual como el componente A, una composición de recubrimiento acabada como tal o un componente de un sistema de mezcla, por ejemplo en forma de un color de mezcla o de una pasta pigmentaria. El componente C puede también contener una combinación de pigmentos de color.
Un componente C preferido contiene:
C1) al menos una resina de poliuretano diluible con agua,
C2) al menos un pigmento de color,
C3) un 25-75% en peso de agua, y
opcionalmente aditivos y disolventes orgánicos de los que son usados convencionalmente en recubrimiento.
El componente C puede con ello tener por ejemplo una relación de pigmento a aglutinante de 0,01:1 a 10:1. La relación de pigmento a aglutinante es aquí dependiente por ejemplo del tipo de pigmentos usado y de si el componente C es un color de mezcla o una pasta pigmentaria.
El componente C puede ser preparado de manera convencional mediante dispersión y homogeneización en forma de agregados adecuados. Esto puede hacerse por ejemplo moliendo los pigmentos de color en una parte de los aglutinantes diluibles con agua y mediante subsiguiente terminación con la parte restante de los aglutinantes diluibles con agua. La molienda de los pigmentos puede sin embargo ser también efectuada en una resina en pasta convencional, como por ejemplo resina en pasta de poliuretano. La terminación puede ser a continuación efectuada con los aglutinantes diluibles con agua. Es sin embargo también posible preparar el componente C usando solamente una resina en pasta. En este caso, el componente C es entonces usado directamente como pasta pigmentaria. En el documento US 4.558.090 y en la Solicitud de Patente Alemana DE-A-198 49 321 se describen ejemplos de resinas en pasta de poliuretano preferidas que pueden ser usadas.
El componente D contiene uno o varios agentes reticulantes. El componente D puede ser usado cuando en al menos uno de los otros componentes del sistema de recubrimiento según la invención se usan aglutinantes con grupos reticulables. El tipo de agentes reticulantes en el componente D depende de los grupos funcionales reticulables de los aglutinantes diluibles con agua de los otros componentes. Los agentes reticulantes pueden ser por ejemplo resinas de condensación de formaldehído, tales como resinas de condensación de fenol-formaldehído y amina-formaldehído, así como poliisocianatos bloqueados y no bloqueados. Son aminorresinas adecuadas como agentes reticulantes por ejemplo productos de condensación alquilados, que son preparados a base de convertir aminotriazinas y amidotriazinas con aldehídos. Son poliisocianatos adecuados como agentes reticulantes por ejemplo cualesquiera poliisocianatos orgánicos que tengan grupos isocianato libres alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y/o enlazados aromáticamente. Dichos poliisocianatos son líquidos a temperatura ambiente, o bien son licuados mediante la adición de disolventes orgánicos. Los poliisocianatos tienen generalmente una viscosidad a 23ºC de 1 a 6000 mPas, y preferiblemente de más de 5 y menos de 3000 mPas. Tales poliisocianatos son conocidos para el experto en la materia y están disponibles comercialmente.
Los poliisocianatos son preferiblemente poliisocianatos o mezclas de poliisocianatos con grupos isocianato enlazados tan sólo alifáticamente y/o cicloalifáticamente y con una funcionalidad de NCO de promedio de 1,5 a 5, y preferiblemente de 2 a 3.
Son especialmente adecuados por ejemplo los "poliisocianatos de recubrimiento" basados en hexametilenodiisocianato, 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano (IPDI) y/o bis(isocianatociclohexil)-metano y los derivados conocidos de estos diisocianatos que tienen grupos biuret, alofanato, uretano y/o isocianurato, los cuales pueden ser obtenidos por ejemplo mediante trimerización o reacción con agua o alcoholes tales como trimetilolpropano.
Son igualmente también adecuados poliisocianatos que están estéricamente impedidos. Son ejemplos de éstos últimos el 1,1,6,6-tetrametil-hexametilenodiisocianato, el 1,5-dibutilpentametildiisocianato, el p- o m-tetrametilxililenodiisocianato y los correspondientes homólogos hidratados.
Pueden ser sin embargo también usados adicionales agentes reticulantes de los que son conocidos en la industria de los recubrimientos, siempre que en los aglutinantes que se usen haya los correspondientes grupos reactivos.
Preferiblemente son incluidos en el componente D agentes reticulantes de poliisocianato.
El componente D puede también contener agua, uno o varios disolventes orgánicos y/o aditivos de los que son convencionalmente usados en recubrimiento. Los disolventes orgánicos y aditivos que son usados convencionalmente en recubrimientos son por ejemplo los que han sido mencionados anteriormente en la descripción del componente A.
Cuando sea usado, la cantidad de componente D será la que proporcione una cantidad de agente reticulante suficiente para reticular la resina reticulable que esté presente en otro componente del sistema de recubrimiento al ser dichos componentes combinados en una composición de recubrimiento acuosa.
Puede usarse componente E si se desea complementar las composiciones de recubrimiento preparadas a base de los componentes A y B y opcionalmente C y D con uno o varios aglutinantes adicionales, que son las llamadas resinas de adelgazado. Las resinas de adelgazado pueden ser por ejemplo los aglutinantes diluibles con agua que han sido mencionados anteriormente en la descripción del componente A, si no están expresamente indicadas como resinas en pasta. Los aglutinantes de adelgazado pueden ser idénticos a los aglutinantes diluibles con agua de los componentes A, B y/o opcionalmente del componente C, o bien pueden ser distintos de los mismos, pero deben ser sin embargo compatibles con los aglutinantes diluibles con agua de estos componentes.
En el sistema de recubrimiento según la invención, los componentes con contenido de pigmentos pueden ser cada uno uno o varios componentes A y opcionalmente uno o varios componentes C, teniendo cada componente una composición que queda dentro de la descripción del componente A o C, según sea el caso. Preferiblemente están presentes varios componentes A y varios componentes C, a fin de obtener una multitud de recubrimientos pigmentados diversamente con efectos especiales, cada uno con el deseado tono de color de los efectos especiales, a base de mezclar un número definido y una cantidad definida de estos componentes.
Para la preparación de composiciones de recubrimiento, se mezclan unos con otros los componentes A, B y opcionalmente C, D y/o E del sistema de recubrimiento según la invención, para así obtener cada composición de recubrimiento acuosa con los efectos especiales deseados. La mezcla puede ser efectuada simplemente mediante agitación. Es particularmente ventajosa la buena miscibilidad, en particular de los componentes A y B y opcionalmente del componente C. La mezcla de los componentes A, B y opcionalmente C, D y/o E puede ser efectuada con preferencia directamente antes de la aplicación. De ser necesario, antes de la aplicación pueden aún usarse en general agua y/o disolventes orgánicos para ajustar la viscosidad de pulverización.
Las composiciones de recubrimiento acuosas pigmentadas preparadas con el sistema de recubrimiento según la invención pueden ser convenientemente usadas en conexión con un recubrimiento multicapa. Dichas composiciones de recubrimiento acuosas pigmentadas son en particular adecuadas para la preparación de capas base con efectos especiales en un recubrimiento multicapa.
La invención se refiere también por consiguiente al uso de las composiciones de recubrimiento acuosas pigmentadas preparadas con el sistema de recubrimiento según la invención en un proceso de recubrimiento multicapa en el que una capa base hecha a base de una composición de capa base soportada en agua con efectos especiales es aplicada sobre un sustrato, que puede estar al desnudo o prerrecubierto, y una capa transparente hecha a base de una composición de recubrimiento transparente es aplicada a la capa base así obtenida, siendo aplicada la capa base hecha a base de una composición de capa base de color y/o efectos especiales soportada en agua que es preparada con el sistema de recubrimiento según la invención.
La aplicación de las composiciones de recubrimiento acuosas pigmentadas preparadas con el sistema de recubrimiento según la invención es efectuada según métodos convencionales, y preferiblemente mediante aplicación a pistola. Las composiciones de recubrimiento son por ejemplo aplicadas en espesores de película en seco resultantes de 10-30 \mum. Son adecuados sustratos metálicos y de plástico, y en particular los que son conocidos en la industria de fabricación de vehículos, tales como, por ejemplo, los de hierro, cinc, aluminio, magnesio o aleaciones de los mismos, y los de poliuretanos, policarbonatos o poliolefinas. Tales sustratos incluyen los que son habitualmente prerrecubiertos por ejemplo con imprimaciones convencionales y/o aparejos de imprimación convencionales. Las imprimaciones y/o los aparejos de imprimación pueden ser agentes de recubrimiento convencionales de la clase de los que son usados como aparejos de imprimación y/o imprimaciones por los expertos en las técnicas de recubrimiento de vehículos. Por ejemplo, dichos aparejos de imprimación y/o imprimaciones pueden ser capas de aparejo de imprimación y/o imprimación aplicadas dentro del contexto de los retoques, con sistemas aglutinantes basados p. ej. en aglutinantes de secado físico, tales como resinas de poliuretano y/o poliacrilato de secado físico, y en aglutinantes de reticulación química, tales como resinas epoxi y endurecedores poliamínicos o resinas hidroxifuncionales y agentes reticulantes de poliisocianato. Las imprimaciones y/o los aparejos de imprimación que se usen pueden estar basados en disolvente o basados en agua. Las capas base soportadas en agua pueden ser sin embargo también aplicadas a recubrimientos intactos ya existentes (acabados o retoques) o a piezas nuevas imprimadas, como p. ej. piezas de plástico imprimadas.
Las composiciones de recubrimiento preparadas con el sistema de recubrimiento según la invención pueden ser curadas a temperatura ambiente o bien pueden ser sometidas a curado forzado a temperaturas más altas de por ejemplo hasta 80ºC, y preferiblemente de 40 a 60ºC. Dichas composiciones de recubrimiento pueden ser sin embargo también curadas a temperaturas más altas, de por ejemplo 80-150ºC.
A continuación, las composiciones que han sido aplicadas habiendo formado las capas base pueden ser recubiertas con capas diáfanas transparentes. Las capas transparentes pueden ser aplicadas a la capa base ya sea después del secado y/o curado de la capa base o bien antes del secado de dicha capa base, opcionalmente tras una fase de vaporización instantánea. Preferiblemente, las capas transparentes son aplicadas a la capa base antes de haber tenido lugar el secado de la misma. El tiempo de vaporización instantánea puede ser por ejemplo de 15 a 45 minutos, en dependencia de la humedad relativa.
En principio, son adecuadas capas transparentes todos los agentes de recubrimiento no pigmentados o pigmentados y transparentes que son perfectamente conocidos y de la clase de los que son usados habitualmente por ejemplo en el recubrimiento de automóviles. Las capas transparentes pueden estar basadas en disolvente o basadas en agua. En particular, dichas capas transparentes son capas transparentes de dos componentes que están basadas en aglutinantes que experimentan reticulación química, estando por ejemplo basadas en componentes aglutinantes hidroxifuncionales y agentes reticulantes de poliisocianato. Las capas transparentes pueden ser curadas como se ha descrito anteriormente para el curado de la capa base. Por ejemplo, el curado puede ser efectuado a temperatura ambiente a lo largo de un periodo de tiempo de varias horas, o bien mediante secado forzado a temperaturas de por ejemplo 40ºC a 60ºC, p. ej. por espacio de un periodo de tiempo de 30 a 80 minutos.
Los componentes del sistema de recubrimiento según la invención son estables durante el almacenamiento por espacio de periodos de tiempo de por ejemplo hasta 12 meses. Las composiciones de recubrimiento producidas con los componentes del sistema de recubrimiento según la invención son estables durante el almacenamiento por espacio de periodos de tiempo de al menos 6 meses. Las composiciones de recubrimiento son fáciles de filtrar antes de su uso. Las composiciones de recubrimiento preparadas con el sistema de recubrimiento según la invención proporcionan recubrimientos que son ventajosos en comparación con el estado de la técnica. Los recubrimientos presentan una mejorada resistencia al corrimiento. Es posible por ejemplo aplicar sin corrimiento espesores de capa de aproximadamente 70 \mum y más. Esto es particularmente ventajoso en los sitios críticos tales como las esquinas, los bordes o los rebordes de zonas solapadas. Las composiciones de recubrimiento presentan una incrementada capacidad de cubrimiento, en particular cuando se usen pigmentos que no cubran bien. Puede obtenerse la misma capacidad de cubrimiento con menos operaciones de aplicación a pistola, y por consiguiente con un menor consumo de material de recubrimiento. Las composiciones de recubrimiento preparadas con el sistema de recubrimiento según la invención redundan en recubrimientos que cubren muy bien las irregularidades del sustrato tales como las marcas de lijado en una masilla aplicada y lijada. No se observan marcas residuales como por ejemplo marcas de lijado en la superficie de la masilla a través de la capa base soportada en agua aplicada sobre la misma. Los recubrimientos presentan además muy buenas y uniformes propiedades en materia de efectos especiales.
Se explica a continuación más detalladamente la invención a base de los ejemplos que se dan a continuación.
Ejemplos Ejemplo 1 Preparación de un componente A)
Se usan una dispersión de poliuretano acuosa 1 según el documento US 5.556.912, ejemplo preparativo 1, dispersión de poliuretano A (basada en una resina de poliuretano (met)acrilado), y una dispersión de poliuretano acuosa 2 según el documento DE-A-43 44 063, ejemplo preparativo 2, dispersión de poliuretano B (basada en un prepolímero de poliuretano OH-funcional que es sometido a extensión de cadena con diisocianato).
El componente A) es preparado a base de mezclar unos con otros los componentes siguientes:
23,6 partes en peso de dispersión de poliuretano 1 (con un 30% en peso de sólidos)
11,8 partes en peso de dispersión de poliuretano 2 (con un 36% en peso de sólidos)
46,1 partes en peso de agua totalmente desmineralizada
7,2 partes en peso de n-butanol
4,0 partes en peso de butilglicol
0,5 partes en peso de N-metilpirrolidona
0,3 partes en peso de un inhibidor de la corrosión disponible comercialmente para impedir el gaseamiento del aluminio (Additol XL 250, VIANOVA)
2,1 partes en peso de un espesante (Viskalex HV 30, Ciba)
0,2 partes en peso de N,N-dimetiletanolamina
4,1 partes en peso de una pasta de aluminio disponible comercialmente (al 65% en benceno analítico, Eckart)
Ejemplo 2 Preparación de un componente C)
Se usan aglutinantes de poliuretano análogos a los del Ejemplo 1.
El componente C) es preparado a base de mezclar unos con otros los componentes siguientes:
23,6 partes en peso de dispersión de poliuretano 1
11,8 partes en peso de dispersión de poliuretano 2
21,1 partes en peso de agua totalmente desmineralizada
12,1 partes en peso de butilglicol
1,3 partes en peso de un espesante (Viskalex HV 30, Ciba)
0,14 partes en peso de N,N-dimetiletanolamina
22,1 partes en peso de pigmento de dióxido de titanio
0,15 partes en peso de un desespumante (Tego Foamex 805, Tego-Chemie)
8,1 partes en peso de un agente auxiliar de molienda de poliuretano disponible comercialmente.
Ejemplo 3 Preparación de un componente B)
Se mezclan unos con otros los componentes siguientes:
1 parte en peso de un silicato en capas disponible comercialmente (Optigel SH, Südchemie)
10 partes en peso de una dispersión de resina de poliuretano correspondiente a la US 4.558.090, ejemplo (resina en pasta)
89 partes en peso de agua totalmente desmineralizada.
Ejemplo 4
Ejemplo comparativo - preparación de un componente comparativo B)
Se mezclan unos con otros los componentes siguientes:
1 parte en peso de un silicato en capas disponible comercialmente (Optigel SH,Südchemie)
99 partes en peso de agua totalmente desmineralizada.
Ejemplo 5 Preparación de una capa base soportada en agua
Se mezclan unas con otras mientras se efectúa agitación 61,7 partes en peso de componente A) preparado según el Ejemplo 1, 13,6 partes en peso de componente B) preparado según el Ejemplo 3 y 24,7 partes en peso de componente C) preparado según el Ejemplo 2, y se ajusta la viscosidad de pulverización con 10 partes en peso de agua totalmente desmineralizada.
Ejemplo 6 Preparación de una capa base soportada en agua comparativa
Se mezclan unas con otras mientras se efectúa agitación 61,7 partes en peso de componente A) preparado según el Ejemplo 1, 13,6 partes en peso de componente B) preparado según el Ejemplo comparativo 4 y 24,7 partes en peso de componente C) preparado según el Ejemplo 2, y se ajusta la viscosidad de pulverización con 10 partes en peso de agua totalmente desmineralizada.
Ejemplo 7
Ejemplo de aplicación
Un aparejo de imprimación de dos componentes basado en disolvente y disponible comercialmente (con reticulación con isocianato) (Standox® 2K-Nonstop-Füllprimer, Endurecedor Standox® 2K) fue aplicado a chapas de acero recubiertas mediante recubrimiento por electrodeposición catódica en espesores de película en seco de aproximadamente 60 \mum, fue sometido a curado por espacio de 30 minutos a 60ºC, y fue lijado a continuación. Cada capa base soportada en agua y preparada según el Ejemplo 5 y cada capa base soportada en agua comparativa preparada según el Ejemplo 6 fueron aplicadas en una pasada de aplicación a pistola a la capa de aparejo de imprimación así obtenida en un espesor de película en seco que totalizaba aproximadamente 12 \mum.
Las capas de recubrimiento basadas en agua así obtenidas fueron a continuación recubiertas cada una tras haber transcurrido un tiempo de vaporización instantánea de aproximadamente 20 minutos con una capa transparente de dos componentes basada en disolvente y disponible comercialmente (con reticulación con isocianato) (Standocryl® 2K HS-Klarlack, Endurecedor Standox® 2K HS, largo). Tras un tiempo de vaporización instantánea de 10 minutos, el recubrimiento fue curado por espacio de 30 minutos a 60ºC.
Se indican en la tabla siguiente los resultados técnicos del recubrimiento.
Ejemplo según la invención Ejemplo comparativo
Estabilidad en almacenamiento de la capa estable durante al menos 6 meses espesamiento en una semana
base soportada en agua
Resistencia al corrimiento 70 \mum 50\mum
(límite de corrimiento)
Cubrimiento de las marcas de lijado muy buen cubrimiento se perciben residualmente las
marcas de lijado

Claims (11)

1. Sistema de recubrimiento para la preparación de composiciones de recubrimiento acuosas que como componentes independientes comprende la combinación de
A) un 55-95% en peso de al menos una composición pigmentaria de efectos especiales que comprende agua, al menos un pigmento de efectos especiales y al menos una resina diluible con agua y seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de resina de poliuretano, resina de poliéster y resina de poli(met)acrilato, constituyendo la cantidad de dicha agua al menos un 15% en peso sobre la base del peso total de dicho componente A, y
B) un 5-45% en peso, para totalizar un 100% del peso total de dichos componentes A más B, de una composición exenta de pigmento que comprende
B1)
un 0,3-5,0% en peso de al menos un silicato inorgánico en capas,
B2)
un 1,0-20,0% en peso de al menos una resina de poliuretano diluible con agua,
B3)
un 75,0-98,7% en peso de agua,
totalizando los porcentajes en peso de B1, B2 y B3 un 100% en peso de dicho componente B.
2. Sistema de recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho componente A contiene un 30-75% en peso de agua.
3. Sistema de recubrimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que dicho componente B contiene un 0,5-3,0% en peso de componente B1, un 2,0-10,0% en peso de componente B2 y un 87-97,5% en peso de componente B3.
4. Sistema de recubrimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado por el hecho de que dicha resina en dicho componente A es dicha resina de poliuretano diluible con agua.
5. Sistema de recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha resina de poliuretano diluible con agua en dicho componente B tiene un índice de ácido de 10-50 mg de KOH/g y una masa molecular media en número Mn de 3.000-200.000, lo cual es obtenido a base de hacer que al menos un poliéster-poliol que tiene un índice de OH de 35-200 mg de KOH/g y una masa molecular de 500-5.000 g/mol reaccione con un compuesto que tiene al menos un grupo que es reactivo con respecto a los grupos NCO y al menos un grupo ácido capaz de producir aniones y con al menos un poliisocianato.
6. Sistema de recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la cantidad de dicho componente B es tal que la cantidad de dicho silicato inorgánico en capas B1 en dicho componente B es de un 0,1-1,5% en peso sobre la base de la cantidad de dicho componente A.
7. Sistema de recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el mismo contiene además de dicho componente A y dicho componente B al menos un adicional componente independiente seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de:
C) al menos una composición de color que comprende agua, al menos un pigmento de color y al menos una resina diluible con agua y seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de resina de poliuretano, resina de poliéster y resina de poli(met)acrilato,
D) al menos una composición reticulante que comprende al menos un agente reticulante, y
E) al menos una composición aglutinante que comprende al menos un aglutinante diluible con agua.
8. Sistema de recubrimiento según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la resina en dicho componente C es dicho poliuretano.
9. Sistema de recubrimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por el hecho de que dicho agente reticulante en dicho componente D contiene al menos un poliisocianato.
10. Uso del sistema de recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para la preparación de capas base soportadas en agua.
11. Uso del sistema de recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para el recubrimiento de vehículos y/o piezas de vehículos en el recubrimiento de retoque de vehículos.
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