ES2230633T3

ES2230633T3 - Aglutinantes acuosos de dos componentes y su uso.

Info

Publication number: ES2230633T3
Application number: ES98105908T
Authority: ES
Inventors: Wieland Dr. Hovestadt; Lutz Dr. Schmalstieg; Christian Dr. Wamprecht; Karl-Ludwig Dr. Noble
Original assignee: Bayer MaterialScience AG
Current assignee: Covestro Deutschland AG
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2005-05-01
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: US5854338A; DE59812058D1; DE19715427A1; JPH10287725A; EP0872499A1; EP0872499B1; CA2234337A1; ATE278724T1

Abstract

LA INVENCION TRATA DE UNA COMBINACION ACUOSA DE AGLUTINANTE DE DOS COMPONENTES, BASADA EN RESINAS Y ENDURECEDORES CON GRUPOS FUNCIONALES HIDROXIDO Y/O GRUPOS FUNCIONALES AMINA DILUIBLES EN AGUA, QUE CONTIENEN GRUPOS ISOCIANATOS Y ALCOXISILILOS. LA INVENCION TRATA ASIMISMO DE SU USO EN BARNICES, REVESTIMIENTOS Y MASAS DE JUNTA.

Description

Aglutinantes acuosos de dos componentes y su uso.

La invención se refiere a una combinación aglutinante acuosa de dos componentes, basada en resinas hidroxi-funcionales y/o amino-funcionales diluibles con agua y endurecedores que contienen grupos isocianato y alcoxisililo y a su uso en lacas, revestimientos y masas impermeabilizantes.

Las lacas de poliuretano de dos componentes del estado de la técnica, debido a sus excelentes propiedades, han adquirido gran importancia en el sector de los revestimientos. Es desventajoso que para el procesamiento en la mayoría de los casos se necesitan cantidades mayores de disolventes orgánicos. Sin embargo, en casi todos los ámbitos de aplicación se exigen sustancias de revestimiento de contenido aumentado de cuerpos sólidos o ante todo también diluibles con agua, para mantener la descarga de disolventes y la consiguiente carga del medio ambiente lo más bajas posibles.

El uso de agua como fase líquida en lacas de poliuretano de dos componentes hasta hace algunos años no parecía posible tan fácilmente, porque los grupos isocianato no sólo reaccionan con los grupos hidroxilo de la resina, sino también con agua, formando urea y dióxido de carbono. Por esto, normalmente se desmejoran el tiempo de procesamiento, la seguridad de aplicación, el logro de grosores de capa suficientes, exentos de vesículas y las propiedades de estabilidad de las lacas y de los revestimientos, alcanzando valores ya no aceptables en la práctica.

Sin embargo, en los últimos años se aumentaron los esfuerzos para reducir estos problemas. Una primera posibilidad de solución se describe en el documento DE-A 3829587, en el que se combinan dispersiones secundarias de polihidroxi-poliacrilato seleccionadas, con poliisocianatos que presentan grupos isocianato libres, para obtener sistemas acuosos de dos componentes.

Mientras tanto, pudo mostrarse que puede transferirse este principio también a otras dispersiones de resina hidroxi-funcionales, de manera que puedan ser variadas las propiedades de las lacas. Por ejemplo, el documento EP-A 557844 describe revestimientos de poliuretano de dos componentes, basados en dispersiones primarias hidroxi-funcionales, el documento EP-A 543228 los describe basados en dispersiones híbridas de poliéster-poliacrilato, el documento EP-A 741176 los describe basados en resinas alquídicas de emulsión externa, el documento EP-A 496205 los describe basados en dispersiones de poliéster modificadas por uretano o el documento EP-A 542105 los describe basados en mezclas de diferentes tipos de resinas.

Como poliisocianatos, en los revestimientos de poliuretano de dos componentes pueden usarse poliisocianatos hidrofilizados o no hidrofilizados, como los que están descritos, por ejemplo, en los documentos EP-A 443138, EP-A 486881 o en el documento EP-A 540985. Por el uso de poliisocianatos hidrofilizados se mejora la capacidad de ser emulsionado del poliisocianato en la dispersión de resina, con ello se mejoran la seguridad de aplicación, la compatibilidad de los componentes y el brillo del revestimiento. Sin embargo, por los grupos hidrófilos adicionales se reducen otras propiedades esenciales de la laca, ante todo, la resistencia al agua de los revestimientos y el período de aplicación (vida útil). Además, hasta ahora no se ha solucionado el problema de la aparición de vesículas de reacción en altos grosores de capa.

Fundamentalmente, se han dado a conocer últimamente sistemas de revestimiento de poliuretano acuosos que se reticulan de forma dual, con buena resistencia al agua. Aquí se usan dispersiones de poliacrilato hidroxi-funcionales que adicionalmente contienen funciones alcoxisililo o, en su caso, silanol, en mezcla con dispersiones de poliuretano hidroxi-funcionales, como componente de resina. Como endurecedor se usa un compuesto de poliisocianato (documento DE-A 19613629). En los productos de esta publicación es problemático el hecho de que las dispersiones con funciones OH y alcoxisisilo o, en su caso, silanol, son estables sólo en un intervalo muy estrecho de valores de pH y de temperaturas, es decir, pueden prepararse y formularse sólo con especiales medidas de precaución y por ello pueden usarse sólo en pocos campos de aplicación especiales.

El documento US-A 5614604 da a conocer espesantes de poliuretano que contienen silicio, a partir de un poliisocianato, un polioléter, un compuesto mono-funcional reactivo frente a NCO, un material silano-funcional y agua. No se desprende del documento la medida en que pueden usarse tales poliuretanos u otros sintetizados de manera similar, modificados por silanos, en combinación con resinas reticulantes acuosas, para preparar sistemas de poliuretano de 2 componentes con propiedades de procesamiento que sean aceptables en la práctica.

El documento EP-A 0315006 da a conocer soluciones o dispersiones acuosas estables en el almacenamiento, de poliuretanos modificados de forma catiónica, que contienen grupos alcoxisililo, que pueden endurecerse formando capas. No se da a conocer la combinación de tales soluciones o dispersiones con resinas reticulantes acuosas hidroxi-funcionales.

El documento US-A 5,364,955 da a conocer la reacción de aminoalquil-trialcoxisilanos con ésteres de ácido maleico o de ácido fumárico, así como el uso de estos productos de reacción para la preparación de prepolímeros que contienen grupos alcoxisililo y de urea. Como uso, en general se indica la preparación se sustancias impermeabilizantes, sin embargo, sin indicar formulaciones o perfiles de propiedades concretos.

Por tanto, el objetivo de la invención consistía en desarrollar revestimientos de poliuretano de dos componentes con resistencia al agua mejorada, con alto brillo, velo reducido del brillo, vida útil prolongada, alta seguridad de aplicación y grosor de capa suficiente sin vesículas, que sean aplicables de forma universal.

Sorprendentemente, pudo alcanzarse este objetivo mediante la combinación aglutinante basada en resinas y endurecedores diluibles con agua hidroxi-funcionales o amino-funcionales, que contienen grupos isocianato y alcoxisililo y mediante el procedimiento para la preparación de esta combinación aglutinante.

Por ello, el objeto de la presente invención es una combinación aglutinante compuesta por

a): 30 a 90% en peso de una dispersión acuosa de resina hidroxi-funcional y/o amino-funcional

y

b): 10 a 70% en peso de un componente endurecedor con un contenido de grupos isocianato libres de 10 a 23% en peso y una viscosidad de 50 a 10000 mPas (23ºC, D = 40),

caracterizada porque el componente b) presenta grupos isocianato y alcoxisililo y la relación molar de los grupos hidroxilo del componente a) respecto a los grupos isocianato del componente b) se encuentra entre 0,5:1 y 2:1.

Como componente a) pueden usarse todas las dispersiones de resinas usuales en la tecnología de los revestimientos acuosos de poliuretano de dos componentes. Tales resinas y los procedimientos para la preparación de estas resinas son conocidos de la bibliografía. Así, las resinas pueden estar sintetizadas, por ejemplo, a partir de la clase de los poliésteres, poliacrilatos, poliuretanos, poliureas, policarbonatos o poliéteres. También es posible el uso de cualesquiera dispersiones híbridas o mezclas discrecionales de diferentes dispersiones. Normalmente, las resinas son hidroxi-funcionales o amino-funcionales. Pero en casos excepcionales también es posible usar dispersiones no funcionales como componente aglutinante en revestimientos de poliuretano de dos componentes.

En el caso del componente endurecedor b) se trata de cualesquiera poliisocianatos orgánicos con grupos isocianato libres, enlazados de forma alifática, cicloalifática, aralifática y/o aromática, que adicionalmente contienen grupos alcoxisililo, con una funcionalidad media de NCO de entre 2,0 y 5,0, preferentemente, de entre 2,2 y 4,0.

El uso de endurecedores en revestimientos de poliuretano de dos componentes sin grupos silano es conocido. Por ejemplo, son muy apropiados los "poliisocianatos de laca", basados en hexametilen-diisocianato (HDI), en 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil-ciclohexano (IPDI) y/o en bis(isocianatociclohexil)-metano u otros diisocianatos alifáticos o mezclas de estos diisocianatos. Por "poliisocianatos de laca" basados en diisocianatos se deben entender los derivados de estos diisocianatos que presentan grupos biuret, uretano, uretdiona y/o isocianurato, que a continuación de su preparación han sido librados de manera conocida, preferentemente, mediante destilación, del exceso de diisocianato de partida, hasta un contenido remanente menor de 0,5%. Los procedimientos para la preparación de tales "poliisocianatos de laca" están descritos, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 3124605, 3358010, 3903126, 3903127, 3976622 ó 4324879.

También es posible el uso de poliisocianatos aromáticos, por ejemplo, "poliisocianatos de laca" basados en 2,4-diisocianato-tolueno o sus mezclas técnicas con 2,6-diisocianato-tolueno, o basados en 4,4'-diisocianato-difenilmetano o, en su caso, sus mezclas con sus isómeros y/u homólogos superiores. En principio, desde luego, también es posible el uso de mezclas discrecionales de los poliisocianatos citados a manera de ejemplo.

Para posibilitar una mejor capacidad de adición de los endurecedores en el procesamiento, en revestimientos de poliuretano de dos componentes también pueden usarse poliisocianatos hidrofilizados, solos o en mezcla con los poliisocianatos no hidrofilizados, descritos anteriormente. La hidrofilización puede efectuarse, por ejemplo, de forma aniónica, catiónica o no iónica, mediante emulsionantes internos o externos como poliéteres. Tales poliisocianatos son descritos, por ejemplo, en las patentes EP-A 443138, EP-A 469389, EP-A 486881, EP-A 510438, EP-A 540985, EP-A 645410, EP-A 697424 o EP-A 728785.

El componente endurecedor b) esencial para la invención se diferencia de los poliisocianatos descritos del estado de la técnica porque el componente b), además de los grupos isocianato contiene adicionalmente grupos alcoxisililo. Estos poliisocianatos modificados por alcoxisililo se preparan por reacción proporcional de los grupos isocianato de poliisocianatos conocidos con compuestos de alcoxisililo amino-funcionales en sí conocidos, de fórmula (I),

(I)HRN---(CH_{2})_{n}---

\melm{\delm{\para}{Z}}{Si}{\uelm{\para}{X}}

---Y

en la que

R: representa un átomo de hidrógeno o un resto alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono,

n: representa un número entero de 2 a 4, preferentemente, 3 y

X, Y, Z representan restos orgánicos iguales o diferentes con 1 a 30 átomos de C, con la condición de que al menos uno de los restos sea un grupo alcoxi con 1 a 4 átomos de carbono, preferentemente, un grupo metoxi o etoxi.

Ejemplos de compuestos de alcoxisililo amino-funcionales que se pueden usar, son 3-aminopropil-trimetoxisilano, 3-aminopropil-trietoxisilano o 3-aminopropil-metil-dietoxisilano. Ejemplos de compuestos de alcoxisililo con funciones amino secundarias que se pueden usar preferentemente, son N-metil-3-aminopropil-trimetoxisilano, N-butil-3-aminopropil-trimetoxisilano o N-fenil-3-aminopropil-trimetoxisilano.

Sin embargo, de muy especial preferencia se usan compuestos de alcoxisililo amino-funcionales que se obtienen conforme a la enseñanza del documento US-A 5364955, mediante la reacción de aminosilanos de fórmula estructural general (I) con el significado de R = H, con ésteres de ácido maleico o ácido fumárico, de fórmula estructural general (II)

(II)R'OOC-CH=CHCOOR''

en la que

R' y R'' significan restos (ciclo)alquilo iguales o diferentes, con 1 a 8 átomos de carbono.

Preferentemente, se usan ésteres dimetílicos y/o ésteres dietílicos de ácido maleico.

Dentro del marco de la presente invención, se observó que usando estos compuestos especiales de alcoxisililo, independientemente de la cantidad usada, se posibilita una capacidad particularmente buena de adición del componente b) al componente a) en el procesamiento, por esto se logra una seguridad de aplicación especialmente alta, resulta un brillo especialmente alto de los revestimientos y no se presenta ninguna fragilización de las películas de laca.

La reacción de los poliisocianatos con los compuestos de alcoxisililo amino-funcionales puede realizarse de manera sencilla mediante la adición del compuesto de aminosililo al poliisocianato, normalmente en el intervalo de temperaturas de 0ºC a 120ºC, preferentemente, de 20 a 80ºC.

La cantidad del compuesto de alcoxisililo amino-funcional usado para modificar el componente de poliisocianato se selecciona de tal manera, que la relación molar de los grupos alcoxisililo respecto a los grupos isocianato del componente endurecedor resultante b) ascienda a 0,008:1 hasta 0,5:1, preferentemente, a 0,008:1 hasta 0,2:1, muy preferentemente, a 0,015:1 hasta 0,2:1.

En principio, desde luego, también es posible hacer reaccionar poliisocianatos en una relación molar mayor e incluso de forma completa, es decir, de forma correspondiente hasta una relación de NCO/NH de 1/1, con los compuestos de alcoxisililo amino-funcionales, utilizables conforme a la invención, y a continuación, mezclar los productos de reacción formados con poliisocianatos, de manera que estas mezclas cumplan como componente endurecedor b) con las indicaciones especificadas anteriormente.

La relación molar de los grupos hidroxilo del componente a) respecto a los grupos isocianato del componente b) se encuentra entre 0,5:1 y 2:1, preferentemente, entre 0,5:1 y 1,5:1, muy preferentemente, entre 0,75:1 y 1,5:1.

El componente endurecedor b) a 23ºC en general presenta una viscosidad de 50 a 10000, preferentemente, de 50 a 2000 mPas (D = 40). Si fuera necesario, pueden mezclarse los poliisocianatos con bajas cantidades de disolventes inertes, para bajar la viscosidad hasta un valor dentro de los intervalos mencionados. Sin embargo, se mide la cantidad máxima de tales disolventes, de tal manera que en las sustancias de revestimiento conforme a la invención finalmente obtenidas esté presente un máximo de 20% en peso, preferentemente, de 10% en peso de disolvente, incluyendo también el disolvente, dado el caso, aún presente en las dispersiones de resina a) en el cálculo. Como disolvente, por ejemplo, son apropiados hidrocarburos alifáticos o aromáticos, como xileno, tolueno, nafta disolvente o, por ejemplo, N-metilpirrolidona, éter dimetílico de dietilenglicol, acetona, metil-etilcetona, metil-isobutilcetona, acetato de etilo, acetato de butilo, acetato de metoxipropilo o mezclas de estos u otros disolventes inertes.

Para la preparación de la combinación aglutinante acuosa se emulsiona el componente endurecedor b) en el componente acuoso de resina a). Antes de la adición del componente b), pueden englobarse en el componente a) o b) los coadyuvantes y aditivos usuales en la tecnología de lacas. A éstos, por ejemplo, pertenecen antiespumantes, espesantes, agentes de nivelar, pigmentos, coadyuvantes dispersantes y también disolventes. Se ajusta la viscosidad necesaria de procesamiento con agua. En comparación con los poliisocianatos del estado de la técnica, el componente endurecedor conforme a la invención b) normalmente puede emulsionarse de manera particularmente fácil en el componente acuoso de resina a). Por ello, en la mayoría de los casos alcanzan técnicas sencillas de emulsificación, por ejemplo, con un agitador mecánico o con frecuencia también un mezclado sencillo a mano de ambos componentes, para lograr revestimientos con muy buenas propiedades. Pero desde luego, también pueden usarse técnicas de mezclado con mayor energía de cizallamiento, como, por ejemplo, la dispersión por chorro, como la que está descrita en Farbe & Lack 102/3, 1996, págs. 88-100.

Las sustancias de revestimiento conforme a la invención así obtenidas son aptas para todos los campos de aplicación en los que puedan usarse revestimientos con perfil de propiedades elevado como, por ejemplo, para el revestimiento de materiales de construcción minerales, revestimientos de calles, madera y materiales de madera, superficies metálicas, plásticos o papel, además para la adhesión de diversos materiales. Pueden usarse, por ejemplo, como imprimaciones, aparejos rellenadores, lacas cubrientes pigmentadas o lacas transparentes, por ejemplo, en el ámbito del lacado industrial, lacado primario de automóviles o el lacado en reparación de automóviles. Las sustancias de revestimiento son particularmente aptas para usos en los que se exigen una seguridad de aplicación especialmente alta y una alta resistencia al agua, como en el lacado en la reparación de automóviles, el lacado de vehículos (grandes) y en el lacado industrial.

La preparación de los revestimientos puede efectuarse mediante los más diversos procedimientos de pulverización como, por ejemplo, procedimiento de pulverización por presión de aire, exenta de aire o electrostático, usando instalaciones de pulverización para un componente o para dos componentes, pero también mediante pintado, con rodillo o mediante rasqueta.

El secado y el endurecimiento del revestimiento en general se efectúan en condiciones normales de temperatura, es decir, sin calentamiento del revestimiento. Sin embargo, la combinación aglutinante conforme a la invención también puede usarse para efectuar revestimientos que después de la aplicación sean secados y endurecidos a temperatura elevada, a 40 hasta 250ºC, preferentemente, a 40 hasta 150ºC.

Ejemplos

Todas las indicaciones en % se refieren al peso. Las mediciones de las viscosidades se efectuaron en un viscosímetro de cono-placa, según DIN 53019, a D = 40.

Las denominaciones comerciales nombradas son marcas de fábrica, aunque no se mencione expresamente.

Preparación del componente endurecedor b) Poliisocianatos usados

Poliisocianato A

Se colocan 870 g de un poliisocianato de poliisocianurato basado en isoforona-diisocianato, con un contenido de NCO de 11,5% y una viscosidad de 2000 mPas (23ºC), disuelto al 70% en acetato de metoxipropilo/xileno 1:1, (Desmodur Z4470, producto comercial de Bayer AG) y se hace reaccionar a 100ºC con 93 g de un poliéter preparado por etoxilación de metanol, con peso molecular medio de 500. En cuanto se alcance un contenido constante de NCO, se diluye con acetato de metoxipropilo/xileno 1:1, para obtener un contenido total de sustancia sólida del 70%.

Así se obtiene un poliisocianato transparente, hidrodispersable, con los siguientes datos característicos:

Contenido de NCO: 9,6%

Viscosidad: 500 mPas (23ºC).

Poliisocianato B

Poliisocianato de poliisocianurato exento de disolvente, preparado mediante trimerización catalítica de hexametilen-diisocianato, con un contenido de NCO de 23% y una viscosidad de 1200 mPas (23ºC).

Poliisocianato C

Poliisocianato hidrodispersable basado en hexametilen-diisocianato, con un contenido de NCO de 17,2% y una viscosidad de 3500 mPas (23ºC) (Bayhydur N 3100, producto comercial de Bayer AG).

Ejemplo 1 Preparación de un endurecedor conforme a la invención

Se hacen reaccionar 45,9 g de un poliisocianato de poliisocianurato basado en hexametilenisocianato, con un contenido de NCO de 21,5% y una viscosidad de 3000 mPas (23ºC) (Desmodur N3300, producto comercial de Bayer AG) con 83,1 g de un compuesto de alcoxisililo amino-funcional, preparado conforme al documento US-P 5364955, ejemplo 5 (producto de reacción de éster dietílico de ácido maleico y (3-aminopropil)-trimetoxisilano), a temperatura ambiente, hasta la presencia de grupos NCO libres (control por IR). A continuación, se mezcla con 343 g de poliisocianato B, 490 g de poliisocianato A y 38 g de acetato de metoxipropilo.

Ejemplo 2 Preparación de un endurecedor conforme a la invención

Se colocan 473,6 g de poliisocianato A, 375,6 g de poliisocianato B y 57,8 g de acetato de metoxipropilo en un recipiente de reacción. A temperatura ambiente, se adicionan por goteo lento 93 g de un compuesto de alcoxisililo amino-funcional, preparado conforme al documento US-P 5364955, ejemplo 5. Se agita posteriormente a temperatura ambiente durante 1 hora y se obtiene un poliisocianato con los siguientes datos característicos:

Contenido de NCO:	12,0%
Viscosidad:	2100 mPas (23ºC)

Ejemplo 3 Endurecedor no conforme a la invención

Se prepara la mezcla a partir de 400 g de poliisocianato B, 571 g de poliisocianato A y 29 g de acetato de metoxipropilo.

Ejemplo 4 Preparación de un endurecedor conforme a la invención

Se hacen reaccionar 19,5 g de un poliisocianato de poliisocianurato usual en el mercado, basado en hexametilen-diisocianato, con un contenido de NCO de 21,5% y una viscosidad de 3000 mPas (23ºC) (Desmodur N3300, producto comercial de Bayer AG) con 35,4 g de un compuesto de alcoxisililo amino-funcional preparado conforme al documento US-P 5364955, ejemplo 5, a temperatura ambiente, hasta la presencia de grupos NCO libres (control por IR).

A continuación, se mezcla con 542 g de poliisocianato C y 397 g de poliisocianato B y se diluye con acetato de metoxipropilo para obtener un contenido de sustancia sólida del 80%.

Ejemplo 5 Mezcla de poliisocianatos no conforme a la invención

Se prepara una mezcla de respectivas soluciones al 80% de 577 g de poliisocianato C y 423 g de poliisocianato B en acetato de metoxipropilo.

Ejemplos de aplicación Ejemplo 6 Aparejos rellenadores en reparación de automóviles y para vehículos grandes

Como componente de resina diluible con agua sirve un copolímero de emulsión basado en metacrilato de metilo, acrilato de n-butilo, metacrilato de hidroxipropilo, ácido acrílico, un emulsionante usual en el mercado y peroxodisulfato de amonio como iniciador. El contenido de sustancia sólida se encuentra en aproximadamente 41% en peso, el contenido de OH asciende a 2,0% en peso (respecto a la resina sólida), el índice de ácido asciende a 23 mg de KOH/g (respecto a la resina sólida) y el valor de pH se encuentra en aproximadamente en 7,3.

Como endurecedores sirven los poliisocianatos de los ejemplos 1 a 3. Se mantuvo una relación de NCO/OH de 1:1. Respecto a la resina sólida, se usaron iguales cantidades de aditivo y de aparejo rellenador.

Las siguientes sustancias fueron usadas para la preparación de un aparejo rellenador para imprimación (indicaciones de cantidades en g).

Aparejo rellenador 1 (conforme a la invención)

1

Aparejo rellenador 2 (conforme a la invención)

2

Aparejo rellenador 3 (ejemplo comparativo)

3

Se mezclan homogéneamente con un agitador (a aproximadamente 1000 rpm) el componente de resina 1, los aditivos y los aparejos rellenadores y, a continuación, se trituran parcialmente durante 30 minutos en un molino de perlas usual en el mercado y se ajusta con agua una viscosidad de 15 segundos (vaso de 6 mm según DIN, 23ºC) (componente 1). Luego se adiciona el componente 2 (el respectivo poliisocianato) con agitación (aproximadamente a 800 rpm) y se mezcla homogéneamente. El aparejo rellenador 1 entonces tiene un contenido de sustancia sólida de 56,2% en peso y un valor de pH de 7,8; el aparejo rellenador 2 tiene un contenido de sustancia sólida de 55,8% en peso y un valor de pH de 7,9 y el aparejo rellenador 3 tiene un contenido de sustancia sólida de 54,6% y un valor de pH de 7,9.

Para el examen de la estabilidad de la viscosidad a lo largo de un periodo de tiempo de al menos 3 horas, se ajustan los aparejos rellenadores a un tiempo de derrame de 36 s (DIN 53211, tobera de 4 mm, 23ºC) y se determina el tiempo de derrame cada hora.

La aplicación de los aparejos rellenadores de PUR de 2 componentes se efectúa con una pistola de pulverización usual en el mercado, directamente sobre chapas de acero desgrasados parcialmente pulidas (15 x 30 cm) con un grosor de capa de aproximadamente 60 \mum. Sobre otra chapa de tamaño 40 x 40 cm de aluminio, parcialmente pulida, se aplica una cuña de grosores de capa, para determinar el límite para la formación de vesículas y la estabilidad frente a disolventes. El límite para la formación de vesículas en todos los aparejos rellenadores se encuentra en más de 100 \mum.

Después de la aplicación, en primer lugar, se almacenan las chapas durante 30 minutos a temperatura ambiente, luego durante 30 minutos a 60ºC y, a continuación, se enfría hasta temperatura ambiente. Según esto, tanto la capacidad de ser pulido en seco (papel abrasivo 320), como la capacidad de ser pulido en húmedo (papel abrasivo 800) es muy buena en todos los aparejos rellenadores.

Ahora se recubren las chapas en medio lado adhiriendo papel y se recubre la superficie no cubierta con una laca cubriente pigmentada de negro de PUR de 2 componentes, usual en el mercado, basada en un poliacrilato-poliol y un poliisocianato alifático (un endurecedor de laca para automóviles Permacron, Serie 257/MS plus 3030, Spiess-Hecker) (grosor de capa: aproximadamente 60 \mum). A través de esta laca cubriente negra pueden hacerse especialmente visibles vesículas y cráteres. El secado de la laca cubriente se efectúa como en el caso del aparejo rellenador, mediante almacenamiento durante 30 minutos a temperatura ambiente y luego durante 30 minutos a 60ºC. Después de otros 3 días de almacenamiento a temperatura ambiente, se examina la resistencia al péndulo según König (DIN 53157), así como la estabilidad de los aparejos rellenadores frente al agua y a diversos disolventes, por aplicación de un tampón de algodón embebido.

Se someten adicionalmente las chapas de acero recubiertas a una carga especial de humedad, a 100% de humedad del aire y a una temperatura de 40ºC (ensayo del agua condensada, DIN EN ISO 2409). Para ello, se recubre la chapa por adhesión en el lado posterior y en los bordes como protección contra la corrosión. Adicionalmente, se recubre con una cinta adhesiva incolora tanto una parte de la chapa recubierta sólo con el aparejo rellenador, como una parte de la chapa recubierta por aparejo rellenador y laca de recubrimiento. Por esto, esta zona está protegida contra la acción del agua y en la evaluación posterior sirve como referencia. Se someten las chapas durante 72 horas a la atmósfera húmeda a 40ºC (temperatura del agua: 50ºC) y luego se evalúan. Para ello, se retira la cinta adhesiva y se comparan visualmente las zonas sometidas a carga y no sometidas a carga, tanto del aparejo rellenador, como de la laca cubriente. Además, se examinan la adherencia del aparejo rellenador y de la laca cubriente (control de corte reticular). Los resultados de los exámenes están expuestos en la siguiente tabla.

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(Tabla pasa a página siguiente)

4

Discusión de los resultados

Los aparejos rellenadores 1 y 2, en comparación con el aparejo rellenador 3 tienen una estabilidad de viscosidad evidentemente mejor. La dureza, la capacidad de ser pulido, el límite para la formación de vesículas y la estabilidad frente a los disolventes de los aparejos rellenadores 1 a 3 son comparablemente buenos. Adicionalmente, resultan ventajas unívocas para los aparejos rellenadores 1 y 2 en la carga por humedad a 40ºC durante 3 días. Entre la superficie no sometida a carga, recubierta por adhesión, y la superficie sometida a carga, tanto en el caso del aparejo rellenador como en el caso de la laca cubriente, prácticamente no se ven diferencias. En contraste, la adherencia en el caso del aparejo rellenador 3 en la zona sometida a carga es mucho menos buena que en la zona no sometida a carga, recubierta por adhesión, y la zona sometida a carga, en contraste con la zona no sometida a carga (no hay vesículas), está salpicada de pequeñas vesículas.

Ejemplo 7 Laca cubriente pigmentada de PUR de 2 componentes

Como componente de resina diluible con agua 2 sirve una dispersión de poliacrilato, diluible en agua, basada en metacrilato de metilo, metacrilato de hidroxietilo, acrilato de butilo, ácido acrílico, peróxido de di-terbutilo como iniciador y dimetiletanolamina como neutralizante. El contenido de sustancia sólida se encuentra en aproximadamente 45% en peso, en una mezcla de agua/nafta disolvente 100/2-butoxietanol 85/7,5/7,5; el contenido de OH asciende a aproximadamente 3,3% en peso (respecto a la resina sólida), el índice de ácidos asciende a aproximadamente 25 mg de KOH/g (respecto a la resina sólida) y el valor de pH se encuentra en aproximadamente 8,0.

Como poliisocianatos sirven los endurecedores del ejemplo 4 y del ejemplo 5. Se mantuvo una relación de NCO/OH de 1,5:1. Respecto a la resina sólida, se usaron iguales cantidades de aditivo y pigmento.

Se usaron los siguientes componentes para la preparación de una laca cubriente pigmentada (cantidades indicadas en g).

Laca cubriente 1 (conforme a la invención)

5

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Laca cubriente 2 (ejemplo comparativo)

6

Se homogeneiza el componente 1 durante 15 min con un disolvedor (velocidad marginal: 10 m/s) y, a continuación, durante 30 minutos se tritura parcialmente en un molino de perlas usual en el mercado. Luego se mezcla homogéneamente el componente 1 con los componentes para la aplicación de laca, con agitación (aproximadamente, 800 rpm). Después de esto, se adiciona el componente 2, mediante agitación (a aproximadamente 2000 rpm, durante 2 minutos) se forma una mezcla homogénea y se ajusta con agua una viscosidad de procesamiento de aproximadamente 30 segundos (tiempo de derrame del vaso de 4 mm según DIN a 23ºC). La laca cubriente 1 entonces tiene un contenido de sustancia sólida de 52,3% y un valor de pH de 8,1; la laca cubriente 2 tiene un contenido de sustancia sólida de 52,8% y un valor de pH de 8,2.

Se aplican las lacas acuosas de PUR de 2 componentes mediante una pistola de pulverización usual en el mercado, sobre chapas de acero hierro- fosfatadas (Bonder WH 60 OC) y seca a temperatura ambiente, averiguándose la velocidad de secado (DIN 53150). El grosor de película seca en ambas películas asciende a aproximadamente 35 \mum.

A continuación, se examinaron la resistencia al péndulo según König (DIN 53157), el brillo según Gardner (DIN 67530), la embutición según Erichsen (DIN ISO 1520), la adherencia (DIN 53151), así como la estabilidad frente a acetona y xileno (por aplicación durante 5 minutos de un tampón de algodón embebido en el respectivo disolvente). Se determinó la estabilidad frente al agua de las películas, después de un tiempo de secado de 24 horas, por inmersión en un baño de agua (23ºC) de las chapas aisladas en el lado posterior y en los bordes mediante cinta adhesiva. Los criterios de examen en este ensayo eran la adherencia, la disminución del brillo y la formación de vesículas (DIN 53209). Se exponen los resultados de lo exámenes en la siguiente tabla.

7

9

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Discusión de los resultados

En cuanto al secado, al brillo, a la dureza de la película, a la elasticidad de la película, a la adherencia y a la estabilidad frente a los disolventes, entre la laca cubriente 1 y la laca cubriente 2 casi no hay diferencias. La diferencia decisiva se manifiesta en la estabilidad frente al agua en el ensayo de almacenamiento en agua. Después de 7 días la película de laca basada en la laca cubriente 1 casi no manifiesta una disminución notable del brillo y no presenta vesículas. En cambio, el brillo de la película basada en la laca cubriente 2 ya disminuye considerablemente después de 1 día y ya está salpicado de vesículas muy pequeñas. Después de 7 días, la película presenta una disminución muy fuerte del brillo y está salpicada de vesículas medianas.

Ejemplo 8 Laca transparente de PUR de 2 componentes

Como componente de resina se usa el componente de resina 2 del ejemplo 7. Como reticulantes sirven los endurecedores del ejemplo 4 ó 5. Se mantuvo una relación de NCO/OH de 1,5:1. Respecto a la resina sólida, se usaron cantidades iguales de aditivos.

Se usaron los siguientes componentes para la preparación de una laca transparente de PUR de 2 componentes (las cantidades indicadas son en g)

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(Tabla pasa a página siguiente)

Laca transparente 1 (conforme a la invención)

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Laca transparente 2 (ejemplo comparativo)

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Con agitación, se mezcla el componente 1 con los aditivos y se ajusta una viscosidad de 50 segundos (vaso de 6 mm según DIN, 23ºC). Luego se adiciona el componente 2 con agitación (a 1000 rpm) y se mezcla. Con agua se ajusta una viscosidad de 24 segundos (vaso de 4 mm según DIN, 23ºC). Entonces la laca transparente 1 tiene un contenido de sustancia sólida de 46,3% y un valor de pH de 8,1; la laca transparente 2 tiene un contenido de sustancia sólida de 44,8% y un valor de pH de 8,2.

Mediante una pistola de pulverización usual en el mercado, se aplican las lacas transparentes acuosas de PUR de 2 componentes sobre chapas recubiertas previamente por un aparejo rellenador convencional de PUR de dos componentes que contiene disolvente y por una laca básica metálica (azul de magnetita metálico) convencional de PUR de 2 componentes que contiene disolvente. Se pulveriza una cuña de grosores de capa para averiguar el límite para la formación de vesículas. Se realizan tres pasos de pulverización, intercalándose entre los pasos respectivamente un periodo de tiempo de 15 minutos para orear. Después de esto, se almacenan las chapas durante 30 minutos a temperatura ambiente y luego se secan durante 30 minutos a 60ºC. Para determinar la dureza de la película de laca, se aplicaron las lacas transparentes directamente sobre placas de vidrio con un espesor de capa de aproximadamente 50 \mum y se secaron como se describió precedentemente.

A continuación, se determinaron la resistencia al péndulo según König (DIN 53157, placa de vidrio), el brillo y el velo del brillo según Gardner (DIN 67530) y la estabilidad frente al agua y a diversos disolventes (sobre una chapa, en un grosor de capa en el intervalo de aproximadamente 60 \mum). Los resultados de los exámenes están expuestos en la siguiente tabla.

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Discusión de los resultados

En comparación con la laca transparente 2, con la laca transparente 1 pueden aplicarse grosores de capa mayores exentos de vesículas. A un brillo casi igual, la laca transparente 1 tiene considerablemente menos velo de brillo que la laca transparente 2 y por ende un aspecto mejor y más transparente. Las estabilidades de la laca transparente 1 frente al agua y a diversos disolventes son poco mejores que las de la laca transparente 2.

Claims

1. Combinación aglutinante para revestimientos de poliuretano de dos componentes, diluibles con agua, compuesta por

a): 30 a 90% en peso de una dispersión acuosa de resina hidroxi-funcional

y

b): 10 a 70% de un componente endurecedor con un contenido de grupos isocianato libres de 10 a 23% en peso y una viscosidad de 50 a 10000 mPas (23ºC, D = 40, medido con un viscosímetro de cono/placa, según DIN 53019),

caracterizada porque el componente b) presenta grupos isocianato y alcoxisililo y la relación molar de los grupos hidroxilo del componente a), respecto a los grupos isocianato del componente b) se encuentra entre 0,5:1 y 2:1.

2. Combinación aglutinante según la reivindicación 1, caracterizada porque se introducen los grupos alcoxisililo en el componente b) mediante una reacción proporcional de los poliisocianatos no modificados con compuestos de alcoxisililo amino-funcionales de fórmula estructural general (I),

(I)HRN---(CH_{2})_{n}---

\melm{\delm{\para}{Z}}{Si}{\uelm{\para}{X}}

---Y

en la que

R: representa un átomo de hidrógeno o un resto alquilo lineal o ramificado, con 1 a 4 átomos de carbono,

n: representa un número entero de 2 a 4 y

X, Y, Z representan restos orgánicos iguales o diferentes, con la condición de que al menos uno de los restos represente un grupo alcoxi con 1 a 4 átomos de carbono.

3. Combinación aglutinante según la reivindicación 1, caracterizada porque se introducen los grupos alcoxisililo en el componente b) mediante una reacción proporcional de los poliisocianatos no modificados con compuestos de alcoxisililo amino-funcionales de fórmula estructural general (I),

(I)HRN---(CH_{2})_{n}---

\melm{\delm{\para}{Z}}{Si}{\uelm{\para}{X}}

---Y

en la que

R: representa un resto alquilo lineal o ramificado, con 1 a 4 átomos de carbono,

n: representa un número entero de 2 a 4 y

X, Y, Z representan restos orgánicos iguales o diferentes, con la condición de que al menos uno de los restos represente un grupo metoxi o etoxi.

4. Combinación aglutinante según la reivindicación 1, caracterizada porque se introducen los grupos alcoxisililo en el componente b) mediante una reacción proporcional de los poliisocianatos no modificados con compuestos de alcoxisililo amino-funcionales que se obtienen por la reacción de compuestos de alcoxisililo amino-funcionales de fórmula estructural general (I), en la que R = H,

(I)HRN---(CH_{2})_{n}---

\melm{\delm{\para}{Z}}{Si}{\uelm{\para}{X}}

---Y

con ésteres de ácido maleico o de ácido fumárico, de fórmula estructural general (II)

(II),R'OOC-CH=CH-COOR''

en la que

R' y R'' significan restos alquilo iguales o diferentes con 1 a 8 átomos de carbono.

5. Combinación aglutinante según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la relación molar de los grupos alcoxisililo respecto a los grupos isocianato del componente endurecedor b) asciende a 0,008:1 hasta 0,5:1.

6. Combinación aglutinante según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la relación molar de los grupos alcoxisililo respecto a los grupos isocianato del componente endurecedor b) asciende a 0,008:1 hasta 0,2:1.

7. Combinación aglutinante según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la relación molar de los grupos alcoxisililo respecto a los grupos isocianato del componente endurecedor b) asciende a 0,015:1 hasta 0,2:1.

8. Uso de la combinación aglutinante conforme a la reivindicación 1, en revestimientos de poliuretano de dos componentes para revestir materiales de construcción minerales, revestimientos de calles, madera y materiales de madera, superficies metálicas, plásticos, vidrio o papel.