ES2240784T3 - Proceso para recubrir. - Google Patents
Proceso para recubrir.Info
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Abstract
Un proceso para la preparación de una capa de recubrimiento que comprende los pasos: a) aplicar una capa de recubrimiento a un sustrato a partir de un agente de recubrimiento del cual los sólidos de la resina comprenden un sistema aglutinante curable mediante polimerización por radicales libres de dobles enlaces olefínicos, y que contiene de 0, 1 a 4% en peso, basado en los sólidos de la resina, de un derivado de 2-morfolinona estéricamente impedido mediante polisustitución 3, 3, 5, 5 como un estabilizante de luz; y b) curado térmico de la capa de recubrimiento aplicada, donde el agente de recubrimiento contiene iniciadores de radicales capaces de la activación térmica.
Description
Proceso para recubrir.
La invención se refiere a un proceso para
recubrir con agentes de recubrimiento que curan mediante
polimerización por radicales libres de dobles enlaces
olefínicos.
Se conoce el uso de agentes de recubrimiento
curables mediante la irradiación de luz ultravioleta (UV) y que se
basan en aglutinantes capaces de la polimerización por radicales
libres, en el recubrimiento automotriz y en el industrial; véase US
5,425,970 y US 5,486,384. Los recubrimientos que se prepararon de
este modo se caracterizan por una resistencia química y una
resistencia al desgaste excelentes, propiedades que son
particularmente deseables para la capa de acabado, la capa
transparente o las capas sellantes exteriores.
Los agentes de recubrimiento que se usan para la
preparación de capas de recubrimiento para aplicaciones exteriores
o interiores de alto grado contienen estabilizantes de luz que se
basan en capturadores de radicales del grupo de las piperidinas
estéricamente impedidas (los llamados compuestos HALS, HALS = amina
impedida estabilizante de luz), generalmente en combinación con
absorbentes de UV, para garantizar una larga duración de las capas
de recubrimiento que se produjeron de este modo. Esto también se
aplica en agentes de recubrimiento capaces de una polimerización
por radicales libres bajo irradiación UV.
Mientras que el curado de agentes de
recubrimiento capaces de polimerización por radicales libres y que
contienen estabilizantes de luz HALS tiene lugar sin problemas bajo
irradiación UV, el curado mediante polimerización por radicales
libres térmicamente inducido tiene lugar sólo incompletamente, si
es que sucede en algún caso. El curado térmico es posible si se
dispensan los estabilizantes de luz HALS dentro del agente de
recubrimiento, pero conduce a un recubrimiento con sólo una
duración limitada bajo la acción de rayos UV, como es el caso, en
particular, de las aplicaciones exteriores.
Si no existiera el problema de la duración
limitada, sería deseable inherentemente usar agentes de
recubrimiento que se curaran térmicamente mediante polimerización
por radicales libres de dobles enlaces olefínicos en el
recubrimiento, particularmente en el recubrimiento industrial, por
ejemplo, el recubrimiento de automóviles, debido a las propiedades
excelentes de las capas de recubrimiento que se produjeron con este
método, y la posibilidad de ser capaz de usar éstos en plantas de
recubrimiento convencionales equipadas para la aplicación de agentes
de recubrimiento curados térmicamente. En breve, sería posible
proporcionar sustratos, particularmente sustratos que se hubieran
producido industrialmente, tales como carrocerías de automóvil, con
recubrimientos que tuvieran el rango excelente de propiedades
tecnológicas de recubrimientos resistentes a la intemperie
químicamente reticulados bajo irradiación UV mediante polimerización
por radicales libres de dobles enlaces olefínicos sin tener que
usar la tecnología de curado UV.
Se conocen derivados de la
2-morfolinona
3,3,5,5-polisustituidos de US 6,140,326 como
estabilizantes de luz, entre otras cosas, en agentes de
recubrimiento. Los agentes de recubrimiento pueden ser agentes de
recubrimiento capaces de la polimerización por radicales libres
bajo irradiación UV.
Sorprendentemente, se pueden preparar capas de
recubrimiento con una larga duración, incluso cuando se exponen a
rayos UV, si se aplican a partir de agentes de recubrimiento
capaces de una polimerización por radicales libres y que contengan
ciertos derivados de la 2-morfolinona estéricamente
impedidos como estabilizantes de luz, y se curan térmicamente.
La invención proporciona un proceso para la
preparación de una capa de recubrimiento que comprende los
pasos:
- a)
- Aplicar una capa de recubrimiento a un sustrato de un agente de recubrimiento del cual los sólidos de la resina comprenden un sistema de aglutinamiento curable mediante la polimerización por radicales libres de dobles enlaces olefínicos, y que contiene desde 0,1 hasta 4% en peso, basado en los sólidos de la resina, de un derivado de la 2-morfolinona estéricamente impedido mediante polisustitución 3,3,5,5 como un estabilizante de luz; y
- b)
- Curado térmico de la capa de recubrimiento aplicada, donde el agente de recubrimiento contiene iniciadores de radicales capaces de la activación térmica.
Se llama aquí también el agente de recubrimiento
que se aplica en el paso a) del proceso de acuerdo con la
invención, "agente de recubrimiento" por brevedad. Se componen
los sólidos de la resina del agente de recubrimiento de i) un
sistema aglutinante químicamente reticulable mediante
polimerización por radicales libres de dobles enlaces olefínicos (se
llama aquí también "sistema aglutinante capaz de polimerización
por radicales libres" por brevedad) y opcionalmente ii)
componentes no capaces de la polimerización por radicales libres.
Los sólidos de la resina tienen un contenido de doble enlace
olefínico correspondiente a un peso equivalente de C=C de 300 hasta
10.000, preferiblemente de 350 hasta 3.000, más particularmente de
400 a 1.500.
Se compone el sistema aglutinante capaz de la
polimerización por radicales libres de uno o más aglutinantes
capaces de la polimerización por radicales libres y opcionalmente
de uno o más diluyentes reactivos capaces de la polimerización por
radicales libres. Los componentes que se contienen opcionalmente
que no son capaces de la polimerización por radicales libres son
uno o más aglutinantes no capaces de la polimerización por radicales
libres, uno o más diluyentes reactivos no capaces de la
polimerización por radicales libres y/o uno o más endurecedores no
capaces de la polimerización por radicales libres.
El sistema aglutinante capaz de la polimerización
por radicales libres es un sistema aglutinante del tipo que se usa
también convencionalmente en agentes de recubrimiento químicamente
reticulables bajo irradiación UV mediante polimerización por
radicales libres de dobles enlaces olefínicos. Se conocen tales
sistemas de aglutinamiento por una persona hábil en la técnica.
Contienen uno o más aglutinantes con dobles enlaces olefínicos
capaces de la polimerización por radicales libres. Los aglutinantes
adecuados con dobles enlaces olefínicos capaces de la
polimerización por radicales libres incluyen, por ejemplo, todos
los aglutinantes que conoce la persona hábil en la técnica que se
pueden reticular mediante polimerización por radicales libres de
dobles enlaces olefínicos. Estos aglutinantes son prepolímeros,
tales como polímeros y oligómeros que contienen, por molécula, uno
o más dobles enlaces olefínicos, preferiblemente de 2 hasta 20 de
media, particularmente de 3 a 10 capaces de la polimerización por
radicales libres.
Los dobles enlaces polimerizables pueden estar
presentes, por ejemplo, en forma de grupos (met)acriloilo,
vinilo, alilo, maleinato y/o fumarato. Los dobles enlaces capaces
de la polimerización por radicales libres están particularmente
presentes preferiblemente en la forma de grupos
(met)acriloilo, vinilo, y/o maleinato.
Los ejemplos de prepolímeros u oligómeros
incluyen copolímeros (met)acrílicos, (met)acrilatos
de poliuretano, (met)acrilatos de poliéster, poliésteres
insaturados, poliéter(met)acrilatos,
(met)acrilatos de silicona y (met)acrilatos de resina
epoxi (met)acriloil-funcionales que tengan
masas moleculares de promedio en número, por ejemplo, de 500 hasta
10.000, preferiblemente de 500 hasta 5.000.
El sistema de aglutinamiento químicamente
reticulable mediante polimerización por radicales libres de dobles
enlaces olefínicos puede contener uno o más diluyentes reactivos
con dobles enlaces olefínicos capaces de la polimerización por
radicales libres. Los diluyentes reactivos son compuestos de bajo
peso molecular con una masa molecular inferior a 500. Los
diluyentes reactivos pueden ser mono-, di- o poliinsaturados. Los
ejemplos de diluyentes reactivos monoinsaturados incluyen el ácido
metacrílico y sus ésteres, el ácido maleico y sus semiésteres, el
acetato de vinilo, los éteres vinílicos, el estireno, el
viniltolueno. Los ejemplos de diluyentes reactivos diinsaturados
incluyen los di(met)acrilatos, tales como el
di(met)acrilato de alquilenglicol, el
di(met)acrilato de polietilenglicol, el
di(met)acrilato de 1,3-butandiol, el
(met)acrilato de vinilo, el (met)acrilato de alilo, el
divinilbenceno, el di(met)acrilato de
dipropilenglicol, el di(met)acrilato de hexandiol. Los
ejemplos de diluyentes reactivos poliinsaturados incluyen el
tri(met)acrilato de glicerol, el
tri(met)acrilato de trimetilolpropano, el
tetra(met)acrilato de pentaeritritol.
Tanto los aglutinantes capaces de la
polimerización por radicales libres como los diluyentes reactivos
capaces de la polimerización por radicales libres pueden contener,
además de los dobles enlaces olefínicos, uno o más grupos
funcionales, idénticos o diferentes. Los ejemplos de grupos
funcionales incluyen grupos hidroxilo, isocianato (opcionalmente
bloqueado), N-metilol, N-metiloléter, éster,
carbamato, epóxido, amino (opcionalmente bloqueado), acetoacetilo,
alcoxilsililo y carboxilo.
Se explicará esto en base al ejemplo de
aglutinantes y diluyentes reactivos capaces de la polimerización
por radicales libres, que tienen en cada caso grupos hidroxilo como
grupos funcionales presentes además de los dobles enlaces
olefínicos. Por ejemplo, las resinas de poliuretano con grupos
(met)acriloilo e hidroxilo son aglutinantes capaces de la
polimerización por radicales libres que tienen grupos hidroxilo como
otros grupos funcionales. Los ejemplos de los correspondientes
diluyentes reactivos capaces de la polimerización por radicales
libres que tienen grupos hidroxilo incluyen compuestos, tales como
el mono- y di(met)acrilato de glicerol, el mono- y
di(met)acrilato de trimetilolpropano o el
tri(met)acrilato de pentaeritritol.
Se pueden usar grupos funcionales para un
reticulado químico adicional de la capa de recubrimiento que se
aplica a partir de los agentes de recubrimiento así como el
reticulado químico mediante la polimerización por radicales libres
de dobles enlaces olefínicos. Las reacciones de adición y/o
condensación son adecuadas como mecanismos de reticulado químico
adicionales. Si se proveen los aglutinantes capaces de la
polimerización por radicales libres o los diluyentes reactivos
capaces de la polimerización por radicales libres con grupos
funcionales, pueden ser posibles tales reacciones de adición y/o
condensación dentro de los aglutinantes individuales capaces de la
polimerización por radicales libres o entre aglutinantes capaces de
la polimerización por radicales libres y/o diluyentes reactivos
capaces de la polimerización por radicales libres. Si están
presentes uno o más de tales mecanismos de reticulado, además del
mecanismo de reticulado mediante la polimerización por radicales
libres, se usa el término de agente de recubrimiento de doble
curado.
Las reacciones de adición y/o condensación que se
mencionan en el párrafo de arriba son reacciones de reticulado de
la química de recubrimiento que se conocen por la persona hábil en
la técnica, entre grupos funcionales con reactividad complementaria,
tales como la adición con apertura de anillo de un grupo epóxido
sobre un grupo carboxilo con la formación de un grupo éster y un
grupo hidroxilo, la adición de un grupo hidroxilo sobre un grupo
isocianato con la formación de un grupo uretano, la adición de un
grupo amino opcionalmente bloqueado sobre un grupo isocianato con
la formación de un grupo urea, la reacción de un grupo hidroxilo
con un grupo isocianato bloqueado con la formación de un grupo
uretano y la disociación del agente bloqueante, la reacción de un
grupo hidroxilo con un grupo N-metilol con disociación de
agua, la reacción de un grupo hidroxilo con un grupo
N-metiloléter con disociación del alcohol de eterificación,
la reacción de transesterificación de un grupo hidroxilo con un
grupo éster con disociación del alcohol de esterificación, la
reacción de trans-uretanización de un grupo
hidroxilo con un grupo carbamato con disociación de alcohol, la
reacción de un grupo carbamato con un grupo N-metiloléter
con disociación del alcohol de eterificación, la adición de un
grupo amino sobre un grupo epóxido con apertura de anillo y
formación de un grupo hidroxilo y la reacción de adición de un
grupo amino o de un grupo acetoacetilo sobre un grupo con dobles
enlaces olefínicos, p. ej., un grupo acriloilo.
Los sólidos de la resina de los agentes de
recubrimiento pueden contener, además del sistema de aglutinamiento
químicamente reticulable mediante polimerización por radicales
libres de dobles enlaces olefínicos, componentes que no sean capaces
de la polimerización por radicales libres, es decir, aglutinantes
no capaces de la polimerización por radicales libres, diluyentes
reactivos no capaces de la polimerización por radicales libres y/o
endurecedores no capaces de la polimerización por radicales
libres.
Los aglutinantes que no son capaces de la
polimerización por radicales libres pueden ser aglutinantes
físicamente secantes, p. ej., aglutinantes que curen solamente
mediante la liberación de disolvente y/o agua de la capa de
recubrimiento que se ha aplicado, y/o aglutinantes que tengan
grupos funcionales capaces del reticulado químico mediante
reacciones de adición y/o condensación, por ejemplo, las reacciones
de adición y/o condensación que se mencionan en el párrafo
anterior.
Los ejemplos de aglutinantes que no son capaces
de la polimerización por radicales libres incluyen las
correspondientes resinas de poliuretano, las alquídicas, las
resinas de poliéster y/o de copolímero (met)acrílico que
pueden llevar, como grupos funcionales, por ejemplo, grupos
hidroxilo que corresponden a un valor de hidroxilo desde 50 hasta
250 mg de KOH/g.
Los diluyentes reactivos que no son capaces de la
polimerización de radicales libres son compuestos que pueden estar
químicamente unidos a la capa de recubrimiento mediante reacciones
de adición y/o condensación, por ejemplo, aquéllas que se mencionan
arriba. Si, por ejemplo, los aglutinantes que tienen grupos
hidroxilo y que no son capaces de la polimerización por radicales
libres son un componente de los sólidos de la resina, pueden
contener los compuestos que tengan como mínimo dos grupos hidroxilo
por molécula y valores de hidroxilo en el rango de 250 hasta 700 mg
de KOH/g como diluyentes reactivos
hidroxi-funcionales. Los ejemplos incluyen los
correspondientes polioles de poliéteres, los polioles de
oligoésteres, los polioles de policarbonatos y los polioles de
oligouretano.
Sólo contienen los endurecedores que no son
capaces de la polimerización por radicales libres los agentes de
recubrimiento de doble curado. Los endurecedores que no son capaces
de la polimerización por radicales libres son compuestos que tienen
grupos funcionales, que respecto al reticulado químico mediante
reacciones de adición y/o condensación, asumen una funcionalidad
reactiva complementaria a los grupos funcionales de los otros
componentes de los sólidos de la resina. Si los sólidos de la
resina contienen, por ejemplo, componentes
hidroxi-funcionales, los compuestos apropiados que
son reactivos frente a los grupos hidroxilo son adecuados como
endurecedores. Los ejemplos de endurecedores que se reticulan
químicamente con grupos hidroxilo con adición incluyen los
poliisocianatos que se usan convencionalmente en la química del
recubrimiento. Los ejemplos de endurecedores que se reticulan
químicamente con grupos hidroxilo con condensación incluyen los
poliisocianatos bloqueados, las resinas aminoplásticas, tales como
las resinas de melamina y los agentes de reticulado de
transesterificación, cada uno de los cuales se usa
convencionalmente en la química de recubrimiento.
Si los sólidos de la resina del agente de
recubrimiento también contienen, además del sistema de
aglutinamiento capaz de la polimerización por radicales libres,
componentes que no son capaces de la polimerización por radicales
libres que tienen grupos funcionales capaces de reacciones de
adición y/o condensación, son posibles las reacciones de reticulado
químico mediante la adición y/o condensación dentro de los
componentes individuales no capaces de la polimerización por
radicales libres, entre diferentes componentes no capaces de la
polimerización por radicales libres, y/o opcionalmente entre
componentes del sistema de aglutinamiento capaces de la
polimerización por radicales libres, y componentes no capaces de la
polimerización por radicales libres. Si está presente cualquiera de
estas combinaciones posibles, también se usa el agente de
recubrimiento de doble curado.
Se componen los sólidos de la resina de los
agentes de recubrimiento de, por ejemplo, desde un 60 hasta un 100%
en peso de un sistema de aglutinamiento capaz de la polimerización
por radicales libres y desde un 0% hasta un 40% en peso de
componentes que no sean capaces de la polimerización por radicales
libres. Se componen preferiblemente los sólidos de la resina de un
100% en peso de un sistema de aglutinamiento de polimerización por
radicales libres.
Dependiendo de la funcionalidad de los
componentes que constituyen los sólidos de la resina de los agentes
de recubrimiento, los agentes de recubrimiento pueden ser agentes
de recubrimiento multicomponentes que, para prevenir el reticulado
químico prematuro, se almacenan separadamente el uno del otro en
diversos componentes, por ejemplo, dos. Se mezclan éstos tan sólo
poco antes de la aplicación juntamente para formar el agente de
recubrimiento listo para la aplicación.
Los agentes de recubrimiento pueden ser agentes
de recubrimiento líquidos o agentes de recubrimiento en polvo. Los
agentes de recubrimiento líquidos pueden contener agua y/o
disolventes orgánicos o pueden ser los llamados sistemas de
recubrimiento 100% que están desprovistos de disolventes y agua. En
el caso de los agentes de recubrimiento hidrosolubles, se pueden
estabilizar los aglutinantes contenidos iónica o no iónicamente para
obtener la suficiente tasa de dilución en agua. Alternativamente o
además de esto, es posible conseguir la tasa de dilución en agua
mediante emulgentes externos.
Los disolventes orgánicos contenidos
opcionalmente en los agentes de recubrimiento líquidos son
disolventes de recubrimiento convencionales. Se pueden originar
éstos a partir de la preparación de los aglutinantes o se añaden
separadamente. Los ejemplos de disolventes adecuados incluyen
alcoholes mono- o polihídricos, p. ej., propanol, butanol, hexanol;
éteres o ésteres glicólicos, p. ej., dialquiléter del
dietilenglicol, dialquiléter del dipropilenglicol, en cada caso con
un alquilo desde C1 hasta C6, un etoxipropanol, un butilglicol;
glicoles, p. ej., etilenglicol, propilenglicol y sus oligómeros,
N-metilpirrolidona y cetonas, p. ej., metiletilcetona,
acetona, ciclohexanona; ésteres tales como el acetato de butilo, el
acetato de isobutilo, el acetato de amilo, hidrocarburos
aromáticos, xileno, Solvesso 100 (marca registrada para una mezcla
de hidrocarburos aromáticos con un rango de ebullición de
155ºC-185ºC) e hidrocarburos alifáticos. Si, en el
caso de agentes de recubrimiento hidrosolubles, se usan disolventes
orgánicos en la adición, éstos son preferiblemente disolventes
miscibles en agua.
Es importante para la invención que los agentes
de recubrimiento contengan desde un 0,1 hasta un 4% en peso,
preferiblemente, desde un 0,5 hasta un 3% en peso, basado en los
sólidos de la resina, de un derivado de la
2-morfolinona estéricamente impedido mediante
polisustitución 3,3,5,5 como un estabilizante de luz. Los derivados
de la 2-morfolinona estéricamente impedidos
mediante polisustitución 3,3,5,5 son compuestos que contienen uno o
más de tales anillos de 2-morfolinona estéricamente
impedidos mediante polisustitución 3,3,5,5, por ejemplo, de 1 a 8.
Se hace referencia expresamente pero no exclusivamente a los
derivados de 2-morfolinona estéricamente impedidos
mediante polisustitución 3,3,5,5 que se conocen de US 6,140,326.
Los agentes de recubrimiento que se aplican en el paso a) del
proceso de acuerdo con la invención contienen particularmente
preferiblemente el derivado de 2-morfolinona
3,3,5,5-polisustituido que corresponde a la
siguiente fórmula (Ejemplo A 19 de US 6,140,326) como un
estabilizante de luz:
Los agentes de recubrimiento contienen
iniciadores de radicales capaces de la activación térmica y que se
descomponen a diferentes temperaturas dependiendo del tipo de
iniciador. Los ejemplos de tales iniciadores de radicales incluyen
en particular los peróxidos orgánicos, los compuestos azo orgánicos
o los iniciadores de la ruptura C-C, tales como los
dialquilperóxidos, los ácidos peroxocarboxílicos, los
peroxodicarbonatos, los peroxiésteres, los hidroperóxidos, las
peroxicetonas, los azodinitrilos o los sililéteres del benzopinacol.
Las cantidades de uso que se prefieren son desde un 0,1 hasta un 5%
en peso, basadas en los sólidos de resina.
Los agentes de recubrimiento pueden ser agentes
de recubrimiento no pigmentados, p. ej., capas transparentes, o
agentes de recubrimiento sellantes transparentes o agentes de
recubrimiento pigmentados. Se debería entender el término agentes de
recubrimiento sellantes en este contexto como que significa agentes
de recubrimiento que se aplican a la capa de recubrimiento externa
de una superficie recubierta de un sustrato para obtener, por
ejemplo, una resistencia al rayado particular de un
recubrimiento.
Los agentes de recubrimiento pueden contener
rellenos y/o pigmentos transparentes, de color y/o que impartan
efectos especiales, y/o tintes solubles. Los ejemplos de pigmentos
inorgánicos u orgánicos que imparten color incluyen el dióxido de
titanio, el dióxido de titanio micronizado, los pigmentos de óxido
de hierro, el negro de carbón, los pigmentos azo, los pigmentos de
ftalocianina, los pigmentos de quinacridona o de pirrolopirrol. Los
ejemplos de pigmentos que imparten efectos especiales incluyen los
pigmentos metálicos, p. ej., de aluminio, cobre u otros metales;
los pigmentos de interferencia, tales como los pigmentos metálicos
recubiertos de óxido de metal, p. ej., aluminio recubierto de óxido
de titanio o recubierto de óxido mixto, mica recubierta, tal como
la mica recubierta de dióxido de titanio y pigmentos de efecto
especial de grafito. Los ejemplos de rellenos adecuados incluyen la
sílice, el silicato de aluminio, el sulfato de bario, el carbonato
de calcio y el talco.
Además de los derivados de la
2-morfolinona estéricamente impedidos mediante
polisustitución 3,3,5,5 y los iniciadores de radicales contenidos en
preferencia, los agentes de recubrimiento pueden contener más
aditivos de recubrimiento convencionales en cantidades
convencionales que se conocen por la persona hábil en la técnica,
por ejemplo, hasta un 5% en peso, basado en los sólidos de la
resina. Los ejemplos de aditivos de recubrimiento convencionales
incluyen agentes de nivelación, agentes que influyen en la reología,
tales como el ácido silícico en partículas finas, los silicatos en
capa, los compuestos de urea reológicamente efectivos; espesantes,
p. ej., basados en polímeros o poliuretanos carboxifuncionales
parcialmente reticulados; desespumantes, agentes de humedecido,
agentes anticráter, agentes desgasificantes, p. ej., benzoina,
antioxidantes, absorbentes UV y opcionalmente fotoiniciadores. Los
compuestos HALS de tipo piperidina estéricamente impedidos
preferiblemente no están presentes.
Se pueden preparar los agentes de recubrimiento
líquidos del modo convencional mediante dispersión, mezcla y/u
homogeneización de los constituyentes individuales.
Se pueden preparar los agentes de recubrimiento
en polvo, por ejemplo, mediante extrusión del recubrimiento en
polvo que se formula especialmente mediante mezclado en seco de
todos los componentes que se requieren en forma de un fundido
pastoso, enfriamiento del fundido, fragmentación gruesa, molienda
fina y, opcionalmente, seguido de tamizado hasta la finura de
partícula deseada. Se pueden usar también los agentes de
recubrimiento en forma de polvo como una pasta en suspensión de
recubrimiento en polvo acuoso.
Se pueden usar los agentes de recubrimiento para
la preparación de un recubrimiento de una sola capa. Sin embargo,
se usan particularmente en el caso de agentes de recubrimiento
líquidos preferiblemente para la preparación de una o más capas de
recubrimiento de un recubrimiento multicapa, por ejemplo, para la
preparación de una imprimación, una imprimación de acabado, una
capa base, una capa transparente, una capa de acabado de una sola
capa y/o una capa sellante. Se usan preferiblemente para la
preparación de una capa de recubrimiento externa de un
recubrimiento multicapa, por ejemplo, para la preparación de una
capa transparente o capa de acabado pigmentada opaca y/o una capa
sellante transparente.
De acuerdo con el relleno que se prefiere, se usa
el agente de recubrimiento como un agente de recubrimiento de capa
transparente para la preparación de una capa transparente externa
sobre una capa de capa de base pigmentada.
De acuerdo con un relleno que se prefiere más, se
usa el agente de recubrimiento como un agente de recubrimiento
sellante transparente para la preparación de una capa sellante
externa sobre una capa transparente o sobre una capa de acabado.
De acuerdo con un relleno que se prefiere más, se
usa el agente de recubrimiento como un agente de recubrimiento de
la capa de acabado para la preparación de una capa de acabado
pigmentada externa sobre un sustrato prerecubierto de una capa o
multicapa, por ejemplo, un sustrato recubierto con un imprimación
y/o una capa de imprimación de acabado.
En la preparación de recubrimientos multicapa, se
aplica como mínimo una capa de recubrimiento a partir de un agente
de recubrimiento tal como se describe arriba. Se aplican las capas
de recubrimiento que no se han aplicado a partir de un agente de
recubrimiento tal como se describe arriba, a partir de agentes de
recubrimiento que se conocen por la persona hábil en la técnica y
se usan convencionalmente para la preparación de las
correspondientes capas de recubrimiento de los recubrimientos
multicapa. Por ejemplo, se aplican las capas de recubrimiento que
se aplicarán primero en el caso de los recubrimientos que se
prefieren, que se describen arriba, a partir de los agentes de
recubrimiento apropiados que se usan convencionalmente para la
aplicación de las capas de recubrimiento afectadas, que son
diferentes de los agentes de recubrimiento tal como se describen
arriba, y que se curan opcionalmente antes de que se aplique la
capa de recubrimiento externa correspondiente de acuerdo con el
proceso de la invención.
Se pueden aplicar los agentes de recubrimiento
sobre la superficie entera o sobre un área parcial de la superficie
de varios sustratos, opcionalmente ya prerrecubiertos. Los
sustratos adecuados incluyen cualquier sustrato sensible a la
temperatura o no sensible a la temperatura, por ejemplo, madera,
materiales de madera, metal, plástico o sustratos de construcción
mixta de metal y partes de plástico. Los ejemplos incluyen
carrocerías de automóvil y partes de la carrocería, partes de la
fachada, marcos de ventana, mobiliario exterior e interior, y
carcasas para electrodomésti-
cos.
cos.
Tiene lugar la aplicación de los agentes de
recubrimiento en el paso a) del proceso de acuerdo con métodos
convencionales, preferiblemente mediante la aplicación de un
pulverizador en un grosor de capa seca de, por ejemplo, 10 \mum
hasta 80 \mum, dependiendo del tipo de capa de recubrimiento que
se va a preparar.
Si se usan los agentes de recubrimiento en la
preparación de recubrimientos multicapa, también puede tener lugar
su aplicación en el proceso "húmedo sobre húmedo" que se
conoce por la persona hábil en la técnica donde se aplica una capa
de recubrimiento del agente de recubrimiento sobre como mínimo una
capa de recubrimiento presecada, como mínimo, pero no curada, y se
cura junto con dicha capa, y/o donde se aplica como mínimo una capa
de recubrimiento más sobre una capa de recubrimiento, opcionalmente,
presecada como mínimo pero no curada del agente de recubrimiento, y
se cura junto con la capa de recubrimiento que se aplicó del agente
de recubrimiento.
Después de que ha finalizado el paso a) del
proceso, el paso b) del proceso de curado térmico de la capa de
recubrimiento que se aplicó en el paso a) del proceso puede
continuar inmediatamente después. Hablando en general, sin embargo,
se interpone un corto espacio de tiempo de, por ejemplo, desde 2
hasta 30 minutos entre los pasos a) y b) del proceso, cuyo
propósito, dependiendo de la naturaleza del agente de recubrimiento
que se aplica es, por ejemplo, la evaporación y/o la nivelación (en
el caso de agentes de recubrimiento líquidos) o la fusión y la
nivelación (en el caso de agentes de recubrimiento en polvo). Se
puede ayudar a estos procesos que tienen lugar durante este espacio
de tiempo mediante la acción del calor. Por ejemplo, las
temperaturas objeto son desde 20ºC hasta 120ºC. En cada caso, sin
embargo, la temperatura cae por debajo de aquélla que provoca un
reticulado químico apreciable, particularmente mediante la
polimerización por radicales libres. La temperatura está, en
particular, por debajo de la temperatura mínima que se requiere
para el curado térmico en el paso b) del proceso.
En el paso b) del proceso, del proceso de acuerdo
con la invención, el curado térmico de la capa de recubrimiento
aplicada tiene lugar mediante la aplicación de calor. Al hacer
esto, se obtienen temperaturas de la capa de recubrimiento o
temperaturas objeto que son suficientes para iniciar y completar la
polimerización por radicales libres. La curva de temperatura
durante el curado térmico puede ser constante o seguir un recorrido
en varios pasos. El último puede ser particularmente conveniente,
por ejemplo, si se usó un agente de recubrimiento que no cura
exclusivamente mediante la polimerización por radicales libres de
dobles enlaces olefínicos pero que es un agente de recubrimiento de
doble curado tal como se describió arriba. Las temperaturas objeto
durante el paso b) del proceso son, por ejemplo, desde 60ºC hasta
180ºC.
La aplicación de calor durante el curado térmico
de acuerdo con el paso b) del proceso puede tener lugar con un
método convencional o una combinación de varios métodos
convencionales, por ejemplo, mediante irradiación infrarroja y/o
cercana al infrarrojo y/o calor de convección y/o de inducción (en
el caso de sustratos metálicos). Se prefiere la irradiación
infrarroja y/o la convección.
Se puede ayudar al curado de la capa de
recubrimiento mediante la acción de la radiación UV antes, durante
y/o después del curado térmico de acuerdo con el paso b) del
proceso. Es preferible, sin embargo, dispensar con una irradiación
UV de apoyo.
El proceso de acuerdo con la invención es
adecuado para la preparación de recubrimientos sobre sustratos para
aplicaciones exteriores pero también sobre sustratos para
aplicaciones interiores, por ejemplo, si se exponen los últimos a
rayos UV de luz solar incidente o a luces interiores que emitan
rayos UV o si se van a proteger preventivamente frente a rayos
UV.
Se puede usar el proceso de acuerdo con la
invención ventajosamente en el recubrimiento industrial y
automotriz, en el último caso tanto en el acabado como en el
reacabado OEM automotriz.
Se pueden proporcionar los sustratos, en
particular los sustratos producidos industrialmente, tales como
carrocerías automotrices con recubrimientos que tengan el rango
destacado de propiedades tecnológicas de recubrimientos resistentes
al clima químicamente reticulados bajo radiación UV mediante
polimerización por radicales libres de dobles enlaces olefínicos.
Se puede dispensar el uso de la tecnología de curado UV con, por
ejemplo, hornos de endurecimiento que se usan convencionalmente en
el recubrimiento OEM industrial o en cabinas de recubrimiento con
calefacción que se usan convencionalmente en los talleres de
pintura, o mediante radiadores infrarrojos convencionales.
Se preparó una solución de 80% en peso de un
acrilato de uretano en acetato de butilo disolviendo inicialmente
0,125 moles de neopentilglicol a 65ºC en acetato de butilo. Se
añadió entonces 1 mol de diisocianato de hexano trimérico a 65ºC y
se calentó el lote a 70ºC. Después de que finalizó la reacción
exotérmica, se continuó la calefacción a 80ºC hasta que se obtuvo
un valor de NCO constante. Se añadieron entonces
4-metoxifenol (inhibidor) y dilaurato de
dibutilestaño (catalizador) en una cantidad de 0,05% en peso en cada
caso, basado en el lote total. Se añadieron 2,75 moles de
monoacrilato de butandiol a 60ºC de modo que no se excedió una
temperatura de 80ºC. Después de que se obtuvo un valor de NCO <
0,1, se ajustó entonces el contenido de sólidos con acetato de
butilo.
Preparación de recubrimientos multicapa con una
capa transparente externa:
(Comparación)
Se diluyó la solución de resina del Ejemplo 1 con
acetato de butilo hasta un contenido en sólidos de 50% en peso. Se
mezclaron 97 partes en peso de esta solución con 0,1 partes en peso
de un agente de nivelación de silicona capaz de la polimerización
por radicales libres, 1 parte en peso de un estabilizante de luz
(compuesto HALS de tipo piperidina), 0,5 partes en peso de un
absorbente UV basado en benzotriazol, 1 parte en peso de un
fotoiniciador del grupo de las
\alpha-hidroxicetonas y 0,4 partes en peso de un
fotoiniciador del grupo de los óxidos de acilfosfina para formar un
agente de recubrimiento de capa transparente.
Se aplicó el agente de recubrimiento de capa
transparente que se obtuvo así mediante la pulverización en un
grosor de capa seca de 35 \mum en paneles de prueba equipados con
un prerrecubrimiento de tres capas de una imprimación de capa de
electrodeposición catódica, una imprimación de acabado y una capa
de base hidrosoluble, secando la última durante 10 minutos a 80ºC.
Después de una evaporación durante 10 minutos a 60ºC, se curó la
capa de recubrimiento de capa transparente mediante irradiación UV
(radiador de presión de medio de mercurio con una salida de 100
W/cm, distancia del objeto 14 cm, velocidad del cinturón 1,5
m/min).
Ejemplo
3
(De acuerdo con la
invención)
Se diluyó la solución de resina del Ejemplo 1 con
acetato de butilo hasta un contenido de sólidos de 50% en peso. Se
mezclaron 96,5 partes en peso de esta solución con 0,1 partes en
peso de un agente de nivelación de silicona del Ejemplo 2, 0,6
partes en peso del absorbente UV del Ejemplo 2, 1,2 partes en peso
del derivado 3,3,5,5-polisustituido de
2-morfolinona de acuerdo con US 6,140,326, Ejemplo A
19 (como estabilizante de luz) y 1,6 partes en peso de un iniciador
termolábil de radicales peróxido (Trigonox® 21 de Akzo) para formar
un agente de recubrimiento de capa transparente.
Se aplicó el agente de recubrimiento de capa
transparente que se obtuvo así mediante la pulverización en un
grosor de capa seca de 35 \mum para probar los paneles
proporcionados con un prerrecubrimiento de tres capas de una
imprimación de capa de electrodeposición catódica, una imprimación
de acabado y una capa de base hidrosoluble, secando la última
durante 10 minutos a 80ºC. Después de 10 minutos de evaporación a
60ºC, se coció la capa de recubrimiento de capa transparente
durante 20 min. a 140ºC.
Ejemplo
4
(Comparación)
Se llevaron a cabo las operaciones como en el
Ejemplo 3 excepto en que se usaron 1,2 partes en peso del
estabilizante de luz del Ejemplo 2 en vez de 1,2 partes en peso del
estabilizante de luz que se usó en el Ejemplo 3.
No se curó la capa transparente, sino que se dejó
pegajosa.
Ejemplo
5
(Comparación)
Se llevaron a cabo las operaciones como en el
Ejemplo 3 excepto en que se usaron 97,7 partes en peso en lugar de
96,5 de la solución de resina 50% en peso, y no se usaron
estabilizantes de luz. La Tabla 1 muestra los resultados de las
pruebas tecnológicas de los recubrimientos multicapa que se
prepararon en los Ejemplos 2, 3 y 5.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se midió el brillo residual en % (relación de
brillo inicial del recubrimiento multicapa respecto a su brillo
después del rayado, medida de brillo en un ángulo de iluminación de
20º en cada caso). Se llevó a cabo el rayado usando la escala del
laboratorio de lavado de coches Amtec Kistler (véase. Th. Klimmasch
y Th. Engbert, Development of a uniform laboratory test method
for assessing the car-wash scratch resistance of
automotive top coats, en Procedimientos DFO 32, páginas de la 59
a la 66, Technologie-Tage, Procedimientos del
seminario del 29 y 30 de abril, 1997, en Colonia, publicados por
Deustche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung e.
V., Adersstra\betae 94, 40215 Düsseldorf).
Claims (11)
1. Un proceso para la preparación de una capa de
recubrimiento que comprende los pasos:
- a)
- aplicar una capa de recubrimiento a un sustrato a partir de un agente de recubrimiento del cual los sólidos de la resina comprenden un sistema aglutinante curable mediante polimerización por radicales libres de dobles enlaces olefínicos, y que contiene de 0,1 a 4% en peso, basado en los sólidos de la resina, de un derivado de 2-morfolinona estéricamente impedido mediante polisustitución 3,3,5,5 como un estabilizante de luz; y
- b)
- curado térmico de la capa de recubrimiento aplicada, donde el agente de recubrimiento contiene iniciadores de radicales capaces de la activación térmica.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el derivado de la 2-morfolinona es
3. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde se selecciona el agente de
recubrimiento a partir del grupo que consiste en agentes de
recubrimiento hidrosoluble, agentes de recubrimiento basados en
disolventes, agentes de recubrimiento líquidos libres de
disolvente, agentes de recubrimiento líquidos libres de agua y
agentes de recubrimiento en polvo.
4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde se aplica la capa de
recubrimiento como un recubrimiento de una sola capa.
5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde se aplica la capa de
recubrimiento como, como mínimo, una capa de recubrimiento de un
recubrimiento multicapa que se selecciona a partir de un grupo que
consiste en una imprimación, una imprimación de acabado, una capa
base, una capa transparente, una capa de acabado de una sola capa y
una capa sellante.
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5,
donde se aplica la capa de recubrimiento de un agente de
recubrimiento de capa transparente como capa transparente externa
sobre una capa base pigmentada.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5,
donde se aplica la capa de recubrimiento de un agente de
recubrimiento sellante transparente como una capa sellante sobre
una capa de recubrimiento que se selecciona a partir del grupo que
consiste en una capa transparente y de capa de acabado.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5,
donde se aplica la capa de recubrimiento de un agente de
recubrimiento de capa de acabado como una capa de acabado
pigmentada sobre un sustrato prerrecubierto.
9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde los sustratos son sustratos que
se seleccionan a partir del grupo que consiste en carrocerías de
automóvil y partes de carrocería.
10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, donde el curado térmico tiene lugar
mediante como mínimo un tipo de aplicación de calor que se
selecciona a partir del grupo que consiste en irradiación infrarroja
y calor de convección.
11. Un sustrato recubierto con una capa de
recubrimiento que se preparó de acuerdo con un proceso de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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