ES2246091T3 - Producto de revestimiento consistente en como minimo tres componentes, procedimiento para su preparacion y utilizacion del mismo. - Google Patents

Producto de revestimiento consistente en como minimo tres componentes, procedimiento para su preparacion y utilizacion del mismo.

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ES2246091T3 ES99950776T ES99950776T ES2246091T3 ES 2246091 T3 ES2246091 T3 ES 2246091T3 ES 99950776 T ES99950776 T ES 99950776T ES 99950776 T ES99950776 T ES 99950776T ES 2246091 T3 ES2246091 T3 ES 2246091T3
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Abstract

Producto de revestimiento consistente en como mínimo tres componentes, que incluye (I)un componente que contiene como mínimo una resina oligomérica o polimérica que contiene grupos hidroxilo, disuelta o dispersa en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como ligante (A), (II) un componente que contiene como mínimo un poliisocianato disuelto o disperso en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como reticulante (F), y también en caso dado como mínimo otro reticulante (F¿), y (III) un componente que contiene agua.

Description

Producto de revestimiento consistente en como mínimo tres componentes, procedimiento para su preparación y utilización del mismo.
El objeto de la presente invención consiste en un producto de revestimiento consistente en como mínimo tres componentes (sistema 3C), que incluye: un componente (I) que posee al menos una resina oligomérica o polimérica que presenta grupos hidroxilo, disuelta o dispersa en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como ligante (A); un componente (II) que contiene como mínimo un poliisocianato disuelto o disperso en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como reticulante (F); y un componente (III) que contiene agua. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para preparar estos productos de revestimiento y también a la utilización de los productos de revestimiento en el lacado en serie de automóviles, en el lacado de reparación y para el revestimiento de plásticos, y también como lacas cubrientes o materiales de carga.
Los documentos de patente alemana DE-A-195 42 626 y DE-A-44 21 823 dan a conocer productos de revestimiento o sistemas 3C del tipo indicado en la introducción, donde los ligantes (A) contienen grupos ácidos además de grupos hidroxilo. Estos productos de revestimiento conocidos ya presentan, en comparación, pocos problemas superficiales, tales como formación de burbujas o estructuras, y también presentan un buen perfil de propiedades en lo que respecta al brillo, la aplicación, la seguridad de pulverización, el cuerpo, la resistencia a la intemperie y otras propiedades tecnológicas importantes. En este contexto se recomienda utilizar oxaalquil u oxacicloalquil ésteres de ácido (met)acrílico, por ejemplo (met)acrilato de etiltriglicol y (met)acrilato de metoxioligoglicol, preferentemente con un peso molecular Mn de 550, u otros derivados de ácido (met)acrílico etoxilados y/o propoxilados libres de grupos hidroxilo para la preparación de las resinas de poliacrilato utilizadas como ligante (A). En cualquier caso, estas resinas de poliacrilato (A) se utilizan en sistemas 3C que producen revestimientos de alto brillo.
Los cada vez más estrictos requisitos del mercado hacen que sea necesario mejorar aun más estos productos de revestimiento conocidos en cuanto su homogeneidad, su estabilidad en reposo, su manipulación y sus límites de burbujas. Además, el contenido de disolventes se ha de reducir más de lo posible hasta la fecha. Por otra parte, los sistemas de 3C conocidos han de producir revestimientos sin defectos superficiales, incluso en caso de secado forzado, y han de presentar una mayor resistencia a la gasolina y una menor formación de velos grises ("haze") que los sistemas 3C conocidos.
Además, en algunos casos es deseable o necesario utilizar revestimientos mates en lugar de revestimientos de alto brillo. Sin embargo, los sistemas 3C conocidos hasta ahora siempre han sido optimizados en lo que respecta al alto brillo de los revestimientos producidos con ellos.
El objetivo de la presente invención consiste en poner a disposición un nuevo sistema 3C que sea fácilmente preparable, homogéneo, estable en reposo, fácilmente manipulable, pobre en disolventes, a prueba de formación de burbujas, de pulverización segura y estable en caso de secado forzado, que produzca revestimientos mates que no presenten ningún defecto superficial ni velos grises y que sean resistentes a la intemperie y resistentes a la gaso-
lina.
En consecuencia se descubrió el nuevo producto de revestimiento consistente en como mínimo tres componentes, que incluye
(I)
un componente que contiene como mínimo una resina oligomérica o polimérica que posee grupos hidroxilo disuelta o dispersa en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como ligante (A),
(II)
un componente que contiene como mínimo un poliisocianato disuelto o disperso en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como reticulante (F), y
(III)
un componente que contiene agua,
caracterizado porque el componente (I) o los componentes (I) y (II) contienen como ligante (A) como mínimo una resina de poliacrilato (A) que posee grupos hidroxilo con grupos poliéter laterales y/o terminales de fórmula general I,
(I),Y-(-O-R-)_{n}-
en la que el índice y las variables tienen los siguientes significados:
n =
3 a 100;
R =
alcanodiilo de 2 a 6 carbonos y cicloalcanodiilo de 3 a 8 carbonos;
Y =
átomo de hidrógeno o alquilo de 1 a 4 carbonos;
y teniendo el ligante (A) incorporados por polimerización
-
entre un 5 y un 45% en peso de como mínimo un (met)acrilato que contiene grupos poliéter,
-
entre un 15 y un 50% en peso de como mínimo un éster de ácido (met)acrílico esencialmente libre de grupos ácido, diferente de (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6) y copolimerizable con (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6), o una mezcla de monómeros (a1) de este tipo,
-
entre un 10 y un 60% en peso de como mínimo un monómero etilénicamente insaturado, copolimerizable con (a1), (a3), (a4), (a5) y (a6) y diferente de (a5), que porta como mínimo un grupo hidroxilo por molécula y está esencialmente libre de grupos ácido, o una mezcla de monómeros (a2) de este tipo, y
-
entre un 0 y un 40% en peso de como mínimo una sustancia vinilaromática (a6),
sumando estas proporciones en total el 100% en peso, y definiéndose los monómeros (a3), (a4) y (a5) de la siguiente manera:
a3)
un monómero etilénicamente insaturado copolimerizable con (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) que porta por molécula como mínimo un grupo ácido que se puede transformar en el grupo de anión ácido correspondiente, o una mezcla de monómeros de este tipo, y
a4)
en caso dado uno o más vinil ésteres de ácidos monocarboxílicos ramificados en posición alfa y de 5 a 18 átomos de C por molécula, y/o
a5)
en caso dado como mínimo un producto de reacción de ácido acrílico y/o metacrílico con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa y de 5 a 18 átomos de C por molécula, o en lugar del producto de reacción una cantidad equivalente de ácido acrílico y/o metacrílico que se somete luego a reacción, durante la reacción de polimerización o después de ésta, con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa de 5 a 18 átomos de C por molécula.
En lo sucesivo, para abreviar, las resinas de poliacrilato (A) con grupos de poliéter laterales y/o terminales a utilizar según la invención se denominarán "ingredientes esenciales de la invención".
En lo sucesivo, para abreviar, el nuevo producto de revestimiento consistente en como mínimo tres componentes se denominará "producto de revestimiento según la invención".
La presente invención se refiere además a un procedimiento para la preparación de los productos de revestimiento según la invención y a la utilización de éstos en el lacado de reparación, para el revestimiento de plásticos y también como lacas cubrientes o materiales de carga.
En vista del estado actual de la técnica no era previsible que la solución del objetivo arriba indicado con todas sus ventajas se pudiera alcanzar con ayuda de las resinas de poliacrilato (A) con grupos de poliéter laterales y/o terminales. Esto resultó aun más sorprendente teniendo en cuenta que las resinas de poliacrilato que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido del estado actual de la técnica, que son afines en cuanto al material, se utilizan en sistemas 3C que producen revestimientos de alto brillo.
Los productos de revestimiento según la invención se caracterizan, sorprendentemente, por un perfil de propiedades mejorado en comparación con el estado actual de la técnica, en particular en cuanto a la homogeneidad, el cuerpo, la menor tendencia a la formación de burbujas, la seguridad de pulverización, la nivelación y la insensibilidad frente al secado forzado, y también la resistencia a la intemperie y la excelente adherencia de los revestimientos según la invención resultantes.
También resulta sorprendente que los productos de revestimiento según la invención se puedan preparar a partir de los como mínimo tres componentes mediante un simple procedimiento de mezcla, sin que sean necesarios aparatos costosos para la mezcla o dispersión, tal como los descritos, por ejemplo, en el documento de patente alemán DE-A-195 10 651. Por consiguiente, los productos de revestimiento según la invención son particularmente adecuados para el campo del lacado de reparación de automóviles, dado que son preparados por el pintor mezclando simplemente los componentes directamente antes de su aplicación y se pueden endurecer a bajas temperaturas.
Otra ventaja consiste en que los productos de revestimiento según la invención preparados a partir de los como mínimo tres componentes sólo presentan un bajo contenido de disolventes orgánicos volátiles, aunque los productos de revestimiento se preparan utilizando ligantes y reticulantes disueltos o dispersos en sustancias orgánicas.
Además, los productos de revestimiento según la invención aseguran una alta variabilidad, dado que no sólo se pueden utilizar los reticulantes, pigmentos y aditivos recomendados para productos de revestimiento acuosos, sino también los empleados en sistemas convencionales.
Por último, los componentes según la invención de los productos derevestimiento según la invención se caracterizan por una excelente estabilidad de almacenamiento correspondiente a la de los productos de revestimiento convencionales.
El ingrediente esencial de la invención de los productos de revestimiento según la invención está contenido en el componente (I) o en los componentes (I) y (III), pero principalmente en el componente (I). De acuerdo con la invención se trata de como mínimo una resina de poliacrilato (A) con grupos poliéter laterales y/o terminales. Preferentemente está contenida en el componente (I) a utilizar según la invención, o en los componentes (I) y (III), en una cantidad de entre un 20 y un 90%, preferentemente entre un 30 y un 80%, en especial entre un 40 y un 75% y en particular entre un 45 y un 70% en peso, con respecto a los componentes.
Como ingrediente esencial de la invención entran en consideración, preferentemente, todos los copolímeros de acrilato oligoméricos o poliméricos con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 50.000 dalton y un índice OH de 40 a 300 mg KOH/g. Cuando la mezcla de los componentes (I), (II) y (III) se vaya a realizar mediante agitación manual, para el producto de revestimiento según la invención resulta ventajoso elegir los ingredientes según la invención de tal modo que su solución al 50% en propionato de etoxietilo a 23ºC presente una viscosidad \leq 10,0 dPas, preferentemente \leq 6,0 dPas. Siempre que se vaya a realizar una mezcla mecánica se pueden utilizar ingredientes esenciales según la invención de mayor viscosidad, cuya solución al 50% en propionato de etoxietilo a 23ºC presente una viscosidad \geq 100 dPas. La viscosidad máxima sólo está limitada por la potencia de los equipos de
mezcla.
El ingrediente esencial de la invención contiene grupos poliéter laterales y/o terminales. Aunque estos grupos se pueden incorporar en el ingrediente según la invención mediante cualquier método, por ejemplo mediante reacciones poliméricas análogas de resinas de poliacrilato adecuadas con compuestos que presentan dichos grupos, de acuerdo con la invención resulta ventajoso preparar el ingrediente esencial de la invención mediante copolimerización de (met)acrilatos que contienen grupos poliéter y otros monómeros copolimerizables con ellos.
Los grupos poliéter a utilizar según la invención, que están contenidos en los ingredientes según la invención, tienen la fórmula general I
(I),Y-(-O-R-)_{n}-
en la que el índice y las variables tienen los siguientes significados:
n =
3 a 100, preferentemente 5 a 70, en especial 10 a 50 y en particular 15 a 30;
R =
alcanodiilo de 2 a 6 carbonos y cicloalcanodiilo de 3 a 8 carbonos, en particular metileno, etileno, propileno, tetrametileno, pentametileno o hexametileno, o ciclopropanodiilo, ciclobutanodiilo, ciclopentanodiilo, ciclohexanodiilo, cicloheptanodiilo o ciclooctanodiilo;
Y =
átomo de hidrógeno o alquilo de 1 a 4 carbonos, en particular metilo, etilo, n-propilo o n-butilo.
Los grupos poliéter especialmente adecuados presentan un peso molecular promedio en número Mn de 133 a 1.500, preferentemente de 200 a 1.000, en especial de 250 a 900 y en particular de 300 a 800 dalton.
Por consiguiente, algunos ejemplos de (met)acrilatos que contienen grupos poliéter adecuados a utilizar según la invención son monometacrilatos o monoacrilatos de polietilenglicol o metacrilatos o acrilatos de metoxipolietilenglicol, en particular aquellos en los que los grupos poliéter presentan un peso molecular promedio en número Mn de 700 a 800, en particular 750.
Para la preparación del ingrediente esencial según la invención, los (met)acrilatos que contienen grupos poliéter se copolimerizan con otros monómeros adecuados. Comonómeros adecuados son, por ejemplo, los monómeros (a1) descritos más abajo en relación con la preparación de las resinas de poliacrilato que poseen grupos hidroxilo y grupos ácido (A1), excepto los (met)acrilatos que contienen grupos poliéter allí indicados, y (a2) y también (a6).
Los ingredientes esenciales de la invención tienen incorporados por polimerización
-
entre un 5 y un 45%, preferentemente entre un 10 y un 40%, en especial entre un 15 y un 30% y en particular entre un 15 y un 25% en peso de como mínimo un (met)acrilato que contiene grupos poliéter,
-
entre un 15 y un 50%, preferentemente entre un 20 y un 45%, en especial entre un 25 y un 40% y en particular entre un 25 y un 35% en peso de como mínimo uno de los monómeros (a1) descritos más abajo,
-
entre un 10 y un 60%, preferentemente entre un 15 y un 50%, en especial entre un 20 y un 45% y en particular entre un 25 y un 35% en peso de como mínimo uno de los monómeros (a2) descritos más abajo, y
-
entre un 0 y un 40% en peso, preferentemente entre un 1 y un 35%, en especial entre un 3 y un 30% y en particular entre un 5 y un 25% en peso de como mínimo una sustancia vinilaromática (a6),
sumando estas proporciones en total el 100% en peso.
\newpage
La preparación del ingrediente según la invención no presenta ninguna particularidad en cuanto a su metodología, sino que tiene lugar de acuerdo con los métodos descritos más abajo en relación con la preparación de las resinas de poliacrilato que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido (A1).
El componente (I) a utilizar según la invención puede contener el ingrediente esencial de la invención como ligante (A) en exclusiva. No obstante, el componente también puede presentar otros ligantes (A) adecuados que contengan grupos hidroxilo, en particular que contengan grupos hidroxilo y grupos ácido. En este caso, éstos consisten, preferentemente, en resinas (A) oligoméricas o poliméricas que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido, solubles o dispersables en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua.
Como ejemplos de resinas (A) poliméricas u oligoméricas adecuadas de este tipo se mencionan:
(A1)
copolímeros de acrilato (A1) que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido que se pueden transformar en los grupos anión ácido correspondientes,disueltos o dispersos en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 30.000 dalton, un índice OH de 40 a 200 mg KOH/g y un índice de acidez de 5 a 150 KOH/g,
(A2)
resinas de poliéster (A2) que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido que se pueden transformar en los grupos anión ácido correspondientes, disueltas o dispersas en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 30.000 dalton, un índice OH de 30 a 250 mg KOH/g y un índice de acidez de 5 a 150 KOH/g, y/o
(A3)
resinas de poliuretano (A3) que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido que se pueden transformar en los grupos anión ácido correspondientes, disueltas o dispersas en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 30.000 dalton, un índice OH de 20 a 200 mg KOH/g y un índice de acidez de 5 a 150 KOH/g, y también
(A4)
dado el caso otro ligante.
Cuando la mezcla de los componentes (I), (II) y (III) se vaya a realizar mediante agitación manual, para el producto de revestimiento según la invención resulta ventajoso elegir los ligantes (A), en particular los ligantes (A1), (A2) y/o (A3) y (A4) de tal modo que una solución del ligante (A) al 50% en propionato de etoxietilo a 23ºC presente una viscosidad \leq 10 dPas. Siempre que se vaya a realizar una mezcla mecánica se pueden utilizar ligantes (A) de mayor viscosidad, cuya solución al 50% en propionato de etoxietilo a 23ºC presente una viscosidad \geq 100 dPas. La viscosidad máxima sólo está limitada por la potencia de los equipos de mezcla.
Como copolímero de acrilato (A1) que contiene grupos hidroxilo y grupos ácido son adecuados todos los copolímeros de acrilato que presenten los índices OH, índices de acidez, viscosidades y pesos moleculares indicados.
De forma especialmente preferente, como componente (A1) se utilizan copolímeros de acrilato que se pueden obtener mediante polimerización en un disolvente orgánico, o en una mezcla de disolventes, y en presencia de como mínimo un iniciador de polimerización, de
a1)
un éster de ácido (met)acrílico esencialmente libre de grupos ácido diferente de (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6) y copolimerizable con (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6), o una mezcla de monómeros de este tipo,
a2)
un monómero etilénicamente insaturado, copolimerizable con (a1), (a3), (a4), (a5) y (a6) y diferente de (a5), que porta como mínimo un grupo hidroxilo por molécula y está esencialmente libre de grupos ácido, o una mezcla de monómeros de este tipo,
a3)
un monómero etilénicamente insaturado, copolimerizable con (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6), que porta por molécula como mínimo un grupo ácido que se puede transformar en el grupo anión ácido correspondiente, o una mezcla de monómeros de este tipo, y
a4)
dado el caso uno o más vinil ésteres de ácidos monocarboxílicos ramificados en posición alfa y de 5 a 18 átomos de C por molécula y/o
a5)
dado el caso como mínimo un producto de reacción de ácido acrílico y/o metacrílico con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa y de 5 a 18 átomos de C por molécula o, en lugar del producto de reacción, una cantidad equivalente de ácido acrílico y/o metacrílico, que en ese caso se somete a reacción, durante la reacción de polimerización o después de la misma, con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa de 5 a 18 átomos de C por molécula,
a6)
dado el caso un monómero etilénicamente insaturado esencialmente libre de grupos ácido, copolimerizable con (a1), (a2), (a3), (a4) y (a5) y diferente de (a1), (a2), (a4) y (a5), o una mezcla de monómeros de este tipo,
\newpage
seleccionándose el tipo y la cantidad de (a1), (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6) de modo que la resina de poliacrilato (A1) presente el índice OH, el índice de acidez y el peso molecular deseados.
Para preparar las resinas de acrilato (A1), como componente (a1) se puede utilizar cualquier alquil o cicloalquil éster de ácido (met)acrílico copolimerizable con (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6) de hasta 20 átomos de carbono en la parte alquilo, en particular acrilato o metacrilato de metilo, etilo, propilo, n-butilo, sec-butilo, terc-butilo, hexilo, etilhexilo, estearilo y laurilo; ésteres de ácido (met)acrílico cicloalifáticos, en particular (met)acrilato de ciclohexilo, isobornilo, didiclopentadienilo, octahidro-4,7-metan-1H-indenmetanol o terc-butilciclohexilo; oxaalquil u oxacicloalquil ésteres de ácido (met)acrílico como (met)acrilato de etiltriglicol y (met)acrilato de metoxioligoglicol, preferentemente con un peso molecular Mn de 550; u otros derivados de ácido (met)acrílico etoxilados y/o propoxilados libres de grupos hidroxilo. Éstos pueden contener cantidades menores de alquil o cicloalquil ésteres de ácido (met)acrílico de funcionalidad superior, como di(met)acrilato de etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, dipropilenglicol, butilenglicol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, octahidro-4,7-metan-1H-indendimetanol o 1,2-, 1,3- o 1,4-ciclohexanodiol; di(met)acrilato o tri(met)acrilato de trimetilolpropano; o di(met)acrilato, tri(met)acrilato o tetra(met)acrilato de pentaeritrita. En el marco de la presente invención, por el concepto "cantidades menores" de monómeros de funcionalidad superior se han de entender aquellas cantidades que no producen ninguna reticulación o gelificación de las resinas de
poliacrilato.
Como componente (a2) se pueden emplear monómeros etilénicamente insaturados copolimerizables con (a1), (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6) y diferentes de (a5), que porten como mínimo un grupo hidroxilo por molécula y estén esencialmente libres de grupos ácido, como hidroxialquil ésteres de ácido acrílico, metacrílico o de otro ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado, derivados de alquilenglicol esterificados con ácido, o que se puedan obtener mediante reacción del ácido con un óxido de alquileno, en particular hidroxialquil ésteres de ácido acrílico, metacrílico, etacrílico, crotónico, maleico, fumárico o itacónico, donde el grupo hidroxialquilo contiene hasta 20 átomos de carbono, por ejemplo monoacrilato, monometacrilato, monoetacrilato, monocrotonato, monomaleinato, monofumarato o monoitaconato de 2-hidroxietilo, 2-hidroxipropilo, 3-hidroxipropilo, 3-hidroxibutilo o 4-hidroxibutilo, octahidro-4,7-metan-1H-indendimetanol o metilpropanodiol; o productos de reacción de ésteres cíclicos, como por ejemplo épsilon-caprolactona, y estos hidroxialquil ésteres; o alcoholes olefínicamente insaturados, como alcohol alílico, o polioles como mono-o di-alil trimetilolpropano éter o mono-, di- o tri-alil pentaeritrita éter. En cuanto a estos monómeros (a2) de funcionalidad superior es aplicable igualmente lo indicado para los monómeros (a1) de funcionalidad superior. La proporción de monoalil trimetilolpropano éter oscila habitualmente entre un 2 y un 10% en peso con respecto al peso total de los monómeros (a1) a (a6) empleados para la preparación de la resina de poliacrilato. Sin embargo, también es posible añadir entre un 2 y un 10% en peso, con respecto al peso total de los monómeros empleados para la preparación de la resina de poliacrilato, de dicho éter a la resina de poliacrilato acabada. Los polioles olefínicamente insaturados, en especial el monoalil trimetilolpropano éter, se pueden emplear como únicos monómeros que contienen grupos hidroxilo, pero especialmente se emplean de forma proporcionada en combinación con otros de los monómeros que contienen grupos hidroxilo mencionados.
Como componente (a3) se puede emplear cualquier monómero etilénicamente insaturado que porte como mínimo un grupo ácido por molécula, preferentemente un grupo carboxilo, y que sea copolimerizable con (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6), o una mezcla de monómeros de este tipo. Como componente (a3) se emplean de forma especialmente preferente ácido acrílico y/o metacrílico. No obstante también se pueden emplear otros ácidos carboxílicos etilénicamente insaturados de hasta 6 átomos de C en su molécula. Como ejemplos de este tipo de ácidos se mencionan los ácidos etacrílico, crotónico, maleico, fumárico e itacónico. Como componente (a3) también se pueden utilizar ácidos sulfónicos o fosfónicos etilénicamente insaturados, o sus ésteres parciales. Como componente (a3) también entran en consideración maleatos de mono(met)acriloiloxietilo, succinatos de mono(met)acriloiloxietilo y ftalatos de mono(met)acriloiloxietilo.
Como componente (a4) se emplean uno o más vinil ésteres de ácidos monocarboxílicos ramificados en posición alfa de 5 a 18 átomos de C en su molécula. Los ácidos monocarboxílicos ramificados se pueden obtener mediante reacción de ácido fórmico o monóxido de carbono y agua con olefinas en presencia de un catalizador líquido muy ácido; las olefinas pueden ser productos de craqueo de hidrocarburos parafínicos, como fracciones de aceite mineral, y pueden contener olefinas acíclicas y/o cicloalifáticas tanto ramificadas como lineales. En la reacción de estas olefinas con ácido fórmico o con monóxido de carbono y agua se forma una mezcla de ácidos carboxílicos en los que los grupos carboxilo están situados principalmente en un átomo de carbono cuaternario. Otras sustancias de partida olefínicas son, por ejemplo, trímero de propileno, tetrámero de propileno y diisobutileno. No obstante, los vinil ésteres también se pueden preparar de forma conocida en sí a partir de ácidos, por ejemplo sometiendo a reacción el ácido con acetileno. Debido a su buena disponibilidad, de forma especialmente preferente se emplean vinil ésteres de ácidos monocarboxílicos alifáticos saturados de 9 a 11 átomos de C que están ramificados en el átomo de C alfa.
Como componente (a5) se utiliza el producto de reacción de ácido acrílico y/o metacrílico con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa de 5 a 18 átomos de C por molécula. Se pueden obtener glicidil ésteres de ácidos monocarboxílicos muy ramificados bajo el nombre comercial "Cardura". La reacción del ácido acrílico o metacrílico con el glicidil éster de un ácido carboxílico con un átomo de carbono alfa terciario puede tener lugar antes, durante o después de la reacción de polimerización. Como componente (a5) se emplea, preferentemente, el producto de reacción de ácido acrílico y/o metacrílico con el glicidil éster del ácido Versatic. Este glicidil éster se puede obtener en el mercado bajo el nombre "Cardura E10".
Como monómeros (a6) se pueden emplear todos los monómeros etilénicamente insaturados esencialmente libres de grupos ácido copolimerizables con (a1), (a2), (a3), (a4) y (a5) y diferentes de (a1), (a2), (a3) y (a4), o mezclas de monómeros de este tipo. Como componente (a6) entran en consideración
-
olefinas como etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, ciclohexeno, ciclopenteno, norboneno, butadieno, isopreno, ciclopentadieno y/o diciclopentadieno;
-
amidas de ácido (met)acrílico, como (met)acrilamida, N-metil(met)acrilamida, N,N-dimetil(met)acrilamida, N-etil(met)acrilamida, N,N-dietil(met)acrilamida, N-propil(met)acrilamida, N,N-dipropil(met)acrilamida, N-butil(met)acrilamida, N,N-dibutil(met)acrilamida, N-ciclohexil(met)acrilamida y/o N,N-ciclohexilmetil(met)acrilamida;
-
monómeros que contienen grupos epóxido como los glicidil ésteres de los ácidos acrílico, metacrílico, etacrílico, crotónico, maleico, fumárico y/o itacónico;
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hidrocarburos vinilaromáticos como estireno, alfa-alquilestirenos, principalmente alfa-metilestireno, y/o viniltolueno;
-
nitrilos como acrilonitrilo y/o metacrilonitrilo;
-
compuestos vinílicos, como cloruro de vinilo, fluoruro de vinilo, dicloruro de vinilideno, difluoruro de vinilideno; N-vinilpirrolidona; vinil éteres como etil vinil éter, n-propil vinil éter, isopropil vinil éter, n-butil vinil éter, isobutil vinil éter y/o ciclohexil vinil éter; vinil ésteres como acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo, pivalato de vinilo y/o 2-metil-2-etilheptanoato de vinilo; y/o
-
macromonómeros de polisiloxano que presentan un peso molecular promedio en número Mn de 1.000 a 40.000, preferentemente de 2.000 a 20.000, en especial de 2.500 a 10.000 y en particular de 3.000 a 7.000 y, por término medio, entre 0,5 y 2,5, preferentemente entre 0,5 y 1,5, enlaces dobles etilénicamente insaturados por molécula, tal como se describen en el documento DE-A 38 07 571, páginas 5 a 7, el documento DE-A 37 06 095, columnas 3 a 7, el documento EP-B-0 358 153, páginas 3 a 6, el documento US-A 4,754,014, columnas 5 a 9, el documento DE-A 44 21 823 o en la solicitud de patente internacional WO 92/22615, desde la página 12, renglón 18, hasta la página 18, renglón 10, o monómeros vinílicos que contienen acriloxisilano y que se pueden preparar mediante reacción de silanos hidroxi funcionales con epiclorhidrina y reacción subsiguiente del producto de reacción con ácido metacrílico y/o hidroxialquil ésteres de ácido (met)acrílico.
Preferentemente se utilizan hidrocarburos vinilaromáticos.
Resulta ventajoso utilizar los macromonómeros de polisiloxano (a6) junto con otros monómeros (a6). En este caso, la cantidad del macromonómero o los macromonómeros de polisiloxano (a6) para modificar los copolímeros de acrilato (A1) ha de ser inferior al 5% en peso, preferentemente de entre un 0,05 y un 2,5% en peso y en especial entre un 0,05 y un 0,8% en peso, en cada caso con respecto al peso total de los monómeros utilizados para la preparación del copolímero (A1). La utilización de este tipo de macromonómeros de polisiloxano conduce a una mejora del deslizamiento ("slip") de los revestimientos según la invención.
El tipo y la cantidad de los componentes (a1) a (a6) se seleccionan de tal modo que la resina de poliacrilato (A1) presente el índice OH, el índice de acidez y la temperatura de transición vítrea deseados. Las resinas de acrilato (A1) utilizadas de forma especialmente preferente se obtienen mediante polimerización de
(a1)
entre un 20 y un 60% en peso, preferentemente entre un 30 y un 50% en peso, del componente (a1),
(a2)
entre un 10 y un 40% en peso, preferentemente entre un 15 y un 35% en peso, del componente (a2),
(a3)
entre un 1 y un 15% en peso, preferentemente entre un 2 y un 8% en peso, del componente (a3),
(a4)
entre un 0 y un 25% en peso, preferentemente entre un 5 y un 15% en peso, del componente (a4),
(a5)
entre un 0 y un 25% en peso, preferentemente entre un 5 y un 15% en peso, del componente (a5) y
(a6)
entre un 5 y un 30% en peso, preferentemente entre un 10 y un 20% en peso, del componente (a6),
siendo la suma de las proporciones en peso de los componentes (a1) a (a6) siempre del 100% en peso.
La preparación de las resinas de poliacrilato (A1) tiene lugar en un disolvente orgánico, o mezcla de disolventes, y en presencia de como mínimo un iniciador de polimerización. Como disolventes orgánicos e iniciadores de polimerización se utilizan los disolventes e iniciadores de polimerización habituales para la preparación de resinas de poliacrilato y adecuados para la preparación de dispersiones acuosas. Los disolventes pueden participar en la reacción con el componente reticulante (II) y, en consecuencia, actuar como diluyentes reactivos térmicamente reticulables.
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Diluyentes reactivos térmicamente reticulables adecuados son, por ejemplo, alcanos de 9 a 16 carbonos ramificados, cíclicos y/o acíclicos funcionalizados con como mínimo dos grupos hidroxilo, preferentemente dialquiloctanodioles, en particular dietiloctanodioles isómeros de posición.
Otros ejemplos de diluyentes reactivos térmicamente reticulables adecuados son polioles oligoméricos que se obtienen a partir de productos intermedios oligoméricos, producidos mediante reacciones de metátesis de monoolefinas acíclicas y cíclicas, mediante hidroformilación y posterior hidrogenación. Como ejemplos de monoolefinas cíclicas adecuadas se mencionan: ciclobuteno, ciclopenteno, ciclohexeno, cicloocteno, ciclohepteno, norboneno o 7-oxanorboneno. Como ejemplos de monoolefinas acíclicas adecuadas se mencionan las contenidas en mezclas de hidrocarburos que proceden del craqueo en el refinado del crudo (fracción C_{5}). Los ejemplos de polioles oligoméricos adecuados a utilizar según la invención presentan un índice hidroxilo (Nº OH) entre 200 y 450, un peso molecular promedio en número Mn entre 400 y 1.000 y un peso molecular promedio en masa Mw entre 600 y 1.100.
Otros ejemplos de diluyentes reactivos térmicamente reticulables adecuados son compuestos hiperramificados con un grupo central tetrafuncional derivado de ditrimetilolpropano, diglicerina, ditrimetiloletano, pentaeritrita, tetraquis(2-hidroxietil)metano, tetraquis(3-hidroxipropil)metano o 2,2-bis(hidroximetil)-1,4-butanodiol (homopentaeritrita). La preparación de estos diluyentes reactivos puede realizarse según los métodos habituales y conocidos de producción de compuestos hiperramificados y dendrímeros. Los métodos de síntesis adecuados se describen, por ejemplo, en los documentos de patente WO 93/17060 o WO 96/12754 o en el libro de G.R. Newkome, C.N. Moorefield y F. Vögtle, "Dendritic Molecules, Concepts, Syntheses, Perspectives", VCH, Weinheim, Nueva York, 1996.
Otros ejemplos de diluyentes reactivos adecuados son policarbonatodioles, poliésterpolioles, poli(met)acrilatodioles o productos de poliadición que contienen grupos hidroxilo.
Como ejemplos de disolventes reactivos con isocianato adecuados se mencionan: butilglicol, 2-metoxipropanol, n-butanol, metoxibutanol, n-propanol, etilenglicol monometil éter, etilenglicol monoetil éter, etilenglicol monobutil éter, dietilenglicol monometil éter, dietilenglicol monoetil éter, dietilenglicol dietil éter, dietilenglicol monobutil éter, trimetilolpropano, 2-hidroxipropanoato de etilo o 3-metil-3-metoxibutanol, y también derivados basados en propilenglicol, por ejemplo propionato de etoxietilo, isopropoxipropanol o acetato de metoxipropilo.
También es posible preparar en primer lugar las resinas de poliacrilato (A1) en un disolvente no diluible en agua y, después de la polimerización, sustituir este disolvente, dado el caso parcialmente, por un disolvente diluible en agua.
Como ejemplos de iniciadores de polimerización adecuados se mencionan iniciadores formadores de radicales libres, por ejemplo hexanoato de terc- butilperoxietilo, peróxido de benzoílo, azo-bisisobutironitrilo y perbenzoato de terc-butilo. Preferentemente, los iniciadores se utilizan en una cantidad entre un 2 y un 25% en peso, en especial entre un 4 y un 10% en peso, con respecto al peso total de los monómeros.
La polimerización se lleva a cabo convenientemente a una temperatura de 80 a 200ºC, preferentemente de 110 a 180ºC. Como disolventes preferentes se utilizan propionato de etoxietilo e isopropoxipropanol.
La resina de poliacrilato (A1) se prepara preferentemente mediante un procedimiento en dos etapas, ya que de este modo los productos de revestimiento según la invención resultantes presentan mejores propiedades de procesamiento. Por lo tanto, preferentemente se emplean resinas de poliacrilato que se pueden obtener
1.
polimerizando una mezcla de los monómeros (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) o una mezcla de parte de los monómeros (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) en un disolvente orgánico,
2.
después de añadir como mínimo un 60% en peso de la mezcla compuesta por los monómeros (a1), (a2), (a4), (a5) y en caso dado (a6), añadiendo (a3) y el resto existente en caso dado de los monómeros (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) y continuando con la polimerización y,
3.
una vez concluida la polimerización, neutralizando en caso dado, como mínimo parcialmente, la resina de poliacrilato obtenida; es decir, transformando los grupos ácido en grupos anión ácido correspondientes.
No obstante, también es posible cargar en el recipiente, en primer lugar, los componentes (a4) y/o (a5) junto con como mínimo una parte del disolvente y añadir de forma dosificada el resto de los componentes. También se puede cargar en el recipiente sólo una parte de los componentes (a4) y/o (a5) junto con al menos una parte del disolvente y añadir el resto de estos componentes como se describe más arriba. Preferentemente se carga en primer lugar, por ejemplo, como mínimo un 20% en peso del disolvente y aproximadamente un 10% en peso de los componentes (a4) y (a5), y en caso dado también parte de los componentes (a1) y (a6).
También es preferente la preparación de las resinas de poliacrilato (A1) mediante un procedimiento en dos etapas, donde la primera etapa (I) dura entre 1 y 8 horas, preferentemente entre 1,5 y 4 horas, y la adición de la mezcla de (a3) y el resto existente en caso dado de los componentes (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) se realiza en un plazo de 20 a 120 minutos, preferentemente en un plazo de 30 a 90 minutos. Una vez finalizada la adición de la mezcla de (a3) y el resto existente en caso dado de los componentes (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) se continúa polimerizando hasta que hayan reaccionado, en lo esencial, por completo todos los monómeros empleados.
La cantidad y la velocidad de adición del iniciador se eligen preferentemente de modo que se obtenga una resina de poliacrilato (A1) con un peso molecular promedio en número Mn de 1.000 a 30.000 dalton. Es preferible comenzar con la adición del iniciador un tiempo antes de la adición de los monómeros, en general aproximadamente 15 minutos. También es preferente un procedimiento en el que la adición de iniciador comienza al mismo tiempo que la adición de los monómeros y finaliza aproximadamente media hora después de haber concluido la adición de los monómeros. El iniciador se añade preferentemente en una cantidad constante por unidad de tiempo. Una vez finalizada la adición del iniciador, la mezcla de reacción se mantiene a la temperatura de polimerización hasta que hayan reaccionado, en lo esencial, por completo todos los monómeros empleados (por regla general 1,5 horas). "Haber reaccionado en lo esencial por completo" quiere decir que preferentemente ha reaccionado el 100% en peso de los monómeros empleados, pero que también es posible que quede sin reaccionar un pequeño contenido de monómeros residual de como máximo hasta aproximadamente un 0,5% en peso con respecto al peso de la mezcla de reacción.
Preferentemente, para preparar las resinas de poliacrilato (A1), los monómeros se polimerizan con un contenido de sólidos de polimerización no demasiado alto, preferentemente con un contenido de sólidos de polimerización de entre un 80 y un 50% en peso con respecto a los comonómeros, y a continuación los disolventes se separan parcialmente por destilación, de modo que las soluciones de resina de poliacrilato formadas presenten un contenido de sólidos preferentemente de entre un 100 y un 60% en peso.
La preparación de las resinas de poliacrilato (A1) no presenta ninguna particularidad en cuanto a su metodología, sino que tiene lugar con ayuda de los métodos habituales y conocidos en el campo de los plásticos para la copolimerización continua o discontinua a presión normal o sobrepresión, en recipientes de agitación, autoclaves, reactores tubulares o reactores de Taylor.
En los documentos de patente DE-A-197 09 465, DE-C-197 09 476, DE-A-28 48 906, DE-A-195 24 182, EP-A-0 554 783, WO 95/27742 o WO 82/02387 se describen ejemplos de procedimientos de (co)polimerización adecuados.
De acuerdo con la invención, los reactores de Taylor son ventajosos y por ello se utilizan de forma preferente para el procedimiento según la invención.
Los reactores de Taylor, que sirven para transformar sustancias bajo las condiciones de la corriente de Taylor, son conocidos. Consisten esencialmente en dos cilindros coaxiales dispuestos concéntricamente, de los cuales el exterior es estacionario y el interior giratorio. El espacio de reacción es el volumen formado por la separación entre los cilindros. A medida que aumenta la velocidad angular \omega_{i} del cilindro interior se produce una serie de formas de corriente diferentes caracterizadas por un número característico adimensional: el así número de Taylor Ta. Además de la velocidad angular del agitador, el número de Taylor depende también de la viscosidad cinemática \nu del fluido en el espacio de separación y de los parámetros geométricos, el radio exterior del cilindro interior r_{i}, el radio interior del cilindro exterior r_{a} y la anchura del espacio de separación d, la diferencia de los dos radios, según la siguiente fórmula:
(I)Ta = \omega_{i} \ r_{i} \ d \ \nu^{-1} \ (d/r_{i})^{1/2}
donde d = r_{a} - r_{i}
Con una velocidad angular baja se forma la corriente Couette laminar, una corriente tangencial simple. Si aumenta la velocidad de rotación del cilindro interior, por encima de un valor crítico aparecen vórtices de rotación alternativamente opuesta (contrarrotación) con ejes a lo largo de la dirección circunferencial. Estos llamados vórtices de Taylor presentan simetría de rotación y tienen un diámetro aproximadamente igual a la anchura del espacio de separación. Dos vórtices adyacentes configuran un par de vórtices o una célula de vórtices.
Este comportamiento se debe a que, con la rotación del cilindro interior estando el cilindro exterior quieto, las partículas de fluido cercanas al cilindro interior están expuestas a una fuerza centrífuga mayor que las partículas más alejadas del cilindro interior. Esta diferencia de las fuerzas centrífugas activas impulsa las partículas de fluido desde el cilindro interior hacia el cilindro exterior. La fuerza de viscosidad actúa en contra de la fuerza centrífuga, dado que en el movimiento de las partículas de fluido se ha de superar el rozamiento. Cuando aumenta la velocidad de rotación también aumenta la fuerza centrífuga. Los vórtices de Taylor se forman cuando la fuerza centrífuga es mayor que la fuerza de viscosidad estabilizadora.
En el caso de una corriente de Taylor con una corriente axial baja, cada par de vórtices se desplaza por el espacio de separación, con lo que sólo se produce una transferencia de masa reducida entre pares de vórtices adyacentes. Dentro de estos pares de vórtices la mezcla es muy alta. En cambio, la mezcla axial a través de los límites de pares es muy baja. Por consiguiente, un par de vórtices se puede considerar como un recipiente de agitación bien mezclado. Por lo tanto, el sistema de corriente se comporta como un tubo de corriente ideal en el que los pares de vórtices se desplazan como recipientes de agitación ideales por el espacio de separación con un tiempo de permanencia constante.
De acuerdo con la invención son ventajosos los reactores de Taylor con una pared de reactor exterior y un rotor dispuesto de forma concéntrica o excéntrica dentro de ella, un suelo de reactor y una tapa de reactor, que definen conjuntamente el volumen de reactor en forma de espacio anular, como mínimo un dispositivo para dosificar eductos y también un dispositivo para la descarga del producto, estando configurados geométricamente la pared de reactor y/o el rotor de tal modo que se cumplan las condiciones para la corriente de Taylor en el volumen de reactor básicamente a lo largo de todo el reactor, es decir, que el espacio anular se ensanche en la dirección de la corriente.
Como poliésteres (A2) que contienen grupos hidroxilo y grupos ácido, que se pueden transformar en grupos anión ácido correspondiente, son adecuados todos los poliésteres con los índices OH, índices de acidez, viscosidades y pesos moleculares indicados.
Preferentemente, como componente (A2) se utilizan poliésteres que se pueden obtener mediante la reacción de
p1)
ácidos policarboxílicos o sus derivados aptos para esterificación, dado el caso junto con ácidos monocarboxílicos,
p2)
polioles, dado el caso junto con monooles,
p3)
en caso dado otros componentes modificadores, y
p4)
en caso dado un componente reactivo con el producto de reacción de (p1), (p2) y dado el caso (p3).
Como ejemplos de ácidos policarboxílicos a utilizar como componente (p1) se mencionan ácidos policarboxílicos aromáticos, alifáticos y cicloalifáticos. Preferentemente, como componente (p1) se utilizan ácidos policarboxílicos aromáticos y/o alifáticos.
Como ejemplos de ácidos policarboxílicos adecuados se mencionan: ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, monosulfonato del ácido ftálico, monosulfonato del ácido isoftálico o monosulfonato del ácido tereftálico, ácidos haloftálicos, como ácido tetracloroftálico o ácido tetrabromoftálico, ácido adípico, ácido glutárico, ácido acelaico, ácido sebácico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido trimelítico, ácido piromelítico, ácido tetrahidroftálico, ácido hexahidroftálico, ácido 1,2-ciclohexanodioico, ácido 1,3-ciclohexanodioico, ácido 1,4-ciclohexanodioico, ácido 4-metilhexahidroftálico, ácido endometilentetrahidroftálico, ácido triciclodecanodioico, ácido endoetilenhexahidroftálico, ácido canfórico, ácido ciclohexanotetraoico o ácido ciclobutanotetraoico. Los ácidos policarboxílicos cicloalifáticos se pueden utilizar tanto en su forma "cis" como en su forma "trans", o como mezcla de ambas formas. También son adecuados los derivados aptos para esterificación de los ácidos policarboxílicos arriba mencionados, como por ejemplo sus ésteres monovalentes o polivalentes con alcoholes alifáticos de 1 a 4 átomos de C o hidroxialcoholes de 1 a 4 átomos de C. Además se pueden emplear los anhídridos de los ácidos arriba mencionados, siempre que
existan.
En caso dado, junto con los ácidos policarboxílicos también se pueden utilizar ácidos monocarboxílicos, por ejemplo ácido benzoico, ácido terc-butilbenzoico, ácido láurico, ácido isononanoico y ácidos grasos de aceites naturales. Preferentemente, como ácido monocarboxílico se utiliza ácido isononanoico.
Como componentes alcohólicos (p2) adecuados para la preparación del poliéster (A2) se mencionan: alcoholes polivalentes como etilenglicol, propanodioles, butanodioles, hexanodioles, neopentil éster de ácido hidroxipivalínico, neopentilglicol, dietilenglicol, ciclohexanodiol, ciclohexanodimetanol, trimetilpentanodiol, etilbutilpropanodiol, ditrimetilolpropano, trimetiloletano, trimetilolpropano, glicerina, pentaeritrita, dipentaeritrita, isocianato de trishidroxietilo, polietilenglicol, polipropilenglicol, en caso dado junto con alcoholes monovalentes, como por ejemplo butanol, octanol, alcohol láurico, ciclohexanol, terc-butilciclohexanol, fenoles etoxilados o propoxilados.
Compuestos adecuados como componente (p3) para preparar los poliésteres (A2) son principalmente aquellos que presentan un grupo reactivo frente a los grupos funcionales del poliéster, excepto los mencionados como componente (p4). Como componente modificador (p3) se utilizan preferentemente poliisocianatos y/o compuestos diepóxido, dado el caso también monoisocianatos y/o compuestos monoepóxido. Por ejemplo, en el documento DE-A-40 24 204, página 4, renglones 4 a 9, se describen componentes (p3) adecuados.
Compuestos adecuados como componente (p4) para preparar las resinas de poliéster (A2) son aquellos que, además de un grupo reactivo frente a los grupos funcionales del poliéster (A2), también presentan un grupo amino terciario, por ejemplo monoisocianatos con al menos un grupo amino terciario o compuestos mercapto con como mínimo un grupo amino terciario. Para más detalles, véase el documento DE-A-40 24 204, página 4, renglones 10 a 49.
La preparación de las resinas de poliéster (A2) se realiza siguiendo los métodos de esterificación conocidos, tal como se describe por ejemplo en el documento DE-A-40 24 204, página 4, renglones 50 a 65. Normalmente, la reacción tiene lugar a temperaturas de entre 180 y 280ºC, en caso dado en presencia de un catalizador de esterificación adecuado, por ejemplo octoato de litio, óxido de dibutilestaño, dilaurato de dibutilestaño o ácido para-toluensulfónico.
Habitualmente, la preparación de las resinas de poliéster (A2) se lleva a cabo en presencia de pequeñas cantidades de un disolvente adecuado como agente de arrastre. Como agentes de arrastre se utilizan, por ejemplo, hidrocarburos aromáticos, principalmente xileno, e hidrocarburos (ciclo)alifáticos, por ejemplo ciclohexano.
De forma especialmente preferente, como componente (A2) se utilizan poliésteres obtenidos mediante un procedimiento en dos etapas, donde, en primer lugar, se prepara un poliéster que contiene grupos hidroxilo con un índice OH de 100 a 300 mg KOH/g, un índice de acidez inferior a 10 mg KOH/g y un peso molecular promedio en número Mn de 500 a 2.000 dalton, el cual después, en una segunda etapa, se hace reaccionar con anhídridos carboxílicos para obtener el poliéster (A2) deseado. La cantidad de anhídridos carboxílicos se elige de tal modo que el producto resultante presente el índice de acidez deseado. Para esta reacción son adecuados todos los anhídridos utilizados habitualmente, por ejemplo anhídrido hexahidroftálico, anhídrido trimelítico, anhídrido piromelítico, anhídrido ftálico, anhídrido canfórico, anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido succínico y mezclas de éstos y/u otros anhídridos, y en particular anhídridos de ácidos policarboxílicos aromáticos, como anhídrido trimelítico.
En caso dado, la resina de poliacrilato (A1) también se puede preparar, al menos en parte, en presencia del poliéster (A2). En este caso, ventajosamente como mínimo un 20% en peso, y en especial entre un 40 y un 80% en peso, del componente (A1) se prepara en presencia del componente (A2). Si es el caso, la cantidad restante del componente (A1) se añade a continuación a la solución de ligante. En este contexto, dicha resina ya polimerizada puede presentar la misma composición de monómeros que la resina de poliacrilato formada en presencia del poliéster. No obstante, también se puede añadir una resina de poliacrilato que contiene grupos hidroxilo con una composición monomérica diferente. También es posible añadir una mezcla de diferentes resinas de poliacrilato y/o poliésteres, si es el caso una resina presenta la misma composición de monómeros que la resina de poliacrilato formada en presencia de la resina de poliéster.
Como resina de poliuretano (A3) que contiene grupos hidroxilo y grupos ácido son adecuadas todas las resinas de poliuretano con los índices OH, índices de acidez, viscosidades y pesos moleculares indicados.
En los siguientes documentos, por ejemplo, se describen resinas de poliuretano adecuadas: EP-A-355 433, DE-A-35 45 618, DE-A-38 13 866, DE-A-32 10 051, DE-A-26 24 442, DE-A-37 39 332, US-A-4,719,132, EP-A-89 497, US-A-4,558,090, US-A-4,489,135, DE-A-36 28 124, EP-A-158 099, DE-A-29 26 584, EP-A-195 931, DE-A-33 21 180 y DE-A-40 05 961.
En el componente (I) se utilizan preferentemente resinas de poliuretano que se pueden preparar mediante reacción de prepolímeros que contienen grupos isocianato con compuestos reactivos frente a grupos isocianato.
Los prepolímeros que contienen grupos isocianato pueden obtenerse por reacción de polioles con un índice hidroxilo de 10 a 1.800, preferentemente de 50 a 1.200 mg KOH/g, con un exceso de poliisocianatos a temperaturas de hasta 150ºC, preferentemente de 50 a 130ºC, en disolventes orgánicos que no reaccionen con isocianatos. La relación de equivalentes entre los grupos NCO y OH oscila entre 2,0 : 1,0 y >1,0 : 1,0, preferentemente entre 1,4 : 1 y 1,1 : 1.
Los polioles utilizados para la preparación del polímero pueden ser de bajo peso molecular y/o de alto peso molecular y contener grupos aniónicos o grupos aptos para la formación de aniones poco reactivos. Para la preparación de los prepolímeros que contienen grupos isocianato también se pueden utilizar conjuntamente polioles de bajo peso molecular, de 60 a 400 dalton. En este contexto se utilizan cantidades de hasta un 30% en peso de los componentes totales de poliol, preferentemente aproximadamente entre un 2 y un 20% en peso.
Para obtener un prepolímero de NCO de alta flexibilidad se debería añadir una alta proporción de un poliol en esencia lineal con un índice OH preferente entre 30 y 150 mg KOH/g. Hasta un 97% en peso del poliol total puede consistir en poliésteres y/o poliéteres saturados e insaturados con un peso molecular promedio en número Mn de 400 a 5.000 dalton. Los poliéterdioles elegidos no deben incorporar cantidades excesivas de grupos éter, ya que de lo contrario los polímeros formados se hinchan en agua. Los poliésterdioles se producen mediante esterificación de ácidos dicarboxílicos orgánicos, o sus anhídridos, con dioles orgánicos, o se derivan de un ácido hidroxicarboxílico o de una lactona. Para preparar poliésterpolioles ramificados se pueden utilizar a pequeña escala polioles o ácidos policarboxílicos de valencia mayor.
Preferentemente, el componente alcohólico utilizado para la preparación de las resinas de poliuretano al menos consiste en una proporción determinada de
u_{1})
como mínimo un diol de fórmula (II)
\vskip1.000000\baselineskip
1
\vskip1.000000\baselineskip
en la que R_{1} y R_{2}, iguales o diferentes, representan, en cada caso, un grupo alquilo de 1 a 18 átomos de C, un grupo arilo o un grupo cicloalifático, con la condición de que R_{1} y/o R_{2} no sean metilo, y/o
\newpage
u_{2})
como mínimo un diol de fórmula (III)
(III),R_{3} ---
\melm{\delm{\para}{OH}}{C}{\uelm{\para}{R _{4} }}
--- (R_{5})_{n} ---
\melm{\delm{\para}{OH}}{C}{\uelm{\para}{R _{6} }}
--- R_{7}
en la que R_{3}, R_{4}, R_{6} y R_{7}, iguales o diferentes, representan, en cada caso, un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de C, un grupo cicloalquilo o un arilo, R_{5} representa un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de C, un grupo arilo o un alquilo insaturado de 1 a 6 átomos de C, y n es 0 ó 1.
Como dioles (u_{1}) son adecuados todos los propanodioles de fórmula (II) en los que R_{1} o R_{2}, o R_{1} y R_{2}, no sean metilo, por ejemplo 2-butil-2-etil-1,3-propanodiol, 2-butil-2-metil-1,3-propanodiol, 2-fenil-2-metil-1,3-propanodiol, 2-propil-2-etil-1,3-propanodiol, 2-di-terc-butil-1,3-propanodiol, 2-butil-2-propil-1,3-propanodiol, 1-dihidroximetilbiciclo[2.2.1]heptano, 2,2-dietil-1,3-propanodiol, 2,2-dipropil-1,3-propanodiol, 2-ciclohexil-2-metil-1,3-propano-
diol.
Como dioles (u_{2}) (fórmula (III)) se pueden utilizar, por ejemplo, 2,5-dimetil-2,5-hexanodiol, 2,5-dietil-2,5-hexanodiol, 2-etil-5-metil-2,5-hexanodiol, 2,4-dimetil-2,4-pentanodiol, 2,3-dimetil-2,3-butanodiol, 1,4-(2'-hidroxipropil)benceno y 1,3-(2'-hidroxipropil)benceno.
Preferentemente, como dioles (u_{1}) se utilizan 2-propil-2-etil-1,3-propanodiol, 2,2-dietil-1,3-propanodiol, 2-butil-2-etil-1,3-propanodiol y 2-etil-2-fenil-1,3-propanodiol, y como componente (u_{2}) se utilizan 2,3-dimetil-2,3-butanodiol y 2,5-dimetil-2,5-hexanodiol. De forma especialmente preferente, como componente (u_{1}) se utilizan 2-butil-2-etil-1,3-propanodiol y 2-etil-2-fenil-1,3-propanodiol, y como componente (u_{2}) se utiliza 2,5-dimetil-2,5-hexanodiol.
Los dioles (u_{1}) y/o (u_{2}) se utilizan habitualmente en una cantidad de entre un 0,5 y un 15% en peso, preferentemente entre un 1 y un 7% en peso, en cada caso con respecto al peso total de los componentes estructurales utilizados para la preparación de las resinas de poliuretano (A3).
Como isocianatos multifuncionales típicos para la preparación de las resinas de poliuretano se utilizan poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos y/o aromáticos con como mínimo dos grupos isocianato por molécula. Preferentemente se emplean isómeros o mezclas de isómeros de diisocianatos orgánicos. Debido a su buena resistencia frente a la luz ultravioleta, los diisocianatos (ciclo)alifáticos producen productos con poca tendencia al amarilleo. El componente poliisocianato utilizado para la formación del prepolímero también puede contener una proporción de poliisocianatos de valencia superior, siempre que ello no provoque ninguna gelificación. Como triisocianatos se han obtenido buenos resultados con productos formados mediante trimerización u oligomerización de diisocianatos o mediante reacción de diisocianatos con compuestos polifuncionales que contienen grupos OH o NH. Dado el caso, la funcionalidad media se puede reducir mediante adición de monoisocianatos.
Como ejemplos de poliisocianatos a utilizar se mencionan: diisocianato de fenileno, diisocianato de toluileno, diisocianato de xilileno, diisocianato de bisfenileno, diisocianato de naftileno, diisocianato de difenilmetano, diisocianato de isoforona, diisocianato de ciclobutano, diisocianato de ciclopentileno, diisocianato de ciclohexileno, diisocianato de metilciclohexileno, diisocianato de diciclohexilmetano, diisocianato de etileno, diisocianato de trimetileno, diisocianato de tetrametileno, diisocianato de pentametileno, diisocianato de hexametileno, diisocianato de propileno, diisocianato de etiletileno y diisocianato de trimetilhexano.
Para producir soluciones de resina de poliuretano ricas en sólidos se utilizan, en particular, los diisocianatos de fórmula general (IV)
(IV)OCN ---
\melm{\delm{\para}{R _{2} }}{C}{\uelm{\para}{R _{1} }}
--- X ---
\melm{\delm{\para}{R _{2} }}{C}{\uelm{\para}{R _{1} }}
--- NCO
en la que X es un grupo hidrocarburo aromático bivalente, preferentemente un grupo naftileno, difenileno o 1,2-, 1,3- ó 1,4-fenileno, dado el caso sustituido con halógeno, metilo o metoxi, en especial un grupo 1,3-fenileno, y R_{1} y R_{2} son grupos alquilo de 1 a 4 átomos de C, preferentemente grupos metilo. Ya se conocen diisocianatos de fórmula general (IV) (su preparación se describe, por ejemplo, en los documentos EP-A-101 832, US-PS-3,290,350, US-PS-4,130,577 y US-PS-4,439,616), que en parte están disponibles en el mercado (por ejemplo, de American Cynamid Company 1,3-bis(2-isocianatoprop-2-il)benceno bajo el nombre comercial TMXDI (META)®).
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También son preferentes, como componente poliisocianato, los diisocianatos de fórmula (V):
2
en la que:
R
es un grupo alquilo o aralquilo bivalente de 3 a 20 átomos de carbono, y
R'
es un grupo alquilo o aralquilo bivalente de 1 a 20 átomos de carbono.
En general, los poliuretanos no son compatibles con agua, a no ser que durante su síntesis se incorporen ingredientes especiales y/o se lleven a cabo pasos de procedimiento especiales. Por consiguiente, para preparar las resinas de poliuretano se utilizan compuestos que contienen dos grupos H activos reactivos frente a grupos isocianato y como mínimo un grupo que asegura la dispersabilidad en agua. Los grupos adecuados de este tipo son grupos no iónicos (por ejemplo poliéteres), grupos aniónicos, mezclas ambos grupos o grupos catiónicos.
De este modo, para la resina de poliuretano se puede obtener un índice de acidez tan alto que el producto neutralizado se pueda dispersar de forma estable en agua. Para ello se pueden utilizar compuestos que contengan como mínimo un grupo reactivo frente a grupos isocianato y como mínimo un grupo apto para la formación de aniones. Grupos reactivos frente a grupos isocianato adecuados son, en particular, grupos hidroxilo y también grupos amino primarios y/o secundarios. Como grupos aptos para la formación de aniones se mencionan grupos carboxilo, grupos de ácido sulfónico y/o fosfónico. Preferentemente se utilizan ácidos alcanoicos con dos sustituyentes en el átomo de carbono alfa. El sustituyente puede ser un grupo hidroxilo, un grupo alquilo o un grupo alquiloílo. Estos polioles tienen como mínimo un grupo carboxilo, en general de 1 a 3, en su molécula. Tienen entre dos y aproximadamente 25, preferentemente entre 3 y 10, átomos de carbono. El poliol que contiene grupos carboxilo puede constituir entre un 3 y un 100% en peso, preferentemente entre un 5 y un 50% en peso, del componente de poliol total en el prepolímero de NCO.
La cantidad de grupos carboxilo ionizables disponibles en forma de sal debidos a la neutralización de los grupos carboxilo es, en general, de como mínimo un 0,4% en peso, preferentemente como mínimo un 0,7% en peso, con respecto a la sustancia sólida. El límite máximo es de aproximadamente un 12% en peso. La cantidad de ácidos dihidroxialcanoicos en el prepolímero no neutralizado da como resultado un índice de acidez de como mínimo 5 mg KOH/g, preferentemente como mínimo 10 mg KOH/g. En caso de índices de acidez muy bajos normalmente se requieren otras medidas para lograr la dispersabilidad en agua. El límite máximo del índice de acidez es de 150 mg KOH/g, preferentemente 40 mg KOH/g, con respecto a la sustancia sólida. El índice de acidez oscila preferentemente entre 20 y 40 mg KOH/g.
Los grupos isocianato del prepolímero que contiene grupos isocianato se someten a reacción con un agente modificador. Preferentemente, el agente modificador se utiliza en la cantidad necesaria para que produzca prolongaciones de cadena y, con ello, un aumento del peso molecular. Como agentes modificadores se utilizan preferentemente compuestos orgánicos que contienen grupos hidroxilo y/o grupos amino secundarios y/o primarios, en particular polioles bifuncionales, trifuncionales y/o de funcionalidad superior. Como ejemplos de polioles a utilizar se mencionan: trimetilolpropano, 1,3,4-butanotriol, glicerina, eritrita, mesoeritrita, arabita, adonita, etc. Preferentemente se utiliza trimetilolpropano.
Para preparar la resina de poliuretano (A3) preferentemente primero se prepara un prepolímero que presenta grupos isocianato, a partir del cual se prepara después la resina de poliuretano deseada mediante otra reacción, preferentemente de prolongación de cadena. La reacción de los componentes se produce siguiendo métodos bien conocidos de química orgánica (véase, por ejemplo, Kunststoff-Handbuch, tomo 7: Polyurethane, publicado por Dr. Y. Oertel, Carl Hanser Verlag, Munich, Viena 1983). En los documentos DE-OS-26 24 442 y DE-OS-32 10 051 se describen ejemplos para preparar los prepolímeros. La preparación de las resinas de poliuretano puede llevarse a cabo de acuerdo con los métodos conocidos (por ejemplo el procedimiento acetona).
La reacción de los componentes tiene lugar, preferentemente, en propionato de etoxietilo (EEP) como disolvente. La cantidad de EEP puede variar dentro de amplios márgenes y debería ser suficiente para formar una solución de prepolímero de viscosidad adecuada. En general se utiliza hasta un 70% en peso, preferentemente entre un 5 y un 50% en peso y en especial menos de un 20% en peso de disolvente, con respecto al contenido de sólidos. Por ejemplo, la reacción se realizar de forma totalmente preferente con un contenido de disolvente del 10 al 15% en peso de EEP con respecto al contenido de sólidos.
En caso dado, la reacción de los componentes puede tener lugar en presencia de un catalizador, por ejemplo compuestos de organoestaño y/o aminas terciarias.
La cantidad de los componentes para preparar los prepolímeros se elige de tal modo que la relación de equivalentes entre los grupos NCO y OH oscile entre 2,0 : 1,0 y >1,0 : 1,0, preferentemente entre 1,4 : 1 y 1,1 : 1.
El prepolímero de NCO contiene como mínimo aproximadamente un 0,5% en peso de grupos isocianato, preferentemente como mínimo un 1% en peso de NCO, con respecto a la materia sólida. El límite máximo es de aproximadamente un 15% en peso, preferentemente un 10% en peso, en especial un 5% en peso de NCO.
Como componente (A4) son adecuados todos los ligantes diluibles en agua compatibles con el resto de los ingredientes del componente (I), por ejemplo resinas de poliuretano acriladas y/o acrilatos de poliéster.
Además de los ingredientes esenciales de la invención, y dado el caso los ligantes adicionales (A), el componente (I) puede contener como ingrediente (B) cualquier pigmento y/o material de carga habitual para lacas en proporciones de entre un 0 y un 60% en peso con respecto al componente (I). Se pueden utilizar tanto los pigmentos habituales en productos de revestimiento acuosos, que no reaccionan con agua o no se disuelven en agua, como los pigmentos empleados habitualmente en productos de revestimiento convencionales. Los pigmentos pueden consistir en compuestos inorgánicos u orgánicos y pueden ser de efecto decorativo y/o de coloración. Por consiguiente, gracias a esta multiplicidad de pigmentos adecuados, el producto de revestimiento según la invención asegura una amplitud de aplicación universal del mismo y posibilita la obtención de numerosos tonos de color.
Como pigmentos de efecto se pueden utilizar pigmentos de copos metálicos, como bronces de aluminio comerciales, bronces de aluminio cromados según el documento DE-A-36 36 183 y bronces de acero fino comerciales, y también pigmentos de efecto no metálico, por ejemplo pigmentos de brillo perlino o de interferencia. Como ejemplos de pigmentos de coloración inorgánicos adecuados se mencionan: dióxido de titanio, óxidos de hierro, amarillo sicotrans y hollín. Como ejemplos de pigmentos de coloración orgánicos adecuados se mencionan: azul indantreno, rojo cromoftal, naranja irgazin y verde heliogen. Como ejemplos de materiales de carga adecuados se mencionan: creta, sulfato de calcio, sulfato de bario, silicatos como talco o caolín, ácidos silícicos, óxidos como hidróxido de aluminio o hidróxido de magnesio, nanopartículas o materiales de carga orgánicos como fibras textiles, fibras de celulosa, fibras de polietileno o serrín de madera.
Otro ingrediente esencial (C) del componente (I) consiste en como mínimo un disolvente orgánico, dado el caso diluible en agua. Estos disolventes también pueden participar en la reacción con el componente reticulante (II) y, en consecuencia, actuar como diluyentes reactivos.
Disolventes adecuados son, por ejemplo, los compuestos ya mencionados en relación con la preparación de las resinas de poliacrilato (A1) (véase más arriba). También son adecuados ésteres, cetonas, cetoésteres, glicol éteres como etilen glicol éter, propilen glicol éter o butilen glicol éter, glicol ésteres como etilen glicol éster, propilen glicol éster o butilen glicol éster, o ésteres de glicol éteres como propionato de etoxietilo e isopropoxipropanol. También entran en consideración disolventes alifáticos y aromáticos como dipenteno, xileno o Shellsol^{R}.
Los disolventes (C) pueden consistir además parcial o totalmente en compuestos oligoméricos de bajo peso molecular, que pueden ser reactivos o no reactivos frente al componente reticulante (II). Siempre que sean reactivos, se trata de diluyentes reactivos térmicamente reticulables.
Diluyentes reactivos térmicamente reticulables adecuados son por ejemplo los anteriormente descritos.
El componente (I) contiene como ingrediente (D), en caso dado, como mínimo un agente de neutralización. Como ejemplos de agentes de neutralización adecuados se mencionan: amoníaco, sales amónicas como carbonato de amonio o bicarbonato de amonio, y también aminas como trimetilamina, trietilamina, tributilamina, dimetilanilina, dietilanilina, trifenilamina, dimetiletanolamina, dietiletanolamina, metildietanolamina, trietanolamina y similares. La neutralización realizarse en fase orgánica o en fase acuosa. Preferentemente, como agente de neutralización se utiliza dimetiletanolamina.
La cantidad de agentes de neutralización (D) utilizados en total en el producto de revestimiento según la invención se elige de tal modo que se neutralicen de 1 a 100 equivalentes, preferentemente de 50 a 90 equivalentes, de los grupos ácidos del ligante (A). El agente de neutralización (D) se puede añadir al componente (I), (II) y/o (III). No obstante, el agente de neutralización (D) se añade preferentemente al componente (III).
El componente (I) puede contener como ingrediente (E) como mínimo un aditivo de control de reología. Los aditivos de control de reología adecuados son, por ejemplo, los dados a conocer en los documentos de patente WO 94/22968, EP-A-0 276 501, EP-A-0 249 201 o WO 97/12945; micropartículas poliméricas reticuladas, por ejemplo las publicadas en el documento EP-A-0 008 127; filosilicatos inorgánicos como silicatos de aluminio-magnesio, filosilicatos de sodio-magnesio y de sodio-magnesio-flúor-litio de tipo montmorillonita; ácidos silícicos como aerosiles; o polímeros sintéticos con grupos iónicos y/o de efecto asociativo, como alcohol polivinílico, poli(met)acrilamida, ácido poli(met)acrílico, polivinilpirrolidona, copolímeros estireno-anhídrido maleico o copolímeros etileno-anhídrido maleico y sus derivados, o uretanos o poliacrilatos etoxilados modificados de forma hidrófoba. Preferentemente, como aditivos de control de reología se utilizan poliuretanos.
El componente (I) puede contener además como mínimo otro aditivo para laca (E) habitual. Estos aditivos son por ejemplo antiespumantes, agentes auxiliares de dispersión, emulsionantes y agentes de nivelación.
Evidentemente, dichos aditivos (E) también se pueden añadir por separado al producto de revestimiento. En este caso, los aditivos (E) se designan como componente (IV).
Preferentemente, para preparar los productos de revestimiento según la invención se utilizan componentes (I) consistentes en
-
entre un 20 y un 90%, preferentemente entre un 30 y un 80%, en especial entre un 40 y un 75% y en particular entre un 45 y un 70% en peso del ingrediente según la invención,
-
entre un 0 y un 40% en peso de como mínimo una de las resinas poliméricas u oligoméricas (A1), (A2) y/o (A3), y también en caso dado (A4),
-
entre un 0 y un 60% en peso de como mínimo un pigmento y/o material de carga (B),
-
entre un 5 y un 50% en peso, preferentemente entre un 10 y un 40% en peso, de como mínimo un disolvente orgánico (C), dado el caso diluible en agua,
-
entre un 0 y un 20% en peso, preferentemente entre un 0,1 y un 10% en peso, de como mínimo un agente de neutralización (D) y
-
entre un 0 y un 20% en peso, preferentemente entre un 2 y un 10% en peso, de como mínimo un aditivo auxiliar y/o adicional (E) habitual (aditivo para laca),
siendo la suma de las proporciones en peso de los componentes siempre del 100% en peso.
Otro ingrediente esencial del producto de revestimiento según la invención consiste en como mínimo un reticulante (F) contenido en el componente (II).
Los reticulantes (F) consisten en al menos un diisocianato y/o poliisocianato (F) disuelto o disperso en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua.
El componente de poliisocianato (F) consiste en poliisocianatos orgánicos, en particular los denominados poliisocianatos de laca, con grupos isocianato libres unidos de forma alifática, cicloalifática, aralifática y/o aromática. Preferentemente se utilizan poliisocianatos de 2 a 5 grupos isocianato por molécula y con viscosidades de 100 a 10.000, preferentemente de 100 a 5.000 y - siempre que esté prevista una mezcla manual de los componentes (I), (II) y (III) - en particular de 1.000 a 2.000 mPas (a 23ºC). Dado el caso también se pueden añadir a los poliisocianatos pequeñas cantidades de disolventes orgánicos, preferentemente del 1 al 25% en peso con respecto al poliisocianato puro, para mejorar así la incorporación del isocianato y dado el caso reducir la viscosidad del poliisocianato a un valor dentro de los márgenes arriba mencionados. Disolventes adecuados como aditivos para los poliisocianatos son, por ejemplo, propionato de etoxietilo o acetato de butilo. Además, los poliisocianatos pueden estar modificados de forma hidrófila o hidrófoba del modo habitual y conocido.
Por ejemplo en "Methoden der organischen Chemie" Houben-Weyl, tomo 14/2, 4ª Edición, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1963, páginas 61 a 70, y en la publicación de W. Siefken, Liebigs Annalen de Chemie, tomo 562, páginas 75 a 136, se describen ejemplos de isocianatos adecuados. Por ejemplo son adecuados los isocianatos y/o los prepolímeros de poliuretano que contienen grupos isocianato mencionados en la descripción de las resinas de poliuretano (A3), que se pueden preparar mediante la reacción de polioles con un exceso de poliisocianatos y que preferentemente tienen baja viscosidad.
Otros ejemplos de poliisocianatos adecuados son prepolímeros de poliuretano que contienen grupos isocianato y que se pueden preparar mediante la reacción de polioles con un exceso de poliisocianatos y que preferentemente tienen baja viscosidad. También se pueden utilizar poliisocianatos que presentan grupos isocianurato, biuret, alofanato, iminooxadiazindona, uretano, urea y/o uretdiona. Los poliisocianatos que presentan grupos uretano se obtienen, por ejemplo, por reacción de una parte de los grupos isocianato con polioles, por ejemplo trimetilolpropano y glicerina. Preferentemente se emplean poliisocianatos alifáticos o cicloalifáticos, en particular diisocianato de hexametileno, diisocianato de hexametileno dimerizado y trimerizado, diisocianato de isoforona, 2-isocianatopropil-ciclohexilisocianato, diciclohexilmetano-2,4'-diisocianato, diciclohexilmetano-4,4'-diisocianato o 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano, diisocianatos derivados de ácidos grasos diméricos tales como los distribuidos por la firma Henkel bajo el nombre comercial DDI 1410, 1,8-diisocianato-4-isocianatometiloctano, 1,7-diisocianato-4-isocianatometilheptano o 1-isocianato-2-(3-isocianatopropil)ciclohexano, o mezclas de estos poliisocianatos.
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De forma totalmente preferente se utilizan mezclas de poliisocianatos que presentan de grupos uretdiona y/o isocianurato y/o grupos alofanato basados en diisocianato de hexametileno, tales como los formados por oligomerización catalítica de diisocianato de hexametileno utilizando catalizadores adecuados. Por lo demás, el componente de poliisocianato también puede consistir en cualquier mezcla de los poliisocianatos libres mencionados a modo de ejemplo.
El producto de revestimiento según la invención puede contener además reticulantes libres de grupos isocianato (F'). Dependiendo de su reactividad, éstos pueden estar contenidos en los componentes (I), (II) y/o (III); lo esencial es que los reticulantes (F') no influyan negativamente en la estabilidad de almacenamiento del componente correspondiente, por ejemplo produciendo una reticulación prematura. Por consiguiente, los especialistas pueden seleccionar de forma sencilla las combinaciones adecuadas de reticulantes (F') por una parte y componentes (I), (II) y/o (III) por otra.
Reticulantes (F') adecuados son, por ejemplo, diisocianatos y/o poliisocianatos bloqueados basados en los diisocianatos y/o poliisocianatos (F) anteriormente mencionados. Como ejemplos de agentes de bloqueo adecuados se mencionan: monoalcoholes alifáticos, cicloalifáticos o aralifáticos como alcohol metílico, butílico, octílico, láurico, ciclohexanol o fenilcarbinol; hidroxilaminas como etanolamina; oximas como metil etil cetonoxima, acetonoxima o ciclohexanonoxima; aminas como dibutilamina o diisopropilamina; compuestos CH-ácidos como diésteres de ácido malónico o acetoacetato de etilo; heterociclos como dimetilpirazol; y/o lactamas como épsilon-caprolactama. Estos reticulantes (F') pueden estar contenidos en los componentes (I), (II) y/o (III).
Otros ejemplos de reticulantes (F') adecuados son poliepóxidos (F'), en particular todos los poliepóxidos alifáticos y/o cicloalifáticos y/o aromáticos conocidos, por ejemplo basados en bisfenol A o bisfenol F. Como poliepóxidos (F') también son adecuados, por ejemplo, los poliepóxidos que se pueden obtener en el mercado bajo las denominaciones Epikote® de la firma Shell, Denacol® de la firma Nagase Chemicals Ltd., Japón, como por ejemplo Denacol EX-411 (pentaeritrita poliglicidil éter), Denacol EX-321 (trimetilolpropano poliglicidil éter), Denacol EX-512 (poliglicerol poliglicidil éter) y Denacol EX-521 (poliglicerol poliglicidil éter). En consecuencia, también son adecuados compuestos epóxido con como mínimo dos grupos epóxido por molécula. Estos reticulantes (F') pueden estar contenidos en los componentes (I) y/o (III).
Como reticulantes (F') también se pueden utilizar tris(alcoxicarbonilamino)triazinas de fórmula general
3
Estos reticulantes (F') pueden estar contenidos en los componentes (I) y/o (III).
En los documentos de patente US-A-4,939,213, US-A-5,084,541 o EP-A-0 624 577 se describen ejemplos de tris(alcoxicarbonilamino)triazinas (F') adecuadas. Principalmente se utilizan las tris(metoxi-, tris(butoxi- y/o tris(2-etilhexoxi-carbonilamino)triazinas.
Son ventajosos los ésteres mixtos metilo-butilo, los ésteres mixtos butilo-2-etilhexilo y los ésteres butílicos. En comparación con los ésteres metílicos puros, éstos tienen la ventaja de una mejor solubilidad en masas poliméricas fundidas y también presentan menor tendencia a la cristalización.
También se pueden utilizar resinas aminoplásticas, por ejemplo resinas de melamina, como reticulante (F'). En este contexto se puede emplear cualquier resina aminoplástica adecuada para lacas cubrientes transparentes o lacas transparentes, o una mezcla de resinas aminoplásticas de este tipo. Principalmente entran en consideración las resinas aminoplásticas habituales y conocidas cuyos grupos metilol y/o metoximetilo están desfuncionalizados en parte mediante grupos carbamato o alofanato. En los documentos de patente US-A-4 710 542 y EP-B-0 245 700 y en el artículo de B. Singh y colaboradores "Carbamylmethylated Melamines, Novel Crosslinkers for the Coatings Industry" en Advanced Organic Coatings Science and Technology Series, 1991, tomo 13, páginas 193 a 207, se describen reticulantes de este tipo. Estos reticulantes (F') pueden estar contenidos en los componentes (I) y/o (III).
Otros ejemplos de reticulantes (F') adecuados son beta-hidroxialquilamidas, por ejemplo N,N,N',N'-tetraquis(2-hidroxietil)adipamida o N,N,N',N'-tetraquis(2-hidroxipropil)adipamida. Estos reticulantes (F') pueden estar contenidos en los componentes (I) y/o (III).
Otros ejemplos de reticulantes (F') adecuados son siloxanos, principalmente siloxanos con al menos un grupo trialcoxisilano o dialcoxisilano. Estos reticulantes (F') pueden estar contenidos en los componentes (I), (II) y/o (III).
Los poliisocianatos (F) se utilizan ventajosamente en una cantidad de como mínimo un 70% en peso, en especial en una cantidad entre un 80 y un 100% en peso, con respecto al peso total de los reticulantes (F) y (F') en el producto de revestimiento según la invención.
Los ingredientes (G) y (H) del componente (II) corresponden a los ingredientes (C) y (E) del componente (I), excepto que en este caso se utilizan ingredientes que no reaccionan con grupos isocianato.
Preferentemente, para preparar los productos de revestimiento según la invención se utilizan componentes (II) que consisten en
(F)
entre un 50 y un 100% en peso, preferentemente entre un 60 y un 90% en peso, de como mínimo un reticulante (F),
(G)
entre un 0 y un 50% en peso, preferentemente entre un 10 y un 40% en peso, de como mínimo un disolvente orgánico, dado el caso diluible en agua, y
(H)
entre un 0 y un 20% en peso, preferentemente entre un 0 y un 10% en peso, de como mínimo una sustancia auxiliar y/o adicional habitual,
siendo la suma de las proporciones en peso de los ingredientes (F) a (H) siempre del 100% en peso.
Otro ingrediente esencial del producto de revestimiento según la invención consiste en el componente (III).
De acuerdo con la invención, este componente (III) contiene agua o es agua. De acuerdo con la invención resulta ventajoso que el componente (III) contenga otros ingredientes adecuados aparte de agua.
Ingredientes adecuados del componente (III) son, por ejemplo, los ingredientes esenciales de la invención anteriormente descritos, los ligantes adicionales (A), en particular las resinas poliméricas u oligoméricas (A1), (A2) y/o (A3) y en caso dado (A4), y también los diluyentes reactivos anteriormente descritos. En una forma de realización preferente, el componente (III) contiene los ligantes adicionales (A), en particular (A1), (A2) y/o (A3) y en caso dado (A4), en dispersión acuosa o en forma de suspensión espesa de polvo.
Si los ingredientes mencionados se encuentran en forma de una suspensión espesa de polvo, los productos de apresto ignífugo adicionales (F') pueden estar contenidos en las partículas de la suspensión espesa de polvo. Las suspensiones espesas de polvo son habituales y conocidas y se describen por ejemplo en los documentos de patente EP-A-0 652 264, US-A-4,268,542, DE-A-196 13 547 o DE-A-195 18 392.
De forma totalmente preferente, para preparar los productos de revestimiento según la invención se utilizan componentes (III) que consisten en
(J)
entre un 40 y un 90% en peso, preferentemente entre un 50 y un 85% en peso, de agua,
(K)
entre un 5 y un 50% en peso, preferentemente entre un 10 y un 45% en peso, del ligante (A), en particular de las resinas poliméricas u oligoméricas (A1), (A2) y/o (A3) y en caso dado (A4), disperso en agua,
(L)
entre un 0 y un 20% en peso, preferentemente entre un 2 y un 10% en peso, de como mínimo un agente de neutralización, y
(M)
entre un 0 y un 20% en peso, preferentemente entre un 2 y un 10% en peso, de como mínimo una sustancia auxiliar y/o adicional habitual (aditivo para laca),
siendo la suma de las proporciones en peso de los ingredientes (J) a (M) siempre del 100% en peso.
Los ingredientes (L) y (M) del componente (III) corresponden a los ingredientes (D) y (E) del componente (I).
El componente (III) que consiste en la forma dispersa en agua del componente (A), y con ello la forma dispersa en agua de los ligantes (A1), (A2) y/o (A3) y en caso dado (A4), se puede producir, por una parte, mediante la preparación de los componentes en disolventes orgánicos, neutralización subsiguiente de los grupos ácidos, en particular grupos carboxilo, con el agente de neutralización (L), y por último incorporación de los ingredientes de neutralización en agua desionizada, y, por otra parte, mediante polimerización en emulsión de los materiales monoméricos de los ligantes (A) en agua.
Preferentemente, en primer lugar se preparan los componentes (A1), (A2) y/o (A3), y en caso dado (A4), en disolventes orgánicos, a continuación se neutralizan y por último se dispersan en agua en forma neutralizada.
Para la preparación de la forma dispersa en agua de las resinas de poliacrilato (A1), la polimerización se lleva a cabo en el disolvente orgánico, preferentemente en varias etapas con alimentaciones independientes de monómeros y de iniciador. De forma totalmente preferente, la resina de poliacrilato (A1) se prepara según el procedimiento en dos etapas anteriormente descrito:
1.
polimerizando una mezcla de (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) o una mezcla de parte de los componentes (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) en un disolvente orgánico,
2.
después de añadir como mínimo un 60% en peso de la mezcla compuesta por (a1), (a2), (a4), (a5) y en caso dado (a6), añadiendo (a3) y el resto existente en caso dado de los componentes (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) y continuando con la polimerización y,
3.
una vez concluida la polimerización, neutralizando en caso dado, como mínimo parcialmente, la resina de poliacrilato (A1) obtenida.
Agentes de neutralización (L) adecuados para el paso 3 son, por ejemplo, amoníaco, las sales amónicas y aminas ya descritas en relación con la preparación del componente (I) (ingrediente (D) del componente (I)), pudiendo tener lugar la neutralización en fase orgánica o en fase acuosa. La cantidad total utilizada de agentes de neutralización (L) del componente (A1) se elige de tal modo que se neutralicen de 1 a 100 equivalentes, preferentemente de 50 a 90 equivalentes, de los grupos ácidos del ligante (A1).
Como ingredientes (A2) en el componente (III) se utilizan preferentemente poliésteres (A2) preparados mediante un procedimiento en dos etapas donde, en primer lugar, se prepara un poliéster que contiene grupos hidroxilo con un índice OH de 100 a 300 mg KOH/g, un índice de acidez inferior a 10 mg KOH/g y un peso molecular promedio en número Mn de 500 a 2.000 dalton, que después se somete a reacción, en una segunda etapa, con anhídridos carboxílicos para obtener el poliéster (A2) deseado. La cantidad de anhídrido carboxílico se elige de tal modo que el poliéster obtenido presente el índice de acidez deseado.
Una vez finalizada la reacción, el poliéster (A2) se neutraliza como mínimo parcialmente, utilizando de nuevo los agentes de neutralización (L) ya descritos en relación con la preparación del componente (I) (ingrediente (D) del componente (I)) y pudiendo realizarse la neutralización en fase orgánica o en fase acuosa.
Preferentemente, para preparar las resinas de poliuretano (A3) para el componente (III), en primer lugar se prepara un prepolímero que presenta grupos isocianato, a partir del cual se prepara después la resina de poliuretano (A3) mediante otra reacción, preferentemente de prolongación de cadena.
Una vez finalizada la polimerización, la resina de poliuretano obtenida se neutraliza como mínimo parcialmente utilizando de nuevo como agente de neutralización (L) adecuado amoníaco, las sales amónicas y aminas ya descritas en relación con la preparación del componente (I) (ingrediente (D) del componente (I)), y pudiendo tener lugar la neutralización en fase orgánica o en fase acuosa.
Como componente (A4) dado el caso adicionalmente presente son adecuados todos los ligantes diluibles en agua y/o dispersables en agua y compatibles con el resto de ingredientes del componente (III), por ejemplo resinas de poliuretano acriladas y/o acrilatos de poliéster.
Además, el producto de revestimiento según la invención puede contener hasta un 40% en peso, con respecto a su cantidad total, de ingredientes (N) endurecibles con radiación actínica, en particular radiación UV y/o haz electrónico. Éstos pueden estar contenidos en el componente (I), (II) y/o (III), en particular en el componente (I). Esto ofrece la ventaja consistente en que los productos de revestimiento según la invención son endurecibles tanto térmicamente como por radiación.
Como ingredientes (N) entran en consideración en principio todos los compuestos oligoméricos y poliméricos endurecibles con luz actínica y/o haz electrónico, tal como los utilizados habitualmente en el campo de los productos de revestimiento endurecibles por UV o por haz electrónico. Estos productos de revestimiento endurecibles por radiación contienen normalmente al menos uno y preferentemente varios ligantes endurecibles por radiación, en particular basados en prepolímeros etilénicamente insaturados y/u oligómeros etilénicamente insaturados, dado el caso uno o más diluyentes reactivos y dado el caso uno o más fotoiniciadores.
Ventajosamente, como ingredientes (N) se utilizan ligantes endurecibles por radiación. Como ejemplos de ligantes (N) endurecibles por radiación adecuados se mencionan: copolímeros (met)acrílicos con funcionalidad (met)acrilo, acrilatos de poliéter, acrilatos de poliéster, poliésteres insaturados, epoxiacrilatos, acrilatos de uretano, aminoacrilatos, acrilatos de melamina, acrilatos de silicona y los metacrilatos correspondientes. Preferentemente se utilizan ligantes (N) que estén libres de unidades estructurales aromáticas. Por consiguiente, preferentemente se emplean (met)acrilatos de uretano y/o (met)acrilatos de poliéster, en especial acrilatos de uretano alifáticos.
Los componentes (I), (II) y (III) empleador para preparar los productos de revestimiento se utilizan preferentemente en cantidades tales que la relación de equivalentes de grupos hidroxilo del ingrediente esencial de la invención, en caso dado de los ingredientes (A1), (A2) y/o (A3) y dado el caso (A4), y también en caso dado del diluyente reactivo endurecible térmicamente, con respecto a los grupos reticulantes del reticulante (F) y en caso dado (F') oscile entre
1 : 2 y 2 : 1, preferentemente entre 1 : 1,2 y 1 : 1,5.
Además, los productos de revestimiento según la invención presentan preferentemente un contenido total de
-
ingredientes esenciales de la invención entre un 5 y un 40% en peso, preferentemente entre un 10 y un 30% en peso,
-
ligantes (A) entre un 15 y un 60% en peso, preferentemente entre un 20 y un 50% en peso,
-
reticulantes (F) entre un 5 y un 30% en peso, preferentemente entre un 10 y un 20% en peso,
-
disolventes orgánicos (C) entre un 5 y un 25% en peso, preferentemente entre un 10 y un 20% en peso,
-
agua entre un 20 y un 60% en peso, preferentemente entre un 25 y un 50% en peso,
-
pigmentos y/o materiales de carga entre un 0 y un 50% en peso, preferentemente entre un 0 y un 30% en peso,
-
aditivos de laca habituales (E) entre un 0 y un 10% en peso, y también
-
ingredientes (N) endurecibles con luz actínica, en particular radiación UV, y/o haz electrónico, entre un 0 y un 40% en peso,
en cada caso con respecto al peso total del producto de revestimiento según la invención.
La preparación del componente (I) tiene lugar de acuerdo con métodos conocidos por los especialistas, mediante mezcla y en caso dado dispersión de los ingredientes individuales. Por ejemplo, la incorporación de los pigmentos de coloración (B) tiene lugar habitualmente mediante molienda (dispersión) de los pigmentos correspondientes en uno o más ligantes. La molienda de los pigmentos tiene lugar con ayuda de los dispositivos habituales, por ejemplo molinos de perlas y molinos de arena.
La preparación de los componentes (II), (III) y en caso dado (IV) también tiene lugar de acuerdo con métodos bien conocidos por los especialistas mediante mezcla o dispersión de los ingredientes individuales.
Los productos de revestimiento según la invención se preparan principalmente mediante el siguiente procedimiento de mezcla a partir de los componentes (I), (II), (III) y dado el caso (IV):
Para preparar los productos de revestimiento según la invención en primer lugar se mezclan los componentes (I) y (II), no conteniendo estos componentes (I) y (II) preferentemente ningún agente de neutralización. Después se añade a esta mezcla en caso dado el componente (IV). A continuación, la mezcla así obtenida se añade al componente (III) que contiene el agente de neutralización (L) y el producto de revestimiento obtenido se dispersa, o el componente (III) que contiene el agente de neutralización (L) se añade a la mezcla así obtenida.
Además, el producto de revestimiento según la invención se puede preparar de forma análoga al procedimiento recién descrito, pero en este caso el agente de neutralización (L) no está contenido en el componente (III), sino que se añade independientemente antes de la adición del componente (III).
Por otra parte, el producto de revestimiento según la invención también se puede preparar mezclando el componente (I) en primer lugar con el agente de neutralización (L). Evidentemente, en lugar de realizar esta mezcla también se puede utilizar un componente (I) que ya contenga el agente de neutralización (L). El componente (I) así obtenido se mezcla después con el componente (II) y en caso dado el componente (IV) (mezcla simultánea o sucesiva con (II) y en caso dado (IV)). A continuación, la mezcla obtenida se añade al componente (III) o se mezcla con el componente (III) y el producto de revestimiento obtenido en cada caso se homogeneiza mediante dispersión.
Los productos de revestimiento según la invención se pueden aplicar mediante los métodos de aplicación habituales, por ejemplo pulverización, aplicación con rasqueta, a brocha o por inmersión, sobre cualquier sustrato, por ejemplo metal, madera, plástico, vidrio o papel.
Debido a su composición, los productos de revestimiento según la invención son endurecibles tanto térmicamente como por radiación. En este contexto, el endurecimiento térmico y el endurecimiento por radiación pueden tener lugar simultáneamente.
De acuerdo con la invención resulta ventajoso realizar los dos pasos de endurecimiento de forma sucesiva, por lo que este procedimiento se utiliza de forma preferente. Si el endurecimiento térmico se lleva a cabo antes que el endurecimiento por radiación se obtienen resultados excelentes, por lo que este procedimiento se utiliza de forma totalmente preferente según la invención.
Cuando se utilizan en el lacado de reparación de automóviles, los productos de revestimiento según la invención se endurecen normalmente a temperaturas inferiores a 120ºC, preferentemente a temperaturas de como máximo 80ºC. Cuando se utilicen en el lacado en serie de automóviles se emplearán también temperaturas de endurecimiento más altas.
El endurecimiento de los productos de revestimiento según la invención por radiación, en particular radiación UV, no presenta ninguna particularidad en cuanto a su metodología, sino que se lleva a cabo en las instalaciones habituales y conocidas y bajo las condiciones descritas, por ejemplo, por R. Holmes en U. V. and E. B. Curing Formulations for Printing Inks, Coatings and Paints, SITA Technology, Academic Press, Londres, Reino Unido 1984, o por D. Stoyle y W. Freitag (editores) en Paints, Coatings and Solvents, Second Completely Revised Edition, Wiley-VCH, Weinheim, Nueva York, 1998.
Los productos de revestimiento según la invención se utilizan preferentemente para producir lacados cubrientes. Los productos de revestimiento según la invención se pueden utilizar en el lacado tanto en serie como de reparación de carrocerías de automóviles. No obstante, preferentemente se utilizan en el campo del lacado de reparación y el lacado de piezas de plástico.
Los productos de revestimiento acuosos según la invención se pueden utilizar como materiales de carga y para la producción de lacados cubrientes monocapa, y también como lacas base pigmentadas o como lacas transparentes en un procedimiento para producir un lacado multicapa (procedimiento "base coat-clear coat" - "capa base-capa transparente").
Ejemplos y Ensayo Comparativo
Ejemplo de Preparación 1
Preparación de una resina de poliacrilato (A1-1)
En un reactor de acero de 100 kilogramos adecuado para la polimerización, equipado con alimentador de monómeros, alimentador de iniciador, dispositivos para medir la temperatura, calefacción por aceite y condensador de reflujo, se introdujeron 25 kg de propionato de etoxietilo (EEP) y se calentaron a 130ºC. A continuación se añadió uniformemente y de forma dosificada, agitando, a lo largo de cuatro horas, una mezcla de 7,13 kg de metacrilato de butilo, 5,72 kg de metacrilato de metilo, 5,96 kg de estireno, 3,16 kg de metacrilato de laurilo y 6,76 kg de acrilato de hidroxietilo. La alimentación de iniciador comenzó cinco minutos antes de esta alimentación. La solución de iniciador (2,74 kg de hexanoato de terc-butilperoxietilo en 4,48 kg de EEP) se añadió uniformemente de forma dosificada a lo largo de 4,5 horas. La segunda alimentación de monómeros comenzó una vez transcurridas 2,5 horas del tiempo de dosificación de la primera alimentación de monómeros. La segunda alimentación de monómeros consistía en 2,8 kg de acrilato de hidroxietilo, 1,36 kg de ácido acrílico y 0,68 kg de EEP y se añadió uniformemente de forma dosificada a lo largo de 1,5 horas.
Se obtuvo la resina de poliacrilato (A1-1) con un contenido de sólidos de un 79,2% (una hora; 130ºC), un índice de acidez de 31,1 mg KOH/g y una viscosidad de 4,4 dPas (al 55% en EEP).
Ejemplo de Preparación 2
Preparación de un precursor de resina de poliéster
En un reactor de acero de 4 litros adecuado para reacciones de policondensación se cargaron 1.088 g de neopentilglicol éster de ácido hidroxipivalínico, 120 g de anhídrido ftálico, 1.268 g de ácido isoftálico, 21 g de butiletilpropanodiol, 489 g de neopentilglicol y 113 g de xileno. A continuación, la carga se calentó y el agua de condensación se retiró de forma continua, hasta alcanzar un índice de acidez de 3,5 mg KOH/g. A continuación, el contenido de sólidos se ajustó al 79,7% con EEP. La resina de poliéster resultante presentaba un índice de acidez de 4,4 mg KOH/g y una viscosidad de 3,6 dPas (al 60% en EEP).
Ejemplo de Preparación 3
Preparación de una resina de poliuretano (A3) dispersa en agua
En un reactor de acero de 4 litros adecuado para la síntesis de resina de poliuretano se cargaron 749 g del precursor de resina de poliéster del Ejemplo de Preparación 2, 6,6 g de etilbutilpropanodiol, 69 g de ácido dimetilolpropiónico y 318 g de diisocianato de m-tetrametilxilileno, y la mezcla se dejó reaccionar a una temperatura de producto de 110ºC hasta alcanzar un contenido constante de isocianato. Después se añadieron 101 g de trimetilolpropano en una sola parte y la mezcla se siguió calentando hasta que terminó la reacción. A continuación se añadieron 31,5 g de EEP. Después de 30 minutos de agitación, la mezcla se neutralizó con 36,7 g de dimetiletanolamina. La resina de poliuretano (A3) resultante se dispersó a una temperatura de 90 a 110ºC en 1.929,2 g de agua caliente a 60ºC. La dispersión resultante estaba libre de partículas de gel, era homogénea y presentaba un contenido de sólidos de un 36,1%, un índice de acidez de 30,3 mg KOH/g y un pH de 7,1. Las dispersiones eran estables al almacenamiento durante más de cuatro semanas a 40ºC.
\newpage
Ejemplo de Preparación 4
Preparación de una resina de poliacrilato (A1-2) dispersa en agua
La resina de poliacrilato se preparó en un reactor de acero de 4 litros con agitador, condensador de reflujo, dos alimentadores de monómeros y un alimentador de iniciador. En primer lugar se cargaron 385 g de n-butanol y se calentaron a 110ºC. En un plazo de cinco horas se añadió de forma dosificada una mezcla de 255 g de metacrilato de butilo, 197 g de metacrilato de metilo, 181 g de estireno, 113 g de Methacrylester 13 (alquil éster de ácido metacrílico de la firma Rohm & Haas) y 215 g de acrilato de hidroxietilo. Tres horas y media después de la primera alimentación de monómeros comenzó una segunda alimentación de monómeros consistente en 113 g de metacrilato de hidroxietilo y 58 g de ácido acrílico, que se añadió uniformemente de forma dosificada a lo largo de 1,5 horas. A continuación, la polimerización continuó durante dos horas. Después de llevar a cabo una neutralización con 63 g de dimetiletanolamina, la agitación continuó durante 30 minutos. La resina de poliacrilato (A1) neutralizada resultante se dispersó en 1.338 g de agua desionizada. El disolvente orgánico se eliminó por destilación en vacío hasta alcanzar un contenido residual <1,5%. La dispersión resultante se caracterizó después de ajustar el contenido de sólidos al 39,9% con agua desionizada. La dispersión presentaba un pH 7,2 y un índice de acidez de 41,4 mg KOH/g. También mostraba un comportamiento de viscosidad intrínseca y era estable al almacenamiento durante más de cuatro semanas
a 40ºC.
Ejemplo de Preparación 5
Preparación de una resina de poliacrilato 1 que contiene grupos poliéter a utilizar según la invención (ingrediente según la invención)
En un reactor de acero fino de 4 l adecuado para reacciones de polimerización, equipado con alimentador de monómeros, alimentador de iniciador, agitador y condensador de reflujo se cargaron 1.421 g de propionato de etoxietilo y se calentaron a 140ºC. A continuación se añadió uniformemente de forma dosificada a lo largo de cuatro horas una mezcla de 231 g de metacrilato de butilo, 261 g de metacrilato de metilo, 271 g de estireno, 300 g de monometacrilato de polietilenglicol y 437 g de acrilato de hidroxietilo. Cinco minutos antes de esta alimentación comenzó la alimentación de una mezcla de 125 g de hexanoato de terc-butilperoxietilo y 204 g de propionato de etoxietilo. El tiempo total de dosificación de la alimentación de iniciador fue de 4,5 horas. Después de dos horas de polimerización posterior, el disolvente se eliminó en vacío, con lo que resultó un contenido de sólidos (una hora; 130ºC) de un 80% en peso. A continuación se ajustó un contenido de sólidos de aproximadamente un 75% en peso con butilglicol. El ingrediente según la invención presentaba una viscosidad de 3,6 dPas (al 55% en propionato de etoxi-
etilo).
Ejemplo de Preparación 6
Preparación de una resina de poliacrilato 2 que contiene grupos poliéter a utilizar según la invención (ingrediente según la invención)
Se repitió el Ejemplo de Preparación 5, excepto que en lugar de monometacrilato de polietilenglicol se utilizó metacrilato de metoxipolietilenglicol. Se obtuvo un ingrediente según la invención con un contenido de sólidos de un 74,6% en peso (una hora; 130ºC) y una viscosidad de 3,0 dPas (al 55% en propionato de etoxietilo).
Ejemplos 1 y 2
Ensayo Comparativo V1
1.1 Preparación de lacas transparentes según la invención (Ejemplos 1 y 2) y de una laca transparente no correspondiente a la invención (Ensayo Comparativo V1)
Los ingredientes indicados en la Tabla 1 se mezclaron entre sí con ayuda de un agitador (600 r.p.m.) para preparar los componentes (I), (II) y (III) y las lacas transparentes. Para la aplicación, las lacas transparentes se ajustaron a una viscosidad de 35 s (vaso DIN 4).
TABLA 1
Composición de las lacas transparentes según la invención (Ejemplos 1 y 2) y la laca transparente no
correspondiente a la invención (Ensayo Comparativo V1)
Ingredientes Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ensayo
(partes en peso) (partes en peso) Comparativo V1
(partes en peso)
Componente (I)
Resina de poliacrilato 1 ^{a)} 15,5 \,
Resina de poliacrilato 2 ^{b)} 15,5 \,
Resina de poliacrilato (A1) ^{c)} 15,0 \,
Dimetiletanolamina 0,5
Butilglicol 2,0 2,0
Acetato de butilglicol 3,0 3,0
Surfinol^{R} 104 ^{d)} 1,0 1,0 1,0
Byk^{R} 331 ^{e)} 0,3 0,3 0,3
Byk^{R} 325 ^{f)} 0,3 0,3 0,3
Tinuvin^{R} 292 ^{g)} 0,5 0,5 0,5
Tinuvin^{R} 1130 ^{h)} 0,4 0,4 0,4
23,0 \, 23,0 \, 23,0 \,
Componente (II)
Desmodur^{R} VPLS 2102 ^{i)} 2,5 2,5 2,5
Desmodur^{R} VPLS 2025/l ^{j)} 12,0 \, 12,0 \, 12,0 \,
Propionato de etoxietilo 2,5 2,5 2,5
17,0 \, 17,0 \, 17,0 \,
Componente (III)
Agua comp. desalinizada 30 30 30
Dapral^{R} T210 ^{k)} \, 2 \, 2 \, 2
Dispersión de poliacrilato ^{l)} 10 10 10
Dispersión de poliuretano ^{m)} 18 18 18
60 60 60
a) Ingrediente según la invención de acuerdo con el Ejemplo de Preparación 5.
b) Ingrediente según la invención de acuerdo con el Ejemplo de Preparación 6.
c) Resina de poliacrilato (A1-1) según el Ejemplo de Preparación 1.
d) Humectante comercial. \hskip0,5cm
e), f) Agente de nivelación comercial de la firma Byk Gulden.
g), h) Agente fotoprotector de la firma Ciba-Geigy
i) \begin{minipage}[t]{150mm} Poliisocianato comercial de Bayer AG (alofanato basado en diisocianato de hexametileno, contenido de isocianato de un 20% y viscosidad <2.000 mPas).\end{minipage}
j) \begin{minipage}[t]{150mm} Poliisocianato comercial de la firma Bayer AG (isocianurato basado en diisocianato de hexametileno, contenido de diisocianato de un 22,5 por ciento y viscosidad <2.000 mPas). \end{minipage}
k) dialquil poliglicol éter comercial de la firma Akzo.
l) Resina de poliacrilato (A1-2) dispersa en agua según el Ejemplo de Preparación 4.
m) Resina de poliuretano (A3) dispersa en agua según el Ejemplo de Preparación 3.
\newpage
1.2 Preparación de revestimientos según la invención y no correspondientes a la invención y placas de prueba
Unas placas de acero, revestidas de forma habitual y conocida con una laca de inmersión electroforética y un material de carga, se revistieron con una laca base negra con un espesor de 12 a 15 \mum. La laca base se sometió a secado previo durante diez minutos a 80ºC. Después se aplicaron las lacas transparentes con diferentes espesores de capa. A continuación, las placas de prueba se ahornaron a 140ºC.
La Tabla 2 muestra una sinopsis de las condiciones de aplicación y los espesores de capa.
TABLA 2
Condiciones de aplicación y espesores de capa
Condiciones de aplicación Espesores de capa
Ejemplo 1 (\mum) Ejemplo 2 (\mum) Ensayo
Comparativo V1 (\mum)
1 p.a. + 1 p.p. 35 35 35
1 p.a. + 2 p.p. 50 60 60
1 p.a. + 3 p.p. 70 80 75
1 p.a. + 4 p.p. 80 95 80
p.a. = paso de adhesión (aplicación en capa fina)
p.p. = paso de pulverización
En todos los casos, el límite de burbujas es de 60 \mum; sólo aparecieron unas pocas picaduras finas.
El brillo determinado a 20º según DIN 67530 fue de 8 en el Ejemplo 1, 25 en el Ejemplo 2 y 88 en el Ensayo Comparativo V1.
La resistencia a la gasolina y el gasoil se comprobó de la siguiente manera: las placas de prueba lacadas se secaron al aire durante 24 horas a 23ºC. Después se colocaron tampones de filtro con un diámetro de 2,3 cm sobre las placas de prueba. Con una pipeta se vertieron gota a gota 0,75 ml de gasolina súper o gasoil (no más de cuatro semanas de antigüedad) sobre los tampones de filtro, y éstos se cargaron inmediatamente con pesos de 100 g. Los pesos y los tampones de filtro se retiraron después de cinco minutos. La gasolina súper o el gasoil en exceso se retiró y los lugares de actuación se examinaron inmediatamente en cuanto a la presencia de posibles marcas. Tanto en los Ejemplos 1 y 2 como en el Ensayo Comparativo V1 sólo había unas pocas marcas en el caso de la gasolina súper y no había ninguna marca en el caso de gasoil.
Las placas de prueba se sometieron al ensayo de atmósfera constante de agua de condensación (ensayo AC) según DIN 50417 y 53209.
La evaluación de la formación de ampollas se llevó a cabo según DIN 53209. Para ello se evaluó la frecuencia y el tamaño de las ampollas por unidad de superficie. Además se diferenció entre ampollas de tamaño medio (m) y grandes (g).
El hinchamiento presente de los revestimientos se evaluó en comparación con una placa de prueba no sometida a carga y se calificó de la siguiente manera:
Número característico Descripción
0 Sin cambios
1 Indicios de cambios
2 Ligeros cambios
3 Cambios medios
4 Grandes cambios
5 Cambios muy grandes
\newpage
La variación del tono de color se calificó de la siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
Nota Descripción
0 Ninguna
1 Indicios
2 Ligera
3 Media
4 Grande
5 Muy grande
\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla 3 muestra una sinopsis de los resultados de ensayo.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3
Resultados del ensayo AC
Condiciones y parámetros de Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ensayo
ensayo Comparativo V1
Tres días:
Hinchamiento 0 0 m0/g1
Variación del tono de color 0-1 3 5
Observaciones No hinchamiento No hinchamiento
Seis días:
Hinchamiento 0 0 m1/g3
Variación del tono de color 1 2 5
Observaciones No hinchamiento No hinchamiento Ampollas periféricas
muy hinchadas
Diez días:
Hinchamiento 0 0 m1/g5
Variación del tono de color 1 3 5
Observaciones No hinchamiento No hinchamiento Ampollas periféricas
muy hinchadas
Regeneración En orden En orden, muy Ligero hinchamiento,
ligeramente más velo de brillo, bordes
oscuro de ampollas
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados del ensayo demuestran la estabilidad extraordinariamente alta de las lacas transparentes según la invención.
La adherencia de las lacas transparentes se determinó con ayuda del ensayo de corte reticular, incluyendo el ensayo de corte en cruz, según DIN EN ISO 2409: 1994-10 antes y después del ensayo de pulverización de agua (ensayo AP). En cada ciclo, las placas de prueba se expusieron a condiciones de intemperie durante dos días en una cámara climática a una temperatura del espacio de ensayo de 18- 28ºC. Durante este tiempo, sobre las placas se pulverizó agua completamente desalinizada mediante un aparato de aerosol durante 5 minutos cada hora, y las placas se regeneraron después durante un día. También se evaluaron las ampollas, el hinchamiento y la variación del tono de color tal como se indica más arriba.
\newpage
La Tabla 4 muestra una sinopsis de los resultados del ensayo obtenidos.
Los resultados de ensayo respaldan la alta estabilidad y fuerza de adherencia de las lacas transparentes según la invención.
TABLA 4
Resultados del ensayo AP
Condiciones de ensayo, métodos Ensayo Ejemplo 1 Ejemplo 2
de ensayo, parámetros Comparativo V1
0 ciclos:
Corte reticular 0 0 0
Corte en cruz 3 1-2 1
2 ciclos:
Corte reticular 0 0 0
Corte en cruz 2-3 1-2 2-3
Variación del tono de color 3 0 1
Ampollas m4/g0-1 0 0
Hinchamiento 2-3 0 0
5 ciclos:
Corte reticular 0 0 0
Corte en cruz 3 1 1-2
Variación del tono de color 5 1 2-3
Ampollas m4/g0-1 0 0
Hinchamiento 3 0 0
Regeneración:
Corte en cruz 2 1 2
Observaciones Hinchamiento muy en orden en orden, ligeramente
ligero oscuro

Claims (13)

1. Producto de revestimiento consistente en como mínimo tres componentes, que incluye
(I)
un componente que contiene como mínimo una resina oligomérica o polimérica que contiene grupos hidroxilo, disuelta o dispersa en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como ligante (A),
(II)
un componente que contiene como mínimo un poliisocianato disuelto o disperso en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, como reticulante (F), y también en caso dado como mínimo otro reticulante (F'), y
(III)
un componente que contiene agua,
caracterizado porque el componente (I) o los componentes (I) y (III) contienen, como ligante (A), como mínimo una resina de poliacrilato (A) que contiene grupos hidroxilo con grupos poliéter laterales y/o terminales de fórmula general I,
(I),Y-(-O-R-)_{n}-
en la que el índice y las variables tienen los siguientes significados:
n =
3 a 100;
R =
alcanodiilo de 2 a 6 carbonos y cicloalcanodiilo de 3 a 8 carbonos;
Y =
átomo de hidrógeno o alquilo de 1 a 4 carbonos;
y teniendo el ligante (A) incorporados por polimerización
-
entre un 5 y un 45% en peso de como mínimo un (met)acrilato que contiene grupos poliéter,
-
entre un 15 y un 50% en peso de como mínimo un éster de ácido (met)acrílico esencialmente libre de grupos ácido, diferente de (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6) y copolimerizable con (a2), (a3), (a4), (a5) y (a6), o una mezcla de monómeros (a1) de este tipo,
-
entre un 10 y un 60% en peso de como mínimo un monómero etilénicamente insaturado, copolimerizable con (a1), (a3), (a4), (a5) y (a6) y diferente de (a5), que porta como mínimo un grupo hidroxilo por molécula y está esencialmente libre de grupos ácido, o una mezcla de monómeros (a2) de este tipo, y
-
entre un 0 y un 40% en peso de como mínimo una sustancia vinilaromática (a6),
sumando estas proporciones en total el 100% en peso, y definiéndose los monómeros (a3), (a4) y (a5) de la siguiente manera:
a3)
un monómero etilénicamente insaturado copolimerizable con (a1), (a2), (a4), (a5) y (a6) que porta por molécula como mínimo un grupo ácido que se puede transformar en el grupo anión ácido correspondiente, o una mezcla de monómeros de este tipo, y
a4)
en caso dado uno o más vinil ésteres de ácidos monocarboxílicos ramificados en posición alfa y de 5 a 18 átomos de C por molécula, y/o
a5)
en caso dado como mínimo un producto de reacción de ácido acrílico y/o metacrílico con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa de 5 a 18 átomos de C por molécula, o en lugar del producto de reacción una cantidad equivalente de ácido acrílico y/o metacrílico que se somete luego a reacción, durante la reacción de polimerización o después de ésta, con el glicidil éster de un ácido monocarboxílico ramificado en posición alfa de 5 a 18 átomos de C por molécula.
2. Producto de revestimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la resina de poliacrilato que contiene grupos hidroxilo (A) con grupos poliéter laterales y/o terminales está contenida en el componente (I) o en los componentes (I) y (III) en una cantidad entre un 20 y un 90%, preferentemente entre un 30 y un 80%, en especial entre un 40 y un 75% y en particular entre un 45 y un 70% en peso, con respecto a los componentes.
3. Producto de revestimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la resina de poliacrilato que contiene grupos hidroxilo (A) con grupos poliéter laterales y/o terminales presenta un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 50.000 dalton y un índice OH de 40 a 300 mg KOH/g.
\newpage
4. Producto de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la resina de poliacrilato (A) con grupos poliéter laterales y/o terminales en forma de una solución al 50% en propionato de etoxietilo presenta una viscosidad \leq 6,0 dPas a 23ºC.
5. Producto de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la fórmula general I el índice y las variables tienen los siguientes significados:
n =
3 a 100, preferentemente 5 a 70, en especial 10 a 50 y en particular 15 a 30;
R =
alcanodiilo de 2 a 6 carbonos y cicloalcanodiilo de 3 a 8 carbonos, en particular metileno, etileno, propileno, tetrametileno, pentametileno o hexametileno, o ciclopropanodiilo, ciclobutanodiilo, ciclopentanodiilo, ciclohexanodiilo, cicloheptanodiilo o ciclooctanodiilo;
Y =
átomo de hidrógeno o alquilo de 1 a 4 carbonos, en particular metilo, etilo, n- propilo o n-butilo.
6. Producto de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los grupos poliéter presentan un peso molecular promedio en número Mn de 133 a 1.500, preferentemente de 200 a 1.000, en especial de 250 a 900 y en particular de 300 a 800 dalton.
7. Producto de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como (met)acrilatos que contienen grupos poliéster se utilizan monometacrilatos y/o monoacrilatos de polietilenglicol y/o metacrilatos y/o acrilatos de metoxipolietilenglicol, presentando los grupos poliéter un peso molecular promedio en número Mn de 700 a 800, en particular 750.
8. Producto de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los componentes (I) y/o (III) contienen otros ligantes (A) que presentan grupos hidroxilo.
9. Producto de revestimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque los componentes (I) y/o (III) contienen como ligantes que presentan grupos hidroxilo (A) adicionales
(A1)
como mínimo un copolímero de acrilato (A1) que contiene grupos hidroxilo y grupos ácido que se pueden transformar en los grupos anión ácido correspondientes, disuelto o disperso en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 30.000 dalton, un índice OH de 40 a 200 mg KOH/g y un índice de acidez de 5 a 150 KOH/g,
(A2)
como mínimo una resina de poliéster (A2) que contiene grupos hidroxilo y grupos ácido que se pueden transformar en los grupos anión ácido correspondientes, disuelta o dispersa en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 30.000 dalton, un índice OH de 30 a 250 mg KOH/g y un índice de acidez de 5 a 150 KOH/g, y/o
(A3)
como mínimo una resina de poliuretano (A3) que contiene grupos hidroxilo y grupos ácido que se pueden transformar en los grupos anión ácido correspondientes, disuelta o dispersa en uno o más disolventes orgánicos, dado el caso diluibles en agua, con un peso molecular promedio en número Mn entre 1.000 y 30.000 dalton, un índice OH de 20 a 200 mg KOH/g y un índice de acidez de 5 a 150 KOH/g, y también
(A4)
dado el caso como mínimo otro ligante.
10. Producto de revestimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el componente (III) contiene los ligantes (A) adicionales, en particular (A1), (A2) y/o (A3) y dado el caso (A4) en dispersión acuosa.
11. Producto de revestimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el componente (III) contiene los ligantes (A) adicionales, en particular (A1), (A2) y/o (A3) y dado el caso (A4) en forma de una suspensión espesa de polvo.
12. Producto de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los componentes (I), (II) y/o (III) contienen como reticulante adicional (F') como mínimo un compuesto epóxido con al menos dos grupos epóxido por molécula, como mínimo una resina aminoplástica, como mínimo un poliisocianato bloqueado, como mínimo una tris(alcoxicarbonilamino)triazina, como mínimo un siloxano y/o como mínimo una beta-hidroxialquilamida.
13. Utilización de los productos de revestimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12 en el lacado en serie de automóviles, en el lacado de reparación, en particular el lacado de reparación de automóviles, para el revestimiento de plásticos y como lacas cubrientes y/o materiales de carga.
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