ES2251039T3 - Dispersion acuosa de laca en polvo. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION TRATA DE UN PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACION DE UNA DISPERSION ACUOSA DE PINTURA EN POLVO, CARACTERIZADA PORQUE UNA PASTA LIQUIDA QUE CONTIENE LIGANTES Y RETICULANTES, ASI COMO OPCIONALMENTE CATALIZADORES, ADYUVANTES Y OTROS ADITIVOS, DESGASIFICANTES, ABSORBENTES DE UV, INICIADORES RADICALES Y/O ANTIOXIDANTES SE MEZCLAN, SE COLOCA EN UN DISPOSITIVO DE EMULSIFICACION PREFERIBLEMENTE CON LA ADICION DE AGUA Y ESTABILIZANTES, Y LA EMULSION OBTENIDA SE ENFRIA Y SE FILTRA.

Description

Dispersión acuosa de laca en polvo.

La presente invención se refiere a una dispersión acuosa de laca en polvo especialmente adecuada para revestir carrocerías de automóviles recubiertas con lacas base acuosas.

Para el revestimiento de carrocerías de automóviles actualmente se utilizan preferentemente lacas líquidas. Éstas provocan diversos problemas medioambientales debido a su contenido de disolventes. Esto es aplicable, también, en el caso de utilización de lacas acuosas.

Hasta la fecha solamente se emplean colorantes de dispersión completamente libres de disolventes en sectores de aplicación que son relativamente poco exigentes en cuanto a las características superficiales finales (por ejemplo en pinturas de pared en la protección de edificios). En aquellos casos en los que el revestimiento ha de cumplir las máximas exigencias tanto ópticas como mecánicas, por ejemplo en "coil-coating" (revestimiento de bobinas) o en la lacas cubrientes para automóviles, hoy por hoy no es posible renunciar por completo a los disolventes orgánicos. Así, muchas lacas acuosas tienen un contenido residual de disolventes orgánicos de entre el 10 y el 20% y han de considerarse, por ello, más como un sistema de laca con menos cantidad de disolventes.

Por esta razón, en los últimos años se han hecho múltiples esfuerzos para utilizar lacas en polvo en los revestimientos. Sin embargo, hasta la fecha los resultados no son satisfactorios, en especial, en lo referente a conseguir un aspecto uniforme son necesarios mayores espesores de capa. Además, las películas de laca a base de polvo siguen sin ser óptimas en cuanto a sus características ópticas, como son nivelación y brillo, y en cuanto a sus características mecánico-tecnológicas como son productos químicos, resistencia al clima y a las gotas de agua. Además, las reacciones de reticulación necesarias bajo las condiciones de las cadenas de lacado con lacas en polvo dentro del sector automóvil tienen, en parte, puntos débiles en cuanto a la resistencia a los productos químicos y al rayado.

Por otro lado, la utilización de lacas en forma de polvo requiere otras tecnologías de aplicación, de manera que se hacen necesarios equipos especiales para el lacado. Por ello, con frecuencia integrar la tecnología de lacas en polvo en las líneas de lacado ya existentes no es rentable desde el punto de vista económico y, por tanto, el cambio a sistemas de lacas libres de disolventes hasta una instalación nueva de toda la planta de lacado se retrasa. Actualmente, debido al tamaño de partícula relativamente grande, de aproximadamente 25 \mum, implicado al aplicar la tecnología de lacas en polvo prácticamente no se pueden producir películas de laca que tengan un espesor de capa inferior a 50 \mum.

Las instalaciones diseñadas para lacas líquidas no pueden utilizarse para lacas en polvo. Por otro lado, las lacas líquidas tienen las desventajas arriba enunciadas, especialmente los sistemas de laca acuosos, menos contaminantes, únicamente representan un compromiso entre el contenido de disolventes y la calidad del revestimiento. En muchos casos solamente se consigue mejorar las características de la película a costa de un mayor contenido en disolventes. Por esta razón se están intentando desarrollar lacas en polvo en forma de dispersiones acuosas, que se pueden procesar con la tecnología de lacas líquidas (US-PS 3 737 401, US-PS 3 787 230, DE-AS 2 601 618, DE-OS 2 140 843, DE 2 716 118, US-PS 4 477 530, US-PS 4 886 249, BASF F+F AG (1987), US-PS 4 510 275, US-PS- 4 122 055, US-PS 4 385 138, WO 96/37561).

Estas llamadas "powder-slurries" (suspensiones espesas de polvo) son dispersiones acuosas estables de lacas en polvo. Los primeros "powder-slurries" se prepararon mediante suspensión de lacas en polvo en agua. El tamaño de partícula de la resina de laca en polvo era en este caso de 0,5-80 \mum. Se pudieron obtener fórmulas de lacas con un contenido en sólidos en el rango del 20-70%. Frente a las lacas acuosas, en las "powder-slurries" no es necesaria la adición de disolventes orgánicos como niveladores puesto que las partículas de laca pueden extenderse bien por la fase acuosa después de la aplicación de la laca. Esto es posible debido a que, en este momento, las partículas de resina están presentes en un medio con una viscosidad relativamente baja y disponen así de una movilidad suficiente. Durante el proceso de secado en el horno siguiente se produce una reacción de los ligantes y las partículas del reticulante, de manera que esta movilidad se pierde a medida que se estructura la reticulación. Después del secado previo de una "powder-slurry", se puede considerar ésta, de forma simplificada, como una laca en polvo. En cuanto al tamaño de partícula de las resinas, sin embargo, los sistemas se diferencian claramente entre sí, lo que se refleja en la aplicación de "powder-slurries" en un menor espesor de capa (20-45 \mum) de la laca seca en un horno. La ventaja de las lacas en polvo, es decir la separación en tiempo de la fusión de las partículas de resina para formar una película lisa y reacción subsiguiente para obtener una reticulación cerrada, por tanto, también se puede encontrar en los sistemas "powder-slurry".

Las "powder-slurries" y su preparación constituyen el objeto de numerosas publicaciones y solicitudes de patente. Así, en la DE-OS 2 140 843 se describe la preparación de una laca en polvo mediante inyección o introducción a presión de una pintura de laca en agua, separación y secado del polvo precipitado. Como alternativa a este procedimiento de preparación se intentó transformar lacas en polvo por trituración mecánica previa seguida de molienda fina en agua para obtener "powder-slurries".

De la memoria de patente US 4 268 542 se conoce, además, un procedimiento en el que se utiliza una mezcla (slurry) de laca en polvo que es adecuada para el revestimiento de automóviles. Aquí se aplica, en primer lugar, una capa tradicional de polvo sobre la carrocería y como segunda capa la mezcla (slurry) de laca transparente. Con esta mezcla (slurry) de laca transparente es necesario trabajar con altas temperaturas de secado en horno (más de 160ºC).

En la US-PS 5 379 947 se describe un sistema "powder-slurry" para el revestimiento de automóviles que se basa en un ligante hidroxifuncional y un reticulante diisocianato de isoforona bloqueado con epsilon-caprolactama. Después de la aplicación neumática-electrostática de la "powder-slurry" se realiza, en primer lugar, un secado previo durante 10 minutos a 49ºC para después secar en horno durante 30 minutos a 177ºC.

Para los primeros lacados del automóvil, hasta la fecha no se han aplicado en la práctica temperaturas de secado en horno superiores a 150ºC debido a razones económicas y a la estabilidad del color de las lacas base. Además, la finura de las partículas de polvo no es satisfactoria.

Los procedimientos de preparación descritos en las patentes arriba mencionados para obtener "powder-slurry" parten de la micronización de resinas sólidas. Éstas se mezclan, en primer lugar y de forma previa, en un mezclador de sólidos, después se homogeneizan en una extrusora, se pulverizan con un molino y, a continuación, se muelen en húmedo en agua junto con diferentes aditivos como son reticulantes y dispersantes, en molinos de agitación, hasta obtener un tamaño de partícula definitivo en el rango
de 3-20 \mum.

Este procedimiento no solamente es muy costoso y está sujeto a fallos, sino también conduce a restricciones que han de tenerse en cuenta en el momento de la síntesis del ligante y del reticulante. Así, la temperatura de transición vítrea de la resina sólida no puede ser inferior a un determinado valor para que quede asegurada una suficiente resistencia de bloque, que es una de las condiciones previas para la micronización, y permitir el almacenamiento de la resina en forma de polvo sin problemas. El valor límite superior de la temperatura de transición vítrea queda fijado por la exigencia de una muy buena nivelación a temperaturas bajas de secado en horno, es decir una alta reactividad de la combinación ligante y reticulante.

De la WO 96/32452 se conoce un procedimiento en el que se dispersan partículas sólidas de polvo en agua.

De la FR 2.230.699 se conoce la emulsificación previa en agua de una dispersión acuosa conocida de un ligante y, en caso dado, reticulante, que se licuaron por calentamiento. Se describe en la misma una emulsificación previa normal que no exige ningún marco de tiempo especial.

La presente invención tiene ahora el objetivo de proporcionar un procedimiento para preparar una dispersión acuosa de laca en polvo que se pueda aplicar sobre carrocerías de automóviles con las tecnologías de lacado en líquido conocidas hasta la fecha y que, en especial, pueda secarse en un horno a temperaturas inferiores a 150ºC.

Este objetivo se alcanza gracias a que se introduce una masa fundida líquida mezclada, que contiene el ligante y el reticulante así como, eventualmente, catalizadores, sustancias auxiliares y otros aditivos, como son medios desgasificantes, absorbentes UV, captadores de radicales y/o antioxidantes, en un dispositivo emulsificador, preferentemente con adición de agua y estabilizadores, se enfría y se filtra la emulsión obtenida, donde el tiempo de permanencia desde el inicio de la fase de mezcla hasta el final de la fase de enfriamiento es inferior a 5 segundos y donde se juntan la masa fundida del ligante y del reticulante solamente justo antes de la zona de mezcla.

Para conseguir una alta calidad de la mezcla es esencial, según la invención y frente al estado actual de la técnica, realizar la mezcla sin disolventes en la masa fundida. De acuerdo con esto, los componentes polímeros se alimentan a los agregados dispersos en forma de masas fundidas viscosas de resina.

Para ello es necesario fundir los ligantes y reticulantes. La relación entre los reticulantes y los ligantes es de 0,6 a 1:1,4, preferentemente 0,8:1 hasta 1:1,2. De preferencia, los reticulantes y los ligantes se calientan en recipientes separados. La temperatura se selecciona, en este caso, de forma que ambos componentes se fundan y que su viscosidad permita el siguiente procesamiento, en especial el transporte. Cuanto mayor es la temperatura de la masa fundida tanto menor es la viscosidad y tanto mejor calidad de mezcla se puede conseguir. Sin embargo, es necesario excluir en la medida de los posible una reacción de reticulación. La reacción de reticulación se desarrolla a temperaturas altas con una velocidad claramente mayor. Por esta razón el rango temperatura-tiempo es muy estrecho, durante el cual el tiempo de permanencia disponible hasta el enfriamiento tiene la duración suficiente y al mismo tiempo es posible una buena emulsificación. Para aprovechar esto con la mayor eficacia posible, se unen las masas fundidas de ligante y reticulante justo por delante de la zona de mezcla.

Antes de transportar los componentes a través de la planta, ésta puede calentarse, preferentemente con vapor, hasta alcanzar la temperatura de proceso deseada. A continuación, se transportan la mezcla fundida ligante-aditivos y la masa fundida del reticulante, de preferencia, en tuberías de alimentación traceadas, separadas por medio de bombas, a través de toda la planta y se dosifica a un mezclador. Controlando el caudal volumétrico de las bombas de alimentación se puede ajustar una relación estequiométrica de la mezcla ligantes/aditivos y de la masa fundida del reticulante. Preferentemente, la relación entre los grupos OH de los acrilatos y los grupos NCO latentes del acelerador de endurecimiento es de 0,6:1 hasta 1:1,4, en especial de 0,8:1 hasta 1:1,2.

La mezcla líquida se emulsiona, a continuación, inmediatamente en agua. Aquí se añade un emulsificante a la fase orgánica y/o al agua. En caso de utilizar una solución acuosa emulsificador/estabilizador, ésta se calienta bajo presión hasta alcanzar una temperatura cercana a la temperatura de mezcla y se emulsiona en ella la mezcla líquida ligante-reticulante.

La mezcla y la emulsión pueden realizarse en dos dispositivos separados (Figura 2) o en un solo dispositivo multietapa (Figura 3). La segunda solución tiene claras ventajas por razones de reticulación, puesto que aquí se minimiza el tiempo de permanencia a altas temperaturas. El disolvente orgánico eventualmente existente puede separarse a continuación de la fase acuosa directamente por destilación a vacío a baja temperatura.

A continuación de la emulsión se lleva a cabo de inmediato un enfriamiento. Este ha de realizarse de manera que, por un lado, las partículas dispersas de resina no queden adheridas entre sí y, por otro lado, el tiempo de permanencia hasta el momento en el que ya no se puede producir ninguna reacción de reticulación sea lo más corto posible. Este objetivo puede alcanzarse, por ejemplo, utilizando un intercambiador de calor, enfriando por inyección de agua fría o inyectando la emulsión por toberas en agua fría.

Para excluir reacciones de reticulación durante la fase de mezcla, la fase de emulsificación y enfriamiento, el tiempo de permanencia desde el inicio de la fase de mezcla hasta el final de la fase de enfriamiento ha de reducirse lo máximo posible. Esto es, menos de 5 segundos, preferentemente menos de 1 segundo. Por esta razón se prefieren los procesos continuos. Para este fin se utilizan dispositivos tales como aparatos rotor-estator-dispersor (molinos coloidales dentados o molinos de rotor en húmedo, máquinas de dispersión con coronas dentadas, mezcladores intensivos), así como mezcladores estáticos (Figura 1).

Estos dispositivos pueden utilizarse en los circuitos representados en las Figuras 2 y 3. En la Figura 2, los pasos de mezcla y trituración se realizan en dos dispositivos diferentes. Para la mezcla se utilizan también aquí grupos rotor-estator así como, preferentemente, mezcladores estáticos, alcanzándose, gracias a la selección de los parámetros de proceso, una suficiente intensidad de mezcla y, al mismo tiempo, un consumo de energía lo más reducido posible o un calentamiento, es decir una alimentación de calor, lo más reducido posible. Para la emulsión subsiguiente en agua es posible inyectar en agua mediante toberas la mezcla ligante-reticulante. Si no se alcanzan los grados de fineza suficientes se pueden utilizar, de nuevo, grupos rotor-estator o mezcladores estáticos. El rendimiento local puede aumentarse todavía más utilizando, tal como se ha descrito arriba, un homogeneizador de alta presión. En este caso se pasa la emulsión a través de finas aberturas sometiéndola a presiones en el rango de 100-1.500 bar, preferentemente de 100 a 1.000 bar, en especial de 100 a
200 bar, lo que conduce a una clara reducción del tamaño de gota y, por tanto, a una mayor estabilidad de la emulsión durante el almacenamiento.

Las variantes de micronización presentadas conducen a dispersiones libres de disolventes con tamaños medios de partícula en el rango de 100 a 10.000, preferentemente de 150 a 6.000, en especial de 400 a 4.000, en particular de 600 a 3.500 nm, por lo que sus partículas son considerablemente más finas que las de las dispersiones acuosas obtenidas por trituración en húmedo de lacas en polvo según la técnica actual (tamaño de partícula 3-20 \mum).

Aunque por medio de la polimerización en emulsión según el estado actual de la técnica se pueden preparar dispersiones polímeras de partículas finas, éstas tienen normalmente pesos moleculares muy altos (> 100.000 g/mol). Un alto peso molecular, sin embargo, conduce a una menor velocidad de difusión de las partículas poliméricas durante la fase de secado en horno, debido a lo cual pueden presentarse a su vez defectos de nivelación en la película de laca. Según la invención, sin embargo, los pesos moleculares oscilan en el rango de 1.000 a 20.000, preferentemente de 1.000 a 10.000, en especial de 1.500 a 6.000, en particular de 1.500 a 4.000 g/mol, de manera que no se presenta el inconveniente mencionado de una menor velocidad de difusión.

Para la dispersión de laca en polvo según la invención se pueden utilizar los ligantes ya conocidos de la técnica actual, por ejemplo poliacrilatos, poliuretanos y resinas aminoplásticas.

También se pueden utilizar ligantes con contenido en epoxi. Según la invención también se puede utilizar, por tanto, una dispersión acuosa de laca en polvo compuesta por un componente A sólido en forma de polvo y un componente B acuoso, donde

el componente A, es una laca en polvo que con-
tiene:

a)

como mínimo un ligante con contenido en epoxi que contiene del 30 al 45%, preferentemente del 30 al 35%, de monómeros que contienen glicidilo, en caso dado junto con compuestos vinilaromáticos, preferentemente estireno,

b)

como mínimo un reticulante, preferentemente un ácido dicarboxílico alifático de cadena lineal y/o poliésteres carboxilo funcionales y

c)

en caso dado, catalizadores, sustancias auxiliares, aditivos típicos de las lacas en polvo, como son agentes desgasificantes, niveladores, absorbentes UV, captadores de radicales, antioxidantes,

y

el componente B es una dispersión acuosa que contiene:

a)

como mínimo un espesante no iónico y

b)

en caso dado, catalizadores, sustancias auxiliares, antiespumantes, sustancias auxiliares de dispersión, reticulantes, preferentemente dispersantes carboxilo funcionales, antioxidantes, absorbentes UV, captadores de radicales, pequeñas cantidades de disolventes, niveladores, biocidas y/o agentes de retención de agua.

Dispersiones con esta composición se utilizan especialmente para lacas en polvo transparentes.

Como ligantes epoxi funcionales para la laca en polvo sólida que se utiliza para preparar la dispersión son adecuados, por ejemplo, resinas de poliacrilato que contienen grupos epoxi, que se pueden obtener por copolimerización de al menos un monómero etilénicamente insaturado que contiene como mínimo un grupo epóxido en su molécula con como mínimo otro monómero etilénicamente insaturado que no contiene ningún grupo epóxido en su molécula, y donde al menos uno de los monómeros es un éster de ácido acrílico o metacrílico. Tales resinas de policarilato que contienen grupos epóxido se conocen, por ejemplo, de la EP-A-299420, DE-B-11 14 650, DE-B 27 49 578, US-A-4.091.048 y US-A-3.781.379.

Como ejemplos de monómeros etilénicamente insaturados que no contienen ningún grupo epóxido en su molécula se mencionan alquil ésteres de ácido acrílico y metacrílico de 1 a 20 átomos de carbono en ala parte alquilo, en especial acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, acrilato de
2-etilhexilo y metacrilato de 2-etilhexilo. Otros ejemplos de monómeros etilénicamente insaturados que no contienen ningún grupo epóxido en su molécula son las amidas de ácido, por ejemplo amida de ácido acrílico y amida de ácido metacrílico, compuestos vinilaromáticos como estireno, metilestireno y viniltolueno, nitrilos como acrilonitrilo y metacrilonitrilo, halogenuros de vinilo y vinilideno como cloruro de vinilo y fluoruro de vinilideno, vinil ésteres como acetato de vinilo y monómeros con grupos hidroxilo como acrilato de hidroxietilo y metacrilato de hidroxi-
etilo.

La resina de poliacrilato que contiene grupos epóxido tiene normalmente un peso equivalente en epóxido de 400 a 2.500, preferentemente de 420 a 700, un peso molecular promedio en número (determinado por cromatografía de permeabilidad en gel utilizando un estándar de poliestireno) de 2.000 a 20.000, preferentemente de 3.000 a 10.000, y una temperatura de transición vítrea (T_{G}) de 30 a 80ºC, preferentemente de 40 a 70ºC, en especial de 40 a 60ºC (medida con ayuda de calorimetría de barrido diferencial (Differential Scanning Calorimetrie - DSC)). Muy en especial la temperatura T_{G} es de aproximadamente 50ºC. También se pueden utilizar mezclas de dos o más resinas de acrilato.

La resina de poliacrilato que contienen grupos epóxidos puede obtenerse por polimerización siguiendo métodos en general bien conocidos.

Como reticulantes se pueden utilizar todos los compuestos conocidos por los expertos de la técnica actual. Entre éstos se citan, por ejemplo, ácidos carboxílicos, en especial ácidos dicarboxílicos saturados de cadena lineal, alifáticos, de 3 a 20 átomos de carbono por molécula, por ejemplo ácido 1,12-decanodioico. Para modificar las características de las lacas transparentes en polvo acabadas se pueden utilizar, en caso dado, otros reticulantes que contengan grupos carboxilo. Como ejemplos se mencionan aquí ácidos di- y policarboxílicos saturados ramificados o insaturados de cadena lineal, así como polímeros con grupos carboxilo.

Además, también son adecuadas lacas en polvo que contienen un reticulante epoxi funcional y un ligante ácido funcional.

Como ligantes ácido funcionales son adecuadas, por ejemplo, resinas ácidas de poliacrilato que se pueden obtener por copolimerización de como mínimo un monómero etilénicamente insaturado que contiene al menos un grupo ácido con como mínimo otro monómero etilénicamente insaturado que no contiene ningún grupo ácido en su molécula.

El ligante que contiene grupos epóxido o bien el reticulante que contiene grupos epóxido y carboxilo, o bien el ligante, se utilizan, normalmente, en cantidades tales que por cada equivalente de grupo epóxido existen de 0,5 a 1,5, preferentemente de 0,75 a 1,25, equivalentes de grupo carboxilo. La cantidad de grupos carboxilo existente puede averiguarse por titulación con una solución alcohólica de KOH.

Según la invención, el ligante puede contener compuestos vinilaromáticos, especialmente estireno. Para reducir el peligro de formación de grietas, sin embargo, el contenido no sobrepasará el 35% en peso, preferentemente es del 10 al 25% en peso.

Las lacas en polvo sólidas contienen, eventualmente, uno o varios catalizadores adecuados para el endurecimiento. Los catalizadores adecuados son sales de fosfonio de ácidos orgánicos o inorgánicos, compuestos amonio cuaternarios, aminas, imidazol y derivados de imidazol. Los catalizadores se utilizan, generalmente, en porcentajes del 0,001% en peso hasta aproximadamente un 2% en peso, con respecto al peso total de la resina epóxido y el reticulante.

Ejemplos de catalizadores de fosfonio adecuados son ioduro de etiltrifenilfosfonio, cloruro de etiltrifenilfosfonio, tiocianato de etiltrifenilfosfonio, complejo ácido acético-acetato de etiltrifenilfosfonio, ioduro de tetrabutilfosfonio, bromuro de tetrabutilfosfonio y complejo ácido acético-acetato de tetrabutilfosfonio. Éstos y otros catalizadores de fosfonio adecuados se encuentran descritos, por ejemplo, en la US-PS 3.477.990 y US-PS 3.341.580.

Catalizadores de imidazol adecuados pueden ser, por ejemplo, 2-estirilimidazol, 1-bencil-2-metilimidazol, 2-metilimidazol y 2-butilimidazol. Éstos y otros catalizadores de imidazol se encuentran descritos, por ejemplo, en la patente belga nº 756.693.

Además, las lacas en polvo sólidas pueden contener, eventualmente, sustancias auxiliares y aditivos. Ejemplos son niveladores, antioxidantes, absorbentes UV, captadores de radicales, agentes de deslizamiento y agentes desgasificantes, por ejemplo, ben-
zoína.

Como niveladores son adecuados los niveladores a base de policarilatos, polisiloxanos o bien compuestos de flúor.

Los antioxidantes que se pueden utilizar son reductores, por ejemplo hidracida y compuestos de fósforo, así como captadores de radicales, por ejemplo 2,6-di-terc-butilfenol.

Como absorbentes UV se utilizan, preferentemente, triacinas y benzotrifenol.

Como captador de radicales se pueden utilizar derivados de tetrametilpiperidina.

Como el otro ingrediente, el componente B acuoso de la dispersión de la laca en polvo contiene como mínimo un espesante no iónico o iónico a). Preferentemente se utilizan espesantes a) asociativos no iónicos. Las características estructurales de tales espesantes a) asociativos son:

aa)

una estructura hidrófila que garantiza una suficiente solubilidad en agua y

ab)

grupos hidrófobos que son capaces de una interacción asociativa en un medio acuoso.

Como grupos hidrófobos se utilizan, por ejemplo, grupos alquilo de cadena larga, por ejemplo grupos dodecilo, hexadecilo u octadecilo, o grupos alcarilo, por ejemplo grupos octilfenilo o nonilfenilo. Como estructura hidrófila se utilizan preferentemente poliacrilatos, éter de celulosa o, en especial, poliuretanos que contienen como elemento polímero grupos hidrófobos.

Especialmente preferentes como estructuras hidrófilas son poliuretanos que contienen como componentes cadenas poliéter, en particular óxido de polietileno.

Para la síntesis de tales poliéter poliuretanos se emplean di- y/o poli-isocianatos, preferentemente diisocianatos alifáticos, en especial 1,6-hexametilendiisocianato, eventualmente alquil sustituido, para enlazar entre sí los componentes de poliéter terminados con grupos hidroxilo y para enlazar los componentes de poliéter con los componentes de los grupos terminales hidrófobos, que pueden ser, por ejemplo, aminas y/o alcoholes monofucionales, con los grupos aralquilo o alquilo de cadena larga.

El componente B puede contener, además, catalizadores, niveladores, antioxidantes, absorbentes UV, captadores de radicales y reticulantes. Esencialmente se piensa aquí en las sustancias ya enumeradas para el componente A.

Además, se pueden añadir al componente B sustancias auxiliares, antiespumantes, sustancias auxiliares de dispersión, biocidas, disolventes y neutrali-
zantes.

Como antiespumantes se consideran, preferentemente, polisiloxanos modificados.

Las sustancias auxiliares de dispersión son, por ejemplo, amonio preferentemente o bien sales metálicas de policarboxilatos.

Los neutralizantes que se pueden utilizar son, por ejemplo, aminas, amoniaco e hidróxidos metálicos. Según la invención, otros ligantes preferentes son compuestos hidroxi funcionales, en especial acrilatos con grupos hidroxilo. Especialmente preferentes son los polimetacrilatos hidroxi funcionalizados.

Otros ligantes preferentes según la invención son compuestos hidroxi funcionalizados, en especial acrilatos que contienen grupos hidroxilo. Especialmente preferidos son los polimetacrilatos hidroxi funcionalizados. Como ejemplos de poliacrilatos polihidroxi funcionales de este tipo (poliacrilatopolioles) se mencionan aquellos que contienen como unidades comonoméricas, preferentemente, hidroxialquil ésteres de ácido acrílico, metacrílico o de otro ácido carboxílico alfa,beta-etilénicamente insaturado. Estos ésteres pueden derivarse de un alquilenglicol esterificado con un ácido, o se pueden obtener por reacción del ácido con un óxido de alquileno.

Como hidroxilalquil ésteres se utilizan, preferentemente, hidroxilalquil ésteres de ácido (met)acrílico en los que el grupo hidroxilalquilo contiene hasta 4 átomos de carbono, o mezclas de estos hidroxialquil ésteres. Como ejemplos se citan (met)acrilato de
2-hidroxietilo, (met)acrilato de 2- ó 3-hidroxipropilo o (met)acrilato de 4-hidroxibutilo.

Como reticulantes se utilizan en este caso, preferentemente, isocianatos bloqueados. Mediante una combinación adecuada de diferentes prepolímeros poliisocianato con diferentes agentes de bloqueo se ajusta la reactividad del reticulante frente a los ligantes poliméricos que contienen hidrógeno activo de manera que la diferencia de temperatura entre la formación de la película y la reticulación sea lo suficientemente grande.

Para la estabilización se pueden utilizar los dispersantes o emulsificantes arriba mencionados. Además, también se pueden utilizar otras sustancias.

Para que la aplicación y las características de la película de la "powder-slurry" no se modifiquen, incluso después de un almacenamiento prolongado del material, el ligante y el reticulante no pueden entrar en reacción a temperatura ambiente ni entre sí ni con los aditivos añadidos ni con el agua que sirve como disolvente.

La estabilidad física se refleja en el comportamiento de sedimentación y de formación de aglomerados de las partículas de resina en solución acuosa. Las dispersiones finas existentes en la "powder-slurry" de partículas de laca en polvo, o bien de reactivos micronizados, tienen un tamaño de partícula medio de 100 a 10.000, preferentemente de 150 a 6.000, en especial de 400 a 4.000, en particular de 800 a 3.500 nm y un peso molecular de 1.000 a 20.000, preferentemente de 1.000 a 10.000, en especial de 1.500 a 6.000, en particular de 1.500 a 4.000 g/mol, donde las dispersiones finas no son estables sin las correspondientes sustancias tensioactivas y perderían, por tanto, sus características de procesamiento y el comportamiento de lacado debido a interacciones entre partículas.

En cualquier caso, los estabilizadores han de tener las siguientes características:

1.

Han de ser muy eficientes, es decir pequeñas dosis han de ayudar a estabilizar grandes cantidades del material de dispersión.

2.

Han de tener una hidrofilia que se puede conmutar, es decir, los grupos hidrófilos han de poder convertirse en sólidos por reacciones químicas en componentes estructurales hidrófobos.

3.

Han de ser compatibles desde el punto de vista del diseño estructural químico con la resina de laca para prevenir que se vea dañado el perfil de características debido a una desintegración o una síntesis incompleta.

Según la invención, se pueden utilizar emulsificantes basados en poliuretano, producidos por coadición de polialcoholes hidrófobos y poliésteres con diisocianatos y prolongación amínica, donde varía la composición de las sustancias y, por tanto, la anfifilia, el peso molecular y el número de grupos funcionales. Aquí se ajusta la anfifilia de tal forma a la superficie límite especial de la resina de laca/agua que se puede producir una dispersión de alta estabilidad con cantidades mínimas de estabilizador. Los grupos funcionales restantes, a su vez, se eligen de manera que durante el endurecimiento quedan integrados químicamente en la película de laca y "deshidrofilan" así el emulsificante.

Como alternativa, se pueden producir por polimerización transferida en fase liotrópica, poliacrilatos anfífilos de cadena corta a partir de ácido acrílico, acrilato de etilhexilo, acrilato de hidroxietilo y un comonómero aniónico. Además de la química de uretano, estos sistemas también permiten un diseño de estructura en 2 componentes "carboxi-epoxi". La dispersión de laca en polvo según la invención puede utilizarse como laca pigmentada o en forma de laca transparente para revestir lacas base, preferentemente en la industrial del auto-
móvil.

Las dispersiones de laca en polvo según la invención pueden aplicarse mediante los métodos conocidos de la tecnología de lacas líquidas. En especial, pueden aplicarse mediante pulverización a pistola. También se puede utilizar el método de alta rotación apoyado de forma electrostática o la aplicación neumática.

Las dispersiones de laca en polvo aplicadas sobre la capa de laca base usualmente se dejan secar al aire antes del secado en horno. Esto se realiza convenientemente, en primer lugar, a temperatura ambiente y, a continuación, a una temperatura ligeramente mayor. Normalmente, la temperatura incrementada es de 40 a 70ºC, preferentemente de 50 a 65ºC. El secado al aire se realiza durante 2 a 10 minutos, preferentemente de 4 a 8 minutos a temperatura ambiente. Con la temperatura incrementada se deja secar al aire de nuevo durante los mismos períodos.

El secado en horno puede realizarse a temperaturas de 130ºC. El secado en horno se puede realizar a temperaturas entre 130 y 180ºC, preferentemente de 135 a 155ºC.

Claims (11)

1. Procedimiento para preparar una dispersión acuosa de laca en polvo, caracterizado porque se introduce una masa fundida líquida que contiene el ligante y el reticulante en un dispositivo de emulsificación añadiendo agua y estabilizadores, porque la emulsión obtenida se enfría y se filtra, siendo el tiempo de permanencia desde el inicio de la fase de mezcla hasta el final de la fase de enfriamiento menor a
5 segundos, y donde las masas fundidas de ligante y reticulante se juntan de manera que quede excluida una reacción de reticulación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el ligante y los aditivos, por un lado, así como los reticulantes, por otro, se funden por separado, a continuación se mezclan y, finalmente, se realiza la dispersión.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la relación entre el ligante y el reticulante en la masa fundida es de 0,6:1 a 1:1,4.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la mezcla se pasa a través de finas aberturas con presiones de 100 a
1.500 bar.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las partículas de la emulsión se trituran previamente al enfriamiento en otro paso de procedimiento.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el enfriamiento se consigue por medio de intercambiadores de calor, inyección de agua en la emulsión o inyección de la emulsión en agua.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque se utilizan aparatos de dispersión rotor-estator, molinos coloidales de dientes o molinos de rotor en húmedo, máquinas de dispersión de coronas dentadas, mezcladores intensivos o homogeneizadores de alta presión.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como ligante se utilizan resinas de poliacrilato, poliuretano y resinas aminoplásticas así como epoxiacrilatos.

9. Dispersión acuosa de laca en polvo caracterizada porque se puede preparar según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicacio-
nes 1-7.

10. Dispersión acuosa de laca en polvo según la reivindicación 9, caracterizada porque el tamaño medio de partícula de las partículas de la laca en polvo pertenece al rango de 100 a 10.000 nm y el peso molecular oscila entre 1.000 y 20.000 g/mol.

11. Utilización de la dispersión acuosa de laca en polvo según una de las reivindicaciones 9 ó 10, para el revestimiento de sustratos de metal o plás-
tico