ES2251369T3 - Composicion de recubrimiento transparente de alto contenido en solidos. - Google Patents

Composicion de recubrimiento transparente de alto contenido en solidos.

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ES2251369T3 ES00918021T ES00918021T ES2251369T3 ES 2251369 T3 ES2251369 T3 ES 2251369T3 ES 00918021 T ES00918021 T ES 00918021T ES 00918021 T ES00918021 T ES 00918021T ES 2251369 T3 ES2251369 T3 ES 2251369T3
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Abstract

Una composición de recubrimiento transparente que contiene componentes de tipo isocianato, carbonato cíclico y melamina, donde dicho componente isocianato contiene un poliisocianato

Description

Composición de recubrimiento transparente de alto contenido en sólidos.
Antecedentes de la invención
La presente invención trata de forma general sobre composiciones de recubrimiento de alto contenido en sólidos y bajo nivel de VOC (componentes orgánicos volátiles) y, en particular, sobre composiciones de recubrimiento transparentes con un bajo nivel de VOC apropiadas para los recubrimientos multicapa utilizados por los OEM de automóviles y en aplicaciones de acabado.
Los sistemas de capa base-capa transparente han encontrado una amplia aceptación en el mercado de acabados para automóviles. Se ha dirigido un esfuerzo continuado para mejorar la apariencia global, la claridad de la capa superior, y la resistencia al deterioramiento de estos sistemas de recubrimiento a niveles incluso más altos de aplicación de sólidos. También se ha dirigido un esfuerzo adicional al desarrollo de composiciones de recubrimiento que tengan bajos niveles de VOC. Todavía existe una necesidad continuada de formulaciones de recubrimiento transparentes que tengan un equilibrio excelente en las prestaciones de sus características después de su aplicación, en particular brillo y definición de imagen (DOI) a altos niveles de contenido en sólidos. Los recubrimientos de melamina/poliol acrílico reticulados o de melamina auto-condensada, por ejemplo, pueden proporcionar unos recubrimientos que tienen una resistencia al desgaste aceptable pero tales recubrimientos tienen una pobre resistencia al decapado y un peor aspecto a niveles de sólidos más altos. Por otra parte, los recubrimientos de uretano 2K basados en isocianato/poliol acrílico proporcionan una resistencia aceptable frente al decapado, pero tales recubrimientos tienen una pobre resistencia al desgaste. Así pues, todavía existe una necesidad de recubrimientos que no sólo proporcionen una resistencia aceptable frente al desgaste y al decapado sinó también un alto brillo y DOI a los niveles de VOC más bajos
posibles.
Un enfoque descrito por Ntsihlele y Pizzi en un artículo titulado "Cross-Linked Coatings by Co-Reaction of Isocianate-Metoximetil Melamine Systems" (Journal of Applied Polimer Science, Volume 55, Pages 153-161-1995) estipula la reacción de un diisocianato aromático con metoximetil melamina. Sin embargo, todavía existe la necesidad de una composición de recubrimiento transparente con un alto contenido en sólidos, que después de un largo período de exposición a la luz del sol no amarillee o se vuelva quebradiza, y que proporcione un alto nivel de brillo y DOI.
Declaración de la invención
La presente invención está dirigida a una composición de recubrimiento transparente que contiene componentes de tipo isocianato, carbonato cíclico y melamina, donde dicho componente isocianato contiene un poliisocianato alifático que tiene en promedio de 2.5 a 6 funcionalidades isocianato.
La presente invención también está dirigida a un método para la producción de un recubrimiento transparente sobre un sustrato que comprende:
la aplicación de una capa de una composición de recubrimiento transparente que contiene componentes de tipo isocianato, carbonato cíclico y melamina, donde dicho componente isocianato contiene un poliisocianato alifático que tiene un promedio de 2.5 a 6 funcionalidades isocianato; y
el endurecimiento de dicha capa para obtener dicho recubrimiento transparente.
Una de las ventajas de la presente invención consiste en sus bajos niveles de VOC, que se hallan significativamente por debajo de las directrices de la Environment Protection Agency (EPA) de los Estados Unidos.
Otra ventaja consiste en la resistencia al desgaste y al decapado, y la dureza del recubrimiento resultante de la composición de recubrimiento de la presente invención.
Otra ventaja adicional es la transparencia y el alto brillo del recubrimiento resultante de la composición de recubrimiento de la presente invención.
Tal como se utiliza aquí:
"Composición de recubrimiento de dos componentes" se refiere a una composición de recubrimiento termoestable que contiene dos componentes en contenedores separados. Típicamente, estos contenedores están sellados para incrementar la vida útil de los componentes de la composición de recubrimiento. Los componentes se mezclan antes de su utilización para formar una mezcla. La mezcla tiene un tiempo de vida útil limitado típicamente desde minutos (de 15 minutos a 45 minutos) hasta unas pocas horas (de 4 horas a 6 horas). La mezcla se aplica en forma de una capa del grosor deseado sobre la superficie del sustrato, como una carrocería de automóvil. Después de la aplicación, la capa se deja endurecer bajo condiciones ambiente o se endurece mediante cocción a temperaturas elevadas para formar un recubrimiento sobre la superficie del sustrato con las propiedades de recubrimiento deseadas, como un alto brillo, resistencia al desgaste y resistencia al decapado provocado por causas medioambientales.
"Composición de recubrimiento de un componente" significa una composición de recubrimiento termoestable que contiene dos componentes que están almacenados en el mismo contenedor. Sin embargo, uno de los componentes se halla bloqueado para prevenir un reticulado prematuro. Después de la aplicación de la composición de recubrimiento de un componente sobre un sustrato, la capa se expone a elevadas temperaturas para descubrir el componente bloqueado. Seguidamente, la capa se endurece mediante cocción a temperaturas elevadas para formar un recubrimiento sobre la superficie del sustrato que tenga las propiedades de recubrimiento deseadas, como un alto brillo, resistencia al desgaste y resistencia al decapado provocado por causas medioambientales.
"Composición de recubrimiento con bajos niveles de VOC" se refiere a una composición de recubrimiento que incluye entre 0 y 0.472 kilogramos de disolvente orgánico por litro (4 libras por galón), preferiblemente de 0.118 (1 libra por galón) a 0.178 kilogramos de disolvente orgánico por litro (1.5 libras por galón) de la composición, determinado mediante el procedimiento proporcionado en ASTM D3960.
"Composición con un alto contenido en sólidos" hace referencia a una composición de recubrimiento que tiene una composición en sólidos en el rango de desde un 65 a un 100 por ciento, y preferiblemente mayor que un 70 por ciento, siendo todos los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de la composición.
"Composición de recubrimiento transparente" hace referencia a una composición de recubrimiento transparente que, después del endurecimiento, produce un recubrimiento transparente con un valor de DOI (definición de imagen) superior a 80 y una razón de brillo a 20º superior a 80.
Los términos "peso molecular promedio en peso GPC" y "peso molecular promedio en número GPC" hacen referencia al peso molecular promedio en peso y al peso molecular promedio en número, respectivamente, medidos utilizando cromatografía de permeación de gel. Se utilizó un cromatógrafo líquido de alta eficacia (HPLC) de Hewlett-Packard; Palo Alto, California. A menos que se especifique de otro modo, la fase líquida utilizada fue tetrahidrofurano y el estándar utilizado fue metacrilato de polimetilo.
"Tamaño de partícula del polímero" hace referencia al diámetro de las partículas de polímero medido utilizando un medidor de tamaño de partícula Brookhaven Modelo BI-90 de Brookhaven Instruments Corporation, Holtsville, New York. El medidor de tamaño de partícula utiliza una técnica de dispersión de luz cuasi-elástica para medir el tamaño de las partículas de polímero. La intensidad de la dispersión es función del tamaño de partícula. Se utiliza el diámetro basado en un promedio ponderado de la intensidad. Esta técnica se describe en el Capítulo 3, páginas 48-61, titulado Uses y Abuses of Photon Correlation Spectroscopy en Particle Sizing de Weiner et al. 1987 edición de American Chemical Society Symposium Series.
"Sólidos poliméricos" o "sólidos de la composición" hace referencia al polímero o la composición en estado seco.
El término "alifático", tal como se emplea, aquí incluye compuestos alifáticos y cicloalifáticos.
"Reticulable" significa que los componentes individuales de una aducto contienen funcionalidades que reaccionan en la composición de la invención para dar un recubrimiento de buena apariencia, durabilidad, dureza y resistencia al desgaste.
"Resistencia al decapado" hace referencia a la resistencia proporcionada por la superficie de recubrimiento contra la acción de decapado químico ejercida por el medio ambiente, como por ejemplo lluvia ácida.
"Resistencia al desgaste" hace referencia a la resistencia proporcionada por el recubrimiento frente a las abrasiones mecánicas, como por ejemplo la abrasión de una superficie recubierta, como la carrocería de un automóvil, que ocurre típicamente durante el lavado y la limpieza de la superficie recubierta.
Los solicitantes han descubierto inesperadamente que, contrariamente a las aproximaciones convencionales utilizadas en composiciones de recubrimiento termoestables típicas, es decir, aquellas que contienen polímeros y componentes de reticulado, una ruta muy viable consiste en la combinación de lo que se consideraría tradicionalmente como agentes de reticulado para producir una composición de recubrimiento transparente de alto contenido en sólidos con bajos niveles de VOC única que proporiona unos recubrimientos que poseen unas propiedades de recubrimiento excelentes, como transparencia y resistencia al desgaste y al decapado. Los solicitantes también han descubierto inesperadamente que mediante la inclusión de un componente de tipo carbonato cíclico en la composición de recubrimiento transparente, el nivel de sólidos puede incrementarse todavía más sin sacrificar la resistencia al decapado y al desgaste, el brillo, DOI, y otras propiedades deseadas del recubrimiento. Se cree que el componente carbonato actúa como un sustituto de uno de los disolventes utilizados típicamente en las composiciones de recubrimiento, y que reacciona durante el proceso de endurecimiento para generar una estructura de reticulado duradera y estable. Así pues, la viscosidad de la composición de recubrimiento resultante puede ser disminuída de forma sustancial sin sacrificar las propiedades de recubrimiento.
La composición de recubrimiento transparente incluye componentes de tipo isocianato, carbonato cíclico y melamina. El componente de isocianato incluye un poliisocianato alifático que tiene un promedio de 2.5 a 6 y preferiblemente de 3 a 4 funcionalidades isocianato. La composición de recubrimiento incluye en el rango de desde el 30 por ciento al 70 por ciento, preferiblemente en el rango de desde el 35 por ciento al 55 por ciento, y aún más preferiblemente en el rango del 40 por ciento al 50 por ciento del poliisocianato alifático, siendo los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
Algunos ejemplos de poliisocianato alifáticos apropiados incluyen tri- or tetra-isocianatos alifáticos o cicloalifáticos, que pueden o no ser etilénicamente insaturados, como poliisocianatos que posean unidades estructurales de isocianurato, como isocianurato de hexametilen diisocianato e isocianurato de isoforona diisocianato, el aducto de 3 moléculas de hexametilen diisocianato y 1 molécula de agua (que se puede adquirir bajo la marca registrada Desmodur N de Bayer Corporation, Pittsburgh, Pensylvania.).
Los poliisocianatos aromáticos no son apropiados para su uso en la presente invención ya que los recubrimientos transparentess que forman son demasiado sensibles a la luz y tienden a amarillear con el tiempo y a formar grietas después de un largo tiempo de exposición a la luz solar. Como resultado de ello, tales recubrimientos transparentes no son duraderos.
Las funcionalidades isocianato del isocianato polimérico pueden protegerse con un alcohol monomérico para evitar un reticulado prematuro en una composición de un componente. Algunos alcoholes monoméricos apropiados incluyen metanol, etanol, propanol, butanol, isopropanol, isobutanol, hexanol, 2-etilhexanol y ciclohexanol.
El componente de melamina de la composición de recubrimiento incluye melaminas monoméricas o poliméricas apropiadas, o una combinación de ellas. Se prefieren las melaminas monoméricas de tipo alcoxilo. La composición de recubrimiento contiene en el rango de desde el 10 por ciento al 45 por ciento, preferiblemente en el rango de desde el 20 por ciento al 40 por ciento, y aún más preferiblemente en el rango de desde el 25 por ciento al 35 por ciento de la melamina, siendo los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
En el contexto de la presente invención, el término "melamina monomérica de tipo alcoxilo" hace referencia a una melamina de bajo peso molecular que contiene, en promedio, tres o más grupos metilol funcionalizados como grupos éter con un alcohol monohídrico C_{1 \ a \ 5}, como metanol, n-butanol, isobutanol o similares por núcleo de triazina, y tiene un grado de condensación promedio de hasta 2 y preferiblemente en el rango de alrededor de 1.1 hasta alrededor de 1.8, y tiene una proporción de especies mononucleares no inferior a alrededor del 50 por ciento en peso. Las melaminas poliméricas tienen un grado de condensación promedio superior a 1.9
Algunas de tales melaminas monoméricas apropiadas incluyen melaminas altamente alquiladas, como por ejemplo melaminas metiladas, butiladas, isobutiladas y sus mezclas. En particular se prefieren hexametilol melamina, trimetilol melamina, hexametilol melamina parcialmente metilada, y pentametoximetil melamina. Se prefieren especialmente la hexametilol melamina y la hexametilol melamina parcialmente metilada, y la hexametilol melamina es la más preferida.
Muchas de estas melaminas monoméricas apropiadas se pueden adquirir comercialmente. Por ejemplo, Cytec Industries Inc., West Patterson, N.J. proporciona Cymel® 301 (grado de polimerización de 1.5, 95% metilo y 5% metilol), Cymel® 350 (grado de polimerización de 1.6, 84% metilo y 16% metilol), 303, 325, 327 y 370, todas las cuales son melaminas monoméricas. Entre las melaminas poliméricas apropiadas se incluyen la melamina de alto contenido amino (parcialmente alquilada, -N, -H) conocida como Resimene^{TM} BMP5503 (peso molecular 690, polidispersión de 1.98, 56% butilo, 44% amino), que se puede adquirir de Solutia Inc., St. Louis, Missouri., o Cymel® 1158 que se puede adquirir de Cytec Industries Inc., West Patterson, New Jersey.
También se pueden adquirir Cymel® 1130 @ 80 por ciento en sólidos (grado de polimerización de 2.5), Cymel® 1133 (48% metilo, 4% metilol y 48% butilo), ambas melaminas poliméricas, de Cytec Industries Inc.
La composición de recubrimiento preferiblemente incluye uno o más catalizadores para mejorar el reticulado de los componentes durante el proceso de endurecimiento. Generalmente la composición de recubrimiento incluye en el rango de desde el 0.1 por ciento al 5 por ciento, preferiblemente en el rango de desde el 0.1 al 2 por ciento, más preferiblemente en el rango de desde el 0.5 por ciento al 2 por ciento y aún más preferiblemente en el rango de desde el 0.5 por ciento al 1.2 por ciento, de catalizador, siendo los porcentajes, porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
Algunos de los catalizadores apropiados incluyen los catalizadores ácidos convencionales, como ácidos sullfónicos aromáticos, por ejemplo ácido dodecilbencensulfónico, ácido para-toluenosulfónico y ácido dinonilnaftalenosulfónico, que pueden estar bloqueados o no con una amina, como dimetil oxazolidina y 2-amino-2-metil-1-propanol,n,n-dimetiletanolamina o una combinación de las anteriores. Otros de los catalizadores ácidos que se pueden utilizar son ácidos fuertes, como por ejemplo ácidos fosfóricos, en particular fosfato ácido de fenilo, que puede estar bloqueado o no con una amina.
Además de los anteriores, la composición de recubrimiento preferiblemente incluye una pequeña cantidad de uno o más catalizadores de tipo órgano estaño, como dilaurato de dibutil estaño, diacetato de dibutil estaño, octato estañoso, y óxido de dibutil estaño. Se prefiere el dilaurato de dibutil estaño. La cantidad de catalizador organo estaño añadido se halla generalmente en el rango del 0.001 por ciento al 0.5 por ciento, preferiblemente desde el 0.05 por ciento al 0.2 por ciento y más preferiblemente desde el 0.1 por ciento al 0.15 por ciento, siendo los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
Estos catalizadores se añaden preferiblemente al componente melamina.
El componente carbonato de la composición de recubrimiento incluye carbonatos cíclicos de cinco o seis miembros o una combinación de ellos. Se prefieren los carbonatos cíclicos de seis miembros. La composición de recubrimiento incluye en el rango de desde el 5 por ciento al 40 por ciento, preferiblemente en el rango de desde el 10 por ciento al 35 por ciento, y aún más preferiblemente en el rango de desde el 15 por ciento al 30 por ciento, de la melamina, siendo los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
Algunos de los carbonatos cíclicos apropiados incluyen carbonato cíclicos que poseen uno o más anillos por molécula. El carbonato cíclico preferiblemente contiene entre uno y cuatro anillos, preferiblemente un solo anillo. Cada anillo puede contener 3 ó 4 átomos de carbono, con o sin grupos laterales colgantes. El componente carbonato puede contener un carbonato cíclico de cinco miembros o de seis miembros. Se prefieren los cabonatos cíclicos de seis miembros.
Algunos de los carbonatos cíclicos de cinco miembros apropiados incluyen aquellos que poseen la fórmula:
1
donde R=H, alquilo C_{1}-C_{15}, grupos alcoxilo, como metoxilo, etoxilo, fenoxilo, o una estructura polimérica unida, como de polímeros de poliuretano, poliéster o acrílicos, todos ellos de un peso molecular promedio en número bajo, en el rango de desde 200 a 10.000, preferiblemente en el rango de desde 300 a 5000 y más preferiblemente en el rango de desde 400 a 1000.
Se pueden obtener carbonatos cíclicos de cinco miembros con dos o más anillos como productos de reacción de un carbonato de glicerina (R=CH_{2}-OH) con diisocianatos o poliisocianatos alifáticos, como diisocianato de hexametileno (HMDI), diisocianato de isoforona, nonan diisocianato, o sus trímeros biuret o isocianurato. De forma alternativa, un carbonato cíclico de 5 miembros que tenga 2 o más estructuras cíclicas de carbonato puede ser preparado mediante las rutas sintéticas convencionales conocidas en la industria que llevan al poliéster, poliéter, o poliacrílicos con tales grupos funcionales. Algunos de los carbonatos cíclicos de cinco miembros apropiados incluyen aquellos que tienen en promedio un anillo, como carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de butileno, carbonato de glicerina, carbonato de butil soyato, carbonato de butil linaza o una combinación de los anteriores. Se prefieren los carbonatos de etileno, propileno y butileno.
Algunos de los carbonatos cíclicos de seis miembros apropiados incluyen aquellos que poseen la fórmula:
2
donde R=H, alquilo C_{1}-C_{15}, o un grupo alcoxilo, como metoxilo, etoxilo, fenoxilo, o una estructura de polímero reticulado, como de poliuretano, poliéster o polímero acrílico, todos ellos de bajo peso molecular promedio en número, en el rango de desde 200 a 10.000, preferiblemente en el rango de desde 300 a 5000, y más preferiblemente en el rango de desde el 400 a 1000.
Entre los carbonato cíclicos de seis miembros que tienen en promedio uno o más anillos incluyen los productos de reacción de carbonatos de dialquilo o fosgeno con cualquier 1,3 diol, como neopentilglicol, 1,3 propanodiol, 2-metil,-2-propil-1,3-prolanodiol, or trimetolilpropano. Algunos ejemplos de carbonatos cíclicos con anillos de 6 miembros y sus síntesis se describen en los Ejemplos 1, 3 y 9 en la U.S. Pat. No. 4,440,937, que se incorpora aquí como refe-
rencia.
La presente invención incluye carbonato cíclicos de seis miembros que tienen en promedio una o mas estructuras de anillo de carbonato cíclico que pueden prepararse de forma convencional proporcionando al poliéster, poliéter, o poliacrílicos las funcionalidades carbonato. Los poliuretanos funcionalizados con un carbonato cíclico de seis miembros preparados haciendo reaccionar diisocianatos o poliisocianatos alifáticos con carbonatos con funcionalidades hidroxilo, o haciendo reaccionar aminas multifuncionales con carbonato cíclicos que contienen múltiples anillos, también son apropiados para su uso en la presente invención.
La composición de recubrimiento de la presente invención, que está formulada en un sistema de recubrimiento de alto contenido en sólidos contiene además al menos un disolvente orgánico seleccionado típicamente del grupo consistente en hidrocarburos aromáticos, como nafta de petróleo o xilenos; cetonas, como, metil amil cetona, metil isobutil cetona, metil etil cetona o acetona; ésteres, como, acetato de butilo o acetato de hexilo; y ésteres de glicol éter, como acetato de propilen glicol monometil éter. La cantidad de disolvente orgánico añadido depende del nivel de sólidos deseado, así como de la cantidad deseada de VOC de la composición. Si se desea, el disolvente orgánico puede añadirse a ambos componentes del aglutinante.
La composición de recubrimiento de la presente invención puede contener también aditivos convencionales, como estabilizadores, y agentes de control de la reología, agentes de flujo y agentes endurecedores. Tales aditivos adicionales dependerán, por supuesto, del uso que se pretende para la composición de recubrimiento. Cualquier aditivo que afectara de forma adversa la transparencia del recubrimiento endurecido no se incluirá, ya que la composición se usa como recubrimiento transparente. Los aditivos anteriores pueden añadirse a cualquier componente o a ambos, dependiendo del uso que se quiera dar a la composición de recubrimiento.
La composición de recubrimiento transparente de la presente invención puede proporcionarse en la forma de una composición de recubrimiento de dos componentes, en la cual el primer componente incluye el componente poliisocianato y el segundo componente incluye el componente melamina. Generalmente el primer y segundo componentes se almacenan en contenedores separados y se mezclan antes de su uso. Preferiblemente, los contenedores están sellados herméticamente para prevenir su degradación durante el periodo de almacenamiento. La mezcla puede llevarse acabo, por ejemplo, en una boquilla para mezcla o en un contenedor.
De forma alternativa, cuando se bloquean las funcionalidades isocianato del poliisocianato, ambos componentes de la composición de recubrimiento pueden almacenarse en el mismo contenedor en la forma de una composición de recubrimiento de un componente.
Para mejorar la resistencia a la intemperie del acabado transparente de la composición de recubrimiento, se puede añadir alrededor de un 0.1 a un 5%, en peso, en base al peso de los sólidos de la composición, de un estabilizador frente a la luz ultravioleta o una combinación de estabilizadores frente a la luz ultravioleta y absorbentes. Estos estabilizadores incluyen absorbentes de la luz ultravioleta, protectores, inhibidores y estabilizadores frente a la luz basados en aminas impedidas. Además, se pueden añadir alrededor de un 0.1 a un 5% en peso, en base al peso de los sólidos de la composición, de un antioxidante. Algunos estabilizadores frente a la luz ultravioleta típicos útiles incluyen benzofenonas, como hidroxidodeciclbenzofenona, 2,4-dihidroxibenzofenona; triazoles, como 2-fenil-4-(2'-4'-dihidroxibenzoíl)triazoles; y triazinas, como derivados 3,5-dialquil-4-hidroxifenil de triazina y triazoles como 2-(benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(metiletil-1-fenil etil)fenol, 2-(3-hidroxi-3,5'-di-tert amil fenil)benzotriazol, 2-(3',5'-bis(1,1-dimetilpropil)-2'-hidroxifenil)-2H-benzotriazol, ácido bencenopropanoico, ésteres de alquilo ramificado 3-(2H-benzotriazol-2-il)-5-(1,1-dimetiletil)-4-hidroxi-C_{7-9}, y 2-(3',5'-bis(1-metil-1-feniletil)-2'-hidroxifenil)benzotriazol.
Algunos estabilizadores frente a la luz basados en aminas impedidas incluyen bis(2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato, bis(N-metil-2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato y bis(N-octiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato. Una de las mezclas útiles de absorbentes de la luz ultravioleta y estabilizadores frente a la luz basados en aminas impedidas es bis(N-octiloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidinil)sebacato y ácido bencenopropanoico, ésteres de alquilo ramificado 3-(2H-benzotriazol-2-il)-5-(1,1-dimetiletil)-4-hidroxi-C_{7-9}. Otra mezcla útil de absorbentes de la luz ultravioleta y estabilizadores frente a la luz basados en aminas impedidas es 2-(3',5'-bis(1-metil-1-feniletil)-2'-hidroxifenil)benzotriazol y ácido decanodioco,bis(2,2,6,6,-tetrametil-4-piperidinil)éster, que se pueden adquirir de Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, N.Y. bajo el nombre comercial de Tinuvin® 900 y Tinuvin® 123, respectivamente.
La composición de recubrimiento de la presente invención contiene de forma opcional en el rango de desde el 0.1 por ciento al 40 por ciento, preferiblemente en el rango de desde el 5 por ciento al 35 por ciento, y más preferiblemente en el rango de desde el 10 por ciento al 30 por ciento de una resina modificadora de flujo, como una dispersión no acuosa (NAD), estando todos los porcentajes expresados en base al peso total de los sólidos de la composición. El peso molecular promedio en peso de la resina modificadora de flujo generalmente varía en el rango de desde el 20.000 a 100.000, preferiblemente en el rango de desde el 25.000 a 80.000 y más preferiblemente en el rango de desde 30.000 a 50.000.
La resina de tipo dispersión no acuosa se prepara mediante la polimerizació por dispersión de al menos un monómero de vinilo en presencia de un estabilizador de dispersión de polímero y un disolvente orgánico. El estabilizador de dispersión de polímero puede ser cualquiera de los estabilizadores utilizados normalmente en el campo de las dispersiones no acuosas, y puede incluír las siguientes sustancias (1) a (9) como ejemplos:
(1) Un macrómero de poliéster con alrededor de 1.0 dobles enlaces polimerizables en la molécula, como los que se obtienen mediante la adición de un acrilato de glicidilo o un metacrilato de glicidilo a un poliéster de auto-condensación de un ácido graso que contiene grupos hidroxilo como el ácido 12-hidroxiesteárico.
(2) Un polímero tipo peine preparado mediante la copolimerización del macrómero de poliéster mencionado en (1) con metacrilato de metilo y/o otro éster (met)acrílico o monómero vinílico.
(3) Un polímero que se puede obtener mediante la copolimerización del polímero descrito en (2) con una pequeña cantidad de (met)acrilato de glicidilo y, seguidamente, añadiendo ácido (met)acrílico a sus grupos glicidilo para introducir de esta manera enlaces dobles.
(4) Un copolímero acrílico que contiene hidroxilo preparado mediante la copolimerización de al menos un 20 por ciento en peso de un éster (met)acrílico de un alcohol monohídrico que contenga 4 o más átomos de carbono.
(5) Un copolímero acrílico que se puede obtener mediante la producción de al menos 0.3 enlaces dobles por molécula en base a su peso molecular promedio en número, en el copolimero mencionado en (4). Un método para la introducción de enlaces dobles puede comprender, por ejemplo, la copolimerización del polímero acrílico con una pequeña cantidad de (met)acrilato de glicidilo y seguidamente añadiendo ácido (met)acrílico al grupo glici-
dilo.
(6) Una resina de alquilmelamina con una alta tolerancia al alcohol mineral.
(7) Una resina alquídica con un largo de aceite no inferior al 15 por ciento, y/o una resina que se pueda obtener mediante la introducción de dobles enlaces polimerizables en la resina alquídica. Un método para la introducción de dobles enlaces puede comprender, por ejemplo, la reacción de adición de metacrilato de glicidilo a los grupos carboxilo de la resina alquídica.
(8) Una resina de poliéster libre de aceite con una alta tolerancia al alcohol mineral, una resina alquídica con un largo de aceite menor del 15 por ciento, y/o una resina que se pueda obtener mediante la introducción de enlaces dobles en dicha resina alquídica.
(9) Un acetato butirato de celulosa en el cual se han introducido dobles enlaces polimerizabes. Un ejemplo de un método de introducción de dobles enlaces comprende la reacción de adición del metacrilato de isocianatoetilo a acetato butirato de celulosa.
Estos estabilizadores frente a la dispersión se pueden utilizar solos o en combinación.
Entre los estabilizadores frente a la dispersión mencionados anteriormente, los preferidos para los propósitos de la invención son aquellos que pueden disolverse en disolventes de polaridad comparativamente baja, como hidrocarburos alifáticos, para asegurar en cierto grado los requisitos de funcionamiento de la película. Entre los estabilizadores frente a la dispersión que pueden cumplir estas condiciones, los copolímeros acrílicos mencionados en (4) y (5) son deseables en tanto que no sólo se adaptan bien al ajuste de peso molecular, temperatura de transición vítrea, polaridad
(valor SP de polímero), valor hidroxilo, valor ácido y otros parámetros, sino que tienen una excelente resistencia a la intemperie. Todavía más deseables son los copolímeros acrílicos que contienen un promedio de alrededor de 0.2 hasta alrededor de 1.2 enlaces dobles polimerizables por molécula, que polimerizan por derivación con partículas dispersas.
La resina de tipo dispersión no acuosa utilizada de acuerdo con esta invención puede prepararse fácilmente mediante polimerización por dispersión de al menos un monómero de vinilo en presencia del estabilizador de dispersión de polímero descrito anteriormente y un disolvente orgánico, que contiene principalmente un hidrocarburo alifático. El estabilizador frente a la dispersión y el monómero de vinilo son solubles en el disolvente orgánico. Sin embargo, las partículas de polímero formadas por el monómero de vinilo no son solubles en el disolvente.
El componente monomérico que forma el copolímero acrílico apropiado como estabilizador de dispersión de polímero y el monómero de vinilo que forma las partículas dispersas pueden ser virtualmente cualquier monómero insaturado polimerizable por radicales. Se pueden utilizar varios monómeros para este propósito. Algunos ejemplos típicos de tales monómeros incluyen los siguientes.
(a) Ésteres de ácido acrílico o metacrílico, como por ejemplo, ésteres de alquilo C_{1-18} de ácido acrílico o metacrílico, como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de propilo, acrilato de isopropilo, acrilato de butilo, acrilato de hexilo, acrilato de octilo, acrilato de laurilo, acrilato de estearilo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de propilo, metacrilato de isopropilo, metacrilato de butilo, metacrilato de hexilo, metacrilato de octilo, metacrilato de laurilo, y metacrilato de estearilo; acrilato de glicidilo y metacrilato de glicidilo; ésteres de alquenilo C_{2-8} de ácido acrílico o metacrílico, como acrilato de alilo, y metacrilato de alilo; ésteres de hidroxialquilo C_{2-8} de ácido acrílico o metacrílico, como acrilato de hidroxietilo, metacrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo, y metacrilato de hidroxipropilo; y ésteres de alqueniloxialquilo C_{3-18} de ácido acrílico o metacrílico, como acrilato de aliloxietilo, y metacrilato de aliloxietilo.
(b) Compuestos aromáticos de vinilo, como, por ejemplo, estireno, alfa-metilestireno, viniltolueno, p-cloroestireno, y vinilpiridina.
(c) ácidos insaturados \alpha,\beta-etilénicamente, como, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico y ácido crotónico.
(d) Amidas de ácido acrílico o metacrílico, como, por ejemplo, acrilamida, metacrilamida, n-butoximetilacrilamida, N-metilolacrilamida, n-butoximetilmetacrilamida, y N-metilolmetacrilamida.
(e) Otros: por ejemplo, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, metil isopropenil cetona, vinil acetato, monómero VeoVa (producto de Shell Chemicals, Co., Ltd.; mezcla de ésteres de vinilo de un ácido monocarboxílico saturado sintético de estructura altamente ramificada que contiene diez átomos de carbono), propionato de vinilo, pivalato de vinilo, metacrilato de isocianatoetilo, (met)acrilato de perfluorociclohexilo, p-estirenosulfonamida, N-metil-p-estirenosulfonamida, y \gamma-metacriloiloxipropil trimetoxi silano.
Entre los monómeros mencionados anteriormente, los siguientes materiales pueden utilizarse ventajosamente para la preparación del copolímero acrílico utilizado como estabilizador de la dispersión:
Una mezcla de monómeros basados en monómeros de cadena comparativamente larga, de baja polaridad, como metacrilato de n-butilo, metacrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de dodecilo, metacrilato de laurilo, y metacrilato de estearilo, complementada como se considere necesario con estireno, (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de 2-hidroxietilo, (met)acrilato de propilo, y ácido (met)acrílico. Uno de los estabilizadores frente a la dispersión puede prepararse añadiendo (met)acrilato de glicidilo o metacrilato de isocianatoetilo a un copolímero de los monómeros para la introducción de enlaces dobles polimerizables.
El copolímero acrílico utilizado como estabilizador frente a la dispersión puede prepararse fácilmente utilizando un iniciador de la polimerización por radicales de acuerdo con el proceso de polimerización en solución conocido.
El peso molecular promedio en número del estabilizador frente a la dispersión se halla preferiblemente en el rango de alrededor de 1.000 hasta alrededor de 50.000 y, para resultados todavía mejores, de alrededor 3.000 hasta alrededor de 20.000.
Entre los monómeros mencionados anteriormente, se prefieren de forma particular los monómeros de vinilo para la formación de las partículas de polímero dispersas contienen predominantemente monómeros de polaridad comparativamente alta, como (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de n-butilo, y acrilonitrilo, complementados como se considere necesario con ácido (met)-acrílico, y 2-hidroxi(met)acrilato de etilo. También es posible proporcionar partículas de gel reticuladas en moléculas mediante la copolimerización de una pequeña cantidad de monómeros polifuncionales, como divinilbenceno, y dimetacrilato de etileno glicol, mediante la copolimerización de diversos monómeros que tengan grupos funcionales mutuamente reactivos, como metacrilato de glicidilo y ácido metacrílico, o mediante la copolimerización de un monómero auto-reactivo, como acrilamidas N-alcoximetilatedas, y g-metacriloiloxipropil trimetoxi silanos.
Al llevar a cabo la polimerización por dispersión, la razón del estabilizador frente a la dispersión al monómero de vinilo que forma las partículas dispersadas se selecciona en el rango de desde alrededor de 5/95 hasta alrededor de 80/20 en peso, preferiblemente alrededor de 10/90 hasta alrededor de 60/40 en peso, y la polimerización por dispersión se puede llevar a cabo en presencia de un iniciador de la polimerización por radicales mediante cualquier método conocido.
Mientras el tamaño de partícula de la resina de acrílica de tipo dispersión no acuosa se halla en el rango de alrededor de 0.05 \mum hasta alrededor de 2 \mum, se prefiere el rango de desde alrededor de 0.1 \mum hasta alrededor de 0.7 \mum desde el punto de vista de estabilidad de la vida útil y brillo, suavidad y resistencia a la intemperie de la película.
Durante su uso, el primer componente de la composición de recubrimiento de dos componentes, que contiene el poliisocianato, y el segundo componente que contiene la melamina y el carbonato cíclico, se mezclan justo antes de su uso o alrededor de 5 a 30 minutos antes de su uso para formar una mezcla, que tiene una vida limitada a alrededor de 10 minutos hasta alrededor de 6 horas. A partir de entonces, se vuelve demasiado viscosa para permitir la aplicación a través de sistemas de aplicación convencionales, como aplicación por spray. Típicamente se aplica una capa de la mezcla a un sustrato mediante técnicas convencionales, como aplicación por spray, aplicación por spray electrostático, aplicación con rodillo, aplicación por inmersión, o aplicación con pincel. Generalmente, se aplica una capa de recubrimiento transparente con un grosor en el rango de desde 25 micrómetros hasta 75 micrómetros sobre el sustrato metálico, como una carrocería de automóvil, que a menudo se halla pre-recubierta con otras capas de recubrimiento, como un electrorecubrimiento, una capa de imprimación o una capa base. La composición de recubrimiento de dos componentes puede secarse en una estufa después de su aplicación durante alrededor de 60 a 10 minutos a alrededor de desde 80ºC hasta 160ºC.
Cuando se utiliza la composición de recubrimiento de un componente que contiene el poliisocianato bloqueado, se aplica una capa de esta composición sobre un sustrato utilizando las técnicas de aplicación descritas anteriormente, se endurece a una temperatura de secado en el rango de desde 80ºC a 200ºC, preferiblemente en el rango de desde 80ºC a 160ºC, durante alrededor de 60 a 10 minutos. Debe entenderse que la temperatura de secado variará dependiendo del catalizador y de su cantidad, del grosor de la capa a endurecer y de las funcionalidades isocianato bloqueadas y de la melamina utilizada en la composición de recubrimiento. La utilización del paso de secado anterior es particularmente útil bajo condiciones OEM (Fabricación de Equipamiento Original).
La composición de recubrimiento transparente de la presente invención es apropiada para proporcionar recubrimientos transparentes sobre una gran variedad de sustratos, como metal, madera y sustratos de hormigón. La presente composición es especialmente apropiada para proporcionar recubrimientos transparentes en OEM de automóviles o en aplicaciones de acabado. Estas composiciones también son apropiadas como recubrimientos transparentes en aplicaciones de recubrimiento industriales y de mantenimiento.
Procedimientos de Prueba
Se utilizaron los siguientes procedimientos de prueba para generar los datos que se muestran en los ejemplos que siguen:
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Prueba Método de Prueba
Grosor de la película seca ASTM D1400
Apariencia ASTM D523, VISUAL
Excelente, Buena (mínimo aceptable), Mala
Brillo 20º ASTM D523
Un valor de al menos 80 (mínimo aceptable)
DOI ASTM D5767
Un valor de al menos 80 (mínimo aceptable)
Dureza Tukon ASTM D1474
Ensayo MEK rubs ASTM D5402
Resistencia al decapado frente a lluvia sintética Ver a continuación
Porcentaje de sólidos al 65 por ciento (mínimo aceptable) ASTM D2369 
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Ensayo Crockmeter - Resistencia al desgaste en seco
Los paneles, que tienen una capa transparente endurecida sobre una capa base de color negro, se recubrieron con una fina capa de abrasivo Bon Ami adquirido de Faultless Starch/Bon Ami Corporation, Kansas City, Missouri. Los recubrimientos transparentes tenían un grosor de recubrimiento en seco de 50 micras. Los paneles se sometieron a una prueba de daño producido por desgaste durante 10 ciclos de abrasión dobles contra un control táctil envuelto en fieltro verde de un A.A.T.C.C. Crockmeter (Modelo CM-1, Atlas Electric Devices Corporation, Chicago, Ill.). La resistencia al desgaste en seco se registró como el porcentaje de retención del brillo midiendo el brillo a 20º de las áreas desgastadas respecto a las áreas no desgastadas de los paneles recubiertos.
Crockmeter - Resistencia al desgaste en mojado
Se utilizó un procedimiento similar al utilizado en el ensayo Crockmeter - Resistencia al desgaste en seco mostrado anteriormente para probar la resistencia al desgaste en mojado, excepto que el medio abrasivo utilizado fue una pasta húmeda de alúmina en lugar del abrasivo Bon Ami. La composición de la pasta de alúmina húmeda fue la siguiente:
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Agua Desionizada (DI) 294 g
Espesante ASE-60®^{1} 21 g
AMP-95% (solución al 10% en agua DI)^{2} 25 g
Óxido de alumino (120# grit)^{3} 7 g
^{1} Espesante asociado adquirido de Rohm and Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania
^{2} Adquirido de Aldrich Chemicals, Milwaukee, Wisconsin.
^{3} Abrasivo adquirido de MDC Industries, Philadelphia, Pennsylvania
El pH de la pasta se mantuvo en el rango de 7.6-8.0, y la viscosidad se mantuvo a 125 \pm 10 poise (Brookfield #4 girando a 10 rpm). Para probar la resistencia al desgaste en húmedo, se aplicaron 0.7 ml de la pasta sobre los paneles cubiertos con un recubrimiento de base de color negro que tenían una capa de recubrimiento transparente endurecida sobre ellos. Los recubrimientos transparentes tenían un grosor de recubrimiento en seco de 40 micras. La porción de los panees recubierta con la pasta se sometió a una prueba de daño por desgaste durante 10 ciclos de abrasión dobles contra un control táctil envuelto en fieltro verde de un A.A.T.C.C. Crockmeter (Modelo CM-1, Atlas Electric Devices Corporation). La resistencia al desgaste en húmedo se registró como el porcentaje de retención del brillo midiendo el brillo a 20º de las áreas desgastadas respecto a las áreas no desgastadas de los paneles recubiertos.
Prueba de decapado frente a lluvia sintética
Se preparó una formulación de lluvia sintética que tenía la siguiente formulación:
Solución Catiónica
Amonio acuoso al 28% 35.7 g
Hidróxido de calcio al 95% 10.5 g
Hidróxido de sodio al 95% 12.6 g
Hidróxido de potasio al 85% 1.2 g
A la solución anterior, se le añadió agua desionizada para fabricar 1000 g de solución catiónica.
Solución aniónica
Ácido sulfúrico al 98% 102.0 g
Ácido nítrico al 70% 42.9 g
Ácido clorhídrico al 35% 200 g
A la solución anterior, se le añadió agua desionizada para fabricar 1000 g de solución aniónica.
La lluvia sintética se creó añadiendo la solución aniónica a la solución catiónica hasta que se alcanzó un pH de 1. Después de un período de mezcla de 24 horas, el pH se ajustó de nuevo a 1.
La prueba consistió en colocar gotas de alrededor de 0.2 ml de la lluvia sintética sobre una superficie recubierta de prueba recubierta previamente con la capa de base de color negro [un panel de acero de 5.08 cm x 5.08 cm (2 in. x 2 in.)]. El panel se colocó entonces en un horno de gradiente a 80ºC durante 30 minutos. La profundidad del decapado sobre el recubrimiento de prueba, promediado sobre 12 datos, se midió mediante un perfilómetro portátil (perfilómetro Surtronic 3P adquirido de Taylor Hobson Inc., Railing Meadows, Illinois).
La invención se ilustra en los siguientes Ejemplos:
Ejemplos Ejemplo 1
Los componentes que se muestran en la Tabla 1 que se presenta a continuación se cargaron en un matraz de cinco litros equipado con un colector, un mezclador y un condensador. El matraz se limpió con nitrógeno y se mantuvo bajo una manta de nitrógeno durante la reacción. La carga se calentó a 140ºC para empezar a eliminar el destilado por destilación, que era mayoritariamente el etanol formado durante la reacción. La carga se mantuvo durante cuatro horas a 140ºC y se recuperó el destilado. Se incrementó de forma gradual la temperatura de la carga 160ºC para terminar la reacción y recuperar 748.8 g del destilado. Durante la fase de enfriamiento se añadieron 81 g de metil amil cetona (MAK) como disolvente para dar un líquido transparente que contenía un 95% del carbonato cíclico.
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TABLA 1
Trimetilolpropano 363.43 g
Neopentil glicol 452.9 g
1,6 hexanodiol 512.14 g
Carbonato de dietilo 960.0 g
Dibutil dilaureato de estaño 1.8 g
Destilado (etanol) eliminado (748.8) 
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Ejemplo 2
Los componentes listados en el Paso 1 en la Tabla 2 que se presenta a continuación se cargaron en un matraz de doce litros equipado con un colector, un mezclador y un condensador. El matraz se limpió con nitrógeno y se mantuvo bajo una manta de nitrógeno durante la reacción. La carga se calentó a 80ºC. Los componentes listados en el Paso 2 en Tabla 2 que se muestra a continuación se mezclaron con anterioridad y se añadieron de forma gradual a la carga durante un periodo de 30 minutos. Se dejó aumentar la temperatura de la carga hasta 100ºC bajo condiciones exotérmicas y la carga se mantuvo a 100ºC durante una hora. Se tomó un espectro de absorbancia infraroja de la carga para asegurar que todo el isocianato añadido durante el Paso 2 se había consumido. A continuación, la carga se dejó enfriar para dar un líquido transparente que contenía un 90.17 en volumen del carbonato cíclico con un peso molecular promedio en peso GPC de 1884.
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TABLA 2
Paso 1 propionato de 3-etoxietilo 921 g
Paso 1 carbonato de glicerol^{1} 2478 g
Paso 1 Dibutil dilaureato de estaño^{2} 1 g
Paso 2 Desmodur® 3300^{3} 3880 g
Paso 2 disolvente Armotic 100 200 g
^{1} Adquirido de Hunstman Corporation, Austin, Texas
^{2} Adquirido de Air Products Corporation, Allentown, Pennsylvania
^{3} Adquirido de Bayer Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania 
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Los componentes cíclicos de los Ejemplos 1 y 2 se utilizaron para las fabricar composiciones de recubrimiento de la presente invención. Se añadieron los materiales que se listan a continuación el la Tabla 3 para fabricar las composiciones de recubrimiento de los Ejemplos 3, 4, 5 y 6:
TABLA 3
Material Uso Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5 Ejemplo 6
Carbonato de butileno diluyente reactivo 38.6 g 19.6 g 19.6 g 12.6 g
Ejemplo 1 diluyente reactivo 5.6 g 5.6 g 5.6 g
Ejemplo 2 diluyente reactivo 15.6 g 15.6 g 17.8 g
Cymel® 350 Melamina monomérica 19.3 g
Cymel® 327 Melamina polimérica 21.4 g 21.4 g
Cymel® 1158 Melamina polimérica 30.36 g
Tinuvin® 292 Estabilizador frente a la luz 1.5 g 1.5 g 1.5 g 1.5 g
Tinuvin® 384 Estabilizador frente a la luz 2.0 g 2.0 g 2.0 g 2.0 g
BYK® 301 Aditivo de flujo 0.07 g 0.07 g 0.07 g 0.07 g
Dibutil dilaureato de estaño Catalizador 0.1 g
Fosfato ácido fenilo de Catalizador 4 g 4 g 4 g
Desmodur® 3300 poliisocianato 38.6 g 38.6 g 38.6 g 38.6 g
Poliéster poliol Resina formadora de película 6.25 g
#1 disolvente 7.7 g 5.25 g 5.25 g 5.25 g
#2 disolvente 2.45 g
#3 disolvente 0.61 g 0.61 g 2.45 g 2.45 g
Las melaminas Cymel® 1158,327,350 fueron adquiridas de Cytec Industries, West Patterson, New Jersey.
Los estabilizadores frente a la luz Tinuvin® 292 y 384 fueron adquiridos de Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York.
El aditivo de flujo BYK® 301 fue adquirido de BYK Chemie, Wallingford, Connecticut.
El poliéster poliol fue el producto de reacción de 1 mol de ácido propiónico dimetilol, 2 moles de caprolactona, 0.41 moles of pentaeritritol con un peso molecular promedio en peso GPC de 10.000 @, 80% n.v.
El dibutil dilaureato de estaño se adquirió de Air Products Corp. Allentown, Pennsylvania.
El fosfato ácido de fenilo se adquirió de King Industries, Norwalk, Connecticut.
Las capas de las composiciones de recubrimiento de los Ejemplos 3, 4, 5 y 6 se aplicaron por pulverización sobre acero electrorecubierto e imprimado con fosfato que había sido recubierto previamente con un recubrimiento de base acuoso que se había hecho secar, y se endurecieron en un horno durante 30 minutos a 140ºC para formar recubrimientos con un grosor de la película seca de 40 micrómetros. A efectos de comparación, se preparó de la misma manera un recubrimiento de una composición de recubrimiento de dos componentes convencional asequible comercialmente (Imron® ES poliuretano) adquirida de DuPont Company, Wilmington, Delaware.
Se ensayaron as propiedades de la película de los recubrimientos de los Ejemplos 3, 4, 5, 6 y del Ejemplo Comparativo 1 (Ej. Comp. 1). Los resultados se describen en la Tabla 4 que se muestra a continuación:
TABLA 4
Propiedades de recubrimiento Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5 Ejemplo 6 Ej. Comp.1
Sólidos (% no volátiles) 85.3 87.5 87.7 85.1 53.0
Dureza Tukon (Knoops) 10.1 14.3 4.1 20.9 14.3
Brillo 20º 94 94 92 94 89
DOI 93 98 95 98 98
Resistencia al desgaste en húmedo como 97 98 99 99 82
% de retención del brillo
Resistencia al desgaste en seco como % 95 93 92 97 60
de retención del brillo
Resistencia al decapado en profundidad 0.87 0.5 0.2 0.25 1.57
en micrómetros
A partir de la anterior Tabla 4, se puede observar que la composición de recubrimiento transparente de la presente invención no sólo proporciona una composición de recubrimiento transparente de alto nivel de contenido en sólidos, sinó que también proporciona unas propiedades físicas superiores, como de resistencia al desgaste.
El descubrimiento inesperado de los solicitantes de la mejora dramática en las propiedades de recubrimiento cuando se añade el componente de carbonato cíclico a la composición de los componentes de melamina/isocianato puede observarse a partir de las propiedades de recubrimiento del Ejemplo 7 y del Ejemplo Comparativo 2 (Ej. Comp. 2) preparado mediante la adición de los materiales que se listan en la Tabla 5 que se muestra a continuación:
TABLA 5
Material Uso Ejemplo 7 Ej. Comp. 2
Carbonato de butileno Diluyente reactivo 11 g
Ejemplo 1 Diluyente reactivo 15 g
Cymel® 1158 Melamina polimérica 20.56 g 20.25 g
Cymel® 327 Melamina polimérica 7.8 g 0.0
Mezcla de Tinuvin® 292/384 Estabilizadores frente a la luz 7.5 g 7.5 g
BYK® 301 10% Aditivo de flujo 0.68 g 0.68 g
Resina de poliéster Resina formadora de película 9.38 g
Dibutil dilaureato de estaño 10% Catalizador 1 g
Solución ácida #1 Catalizador 2 g
Solución ácida #2 Catalizador 2.42 g
Tolonate® HDT LV poliisocianato 40 g 80.8 g
El carbonato de butileno se adquirió de Huntsman Corporation Austin, Texas.
Cymel® 1158 & Cymel® 327 fueron adquiridas de Cytec Corporation, West Patterson, New Jersey.
La solución de Tinuvin® 292/384 se adquirió de Ciba Chemicals, Tarrytown, New York (Solución del 13.3% en Tinuvin® 292 y 26.67% de Tinuvin® 384 en disolvente).
La resina de poliéster es el producto de condensación de 1 mol de ácido dimetilolpropiónico, 2 moles de E-Caprolactona, y 0.27 moles de pentaeritritol.
Tolonate® HDT LV de Rhodia Co. Freeport Texas.
La solución ácida #1 era un 25 por ciento de fosfato ácido de fenilo.
La solución ácida #2 era un 33 por ciento de ácido sulfónico dodecilbenceno bloqueado 2-amino-2-metil-n propanolamina adquirido de King Industry, Norwalk, Connecticut.
Se ensayaron las propiedades de la película formada por los recubrimientos del Ejemplo 7. El Ejemplo Comparativo 2 (Ej. Comp. 2) no pudo ser probado ya que era demasiado espeso para ser aplicado mediante pulverización. Los resultados se describen en la Tabla 6 que se muestra a continuación:
TABLA 6
Propiedades de recubrimiento Ejemplo 7 Ej. Comp. 2
Sólidos (% no volátiles) 87.8 87.8
Viscosidad (#4 Ford Cup) 70 segundos 168 segundos
Brillo 20º 94 (demasiado espeso para pulverizar)
DOI 96 ('')
Apariencia autospec 80 ('')
Resistencia al desgaste en húmedo como 95 ('')
% de retención del brillo
Resistencia al desgaste en seco como % 93 ('')
de retención del brillo
A partir de los resultados anteriores, se puede observar inmediatamente que para el mismo nivel de sólidos (87.8%) la adición del componente carbonato tiene un efecto dramático sobre la formación de la película, apariencia del recubrimiento y propiedades del recubrimiento.

Claims (24)

1. Una composición de recubrimiento transparente que contiene componentes de tipo isocianato, carbonato cíclico y melamina, donde dicho componente isocianato contiene un poliisocianato alifático que tiene un promedio de 2.5 a 6 funcionalidades isocianato o un poliisocianato alifático que tiene un promedio de 2.5 a 6 funcionalidades isocianato que se bloquean haciendo reaccionar dichas funcionalidades con un alcohol monomérico.
2. La composición de la reivindicación 1 donde dicho alcohol monomérico es un alcohol alifático.
3. La composición de la reivindicación 1 donde dicho componente de tipo carbonato cíclico contiene al menos un carbonato cíclico que tiene uno o más anillos cíclicos de cinco o seis miembros.
4. La composición de la reivindicación 1 donde dicho composición contiene además uno o más catalizadores de tipo organo estaño o ácidos.
5. La composición de la reivindicación 4 donde dicho catalizador organo estaño se selecciona del grupo consistente en dibutil diacetato de estaño, dibutil dilaureato de estaño, octato estañoso, y una combinación de los anteriores.
6. La composición de la reivindicación 4 en la cual el catalizador ácido se selecciona de entre el grupo consistente en ácido dodecilbencensulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico bloqueado con una amina, ácido para-toluenosulfónico, ácido para-toluenosulfónico bloqueado con una amina, fosfato ácido de fenilo, fosfato ácido de fenilo bloqueado con una amina, ácido dinonilnaftalenosulfónico, ácido dinonilnaftalenosulfónico bloqueado con una amina y una combinación de los anteriores.
7. La composición de la reivindicación 6 donde dicha amina es dimetil oxazolidina, 2-amino-2-metil-1-propanol, n,n-dimetiletanolamina o una combinación de los anteriores.
8. La composición de las reivindicaciones 4, 5 ó 6 donde dicha composición contiene en el rango de desde el 0.001 por ciento al 5.0 por ciento de dicho catalizador, siendo todos los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
9. La composición de la reivindicación 1 donde dicho poliisocianato contiene uno o más trímeros de diisocianato de hexametileno, diisocianato de isoforona, o una combinación de los anteriores.
10. La composición de la reivindicación 1 ó 5 contiene en el rango de desde el 30 por ciento al 70 por ciento dicho poliisocianato donde todos los porcentajes son en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
11. La composición de la reivindicación 1 donde dicho componente de melamina comprende una melamina monomérica, una melamina polimérica, o una combinación de las anteriores.
12. La composición de la reivindicación 1 u 11 contiene en el rango de desde el 10 por ciento al 45 por ciento de dicho componente de melamina donde todos los porcentajes son en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
13. La composición de la reivindicación 1 contiene además una resina modificadora de flujo.
14. La composición de la reivindicación 1 contiene en el rango de desde el 5 por ciento al 40 por ciento de dicho componente carbonato, donde todos los porcentajes son porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
15. La composición de la reivindicación 1 en la forma de una composición de dos componentes donde el primer componente de dicha composición de dos componentes contiene dicho componente poliisocianato y un segundo componente de dicha composición de dos componentes contiene dichos componentes melamina y carbonato cíclico.
16. La composición de la reivindicación 1 en la cual el VOC de dicha composición varía en el rango de desde el 0.0 a 0.472 kilogramos de disolvente orgánico por litro de la composición.
17. La composición de recubrimiento transparente de la reivindicación 1 en la cual un recubrimiento transparente sobre un sustrato producido a partir de dicha composición tiene un valor de DOI de al menos 80.
18. La composición de la reivindicación 1 contiene además estabilizadores frente a la luz ultravioleta, absorbedores de luz, o una combinación de los anteriores.
19. Un método para la producción de un recubrimiento transparente sobre un sustrato que comprende:
la aplicación de una capa de una composición transparente de acuerdo con las reivindicaciones 1-18 y el endurecimiento de dicha capa en dicho recubrimiento transparente.
20. El método de la reivindicación 19 donde dicho recubrimiento tiene un valor de DOI de al menos 80.
21. El método de la reivindicación 19 donde dicho recubrimiento tiene un valor de brillo a 20º de al menos 80.
22. El método de la reivindicación 19 donde dicho endurecimiento de dicha capa tiene lugar a una elevada temperatura de cocción en el rango de 80ºC a 160ºC.
23. El método de la reivindicación 19 donde dicho componente de carbonato cíclico contiene al menos un carbonato cíclico que tiene uno o más anillos cíclicos de cinco o seis miembros.
24. El método de la reivindicación 19 donde dicha composición contiene en el rango del 5 por ciento al 40 por ciento de dicho componente carbonato, siendo todos los porcentajes porcentajes en peso en base al peso total de los sólidos de la composición.
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