ES2254135T3 - Lacado multicapa altamente resistente al rayado, procedimiento para su produccion y utilizacion del mismo. - Google Patents

Lacado multicapa altamente resistente al rayado, procedimiento para su produccion y utilizacion del mismo.

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ES2254135T3 ES00902653T ES00902653T ES2254135T3 ES 2254135 T3 ES2254135 T3 ES 2254135T3 ES 00902653 T ES00902653 T ES 00902653T ES 00902653 T ES00902653 T ES 00902653T ES 2254135 T3 ES2254135 T3 ES 2254135T3
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Abstract

Lacado multicapa altamente resistente al rayado sobre un sustrato, dado el caso imprimado, que incluye (A) una capa de laca base, (B) una primera capa de laca transparente como capa intermedia y (C) una segunda capa de laca transparente como capa superior, dispuestas una sobre otra en este orden, caracterizado porque la segunda capa de laca transparente (C) se puede producir a partir de un material de revestimiento (C) que contiene (C1) al menos un oligómero y/o polímero con como mínimo un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas: -O-(CO)-NH2 -O-(CO)-NH-(CO)-NH2 y (C2) al menos un reticulante que contiene como mínimo 2 grupos funcionales (c21) que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato y/o alofanato (c11).

Description

Lacado multicapa altamente resistente al rayado, procedimiento para su producción y utilización del mismo.
La presente invención se refiere a un nuevo lacado multicapa altamente resistente al rayado que incluye una laca transparente multicapa. Además, la presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para la producción de lacados multicapa altamente resistentes al rayado, basado en el procedimiento húmedo-sobre-húmedo. La presente invención también se refiere a la utilización de los nuevos lacados multicapa altamente resistentes al rayado, en particular, en el lacado en serie de automóviles y el lacado industrial.
Los requisitos impuestos a la resistencia de las lacas cubrientes que quedan expuestas a la intemperie, en particular a la radiación solar y la lluvia ácida, y además a un esfuerzo mecánico más frecuente, en particular en las instalaciones de lavado con cepillos, son cada vez mayores. Esto es especialmente aplicable a los lacados de vehículos, que han de cumplir dichos requisitos y además satisfacer unas exigencias ópticas máximas en cuanto al brillo, la lisura superficial y el color.
Hasta ahora este problema se ha resuelto de tal modo que, correspondientemente al aumento de los requisitos de compatibilidad con el medio ambiente, sobre los sustratos se ha venido aplicando un lacado multicapa formado esencialmente por materiales de revestimiento acuosos. Como es sabido, en el caso de sustratos metálicos, el lacado multicapa se produce con una laca de inmersión electroforética, un material de carga acuoso, una laca base acuosa, y una laca transparente que contenía disolventes. La laca de inmersión electroforética y el material de carga acuoso se ahornan, en cada caso, después de su aplicación, con lo que forman la imprimación. Sobre ésta se aplica la laca base acuosa y se somete a un secado intermedio. Sobre esta capa todavía no endurecida se aplica la laca transparente y después se ahornan conjuntamente ambas capas (procedimiento húmedo-sobre-húmedo). Como es sabido, si se utilizan plásticos como sustratos, en lugar de las lacas de inmersión electroforéticas se utilizan hidroimprimaciones.
El procedimiento húmedo-sobre-húmedo para la producción de lacados cubrientes multicapa se describe, por ejemplo, en los documentos de patente US-A-3,639,147, DE-A-33 33 072, DE-A-38 14 853, GB-A-2 012 191, US-A-3,953,644, EP-A-0 260 447, DE-A-39 03 804, EP-A-0 320 552, DE-A-36 28 124, US-A-4,719,132, EP-A-0 297 576, EP-A-0 069 936, EP-A-0 089 497, EP-A-0 195 931, EP-A-0 228 003, EP-A-0 038 127 y DE-A-28 18 100.
Principalmente las dos capas superiores de los lacados multicapa son las responsables del aspecto óptico o visual y de la resistencia a la intemperie. Así, la laca base acuosa del lacado multicapa proporciona el color y/o efectos ópticos tales como efectos metálicos o efectos de interferencia, mientras que la laca transparente, además de la resistencia al rayado y a la corrosión, es decir la resistencia contra sustancias nocivas condicionadas por el medio ambiente, determina el aspecto, es decir el brillo, la luminosidad y la nivelación. La laca base acuosa y la laca transparente han de adaptarse bien entre sí para proporcionar una estructura con el perfil de propiedades ventajoso deseado.
Los documentos de patente EP-A-0 089 497, EP-A-0 256 540, EP-A-0 260 447, EP-A-0 297 576, WO 96/12747, EP-A-0 523 610, EP-A-0 228 003, EP-A-0 397 806, EP-A-0 574 417, EP-A-0 531 510, EP-A-0 581 211, EP-A-0 708 788, EP-A-0 593 454, DE-A-43 28 092, EP-A-0 299 148, EP-A-0 394 737, EP-A-0 590 484, EP-A-0 234 362, EP-A-0 234 361, EP-A-0 543 817, WO 95/14721, EP-A-0 521 928, EP-A-0 522 420, EP-A-0 522 419, EP-A-0 649 865, EP-A-0 536 712, EP-A-0 596 460, EP-A-0 596 461, EP-A-0 584 818, EP-A-0 669 356, EP-A-0 634 431, EP-A-0 678 536, EP-A-0 354 261, EP-A-0 424 705, WO 97/49745, WO 97/49747 o EP-A-0 401 565 dan a conocer lacas base acuosas y también los lacados correspondientes que satisfacen esencialmente dichos requisitos.
Estas lacas base acuosas contienen principalmente poliuretanos estabilizados aniónicamente, utilizándose como agentes de neutralización aminas de funcionalidad múltiple y/o aminoalcoholes, como trietilamina, metiletanolamina y/o dimetiletanolamina.
Las lacas transparentes que contienen disolventes normalmente son lacas transparentes de un solo componente (1C), dos componentes (2C) o más componentes (3C, 4C), tal como se describen, por ejemplo, en los documentos de patente EP-A-0 604 992, WO 94/22969, EP-A-0 596 460 o WO 92/22615.
Si bien de este modo se obtienen lacados multicapa que satisfacen los requisitos ópticos, las lacas transparentes de un componente (1C) con frecuencia no son lo suficientemente resistentes a la intemperie. En cambio, las lacas transparentes de dos componentes (2C) o más componentes (3C, 4C) con frecuencia no son lo suficientemente resistentes a la abrasión.
Tampoco han faltado intentos de superar estos problemas mediante la utilización de lacas transparentes en polvo tales como las dadas a conocer en el documento de patente alemán DE-A-42 22 194, por ejemplo, lacas transparentes en suspensión espesa de polvo, por ejemplo las dadas a conocer en el documento de patente alemán DE-A-196 13 547, o lacas transparentes endurecibles con UV, tal como se describen por ejemplo en los documentos de patente EP-A-0 540 884, EP-A-0 568 967 o US-A-4,657,234. Sin embargo, en estos casos surgen otras desventajas, por ejemplo una adherencia entre capas no del todo satisfactoria, sin que se solucionen por completo los problemas de la resistencia al rayado o la resistencia a la corrosión.
\newpage
Los documentos de patente US-A-5,474,811, US-A-5,356,669, US-A-5,605,965, WO 94/10211, WO 94/10212, WO 94/10213, EP-A-0 594 068, EP-A-0 594 071 o EP-A-0 594 142 dan a conocer materiales de revestimiento que contienen como mínimo un oligómero y/o polímero con al menos un grupo carbamato lateral de fórmula:
-O-(CO)-NH_{2}
y como mínimo un reticulante que contiene al menos 2 grupos funcionales que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato. Estos materiales de revestimiento conocidos proporcionan lacas transparentes que presentan una resistencia al rayado y una resistencia a la corrosión extraordinariamente altas. Como reticulantes se utilizan sobre todo resinas melamina-formaldehído altamente eterificadas. La propia reticulación está catalizada por ácido, utilizándose como catalizadores preferentes ácidos protonados fuertes, en particular ácidos sulfónicos, que por regla general están bloqueados con aminas.
Sin embargo, estos materiales de revestimiento ventajosos no se pueden utilizar junto con las lacas base acuosas anteriormente mencionadas para la producción de lacados multicapa, ya que, en este caso, con frecuencia se producen defectos superficiales en la capa de laca transparente debido al llamado efecto "arrugamiento" (wrinkling).
El objetivo de la presente invención consiste en poner a disposición un nuevo lacado multicapa que ya no presente las desventajas del estado actual de la técnica, sino que, junto con un excelente perfil de propiedades ópticas o un aspecto excelente, presente una alta resistencia al rayado y a la corrosión, no produciéndose ya ningún defecto superficial. Otro objetivo de la presente invención consiste en poner a disposición un nuevo procedimiento para la producción de lacados multicapa que, de forma sencilla, proporcione los nuevos lacados multicapa de modo seguro y fiable.
En consecuencia se ha descubierto el nuevo lacado multicapa altamente resistente al rayado sobre un sustrato, dado el caso imprimado, que incluye
(A)
una capa de laca base,
(B)
una primera capa de laca transparente como capa intermedia y
(C)
una segunda capa de laca transparente como capa superior,
dispuestas una sobre otra en este orden, y que está caracterizado porque la segunda capa de laca transparente (C) se puede producir a partir de un material de revestimiento (C) que contiene
(C1)
al menos un oligómero y/o polímero con como mínimo un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas:
-O-(CO)-NH_{2}
\hskip1cm
-O-(CO)-NH-(CO)-NH_{2}
y
(C2)
al menos un reticulante que contiene como mínimo 2 grupos funcionales (c21) que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato y/o alofanato (c11).
En lo sucesivo, el nuevo lacado multicapa altamente resistente al rayado se denominará "lacado multicapa según la invención".
También se ha descubierto el nuevo procedimiento para la producción de un lacado multicapa altamente resistente al rayado, que incluye como mínimo los siguientes pasos:
(I)
aplicación de una laca base (A) sobre un sustrato, dado el caso imprimado,
(II)
secado intermedio de la laca base aplicada (A),
(III)
aplicación de una primera laca transparente (B),
(IV)
endurecimiento conjunto de las capas (A) y (B) aplicadas en los pasos (I) y (III) (procedimiento húmedo-sobre-húmedo);
caracterizado porque
(V)
sobre la capa de laca transparente (B) endurecida en el paso (IV) se aplica una segunda capa de laca transparente (C) de un material diferente a la primera, que contiene
\newpage
(C1)
al menos un oligómero y/o polímero con como mínimo un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas:
-O-(CO)-NH_{2}
\hskip1cm
-O-(CO)-NH-(CO)-NH_{2}
y
(C2)
al menos un reticulante que contiene como mínimo 2 grupos funcionales (c21) que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato y/o alofanato;
y
(VI)
esta segunda capa de laca transparente se endurece.
En lo sucesivo, para abreviar, el nuevo procedimiento para producir un lacado multicapa altamente resistente al rayado se denominará "primer procedimiento según la invención".
También se ha descubierto el nuevo procedimiento para la producción de un lacado multicapa altamente resistente al rayado que incluye como mínimo los siguientes pasos:
(I)
aplicación de una laca base (A) sobre un sustrato, dado el caso imprimado,
(II)
secado intermedio de la laca base aplicada (A),
(III)
aplicación de una primera laca transparente (B);
caracterizado porque
(IV)
la laca transparente (B) aplicada se somete a secado intermedio y
(V)
sobre la capa de laca transparente (B) sometida a secado intermedio se aplica la segunda capa de laca transparente (C) de un material diferente a la primera, después de lo cual
(VI)
las capas (A), (B) y (C) se ahornan conjuntamente.
En vista del estado actual de la técnica, ha resultado sorprendente y no previsible por los especialistas que el objetivo que sirve de base a la presente invención se pueda resolver con ayuda del lacado multicapa según la invención y el procedimiento según la invención. En particular ha resultado sorprendente que, a pesar de la estructura multicapa de la capa de laca transparente, ya no se produzca ningún problema de adhesión entre capas.
El componente esencial del lacado multicapa según la invención es la segunda capa de laca transparente (C).
Ésta se puede producir con un material de revestimiento (C) que, como primer componente esencial, contiene como mínimo un oligómero y/o polímero (C1) con al menos un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas:
-O-(CO)-NH_{2}
\hskip1cm
-O-(CO)-NH-(CO)-NH_{2}
Como oligómeros y/o polímeros (C1) entran en consideración, en principio, todos los oligómeros o polímeros habituales y conocidos. Como ejemplos de oligómeros y polímeros adecuados se mencionan: copolímeros lineales y/o ramificados y/o formados a modo de bloque, a modo de peine y/o estadísticamente de monómeros etilénicamente insaturados, en particular poli(met)acrilatos y también poliésteres, alquidas, poliuretanos, poliuretanos acrilados, poliésteres acrilados, polilactonas, policarbonatos, poliéteres, aductos resina epóxido-amina, (met)acrilatodioles, polivinil ésteres parcialmente saponificados o poliureas. Entre éstos, los copolímeros de monómeros etilénicamente insaturados, en particular poli(met)acrilatos, son especialmente ventajosos y, por consiguiente, se utilizan de forma especialmente preferente.
La introducción del grupo carbamato (c11) puede tener lugar mediante la incorporación de monómeros que contengan estos grupos (c11). Monómeros adecuados de este tipo son, por ejemplo, monómeros etilénicamente insaturados que contienen un grupo carbamato o un grupo alofanato (c11).
En los documentos de patente US-A-3,479,328, US-A-3,674,838, US-A-4,126,747, US-A-4,279,833 o US-A-4,340,497 se describen ejemplos de monómeros etilénicamente insaturados adecuados que contienen un grupo carbamato (c11).
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No obstante, el grupo carbamato (c11) también se puede incorporar en los oligómeros y/o polímeros (C1) a través de reacciones poliméricas análogas. Los documentos de patente US-A-4,758,632, US-A-4,301,257 o US-A-2,979,514 dan a conocer ejemplos de métodos adecuados de este tipo.
Los documentos de patente US-A-5,474,811, US-A-5,356,669, US-A-5,605,965, WO 94/10211, WO 94/10212, WO 94/10213, EP-A-0 594 068, EP-A-0 594 071 o EP-A-0 594 142 dan a conocer ejemplos de poli(met)acrilatos a utilizar de forma especialmente preferente según la invención.
Para la incorporación de grupos alofanato (c11) se emplean oligómeros y polímeros que contienen como mínimo dos, preferentemente como mínimo tres, grupos hidroxilo primarios y/o secundarios, principalmente primarios, que se transalofanatizan con alquil o aril ésteres de ácido alofánico a una temperatura de 30 a 200ºC, preferentemente de 50 a 160ºC, en especial de 60 a 150ºC y en particular de 80 a 140ºC. La reacción de lleva a cabo en solución o en masa, preferentemente en solución. Es recomendable añadir a la mezcla de reacción los inhibidores habituales y conocidos como trialquilfosfitos, en particular triisodecilfosfito. También resulta ventajoso utilizar los catalizadores de transesterificación habituales y conocidos, por ejemplo compuestos de estaño, en particular dióxido de
dibutilestaño.
Como ejemplos de alofanatos adecuados a utilizar según la invención se mencionan: alofanatos de metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo o de fenilo. Los alofanato de metilo y etilo son especialmente ventajosos y, por consiguiente, se utilizan de forma especialmente preferente según la invención.
Como oligómeros y polímeros a utilizar según la invención y que contienen como mínimo dos, preferentemente como mínimo tres grupos hidroxilo primarios y/o secundarios, en particular primarios, entran en consideración, preferentemente, copolímeros lineales y/o ramificados y/o formados a modo de bloque, a modo de peine y/o estadísticamente de monómeros etilénicamente insaturados, en particular poli(met)acrilatos y también poliésteres, alquidas, poliuretanos, poliuretanos acrilados, poliésteres acrilados, polilactonas, policarbonatos, poliéteres, aductos resina epóxido-amina, (met)acrilatodioles, polivinil ésteres parcialmente saponificados, poliureas, polioles oligoméricos obtenidos mediante hidroformilación e hidrogenación subsiguiente de oligómeros producidos por reacciones de metátesis de monoolefinas acíclicas y cíclicas; o polioles alifáticos. Los copolímeros de monómeros etilénicamente insaturados, en particular los poli(met)acrilatos, son especialmente ventajosos y, por consiguiente, se utilizan de forma especialmente preferente.
Además de los grupos hidroxilo, los oligómeros y polímeros mencionados también pueden contener otros grupos funcionales, por ejemplo grupos acriloilo, éter, amida, imida, tio, carbonato o epóxido.
El segundo componente esencial del material de revestimiento (B) a utilizar según la invención es el reticulante (C2).
Como ejemplos de reticulantes (C2) adecuados se mencionan: resinas aminoplásticas, en particular resinas melamina-formaldehído, polisiloxanos, compuestos con como mínimo un grupo carbonato cíclico y/o polianhídridos, pero principalmente resinas aminoplásticas.
En este contexto se puede utilizar cualquier resina aminoplástica adecuada para lacas cubrientes o lacas transparentes, o una mezcla de resinas aminoplásticas (C2) de este tipo. En particular, entran en consideración las resinas aminoplásticas habituales y conocidas cuyos grupos metilol y/o metoximetilo están desfuncionalizados en parte mediante grupos carbamato o alofanato. En los documentos de patente US-A-4 710 542 y EP-B-0 245 700, y también en el artículo de B. Singh y colaboradores "Carbamylmethylated Melamines, Novel Crosslinkers for the Coatings Industry" en Advanced Organic Coatings Science and Technology Series, 1991, tomo 13, páginas 193 a 207, se describen reticulantes de este tipo.
Siloxanos (C2) adecuados son, por ejemplo, siloxanos con como mínimo un grupo trialcoxisilano o dialcoxisilano como trimetoxisiloxano.
Un polianhídrido (C2) adecuado es, por ejemplo, el anhídrido polisuccínico.
Otro componente esencial del material de revestimiento (C) a utilizar según la invención consiste en como mínimo un ácido, dado el caso bloqueado, como catalizador de reticulación (C3).
Catalizadores de reticulación (C3) adecuados son, por ejemplo, ácido p-toluensulfónico, ácido dinonilnaftalenodisulfónico, ácido dodecilbencenosulfónico o éster ácido de ácido fosfórico. El documento de patente US-A-5,605,965 da a conocer ejemplos de catalizadores de reticulación (C3) adecuados. Agentes de bloqueo adecuados son, por ejemplo, aminas.
El material de revestimiento (C) a utilizar según la invención puede contener como mínimo un compuesto (C4) con al menos un grupo epóxido. Ventajosamente se trata de un oligómero o polímero con grupos epóxido laterales. Algunos ejemplos de oligómeros o polímeros adecuados se derivan de las clases de polímeros anteriormente mencionadas. De forma especialmente preferente se utilizan poli(met)acrilatos con grupos epóxido laterales. Los compuestos (C4) se pueden utilizar ventajosamente en cantidades entre un 0,1 y un 15, preferentemente entre el 0,5 y el 10, en especial entre el 0,8 y el 5 y en particular entre el 1 y el 2% en peso, con respecto al contenido de sólidos del material de revestimiento (C).
El material de revestimiento (C) también puede contener disolventes (C5) y/o los aditivos (C6) habituales.
Disolventes (C5) adecuados son, por ejemplo, ésteres como acetato de butilo o isómeros de octoato de metilo (Exxate®) o mezclas de disolventes aromáticos como Solvesso®.
Aditivos (C6) adecuados son, por ejemplo, absorbentes UV; captadores de radicales; agentes de reología; ácidos silícicos; nanopartículas reactivas e inertes tal como se describen, por ejemplo, en el documento de patente EP-A-0 832 947; hidróxidos metálicos coloidales que presentan grupos isocianato bloqueados, tal como se describen, por ejemplo, en el documento de patente EP-A-0 872 500; aditivos de deslizamiento (slip); inhibidores de polimerización; antiespumantes; agentes de nivelación o agentes auxiliares filmógenos como derivados de celulosa. Lo esencial es que estos aditivos (C6) no influyan negativamente en la transparencia y en otras propiedades ventajosas especiales de la capa de laca transparente (C), sino que las varíen y mejoren de forma ventajosa. El documento de patente US-A-5,605,695 describe otros ejemplos de aditivos (C6) adecuados.
La composición de los materiales de revestimiento (C) a utilizar según la invención, es decir, la proporción cuantitativa de sus componentes, puede variar dentro de amplios márgenes y se rige por el perfil de propiedades de la capa de laca transparente (C) y su adaptación al perfil de propiedades de la capa de laca transparente (B). Los especialistas pueden determinar las composiciones adecuadas basándose en sus conocimientos técnicos, y dado el caso recurriendo a sencillos ensayos previos, y el estado actual de la técnica les puede servir como pauta. En general es recomendable elegir las proporciones cuantitativas dadas a conocer en los documentos de patente US-A-5,474,811, US-A-5,356,669, US-A-5,605,965, WO 94/10211, WO 94/10212, WO 94/10213, EP-A-0 594 068, EP-A-0 594 071 o EP-A-0 594 142.
La producción del material de revestimiento (C) a partir de sus componentes no presenta ninguna particularidad, sino que tiene lugar del modo habitual y conocido, mezclando los componentes en grupos de mezcla adecuados, como recipientes de disolución (dissolver).
El segundo componente esencial del lacado multicapa según la invención es la primera capa de laca transparente (B).
De acuerdo con la invención, para su producción entran en consideración todos los materiales de revestimiento (B) que se pueden aplicar sobre lacas base (A), en particular lacas base acuosas (A), mediante el procedimiento húmedo-sobre-húmedo.
El primer componente esencial del material de revestimiento (B) consiste en como mínimo un ligante (B1).
Algunos ejemplos de ligantes (B1) adecuados se derivan de las clases de polímeros anteriormente mencionadas y se describen, por ejemplo, en los documentos de patente EP-A-0 832 947, EP-A-0 604 992, WO 94/22969, EP-A-0 596 460, WO 92/22615, DE-A-42 22 194, DE-A-196 13 547, EP-A-0 540 884, EP-A-0 568 967 o US-A-4,675,234.
Si los materiales de revestimiento (B) han de ser endurecibles adicional o exclusivamente con radiación actínica, en particular radiación UV y/o haz electrónico, contienen ligantes (B1) endurecibles con radiación actínica.
Como ligantes (B1) de este tipo entran en consideración, en principio, todos los compuestos oligoméricos y poliméricos endurecibles con radiación actínica, en particular radiación UV y/o haz electrónico, utilizados habitualmente en el campo de los materiales de revestimiento endurecibles por UV o con haz electrónico. Estos materiales de revestimiento endurecibles con radiación contienen normalmente como mínimo uno, preferentemente varios, ligantes endurecibles con radiación (B1), en particular basados en prepolímeros etilénicamente insaturados y/u oligómeros etilénicamente insaturados.
Como ejemplos de ligantes (B1) endurecibles con radiación adecuados se mencionan: copolímeros (met)acrílicos con funcionalidad (met)acrilo, acrilatos de poliéter, acrilatos de poliéster, poliésteres insaturados, epoxiacrilatos, acrilatos de uretano, aminoacrilatos, acrilatos de melamina, acrilatos de silicona y los metacrilatos correspondientes. Preferentemente se utilizan ligantes (B1) que estén libres de unidades estructurales aromáticas. Por consiguiente, preferentemente se emplean (met)acrilatos de uretano y/o (met)acrilatos de poliéster, de forma especialmente preferente acrilatos de uretano alifáticos.
Los ligantes (B1) contienen grupos funcionales (b11) que experimentan reacciones de reticulación con los grupos funcionales (b21) de los reticulantes (B2) (principio de los grupos complementarios).
Los grupos funcionales (b11) adecuados son, por ejemplo, grupos tio, amino, hidroxi, carboxi, epoxi o (met)acrilato.
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El segundo componente esencial del material de revestimiento (B) consiste en como mínimo un reticulante. Éste contiene grupos funcionales (b21) que experimentan reacciones de reticulación con los grupos funcionales (b11) de los ligantes (B1) (principio de los grupos complementarios).
Grupos funcionales (b21) adecuados son, por ejemplo, grupos anhídrido, carboxi, epoxi, isocianato, isocianato bloqueado, uretano, metilol, metilol éter, siloxano, amino, hidroxilo o beta-hidroxialquilamida, o grupos etilénicamente insaturados reticulables con radiación actínica.
La siguiente sinopsis reúne ejemplos de grupos funcionales reactivos complementarios (b11) y (b21) adecuados a utilizar según la invención, que experimentan reacciones de reticulación. En la sinopsis, la variable R representa un grupo acíclico o cíclico alifático, un grupo aromático y/o un grupo aromático-alifático (aralifático). Las variables R^{1} y R^{2} representan grupos alifáticos iguales o diferentes o están unidas entre sí formando un anillo alifático o heteroalifático.
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Sinopsis: Ejemplos de grupos funcionales (b11) y (b21) complementarios
en el ligante (B1) y el reticulante (B2)
o
en el reticulante (B2) y el ligante (B1)
-SH -C(O)-OH
-NH_{2} -C(O)-O-C(O)-
-OH -NCO
-NH-C(O)-OR
-CH_{2}-OH
-CH_{2}-O-CH_{3}
-NH-C(O)-CH(-C(O)OR)_{2}
-NH-C(O)-CH(-C(O)OR)(-C(O)-R)
-NH-C(O)-NR^{1}R^{2} = Si(OR)_{2}
O
-CH-CH_{2}
-C(O)-OH O
-CH-CH_{2}
-O-C(O)-CR=CH_{2} -OH
-O-CR=CH_{2} -NH_{2}
-C(O)-CH_{2}-C(O)-R
-CH=CH_{2}
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Reticulantes (B2) adecuados son, por ejemplo, los reticulantes (C2) anteriormente mencionados. Estos reticulantes (B2) se utilizan principalmente en lacas transparentes de un componente (1C).
Otros ejemplos de reticulantes (B2) adecuados para este uso son poliepóxidos (b21), en particular todos los poliepóxidos alifáticos y/o cicloalifáticos y/o aromáticos conocidos, por ejemplo basados en bisfenol A o bisfenol F. Como poliepóxidos (B2) también son adecuados, por ejemplo, los poliepóxidos que se pueden obtener en el mercado bajo las denominaciones Epikote® de la firma Shell, Denacol® de la firma Nagase Chemicals Ltd., Japón, por ejemplo Denacol EX-411 (pentaeritrita poliglicidil éter), Denacol EX-321 (trimetilolpropano poliglicidil éter), Denacol EX-512 (poliglicerol poliglicidil éter) y Denacol® EX-521 (poliglicerol poliglicidil éter).
Otros ejemplos de reticulantes (B2) adecuados para este fin son tris(alcoxicarbonilamino)triazinas de fórmula:
1
En los documentos de patente US-A-4,939,213, US-A-5,084,541 o EP-A-0 624 577 se describen ejemplos de tris(alcoxicarbonilamino)triazinas (b21) adecuadas. Principalmente se utilizan tris(metoxi-, tris(butoxi- y/o tris(2-etil-hexoxicarbonilamino)triazinas.
Son ventajosos los ésteres mixtos metilo-butilo, los ésteres mixtos butilo-2-etilhexilo y los butil ésteres. En comparación con los metil ésteres puros, éstos tienen la ventaja de una mejor solubilidad en masas poliméricas fundidas y también tienen menor tendencia a la cristalización.
Otros ejemplos de reticulantes (B1) adecuados para este fin son los poliisocianatos (B2) descritos a continuación, cuyos grupos isocianato libres están bloqueados con agentes de bloqueo adecuados.
Agentes de bloqueo adecuados son, por ejemplo, los dados a conocer en el documento de patente US-A-4,444,954:
i)
fenoles como fenol, cresol, xilenol, nitrofenol, clorofenol, etilfenol, t-butilfenol, ácido hidroxibenzoico, sus ésteres o 2,5-di-terc-butil-4-hidroxitolueno;
ii)
lactamas, como \varepsilon-caprolactama, \delta-valerolactama, \gamma-butirolactama o \beta-propiolactama;
iii)
compuestos metilénicos activos, como malonato de dietilo, malonato de dimetilo, etil o metil éster de ácido acetoacético o acetilacetona;
iv)
alcoholes como metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, t-butanol, alcohol n-amílico, alcohol t-amílico, alcohol láurico, etilenglicol monometil éter, etilenglicol monoetil éter, etilenglicol monobutil éter, dietilenglicol monometil éter, dietilenglicol monoetil eter, propilenglicol monometil éter, metoximetanol, ácido glicólico, éster de ácido glicólico, ácido láctico, éster de ácido láctico, metilolurea, metilolmelamina, alcohol diacetílico, etilenclorhidrina, etilenbromhidrina, 1,3-dicloro-2-propanol, 1,4-ciclohexildimetanol o acetocianhidrina;
v)
mercaptanos como butilmercaptano, hexilmercaptano, t-butilmercaptano, t-dodecilmercaptano, 2-mercaptobenzotiazol, tiofenol, metiltiofenol o etiltiofenol;
vi)
amidas de ácido como acetoanilida, acetoanisidinamida, acrilamida, metacrilamida, acetamida, estearamida o benzamida;
vii)
imidas como succinimida, ftalimida o maleimida;
viii)
aminas como difenilamina, fenil naftil amina, xilidina, N-fenilxilidina, carbazol, anilina, naftilamina, butilamina, dibutilamina o butil fenil amina;
ix)
imidazoles como imidazol o 2-etilimidazol;
x)
ureas como urea, tiourea, etilenurea, etilentiourea o 1,3-difenilurea;
xi)
carbamatos como fenil éster de ácido N-fenilcarbamídico o 2-oxazolidona;
xii)
iminas como etilenimina;
xiii)
oximas como acetonoxima, formaldoxima, acetaldoxima, acetoxima, metil etil cetoxima, diisobutilcetoxima, diacetilmonoxima, benzofenonoxima o clorohexanonoxima;
xiv)
sales de ácido sulfuroso como bisulfito de sodio o bisulfito de potasio;
xv)
ésteres de ácido hidroxámico como bencil metacril hidroxamato (BMH) o alil metacril hidroxamato; o
xvi)
pirazoles, cetoximas, imidazoles o triazoles sustituidos; y también
xvii)
mezclas de estos agentes de bloqueo, especialmente dimetilpirazol y triazoles, ésteres malónico y del ácido acetoacético o dimetilpirazol y succinimida.
Si el material de revestimiento (B) se concibe como una laca transparente de dos componentes (2C) o más componentes (3C, 4C), se pueden utilizar reticulantes(B2) de mayor reactividad que puedan experimentar reacciones de reticulación a temperaturas inferiores a 100ºC, preferentemente inferiores a 80ºC. Se elegirán materiales de revestimiento (B) de este tipo cuando los sustratos no puedan ser sometidos a altas temperaturas de ahornado y/o cuando, en principio, no sean necesarias altas temperaturas de ahornado debido a la reticulación física de la laca base (A).
Reticulantes reactivos (B2) adecuados son, por ejemplo, los poliepóxidos anteriormente descritos.
Otros ejemplos de reticulantes reactivos (B2) adecuados son poliisocianatos orgánicos, en particular los llamados poliisocianatos de laca, con grupos isocianato libres unidos de forma alifática, cicloalifática, aralifática y/o aromática. Preferentemente se utilizan poliisocianatos (B2) con 2 a 5 grupos isocianato por molécula y con viscosidades de 100 a 10.000 mPas, preferentemente de 100 a 5.000 mPas y - siempre que esté previsto mezclar los componentes de forma manual - en particular de 500 a 2.000 mPas (a 23ºC). Dado el caso también se pueden añadir a los poliisocianatos (B2) cantidades reducidas de disolventes orgánicos, preferentemente del 1 al 25% en peso con respecto al poliisocianato puro, para mejorar así la incorporación del poliisocianato (B2) y dado el caso reducir su viscosidad a un valor dentro de los márgenes arriba mencionados. Disolventes adecuados como aditivos para los poliisocianatos (B2) son, por ejemplo, propionato de etoxietilo, amil metil cetona o acetato de butilo. Además, los poliisocianatos (B2) pueden estar modificados de forma hidrófila o hidrófoba del modo habitual y conocido.
Por ejemplo, en "Methoden der organischen Chemie", Houben-Weyl, tomo 14/2, 4ª edición, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1963, páginas 61 a 70 y en la publicación de W. Siefken, Liebigs Annalen der Chemie, tomo 562, páginas 75 a 136, se describen ejemplos de poliisocianatos (B2) adecuados. Por ejemplo, son adecuados los prepolímeros de poliuretano (B2) que contienen grupos isocianato y que se pueden producir por reacción de polioles con un exceso de poliisocianatos y que preferentemente presentan baja viscosidad.
Otros ejemplos de poliisocianatos (b21) adecuados son poliisocianatos que presentan grupos isocianurato, biuret, alofanato, iminooxadiazindona, uretano, urea y/o uretdiona. Poliisocianatos (B2) que presentan grupos uretano se obtienen, por ejemplo, mediante reacción de una parte de los grupos isocianato con polioles, por ejemplo trimetilolpropano y glicerina. Preferentemente se utilizan poliisocianatos (b21) alifáticos o cicloalifáticos, en particular diisocianato de hexametileno, diisocianato de hexametileno dimerizado y trimerizado, diisocianato de isoforona, didiclohexilmetano-2,4'-diisocianato, dicilohexilmetano-4,4'-diisocianato, diisocianatos derivados de ácidos grasos diméricos como los vendidos por la firma Henkel bajo la denominación comercial DDI 1410 y los descritos en los documentos de patente WO 97/49745 y WO 97/49747, en particular 2-heptil-3,4-bis(9-isocianatononil)-1-pentilciclohexano, 1,2-, 1,4- o 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano, 1,2-, 1,4- o 1,3-bis(2-isocianatoet-1-il)ciclohexano, 1,3-bis(3-isocianatoprop-1-il)ciclohexano o 1,2-, 1,4- o 1,3-bis(4-isocianatobut-1-il)ciclohexano, 1,8-diisocianato-4-isocianatometiloctano, 1,7-diisocianato-4-isocianatometilheptano o 1-isocianato-2-(3-isocianatopropil)ciclohexano o mezclas de estos poliisocianatos (B2).
De forma totalmente preferente se emplean mezclas de poliisocianatos (B2) que presentan grupos uretdiona y/o grupos isocianurato y/o grupos alofanato basados en diisocianato de hexametileno, como los formados por oligomerización catalítica de diisocianato de hexametileno utilizando catalizadores adecuados.
Además, el material de revestimiento (B) puede contener los disolventes (B3) habituales y conocidos. Disolventes (B3) adecuados son, por ejemplo, los disolventes (C5) anteriormente descritos.
El material de revestimiento (B) también puede contener cantidades eficaces de los aditivos (B4) habituales y conocidos. Aditivos (B4) adecuados son, por ejemplo, los aditivos (C6) anteriormente descritos. Si el material de revestimiento (B) es endurecible con radiación actínica, también pude contener, como aditivos (B4), los fotoiniciadores habituales y conocidos.
El material de revestimiento (B) se puede encontrar en forma de laca con contenido en disolventes para su aplicación por pulverización.
No obstante, el material de revestimiento (B) también puede consistir en una laca transparente en polvo. Para ello, los componentes (B1) y (B2), y en caso dado también (B3) y (B4), se eligen de tal modo que la laca transparente en polvo (B) resultante sea sólida y forme una película antes de su endurecimiento.
El material de revestimiento (B) también puede consistir en una laca transparente en suspensión espesa de polvo. Para ello, los componentes han de cumplir los requisitos anteriormente mencionados. Además se han de elegir de tal modo que las partículas de la suspensión espesa de polvo se puedan dispersar de forma estable en agua.
La composición de los materiales de revestimiento (B) a utilizar según la invención, es decir, la proporción cuantitativa de sus componentes, puede variar dentro de amplios márgenes y se rige por el perfil de propiedades de la capa de laca transparente (B) y su adaptación al perfil de propiedades de la capa de laca transparente (C). Los especialistas pueden determinar las composiciones adecuadas basándose en sus conocimientos técnicos, y dado el caso recurriendo a sencillos ensayos previos, y el estado actual de la técnica les puede servir como pauta.
La preparación del material de revestimiento (B) a partir de sus componentes no presenta ninguna particularidad, sino que tiene lugar de forma habitual y conocida, mezclando los componentes en grupos de mezcla adecuados. Para ello, en el caso de las lacas para aplicación por pulverización (B), se utilizan por ejemplo recipientes de disolución (dissolver), y en el caso de las lacas transparentes en polvo o lacas transparentes en suspensión espesa de polvo (B) se emplean extrusoras y molinos.
El tercer componente esencial del lacado multicapa según la invención es la capa de laca base (A).
La capa de laca base (A) se puede producir a partir de un material de revestimiento (A), preferentemente un material de revestimiento acuoso (A), en particular una laca base acuosa (A), y constituye el componente de coloración y/o de efecto decorativo del lacado multicapa según la invención.
Como es sabido, la laca base acuosa (A) utilizada de forma especialmente preferente según la invención contiene los siguientes componentes esenciales dispersos en agua:
(A1)
como mínimo un poliuretano estabilizado de forma aniónica y/o no iónica y
(A2)
como mínimo un pigmento de coloración y/o de efecto decorativo.
Como ejemplos de pigmentos de coloración y/o de efecto decorativo (A2) adecuados se mencionan: pigmentos de copos metálicos como bronces de aluminio comercialmente disponibles, bronces de aluminio cromados según el documento DE-A-36 36 183 y bronces de acero fino comercialmente disponibles y también pigmentos de efecto decorativo no metálicos, por ejemplo pigmentos de brillo perlino o de interferencia. Como ejemplos de pigmentos de coloración inorgánicos (A2) adecuados se mencionan: dióxido de titanio, óxidos de hierro, amarillo sicotrans y hollín. Como ejemplos de pigmentos de coloración orgánicos (A2) adecuados se mencionan: azul indantreno, rojo cromoftal, naranja irgazin y verde heliogen.
Además, el material de revestimiento según la invención puede contener materiales de carga orgánicos e inorgánicos (A3) en las cantidades eficaces habituales y conocidas. Como ejemplos de materiales de carga adecuados se mencionan: creta, sulfatos de calcio, sulfato de bario, silicatos como talco o caolín, ácidos silícicos, óxidos como hidróxido de aluminio o hidróxido de magnesio, o materiales de carga orgánicos como fibras textiles, fibras de celulosa, fibras de polietileno o serrín de madera.
El material de revestimiento según la invención contiene además aditivos de laca (A4) en las cantidades eficaces habituales y conocidas.
Aditivos (A4) adecuados son, por ejemplo, absorbentes UV; captadores de radicales; catalizadores para la reticulación, en particular compuestos metálicos orgánicos, preferentemente compuestos orgánicos de estaño y/o bismuto o aminas terciarias; nanopartículas reactivas e inertes como las descritas, por ejemplo, en el documento de patente EP-A-0 832 947; hidróxidos metálicos coloidales que presentan grupos isocianato bloqueados tal como los descritos, por ejemplo, en el documento de patente EP-A-0 872 500; aditivos de deslizamiento (slip); inhibidores de polimerización; antiespumantes; agentes adhesivos; agentes de nivelación o agentes auxiliares filmógenos, por ejemplo derivados de celulosa.
Como aditivos (A4) se puede utilizar, en particular, como mínimo un aditivo de control de reología. Aditivos de control de reología (A4) adecuados son, por ejemplo, los dados a conocer en los documentos de patente WO 94/22968, EP-A-0 276 501, EP-A-0 249 201 o WO 97/12945; micropartículas poliméricas reticuladas, tales como las publicadas en el documento EP-A-0 008 127, por ejemplo; filosilicatos inorgánicos como silicatos de aluminio-magnesio, filosilicatos de sodio-magnesio y de sodio-magnesio-flúor-litio de tipo montmorillonita; ácidos silícicos como Aerosiles; o polímeros sintéticos con grupos iónicos y/o de efecto asociativo como alcohol polivinílico, poli(met)acrilamida, ácido poli(met)acrílico, polivinilpirrolidona, copolímeros estireno-anhídrido maleico o copolímeros etileno-anhídrido maleico y sus derivados, o uretanos o poliacrilatos etoxilados modificados de forma hidrófoba. Preferentemente, como aditivos de control de reología (A4) se utilizan poliuretanos y/o filosilicatos.
Además, si la laca base acuosa (A) no se ha de endurecer exclusivamente por secado físico, puede contener como mínimo un reticulante (A5) en cantidades eficaces.
Ejemplos de reticulantes (A5) adecuados son los reticulantes (B2) anteriormente descritos, que son adecuados para ser utilizados en lacas transparentes de un componente (1C). Si la laca base acuosa (A) se concibe en forma de una laca transparente de dos componentes (2C) o más componentes (3C, 4C), contiene los reticulantes (B2) reactivos anteriormente descritos.
Los documentos de patente EP-A-0 089 497, EP-A-0 256 540, EP-A-0 260 447, EP-A-0 297 576, WO 96/12747, EP-A-0 523 610, EP-A-0 228 003, EP-A-0 397 806, EP-A-0 574 417, EP-A-0 531 510, EP-A-0 581 211, EP-A-0 708 788, EP-A-0 593 454, DE-A-43 28 092, EP-A-0 299 148, EP-A-0 394 737, EP-A-0 590 484, EP-A-0 234 362, EP-A-0 234 361, EP-A-0 543 817, WO 95/14721, EP-A-0 521 928, EP-A-0 522 420, EP-A-0 522 419, EP-A-0 649 865, EP-A-0 536 712, EP-A-0 596 460, EP-A-0 596 461, EP-A-0 584 818, EP-A-0 669 356, EP-A-0 634 431, EP-A-0 678 536, EP-A-0 354 261, EP-A-0 424 705, WO 97/49745, WO 97/49747 o EP-A-0 401 565 dan a conocer numerosos ejemplos de poliuretanos adecuados estabilizados de forma aniónica y/o no iónica y numerosos ejemplos de composiciones adecuadas de lacas base acuosas (A).
La producción de las lacas base acuosas (A) no presenta ninguna particularidad en cuanto a su metodología, sino que tiene lugar mediante métodos habituales y conocidos, mezclando los componentes en grupos de mezcla adecuados, como recipientes de disolución (dissolver).
El lacado multicapa según la invención se puede producir mediante los procedimientos más diversos. Resulta ventajoso producirlo mediante el procedimiento según la invención.
El procedimiento según la invención parte del sustrato a revestir. El sustrato puede consistir en metal, madera, plástico, vidrio o papel o contener estos materiales como estructuras compuestas. Preferentemente se trata de piezas de carrocería de automóvil, componentes industriales o contenedores de metal.
El sustrato puede estar provisto de una imprimación. En el caso de los plásticos se trata de una, así llamada, hidroimprimación, que se endurece antes de la aplicación de la laca base (A), en particular la laca base acuosa (A). En el caso de los metales, especialmente de piezas de carrocería de automóvil, se trata de lacas de inmersión electroforéticas endurecidas habituales y conocidas, sobre las que se aplica y se ahorna un material de carga.
En el procedimiento según la invención, la laca base (A) se aplica sobre la superficie del sustrato en un paso de procedimiento (I) y se somete a secado intermedio (paso de procedimiento II), es decir, no se endurece.
En un paso de procedimiento (III), sobre la superficie de la capa de laca base (A) se aplica una primera laca transparente (B), que posteriormente configura la capa intermedia.
En el paso de procedimiento (IV), las capas (A) y (B) se endurecen conjuntamente (procedimiento húmedo-sobre-húmedo). En este contexto, dependiendo de su composición, la capa (B) se puede endurecer térmicamente y/o con radiación actínica. En lo que respecta al endurecimiento térmico, la temperatura de ahornado depende principalmente de si los materiales de revestimiento (A) y (B) son sistemas de un componente (1C), dos componentes (2C) o más componentes (3C, 4C). En el caso de los sistemas de un componente (1C), en general se utilizan temperaturas de ahornado superiores a 120ºC. En el caso de sistemas de dos (2C) o más componentes (3C, 4C), las temperaturas de ahornado son normalmente inferiores a 100ºC, en particular inferiores a 80ºC.
De acuerdo con la invención, en el paso de procedimiento (V), sobre la superficie de la capa de laca transparente (B) se aplica la capa de laca transparente (C) de un material diferente a la primera, y la capa de laca transparente (C) se endurece en el paso de procedimiento (VI). Para ello se utilizan normalmente temperaturas de ahornado de 120 a 150ºC.
No obstante, de acuerdo con la invención, la segunda capa de laca transparente (C) también se puede aplicar húmedo-sobre-húmedo para ahornarla después junto con la primera capa de laca transparente (B) y la capa de laca base (A).
En el procedimiento según la invención, los materiales de revestimiento (A), (B) y (C) se pueden aplicar sobre los sustratos mediante los métodos de aplicación habituales, por ejemplo por pulverización, a rasqueta, a brocha, por vertido, por inmersión o a rodillo. Para el endurecimiento de las capas individuales se pueden aplicar los métodos habituales y conocidos, como calentamiento en un horno de ventilación forzada, irradiación con lámparas IR y en caso dado con lámparas UV.
El espesor de las capas individuales (A), (B) y (C) puede variar entre amplios márgenes dentro del lacado multicapa según la invención. No obstante, de acuerdo con la invención resulta ventajoso que la capa de laca base (A) presente un espesor de 5 a 25 \mum, en particular de 7 a 15 \mum, y que las dos capas de laca transparente (B) y (C) presenten en total un espesor de 15 a 120 \mum, preferentemente de 40 a 80 \mum y en particular de 60 a 70 \mum. En este contexto, la relación entre los espesores de capas puede variar entre amplios márgenes; no obstante, por motivos económicos resulta ventajoso que la capa de laca transparente (B) sea la más gruesa de las dos capas.
El lacado multicapa según la invención presenta excelentes propiedades ópticas, mecánicas y químicas. Está libre de todo tipo de defectos superficiales tales como arrugamientos (wrinkling). Presenta una excelente transparencia y resistencia al rayado. No se observa deslaminación debido a una adhesión deficiente entre capas. La resistencia a la corrosión es excelente. Por consiguiente, el material de revestimiento (C) a utilizar según la invención es extraordinariamente adecuado para mejorar todos los lacados transparentes convencionales sin que el cliente deba realizar grandes adaptaciones en sus instalaciones de lacado. Esto constituye otra ventaja especial de los lacados multicapa según la invención.
Ejemplos
Ejemplo de Preparación 1
Preparación de un reticulante
En un reactor de acero fino de 4 l equipado con agitador, condensador de reflujo, termómetro, calefacción de aceite y un alimentador para el agente de bloqueo se introdujeron 41,76 partes en peso de Vestanat® 1890 (isocianurato basado en diisocianato de isoforona de la firma Creanova) y 20,76 partes en peso de nafta disolvente y se calentaron a 50ºC. En un plazo de cuatro horas se añadieron uniformemente, dosificadas, 23,49 partes en peso de malonato de dietilo, 5,81 partes en peso de acetoacetato de etilo y 0,14 partes en peso de una solución de catalizador (metilhexanoato de sodio). Una vez finalizada la adición se añadieron de nuevo 0,14 partes en peso de la solución de catalizador. A continuación, la temperatura se aumentó a 80ºC. Después de alcanzar un peso equivalente de isocianato de 5.900 a 6.800 se añadieron 0,9 partes en peso de 1,4-ciclohexildimetanol a lo largo de 30 minutos a 80ºC y bajo agitación. Una vez alcanzado un peso equivalente de isocianato \geq 13.000 se añadieron 5 partes en peso de n-butanol. La temperatura se redujo a 50ºC y el poliisocianato bloqueado resultante se disolvió con 2 partes en peso de n-butanol a un contenido teórico de sólidos de un 68% en peso. El poliisocianato bloqueado así obtenido presentaba un contenido de sólidos de un 74,5% en peso (una hora; 130ºC) y una viscosidad original de 41,6 dPas.
Ejemplo de Preparación 2
Preparación de un poliacrilato
En un reactor de laboratorio con un volumen útil de 4 l, equipado con un agitador, dos embudos de goteo para la mezcla de monómeros y la solución iniciadora respectivamente, tubo de alimentación de nitrógeno, termómetro y refrigerador de reflujo, se introdujeron 720 g de una fracción de hidrocarburos aromáticos con un intervalo de ebullición de 158 - 172ºC. El disolvente se calentó a 140ºC. Una vez alcanzada la temperatura de 140ºC se dosificaron uniformemente en el reactor una mezcla de monómeros consistente en 427,5 g de acrilato de n-butilo, 180 g de metacrilato de n-butilo, 450 g de estireno, 255 g de acrilato de hidroxietilo, 165 g de acrilato de 4-hidroxibutilo y 22,5 g de ácido acrílico, en un plazo de 4 horas, y una solución de iniciador consistente en 120 g de hexanoato de t-butilperetilo en 90 g del disolvente aromático descrito, en un plazo de 4,5 horas. La dosificación de la mezcla de monómeros y de la solución de iniciador comenzó al mismo tiempo. Una vez finalizada la dosificación del iniciador, la mezcla de reacción se mantuvo durante otras dos horas a 140ºC y después se enfrió. La solución de polímero resultante tenía un contenido de sólidos del 60%, determinado en un horno de ventilación forzada, 1 h a 130ºC, un índice de acidez de 13 mg KOH/g, un índice OH de 116 mg KOH/g, una temperatura de transición vítrea Tg de 3,23ºC y una viscosidad de 9 dPas (medida en la solución polimérica al 60% en el disolvente aromático arriba descrito utilizando un viscosímetro de placa-cono ICI a 23ºC).
Ejemplo 1 Preparación de una laca transparente de un componente según la invención
Se preparó una laca transparente de un componente según la invención mezclando los ingredientes indicados en la Tabla 1.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1
Composición de la laca transparente de un componente según la invención
Componentes Ejemplo 1
(partes en peso)
Poliacrilato según el Ejemplo de Preparación 2 43,40
Reticulante 9,00
según el Ejemplo de Preparación 1 33,00
Resina melamina-formaldehído eterificada con butanol (al 60% en butanol/xileno) 16,00
comercialmente disponible
Setalux® C91756 (agente tixotrópico comercial de la firma Akzo) 13,50
Hidroxifeniltriazina sustituida (al 65% en xileno) (Cyagard®1164 L) 0,60
2,2,6,6-tetrametil piperidinil éster modificado con aminoéter 0,80
(Tinuvin® 123 de la firma Ciba)
Byk® 390 (Byk Chemie) 0,05
Byk® 310 (Byk Chemie) 0,15
Tego® LAG 502 0,20
Butanol 11,40
Solventnaphta® 2,50
Xileno 0,90
Acetato de butildiglicol 1,50
Total 100,00
La laca transparente del Ejemplo 1 presentaba un tiempo de derrame de 46 s en vaso DIN 4 a 21ºC. Para la aplicación se ajustó a un tiempo de derrame de 28 s con 8 partes en peso de un diluyente (mezcla de disolventes orgánicos).
Ejemplo 2 Preparación de un lacado multicapa según la invención ML
Para preparar las placas de ensayo se aplicaron y ahornaron sucesivamente una laca de inmersión electroforética (espesor de capa seca 22 \mum) y una carga acuosa (FU63-9400 de la firma BASF Coatings AG) (espesor de capa seca 30 \mum). La laca de inmersión electroforética se ahornó durante 20 minutos a 170ºC y el material de carga durante 20 minutos a 160ºC. A continuación se aplicó una laca base acuosa azul (Wasser-Percolor-Basislack FW 05-513P de la firma BASF Coatings AG) con un espesor de capa de 15 - 18 \mum y se ventiló durante 10 minutos a
80ºC.
A continuación, para el Ejemplo 2 se aplicó húmedo-sobre-húmedo la laca transparente de un componente del Ejemplo 1 (véase la Tabla 1) y se ahornó durante 30 minutos a 135ºC, con lo que se obtuvieron espesores de capa seca de 35 \mum.
Las placas de ensayo así obtenidas se sobrelacaron con la laca de revestimiento URECLEAR® de la firma BASF Coatings AG (viscosidad de pulverización 25 s en vaso de derrame DIN 4 a 22ºC). Las capas de laca transparente resultantes se ahornaron durante 20 minutos a 140ºC, con lo que se obtuvieron espesores de capa seca de 20 \mum.
La adhesión del lacado multicapa según la invención ML del Ejemplo 2 se determinó de acuerdo con el ensayo de corte reticular según DIN 53151 (2 mm) [nota de 0 a 5] después de 24 horas de almacenamiento a temperatura ambiente. No se produjo ningún desprendimiento: nota GT0.
Además se determinaron las propiedades de adhesión del lacado multicapa según la invención ML del Ejemplo 2 con ayuda del ensayo de corte reticular después de carga con agua de condensación. Los resultados se muestran en la Tabla 2 y corroboran de nuevo fuerza de la adhesión del lacado multicapa según la invención ML.
TABLA 2
\begin{minipage}[t]{155mm} Ensayo a atmósfera constante de agua de condensación (ensayo KK)^{a)} y propiedades de adhesión del lacado multicapa según la invención ML\end{minipage}
Ejemplo 2
Adhesión según ensayo de corte reticular (GT)^{b)} GT1
^{a)} \begin{minipage}[t]{155mm} Procedimiento habitual para evaluar la resistencia de materiales de laca frente a una carga con humedad continua (240 horas, humedad relativa del 100%, 40^{o}C; para más detalles véanse las especificaciones de ensayo MKK0001A, edición A/14.05.1996, que se pueden obtener en BASF Coatings AG). La evaluación tiene lugar una hora después de finalizar la carga con agua de condensación. \end{minipage}
^{b)} \begin{minipage}[t]{155mm} Corte reticular según DIN 53151 (2 mm) después de 240 horas SKK y 24 horas de regeneración; nota de 0 a 5: 0 = mejor valor; 5 = peor valor \end{minipage}
La resistencia al rayado del lacado multicapa según la invención ML sobre las placas de ensayo se determinó con ayuda del ensayo con cepillo BASF descrito en la figura 2 de la página 28 del artículo de P. Betz y A. Bartelt, Progress in Organic Coatings, 22 (1993), páginas 27 - 37, pero modificado en cuanto al peso utilizado (2.000 g en lugar de los 280 g mencionados en dicho artículo), de la siguiente manera:
En este ensayo, la superficie de la laca se deterioró con un tejido de tamiz cargado con una masa. El tejido de tamiz y la superficie de la laca se humedecieron abundantemente con una solución de detergente. La placa de ensayo se sometió a un movimiento de vaivén bajo el tejido de tamiz mediante un accionamiento por motor.
La carga consistía en una goma de borrar (4,5 x 2,0 cm, lado ancho perpendicular a la dirección de rayado) revestida con tejido de tamiz de nylon (nº 11, malla de 31 \mum, Tg 50ºC). La carga tenía un peso de 2.000 g.
Antes de cada ensayo se renovó el tejido de tamiz, siendo la dirección de las mallas del tejido paralela a la dirección de rayado. Con una pipeta se dispuso delante de la goma de borrar aproximadamente 1 ml de una solución de Persil al 0,25% recién agitada. El número de revoluciones del motor se ajustó de tal modo que en un tiempo de 80 segundos se ejecutaban 80 carreras dobles. Después del ensayo, el líquido de lavado restante se aclaró con agua corriente fría y las placas de ensayo se secaron con aire comprimido. Antes y después del deterioro se midió el brillo (20º) según DIN 67530 (dirección de medición perpendicular a la dirección de rayado).
Antes del deterioro, las placas de ensayo presentaban un brillo de 83,7, que sólo disminuyó en un brillo diferencial de 10,1 debido al deterioro. Después de 2 horas a 40ºC, el brillo diferencial sólo era de 7,0 y después de 2 horas a 60ºC sólo era de 6,0. Esto corrobora la extraordinaria resistencia al rayado y el excelente comportamiento de "reflow" del lacado multicapa según la invención.
Adicionalmente se determinó la resistencia al rayado mediante el ensayo con arena. Para ello, la superficie de laca se cargó con arena (20 g de arena de cuarzo-plata 1,5-2,0 mm). La arena se introdujo en un recipiente (fondo cortado de forma plana), que se sujetó firmemente sobre la placa de ensayo. Se utilizaron placas de ensayo iguales a las arriba descritas en el ensayo con cepillo. La placa con el recipiente y la arena se sacudió mediante un accionamiento por motor. El movimiento de la arena suelta provocó el deterioro de la superficie de la laca (100 carreras dobles en 20 s). Después de la carga con arena, la superficie de prueba se limpió del producto de abrasión, se limpió con cuidado bajo un chorro de agua fría y a continuación se secó con aire comprimido. Se midió el brillo según DIN 67530 antes y después del deterioro.
Antes del deterioro, las placas de ensayo presentaban un brillo de 83,7, que sólo disminuyó en un brillo diferencial de 19,1 debido al deterioro. Después de 2 horas a 40ºC, el brillo diferencial sólo era de 17,8 y después de 2 horas a 60ºC sólo era de 15,9. Esto corrobora la extraordinaria resistencia al rayado y el excelente comportamiento de "reflow" del lacado multicapa según la invención.
La resistencia a las sustancias químicas se determinó mediante BART ("BASF ACID RESISTANCE TEST" - ENSAYO DE RESISTENCIA A LOS ACIDOS BASF). Este ensayo se utilizó para determinar la resistencia de las superficies de laca contra ácidos, lejías y gotas de agua. Después del ahornado, el lacado multicapa ML se sometió a otras cargas de temperatura en un horno a gradiente (30 minutos a 40ºC, 50ºC, 60ºC y 70ºC). Previamente se habían aplicado las sustancias de ensayo (ácido sulfúrico al 1%, 10%, 36%; ácido sulfuroso al 6%; ácido clorhídrico al 10%; sosa cáustica al 5%; agua CD (= completamente desalinizada) - 1, 2, 3 ó 4 gotas en cada caso) específicamente con una pipeta dosificadora. Después de la acción de las sustancias, éstas se eliminaron con agua corriente y 24 horas después se evaluaron visualmente los deterioros de acuerdo con una escala predeterminada:
\newpage
Calificación Aspecto
0 Ningún defecto
1 Marcas ligeras
2 Marcas/mateado/sin reblandecimiento
3 Marcas/mateado/cambio de tono de color/reblandecimiento
4 Grietas, inicio de corrosión
5 Laca transparente eliminada
Se evaluó cada marca individual ("spot") y el resultado se conservó como una suma de notas correspondientes a una temperatura en cada caso. Se obtuvieron los siguientes resultados: suma 40ºC: 0; suma 50ºC: 3; suma 60ºC: 7; y suma 70ºC: 19. Los valores corroboran la alta resistencia a las sustancias químicas del lacado multicapa ML según la invención.

Claims (26)

1. Lacado multicapa altamente resistente al rayado sobre un sustrato, dado el caso imprimado, que incluye
(A)
una capa de laca base,
(B)
una primera capa de laca transparente como capa intermedia y
(C)
una segunda capa de laca transparente como capa superior,
dispuestas una sobre otra en este orden,
caracterizado porque la segunda capa de laca transparente (C) se puede producir a partir de un material de revestimiento (C) que contiene
(C1)
al menos un oligómero y/o polímero con como mínimo un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas:
-O-(CO)-NH_{2}
\hskip1cm
-O-(CO)-NH-(CO)-NH_{2}
y
(C2)
al menos un reticulante que contiene como mínimo 2 grupos funcionales (c21) que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato y/o alofanato (c11).
2. Procedimiento para la producción de un lacado multicapa altamente resistente al rayado, que incluye como mínimo los siguientes pasos:
(I)
aplicación de una laca base (A) sobre un sustrato, dado el caso imprimado,
(II)
secado intermedio de la laca base aplicada (A),
(III)
aplicación de una primera laca transparente (B),
(IV)
endurecimiento conjunto de las capas (A) y (B) aplicadas en los pasos (I) y (III) (procedimiento húmedo-sobre-húmedo);
caracterizado porque
(V)
sobre la capa de laca transparente (B) endurecida en el paso (IV) se aplica una segunda capa de laca transparente (C) de un material diferente a la primera, que contiene
(C1)
al menos un oligómero y/o polímero con como mínimo un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas:
-O(CO)NH_{2}
\hskip1cm
-O-(CO)-NH-(CO)-NH_{2}
y
(C2)
al menos un reticulante que contiene como mínimo 2 grupos funcionales (c21) que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato y/o alofanato;
y
(VI)
esta segunda capa de laca transparente se endurece.
3. Procedimiento para la producción de un lacado multicapa altamente resistente al rayado que incluye como mínimo los siguientes pasos:
(I)
aplicación de una laca base (A) sobre un sustrato dado el caso imprimado,
(II)
secado intermedio de la laca base aplicada (A),
(III)
aplicación de una primera laca transparente (B);
caracterizado porque
(IV)
la laca transparente (B) aplicada se somete a secado intermedio y
(V)
sobre la capa de laca transparente (B) sometida a secado intermedio se aplica una segunda capa de laca transparente (C) de un material diferente a la primera, que contiene
(C1)
al menos un oligómero y/o polímero con como mínimo un grupo carbamato lateral y/o alofanato lateral (c11), en particular un grupo carbamato (c11), de fórmulas:
-O-(CO)-NH_{2}
\hskip1cm
-O-(CO)-NH-(CO)-NH_{2}
y
(C2)
al menos un reticulante que contiene como mínimo 2 grupos funcionales (c21) que experimentan reacciones de reticulación con el grupo carbamato y/o alofanato;
después de lo cual
(VI)
las capas (A), (B) y (C) se ahornan conjuntamente.
4. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según la reivindicación 1, caracterizado porque el oligómero y/o polímero (C1) es un copolímero de monómeros etilénicamente insaturados.
5. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según la reivindicación 4, caracterizado porque como mínimo uno de los monómeros etilénicamente insaturados contiene un grupo carbamato y/o un grupo alofanato (c11).
6. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según una de las reivindicaciones 1, 4 ó 5, caracterizado porque el grupo carbamato y/o el grupo alofanato (c11) se incorporan en los oligómeros y/o polímeros (C1) mediante reacciones poliméricas análogas.
7. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según una de las reivindicaciones 1 ó 4 a 6, caracterizado porque el reticulante (C2) consiste en como mínimo una resina aminoplástica, un polisiloxano, un compuesto con como mínimo un grupo carbonato cíclico y/o polianhídrido, en particular una resina aminoplástica.
8. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según una de las reivindicaciones 1 ó 4 a 7, caracterizado porque el material de revestimiento (C) contiene como mínimo un ácido, dado el caso bloqueado, como catalizador de reticulación (C3).
9. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según una de las reivindicaciones 1 ó 4 a 8, caracterizado porque el material de revestimiento (C) contiene al menos un compuesto (C4) con como mínimo un grupo epóxido.
10. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según la reivindicación 9, caracterizado porque el compuesto (C4) consiste en un poli(met)acrilato con grupos epóxido laterales.
11. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según una de las reivindicaciones 1 ó 4 a 10, caracterizado porque la primera capa de laca transparente (B) se puede producir a partir de un material de revestimiento (B) que contiene
(B1)
como mínimo un ligante con grupos funcionales (b11) que experimentan reacciones de reticulación con los grupos funcionales (b21) del reticulante (B2), y
(B2)
como mínimo un reticulante con grupos funcionales (b21) que experimentan reacciones de reticulación con los grupos funcionales (b11) del ligante (B1) (principio de los grupos complementarios).
12. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según la reivindicación 11, caracterizado porque los grupos funcionales (b11) consisten en grupos tio, amino, hidroxi, carboxi, epoxi y/o (met)acrilato, y los grupos funcionales (b21) consisten en grupos anhídrido, carboxi, epoxi, isocianato, isocianato bloqueado, uretano, metilol, metilol éter, siloxano, amino, hidroxi y/o beta-hidroxialquilamida y/o grupos etilénicamente insaturados reticulables con radiación actínica.
13. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el material de revestimiento (B) consiste en una laca transparente de un componente (1C), una laca transparente de dos componentes (2C) o de más componentes (3C, 4C), una laca transparente en polvo o una laca transparente en suspensión espesa de polvo.
14. Lacado multicapa altamente resistente al rayado según la reivindicación 13, caracterizado porque el material de revestimiento (B) se puede endurecer de forma física, térmica y/o con radiación actínica, en particular radiación UV.
15. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el oligómero y/o polímero (C1) es un copolímero de monómeros etilénicamente insaturados.
16. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque como mínimo uno de los monómeros etilénicamente insaturados contiene un grupo carbamato y/o un grupo alofanato (c11).
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 15, 16, caracterizado porque el grupo carbamato y/o el grupo alofanato (c11) se incorporan en los oligómeros y/o polímeros (C1) mediante reacciones poliméricas análogas.
18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 15 a 17, caracterizado porque el reticulante (C2) consiste en como mínimo una resina aminoplástica, un polisiloxano, un compuesto con como mínimo un grupo carbonato cíclico y/o polianhídrido, en particular una resina aminoplástica.
19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 15 a 18, caracterizado porque el material de revestimiento (C) contiene como mínimo un ácido, dado el caso bloqueado, como catalizador de reticulación (C3).
20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 15 a 19, caracterizado porque el material de revestimiento (C) contiene al menos un compuesto (C4) con como mínimo un grupo epóxido.
21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque el compuesto (C4) consiste en un poli(met)acrilato con grupos epóxido laterales.
22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2, 3 ó 15 a 21, caracterizado porque la primera capa de laca transparente (B) se puede producir a partir de un material de revestimiento (B) que contiene
(B1)
como mínimo un ligante con grupos funcionales (b11) que experimentan reacciones de reticulación con los grupos funcionales (b21) del reticulante (B2), y
(B2)
como mínimo un reticulante con grupos funcionales (b21) que experimentan reacciones de reticulación con los grupos funcionales (b11) del ligante (B1) (principio de los grupos complementarios).
23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque los grupos funcionales (b11) consisten en grupos tio, amino, hidroxi, carboxi, epoxi y/o (met)acrilato, y los grupos funcionales (b21) consisten en grupos anhídrido, carboxi, epoxi, isocianato, isocianato bloqueado, uretano, metilol, metilol éter, siloxano, amino, hidroxi y/o beta-hidroxialquilamida y/o grupos etilénicamente insaturados reticulables con radiación actínica.
24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque el material de revestimiento (B) consiste en una laca transparente de un componente (1C), una laca transparente de dos componentes (2C) o de más componentes (3C, 4C), una laca transparente en polvo o una laca transparente en suspensión espesa de polvo.
25. Procedimiento según la reivindicación 24, caracterizado porque el material de revestimiento (B) se puede endurecer de forma física, térmica y/o con radiación actínica, en particular radiación UV.
26. Sustratos, en particular componentes para carrocerías de automóviles, que contienen el lacado multicapa altamente resistente al rayado según una de las reivindicaciones 1 ó 4 a 14 y/o el lacado multicapa altamente resistente al rayado producido de acuerdo con el procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 14.
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