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.Info
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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).
\newpage
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.
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.
\newpage
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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} |
\vskip1.000000\baselineskip
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:
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.
Ejemplo de Preparación
1
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
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).
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)
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).
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.
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.
\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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