ES2265361T3 - Proceso para revestir sustratos termoplasticos con una composicion de revestimiento que contiene un disolvente no agresivo. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para revestir un sustrato termoplástico que comprende aplicar una composición de revestimiento basada en un disolvente al sustrato y curar la composición de revestimiento de temperatura ambiente a 125ºC para formar una película lisa uniforme sobre el sustrato; En donde la composición de revestimiento comprende cerca del 45-80% en peso de una película formadora de aglutinante y del 20-55% en peso de un acarreador líquido orgánico; en donde el aglutinante consiste esencialmente de (A) del 40-90% en peso, basado en el peso del aglutinante, de un polímero que se elige del grupo que consiste del poliol acrílico, el poliol poliéster, el poliol poliéter o un poliol poliuretano; y (B) del 10-60% en peso, basado en el peso del aglutinante, de un agente reticulador orgánico poliisocianato; y en donde el acarreador líquido orgánico usado en la composición de revestimiento consiste de al menos el 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico usado en la composición de revestimiento, de acetato de terbutilo y hasta el 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico, de otro disolvente orgánico compatible.
Description
Proceso para revestir sustratos termoplásticos
con una composición de revestimiento que contiene un disolvente no
agresivo.
Esta invención se dirige a un proceso para
revestir sustratos termoplásticos con una composición de
revestimiento que contiene un disolvente no agresivo que no ataque
al sustrato y el proceso proporcione un acabado que sea liso, y
también sin defectos y cubra los defectos en el sustrato.
Se usan ampliamente partes termoplásticas de ABS
(acrilonitrilo/butadieno/estireno), polietileno, polipropileno,
poliolefinas cloradas, policarbonatos, cloruro de polivinilo y sus
semejantes en automóviles y camiones y particularmente en el
interior de automóviles y camiones. Las composiciones de
revestimiento convencionales contienen disolventes como es el
tolueno, xileno, acetato de etilo, acetato de butilo, metil etil
cetona, propilen glicol, acetato de monometil éter y los semejantes,
que atacan la superficie de dichas partes termoplásticas. Estas
composiciones de revestimiento convencionales al curar mostrarán
cualquier defecto en la parte o sustrato termoplástico. Para ocultar
dichos defectos, se aplica primero un tapaporos y se seca al menos
parcialmente antes de aplicar una capa de acabado. Otras técnicas
que se usan es aplicar una capa de una composición de revestimiento
basada en un disolvente convencional, dejar curar, raspar o lijar el
revestimiento resultante y entonces aplicar un segundo revestimiento
que usualmente oculta los defectos del sustrato termoplástico.
Se pueden usar composiciones de revestimiento
hidrosolubles que no atacarán el sustrato termoplástico y al curar
no mostrarán los defectos del sustrato plástico por el revestimiento
como ocurre con composiciones de revestimiento basadas en
disolventes en el que el disolvente ataca el sustrato plástico.
Típicamente, los revestimientos hidrosolubles no proporcionan el
mismo nivel de rendimiento elevado como los revestimientos basados
en disolventes.
Sería muy deseable utilizar una composición de
revestimiento basada en un disolvente para revestir sustratos
termoplásticos que curan al ambiente o a temperaturas relativamente
bajas en las que el disolvente de la composición no ataque el
sustrato termoplástico y fuera además un excelente disolvente para
la composición de revestimiento y de preferencia un disolvente no
regulado que contribuya a los problemas de contaminación del
aire.
US 4 020 216 trata del uso de una variedad de
disolventes, entre otros acetato de terbutilo, para revestimientos
basados en uretanos en termoplásticos.
WO 98/42774 trata del acetato de terbutilo entre
una lista de posibles disolventes para usarse con una lista de
posibles monómeros, entre otros poliuretano, pero falla al mencionar
que dichas composiciones se pueden usar para revestir un sustrato
termoplástico.
US 5 804 352 trata de una solución de tinta que
comprende una tinta gravable láser y un disolvente para la tinta
para el tratamiento de sustratos como es un disco compacto de
policarbonato. El disolvente no debe atacar los surcos espirales
proporcionados para la precisión con que la púa sigue el surco. Se
menciona el acetato de terbutilo en una gran lista de disolventes,
pero un aglutinante de poliuretano no está presente.
US 5 709 909 trata de un proceso para el
revestimiento directo de sustratos poliolefinas usando
revestimientos base que contienen un disolvente y un revestimiento
transparente, uno de los revestimientos base comprende una pasta de
relleno comprendiendo una resina de poliuretano, la poliolefina
clorada, el relleno y/o ampliado, y disolventes orgánicos entre los
que se menciona el acetato de butilo. El objeto del proceso trata
aquí de proporcionar buen revestimiento de los defectos de
superficie.
Todas las referencias previas de la técnica
antes mencionadas fallan al tratar las ventajas asociadas con el uso
del acetato de terbutilo en un proceso para revestir sustratos
termoplásticos.
Un proceso para revestir un sustrato
termoplástico que comprende aplicar una composición de revestimiento
basada en disolvente al sustrato y curar la composición de
revestimiento de temperatura ambiente a 125ºC para formar una capa
lisa uniforme sobre el sustrato; donde la composición de
revestimiento contiene cerca del 45-80% en peso de
una capa que forma aglutinante y del 20-55% en peso
de un acarreador líquido orgánico; en donde el aglutinante
contiene
- (A)
- 40-90% en peso, basado en el peso del aglutinante, de un polímero que se elige de los siguientes: poliol acrílico, poliol poliéster, poliol poliéter o un poliol poliuretano; y
- (B)
- 10-60% en peso, basado en el peso del aglutinante, de un agente de reticulación poliisocianato; y
donde el acarreador líquido
orgánico usado en la composición de revestimiento comprende al menos
un 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico
usado en la composición de revestimiento, del acetato de
terbutilo.
Se puede usar también el proceso de esta
invención para aplicar lacas, es decir, la composición de
revestimiento que no contiene un agente de reticulación como es un
poliisocianato.
El proceso de esta invención proporciona el uso
de una composición de revestimiento basada en disolvente para
revestir sustratos plásticos que curan a temperatura ambiente y que
no atacan el sustrato y ocultan ciertos defectos en el sustrato. La
composición de revestimiento contiene al menos el 50% en peso,
basado en el peso total del acarreador líquido orgánico usado en la
composición, del acetato de terbutilo y arriba del 50% en peso de un
disolvente orgánico compatible. De preferencia, la composición
contiene del 75-90% en peso del acetato de terbutilo
y del 10-25% en peso de otros disolventes orgánicos
compatibles. La composición contiene del 45-80% en
peso, basado en el peso total de la composición, de una capa que
forma el aglutinante y de la misma manera del
20-55% en peso del acarreador líquido orgánico. La
capa que forma el aglutinante está compuesta del
40-90% en peso, basado en el peso del acarreador, de
un poliol acrílico, un poliol poliéster, un poliol poliéter o un
poliol poliuretano y del 10-60% en peso de un agente
de reticulación orgánico poliisocianato.
Los sustratos plásticos típicos que se usan para
hacer una amplia variedad de partes que pueden ser revestidas por el
proceso de esta invención son las poliolefinas como es el
polietileno, el polipropileno, las poliolefinas cloradas; los
policarbonatos, el cloruro de polivinilo, el cloruro de
polivinilideno, el fluoruro de polivinilo, los poliésteres como son
el tereftalato de polibutileno, el tereftalato de polietileno,
mezclas de tereftalato de polietileno/tereftalato de polibutileno,
los polímeros acrílicos como es el poli(etilen/acrilato de
metilo/metacrilato de glicidilo), el poli(etilen/acrilato de
butilo/metacrilato de glicidilo), ABS, mezclas de polímeros como
policarbonato/ABS, los polímeros reforzados como
polipropileno/fibras de vidrio, el policarbonato/fibras de vidrio,
la poliamida/fibras de vidrio y elastómeros termoplásticos como los
elastómeros de poliéster.
El disolvente principal utilizado en los
acarreadores líquidos orgánicos de la composición de revestimiento
que no atacaría estos sustratos plásticos y ayudaría a la
composición de revestimiento ocultando una variedad de defectos de
superficie, como es la separación, en el sustrato es el acetato de
terbutilo. Se puede incorporar rápidamente el acetato de terbutilo
en composiciones de revestimiento que contienen isocianato y no
reaccionarán con los constituyentes isocianato del revestimiento.
También, es un buen disolvente para la mayoría de los polímeros como
son los acrílicos, los poliésteres, los poliéteres, los poliuretanos
y es compatible con muchos disolventes y otros constituyentes que se
usan típicamente en las composiciones de revestimiento. En
particular, el acetato de t-butilo se volatiliza
rápidamente a temperaturas ambiente y por arriba de ellas y los
revestimientos formulados con éste secan rápidamente. Se pueden usar
arriba del 50% en peso de otros disolventes compatibles como son los
éteres glicol como es el n-propoxi propanol,
alcoholes como es el metanol, el etanol, el isopropanol, el butanol,
y los ésteres de elevado peso molecular como es el acetato de
2-etil hexilo. Por compatible se entiende a los
disolventes que se mezclarán con el acetato de
tert-butilo y serán un disolvente para el
aglutinante usado en la composición de
revestimiento.
revestimiento.
La siguiente es una lista de disolventes
agresivos que no se pueden usar debido a que estos disolventes
atacan a uno o más de los sustratos plásticos antes mencionados o le
causan al revestimiento formado sobre estos sustratos continuar con
los defectos del sustrato mostrándose en el acabado resultante sobre
el sustrato: cetonas como es la metil etil cetona, la metil isobutil
cetona, la metil amil cetona, la 1,4-pentadiona,
ésteres de bajo peso molecular como es el acetato de etilo, el
acetato de hexilo, y sorprendentemente los isómeros del acetato de
t-butilo, es decir, el acetato de
n-butilo, el acetato de sec-butilo y
el acetato de isobutilo; y los hidrocarbonos aromáticos como son el
tolueno y el xileno. Dependiendo del sustrato plástico y de cómo se
elaboró bajo ciertas circunstancias se pueden usar hasta el 30% en
peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico en la
composición, de estos disolventes agresivos pero es preferible no
utilizarlos en la composición de revestimiento.
La composición de revestimiento usada en el
proceso de esta invención es usada principalmente como un
revestimiento base pigmentado o monocapa y contiene pigmentos de
color sólido o pigmentos metálicos en escamas o mezclas de ellos y
se aplican a un sustrato plástico y si se desea, puede entonces ser
una capa de acabado o sobre revestida con una composición de
revestimiento transparente. Se puede aplicar la composición de
revestimiento como una monocapa pigmentada. Se puede aplicar
también, la composición de revestimiento usada en el proceso de esta
invención con un equipo pulverizador convencional o con un equipo
pulverizador electrostático y curar a temperaturas ambiente y
temperaturas de hasta 125ºC para disminuir el tiempo de secado
dependiendo del sustrato plástico empleado.
Bajo ciertas circunstancias, el proceso de esta
invención se usa para aplicar un revestimiento transparente
directamente al sustrato plástico. Por ejemplo, si el sustrato
plástico tiene el color deseado, se aplica un revestimiento
transparente directamente al sustrato sin mostrar a través de éste y
separando marcas o defectos.
Los polioles acrílicos que se usan en la
composición de revestimiento que se usa para el proceso de esta
invención se preparan por técnicas de polimerización convencional en
las que los monómeros, el disolvente, y el iniciador de
polimerización se cargan en un periodo de tiempo de
1-24 horas, de preferencia en un periodo de
2-8 horas, en un reactor de polimerización
convencional en el que los constituyentes se calientan de
60-175ºC, de preferencia de
140-170ºC. El poliol acrílico tiene un peso
molecular promedio de peso de 2.000-20.000, de
preferencia de 5.000-10.000.
El peso molecular se determina por cromatografía
de permeación en gel usando poliestireno como el estándar.
Los iniciadores de polimerización típicos que se
usan para formar el poliol acrílico son los iniciadores de tipo azo
como es el azo-bis-isobutironitrilo,
1,1'-azo-bis(cianociclohexano),
peroxi acetatos como es el t-butil peracetato, los
peróxidos como es el di-t-butil
peróxido, benzoatos como es el perbenzoato de
t-butilo, octoatos como es el peroctoato de
t-butilo.
Los típicos disolventes que se pueden utilizar
en el proceso son las cetonas como es la metil amil cetona, la metil
isobutil cetona, la metil etil cetona, los hidrocarbonos aromáticos
como son el tolueno, xileno, los alquilen carbonatos como es el
carbonato de propileno, la n-metil pirrolidona, los
éteres, los ésteres, los acetatos y mezclas de cualquiera de los
anteriores.
Los típicos monómeros polimerizables que se usan
para formar el poliol acrílico son los (met)acrilatos de
alquilo, entendiéndose acrilatos de alquilo y metacrilatos de
alquilo, que tienen de 1-18 átomos de carbono en el
grupo alquilo como son el metacrilato de metilo, el acrilato de
etilo, el metacrilato de etilo, el acrilato de propilo, el
metacrilato de propilo, el metacrilato de isopropilo, el acrilato de
butilo, el metacrilato de isobutilo, el metacrilato de butilo, el
metacrilato de t-butilo, el acrilato de pentilo, el
metacrilato de pentilo, el acrilato de hexilo, el metacrilato de
hexilo, el acrilato de octilo, el metacrilato de octilo, el acrilato
de nonilo, el metacrilato de nonilo, el acrilato de decilo, el
metacrilato de decilo, el acrilato de laurilo, el metacrilato de
laurilo, el acrilato de estearilo, el metacrilato de estearilo;
otros monómeros útiles son el estireno, el alfa metil estireno o
cualquier mezcla de estos monómeros, y los (met)acrilatos de
hidroxialquilo entendiéndose acrilatos de hidroxi alquilo y
metacrilatos de hidroxi alquilo que tienen de 1-4
átomos de carbono en los grupos alquilo como es el acrilato de
hidroxi metilo, el metacrilato de hidroxi metilo, el acrilato de
hidroxi etilo, el metacrilato de hidroxi etilo, el metacrilato de
hidroxi propilo, el acrilato de hidroxi propilo, el acrilato de
hidroxi butilo, el metacrilato de hidroxi butilo y sus semejantes.
Otros monómeros que se pueden usar son la acrilamida, la
metacrilamida, el acrilonitrilo y la hidroxi metacrilamida.
Se puede usar un monómero que contiene
fluoroalquilos en cantidades de 0,1-5,0% en peso,
basado en el peso del poliol para mejorar la lavabilidad.
Los monómeros fluorocarbonados útiles están
representados por la fórmula
CH_{2}
\longequal CR ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}--- O --- (CH_{2})_{n} --- R_{f}
Donde R es hidrógeno o un grupo alquilo que
tiene de 1-2 átomos de carbono, n es un número de
1-18 y R_{f} es un grupo que contiene
fluoroalquilo que tiene al menos 4 átomos de carbono y de
preferencia un grupo fluoroalquilo de cadena lineal o ramificada
teniendo de 4-20 átomos de carbono los cuales pueden
opcionalmente contener un átomo de oxígeno.
Típicamente los monómeros útiles que contienen
fluoroalquilo son el perfluoro metacrilato de metil etilo, el
perfluoro metacrilato de etil etilo, el perfluoro metacrilato de
butil etilo, el perfluoro metacrilato de pentil etilo, el perfluoro
metacrilato de hexil etilo, el perfluoro metacrilato de octil etilo,
el perfluoro metacrilato de decil etilo, el perfluoro metacrilato de
lauril etilo, el perfluoro metacrilato de estearil etilo, el
perfluoro acrilato de metil etilo, el perfluoro acrilato de etil
etilo, el perfluoro acrilato de butil etilo, el perfluoro acrilato
de pentil etilo, el perfluoro acrilato de hexil etilo, el perfluoro
acrilato de octil etilo, el perfluoro acrilato de decil etilo, el
perfluoro acrilato de lauril etilo, el perfluoro acrilato de
estearil etilo, y sus semejantes. Se prefieren los perfluoro
metacrilatos de alquil etilo en donde el grupo perfluoroalquilo
contiene de 4-20 átomos de carbono.
Otros monómeros útiles que contienen
fluoroalquilo están representados por la fórmula
R^{1} ---
SO_{2} ---
\uelm{N}{\uelm{\para}{R ^{2} }}--- (CH_{2})_{n} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}--- CR \longequal CH_{2}
Donde
R es como se definió antes
R^{1} es un grupo fluoroalquilo que tiene de
4-12 átomos de carbono,
R^{2} es un grupo alquilo que tiene de
1-4 átomos de carbono y n es un número entero de
1-4.
\newpage
Los siguientes son típicos de estos
monómeros:
C_{8}F_{17}SO_{2}
\uelm{N}{\uelm{\para}{CH _{3} }}(CH_{2})_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}--- CH \longequal CH_{2}
C_{8}F_{17}SO_{2}
\uelm{N}{\uelm{\para}{CH _{3} }}(CH_{2})_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}---
\uelm{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}\longequal CH_{2}
C_{8}F_{17}SO_{2}
\uelm{N}{\uelm{\para}{C _{2} H _{5} }}(CH_{2})_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}--- CH \longequal CH_{2}
C_{8}F_{17}SO_{2}
\uelm{N}{\uelm{\para}{C _{2} H _{5} }}(CH_{2})_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}---
\uelm{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}\longequal CH_{2}
C_{8}F_{17}SO_{2}
\uelm{N}{\uelm{\para}{C _{4} H _{9} }}(CH_{2})_{2} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}}--- CH \longequal CH_{2}
Los polioles acrílicos fluorados preferidos que
forman recubrimientos de elevada calidad contienen monómeros
polimerizados de un metacrilato alquílico que tiene de
2-6 átomos de carbono en el grupo alquilo, un
acrilato de alquilo que tiene de 2-8 átomos de
carbono en el grupo alquilo, un hidroxi acrilato de alquilo que
tiene de 2-4 átomos de carbono en el grupo alquilo,
el estireno y perfluoroalquil metacrilato de etilo que tiene de
4-20 átomos de carbono en el grupo alquilo. Un
polímero particularmente preferido contiene metacrilato de butilo,
acrilato de butilo, estireno, hidroxi acrilato de propilo y el
monómero anterior que contiene perfluoroalquilo.
Otros polioles acrílicos fluorados que se
prefieren contienen monómeros polimerizados de un metacrilato de
alquilo que tiene de 2-6 átomos de carbono en el
grupo alquilo, un acrilato de alquilo que tiene de
2-8 átomos de carbono en el grupo alquilo, el
estireno, un alquilen metacrilato de glicol y un perfluoro alquil
metacrilato de etilo que tiene de 4-20 átomos de
carbono en el grupo alquilo. Un polímero particularmente preferido
contiene metacrilato de butilo, el acrilato de butilo, el hidroxi
acrilato de propilo, el etilen metacrilato de triglicol y el
monómero de perfluoro alquil metacrilato de etilo anterior.
Los polioles poliéster típicos que se pueden
usar para formar la composición de revestimiento usada en el proceso
de esta invención son los poliésteres de ácidos dicarboxílicos y un
poliol. Estos poliésteres son funciones hidroxilo, que tienen un
peso molecular promedio de 200-10.000. Los ácidos y
anhídridos típicos que se pueden usar son ácidos dicarboxílicos
alifáticos como es el ácido maleico, el anhídrido maleico, el ácido
adípico y el ácido sebácico y el ácido
1,12-dodecanodioico; los ácidos dicarboxílicos y
anhídridos aromáticos como es el ácido ftálico, el anhídrido
ftálico, el ácido isoftálico, el ácido tereftálico, los ácidos
cicloalifáticos dicarboxílicos como es el ácido hexahidroftálico y s
anhídrido. Los polioles típicos que pueden ser usados son
1,4-butanodiol, 1,6-butanodiol, el
etilen glicol, trimetilol propano, 1,4-ciclohexano
dimetanol, los polioles caprolactona y los polioles dicaprolactona.
Los ejemplos de poliésteres comercialmente disponibles que se pueden
usar son "Desmophens" de Bayer Corp. Como es "Desmophen"
1652, 1700 y R12A. Se pueden usar los polioles "Tone" de Unión
Carbide que son poliésteres caprolactona.
Los polioles poliéter típicos que se pueden usar
para formar la composición de revestimiento usada en el proceso de
esta invención son los polioles poliéter de un diol y un poliéter
glicol como es el "Terathane" que es el poliol poliéter del
1,4-butanodiol y un poliéter glicol. Se pueden usar
también los polioles polipropilen éter.
Los polioles poliuretano típicos que se pueden
usar para formar la composición de revestimiento usada en el proceso
de esta invención son cualquiera de los antes mencionados, polioles
acrílicos, polioles poliéster o polioles poliéter que reaccionan con
un poliisocianato usando una cantidad suficiente del poliol para
formar un hidroxi poliol de terminación poliuretano. Cualquiera de
los siguientes poliisocianatos usados para formar la composición de
revestimiento se puede usar para formar los polioles poliuretanos
anteriores.
La composición de revestimiento usada en el
proceso de esta invención contiene un agente de reticulación
orgánico poliisocianato. Se pueden usar cualquiera de los aromáticos
convencionales, alifáticos, isocianatos cicloalifáticos, isocianatos
trifuncionales y aductos de función isocianato de polioles y
diisocianatos. Los diisocianatos típicamente útiles son el
diisocianato de 1,6-hexametileno, el diisocianato de
isoforona, el diisocianato de 4,4'-bifenileno, el
diisocianato de tolueno, el diisocianato de bis ciclohexilo, el
diisocianato de tetrametilen xileno, el diisocianato de etil
etileno, el diisocianato de 2,3-dimetil etileno, el
diisocianato de 1-metiltrimetileno, el diisocianato
de 1,3-ciclopentileno, el diisocianato de
1,4-ciclohexileno, el diisocianato de
1,3-fenileno, el diisocianato de
1,5-naftaleno, el
bis-(4-isocianatociclohexil)-metano,
y el 4,4'-diisocianato difenil éter.
Los isocianatos trifuncionales típicos que se
pueden usar son el triisocianato de trifenilmetano, el triisocianato
de 1,3,5-benceno, y el triisocianato de
2,4,5-tolueno. También se pueden usar los oligómeros
de diisocianatos como es el trímero del diisocianato de hexametileno
que se vende bajo la marca registrada de "Desmodur"
N-3390.
Se pueden usar los aductos de función isocianato
formados a partir de un poliisocianato orgánico y un poliol.
Cualquiera de los poliisocianatos antes mencionados se puede usar
con un poliol para formar un aducto. Se pueden usar los polioles
como es el 1,4-butanodiol, los alcanos trimetilol
como el trimetilol propano. Un aducto útil es el producto de
reacción del diisocianato de tetrametilxilidina y el trimetilol
propano y se vende bajo la marca registrada "Cythane" 3160.
Se puede usar también un poliisocianato fluorado
que es el producto de reacción de un poliisocianato orgánico y un
alcohol monofuncional fluorado representado por la fórmula
R_{f} ---
(X)_{n} ---
(CH_{2}
\uelm{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }}H --- O )_{m} --- H
Donde R_{f} es como se definió anteriormente,
un grupo que contiene fluoro alquilo que tiene al menos 4 átomos de
carbono y de preferencia una cadena lineal o un grupo floroalquilo
de cadena ramificada que tiene de 4-20 átomos de
carbono que opcionalmente pueden contener átomos de oxígeno como
grupos éter o pueden contener de 1-5 átomos de cloro
o de 1-5 átomos de hidrógeno. De preferencia,
R_{f} es un grupo perfluoroalquilo que tiene de
4-20 átomos de carbono y más preferiblemente,
R_{f} es un grupo perfluoroalquilo que contiene de
6-12 átomos de carbono. X es un radical divalente,
de preferencia -CH_{2}CH_{2}O-,
-SO_{2}N(R^{4})CH_{2}CH_{2}O-, -CH_{2}-,
-O-, -CH_{2}O- donde R^{4} es un grupo alquilo que tiene de
preferencia de 1-4 átomos de carbono. R^{3} es un
H o un grupo alquilo que tiene de 1-4 átomos de
carbono, siendo el H y el metilo preferidos, n es de
0-1 y m es de 0-30, siempre que si n
es 0, entonces m debe ser mayor o igual que 1, si m es 0, entonces n
es 1, si X es –O-, m debe ser mayor o igual que 1; y m de
preferencia es de 1-20.
Los alcoholes monofuncionales fluorados que se
prefieren son los siguientes:
R_{f}-(CH_{2}-CH_{2}-O\cierrapg{n}H
Donde R_{f} es un grupo perfluoro alquilo que
tiene de 6-12 átomos de carbono y n es de
5-15;
H\abrepg
CF_{2}CF_{2})_{n}-CH_{2}OH
Donde n es de 1-6;
Donde R^{5} es un grupo alquilo que tiene de
1-4 átomos de carbono y n es de
1-30;
Donde n es de 0-10 y m es de
1-20; y
R_{f}-CH_{2}-CH_{2}-OH
donde R_{f} se describió
anteriormente.
Se prepara el poliisocianato orgánico fluorado
por técnicas convencionales en las que el alcohol monofuncional
fluorado y el poliisocianato orgánico se cargan en un recipiente de
reacción opcionalmente con disolventes y un catalizador durante
1-4 horas y se calienta a 50-120ºC
preferiblemente, 60-85ºC.
Reaccionan de 0,1-33 por ciento
molar de grupos isocianato activos del poliisocianato orgánico con
el alcohol monofuncional fluorado que deja cantidad suficiente de
grupos isocianato sin reaccionar para reaccionar con grupos
funcionales de otros componentes de una composición para formar
composiciones reticuladas. Preferiblemente, se reaccionan
0.1-10 por ciento molar de grupos isocianato activos
con el alcohol monofuncional fluorado para proporcionar un
poli-isocianato orgánico fluorado menos costoso que
puede usarse con otros componentes para formar películas poliméricas
que tengan grupos que reaccionan con isocianatos para formar
composiciones reticuladas.
Cuando la composición de revestimiento usada en
el proceso de esta invención es pigmentada, esta contiene pigmentos
en un pigmento para aglutinar en una proporción de 0,1/100 a
200/100. Los pigmentos típicos que se usan son óxidos metálicos como
es el dióxido de titanio, los óxidos de hierro de varios colores, el
óxido de zinc, el carbono, los pigmentos de relleno como es el
talco, el caolín, la baritina, carbonatos, silicatos y un amplia
variedad de pigmentos orgánicos coloreados como las crinaquidonas,
las ftalocianinas de cobre, perilenos, pigmentos azo, azul de
idantrona, quinacridonas, diceto pirrolopirrol, carbazoles como es
el violeta de carbazol, las isoindolinonas, las isoindolonas, los
rojos tioíndigo, y benzimilazolinonas.
Típicamente, se dispersan estos pigmentos con
una resina dispersante al usar técnicas de dispersión convencional y
la dispersión pigmento resultante se agrega y se mezcla con la
composición de revestimiento que se usa en el proceso de esta
invención.
Si la composición de revestimiento que se usa en
el proceso de esta invención se usa como una composición de
revestimiento transparente o como un monorevestimiento, se mejora
significativamente la resistencia a la intemperie de la composición
de revestimiento al agregar del 0,1-10% en peso,
basado en el peso del aglutinante, estabilizadores de luz
ultravioleta, pantallas, amortiguadores y antioxidantes se agregan
usualmente. Las pantallas de luz ultravioleta típica y
estabilizadora incluyen a los siguientes:
Las benzofenonas como es la hidroxi dodecil oxi
benzofenona, la 2,4-dihidroxibenzofenona, y las
hidroxi benzofenonas que contienen grupos del ácido sulfónico. Los
benzoatos como es el dibenzoato de difenilol propano, y el tertbutil
benzoato de difenilol propano.
Las triazinas como es la
3,5-dialquil-4-hidroxi
fenil derivaos de triazina, derivados que contienen azufre de
dialquil-4-hidroxi fenil triazina, y
el hidroxifenil-1,3,5-triazina.
Los triazoles como es el
2-fenil-4-(2,2'-dihidroxibenzoil)-triazol,
los benzotriazoles sustituidos como es el hidroxi feniltriazol.
Las aminas impedidas como es la
bis(1,2,2,6,6-pentametil-4-piperidinil
sebacato), di[4(2,2,6,6-tetrametil
piperidinil)] sebacato y cualquier mezcla de cualquiera de los
anteriores.
La composición de revestimiento puede contener
una cantidad suficiente de un catalizador para curar rápidamente la
composición a temperaturas ambientes. Generalmente, de
0,01-2% en peso, basado en el peso del aglutinante,
si el catalizador es usado. Los catalizadores típicamente útiles son
la trietilen diamina y los lauratos de alquil estaño, como es el
dilaurato de dibutil estaño, el diacetato de dibutil estaño, y las
aminas tercearias. Se prefiere el dilaurato de dibutil estaño.
Generalmente, los agentes de control de flujo se
usan en la composición en cantidades de 0,1-5% en
peso, basado en el peso del aglutinante, como es el ácido
poliacrílico, los polialquilacrilatos, los copolímeros dimetil
polisiloxano poliéter modificado y el polidimetil siloxano poliéster
modificado.
Se usa usualmente una composición de
revestimiento transparente sobre un sustrato plástico que tiene el
color deseado o este se puede usar sobre un revestimiento base
pigmentado. Puede ser conveniente usar pigmentos en la composición
de revestimiento, que tiene el mismo índice de refracción del
revestimiento seco para proporcionar un suave brillo o un acabado
uniforme. Los pigmentos útiles tienen típicamente un tamaño de
partícula de 0,015-50 micrones y se usan en un
pigmento para aglutinar proporciones de peso de 1:100 a 40:100 y son
pigmentos silíceos inorgánicos como es el pigmento de sílice que
tiene un índice de refracción de 1,4-1,6.
Los siguientes ejemplos ilustran la invención.
Todas las partes y porcentajes están en base al peso a menos que se
especifique otra cosa. Se determinó el peso molecular por
cromatografía de permeación en gel usando el poliestireno como
estándar.
Partes en Peso | ||
Acetato de tertbutilo | 38,00 | |
N-propoxi propanol | 4,86 | |
Policaprolactonadiol | 25,59 | |
Sílice amorfa sintética, superficie tratada con cera | 13,62 | |
2(2'-hidroxi-3,5'-ditert-amilfenil)benzotriazol | 0,56 | |
\begin{minipage}[t]{120mm} Resina poliéster lineal hidroxi terminada (poliéster de 1,4-butanodiol, ácido adípico y etilen glicol que tiene un número de hidroxilos de 56)\end{minipage} | 6,20 | |
Dilaurato de dibutil estaño | 0,46 | |
Amina impedida estabilizadora de luz (Tinuvin\registrado 292) | 0,64 | |
\begin{minipage}[t]{120mm} Imron\registrado Tinte Blanco de Sólidos elevados (77,5% de sólidos de pigmento de dióxido de titanio predispersos en una resina acrílica de bajo peso molecular que tiene un pigmento para aglutinar proporciones de 337/100)\end{minipage} | 7,18 | |
\begin{minipage}[t]{120mm} Imron\registrado Tinte Negro de Sólidos elevados (48,8% de sólidos de pigmento de negro de carbono de horno predispersos en una resina acrílica de bajo peso molecular que tiene un pigmento para aglutinar proporciones de 9/100)\end{minipage} | 2,86 | |
\begin{minipage}[t]{120mm} Imron\registrado Tinte Naranja de Sólidos elevados (66,4% de sólidos de pigmento de óxido de hierro predispersos en una resina acrílica de bajo peso molecular que tiene un pigmento para aglutinar proporciones de 207/100)\end{minipage} | 0,03 | |
Total | 100,00 |
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó la solución activadora 1 al mezclar
juntos los siguientes constituyentes:
\vskip1.000000\baselineskip
Partes en Peso | ||
"Desmodur" N 3300 (100% de sólidos del trímero de poliisocianato de hexametilen | 70,00 | |
diisocianato | ||
Acetato de terbutilo | 30,00 | |
Total | 100,00 |
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezclaron cuatro partes de la composición de
pintura 1 anterior con una parte de la solución activadora 1 para
formar la composición de revestimiento 1, que fue aplicada con
pistola pulverizadora sobre los siguientes sustratos a un grosor de
película seca de 25 micrones. Se dejó al revestimiento secar durante
10 minutos a temperatura ambiente y se horneó entonces durante 30
minutos a 70ºC y entonces se anotó la apariencia de cada una en la
tabla de
abajo:
abajo:
\newpage
Tipo de sustrato | Defectos en el sustrato | Apariencia después del revestimiento |
y secado | ||
ABS | Marcas biseladas debido al calor y | Revestimiento liso uniforme con defectos |
la humedad y superficie ruborosa | no visibles en el sustrato | |
ABS/Policarbonato | Superficie eflorescente y marcas bi- | Revestimiento liso uniforme con defectos |
seladas debidas al molde | no visibles en el sustrato | |
Policarbonato reforzado con el | Brillo bajo, superficie eflorescente y | Brillo bajo, revestimiento liso y uniforme |
10% en peso de fibra de vidrio | marcas biseladas debido al molde | con defectos no visibles en el sustrato |
Se prepararon las siguientes composiciones de
revestimiento y se probaron como antes en los sustratos
anteriores:
Composición de revestimiento 2 - todo el
acetato de terbutilo en la composición de la pintura y en la
solución activadora se remplazó con acetato de
n-butilo.
Composición de revestimiento 3 - todo el
disolvente acetato de terbutilo en la composición de la pintura y en
la solución activadora se remplazó con acetato de isobutilo.
Para cada uno de los sustratos mostrados
anteriormente ni la Composición de revestimiento 2 o 3 ocultaron los
defectos de superficie de los sutratos. Los defectos de superficie
fueron visibles a simple vista. Los isómeros del acetato de
terbutilo, el acetato de n-butilo y del acetato de
isobutilo son disolventes agresivos que no permiten ocultar los
defectos de superficie de los sustratos termoplásticos anteriores
cuando se formularon en las composiciones de revestimiento.
Se prepararon las siguientes composiciones de
revestimiento A-M como anteriormente al sustituir el
disolvente mostrado por el acetato de terbutilo en la composición de
la pintura y en la solución activadora:
Composición de revestimiento | Disolvente |
A | Metil amil cetona |
B | Acetato de etilo |
C | Acetona |
D | 1,4-Pentanodiona |
E | Metil etil cetona |
F | Metil propil cetona |
G | Diisobutil cetona |
H | Acetato de propilo |
I | Acetato de hexilo |
J | Propionato de propilo |
K | Butirato de metilo |
L | Xileno |
M | Tolueno |
Se aplicaron cada una de las Composiciones
A-L de revestimiento antes formuladas a los
anteriores sustratos y se curó como antes. Ninguna de las
composiciones de revestimiento ocultó los defectos de los sustratos
como lo hizo la Composición de revestimiento 1 que se formuló con
acetato de terbutilo.
Se preparó la Composición de revestimiento 4 que
es idéntica a la composición de revestimiento 1 con la excepción que
se omitieron los tintes blanco, negro y naranja para la composición
de ese modo proporcionaron una composición de revestimiento
transparente no-pigmentada. Esta composición se
aplicó con pistola pulverizadora en los tres sustratos descritos en
el ejemplo 1 y curados como en el ejemplo 1 y examinados. En cada
caso, se produjo un revestimiento transparente de bajo brillo y los
defectos de superficie de los sustratos no fueron visibles en la
superficie del revestimiento.
Ejemplo
3
Se preparó una solución I poliisocianato
fluorada al mezclar lo siguientes constituyentes en un balón de
reacción equipado con un agitador mecánico, un condensador, un
inyector de nitrógeno y un termopar:
Porción I | Partes por Peso | |
\hskip0.5cm Solución poliisocianato (98,9% sólidos del trímero de Hexametilen | 3000,00 | |
\hskip0.5cm diisocianato) | ||
\hskip0.5cm Acetato de butilo | 275,00 | |
\hskip0.5cm Acetato de etilo | 550,00 | |
\hskip0.5cm Acetato de etilen glicol monobutil éter | 175,00 | |
Porción 2 | ||
\hskip0.5cm Alcohol fluoroalquilo | 27,20 | |
\hskip0.5cm F(CF_{2})_{n}CH_{2}CH_{2}O(CH_{2}CH_{2}O)mH donde n es un Promedio de 6 y | 0,50 | |
\hskip0.5cm m es un promedio de 7,5 Solución de dilaurato de di-n-butil estaño | ||
\hskip0.5cm (2% de Sólidos en acetato de etilo) | ||
Total | \overline{4027.70} |
Se agregaron las porciones 1 y 2 al balón de
reacción bajo una presión positiva de nitrógeno y se calentó a cerca
de 75-80ºC y se mantuvo a esta temperatura cerca de
2 horas y se dejó enfriar durante la noche. La solución 1
poliisocianato fluorada resultante contuvo cerca del 1% del
componente fluorado.
Se preparó la composición de revestimiento 5 al
mezclar 4 partes de la composición de pintura del Ejemplo 1 con 1
parte de la solución 1 poliisocianato fluorada anterior. Se aplicó
con pistola pulverizadora la composición de revestimiento 5 sobre
los sustratos descritos en el Ejemplo 1 y se secó y curó como en el
ejemplo 1 y se observó la apariencia de cada sustrato. A pesar de
que la composición de revestimiento 5 contenía algunos disolventes
agresivos, había una cantidad suficiente de acetato de terbutilo
presente de manera que los defectos de superficie en cada uno de los
sustratos no fuera visible.
Ejemplo
4
Se preparó una composición de revestimiento 6 de
tipo laca al mezclar juntos los siguientes constituyentes: 69,5
partes de acetato de terbutilo, 20n partes de solución polímero
acrílico (50% de sólidos en una mezcla de disolventes acetato de
etilo/acetato de butilo de un polímero de acrilato de butilo/ácido
acrílico/metacrilato de acetoacetoxi etilo, en una proporción de
peso 70/10/20), 7,18 partes del tinte blanco (descrito en el Ejemplo
1), 2,86 partes del tinte negro (descrito en el Ejemplo 1) y 0,03
partes del tinte amarillo (descrito en el Ejemplo 1). Se aplicó con
pistola pulverizadora la composición de revestimiento resultante
sobre los tres sustratos mostrados en el Ejemplo1 y se curó de
acuerdo al procedimiento del Ejemplo 1. En cada caso, el
revestimiento curado sobre el sustrato fue liso uniforme y brillante
sin defectos visibles del sustrato.
Claims (12)
-
\global\parskip0.940000\baselineskip
1. Un proceso para revestir un sustrato termoplástico que comprende aplicar una composición de revestimiento basada en un disolvente al sustrato y curar la composición de revestimiento de temperatura ambiente a 125ºC para formar una película lisa uniforme sobre el sustrato;En donde la composición de revestimiento comprende cerca del 45-80% en peso de una película formadora de aglutinante y del 20-55% en peso de un acarreador líquido orgánico; en donde el aglutinante consiste esencialmente de- (A)
- del 40-90% en peso, basado en el peso del aglutinante, de un polímero que se elige del grupo que consiste del poliol acrílico, el poliol poliéster, el poliol poliéter o un poliol poliuretano; y
- (B)
- del 10-60% en peso, basado en el peso del aglutinante, de un agente reticulador orgánico poliisocianato; y en donde el acarreador líquido orgánico usado en la composición de revestimiento consiste de al menos el 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico usado en la composición de revestimiento, de acetato de terbutilo y hasta el 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico, de otro disolvente orgánico compatible.
- 2. El proceso de la reivindicación 1 en el que el acarreador líquido orgánico consiste del 75-90% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico usado en la composición, de acetato de terbutilo y del 10-25% en peso de otros disolventes orgánicos compatibles.
- 3. El proceso de la reivindicación 2 en el que el poliol acrílico comprende monómeros polimerizados de (met) acrilatos de alquilo e (met) acrilatos hidroxi alquilo que tienen un peso molecular promedio de peso de 2.000-20.000 y el poliisocianato orgánico se elige del grupo que consiste de poliisocianatos aromáticos, poliisocianatos alifáticos y poliisocianatos cicloalifáticos.
- 4. El proceso de la reivindicación 3 en el que el poliol acrílico es un poliol acrílico fluorado.
- 5. El proceso de la reivindicación 3 en el que el poliisocianato orgánico es un poliisocianato fluorado de un poliisocianato orgánico que reacciona con un perfluoroalcohol representado por la fórmulaR_{f} --- (X)_{n} --- (CH_{2}
\uelm{C}{\uelm{\para}{R ^{3} }}
H --- O)_{m} --- HDonde Rf es un fluoroalquilo que contiene grupos de al menos 4 átomos de carbono, X es un radical divalente, R3 es H o un grupo alquilo que tiene de 1-4 átomos de carbono, n es 0-1 y m es 0-30 siempre que cuando n sea 0 m debe ser igual o mayor que 1 y cuando m es 0 entonces n es 1; en donde cerca del 0,1-33 por ciento molar de grupos isocianato activos reaccionan con el alcohol monofuncional fluorado. - 6. El proceso de la reivindicación 4 en el que Rf es un grupo que contiene un fluoroalquilo que tiene de 4-20 átomos de carbono, X se elige del grupo que consiste de -CH_{2}CH_{2}O-, -SO_{2}N(R^{4})CH_{2}CH_{2}O-, -CH_{2}-, -O-, -CH_{2}O-; R^{4} es un grupo alquilo que tiene de 1-4 átomos de carbono; R^{3} es un H o un metilo y m es de 1-20.
- 7. El proceso de la reivindicación 1 en el que el aglutinante es un poliol poliéster.
- 8. El proceso de la reivindicación 1 en el que el aglutinante es un poliol poliéter.
- 9. El proceso de la reivindicación 1 en el que el aglutinante es un poliol poliuretano.
- 10. Un proceso para revestir un sustrato termoplástico que comprende aplicar una composición de revestimiento basada en disolvente al sustrato y curar la composición de revestimiento de temperatura ambiente a 125ºC para formar una película lisa uniforme sobre el sustrato;en donde la composición de revestimiento comprende del 45-80% en peso de un aglutinante formador de película y del 20-55% en peso de un acarreador líquido orgánico; en donde el aglutinante consiste esencialmente de un polímero que se elige del grupo que consiste del poliol acrílico, el poliol poliéster, el poliol poliéter o un poliol poliuretano; y un agente reticulante poliisocianato orgánico; y en donde el acarreador líquido orgánico usado en la composición de revestimiento consiste de al menos el 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico usado en la composición de revestimiento, del acetato de terbutilo y hasta el 50% en peso, basado en el peso del acarreador líquido orgánico, de otro disolvente orgánico compatible.
- 11. Un sustrato termoplástico revestido de acuerdo el proceso de la reivindicación 1.
- 12. Un sustrato termoplástico revestido de acuerdo el proceso de la reivindicación 1 con un revestimiento de base pigmentada que es el acabado con una capa transparente que se seca y cura.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US413660 | 1999-10-06 | ||
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