ES2271179T3 - Proceso para la aplicacion de agentes acuosos de revestimiento de multiples componentes. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la aplicación de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes que consta de los pasos de: (a) preparar una mezcla previa de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes que consta de al menos dos componentes; (b) atomizar de manera rotatoria a alta velocidad la mezcla previa utilizando al menos un atomizador rotatorio de alta velocidad, teniendo cada uno un borde de pulverización, en el que cada borde de pulverización tiene una velocidad circunferencial comprendida entre 10.000 y 25.000 m/min; y (c) aplicar a un sustrato la mezcla previa atomizada.
Description
Proceso para la aplicación de agentes acuosos de
revestimiento de múltiples componentes.
La presente invención versa acerca de un proceso
para la aplicación de composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes, particularmente composiciones acuosas de
revestimiento de dos componentes.
Típicamente, las composiciones acuosas de
revestimiento de múltiples componentes se preparan inmediatamente
antes de su aplicación mezclando componentes que habían estado
almacenados por separado los unos de los otros previamente.
Generalmente hablando, los componentes de las composiciones acuosas
de revestimiento de múltiples componentes son miscibles entre sí
únicamente después de grandes dificultades, necesitando por lo tanto
del uso de equipos que requieren el consumo de mucha energía. Las
composiciones acuosas de revestimiento de múltiples componentes
completamente mezcladas y listas para su aplicación son dispersiones
acuosas, en las que los aglomerantes y/o endurecedores forman una o
más fases de dispersión en una fase acuosa continua.
La calidad de un revestimiento aplicado a partir
de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes,
con respecto a las propiedades tecnológicas y/u ópticas, depende
del grado de mezcla de los componentes antes de su aplicación. Se
sabe que, por lo general, una mayor homogeneidad de dicha mezcla,
por ejemplo una dispersión más fina, se corresponde con un
incremento en la calidad del revestimiento con respecto a
propiedades tales como la apariencia, la nivelación y el brillo.
Para conseguir buenas propiedades de mezcla, fue necesario tomar
medidas en cuanto a la formulación, como, por ejemplo, hacer uso de
componentes hidrolizados; sin embargo, estas medidas restringen la
libertad de quienes crean las composiciones acuosas de revestimiento
de múltiples componentes para desarrollar una formulación con
respecto a los componentes que pueden ser utilizados.
Típicamente, el equipo mezclador para
revestimientos de dos componentes presente en plantas OEM
(Original Equipment Manufacturing, fabricación de equipos
originales) de revestimiento para el automóvil (por ejemplo,
mezcladores estáticos como los mezcladores Kenics), no proporciona
de manera rutinaria la calidad de mezcla necesaria para la
aplicación de composiciones acuosas de revestimiento de múltiples
componentes.
Las patentes
EP-A-0 685 544 y WO 01/05860
muestran procesos, basados en el principio de dispersión de chorro,
para la preparación de agentes acuosos de revestimiento de
poliuretano de dos componentes. Ambos componentes del agente acuoso
de revestimiento de poliuretano de dos componentes pasan comprimidos
a través de boquillas estrechas a alta presión y son
despresurizados, y en estas patentes el proceso de mezcla se
caracteriza por el uso de un mezclador dinámico, que requiere una
entrada de energía considerable durante la mezcla. Sin embargo,
estos procesos tienen varias desventajas como, por ejemplo, el uso
de una tecnología elaborada de mezcla que requiere grandes
cantidades de espacio, trabajo general de preparación para los
dispositivos de dispersión de chorro, y cantidades considerables de
energía y mantenimiento para accionar los dispositivos de dispersión
de chorro.
Se detecta un deseo en la especialidad de
utilizar un proceso que incorpore la tecnología sencilla y
convencional de los mezcladores estáticos en vez de la tecnología
elaborada de mezcla de los mezcladores dinámicos. Por lo tanto, es
un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para la
aplicación de revestimientos que consistan en composiciones acuosas
de revestimiento de múltiples componentes, en el que el proceso
permita un alto nivel de calidad del revestimiento sin necesidad de
utilizar la tecnología elaborada de mezcla como en los mezcladores
dinámicos (o sea, dispersores con boquilla de chorro) cuando se
mezclan los componentes, de tal modo que se puedan utilizar las
instalaciones convencionales de mezcla de múltiples componentes
existentes en plantas de revestimiento para una línea de producción
de revestimientos a escala industrial, por ejemplo, en una línea de
producción de revestimiento de automóviles.
La presente invención versa acerca de un proceso
para la aplicación a un sustrato de composiciones acuosas de
revestimiento de múltiples componentes, que constan de al menos dos
componentes. Más específicamente, el proceso consta de los pasos
de:
- (a)
- preparar una mezcla previa de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes que consta de al menos dos componentes, preferiblemente de dos componentes, y opcionalmente agua;
- (b)
- atomizar de forma rotatoria a alta velocidad la mezcla previa utilizando al menos un atomizador rotatorio de alta velocidad, teniendo cada uno un borde de pulverización, en el que cada borde de pulverización tiene una velocidad circunferencial dentro del intervalo de 10.000 a 25.000 m/min; y
- (c)
- aplicar a un sustrato la mezcla previa atomizada.
El proceso de la presente invención versa acerca
de la aplicación de composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes, y particularmente acerca de composiciones
acuosas de revestimiento de dos componentes, a un sustrato. Estas
composiciones de revestimiento son preparadas, inmediatamente antes
de su aplicación, realizando una mezcla previa de una proporción
concreta de al menos dos componentes, que inicialmente están
almacenados por separado el uno del otro. Los componentes pueden ser
mezclados previamente en una proporción determinada por la
estequiometría de la reacción de reticulación para obtener una
composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes
apropiada. Estos componentes, a saber, un aglomerante y un agente
reticulante, están almacenados por separado el uno del otro para así
evitar una reacción reticulante prematura.
Más específicamente, el proceso consta de los
pasos de:
- (a)
- preparar una mezcla previa de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes que consta de al menos dos componentes, preferiblemente de dos componentes, y opcionalmente agua;
- (b)
- atomizar de forma rotatoria a alta velocidad la mezcla previa utilizando al menos un atomizador rotatorio de alta velocidad, teniendo cada uno un borde de pulverización, en el que cada borde de pulverización tiene una velocidad circunferencial dentro del intervalo de 10.000 a 25.000 m/min; y
- (c)
- aplicar a un sustrato la mezcla previa atomizada.
La expresión "mezcla previa", tal como se
usa en este documento, se refiere a una mezcla lista para aplicar de
los componentes de una composición acuosa de revestimiento de
múltiples componentes con su grado relativamente bajo de
homogeneización según se alimenta al atomizador rotatorio o a los
atomizadores rotatorios. La expresión no se aplicará a esa mezcla
que se alimenta al atomizador rotatorio o a los atomizadores
rotatorios y no significará lo mismo que la mezcla después de haber
entrado en la cápsula de la campana del atomizador rotatorio o de
los atomizadores rotatorios.
La aplicación a un sustrato de la mezcla previa
se lleva a cabo utilizando una atomización rotatoria a alta
velocidad, preferiblemente una atomización rotatoria a alta
velocidad que esté soportada de manera electrostática. En el caso
de un soporte electrostático, la composición acuosa de revestimiento
de múltiples componentes puede estar cargada directamente por medio
de la campana rotatoria de alta velocidad o por carga externa. Las
composiciones acuosas de revestimiento de múltiples componentes
mezcladas previamente pueden ser aplicadas en una o más pasadas de
pulverización a cualquier sustrato como, por ejemplo, carrocerías de
automóviles o partes de la carrocería. El atomizador rotatorio o
los atomizadores rotatorios de alta velocidad puede(n) ser
pasa-
do(s) por medio de una máquina controlada automáticamente o por un robot para revestimientos por encima de las superficies de sustrato que vayan a ser revestidas.
do(s) por medio de una máquina controlada automáticamente o por un robot para revestimientos por encima de las superficies de sustrato que vayan a ser revestidas.
Los ejemplos de atomizadores rotatorios a alta
velocidad incluyen campanas rotatorias convencionales adecuadas
para la aplicación de revestimientos líquidos y están fabricados de
metal, por ejemplo, aluminio, titanio o acero refinado, en los que
los bordes de pulverización circulares de los atomizadores tienen un
diámetro de, por ejemplo, 5 cm a 12 cm. Los ejemplos de dichas
campanas rotatorias incluyen la campana ECO-M
(fabricada por DÜRR GmbH, Bietigheim Bissingen, Alemania) o el
atomizador G1 (fabricado por ABB Flexible Automation, Friedberg,
Alemania). Los bordes de pulverización de las campanas rotatorias
pueden no ser dentados, pero son dentados preferiblemente, y más
preferiblemente son dentados de forma recta, cruzada o diagonal.
La velocidad circunferencial del borde de
pulverización se encuentra en el rango comprendido entre 10.000 y
25.000 m/min. Por lo tanto, esto significa, por ejemplo, que donde
el borde de pulverización tiene un diámetro de 6,5 cm, la velocidad
rotatoria (medida como revoluciones por minuto) estará en el
intervalo comprendido entre 50.000 y 120.000 min^{-1}. En los
casos en los que el diámetro del borde de pulverización se encuentra
en la parte inferior del intervalo de los valores, la velocidad
rotatoria tiende a encontrarse en la parte superior del intervalo de
los valores y viceversa como, por ejemplo, cuando el borde de
pulverización tiene un diámetro de 5 cm, la velocidad rotatoria se
encontrará en el intervalo comprendido entre 65.000 y 156.000
min^{-1}. En cada caso, el intervalo de 10.000 a 25.000 m/min para
la velocidad circunferencial del borde de pulverización es de 10% a
150% mayor que el utilizado en la especialidad para la aplicación
atomizadora rotatoria de las composiciones acuosas de revestimiento
de múltiples componentes. La mayor velocidad circunferencial del
borde pulverizador en conformidad con la presente invención
proporciona un revestimiento que tiene una apariencia satisfactoria,
propiedades de nivelación satisfactorias y un alto nivel de brillo,
a pesar del hecho que las composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes han sido mezcladas previamente sin hacer uso
de una tecnología elaborada de mezcla, como por ejemplo mezcladores
dinámicos, como se ilustra en los Ejemplos.
En la presente invención, el ritmo de salida de
la composición del revestimiento se encuentra en el intervalo
convencional de 50 a 500 ml/min de la composición acuosa de
revestimiento de múltiples componentes por atomizador rotatorio de
alta velocidad.
Además, puede ser ventajoso accionar el
aeropropulsor utilizado normalmente en la atomización rotatoria a
alta velocidad con grandes cantidades de aire de, por ejemplo, 100 a
350 l/min por atomizador rotatorio de alta velocidad.
Sin desear estar limitada por la teoría, la
composición de revestimiento de múltiples componentes mezclada
previamente sin equipamiento elaborado antes de su aplicación y
presente, en particular, como un sistema acuoso disperso y
alimentado a un atomizador rotatorio o a unos atomizadores
rotatorios de alta velocidad, experimenta una homogeneización
altamente efectiva en la cápsula de la campana y/o en el borde de
pulverización durante el proceso de atomización propiamente dicho
y/o durante el camino hasta la superficie del sustrato que ha de ser
revestido y/o cuando contacta con la superficie del sustrato, por
ejemplo, por un proceso a través del cual uno, varios o todos los
componentes de forma dispersa de la ya mezclada composición acuosa
de revestimiento de múltiples componentes están dispersados de
forma aún más fina. Se cree que esta es la razón de los buenos
resultados de revestimiento que pueden lograrse con el proceso en
conformidad con la invención, con respecto tanto a la calidad
tecnológica, y en particular, a la calidad óptica de la superficie
del revestimiento obtenido.
El proceso de aplicación en conformidad con la
invención es particularmente apropiado para la preparación de
revestimientos en el campo del revestimiento OEM del automóvil, por
ejemplo, la preparación de una capa base de masilla de acabado
hidrosoluble que imparta color y/o un acabado especial o
particularmente una capa superior hidrosoluble o capas hidrosolubles
de revestimiento transparente.
Las composiciones acuosas de capa base de
múltiples componentes se aplican teniendo un espesor de capa seca de
unos 10 a 50 \mum en la que el grosor depende de la tonalidad
deseada (o sea, las tonalidades de colores con una pequeña
capacidad de recubrimiento necesitan mayor grosor, y viceversa),
como se conoce perfectamente en la especialidad, mientras que las
composiciones acuosas de capa transparente o de capa superior se
aplican con un grosor de capa seca de unos 30 a 60 \mum. Las
capas de revestimiento aplicadas de las composiciones acuosas de
revestimiento de múltiples componentes pueden ser secadas o
calentadas a temperaturas de hasta 160ºC, y preferiblemente
calentadas a temperaturas entre los 60ºC y los 160ºC.
En el caso de una línea de producción de
revestimiento de automóviles, por ejemplo, una capa base acuosa de
múltiples componentes que consta de una composición acuosa de
revestimiento de múltiples componentes aplicada a una carrocería de
automóvil revestido con anterioridad dotada con una imprimación de
electrodeposición y, opcionalmente, una capa de masilla de acabado,
puede ser secada o calentada después de su aplicación antes de ser
recubierta con una capa transparente. La aplicación, sin embargo,
tiene lugar preferiblemente en el proceso conocido como "mojado
sobre mojado" (o sea, después de una fase de secado, desde 20ºC
hasta 80ºC), la capa base hidrosoluble se recubre con una capa
transparente con un grosor de capa seca de, por ejemplo, 30 a 60
\mum, y se calienta conjuntamente con dicha capa transparente a
temperaturas desde, por ejemplo, 60ºC a 160ºC.
Las composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes se utilizan preferiblemente para la
preparación de una capa transparente externa de un revestimiento
multicapa. Se aplica una capa transparente hidrosoluble que consta
de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes
a un sustrato dotado de una capa o múltiples capas de revestimiento
previo para impartir color y/o acabados especiales, y luego
calentado. Por ejemplo, la capa transparente hidrosoluble se aplica
de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes
en el proceso de "mojado sobre mojado", preferiblemente a una
capa base hidrosoluble seca de, por ejemplo, 20ºC a 80ºC y las dos
capas de revestimiento se calientan a la vez. El calentamiento
combinado de las dos capas de revestimiento puede tener lugar a
temperaturas desde 60ºC hasta los 160ºC, y preferiblemente, entre
80ºC y 160ºC si, por ejemplo, se utiliza como sistema de
calentamiento en una línea de producción de revestimiento de
automóviles.
Las composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes, caracterizadas por el inicial almacenaje
separado de los componentes, puede constar de uno de entre una
variedad de sistemas que incluyen: (a) al menos un componente acuoso
y al menos un componente no acuoso, (b) al menos dos componentes
acuosos y sin ningún componente no acuoso, o (c) al menos dos
componentes no acuosos, agua y sin componentes acuosos; sin embargo,
se prefiere el sistema (a). Durante la preparación de una
composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes, en
los casos (a) y (b) se puede añadir agua si se desea, por ejemplo,
para obtener un contenido en sólidos particular o una viscosidad
particular. Sin embargo, en los casos (a) y (b) el agua añadida no
debería ser tenida en cuenta como uno de los componentes de la
composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes. En los
tres casos, (a), (b) y (c), el agua añadida no debería confundirse
con un componente acuoso.
En las composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes que constan de los componentes descritos por
(a) y (b), los componentes acuosos pueden ser solubles en agua y/o
dispersados externamente por medio de emulgentes y/o
autodispersantes como resultado de un contenido apropiado del grupo
hidrofílico. Ejemplos de dichos grupos hidrofílicos incluyen,
grupos hidrofílicos no iónicos como los grupos polioxialquileno (por
ejemplo, grupos de óxido de polietileno y/u óxido de polipropileno)
o grupos hidrofílicos iónicos, como, grupos catiónicos o aniónicos;
sin embargo, se prefieren los grupos aniónicos. Son ejemplos de los
grupos catiónicos los grupos amonio cuaternario o los grupos
básicos, por ejemplo, los grupos amino, neutralizados por la adición
de ácidos, como, el ácido fórmico, el ácido acético, el ácido
láctico. Son ejemplos de grupos aniónicos los grupos ácidos, como,
por ejemplo, los grupos carboxil, que son neutralizados por la
adición de bases, particularmente las aminas o los
aminoalcoholes.
Las composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes contienen aglomerantes (por ejemplo,
aglomerantes estabilizados catiónicamente y/o aglomerantes
estabilizados aniónicamente) disueltos en agua o en una forma acuosa
de dispersión (dispersados en conformidad con los principios citados
en el párrafo anterior). Los aglomerantes adecuados estabilizados
catiónicamente contienen, por ejemplo, desde 8 a 450
miliequivalentes de grupos catiónicos o grupos que pueden ser
convertidos en grupos catiónicos por 100 g de resina sólida. Los
aglomerantes adecuados estabilizados aniónicamente contienen, por
ejemplo, desde 5 a 400 miliequivalentes de grupos aniónicos o grupos
que pueden ser convertidos en grupos aniónicos por 100 g de resina
sólida, por ejemplo, correspondiéndose a un valor ácido originándose
en grupos carboxil de 5 a 200 mg KOH/g.
Las composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes, además de los aglomerantes que contienen
grupos reactivos, también pueden contener agentes reticulantes que
contienen grupos reactivos que son complementarios de los grupos
reactivos de los aglomerantes. Los ejemplos de combinaciones de
dichos componentes aglomerantes y del agente reticulante incluyen
combinaciones de componentes epoxi-funcionales y
componentes que contienen grupos amino primario y/o secundario,
combinaciones de componentes epoxi-funcionales y
componentes que contienen grupos carboxil, y combinaciones de
componentes hidroxi-funcionales y componentes de
poliisocianato. Se prefieren las composiciones acuosas de
revestimiento de poliuretano de dos componentes preparadas mezclando
un componente aglomerante hidroxi-funcional,
preferiblemente, un componente base acuoso
hidroxi-funcional que contenga un aglomerante, y un
componente agente reticulante de poliisocianato, preferiblemente, un
componente endurecedor de poliisocianato no acuoso. Por supuesto,
es puramente cuestión de definición cuál de los componentes ha de
ser tenido en cuenta en cada caso como el componente aglomerante y
cuál ha de ser tenido en cuenta como el componente agente
reticulante. Generalmente, el componente con la mayor cantidad se
reconoce como el aglomerante y el componente con menor cantidad se
reconoce como el agente reticulante.
Los componentes reticulantes adecuados incluyen
preferiblemente aquellos que son hidrofóbicos, sin embargo, se puede
utilizar cualquier reticulante convencional. El componente
reticulante que contenga grupos libres de isocianato puede
convertirse en hidrofílico, por ejemplo, mediante la incorporación
de grupos iónicos o mediante la incorporación de unidades de óxido
de polietileno en la molécula de poliisocianato. Sin embargo, el
componente agente reticulante de poliisocianato es preferiblemente
un agente reticulante de poliisocianato hidrofóbico. Es ventajoso
utilizar poliisocianatos hidrofóbicos como endurecedores en
composiciones acuosas de revestimiento de poliuretano de dos
componentes para aplicaciones con requerimientos particularmente
estrictos en términos del revestimiento que ha de prepararse, por
ejemplo, en revestimientos de OEM de automóviles.
Los aglomerantes sólidos de las composiciones
acuosas de revestimiento de poliuretano de dos componentes tienen
un valor hidroxil en el intervalo de, por ejemplo, 10 a 300 mg
KOH/g, preferiblemente de 20 a 250 mg KOH/g, y más preferiblemente,
de 50 a 200 mg KOH/g. Hay poliisocianato libre en las composiciones
acuosas de revestimiento de dos componentes en una cantidad tal que
la relación entre el número de grupos de isocianato libres y el
número de grupos hidroxil que se originan en los aglomerantes
sólidos es más de 0,5 : 1 y menos de 5 : 1, preferiblemente de 0,7
: 1 a 2,5 : 1 y más preferiblemente, de 0,8 : 1 a 2,0 : 1. La base
de resina de los aglomerantes no está, en principio, sujeta a
ninguna restricción. Preferiblemente tendrán un número de la media
de peso molecular (Mn) en el intervalo entre 500 a 500.000.
Ejemplos de aglomerantes apropiados incluyen los
copolímeros (met)acrílicos, las resinas de poliéster, los
poliésteres uretanizados, los poliuretanos, las poliureas y/o las
ureas poliuretanas. Se puede utilizar un aglomerante o una
combinación de aglomerantes. También es posible utilizar
aglomerantes híbridos derivados de dichas clases de aglomerantes.
Estos son polímeros híbridos, donde pueden estar presentes dos o más
tipos de aglomerantes ligados por enlaces covalentes o en forma de
moléculas interpenetrantes de resina.
Ejemplos de poliisocianatos libres hidrofóbicos
adecuados incluyen cualquier di- y/o poliisocianato orgánico con
grupos de isocianato ligados alifáticamente, cicloalifáticamente,
aralifáticamente y/o aromáticamente, que son un líquido a
temperatura ambiente o licuado por la adición de disolventes
orgánicos o están presentes en forma disuelta y generalmente tienen
una viscosidad en el intervalo de 0,5 a 2000 mPa., preferiblemente,
en el intervalo de 1 a 1000 mPa., y más preferiblemente, menos de
200 mPa. a 23ºC. Ejemplos de los poliisocianatos preferidos
incluyen el triisocianato nonano y el diisocianato, como el
diisocianato de hexametileno, el diisocianato de
tetrametilxilileno, el diisocianato de isoforona, el diisocianato de
diciclohexilmetano, el diisocianato de ciclohexano, y combinaciones
de los mismos. Los poliisocianatos libres hidrofóbicos también
pueden incluir aquellos que contienen heteroátomos en el radical que
enlaza los grupos isocianato. Los ejemplos incluyen poliisocianatos
que contienen grupos carbodiimida, grupos alofanato, grupos
isocianurato, grupos uretano y/o grupos biuret. Los poliisocianatos
tienen preferiblemente una funcionalidad isocianato mayor de 2,
como, por ejemplo, los poliisocianatos del tipo uretidiona o
isocianurato preparados mediante la di- y/o trimerización de los
diisocianatos mencionados anteriormente. Ejemplos adicionales
incluyen los poliisocianatos que contienen grupos biuret que están
preparados mediante la reacción de los diisocianatos mencionados
anteriormente con agua, o los poliisocianatos que contienen grupos
uretano que están preparados mediante la reacción con polioles. Las
pinturas convencionales de poliisocianatos derivadas a partir del
diisocianato de hexametileno, el diisocianato de isoforona y/o el
diisocianato de diciclohexilmetano, particularmente aquellas
derivadas exclusivamente a partir del diisocianato de hexametileno,
son especialmente adecuadas. La expresión "pintura convencional
de poliisocianatos derivada de dichos diisocianatos" debería
entenderse como que se refiere a los derivados conocidos de dichos
diisocianatos que contienen grupos biuret, uretano, uretidiona y/o
isocianurato.
Los poliisocianatos libres hidrofóbicos pueden
ser añadidos como tales durante la preparación de las composiciones
acuosas de revestimiento. Puede ser ventajoso que los
poliisocianatos hidrofóbicos libres estén diluidos previamente con
un disolvente orgánico o con una mezcla de disolventes.
Además de agua y aglomerantes y preferiblemente
también agentes reticulantes, las composiciones acuosas de
revestimiento de múltiples componentes pueden contener opcionalmente
disolventes reactivos, resinas de pasta, disolventes orgánicos,
pigmentos que proporcionen color y/o acabados especiales, rellenos
y/o aditivos convencionales de pintura.
Ejemplos de disolventes orgánicos adecuados
incluyen los disolventes orgánicos no miscibles en agua o
parcialmente miscibles en agua y/o los completamente miscibles en
agua en una cantidad desde aproximadamente 0 hasta menos del 20% en
peso, basado en la composición de revestimiento completamente
mezclada lista para ser aplicada. Los ejemplos de disolventes
preferidos incluyen los alcoholes monohídricos o polihídricos, por
ejemplo, el propanol, el butanol, el hexanol; los éteres o ésteres
de glicol, por ejemplo, los dialquiléteres de dietileno glicol, los
dialquiléteres de dipropileno glicol, en cada caso con C1- a
C6-alquil, el etoxipropanol, el butilglicol; los
glicoles, por ejemplo, el glicol de propileno y los oligómeros del
mismo; los ésteres del éter de glicol, por ejemplo, el acetato de
etil glicol, el acetato de butil glicol, el acetato de
3-metoxi-n-butil, el
acetato de butil diglicol, el acetato de metoxipropil; la
N-metilpirrolidona y las quetonas, como la metil
etil quetona, la acetona, la ciclohexanona; los ésteres, como, el
butil acetato, el isobutil acetato, el amil acetato; los
hidrocarburos aromáticos o alifáticos, por ejemplo el tolueno, el
xileno o los hidrocarburos C6- a C12 alifáticos, lineales o
ramificados.
Ejemplos de pigmentos adecuados que proporcionen
color y/o acabados especiales, pigmentos adecuados de absorción que
proporcionen color y/o rellenos incluyen el negro de carbón, el
dióxido de titanio, pigmentos de óxido de hierro, pigmentos azoicos,
pigmentos de perileno, pigmentos de ftalocianina, pigmentos de
aluminio, pigmentos de mica, talco, caolín. Los pigmentos se
introducen preferiblemente como componente constituyente de una base
acuosa en las composiciones acuosas de revestimiento de múltiples
componentes.
Los aditivos convencionales de pintura pueden
estar presentes en cantidades de, por ejemplo, hasta el 5% en peso.
Aditivos de pintura adecuados incluyen pigmentos transparentes,
agentes neutralizantes, agentes niveladores, tintes,
estabilizadores ópticos, antioxidantes, agentes controladores de
reología, agentes antiasentamiento, agentes antiespumantes,
sustancias promotoras de la adhesión, catalizadores, sales amínicas
de ácidos sulfónicos orgánicos y combinaciones de los mismos. Los
aditivos pueden introducirse en los agentes acuosos de revestimiento
de múltiples componentes a través de cada uno de los componentes, y
en particular, como parte constituyente de un componente de base
acuosa.
Si se utilizan las composiciones acuosas de
revestimiento de múltiples componentes, por ejemplo, como capas base
hidrosolubles para la preparación de capas que proporcionan color
y/o acabados especiales, tienen preferiblemente un contenido en
sólidos de entre el 10% en peso y el 50% en peso, más
preferiblemente entre el 15% en peso y el 40% en peso, con una
proporción preferida de pigmento a resina sólida de 0,03 : 1 a 2,5 :
1, y más preferiblemente de 0,06 : 1 a 2 : 1, en cada caso basado
en el peso de los sólidos. En el caso de que se utilice una capa
transparente hidrosoluble, el contenido sólido es preferiblemente
del 40% en peso al 60% en peso.
Preferiblemente, los componentes se entremezclan
poco tiempo antes de la aplicación. Esta mezcla previa puede darse
de manera continua o discontinua; sin embargo, con respecto a una
línea de producción de revestimiento de escala industrial, se
prefiere una mezcla previa de manera continua. La mezcla previa
puede darse de manera convencional, por ejemplo, por medio de una
instalación mezcladora de múltiples componentes, particularmente
una instalación para mezclar dos componentes, por ejemplo, un
mezclador estático convencional, como, un mezclador Kenics,
típicamente utilizado para la línea de producción de revestimiento
de automóviles. Después de la mezcla previa, las composiciones
acuosas de revestimiento de múltiples componentes se obtienen
generalmente en la forma de dispersiones acuosas, en las que el
aglomerante y/o endurecedor forman una o más fases de dispersión en
una fase acuosa continua.
El proceso en conformidad con la invención
permite la preparación de revestimientos de alta calidad óptica y
tecnológica utilizando composiciones acuosas de revestimiento de
múltiples componentes mientras que se dispersa con el uso de una
tecnología elaborada de mezcla durante la preparación de las
composiciones acuosas de revestimiento de múltiples componentes. Más
bien, el proceso utiliza opcionalmente instalaciones de mezcla de
múltiples componentes convencionales simples ya existentes para la
preparación de composiciones acuosas de revestimiento de múltiples
componentes. Cuando la presente invención utiliza idénticas
composiciones acuosas de revestimiento de múltiples componentes que
tienen idénticas proporciones de componentes a los que se encuentran
normalmente en la especialidad utilizando dispersión por chorro,
las capas de revestimiento resultantes del proceso de la presente
invención son de calidad equivalente o superior en comparación a las
capas de revestimiento resultantes de procesos del estado previo de
la especialidad. Por ejemplo, donde el borde de pulverización de al
menos un atomizador rotatorio de alta velocidad tiene una velocidad
circunferencial de entre 10.000 hasta 25.000 m/min., proporciona un
revestimiento de calidad superior cuando se compara con aquellos
revestimientos resultantes de procesos que emplean una velocidad
circunferencial de menos de 10.000 m/min.
Los ejemplos de la presente invención se definen
adicionalmente en los siguientes Ejemplos. Se debería tener en
cuenta que estos Ejemplos, pese a que indican ejemplos de
realización preferidos y los ejemplos de realización más preferidos
de la presente invención, se dan a título de ilustración únicamente.
A partir de la exposición previa y de estos Ejemplos, una persona
versada en la especialidad puede comprobar las características
esenciales de esta invención, y sin salirse del espíritu y ámbito
de la misma, puede realizar diversos cambios y modificaciones a la
invención para adaptarla a varios usos y condiciones. Por lo tanto,
a partir la descripción anterior, resultarán evidentes a las
personas versadas en la especialidad diversas modificaciones de la
presente invención, aparte de las mostradas y descritas en este
documento. Aunque la invención ha sido descrita haciendo referencia
a materiales y a los ejemplos de realización, se debe tener en
cuenta que la invención no está limitada a los particulares
expuestos, y se extiende a todos los equivalentes dentro del ámbito
de las reivindicaciones.
Los resultados proporcionados por los Ejemplos
se proporcionaron a través de la interpretación, en la que se empleó
el ojo humano para observar la superficie revestida. La calidad de
la superficie revestida se valoró basándose en su capacidad para
proporcionar una imagen reflejo de su entorno más próximo, donde el
observador comparó el grado de perturbación entre las imágenes
reflejo proporcionadas por las superficies recubiertas de los
Ejemplos y Ejemplos Comparativos.
Ejemplo Comparativo
1
Utilizando un mezclador Kenics, se preparó una
capa transparente acuosa de poliuretano de dos componentes partiendo
de una base acuosa y un endurecedor de poliisocianato no acuoso en
un volumen de proporción 100 : 45 (Herberts Aqua Clear 2K, base R
40821 y endurecedor R 40906, en ambos caso de DuPont Performance
Coatings GmbH & Co. KG, Wuppertal, Alemania). La mezcla previa
de la capa transparente acuosa de poliuretano de dos componentes que
sale del mezclador Kenics se alimentó directamente a un atomizador
rotatorio de alta velocidad (atomizador: N 16010033
ECO-bell de DÜRR). Durante la aplicación, el borde
de pulverización, que tenía un diámetro de 5,5 cm, tenía una
velocidad rotatoria de 45.000 min^{-1}, que se corresponde con una
velocidad circunferencial de 7772 m/min. La capa transparente se
aplicó a un panel de pruebas que estaba revestido con una capa base
de color plata hidrosoluble seca de tipo cuña con un grosor de
película seca de entre 10 y 60 \mum, dejada secar durante 10
minutos a 40ºC y calentada durante 20 minutos a 140ºC.
El revestimiento obtenido se valoró visualmente
en el intervalo entre 30 y 40 \mum de grosor de la capa
transparente: apariencia de la capa protectora insatisfactoria;
nivelación pobre; microestructura.
Ejemplo Comparativo
2
Se preparó la misma capa transparente acuosa de
poliuretano de dos componentes como en el Ejemplo Comparativo 1; sin
embargo se utilizó un atomizador rotatorio de alta velocidad
distinto, a saber, el ECO-M-bell de
DÜRR. En este Ejemplo Comparativo, el diámetro del borde de
pulverización fue de 6,5 cm, y la velocidad rotatoria durante la
aplicación fue de 45.000 min^{-1}, en el que la velocidad
circunferencial fue de 9185 m/min. Resultado: apariencia de la capa
superior insatisfactoria; nivelación algo mejor que en el ejemplo
comparativo 1; microestructura.
(En conformidad con la presente
invención)
Se preparó la misma capa transparente acuosa de
poliuretano de dos componentes y se utilizó el mismo atomizador
rotatorio de alta velocidad que en el ejemplo comparativo 2. Sin
embargo, en este caso el atomizador rotatorio de alta velocidad se
accionó a una velocidad rotatoria de 70.000 min^{-1} (en vez de
una velocidad rotatoria de 45.000 min^{-1} utilizada en el
Ejemplo Comparativo 2). En consecuencia, la velocidad
circunferencial del borde de pulverización fue de 14.287 m/min.
Resultado: apariencia de la capa superior satisfactoria; nivelación
satisfactoria; alto brillo.
Claims (11)
1. Un proceso para la aplicación de una
composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes que
consta de los pasos de:
- (a)
- preparar una mezcla previa de una composición acuosa de revestimiento de múltiples componentes que consta de al menos dos componentes;
- (b)
- atomizar de manera rotatoria a alta velocidad la mezcla previa utilizando al menos un atomizador rotatorio de alta velocidad, teniendo cada uno un borde de pulverización, en el que cada borde de pulverización tiene una velocidad circunferencial comprendida entre 10.000 y 25.000 m/min; y
- (c)
- aplicar a un sustrato la mezcla previa atomizada.
2. El proceso de la reivindicación 1, en
el que la mezcla previa del paso (a) la prepara un mezclador
estático.
3. El proceso de la reivindicación 1 o
de la 2, en el que el borde de pulverización tiene una velocidad
circunferencial comprendida entre 12.000 y 20.000 m/min.
4. El proceso de las reivindicaciones 1,
2 o 3, en el que los al menos dos componentes constan de al menos un
componente acuoso y de al menos un componente no acuoso.
5. El proceso de cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a la 4, en el que la composición acuosa de
revestimiento de múltiples componentes es una composición de
revestimiento de dos componentes.
6. El proceso de la reivindicación 5, en
el que la composición de revestimiento de dos componentes es una
composición de revestimiento de poliuretano de dos componentes
preparada a partir de un componente
hidroxi-funcional y un componente de
poliisocianato.
7. El proceso de la reivindicación 6, en
el que el componente hidroxi-funcional es un
componente acuoso y en el que el componente de poliisocianato es un
componente no acuoso.
8. El proceso de cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a la 7, en el que la composición acuosa de
revestimiento de múltiples componentes está seleccionada de entre el
grupo formado por una composición de revestimiento que proporciona
color y/o acabados especiales y una composición de revestimiento de
capa transparente.
9. El proceso de cualesquiera de las
reivindicaciones 1 a la 8, en el que los sustratos se seleccionan de
entre el grupo formado por carrocerías de automóviles y partes de
carrocerías de automóviles.
10. El uso de un proceso de cualesquiera
de las reivindicaciones 1 a la 9 en la preparación de capas de
revestimiento que proporcionan color y/o acabados especiales o capas
de revestimiento transparentes.
11. El uso de un proceso de cualesquiera
de las reivindicaciones 1 a la 10 en una línea de producción de
revestimiento de automóviles.
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