ES2330683T3 - Dispersiones acuosas de copolimerizado con resistencia a la adherencia entre capas mejorada. - Google Patents

Dispersiones acuosas de copolimerizado con resistencia a la adherencia entre capas mejorada. Download PDF

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Abstract

Dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado que contienen un copolímero (P), sintetizadas a partir de una mezcla de monómeros (M) radicalmente polimerizables que contiene (M1) ésteres cicloalifáticos del ácido acrílico y/o del ácido metilacrílico, así como (M2) ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos alifáticos

Description

Dispersiones acuosas de copolimerizado con resistencia a la adherencia entre capas mejorada.
La invención se refiere a nuevas dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado, a un procedimiento para su preparación y a su uso para la preparación de recubrimientos de alta calidad, especialmente para madera.
En el documento EP-A 358 979 se dan a conocer dispersiones acuosas de copolimerizados hidroxifuncionales, especialmente las denominadas dispersiones secundarias, que se han establecido como componentes poliol especialmente adecuados para lacas acuosas de poliuretano de dos componentes (2C). Estos productos han dado un buen resultado especialmente en el campo del lacado de madera, ya que las lacas a base de dispersiones secundarias de copolimerizado se caracterizan por un "encendido" de la madera especialmente bueno, es decir, un resalte de la veta natural de la madera. Por otra parte, las lacas acuosas de poliuretano 2C a base de dispersiones secundarias de copolimerizado como aglutinante necesitan, en campos de aplicación que permiten el secado sólo a temperatura ambiente, como por ejemplo en el barnizado de parqués, un tiempo demasiado largo, hasta que se logra la resistencia a la carga total del barniz. Como magnitudes determinantes de la resistencia a la carga se usan el tiempo de secado y el tiempo que se necesita para alcanzar una resistencia suficiente frente a la carga permanente, como por ejemplo la que se alcanza con muebles pesados (denominada resistencia a la adherencia entre capas).
En los documentos EP-A 358 979, DE-A 42 262 70 y EP-A 1 024 184 se describen barnices acuosos de poliuretano 2C a base de dispersión secundaria de polimerizado de vinilo y reticulantes de poliisocianato, que ya presentan un buen nivel de propiedades. Los polimerizados de vinilo actúan en este caso como emulsionantes de los poliisocianatos y evitan por ello la reacción no deseada isocianato-agua. Sin embargo, la desventaja en estos sistemas es la carencia de una velocidad de secado aceptable, propiedad indispensable para su uso en el campo del barnizado de parqués.
En el documento DE-A 44 39 669 se describen agentes de recubrimiento acuosos de poliuretano de dos componentes a base de resinas de poliacrilato diluidas con agua y poliisocianatos, los cuales se aplican como barniz transparente sobre la capa de barniz base y que se distinguen por una rápida carencia de polvo y pegajosidad y un secado rápido. Los barnices descritos se usan especialmente en el caso de pintura en serie o de reparaciones de carrocerías de automóviles. La desventaja en estos sistemas es su baja resistencia a la adherencia entre capas, por lo que no es posible su uso en el campo del recubrimiento de la madera.
Existe por ello la necesidad en el campo del barnizado de la madera, además, de agentes de recubrimiento adecuados con los que se puedan elaborar barnices de poliuretano 2C con buena óptica de película, dureza y resistencia química y mecánica y que al mismo tiempo dispongan de una velocidad de secado o una resistencia a la adherencia entre capas suficientes.
El objetivo de la presente invención ha consistido por lo tanto en proporcionar dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado hidroxifuncionales y los barnices acuosos de poliuretano 2C preparados a partir de las mismas, que presenten un secado rápido y resistencia a la adherencia entre capas mejorada, y que simultáneamente obtengan un buen encendido.
Sorprendentemente se ha encontrado ahora que las dispersiones acuosas secundarias a base de copolimerizado (P) hidroxifuncional, que contienen unidades estructurales tanto de monómeros de ésteres de ácido acrílico y/o ácido metacrílico de alcoholes cicloalifáticos como también de monómeros de ésteres de vinilo alifáticos, superan las desventajas del estado de la técnica. Los recubrimientos resultantes a partir de las mismos muestran un encendido de la madera muy bueno y simultáneamente un secado rápido y una pronta resistencia a la adherencia entre capas.
Son objeto de la invención, por lo tanto, dispersiones acuosas secundarias de copolimerizado que contienen un copolímero (P), sintetizadas a partir de una mezcla de monómeros (M) radicalmente polimerizables que contiene
(M1) éster cicloalifático del ácido acrílico y/o del ácido metilacrílico, así como
(M2) ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos alifáticos
Los copolímeros que sirven de base a las dispersiones secundarias acuosas de acuerdo con la invención se preparan mediante polimerización radical de monómeros olefínicos insaturados (M1) a (M6) con iniciadores radicales (I) en un procedimiento de varias etapas. Para la preparación de los copolímeros (P) son adecuados, además de los monómeros (M1) y (M2), también los monómeros
(M3) monómeros hidroxifuncionales polimerizables radicalmente
(M4) monómeros carboxilfuncionales polimerizables radicalmente
(M5) ésteres de ácido met(acrílico) exentos de grupos hidroxilo y carboxilo con restos hidrocarburo C_{1}-C_{18} en la parte alcohólica y/o compuestos aromáticos de vinilo, así como
(M6) dado el caso, son adecuados otros monómeros diferentes a los de (M1) a (M5)
Son preferentes los copolímeros (P) que se sintetizan a partir de monómeros (M) seleccionados del grupo que contiene
(M1) entre el 10 y el 30% en peso, preferentemente entre el 12,5 y el 20% en peso de ésteres cicloalifáticos del ácido acrílico y/o ácido metacrílico o sus mezclas
(M2) entre el 7,5 y el 40% en peso, preferentemente entre el 10 y el 30% en peso de ésteres vinílico de ácidos carboxílicos alifáticos,
(M3) entre el 14 y el 36% en peso, preferentemente entre el 15 y el 30% en peso de monómeros hidroxifuncionales polimerizables radicalmente,
(M4) entre el 1 y el 4,5% en peso, preferentemente entre el 2 y el 3,5% en peso de monómeros carboxilfuncionales polimerizables radicalmente,
(M5) entre el 18 y el 62% en peso, preferentemente entre el 20 y el 50% en peso de ésteres de ácido met(acrílico) exentos de grupos hidroxilo y carboxilo con restos hidrocarburo C_{1}-C_{18} en la parte alcohólica y/o compuestos aromáticos de vinilo
(M6) entre el 0 y el 40% en peso de otros monómeros diferentes a los de (M1) a (M5),
conteniendo el copolímero (P) entre el 22,5 y el 50% en peso, preferentemente entre el 22,5 y el 35% en peso de unidades estructurales monoméricas (M1) y (M2) y totalizando la suma de los componentes (M1) a (M6) el 100% en peso.
En el sentido de la presente invención se definen ácido acrílico y ácido metacrílico también como ácido (met)acrílico.
Monómeros adecuados (M1) son por ejemplo (met)acrilato de ciclohexilo, (met)acrilatos de ciclohexilo sustituidos en el anillo con grupos alquilo, (met)acrilato de 4-terc-butilciclohexilo, (met)acrilato de norbornilo, (met)acrilato de isobornilo, son preferentes acrilato de isobornilo y/o metacrilato de isobornilo, especialmente preferente es metacrilato de isobornilo. También se pueden usar mezclas que contienen acrilato de isobornilo y metacrilato de isobornilo y otros monómeros (M1). Los monómeros (M1) diferentes del acrilato de isobornilo y metacrilato de isobornilo pueden, en caso dado, usarse en cantidades inferiores al 10% en peso en relación a la suma (M1) a (M5).
Monómeros (M2) adecuados son los productos de esterificación de alcoholes vinílicos con ácidos carboxílicos alifáticos lineales o ramificados como por ejemplo acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo, 2-etilexanoato de vinilo, octanoato de vinilo, decanoato de vinilo, dodecanoato de vinilo (laurato de vinilo) o estearato de vinilo. Son preferentes los ésteres de vinilo de ácidos carboxílicos alifáticos ramificados de la fórmula general (I)
1
en la que R^{1} y R^{2} son grupos alquilo saturados que contienen conjuntamente 6, 7 u 8 átomos de carbono, que corresponden a los compuestos VeoVa^{TM} 9, 10 y 11.
Como monómeros (M2) se usan preferentemente los monómeros de vinilo disponibles en el mercado como monómeros VeoVa^{TM} 9, 10 y 11 (Hexion Specialty Chemical B.V., Rotterdam, Países Bajos), de forma especialmente preferente el monómero VeoVa^{TM} 9.
Los monómeros mencionados se diferencian respecto a la temperatura vítrea de sus homopolímeros:
2
Como monómeros (M3) hidroxilfuncionales son adecuados monómeros etilénicos insaturados que contienen grupos hidroxilo, como por ejemplo ésteres hidroxialquílicos de ácidos carboxílicos insaturados, preferentemente (met)acrilatos de hidroxialquilo con entre 2 y 12, preferentemente con entre 2 y 6, átomos de carbono en el radical hidroxialquilo. Ejemplos de compuestos especialmente preferentes son (met)acrilato de 2-hidroxietilo, los isómeros de (met)acrilatos de hidroxipropilo, (met)acrilatos de 2-, 3- y 4-hidroxibutilo y los isómeros de (met)acrilato hidroxihexilo.
Monómeros (M4) carboxilfuncionales adecuados radicalmente polimerizables son monómeros olefínicos insaturados con grupos de ácido carbónico o anhídrido de ácido carbónico, como por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato de \beta-carboxietilo, ácido crotónico, ácido fumárico, anhídrido de ácido maleico, ácido itacónico o éster monoalquílico de ácido o anhídrido dibásico como por ejemplo éster monoalquílico del ácido maleico. Son preferentes el ácido acrílico y/o el ácido metacrílico.
Para usar como monómeros (M5) exentos de grupos hidroxilo o carboxilo son adecuados acrilatos y metacrilatos con entre 1 y 18 átomos de carbono en la parte alcohólica del grupo éster. La parte alcohólica es preferentemente alifática y puede ser lineal o ramificada.
Como monómeros del componente (M5) son adecuados especialmente los (met)acrilatos de metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, t-butilo, y los isómeros de los (met)acrilatos de pentilo, hexilo, 2-etilhexilo, octilo, dodecilo, hexadecilo y octadecilo. Compuestos aromáticos de vinilo adecuados son especialmente estireno, estirenos opcionalmente sustituidos y viniltoluenos. Como monómeros (M5) son preferentes (met)acrilato de metilo, n-butilo, isobutilo, t-butilo, así como acrilato de 2-etilhexilo y estireno.
Monómeros (M6) adecuados son metacrilato de acetoacetoxietilo, acrilamida, acrilnitrilo, éter vinílico, metacrilnitrilo o acetato de vinilo. Además se pueden usar de un modo proporcional conjuntamente con poli(óxido de alquileno) monofuncionales con pesos moleculares de entre 200 y 3000 g/mol, preferentemente de entre 350 y 1000 g/mol o ácido (met)acrílico esterificado, que son adecuados como grupos no iónicos hidrófilos. Como óxidos de alquileno son adecuados preferentemente el óxido de etileno o mezclas de óxido de etileno y propileno. Preferentemente, la hidrofilización del copolimerizado se realiza, sin embargo, a través de grupos iónicos por medio de monómeros (M4).
Las proporciones de cantidades de los componentes estructurales (M1) a (M6) se seleccionan de modo que el copolimerizado (P) presente un índice OH de entre 35 y 200 mg de KOH/g, preferentemente de entre 50 y 125 mg de KOH/g de sustancia sólida y un índice de acidez de entre 10 y 50 mg de KOH/g, preferentemente de entre 15 y 30 de KOH/g de sustancia sólida.
La preparación de copolimerizado (P) puede, en principio, llevarse a cabo mediante un procedimiento de polimerización radical en fase orgánica. La preparación del copolimerizado (P) se realiza preferentemente en un procedimiento de varias etapas, como ya se describe en los documentos EP-A 0 947 557 (página 3, fila 2 - página 4, fila 15) o en el documento EP-A 1 024 184 (página 2, fila 53 - página 4, fila 9). En este caso se dosifica, en primer lugar, una mezcla de monómeros (MI) hidrófoba, con pocos grupos ácidos o exenta de ellos y después, en un punto temporal determinado de la polimerización, una mezcla de monómeros (MII) hidrófila que contiene grupos ácido, no conteniendo la mezcla de monómeros hidrófila que contiene grupos ácido (MII) ningún monómero de los tipos (M1) y (M2).
Por consiguiente, es asimismo objeto de la presente invención un procedimiento para preparar dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado, caracterizado porque en un primer paso se polimeriza una mezcla de monómeros hidrófobos M(I) que contiene entre el 16,5 y el 33,5% en peso de monómeros (M1), entre el 12,5 y el 44,5% en peso de monómeros (M2), entre el 10 y el 35% en peso de monómeros (M3), entre el 0 y el 2,5% en peso de monómeros (M4), entre el 10 y el 61% en peso de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% de monómeros (M6) y a continuación, en una segunda etapa, se añade al polimerizado obtenido una mezcla de monómeros M(II) que contiene entre el 20 y el 60% en peso de monómeros (M3), entre el 10 y el 45% en peso de monómeros (M4), entre el 30 y el 70% de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% de monómeros (M6) y se hacen reaccionar dando un polimerizado, y el copolimerizado (P) resultante que presenta grupos ácido se transfiere a fase acuosa, siendo neutralizados al menos el 40% en moles de los grupos carboxilo antes o durante la dispersión.
En otra forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención se coloca en un reactor, en un primer paso, una mezcla (V), constituida por entre el 30 y el 70% en peso de uno o de varios monómeros (M2), y entre el 30 y el 70% en peso de un disolvente orgánico, y a continuación, en un segundo paso, se polimeriza una mezcla hidrófoba de monómeros (MI), que contiene entre el 22,5 y el 36,5% en peso de monómeros (M1), entre el 0 y el 33,5% en peso de monómeros (M2), entre el 10 y el 35% en peso de monómeros (M3), entre el 0 y el 2,5% en peso de monómeros (M4), entre el 10 y el 67,5% en peso de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% de monómeros (M6) y a continuación, en otra etapa, se añade al polimerizado obtenido una mezcla hidrófila de monómeros M(II) que contiene entre el 20 y el 60% en peso de monómeros (M3), entre el 10 y el 45% en peso de monómeros (M4), entre el 30 y el 70% de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% de monómeros (M6) y se hacen reaccionar dando un polimerizado, y el copolimerizado (P) resultante que presenta grupos ácido se transfiere a fase acuosa, siendo neutralizados al menos el 25% en moles de los grupos carboxilo antes o durante la dispersión.
La copolimerización se lleva a cabo, en general, entre 40 y 180ºC, preferentemente entre 80 y 160ºC. Como iniciadores (I) para la reacción de polimerización son adecuados peróxidos orgánicos como por ejemplo peróxido de de-terc-butilo o peroxi-2-etilhexanoato de terc-butilo y compuestos azo. La cantidad de iniciador que se usa depende del peso molecular deseado. Por motivos de seguridad en el procedimiento y de sencillez en el manejo se pueden usar los iniciadores peróxido también como solución en disolventes orgánicos adecuados del tipo ya mencionado.
La velocidad de adición del iniciador (I) se regula en el procedimiento de acuerdo con la invención de modo que la misma dure hasta el final de la dosificación de monómero (M) y las cantidades de disolvente se eligen en el primer o segundo paso de modo que resulte un contenido de disolvente orgánico inferior al 12% en peso.
Preferentemente, las cantidades de sustancia a añadir se dimensionan de modo que resulte una relación másica (V):(M) de entre 1:9 y 3:7 y (MI):(MII) de entre 9:1 y 6:4, de modo especialmente preferente una relación másica (V):(M) de entre 1,2:8,8 y 2:8 y (MI):(MII) de entre 8,5:11,5 y 7:3.
La polimerización radical puede llevarse a cabo en presencia de un disolvente dispuesto en el recipiente de reacción o de una mezcla de disolvente y agua. Como disolvente orgánico adecuado se usan disolventes conocidos en la tecnología de lacas, preferentemente los que se usan habitualmente como codisolvente en dispersiones acuosas, como por ejemplo, alcoholes, éteres, alcoholes que contienen grupos éter, ésteres, cetonas o hidrocarburos no polares o mezclas de estos disolventes. Los disolventes se usan en cantidades que representan un contenido de la dispersión preparada de entre 0 y 12% en peso, preferentemente de entre 2 y 8% en peso.
Además, es preferente preparar el copolimerizado de acuerdo con el procedimiento del documento EP-1 024 184, usándose un copolimerizado hidrófobo como modelo.
Es preferente, por lo tanto, un procedimiento para la preparación de copolimerizados P que comprende los pasos de
A)
Disponer un copolimerizado hidroxifuncional hidrófobo con un índice de acidez < 10 mg de KOH/g, un índice OH de entre 0,5% y 7% (en relación en cada caso a resina al 100%), una media numérica del peso molecular M_{n} de entre 1.500 y 20.000, dado el caso disuelto en un disolvente orgánico, en un recipiente de reacción.
B)
Predosificar un iniciador radical, dado el caso disuelto en un disolvente orgánico, en el mismo recipiente de reacción, en una cantidad de entre 5% y 40% de la cantidad de iniciador B total que se usa,
C)
Llevar a cabo la polimerización de una mezcla hidrófoba de monómeros que contiene grupos OH en dicho recipiente de reacción o en dicha mezcla de reacción y
D)
Llevar a cabo la polimerización de una mezcla hidrófila de monómeros que contiene grupos ácido y grupos OH en dicho recipiente de reacción o en dicha mezcla de reacción, introduciéndose al menos el 60% del total de los grupos ácido que se incorporan en el polimerizado P,
caracterizado porque el copolimerizado P presenta un peso molecular medio M_{n} de entre 3.000 y 7.000, un peso molecular medio M_{w} de entre 10.000 y 25.000 y un índice de polidispersión (M_{w}/M_{n}) de entre 2,5 y 4,0, un contenido de grupos hidroxilo de entre 1% y 8% y un índice de acidez del 100% del copolimerizado P es de entre 12 y 30 mg de KOH/g.
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En lugar de un procedimiento de polimerización P en varias etapas, es posible asimismo llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención de forma continua (polimerización en gradiente), es decir, se añade una mezcla de monómeros con diferentes composiciones, siendo la proporción de monómeros hidrófilos (ácido-funcionales) hacia el final de la adición superior a la del comienzo.
La media numérica del peso molecular Mn del copolimerizado (P) puede controlarse a través de la elección específica de parámetros del procedimiento, por ejemplo la proporción molar monómero-iniciador, el tiempo de reacción o la temperatura y varía, en general, entre 500 y 30.000, preferentemente entre 1.000 y 15.000, de modo especialmente preferente entre 1.500 y 10.000. El contenido en grupos hidroxilo del copolimerizado (P) al 100% es preferente de ente 1 y 5% en peso, preferentemente de entre 1,5 y 4,5% en peso y de modo especialmente preferente de entre 1,75 y 3,5% en peso.
Antes, durante y después de la dispersión del copolimerizado (P) en agua se transforman los grupos ácido presentes, al menos en parte, en sus formas salinas por medio de la adición de agentes de neutralización adecuados. Como agentes de neutralización son adecuados aminas orgánicas, o bases inorgánicas hidrosolubles, como por ejemplo hidróxidos metálicos, carbonatos metálicos o hidrogenocarbonatos metálicos solubles, como por ejemplo hidróxido de sodio o potasio.
Ejemplos de aminas adecuadas son N-metilmorfolina, trietilamina, etildiisopropilamina, N,N-dimetiletanolamina, N,N-dimetilisopropanolamina, N-metildietanolamina, dietanolamina, trietanilamina, butanolamina, morfolina, 2-aminometil-2-metil-propanol o isoforondiamina. En mezclas puede usarse en parte también amoniaco. Especialmente preferentes son la trietanolamina, N,N-dimetiletanolamina y etildiisopropilamina.
Los agentes de neutralización se añaden en cantidades tales que resulte un grado de neutralización teórico total [de los grupos ácido] de entre 40 y 150%, preferentemente de entre 60 y 120%. El grado de neutralización se entiende, en este caso, como la relación entre los grupos básicos que se añaden del componente de neutralización y las funciones ácidas del copolimerizado. El valor de pH de la disperisión acuosa de copolimerizado de acuerdo con la invención es de entre 6 y 10, preferentemente de entre 6,5 y 9.
Las dispersiones de copolimerizado de acuerdo con la invención son adecuadas especialmente como aglutinantes para agentes de recubrimiento acuosos de poliuretano de dos componentes (2K) en combinación con reticulantes (X) adecuados.
Son además objeto de la invención agentes de recubrimiento de poliuretano de dos componentes que contienen aglutinantes a base de las dispersiones secundarias acuosas de acuerdo con la invención y reticulantes (X) que contienen grupos isocianato.
Como reticulantes (X) se usan preferentemente poliisocianatos. Tales poliisocianatos presentan 2 o más grupos NCO por molécula y se basan, por ejemplo, en diisocianato de isoforona, diisocianato de hexametileno, 1,4-diisocianatociclohexano, bis-(4-iso-cianatociclohexan)-metano, 1,3-diisocianatobenceno, triisocianatononano o los isómeros 2,4- y 2,6-TDI y pueden además presentar grupos uretano, isocianurato y/o biuret. Dado el caso, pueden estar también los poliisocianatos bloqueados.
Es especialmente preferente el uso de poliisocianatos de baja viscosidad del tipo mencionado anteriormente con base de isocianato alifático o cicloalifático. Dado el caso, pueden estar también hidrolizados.
Los poliisocianatos que se usan como reticulantes presentan, a 23ºC, en general, una viscosidad de entre 10 y 5.000 mPas y pueden llegar a usarse también en caso de desear un ajuste de la viscosidad en mezcla con cantidades reducidas en disolventes inertes.
Los copolimerizados de acuerdo con la invención son, en general, suficientemente hidrófilos, de modo que también se pueden dispersar resinas reticulantes hidrófobas sin emulsionantes adicionales. El uso de emulsionantes externos no está, sin embargo, por ello, excluido.
Los poliisocianatos hidrosolubles o dispersables se obtienen, por ejemplo, mediante modificación con grupos carboxilato, sulfonato y/o óxido de polietileno y/o grupos óxido de polietileno/óxido de polipropileno. Es posible la hidrofilización de los poliisocianatos, por ejemplo, por medio de la reacción con cantidades deficitarias de polieteralcoholes hidrófilos monohidroxílicos. La preparación de poliisocianatos hidrofilizados de este tipo se describe, por ejemplo, en los documentos EP-A 0 540 985 (página 3, fila 55 a página 4, fila 5). También son muy adecuados los poliisocianatos que contienen grupos alofanato descritos en el documento EP-A 959 087 (página 3, filas 39 a 55), que se obtienen mediante reacción de poliisocianatos con escasos monómeros con óxido de polietileno-polialcoholéteres en condiciones de alofanatización. También son adecuados las mezclas de poliisocianatos dispersables en agua con base de triisocianatononano descritas en el documento DE-A 100 078 21 (página 2, fila 66 a página 3, fila 5). Especialmente adecuados y preferentes son los poliisocianatos hidrofilizados con grupos iónicos, especialmente grupos sulfato, como se describen, por ejemplo, en el documento DE-A 100 24 624 (página 3, filas 13 a 33).
Por supuesto, es en principio también posible el uso de mezclas de diferentes resinas de reticulantes.
La relación entre los grupos hidroxilo del componente aglutinante y los grupos isocianato del reticulante (X) está habitualmente entre 3:1 y 1:5, preferentemente entre 2:1 y 1:3 y de modo especialmente preferente entre 1:1 y 1:2.
Los agentes de recubrimiento, que contienen las dispersiones secundarias acuosas de acuerdo con la invención, pueden aplicarse sobre cualquier sustrato, por ejemplo madera, metal, plástico, papel, cuero, textiles, fieltro, vidrio o sustratos minerales y sobre sustratos ya recubiertos. Una aplicación especialmente preferente es el uso de agentes de recubrimiento acuosos para preparar recubrimientos sobre sustratos absorbentes, como por ejemplo madera o sustratos minerales con poros abiertos. El sustrato preferente es la madera.
Son asimismo objeto de la presente invención los objetos de madera recubiertos con agentes de recubrimiento que contienen las dispersiones secundarias acuosas de acuerdo con la invención.
Los agentes de recubrimiento pueden usarse como tales o en combinación con otros coadyuvantes y aditivos conocidos en la tecnología de lacas, como por ejemplo cargas o pigmentos.
La aplicación de los agentes de recubrimiento que contienen las dispersiones secundarias de acuerdo con la invención puede realizarse de un modo conocido, por ejemplo mediante extensión, vertido, rasqueteado, pulverización, rociado, proyección, aplicación con rodillos o inmersión.
Ejemplos Productos químicos
Bayhydur® XP 2487/1 (BayerMaterialScience AG, leverkusen)
By® 024 (Byk Chemie, Wesel)
Dowanol® PnB (Dow Deutschland, Schwalbach, Taunus)
Dowanol® PMA (Dow Deutschland, Schwalbach, Taunus)
Peroxan® DB (PERGAN, Bocholt)
VeoVa^{TM} 9 (Hexion Specialty Chemicals B.V., Rotterdam, Paises Bajos)
Indicaciones de ensayo
Tiempo de secado: Los barnices transparentes 2C de acuerdo con la Tabla 3 se aplican con una rasqueta con un espesor de película húmeda de 240 \mum sobre placas de vidrio. Las placas de vidrio recubiertas se colocan en posición horizontal a 25ºC y una humedad relativa del aire del 55%. El tiempo de secado sin pegajosidad se comprueba presionando la película de barniz con el dedo (índice). Se denomina tiempo de secado sin pegajosidad al punto temporal en el que el dedo no deja ninguna impresión visible duradera.
Adherencia entre capas: Los barnices transparentes 2C de acuerdo con la Tabla 3 se aplican mediante pulverización (tratamiento a presión reducida) sobre placas de madera contrachapada de 6 cm x 6 cm. Después de 15 minutos de aireación a 25ºC y 55% de humedad relativa se curan los barnices durante 3 horas a 40ºC. A continuación se disponen las placas de madera barnizadas por parejas una contra otra por la capa del barniz y se almacenan durante una hora a 60ºC con una carga de 3,6 kg de peso. Tras enfriar hasta temperatura ambiente se analiza la separabilidad de ambas capas de barniz.
Valoración: 0 = adhesión total de la superficies barnizadas (coalescencia) de las capas debarniz, 5 = no hay adherencia entre capas
Indicaciones de preparación
El componente I se dispuso en un reactor de 10 l con agitador, refrigerante a reflujo, medidor de temperatura y alimentación de monómeros (embudo de goteo) y se le aplicó una corriente ligera de nitrógeno durante una hora. A continuación se calentó con agitación hasta 148ºC. Después de alcanzar la temperatura se añadió el componente II durante 20 min. Inmediatamente después se dosificaron en paralelo los componentes III y IV en 4,5 horas, dado el caso con enfriamiento, de modo que la temperatura no sobrepasase 153ºC. Tras finalizar la adición se mantuvo durante 0,5 horas a 148ºC. A continuación se dosificaron los componentes V y VI en 1,5 horas. A continuación se mantuvo una hora más a 148ºC, después se enfrió hasta 100ºC y se añadió el componente VII. Después de homogeneizar otras 0,5 horas se dispersó con agua caliente a 60ºC (componente VIII) durante 0,5 horas, se agitó a 80ºC durante 2 horas y se dispuso sobre el filtro.
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Ejemplo 9 A. Etapa previa
El componente I se dispuso en un reactor de 10l con agitador, refrigerante de reflujo, medidor de temperatura y alimentación de monómeros (embudo de goteo) y se le aplicó una corriente ligera de nitrógeno durante una hora. A continuación se calentó con agitación hasta 148ºC. Después de alcanzar la temperatura se añadió el componente II durante 20 min. Inmediatamente después se dosificaron en paralelo los componentes III y IV en 4,5 horas, dado el caso con enfriamiento, de modo que la temperatura no sobrepasase 153ºC. Tras finalizar la adición se mantuvo durante 1 hora a 148ºC. Después de enfriar se obtiene una resina muy viscosa con un contenido en cuerpos sólidos de 68,5 \pm 1% en peso.
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B. Dispersión de copolimerizado
El componente I se dispuso en un reactor de 10 l con agitador, refrigerante de reflujo, medidor de temperatura y alimentación de monómeros (embudo de goteo) y se le aplicó una corriente ligera de nitrógeno durante una hora. A continuación se calentó con agitación hasta 148ºC. Después de alcanzar la temperatura se añadió el componente II durante 20 min. Inmediatamente después se dosificaron en paralelo los componentes III y IV en 4,5 horas, dado el caso con enfriamiento, de modo que la temperatura no sobrepasase 153ºC. Tras finalizar la adición se mantuvo durante 0,5 horas a 148ºC. A continuación se dosificaron los componentes V y VI en 1,5 horas. A continuación se mantuvo una hora más a 148ºC, después se enfrió hasta 100ºC y se añadió el componente VII. Después de homogeneizar otras 0,5 horas se dispersó con agua caliente a 60ºC (componente VIII) durante 0,5 horas, se agitó a 80ºC durante 2 horas y se dispuso sobre el filtro.
La dispersión resultante tenía un contenido en cuerpos sólidos de 39,6% en peso, un tamaño de partícula medio de 105 nm, un contenido de disolvente de 3,2% en peso, un índice de hidroxilo de 99 mg de KOH/g con relación a los compuestos sólidos y un índice de acidez de 25 mg de KOH con relación a los compuestos sólidos.
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Claims (10)

1. Dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado que contienen un copolímero (P), sintetizadas a partir de una mezcla de monómeros (M) radicalmente polimerizables que contiene
(M1) ésteres cicloalifáticos del ácido acrílico y/o del ácido metilacrílico, así como
(M2) ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos alifáticos
2. Dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1, caracterizadas porque los copolímeros (P) se sintetizan a partir de monómeros (M) seleccionados del grupo que contiene
(M1) entre el 10 y el 30% en peso de ésteres cicloalifáticos del ácido acrílico y/o ácido metacrílico o sus mezclas
(M2) entre el 7,5 y el 40% en peso de ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos alifáticos,
(M3) entre el 14 y el 36% en peso de monómeros hidroxifuncionales polimerizables radicalmente,
(M4) entre el 1 y el 4,5% en peso de monómeros carboxilfuncionales polimerizables radicalmente,
(M5) entre el 18 y el 62% en peso de ésteres de ácido met(acrílico) exento de grupos hidroxilo y carboxilo con restos hidrocarburo C_{1}-C_{18} en la parte alcohólica y/o compuestos aromáticos de vinilo
(M6) entre el 0 y el 40% en peso de otros monómeros diferentes a los de (M1) a (M5),
conteniendo los polímeros (P) entre el 22,5% y el 50% en peso de unidades estructurales monoméricas (M1) y (M2) y totalizando la suma de los componentes(M1) a (M6) el 100% en peso.
3. Dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1, caracterizadas porque los (M2) son ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos alifáticos ramificados de la fórmula general (I)
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en la que R^{1} y R^{2} son grupos alquilo saturados que contienen conjuntamente 6, 7 u 8 átomos de carbono.
4. Dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1, caracterizadas porque el copolimerizado (P) presenta un índice OH de entre 35 y 200 mg de KOH/g de sustancia sólida y un índice de acidez de entre 10 y 50 mg de KOH/g de sustancia sólida.
5. Procedimiento para preparar dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1, caracterizado porque en un primer paso se polimeriza una mezcla hidrófoba de monómeros M(I) que contiene entre el 16,5 y el 33,5% en peso de monómeros (M1), entre el 12,5 y el 44,5% en peso de monómeros (M2), entre el 10 y el 35% en peso de monómeros (M3), entre el 0 y el 2,5% en peso de monómeros (M4), entre el 10 y el 61% en peso de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% en peso de monómeros (M6) y a continuación en una segunda etapa se añade al polimerizado obtenido una mezcla hidrófila de monómeros M(II) que contiene entre el 20 y el 60% en peso de monómeros (M3), entre el 10 y el 45% en peso de monómeros (M4), entre el 30 y el 70% en peso de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% de monómeros (M6) y se hacen reaccionar dando un copolimerizado (P) y el copolimerizado (P) resultante que presenta grupos ácido se transfiere a fase acuosa, siendo neutralizados al menos el 40% en moles de los grupos carboxilo antes o durante la dispersión.
6. Procedimiento para preparar dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1, caracterizado porque en un primer paso se dispone una mezcla (V), constituida por entre el 30 y el 70% en peso de un monómero (M2) o más, así como entre el 70 y el 30% en peso de un disolvente orgánico, en un reactor, a continuación en un segundo paso se polimeriza una mezcla hidrófoba de monómeros M(I) que contiene entre el 22,5 y el 36,5% en peso de monómeros (M1), entre el 0 y el 33,5 de monómeros (M2), entre el 10 y el 35% en peso de monómeros (M3), entre el 0 y el 2,5% en peso de monómeros (M4), entre el 10 y el 67,5% en peso de monómeros (M5), entre el 0 y el 40% en peso de monómeros (M6) y a continuación, en una etapa adicional, se añade al polimerizado obtenido una mezcla hidrófila de monómeros M(II) que contiene entre el 20 y el 60% en peso de monómeros (M3), entre el 10 y 45% de monómeros (M4), entre el 30 y el 70% de monómeros (M5) y entre el 0 y el 40% de monómeros (M6) y se hacen reaccionar dando un copolimerizado (P) y el copolimerizado (P) resultante que presenta grupos ácido se transfiere a fase acuosa, siendo neutralizados al menos el 25% en moles de los grupos carboxilo antes o durante la dispersión.
7. Uso de las dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1 como aglutinante para agentes de recubrimiento de dos componentes (2C) de poliuretano en combinación con reticulantes (X).
8. Agentes de recubrimiento acuosos de dos componentes de poliuretano que contienen aglutinante a base de dispersiones dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1 y reticulantes que contienen grupos isocianato.
9. Agentes de recubrimiento acuosos de dos componentes de poliuretano según la reivindicación 8 caracterizados porque los reticulantes (X) son poliisocianatos.
10. Objetos de madera recubiertos con agentes de recubrimiento que contienen dispersiones secundarias acuosas de copolimerizado según la reivindicación 1.
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