ES2561084T3 - Composiciones de recubrimiento protectoras contra la erosión - Google Patents

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Bianca Holters
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Abstract

Composición que contiene a. por lo menos un componente de poliol con un contenido de grupos hidroxilo de 9 a 15 % en peso, referido al peso total del componente de poliol, en donde componente de poliol contiene por lo menos un poliol, el cual es elegido de entre el grupo consistente en polioles de poliéter, polioles de poliéster y polioles de poliéter poliéster, y b. por lo menos un componente de isocianato con un contenido de grupos isocianato de 10 a 15 % en peso, referido al peso total del componente de isocianato, en donde el componente de isocianato contiene por lo menos un prepolímero de polilactona terminado en di- o poliisocianato.

Description

DESCRIPCION
Composiciones de recubrimiento protectoras contra la erosion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a composiciones, un metodo para su produccion, su empleo como agentes de 5 recubrimiento, lacas de varias capas que contienen esas composiciones, metodo para la produccion de las lacas de
varias capas as! como su empleo. Ademas, la invencion se refiere a sustratos que estan recubiertos con la composicion o bien con la laca de varias capas.
Estado de la tecnica
Las superficies estables frente a la erosion son necesarias de modo creciente para funciones especiales de los 10 correspondientes bienes. Son de mencionar a modo de ejemplo aqul superficies, que respecto a las condiciones del ambiente estan expuestas a elevadas velocidades con simultanea carga por materiales que erosionan, por ejemplo solidos o llquidos. Soportan una carga que produce erosion, basicamente objetos que por un lado se mueven, como por ejemplo hojas de rotor (de instalaciones de energla eolica o helicopteros o bien helices de barco), automoviles y naves aereas (como por ejemplo aviones, vehlculos de tren, automoviles) y barcos. Por otro lado, entran en 15 consideracion objetos, en los que alrededor o a traves de ellos ocurre un movimiento, como por ejemplo edificios
(como por ejemplo elementos de fachada, torres electricas o bien para instalaciones de energla eolica o torres emisoras) o tuberlas.
Basicamente las erosiones pueden ser causadas por materiales llquidos o solidos, que estan presentes en si mismos o dispersos o bien disueltos en otro medio gaseoso o llquido (por ejemplo aire o agua) y se mueven a traves 20 de este medio (por ejemplo arena volante, lluvia). En el choque sobre los objetos, ejerce sobre estos una fuerza
erosiva. Ejemplos de ello son la erosion por lluvia o arena volante sobre hojas de rotores o en el campo de los picos de seguridad de aviones.
En general existe la posibilidad de controlar la proteccion al desgaste como por ejemplo la estabilidad a la erosion de recubrimientos mediante las siguientes medidas basicamente diferentes.
25 Por ejemplo se aumenta el espesor de capa del recubrimiento. Sin embargo, por razones del peso esto no es deseable en muchas aplicaciones, por ejemplo en la construccion de aviones o en la construccion de hojas de rotor.
Ademas, en los agentes de recubrimiento pueden emplearse resinas con componentes aromaticos de resina como por ejemplo resinas de epoxido. Debido a los componentes de molecula aromatica, los recubrimientos resultantes ofrecen una alta estabilidad al desgaste, aunque una resistencia claramente limitada a UV.
30 Ademas pueden emplearse agentes de recubrimiento de contienen resinas, con las cuales pueden alcanzarse elevadas densidades de entrecruzamiento inducidas por luz o temperatura. Por ejemplo pueden emplearse resinas UV (por polimerizacion ionica o por radicales) o determinadas resinas de poliadicion altamente reactivas. Con estas clases de agentes ligantes pueden asimismo mejorarse la resistencia al desgaste, sin embargo existen factores limitantes en el empleo sobre componentes grandes como hojas de rotor o partes de aviones. De este modo existe 35 para formulaciones de por ejemplo resinas UV una limitada variedad de pigmentos, puesto que estos pueden exhibir maximos de absorcion en longitudes de onda de curado y los espesores de capa son limitados, dependiendo del nivel de pigmentacion. Ademas surgen desaflos de construccion industrial en la inhibicion de oxlgeno de los iniciadores UV. En el empleo de lacas inducidas por temperatura (por ejemplo lacas marcadas con fuego a base de poliuretano) existe sobre todo la limitacion en cuanto a la temperatura de quemado respecto a las dimensiones de 40 las instalaciones para componentes grandes.
Los recubrimientos empleados hoy en la construccion de hojas de rotor o aviones no ofrecen proteccion contra la erosion para desaflos futuros como por ejemplo en la construccion de rotores de instalaciones de energla eolica, en particular respecto a ubicaciones con mucho viento (costa afuera) o en la construccion de aviones (reduccion de peso con igual o mejor desempeno). De all! que es valido satisfacer la demanda por recubrimientos que ofrezcan un 45 claro mejoramiento de la resistencia a la erosion y con ello minimizar costosos intervalos de mantenimiento y reparacion.
De la inscripcion internacional de patente WO 2006/055038A1 de la companla Hontek Corporation se conocen recubrimientos de poliuretano resistentes a la erosion, que son producidos a partir de prepollmeros de isocianato en union con poliaspartatos. Los recubrimientos no satisfacen en medida suficiente los requerimientos respecto a la 50 duracion de la proteccion contra la erosion. Ademas, a humedades muy bajas del aire, estos materiales pueden presentar problemas en su curado.
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Aparte de recubrimientos, como recubrimientos protectores contra la erosion se conocen tambien laminas como agentes protectores contra la erosion. Al respecto, son por ejemplo pellculas de elastomero de poliuretano, que estan dotadas con acrilatos como adhesivo. Sin embargo, en particular en componentes grandes o bien con varias curvas como componentes de aviones o de hojas de rotor de instalaciones de energla eolica, las laminas presentan dificultades para ser procesadas. Tales componentes no se dejan equipar de modo uniforme con una lamina. As! mismo, frecuentemente el adhesivo de las laminas exhibe una insuficiente durabilidad en comparacion con revestimientos. Esto puede conducir a una reduction en la estabilidad frente a la erosion.
Objetivo
De all! que la presente invention baso su objetivo en eliminar las desventajas del estado de la tecnica previamente descritas. Deberlan ponerse a disposition combinaciones que, como recubrimientos protectores contra la erosion, exhibieran una resistencia a la erosion claramente mejor, comparada con los recubrimientos protectores contra la erosion del estado la tecnica.
Aparte de la estabilidad perseguida frente a la erosion de los materiales de recubrimiento para los campos de aplicacion ya descritos arriba, las composiciones deberlan ofrecer buenas resistencias contra la influencia general del clima (por ejemplo radiation UV, humedad, etc.). Ademas, los recubrimientos deberlan ser resistentes frente a los medios de production como aceites de transmision. As! mismo, los agentes del recubrimiento deberlan ser producidos facilmente y tambien para componentes grandes como hojas de rotor de instalaciones de energla eolica o aviones, ser facilmente procesables.
Logro del objetivo
De modo sorprendente se encontraron composiciones que no exhiben las desventajas del estado de la tecnica. En particular se encontraron composiciones que en recubrimientos exhiben una alta estabilidad frente a la erosion. Asl, se encontraron composiciones que
a. contienen por lo menos un componente de poliol con un contenido de grupos hidroxilo de 9 a 15 % en peso, referido al peso total del componente de poliol, en donde el componente de poliol contiene por lo menos un poliol, que es elegido de entre el grupo consistente en polioles de polieter, polioles de poliester, polioles de polieter poliester, y
b. contienen por lo menos un componente de isocianato con un contenido de grupos isocianato de 10 a 15 % en peso, referido al peso total del componente de isocianato, en donde el componente de isocianato contiene por lo menos un prepollmero de polilactona terminado en di- o poliisocianato.
Los grupos OH del componente de poliol y los grupos isocianato del componente de isocianato son usados preferiblemente en una relation equivalente de 1:0.9 a 1:1.5. Preferiblemente la relation equivalente es de 1:0.95 a 1:1.3. Se prefiere particularmente que los grupos OH del componente de poliol no esten en exceso en relacion con los grupos isocianato del componente de isocianato. De modo muy particular se prefiere una relacion de 1:1 a 1:1.2, en particular es 1:1.
Otras formas preferidas de operar de esta invencion son descritas mediante las reivindicaciones abajo.
En la composition pueden estar presentes otros agentes ligantes, pigmentos, solventes, tamices moleculares, materiales de relleno, colorantes, catalizadores asl como aditivos y sustancias auxiliares. Estos son diferentes de los ingredientes del componente de poliol y del componente de isocianato. Ellos pueden mezclarse tanto con el componente de poliol como tambien con el componente de isocianato, aunque preferiblemente con el componente de poliol.
Componente de poliol
El componente de poliol contiene por lo menos un poliol, que es elegido de entre el grupo consistente en polioles de polieter, polioles de poliester y polioles de polieter poliester. Los polioles de polieter poliester son polioles que contienen tanto estructuras de poliester como tambien de polieter. Preferiblemente, el poliol es elegido de entre polioles de polieter y polioles de poliester. Se prefiere particularmente una mezcla de polieteres y poliesteres.
Son por ejemplo polioles de polieter adecuados polioxietileno o polioxipropileno.
Los polioles de polieter, polioles de poliester y polioles de polieter poliester pueden contener acidos grasos dimericos. Estos polioles se producen por ejemplo mediante una esterification de dlmeros de acidos grasos con alcoholes polivalentes y subsiguiente polimerizacion. Como iniciadores de esta reaction de condensation pueden
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emplearse aminas, por ejemplo 3,5-dietil-2,4-toluoldiamina o 3,5-dietil-2,6-toluoldiamina. Para un contenido deseado de OH se interrumpe la reaccion. Ademas, pueden obtenerse los polioles de polieter, polioles de poliester y polioles de polieter poliester que contienen dlmeros de acidos grasos, mediante formation de epoxido de dlmeros de acidos grasos, subsiguiente reaccion con alcoholes y/o acidos carboxllicos polivalentes y subsiguiente polimerizacion (Stoye / Freitag: Lackharze, editorial Carl Hansa Munich y Viena 1996, ISBN 3-446-17475-3 paginas 204-210 y paginas 377-383).
Los dlmeros de acidos grasos adecuados provienen por ejemplo de aceites naturales como aceite de soja, aceite de colza, aceite de ricino, aceite de girasol y aceite de palma.
Ademas, el componente de poliol puede contener otros polioles como por ejemplo polilactona, poliacrilato y/o poliepoxido.
El componente de poliol contiene preferiblemente por lo menos 50 % en peso, referido al peso total del componente de poliol, de un poliol que es elegido de entre el grupo consistente en polioles de polieter, polioles de poliester y polioles de polieter poliester. Se prefiere 80 % en peso, de modo particular se prefiere 90 % en peso y de modo muy particular se prefiere 100 % en peso.
Los polioles del componente de poliol pueden ser de cadena recta o ramificada. Preferiblemente los polioles son ramificados. Ademas, los polioles del componente de poliol pueden ser saturados o insaturados, en donde se prefieren polioles saturados.
La proportion del componente de poliol, referida al peso total de la composition, es preferiblemente de 5 a 30 % en peso y preferiblemente de 15 a 25 % en peso. La suma de todos los componentes de la composicion de acuerdo con la invention es 100 % en peso.
El componente de poliol contiene preferiblemente grupos OH en una proporcion de 10 a 12 % en peso, respecto al peso total del componente de poliol.
El componente de poliol exhibe preferiblemente un numero acido de 0 a 3 mg KOH/g, referido a los solidos. El numero acido es determinado segun ISO 660.
El contenido de hidroxilo del componente de poliol es preferiblemente de 9 a 13 % en peso, referido al peso total del componente de poliol. El contenido de hidroxilo se determina sobre el numero de hidroxilo. Al respecto, el numero de hidroxilo es determinado segun DIN 53240.
El componente de poliol tiene preferiblemente un contenido de solidos de 95 a 100 % en peso. El contenido de solidos de la composicion y sus componentes es determinado segun DIN ISO 3251 con un peso de 1,0 g con una duration de la prueba de 60 min a una temperatura de 125 °C.
Los polioles individuales del componente de poliol pueden exhibir un peso molecular promedio ponderado de 160 a 4000 g/mol, preferiblemente 160 a 2000 g/mol.
Preferiblemente el componente de poliol exhibe un peso molecular promedio ponderado de 160 a 800 g/mol. Se prefiere un peso molecular promedio ponderado de 180 a 600 g/mol, preferido de modo particular de 200 a 500 g/mol.
La determination del peso molecular de todos los compuestos descritos ocurre - en tanto no se indique de otro modo -por medio de analisis GPC con THF (+0,1 % en peso de acido acetico, referido al peso de THF) como el eluyente (1 mL/min) sobre una combination de columna de estireno-divinilbenceno. La calibration es ejecutada con estandares de poliestireno.
Componente de isocianato
El componente de isocianato contiene por lo menos un prepollmero de polilactona terminado en di- o poliisocianato. Por esto, se entiende que el prepollmero esta terminado con por lo menos un diisocianato o bien por lo menos un poliisocianato. Preferiblemente el prepollmero esta terminado con diisocianato. Los grupos terminales NCO pueden estar bloqueados completamente, parcialmente o no estar bloqueados de ningun modo. Preferiblemente no estan bloqueados.
Los compuestos bloqueados con isocianato pueden ser obtenidos de isocianatos por reaccion con un agente de bloqueo. Como agentes de bloqueo para isocianatos entran en consideration todos los agentes de bloqueo
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empleados comunmente como los correspondientes alcoholes, aminas, cetonas, pirazoles y otros, preferiblemente agentes de bloqueo con una temperatura de desbloqueo inferior a 60 °C.
El prepollmero exhibe un peso molecular promedio ponderado de 500 a 4000 g/mol, preferiblemente de 1000 a 3000 g/mol y particularmente preferido de 1800 a 2200 g/mol. Se produce a partir de lactonas y por lo menos un di- o poliol como molecula iniciadora. Se prefieren dioles, en particular dioles con grupos OH terminales. Son di- o bien polioles adecuados neopentilglicol, etilenglicol y trimetilolpropano. Son lactonas adecuadas oxiran-2-ona, 13- propiolactona, Y-butirolactona, Y-valerolactiona, £-caprolactona o metil-£-caprolactona, preferiblemente y- butirolactona y £-caprolactona, preferiblemente £-caprolactona. Asl, los prepollmeros de polibutirolactona y policaprolactona son prepollmeros preferidos de polilactona. De modo muy particular se prefieren prepollmeros de policaprolactona.
El prepollmero puede ser lineal o ramificado. Preferiblemente el prepollmero es lineal. Ademas, el prepollmero puede ser saturado o insaturado, donde se prefieren prepollmeros saturados.
El prepollmero es a 20 °C y 1013 hPa preferiblemente llquido.
La proporcion de prepollmero de polilactona terminado en di- o poliisocianatos es preferiblemente de por lo menos 50 % en peso, referido al peso total del componente de isocianato. Preferiblemente la proporcion es de 50 a 99 % en peso, particularmente preferido 70 a 90 % en peso.
Preferiblemente el prepollmero de polilactona exhibe un peso molecular promedio ponderado de 500 a 4000 g/mol. Se prefiere un peso molecular promedio ponderado de 1000 a 3000 g/mol, particularmente preferido 1250 a 2500 g/mol.
La proporcion de grupos NCO en el prepollmero esta preferiblemente en 6 a 12 % en peso, referida al peso total del prepollmero. Preferiblemente la proporcion es de 7 a 10 % en peso, particularmente preferido 8 a 9 % en peso.
El componente de isocianato puede contener ademas por lo menos otro compuesto de isocianato, el cual es diferente del prepollmero. Los grupos isocianato de estos compuestos pueden estar bloqueados totalmente, parcialmente o no estarlo en absoluto. Preferiblemente ellos no estan bloqueados.
Como otros compuestos de isocianato entran en consideration los compuestos de isocianato aromaticos y alifaticos, comunmente empleados en el ambito de la industria de las lacas. Preferiblemente se emplean compuestos de di- o poliisocianato. Se prefieren di- o poliisocianatos alifaticos. Se prefieren particularmente diisocianatos alifaticos.
La proporcion de grupos NCO de los otros compuestos de isocianato esta preferiblemente en 15 a 30 % en peso, referida al peso total de los otros compuestos de isocianato. Preferiblemente la proporcion es de 20 a 25 % en peso.
Compuestos de isocianato aromaticos posibles pueden por ejemplo ser 2,4-toluilendiisocianato y 2,6- toluilendiisocianato (TDI), 4,4-diisocianato-o-difenilmetano (MDI), p-fenilendiisocianato (PPDI) o sus oligomeros, donde se prefieren los oligomeros.
Son diisocianatos alifaticos adecuados por ejemplo 1,6-hexametilendiisocianato, (HDI), 1,3-ciclohexildiisocianato, 1,4-ciclohexildiisocianato (CHDI), difenilmetanodiisocianatos (H(12)MDI), 2,2,4- y/o 2,4,4-trimetil1,6-
hexametilendiisocianato, dodecametilendiisocianato, 1,4-diisocianatociclohexano, 1-isocianato-3,5,5-trimetil-3- isocianato-metilciclohexano (IPDI) o sus oligomeros, donde se prefieren los oligomeros.
Los oligomeros incluyen isocianuratos y/o uretdionas.
Ademas, como otros compuestos de isocianato, pueden emplearse pollmeros de isocianato. Estos pueden ser obtenidos a partir de reaction de los compuestos de isocianato aromaticos y alifaticos previamente mencionados o sus oligomeros con resinas que tienen grupos OH-, NH- o SH. Los pollmeros de isocianato contienen preferiblemente menos de 0,1 % en peso de grupos OH-, NH- o SH- libres, referido al peso total del pollmero de isocianato. De modo particularmente preferido el pollmero de isocianato no contiene grupos OH-, NH- o SH- libres.
El otro compuesto de isocianato esta presente preferiblemente en una proporcion de 1 a 50 % en peso, preferiblemente 10 a 30 % en peso, referida al peso total del componente de isocianato.
El componente de isocianato contiene preferiblemente grupos isocianato con un contenido de 10 a 13 % en peso respecto al peso total del componente de isocianato.
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La proporcion del componente de isocianato en la composicion de acuerdo con la invencion es preferiblemente de hasta 70 % en peso, referida al peso total de la composicion. Se prefiere 40 a 63 % en peso y se prefiere particularmente 47 a 60 % en peso. Muy particularmente se prefiere una proporcion de 47 a 53 % en peso.
Una composicion muy preferida de la presente invencion contiene como componente de poliol una mezcla de polieter y poliesteres, en donde la proporcion del componente de poliol es de 15 a 25 % en peso, referida al peso total de la composicion. El componente de poliol contiene grupos OH en una proporcion de 10 a 12 % en peso respecto al peso total del componente de poliol. Como componente de isocianato de esta composicion muy preferida se emplea una mezcla de un prepollmero de policaprolactona terminado en diisocianato y otro compuesto de isocianato, en donde la proporcion del prepollmero de policaprolactona terminado en diisocianato es de 70 a 90 % en peso, referida al peso total del componente de isocianato, y la proporcion del componente de isocianato es 47 a 53 % en peso, referida al peso total de la composicion. El componente de isocianato contiene grupos isocianato con una proporcion de 10 a 13 % en peso respecto al peso total del componente de isocianato.
Otros agentes ligantes
La composicion de acuerdo con la invencion puede contener otros agentes ligantes con grupos funcionales as! como por lo menos un agente de entrecruzamiento con unos grupos funcionales complementarios a los grupos funcionales del agente ligante. Ejemplos de tales grupos funcionales complementarios son en particular (carboxilo/epoxi), (amino o tiol/grupos amino con grupos alcoxilo o grupos capaces de hacer transesterificacion), ((met)acriloilo/CH-acida o amino o tiol), (carbamato/ grupos amino con grupos alcoxilo) y ((met)acriloilo/(met)acriloilo).
Ademas, los agentes ligantes pueden exhibir dobles enlaces etilenicamente insaturados. Estos pueden estar presentes por ejemplo en pollmeros de acrilato, estireno o poliuretano.
Ademas, pueden estar presentes como otros agentes ligantes, pollmeros que contienen grupos alcoxisilano. Se prefieren pollmeros que contienen grupos alcoxisilano modificados con epoxi o amino. De modo particularmente preferido, los pollmeros contienen grupos di- y/o trialcoxisilano.
Otros agentes ligantes preferidos contienen dobles enlaces etilenicamente insaturados.
Se prefiere que en la composicion no esten presentes agentes de entrecruzamiento como resinas aminoplasticas o tris(alcoxicarbonilamino)-1,3,5-triazine (TACT).
Los otros agentes ligantes pueden estar presentes en la composicion de acuerdo con la invencion en una proporcion de 5 a 30 % en peso, referida al peso total de la composicion.
Pigmentos
La composicion de acuerdo con la invencion puede contener pigmentos. Preferiblemente la composicion contiene 2 a 20 % en peso, referido al peso total de la composicion, de por lo menos un pigmento. Se prefieren las composiciones que contienen 5 a 10 % en peso de pigmentos.
Los pigmentos son colorantes en polvo o en plaquetas, que al contrario de los colorantes, son insolubles en el medio circundante (ver Rompp Lacke und Druckfarben, editorial Georg Thieme Stuttgart /New York 1998, pagina 451, palabra clave "Pigmente").
El pigmento preferido es el elegido de entre el grupo consistente en pigmentos organicos e inorganicos, que dan color, que dan efecto, que dan efecto y color, magneticos protectores, con capacidad de conducir la electricidad, que inhiben la corrosion, fluorescentes y fosforescentes. Preferiblemente se emplean los pigmentos que dan color y/o efecto.
Solventes
La composicion puede contener como solvente, agua o solventes organicos. Preferiblemente contienen maximo 5 % en peso, preferiblemente maximo 2 % en peso de solvente, referido al peso total de la composicion. Se prefieren particularmente composiciones que son libres de solvente.
Tamices moleculares
La composicion de acuerdo con la invencion puede contener un tamiz molecular o varios tamices moleculares. Tamiz molecular es la denomination para zeolita natural o sintetica. Ellos exhiben una superficie interna relativamente alta (aproximadamente 600 a 700 m2/g) y diametro uniforme de poros. Por ello surge un poder de
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adsorcion relativamente fuerte. Preferiblemente la composition contiene 1 a 10 % en peso, referida al peso total de la composicion, de por lo menos un tamiz molecular.
Los tamices moleculares adecuados exhiben un tamano de poro de 2 a 10, preferiblemente 3 a 4 Angstrom. Por ejemplo pueden emplearse silicato de aluminio altamente poroso con un tamano de poro de 3 Angstrom.
Materiales de relleno
La composicion de acuerdo con la invention puede contener materiales de relleno organicos e inorganicos. Son materiales de relleno adecuados por ejemplo talco, carbonato de calcio, sulfato de bario y dioxido de silicio. Los materiales de relleno preferidos son carbonato de calcio, sulfato de bario y dioxido de silicio.
Preferiblemente la composicion contiene 20 a 50 % en peso, referido al peso total de la composicion, de por lo menos un material de relleno.
Colorantes
La composicion de acuerdo con la invencion puede contener colorantes. Los colorantes son sustancias organicas negras o coloreadas, solubles en el medio circundante (ver Rompp Lacke und Druckfarben, pagina 221, palabra clave "Farbmittel"). Preferiblemente la composicion contiene 0,1 a 1,0 % en peso, referido al peso total de la composicion, de por lo menos un colorante.
Catalizadores
La composicion de acuerdo con la invencion puede contener catalizadores para la reaction de grupos hidroxilo con grupos isocianato. Preferiblemente la composicion contiene 0,05 a 2 % en peso, referido al peso total de la composicion, de por lo menos un catalizador. Preferiblemente la composicion de acuerdo con la invencion contiene 0,1 a 1 % en peso, referido en cada caso al peso total de la composicion, de por lo menos un catalizador.
Son catalizadores adecuados los catalizadores metalicos como por ejemplo catalizadores de estano, molibdeno, zirconio o zinc as! como catalizadores de amina como por ejemplo 2-(2-dimetilamino-etoxi)etanol.
Aditivos y sustancias auxiliares
La composicion de acuerdo con la invencion puede contener aditivos y sustancias auxiliares, que son diferentes de las sustancias previamente mencionadas. Preferiblemente la composicion contiene 2 a 5 % en peso, referida al peso total de la composicion, de por lo menos un aditivo o sustancia auxiliar.
Son aditivos o sustancias auxiliares adecuados los aditivos y sustancias auxiliares conocidos, comunmente usados en la industria de las lacas.
Son ejemplos de sustancias auxiliares y/o aditivos adecuados los aditivos y sustancias auxiliares comunes como por ejemplo antioxidantes, agentes desgasificantes, agentes humectantes, agentes dispersantes, emulsificantes, agentes auxiliares de la reologla como modificadores de fluidez, espesantes, agentes contra el corrimiento y agentes tixotropicos, ceras y compuestos tipo cera, aditivos de deslizamiento, diluyentes de reactivos, auxiliares de deslizamiento, desecantes, biocidas, aditivos para el mejoramiento del humectacion de fondo, aditivo para el mejoramiento de la lisura superficial, captores de radicales, agentes protectores contra la luz, preferiblemente sustancias que absorben UV con un maximo de absorcion inferior a 370 nm y/o aminas impedidas estericamente (HALS), inhibidores de corrosion, retardantes de la llama o inhibidores de polimerizacion, como se describen en detalle en el libro "Lackadditive" de Johan Bielemann, Wiley-VCH, Weinheim, Nueva York, 1998. Son sustancias auxiliares y/o aditivos preferidos los agentes auxiliares de reologla, agentes desgasificantes, agentes humectantes, agentes dispersantes, sustancias que absorben UV y captores de radicales. Son sustancias auxiliares y/o aditivos preferidos particularmente sustancias que absorben UV, agentes humectantes as! como agentes auxiliares de reologla.
Mediante la adicion de sustancias auxiliares y/o aditivos puede dotarse al recubrimiento del recubrimiento protector contra la erosion de acuerdo con la invencion, con efectos superficiales como por ejemplo evitar el ensuciamiento y e incrustation, mejoramiento de la aerodinamica (superficies promotoras de flujo como por ejemplo los extremos de las costillas) o propiedades de facilidad de limpieza.
Otros objetivos de la invencion
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La composicion de acuerdo con la invencion es producida preferiblemente segun el metodo de acuerdo con la invencion, para la production de la composicion de acuerdo con la invencion.
En consecuencia, es otro objetivo de la presente invencion un metodo para la produccion de la composicion de acuerdo con la invencion. Al respecto, la composicion puede ser producida mediante mezcla y dado el caso homogenization de por lo menos un componente de poliol con por lo menos un componente de isocianato. Preferiblemente, son mezclados mutuamente en las relaciones de mezcla ya mencionadas y, dado el caso, homogeneizados.
Otro objetivo de la presente invencion es el empleo de la composicion como agente de recubrimiento. Preferiblemente, se emplea la composicion como agente de recubrimiento protector contra la erosion. El agente de recubrimiento es empleado preferiblemente para la produccion de una capa protectora contra la erosion en lacas de varias capas.
La composicion de acuerdo con la invencion puede ser empleada como laca de fabricante de equipo original (OEM) o como laca de reparation.
Otro objetivo de la invencion es una laca de varias capas que incluye por lo menos una laca de la composicion de acuerdo con la invencion. Preferiblemente la laca de varias capas incluye adicionalmente por lo menos una capa base.
El lacado de la composicion de acuerdo con la invencion puede funcionar en el lacado de varias capas de acuerdo con la invencion, en si mismo como lacado de cobertura (lacado mas exterior). Ademas, el lacado de acuerdo con la invencion puede ser cubierto con por lo menos otra laca, (denominada a continuation como laca de cubrimiento), en donde el lacado de la otra laca funciona como lacado de cobertura.
Como lacas de cobertura son adecuados todos los agentes de recubrimiento usados comunmente, que contienen solvente o pigmentados acuosos. Las lacas de cobertura empleadas pueden ser curables termicamente y/o por medio de radiation, en particular por medio de radiation IR.
Las lacas de cobertura contienen comunmente por lo menos un agente ligante con grupos funcionales, as! como por lo menos un agente de entrecruzamiento con grupo funcional complementario a los grupos funcionales del agente ligante. Son ejemplos de tales grupos funcionales complementarios en particular (carboxil/epoxi), (isocianato bloqueado con amino o tiol o hidroxilo o libre, o grupos amino con un grupo alcoxilo o grupos con capacidad de transesterificacion), ((met)acriloilo/CH-acida o amino o hidroxilo o tiol), (carbamato/grupos amino con grupo alcoxilo) y ((met)acriloilo/(met)acriloilo).
Se emplean en particular lacas de cobertura a base de resinas de poliuretano y/o resinas de poliacrilato y/o resinas de poliester, preferiblemente con grupos hidroxilo, amino, carbamato, carboxilo, (met)acriloilo y/o tiol en combination con los correspondientes agentes de entrecruzamiento, en particular en combinacion con isocianatos.
Aparte del agente ligante y agente de entrecruzamiento, las capas de cobertura contienen aditivos y sustancias auxiliares comunes, como por ejemplo catalizadores para entrecruzamiento, antiespumantes, promotores de adherencia, aditivos para el mejoramiento de la humectacion de fondo, agentes de reologla, ceras, modificadores de fluidez, protectores contra la luz, preferiblemente las sustancias que absorben UV arriba descritas con un maximo de absorcion por debajo de 370 nm y/o HALS, inhibidores de corrosion, biocidas, retardantes de la llama o inhibidores de polimerizacion, como se describen en detalle en el libro "Lackadditive" de Johan Bielemann, Wiley-VCH, Weinheim, Nueva York, 1998. Por ejemplo en la inscription alemana de patente DE-A-2006053776 se describen agentes de recubrimiento pigmentados adecuados.
Otro objetivo de la presente invencion es un metodo para la produccion del lacado de varias capas de acuerdo con la invencion. Al respecto, se aplica por lo menos una composicion de acuerdo con la invencion sobre un sustrato. Sobre el lacado de la composicion de acuerdo con la invencion puede aplicarse por lo menos otro lacado de una laca de cubrimiento. La laca de cobertura puede ser aplicada humedo sobre humedo. El lacado de la composicion de acuerdo con la invencion y la laca de cobertura pueden ser curados conjuntamente.
La laca de cobertura as! como la composicion de acuerdo con la invencion pueden ser aplicados con los metodos comunes como inyeccion (por ejemplo sin aire, con mezcla de aire, aire a presion, metodo de inyeccion en caliente o mezcla por induction), calandrado, apisonado, estucado o mediante un cartucho. Preferiblemente la laca de cobertura as! como la composicion de acuerdo con la invencion se aplican inyectadas, enrolladas o mediante un cartucho.
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El lacado de la composicion de acuerdo con la invention es aplicado preferiblemente en un espesor de capa de pellcula seca de 100 a 1000 pm. Se prefiere un espesor de capa de pellcula seca de 200 a 800 pm, particularmente preferido 300 a 600 pm.
El lacado de la laca de cobertura puede exhibir en cada caso un espesor de capa de pellcula seca de 80 a 300 pm, preferiblemente de 80 a 150 pm.
El lacado de la composicion de acuerdo con la invencion as! como dado el caso el lacado de la capa de cobertura puede ser curados por via termica y/o actlnica. Preferiblemente el curado ocurre por via termica, preferiblemente a una temperatura de hasta 60 °C. Se prefiere particularmente un rango de temperatura de 15 a 60 °C, muy particularmente de 18 a 50 °C.
El curado termico ocurre preferiblemente durante un tiempo de 30 - 90 min a 40 °C - 60 °C o 4 - 6 h a 15°C - 25 °C. Un curado completo ocurre comunmente a 20 °C despues de aproximadamente siete dlas. El experto habla entonces de la "formation de las propiedades finales".
Para el secado o bien acondicionamiento de las capas humedas se emplean preferiblemente metodos termicos y/o de convection, en donde se emplean dispositivos comunes y conocidos como horno de paso continuo, radiadores calientes NIR e IR, fuelle mecanico y tunel de soplado. Estos dispositivos pueden ser combinados tambien mutuamente.
Los lacados de varias capas de acuerdo con la invencion pueden ser aplicados sobre cualquier sustrato. Al respecto, la capa de la composicion de acuerdo con la invencion actua como capa protectora contra la erosion. Los sustratos pueden estar construidos de los mas diversos materiales y combinaciones de materiales. Preferiblemente ellos consisten en metales como acero o aluminio, plasticos que pueden estar reforzados con fibra de vidrio (GFK), fibra de aramida (AFK), fibra de carbono (CFK) o por ejemplo reforzados con fibras naturales con canamo o fibra de pita y/o vidrio, particularmente preferido de metal y/o plastico.
Son sustratos adecuados por ejemplo aquellos que estan expuestos de modo particularmente fuerte a la erosion por lluvia o arena. Como sustratos pueden entrar en consideration hojas de rotor, vehlculos aereos o terrestres, barcos, edificios o tuberlas. Son sustratos preferidos las hojas de rotor de instalaciones de energla eolica, helicopteros o helices de barcos as! como vehlculos aereos como por ejemplo aviones. En particular son sustratos adecuados las hojas de rotor de instalaciones de energla eolica y aviones.
Para la minimization de costos y peso, la composicion de acuerdo con la invencion es aplicada preferiblemente en aviones en la zona del pico de seguridad o en las hojas de rotor, en la union de componentes combinados de hojas de rotor.
Los sustratos estan dotados comunmente con una capa base, la cual es aplicada con los metodos comunes como inyeccion (por ejemplo sin aire, mezcla de aire, aire a presion, metodo de inyeccion en caliente o mezcla por induction), calandrado, enrollado o estucado. A continuation pueden aplicarse capas de emplaste y rellenos para poros, antes de aplicar por lo menos una composicion de acuerdo con la invencion y dado el caso a continuacion por lo menos una laca de cobertura.
Otro objetivo de la invencion es el empleo de lacados de varias capas de acuerdo con la invencion para el recubrimiento de sustratos. Al respecto, el recubrimiento sirve en particular como recubrimiento protector contra la erosion. Preferiblemente se trata de los sustratos indicados arriba.
Otro objetivo de la invencion son los sustratos arriba mencionados, que estan recubiertos con una composicion de acuerdo con la invencion o bien el lacado de varias capas de acuerdo con la invencion. Preferiblemente la composicion de acuerdo con la invencion forma la capa protectora contra la erosion de un lacado en varias capas.
Metodos de evaluation
Con los metodos de evaluacion se prueban la resistencia a la erosion por lluvia y arena de los recubrimientos.
Para la determination en el laboratorio de las resistencias a la erosion pueden emplearse diferentes equipos, en los cuales el bien que va a ser sometido a erosion se mueve a traves del medio de erosion o se fija el bien que va a erosionarse y recibe el flujo del medio de erosion. Puede probarse por ejemplo un cuerpo estacionario en evaluacion mediante una tecnica de haz de alta presion, el cual es empleado por ejemplo en el corte por haz de agua. El efecto de erosion es controlado a traves de la presion de agua, separation a la pieza de trabajo as! como tamano y tipo de la tobera. Mediante el empleo de arena, corindon o carburo de silicio puede reforzarse adicionalmente el efecto. Ademas pueden concebirse rayos de arena o vapor, donde asimismo a traves de la presion, tamano de tobera y
separacion conjuntas a la pieza de trabajo, pueden variarse el efecto de erosion y pueden ajustarse las condiciones reales.
En la prueba de erosion por lluvia para cuerpos en movimiento, se fija el bien que va a ser sometido a erosion a un rotor o disco y se mueve mediante la velocidad radial generada a traves de una cortina de gotas de agua o mezclas 5 con sal o arena. El actual escenario de prueba mas popular, que es empleado por ejemplo en el ambito de la energla eolica, trabaja a velocidades de 140 m/s y una cantidad de lluvia de 30 l/h. En el campo de la industria de los aviones se prueban velocidades de hasta 220 m/s con una cantidad comparable lluvia. Las pruebas de resistencia a la erosion por lluvia pueden ocurrir segun la norma ASTM G 73. Las superestructuras que caen bajo esta norma son individuales y pueden ser comparadas mutuamente a traves de los estandares.
10 Para la evaluacion de la resistencia a la erosion por arena, se introducen los cuerpos de prueba en movimiento en angulos previamente definidos en una corriente de aire. Por ejemplo se introducen las muestras en un angulo de 45° en una corriente de aire (v = 30m/s), a la cual se dosifica una cantidad definida de granos de arena 0,2 - 0,6 mm (correspondiente al grano promedio de arena volante 0,05 - 0,8 mm) (flujo masico de 400 g/min). La resistencia a la erosion corresponde nuevamente al tiempo transcurrido hasta la ocurrencia de la primera transparencia.
15 Todas las posibilidades de prueba mencionadas previamente significan que se simulan velocidades reales, como por ejemplo velocidades perimetrales de hojas de rotor o velocidades de crucero de aviones, y que son similares al deterioro del deterioro real que ocurre.
La dureza Shore es la determinacion de la dureza de impresion de elastomeros (A) y duromeros (D). Ellos pueden ser evaluados segun DIN EN ISO 868. Preferiblemente, los lacados de la composicion de acuerdo con la invencion 20 exhiben una dureza Shore de A 50 a A 90. Mediante ellos se obtienen recubrimientos flexibles a viscoplasticos. Se prefiere una dureza Shore de A 60 a A 80.
A continuacion se aclara mas la invencion bajo referencia a los ejemplos.
Ejemplos
Ejemplo 1 Ejemplo 2 Comparacion 1 Comparacion 2 formulacion gula companla Bayer RUT 3652/1
Cantidad Cantidad Cantidad Cantidad
Componente de origen
Pollmero a base de polieter; poliester
30,500 30,500 30,500 54,9
Pigmento tamiz molecular mezcla de material de relleno
51,800 51,820 51,820 43,9
Mezcla de aditivo
7,500 7,480 7,480 2,0
Mezcla de catalizador
0,200 0,200 0,200 0,02
Componente de isocianato
Prepollmero de policaprolactona terminado en diisocianato
80,000 80,000
Oligomero de hexametilendiisocianato
20,000
Ejemplo 1 Ejemplo 2 Comparacion 1 Comparacion 2 formulation gula companla Bayer RUT 3652/1
Oligomero de isoforondiisocianato
20,000
Trimerizado de HDI-Isocianato
100,000 100,000
Relation de mezcla
100:100 100:100 100:60 100:75
Todos los datos en kg.
Condiciones de prueba
Fase de prueba de erosion por lluvia
Las pruebas ocurren segun la norma ASTM G 73. Ellas son ejecutadas en una sala de pruebas propia, para erosion 5 por lluvia. En intervalos definidos de tiempo (15 minutos), los cuerpos en prueba son lanzados con velocidad definida (140 m/s) a traves de una cortina de gotas. Al respecto, la cantidad de lluvia es mantenida as! mismo constante mediante la velocidad de flujo aplicada (30 l/h). Al respecto, el tamano de las gotas de la "lluvia" es en promedio de 5-6 mm. Las pruebas ocurren a una temperatura de 20 a 25 °C. La valoracion ocurre visualmente y se documenta por medio de una fotografla. La resistencia a la erosion corresponde al tiempo en el cual aparece la primera 10 transparencia del sustrato.
Los lacados fueron aplicados con un espesor de capa de pellcula seca de aproximadamente 300 pm, sobre un cuerpo de prueba de resina de epoxido con una capa base de relleno de poros y almacenados por 7 dlas a una temperatura de 20 a 25 °C.
Dureza Shore
15 La dureza Shore es determinada segun DIN EN ISO 868.
Ejemplo 1 de acuerdo con la invencion Ejemplo 2 de acuerdo con la invencion Comparacion 1 Comparacion 2
Tipo de aplicacion
Inyeccion Inyeccion Inyeccion Inyeccion
Duration de la prueba de erosion por lluvia
180 min 160 min 45 min 60 min
Dureza Shore
A 70 A 65 D 65 D 24
En comparacion con las composiciones empleadas en el estado de la tecnica, la composicion de acuerdo con la invention exhibe, bajo las condiciones arriba mencionadas, una resistencia a la erosion hasta tres veces mas alta.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Composicion que contiene
    a. por lo menos un componente de poliol con un contenido de grupos hidroxilo de 9 a 15 % en peso, referido al peso total del componente de poliol, en donde componente de poliol contiene por lo menos un poliol, el cual es elegido de entre el grupo consistente en polioles de polieter, polioles de poliester y polioles de polieter poliester, y
    b. por lo menos un componente de isocianato con un contenido de grupos isocianato de 10 a 15 % en peso, referido al peso total del componente de isocianato, en donde el componente de isocianato contiene por lo menos un prepollmero de polilactona terminado en di- o poliisocianato.
  2. 2. Composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el componente de poliol contiene por lo menos 50 % en peso, referido al peso total del componente de poliol, de polioles que son elegidos de entre el grupo consistente en polioles de polieter, polioles de poliester y polioles de polieter poliester y/o porque el componente de isocianato contiene por lo menos 50 % en peso, referido al peso total del componente de isocianato, de un prepollmero de polilactona terminado en di- o poliisocianato.
  3. 3. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los grupos OH del componente de poliol y los grupos isocianato del componente de isocianato son usados en una relacion equivalente de 1:0.9 a 1:1.5.
  4. 4. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en la composicion esta(n) presente(s) el componente de poliol con una proporcion de 5 a 30 % en peso y/o el componente de isocianato con una proporcion de hasta 70 % en peso, referida en cada caso al peso total de la composicion.
  5. 5. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los grupos isocianato terminales del prepollmero no estan bloqueados.
  6. 6. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el prepollmero de polilactona terminado en di- o poliisocianato es una polibutirolactona o policaprolactona.
  7. 7. Metodo para la produccion de la composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se mezclan mutuamente el componente de poliol con el componente de isocianato y dado el caso se homogeneizan estos componentes.
  8. 8. Uso de la composicion segun una de las reivindicaciones precedentes 1 a 6, como agentes de recubrimiento, preferiblemente como agentes de recubrimiento protectores contra la erosion.
  9. 9. Lacado de varias capas que incluye por lo menos un lacado de una composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 6.
  10. 10. Lacado de varias capas segun la reivindicacion 9, caracterizado porque el lacado de una composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 6 o una laca de cubrimiento actua como lacado de cubrimiento (lacado mas exterior).
  11. 11. Metodo para la produccion de un lacado de varias capas segun las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque por lo menos una composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 6 es aplicada sobre un sustrato.
  12. 12. Uso del lacado de varias capas segun las reivindicaciones 9 o 10 para el recubrimiento de sustratos, en particular como capa protectora contra la erosion.
  13. 13. Uso del lacado de varias capas segun la reivindicacion 12, caracterizado porque como sustratos se recubren hojas de rotor, vehlculos aereos o terrestres, barcos, edificios o tuberlas.
  14. 14. Sustrato recubierto con una composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 6 o recubierto con un lacado de varias capas segun las reivindicaciones 9 o 10.
  15. 15. Sustrato segun las indicaciones 13 o 14, caracterizado porque como sustrato sirven hojas de rotor, vehlculos terrestres o aereos, barcos, edificios o tuberlas.
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