ES2601578T3 - Sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, su utilización y sustratos revestidos con el mismo - Google Patents

Sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, su utilización y sustratos revestidos con el mismo Download PDF

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Abstract

Barniz transparente acuoso para producir un sistema de revestimiento dos capas a base de agua, a base de uretano, caracterizado porque el mismo comprende - al menos una dispersión secundaria de poliacrilato con una temperatura de transición vítrea del poliacrilato Tg >=20°C y - al menos una dispersión híbrida de poliacrilato- poliuretano - con una relación en peso de la proporción de poliacrilato de la dispersión secundaria con respecto a la proporción de poliacrilato - poliuretano de la dispersión híbrida de 1:1 a 4:1, preferentemente de 2:1 a 3:1, de forma especialmente preferente de 2,25:1 a 2,75:1, y - como endurecedor, al menos un poliisocianato aminosulfónico de baja viscosidad.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, su utilizacion y sustratos revestidos con el mismo.
La presente invencion hace referencia a sistemas de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, a barnices base acuosos y a barnices acuosos para producir el sistema de revestimiento de dos capas, a su utilizacion y a sustratos revestidos con el mismo.
En el pintado en serie de automoviles, los sistemas de revestimiento de dos capas compuestos por un barniz base y un barniz acuoso, conocidos en conjunto tambien como barnices protectores, pertenecen al estado del arte. Los sistemas de revestimiento de esa clase se utilizan para proteger las capas situadas debajo de los mismos, otorgando a toda la estructura barnizada las propiedades opticas deseadas y la resistencia a los agentes atmosfericos requerida. Los barnices base contienen pigmentos colorantes y/o que producen un efecto. Los barnices transparentes protegen el barniz base, profundizando su efecto optico. Los barnices protectores pueden contener disolventes o pueden ser acuosos.
Los sistemas de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, son conocidos por el estado del arte (Manual BASF Handbuch Lackiertechnik, de la editorial Vincentz Verlag, 2002, paginas 98 - 99). Dichos sistemas pueden basarse en dispersiones de poliuretano acuosas y en resinas hlbridas de poliacrilato - poliuretano (Winnacker, Kuchler, Chemische Technik - Prozesse und Produkte, tomo 7 - Industrieprodukte, Wiley VCH, 2004, paginas 662 - 669).
Las dispersiones de poliuretano acuosas pueden producirse emulsionando poliuretano hidrofobico en agua con la ayuda de agentes emulsionantes externos. Sin embargo, tambien es posible alcanzar la auto-dispersion del poliuretano agregando grupos hidrofilos. La capacidad de dispersion en agua puede alcanzarse tambien por ejemplo a traves de grupos carboxilato que con aminas se convierten en grupos anionicos (dispersiones de poliuretano anionicas). Tambien es posible alcanzar la capacidad de dispersion en agua haciendo reaccionar aminoalcoholes terciarios con prepollmeros que aun contienen funciones isocianato libres, con la neutralization subsiguiente con acido (poliuretano cationico). Otra alternativa consiste en la modification de prepollmeros con funciones isocianato libres con polieteres de cadena larga solubles en agua (poliuretano no ionogeno). Las dispersiones acuosas de poliuretanos pueden producirse segun diferentes procedimientos, los cuales se describen en Winnacker, Kuchler, Chemische Technik - Prozesse und Produkte, tomo 7 - Industrieprodukte, Wiley VCH, 2004 Dichos metodos, entre otros, consisten en el procedimiento de acetona, el procedimiento de mezcla de prepollmeros y el proceso de dispersion fundida.
El objetivo de la utilizacion de resinas hlbridas de poliacrilato-poliuretano consiste en reunir las propiedades positivas de las dos clases de pollmeros utilizadas, reduciendo al mlnimo las propiedades negativas. Dichas resinas, dependiendo de la clase, reaccionan de modo diferente en sistemas hlbridos que son producidos a traves de la simple mezcla de las diferentes dispersiones (blend), en aquellos en los cuales se encuentra presente en cierta proportion una union qulmica entre las diferentes clases de pollmeros, y en aquellos sistemas en donde las diferentes clases de pollmeros forman redes interpenetrantes (IPN) .
Los sistemas de revestimiento acuosos a base de las dispersiones hlbridas de poliuretano-poliacrilato mencionadas ya se conocen y estan ampliamente difundidos en la industria de los barnices. Generalmente, las dispersiones hlbridas de poliuretano-poliacrilato se producen a traves de la polimerizacion de emulsion de un polimerizado vinllico ("poliacrilato") en una dispersion de poliuretano acuoso. Sin embargo, tambien es posible producir las dispersiones de poliuretano-poliacrilato como dispersiones secundarias.
El termino "dispersiones secundarias" se refiere a aquellas dispersiones acuosas que primero son polimerizadas en el medio organico homogeneo y despues son dispersadas en el medio acuoso mediante una neutralizacion, generalmente sin el agregado de agentes emulsionantes externos.
En la solicitud WO-A 95/16004, por ejemplo, se describen agentes aglutinantes de barniz que pueden diluirse en agua, a base de copolimerizados de oligouretano-acrilato. En este caso, una mezcla de monomeros en base a monomeros vinllicamente insaturados se polimeriza radicalmente en un disolvente organico que puede diluirse en agua, en presencia de un oligouretano soluble en agua con una masa molecular de 750 a 1000. Esa dispersion secundaria se utiliza entonces para la formulation de barnices al horno.
En la solicitud DE-A 40 10 176 se describen barnices que se secan de forma oxidativa, donde como agente aglutinante se utiliza un pollmero que puede obtenerse debido a que en un disolvente organico se polimerizan monomeros etilenicamente insaturados en presencia de una resina de poliuretano que contiene enlaces dobles polimerizables.
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En la solicitud EP-A 657 483 se describen materiales de recubrimiento acuosos de dos componentes, compuestos por un componente de poliisocianato y por una dispersion de poliuretano acuosa, como componente poliol. El componente poliol se produce a traves de la neutralizacion y la dispersion de macromeros de poliuretano insaturados, los cuales contienen grupos vinllicos laterales y/o terminales, hidrofilizados con grupos acidos. A continuacion, esos macrometros PUR, eventualmente despues del agregado de otros monomeros vinllicos, son polimerizados radicalmente en la fase acuosa.
Finalmente, en la solicitud EP-A 742 239 se describen sistemas de revestimiento de dos componentes, a base de reticuladores de poliisocianato e hlbridos acuosos hidroxi terminados de prepollmero de poliuretano/acrllico. Los pollmeros hlbridos mencionados se obtienen haciendo reaccionar un prepollmero de uretano NCO funcional que puede dispersarse en agua con al menos un monomero de acrilato hidroxifuncional y una alcanolamina, produciendo una mezcla de prepollmero de uretano hidroxifuncional/monomero, y dispersandola en agua. A la dispersion mencionada se agrega a continuacion un iniciador radical y un agente de extension de cadena que contiene grupos hidroxi, donde seguidamente, a traves del calentamiento de la mezcla de reaccion acuosa, se realizan y completan tanto la polimerizacion radical del monomero de acrilato, como tambien el paso de extension de cadena del poliuretano. Las dispersiones de prepollmero de poliuretano/hlbrido acrllico hidroxifuncionales as! obtenidas, a traves de la mezcla con poliisocianatos hidrofilizados, pueden formularse para producir medios de revestimiento de dos componentes, listos para ser usados. Se considera en este caso desventajosa la utilizacion de hasta 6% de reguladores del peso molecular, referido a monomeros de acrilato (por ejemplo tioles), los cuales pueden influenciar negativamente las propiedades importantes del barniz, como las propiedades de resistencia y la dureza de la capa. En la solicitud DE-A 103 08 103 se describen dispersiones secundarias hlbridas de poliuretano-poliacrilato que son adecuadas para producir materiales de revestimiento de dos componentes (2K). Las dispersiones secundarias hlbridas de poliuretano-poliacrilato descritas en dicho documento se producen a partir de un poliuretano con un peso molecular Mn de 1100 a 10000 y de uno o varios monomeros vinllicamente insaturados, los cuales son polimerizados radicalmente en la fase homogenea, no acuosa, los cuales son neutralizados al menos de forma parcial y son dispersados en fase acuosa. Las dispersiones mencionadas son adecuadas para diferentes ambitos de aplicacion.
Sin embargo, estos materiales de revestimiento de dos componentes no presentan una adherencia suficiente como sistemas de revestimiento de dos capas, en particular sobre sustratos plasticos. Sobre sustratos plasticos que, sin agentes de adhesion, son revestidos directamente con el sistema de revestimiento como barniz base acuoso, no presentan una adherencia directa suficiente. Tampoco la adherencia de los sistemas de revestimiento como barnices base acuosos sobre sustratos plasticos recubiertos con agentes de adhesion cumple con las exigencias requeridas. Ademas, los barnices base acuosos, basados en dicho sistema, se hinchan despues de ser aplicados con un barniz transparente a base de agua, tal como se muestra, entre otras cosas, en una prueba de inmersion de 100 horas a 40°C. Ademas, dichos barnices, as! como sus barnices transparentes acuosos, sobre sustratos plasticos, no presentan el perfil de propiedades combinado deseado de una elevada flexibilidad y al mismo tiempo de una buena resistencia al cepillado y una buena resistencia a los productos qulmicos.
Por este motivo, el objeto de la presente invention consiste en proporcionar un barniz transparente acuoso para producir un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, en base a uretano, el cual cumpla con las exigencias habituales correspondientes a los sistemas de revestimiento, en particular con las exigencias relativas al brillo (a traves de un valor de brillo superior a 85) y a la formation de turbidez. Ademas, debe proporcionarse un barniz transparente acuoso para producir una sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, el cual sobre materiales plasticos presente un perfil de propiedades combinado, con buena flexibilidad, as! como al mismo tiempo con una buena resistencia al cepillado y una buena resistencia a los productos qulmicos.
Otro objeto de la presente invencion consiste en proporcionar un barniz base acuoso para producir un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, el cual muestre una buena adherencia con o sin agentes de adhesion, sobre todos los sustratos, en particular sobre sustratos plasticos. Ademas, un objeto preferente de la invencion consiste en proporcionar un barniz base acuoso correspondiente que, despues de ser aplicado con un barniz transparente a base de agua, solo se hinche de forma reducida.
Debe proporcionarse tambien un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, el cual cumpla con las exigencias correspondientes al barniz transparente acuoso, as! como tambien con aquellas exigencias correspondientes al barniz base acuoso. Ademas, el sistema de revestimiento de dos capas proporcionado debe poder trabajarse sin problemas, es decir que debe presentar una estabilidad de conduccion elevada.
La invencion proporciona un barniz transparente acuoso para producir un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, el cual comprende al menos una dispersion secundaria de poliacrilato con una temperatura de transition vltrea del poliacrilato Tg >20°C, medido a traves de calorimetrla diferencial de barrido (DSC) y al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato-poliuretano con una relation en peso de la proportion de poliacrilato de la dispersion secundaria con respecto a la proporcion de poliacrilato - poliuretano de la dispersion hlbrida de 1:1 a 4:1, preferentemente de 2:1 a 3:1, de forma especialmente preferente de 2,25:1 a 2,75:1, y como endurecedor, al menos un poliisocianato aminosulfonico de baja viscosidad.
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Los barnices transparentes acuosos de acuerdo con la invencion muestran una elevada flexibilidad, al mismo tiempo que una buena resistencia al cepillado y a los productos quimicos. Ademas, los barnices transparentes acuosos de acuerdo con la invencion para producir sistemas de revestimiento de dos capas a base de agua cumplen con las exigencias en cuanto al brillo y a la formacion de turbidez.
De manera preferente, la dispersion secundaria de poliacrilato presenta una proportion OH de 2,5 a 4,5 % en peso, referido a la proporcion de solidos. De manera aun mas preferente, la misma presenta una temperatura de transition vitrea de poliacrilato de 20 a 70°C, medido mediante DSC. Do modo aun mas preferente, la dispersion secundaria de poliacrilato presenta una viscosidad de 200 hasta aproximadamente 2500 mPas a 23°C, medido segun DIN EN ISO 3219/A.3. Son productos comerciales preferentes Bayhydrol XP 2469, Bayhydrol A 145 y Bayhydrol XP 2470 de la empresa Bayer Material Science. Se considera especialmente el Bayhydrol XP 2470, el cual presenta una proporcion OH de 3,9 % en peso, una viscosidad de aproximadamente 2000 mPas a 23°C, medido segun DIN En ISO 3219/A.3 y una temperatura de transicion vitrea Tg de 50°C (medido mediante DSC).
La dispersion hibrida de poliacrilato - poliuretano puede producirse mediante un precursor de poliuretano que puede prepararse haciendo reaccionar al menos un diisocianato con al menos un poliester lineal y bloqueando sucesivamente los prepolimeros con dietanolamina. Preferentemente se utiliza el diisocianato TMXDi. De manera preferente, el poliester lineal se basa en acido graso dimerizado y/o acido isoftalico como componente acido, asi como neopentilglicol y/o hexanodiol como componente alcoholico. El precursor mencionado, para producir la dispersion hibrida, puede introducirse en la fase organica. En presencia de ese precursor de poliuretano, en una etapa o en varias etapas consecutivas, acido(met)acrilico y/o (met)acrilato se polimeriza con compuestos vimlicamente insaturados. En el caso de una polimerizacion en varias etapas, la conduction de la reaction puede tener lugar agregando de forma gradual compuestos o tipos de compuestos individuales, y/o agregando de forma gradual mezclas de al menos dos clases de compuestos. En una conduccion de la reaccion, preferentemente de varias etapas, se polimerizan estireno, acrilato de butilo, acrilato de hidroxietilo y metacrilato de ciclohexilo, haciendose reaccionar con acido acnlico al menos en una etapa. Despues de realizada la polimerizacion se neutraliza y se retira el disolvente del proceso. El contenido de solidos asciende a 35 % en peso.
El poliisocianato aminosulfonico, de baja viscosidad, puede ser un poliisocianato a base de HMDI o de IPDI. Preferentemente, el poliisocianato aminosulfonico consiste en un poliisocianato a base de HMDI. Preferentemente, el poliisocianato aminosulfonico, de baja viscosidad, presenta una viscosidad de entre 2000 y 8000 mPas a 23°C, medido segun DIN EN ISO 3219/A.3. De manera aun mas preferente presenta un contenido de NCO de 17,0 - 25,0 % en peso. De manera aun mas preferente, su funcionalidad NCO F se ubica entre 2,5 y 3,8. Productos comerciales correspondientes son por ejemplo Bayhydur XP 2487/1 y Bayhydur XP 2570 de la empresa Bayer Material Science. De manera especialmente preferente, el trimero HMDI aminosulfonico, el cual se comercializa como Bayhydur XP 2570, se utiliza con una viscosidad de 3500 mPas a 23°C, medido segun DIN EN ISO 3219/A.3, con un contenido de NCO de 20,5 % en peso y una funcionalidad NCO F = 3,0.
Ademas, el barniz transparente del sistema de revestimiento de dos capas, como endurecedor, puede presentar un poliisocianato hidrofobico de baja viscosidad, el cual provoca un endurecimiento mas rapido y una reduction de la viscosidad del endurecedor. Ademas, se reduce la sensibilidad al agua de los revestimientos endurecidos. De manera preferente, el poliisocianato de baja viscosidad mencionado presenta una viscosidad inferior a 1500 mPas, medido a 23°C, segun DIN EN ISO 3219/A.3 De manera preferente, con este fin, se utilizan trimeros HDI. Ejemplos de poliisocianatos hidrofobicos de esa clase son Desmodur N 3600 y Desmodur XP 2410 de la empresa Bayer Material Science, los cuales presentan un contenido NCO de 23,0, asi como de 24,0 % en peso, una viscosidad de 1200, asi como de 700 mPas a 23°C, medido segun DIN EN ISO 3219/A.3, una funcionalidad NCO F de 3,2, asi como de 3,1, y un peso equivalente de 180, asi como de 175. De manera especialmente preferente, como poliisocianato hidrofobico de baja viscosidad se utiliza Desmodur XP 2410.
El barniz transparente del sistema de revestimiento de dos capas de acuerdo con la invencion, junto con los componentes mencionados, puede presentar al menos un aditivo, como por ejemplo un agente humidificante y dispersante, un agente de adhesion, un inhibidor de corrosion, un agente de nivelacion, un antiespumante, un biocida, un protector de la luz solar, una cera, sulfato de bario con un tamano de las particulas inferior a 25nm, un agente de mateado y/o un agente espesante.
Los barnices base acuosos para producir sistemas de revestimiento de dos capas de la clase mencionada presentan una buena adherencia entre el barniz transparente y un barniz base acuoso, asi como una buena adherencia con respecto al fondo (directamente con respecto al sustrato plastico o con respecto a un sustrato revestido con un barnizado de inmersion catodico), donde dichos barnices comprenden al menos una dispersion hibrida de poliacrilato-poliuretano de la clase mencionada anteriormente y al menos una resina de melamina. Los barnices base acuosos de esa clase, debajo de los barnices transparentes utilizados de acuerdo con la invencion se hinchan tambien solo un poco y pueden trabajarse sin problemas. En particular estos presentan la estabilidad de conduccion deseada. La relation en peso de la proporcion de agente ligante de poliuretano de al menos una dispersion de poliuretano con respecto a la proporcion de agente aglutinante del hibrido de poliacrilato - poliuretano de al menos
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una dispersion hlbrida de poliacrilato - poliuretano del barniz base acuoso se ubica preferentemente en 3:1 a 5,5:1, de modo aun mas preferente en 4:1 a 4,5:1.
La dispersion de poliuretano utilizada en el barniz base acuoso puede producirse a partir de diisocianatos o poliisocianatos UV estables, polieteres y/o poliesteres con masas molares Mn entre 600 y 2000, y dioles y/o etanolaminas de bajo peso molecular. En este contexto, como dioles y/o etanolaminas de bajo peso molecular se entienden compuestos con un rango de masa molar de 62 a 600. Como diisocianatos se utilizan preferentemente diisocianato de hexametileno, diisocianato de tetrametil xilileno, ciclohexano de 1,3 -isocianato metilo, diisocianato de isoforona y bis-(para-isocianato ciclohexil)metano. Tambien pueden utilizarse mezclas de los compuestos mencionados u oligomeros correspondientes, como por ejemplo isocianuratos, alofanatos y uretdionas. Se considera especialmente preferente el monomero bis-(para-isocianato ciclohexil)metano, comercializado como Desmodur W, el cual, segun DIN EN ISO 3219/A.3 presenta una viscosidad de aproximadamente 30 mPas a 25°C y un contenido de NCO de 31,8 % en peso. De manera preferente, como poliesteres se utilizan compuestos a base de acido graso dimerizado y/o acido isoftalico como componente acido, y hexanodiol y/o neopentilglicol y/o acido propionico dimetilol como componente hidroxifuncional. La siguiente extension de cadena del prepollmero, de manera preferente, se realiza con trimetilol propano. La dispersion de poliuretano puede obtenerse despues de la neutralizacion, dispersion y separacion del disolvente del proceso. Como polieteres se utilizan preferentemente polietilenglicoles o polibutilenglicoles de bajo peso molecular, con pesos moleculares de aproximadamente 200 a 1000.
Al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato-poliuretano utilizada en el barniz base acuoso de la clase mencionada anteriormente, de manera preferente, es identica a aquella utilizada en el barniz transparente acuoso.
La relacion en peso del agente aglutinante de al menos una resina de melamina utilizada en el barniz base acuoso, referido a la suma de las relaciones en peso de los agentes aglutinantes de al menos una dispersion de poliuretano y de al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato - poliuretano, se ubica entre 1:2 y 1:8, preferentemente entre 1:3 y 1:4.
Como resina de melamina se utiliza preferentemente una resina de melamina alcoxialquilada, como la resina metoxi metilizada y butoxi metilizada Cymel 1133, la cual puede adquirirse a traves del comercio, para alcanzar una buena resistencia al agua, una buena flexibilidad y una buena estabilidad de almacenamiento.
Los sistemas de revestimiento de dos capas que pueden producirse mediante la combinacion de un barniz transparente acuoso de la clase descrita anteriormente con un barniz base acuoso de la clase descrita anteriormente, cumplen con las exigencias requeridas para el barniz transparente acuoso y el barniz base acuoso, y pueden procesarse sin dificultades. En particular estos presentan una buena estabilidad de conduccion.
Otro objeto de la presente invencion consiste en la utilizacion del sistema de revestimiento de dos capas de acuerdo con la invencion, para revestir sustratos, as! como consiste en esos sustratos revestidos en si mismos. Para el revestimiento, un sustrato tratado previamente o no tratado previamente es revestido al menos de un lado con el barniz base acuoso, es secado, es revestido con el barniz transparente acuoso y es secado nuevamente. Preferentemente, el secado despues de la aplicacion de la primera capa tiene lugar despues de un secado intermedio de varios minutos, durante un perlodo de 3 a 15 minutos a temperaturas de 40 a 100°C. El segundo paso de secado despues de la aplicacion del barniz transparente acuoso, preferentemente, tiene lugar despues de una evaporacion durante un perlodo de 30 minutos hasta una hora, a una temperatura inferior a 120°C, preferentemente entre 60 y 100°C, durante un perlodo de entre 10 y 30 minutos. Los grosores preferentes de las capas individuales del revestimiento de dos capas secado se ubican entre 10 y 25 pm para la capa de barniz base acuoso y entre 30 y 60 pm para la capa de barniz transparente acuoso.
Los sustratos revestidos pueden tratarse de SMC, PA/PPO, PU/RIM, PC-PBT, GFK, PPO, PP/EPDM. Preferentemente, los sustratos corrientes en el area de los automoviles y de los vehlculos utilitarios son revestidos con el sistema de revestimiento de dos capas de acuerdo con la invencion. De manera especialmente preferente, los sustratos revestidos indicados en las reivindicaciones consisten en sustratos plasticos correspondientes al area de los automoviles y de los vehlculos utilitarios.
Ejemplos:
Dispersiones de poliuretano 1 de acuerdo con la invencion para los barnices base acuosos
Produccion de un poliester poliol A para la dispersion de poliuretano I de acuerdo con la invencion
En un reactor de acero adecuado para reacciones de policondensacion se pesaron 4634 g de Pripol 1012 (acido graso dimerizado de la empresa Unichema), 2577 g de 1,6-hexanodiol, 1372g de acido isoftalico y 110 g de xileno como agente adicional y se calento a 150°C. La temperatura de la mezcla se aumento (como maximo 220°C), de
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manera que la temperatura de la parte superior de la columna no supero los 125°C. A partir de un Indice de acidez de 5 se realizo una destilacion y se llevo a un Indice de acidez de 3,5. A continuation, el poliester se disolvio en metil etil cetona, a un FK de 73%.
Production de la dispersion de poliuretano I de acuerdo con la invention
1434 g de solution de resina de poliester A se calentaron junto con 384 g de metil etilen cetona, 85 g de acido dimetilol propanoico, 14 g de neopentilglicol y 392 g de diisocianato de isoforona hasta alcanzar un contenido de isocianato constante. A continuacion se agregaron 38 g de trimetilolpropano, referido a un contenido de 1,1% NCO. Dentro de un rango de viscosidad de 10 - 14 dPas (1:1 medido en N-metil pirrolidona), se sometio a otra reaction a traves de la adicion de 40 g de n-butanol. Despues de 60 minutos de agitation a 82°C se agregaron 43 g de dimetil etanolamina. Despues de 30 minutos de agitacion a 82°C se agregaron 170 g de butil glicol y se agito otros 30 minutos a 82°C. Despues de eso se agregaron 3550 g de agua mediante agitacion. A traves de la destilacion, aproximadamente a 70°C, bajo vaclo, la metil etil cetona se separo hasta un contenido residual inferior a 0,5 %. Finalmente, con agua desmineralizada se regulo un contenido de solidos de 27% (1 hora, 130°C). El valor pH ascendio a 7,7. El material es homogeneo y no presenta manchas ni imperfecciones.
Pollmero hlbrido de poliacrilato-poliuretano I de acuerdo con la invencion para barnices transparentes y barnices base acuosos
Produccion de un poliester poliol para producir una solucion de resina de poliuretano. En un reactor de acero adecuado para reacciones de policondensacion se pesaron 728,3 g de Pripol 1012 (acido graso dimerizado de la empresa Unichema), 239,2 g de 1,6-hexanodiol, 294,4 g de acido isoftalico y 204,8 g de neopentilglicol, as! como 180g de xileno como agente adicional y se calento a 150°C. La temperatura de la mezcla se aumento (como maximo 220°C) de manera que la temperatura de la parte superior de la columna no supero los 125°C. A partir de un Indice de acidez de 5 se realizo una destilacion y se llevo a un Indice de acidez de 3,5. A continuacion, el poliester se disolvio en metil etil cetona, a un FK de 73%.
Produccion de una solucion de resina de poliuretano para producir el pollmero hlbrido de poliacrilato-poliuretano
En un reactor de acero adecuado para la produccion de resinas de poliuretano con refrigerador a reflujo se colocaron 2351,2 g de la solucion de resina de poliester antes descrita, 107,3 g de neopentilglicol, 692,5 g de TMXDI y 01,75 g de dilaurato de dibutilestano y se calento de 80 a 90°C. Despues de alcanzar un contenido de NCO constante se agregaron 47,7 g N,N de dietanolamina. Una vez finalizada la reaccion se disolvio con butil glicol a un contenido de solidos de 60%.
Produccion del pollmero hlbrido de poliacrilato-poliuretano I
En un reactor de acero adecuado para la polimerizacion, con refrigerador a reflujo, se colocaron 1355,6 g de la solucion de resina de poliuretano organica antes descrita y 759,8 g de butil glicol y se calento a aproximadamente 110°C. Manteniendo la temperatura, dentro de 5 horas, se agrego una mezcla de 679,2 g de estireno, 1824,8 g de acrilato de butilo, 775 g de acrilato de ciclohexilo y 1225,4 g de acrilato de hidroxietilo, as! como se agrego de modo uniforme una mezcla de 580 g de butil glicol y 495,4 g de terc.-butil peroxi -2-etilhexanoato, dentro de 5,5 horas. Despues de otra hora, comenzando al mismo tiempo, se agregaron de modo uniforme una mezcla de 63,6 g de acrilato de butilo, 135,6 g de estireno, 154,4 g de acrilato de ciclohexilo, 245,0 g de acrilato de hidroxietilo y 299,8 g de acido acrllico en una hora y una mezcla de 552 g de butil glicol y 107,8 g de terc.- butilperoxi- 2-etilhexanoato, dentro de 1,5 horas. Una vez que ya no se presento ningun incremento de solidos significativo se calento a 120°C y, bajo vaclo, se separo por destilacion hasta alcanzarse un contenido de monomeros residual inferior a 0,3 % y una viscosidad (10 a 6 en butil glicol) de aproximadamente 5 a 5,8 dPas. Despues de enfriarse a aproximadamente 90°C se agregaron 224,8 g de N,N-dietiletanolamina, se diluyo con agua desmineralizada y se regulo un contenido de solidos de 35 %. El valor pH de la dispersion ascendio a 7,4.
Ejemplo:
Composiciones:
Barniz transparente acuoso de 2 componentes: Componente 1: poliacrilato- Bayhydrol XP 2470
dispersion secundaria 45 % en peso poliacrilato poliuretano- pollmero hlbrido I 35 % en peso agua butil glicol
poliester K-Flex 188 5,70
distintos
aditivos
52,80 partes en peso
26,80 partes en peso
10,00 partes en peso 1,66 partes en peso partes en peso 5,24 partes en peso
102,20 partes en peso
Componente 2: poliisocianato HDI hidrofilizado Bayhydur XP 2570 38,00 partes en peso
poliisocianato HDI alifatico Desmodur XP 2410 33,00 partes en peso
butil glicol acetato 29,00 partes en peso
100,00 partes en peso
Proporcion de la mezcla componentes originales: endurecedores en el barniz utilizado:
100:43 segun el peso
Barniz base acuoso:
5
agua
dispersion de poliuretano I, 27 % en peso Pollmero hlbrido de poliacrilato-poliuretano I 35 -% en peso Cymel 1133
proporcion de pasta de pigmentos otros componentes
38,59 % en peso 30,30 -% en peso 5,50 -% en peso
resina de melamina 2,80 % en peso 8,80 % en peso 14.01 % en peso 100,00 % en peso
10
Produccion de un sustrato revestido:
Un sustrato metalico tratado previamente con un barniz de inmersion catodico (Cathoguard 500, de la empresa BASF Coatings AG) y con un agente de carga (2840-20, de la empresa Glasurit GmbH) es revestido neumaticamente con el barniz base acuoso. Despues de un tiempo de evaporacion (flash off) de cinco minutos se seco durante 10 minutos a 80°C. El grosor de la capa alcanzado de ese modo se ubico entre 12 y 20 pm.
A continuation, el barniz transparente se aplico de forma neumatica. Despues de una evaporacion de cuarenta minutos tiene lugar un secado de veinte minutos a 80°C. Los grosores de las capas alcanzados de ese modo se ubicaron entre 40 y 50 pm.
Los revestimientos obtenidos de ese modo presentan las siguientes propiedades caracterlsticas:
Impresion optica:

sin aparato de coccion, brillo 20° 92 E

Iw 1,9

sw 16

distincion de imagen 82
Resistencia a los productos qulmicos:
Qulmica EN ISO 2812-1, metodo 2
GME 60409, acido sulfurico 38%, 48 h RT
sustancia de prueba
duration de la carga y temperatura de la carga modification de las superficies DIN 53230 inmediata modificacion de las superficies DIN 53230 despues de 1 h modificacion de las superficies DIN 53230 despues de 24 h modificacion de las superficies inmediata
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-
-
8
Diesel
24 h RT 0 0 0
etilenglicol 50%
24 h RT 0 0 0
isopropanol 50%
24 h RT 2 2 1
Valores mecanicos:
Pruebas de adherencia
Estructuras
BL KI
5
LY4506-99- E LY4669-23-A
GT calda de piedras impacto brillo hinchado
ISO 2409 STD 234 (empresa Scania) ISO 62721 ISO 2813
Estructuras
BL KI
sin carga (50° u.N. envejecida)
0 1,5 ok 90
96h soluble en agua + 1h RT (segun ISO 2812-2, 96h a 40°C)
0 1,5 2
4h -25°C- almacenamiento
0 1,5 ok
AMTEC (DIN 55668, 10 ciclos)
brillo inicial 20°
92
brillo 20°, sin limpieza
33
brillo 20°, con limpieza
68
tiempo de reflujo [min]
120
temperatura de reflujo [°C]
80
brillo 20°, reflujo, lado no limpiado
39
brillo 20°, reflujo, lado limpiado
80
Resultados de la prueba para sustratos plasticos revestidos con el sistema de revestimiento de dos capas Pruebas flsicas
Resultados de las pruebas
sustratos
piezas originales, estandar de la industria SMC PA /PPO PU /RIM PC-PBT GFK PPO
espesor de la capa
estandar de fabrica DIN VDA 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im
Propiedades flsicas
dureza pendular (Konig) (DIN 53 157/ ISO 1552-1973)
> 50-100 s 80 s 50 s 115 s 80 s 100 s 100 s
prueba de embutido de Erichsen (DIN 53 156)
> 4 mm 6-9 mm 6-9 mm 6-8 mm 8 mm 6-8 mm 6-8 mm
Resultados de la prueba para sustratos plasticos revestidos con el sistema de revestimiento de dos capas Pruebas flsicas
Resultados de las pruebas
prueba de curvado (de forma cillndrica) (DIN 53 152/ ISO 1519-1973)
2,5 cm <2,5 cm <2,5 cm <2,5 cm <2,5 cm <2,5 cm <2,5 cm
prueba de curvado (de forma conica) (DIN ISO 6860)
2 cm 0 cm 0 cm 0 cm 0 cm 0 cm 0 cm
prueba de reticulacion (cortes multiples) (DIN 53 151/ ISO 2409-1972)
< 1 0-1 1 1 0 1 1
prueba de calda de piedras (VDA 621 415)
1,5-3 1 1,5 1 1-2 1,5 1,5
Resultados de la prueba para sustratos plasticos revestidos con el sistema de revestimiento de dos capas Pruebas de humedad / de exposicion a la intemperie
Resultados de las pruebas
sustratos
SMC PU/RIM GFK SMC PU/RIM
espesor de la capa
estandar de fabrica DIN VDA 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im 70-80 |im
pruebas de exposicion a la intemperie
prueba de rociado con agua (estandar BASF) - 360 h
grado de burbujas (DIN 53209 ASTM D714-56)
0 0 0 0 0 0
prueba de reticulacion (DIN 53 151 ISO 2409-1972)
0-2 0-1 0-1 0-1 0-1 1
Resultados de la prueba para sustratos plasticos revestidos con el sistema de revestimiento de dos capas Pruebas de humedad / de exposicion a la intemperie
Resultados de las pruebas
Prueba de agua de condensacion - de exposicion a la intemperie DIN 50 017 ASTM D 2247-68 - 480 h
grado de burbujas (DIN 53209 ASTM D714-56)
0 0 0 0 0 0
prueba de reticulacion (DIN 53 151 ISO 2409-1972)
0-2 0-1 1 1 0-1 1

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Barniz transparente acuoso para producir un sistema de revestimiento dos capas a base de agua, a base de uretano, caracterizado porque el mismo comprende
    - al menos una dispersion secundaria de poliacrilato con una temperatura de transicion vltrea del poliacrilato Tg >20°C y
    - al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato- poliuretano
    - con una relacion en peso de la proportion de poliacrilato de la dispersion secundaria con respecto a la proportion de poliacrilato - poliuretano de la dispersion hlbrida de 1:1 a 4:1, preferentemente de 2:1 a 3:1, de forma especialmente preferente de 2,25:1 a 2,75:1, y
    - como endurecedor, al menos un poliisocianato aminosulfonico de baja viscosidad.
  2. 2. Barniz transparente acuoso segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la dispersion secundaria de poliacrilato presenta una proporcion de OH de 2,5 a 4,5 % en peso, referido a la proporcion de solidos.
  3. 3. Barniz transparente acuoso segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la dispersion secundaria de poliacrilato presenta una temperatura de transicion vltrea del poliacrilato Tg de 20 a 7o°C.
  4. 4. Barniz transparente acuoso segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la dispersion secundaria de poliacrilato presenta una viscosidad de 200 a 2500 mPas a 23°C.
  5. 5. Barniz transparente acuoso segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dispersion hlbrida de poliacrilato - poliuretano puede producirse
    - introduciendo inicialmente, en fase organica, un precursor de poliuretano que puede prepararse haciendo reaccionar al menos un diisocianato con al menos un poliester lineal y bloqueando sucesivamente los prepollmeros con dietanolamina,
    - polimerizacion, en una o mas etapas de acido (met)acrllico y/o (met)acrilato con compuestos vinllicamente insaturados en presencia del precursor de poliuretano, y
    - neutralization y separation del disolvente del proceso.
  6. 6. Barniz transparente acuoso segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mismo, como endurecedor, comprende ademas un poliisocianato hidrofobico, de baja viscosidad.
  7. 7. Barniz base acuoso para producir un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, caracterizado porque el mismo comprende al menos una dispersion de poliuretano, al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato- poliuretano y al menos una resina de melamina.
  8. 8. Barniz base acuoso segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la relacion en peso de la proporcion de agente ligante de poliuretano de al menos una dispersion de poliuretano con respecto a la proporcion de agente aglutinante del hlbrido de poliacrilato - poliuretano de al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato - poliuretano del barniz base acuoso se ubica en 3:1 a 5,5:1, preferentemente en 4:1 a 4,5:1.
  9. 9. Barniz base acuoso segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado porque al menos una dispersion de poliuretano puede producirse a partir de
    - diisocianatos o poliisocianatos UV estables,
    - polieteres y/o poliesteres con masas molares Mn entre 600 y 2000,
    - y dioles y/o etanolaminas de bajo peso molecular.
  10. 10. Barniz base acuoso segun una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato - poliuretano puede producirse
    - introduciendo inicialmente, en fase organica, un precursor de poliuretano que puede prepararse haciendo reaccionar al menos un diisocianato con al menos un poliester lineal y bloqueando sucesivamente los prepollmeros con dietanolamina,
    - polimerizacion, en una o mas etapas de acido (met)acrllico y/o (met)acrilato con compuestos vinllicamente 5 insaturados en presencia del precursor de poliuretano, y
    - neutralizacion y separacion del disolvente del proceso.
  11. 11. Barniz base acuoso segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la relacion en peso del agente aglutinante de al menos una resina de melamina, referido a la suma de las relaciones en peso de los agentes aglutinantes de al menos una dispersion de poliuretano y de al menos una dispersion hlbrida de poliacrilato -
    10 poliuretano, se ubica entre 1:2 y 1:8, preferentemente entre 1:3 y 1:4.
  12. 12. Sistema de revestimiento de dos capas a base de agua, a base de uretano, el cual comprende un barniz transparente acuoso segun una de las reivindicaciones 1 a 6, y un barniz base acuoso segun una de las reivindicaciones 7 a 11.
  13. 13. Sistema de revestimiento de dos capas a base de agua segun la reivindicacion 12, caracterizado porque al 15 menos una dispersion hlbrida de poliacrilato-poliuretano del barniz base acuoso es identica a la dispersion hlbrida de
    poliacrilato - poliuretano del barniz transparente acuoso.
  14. 14. Metodo para producir un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua segun una de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado porque un barniz transparente acuoso segun una de las reivindicaciones 1 a 6 se combina con un barniz base acuoso segun una de las reivindicaciones 7 a 11.
    20 15. Sustrato revestido con un sistema de revestimiento de dos capas a base de agua segun una de las
    reivindicaciones 12 o 13.
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