MX2011009954A

MX2011009954A - Composiciones de recubrimiento de reacabado que comprenden esteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular.

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Publication number: MX2011009954A
Application number: MX2011009954A
Authority: MX
Inventors: Deepanjan Bhattacharya; Roy Glenn Foulk; Michael Charles Shelton; Jessica Dee Posey-Dowty; Luis Guillermo Rios Perdomo; Daniel Wayne Dixon Jr; Paul Lee Lucas; Alan Kent Wilson; Jonathan Edward Lawniczak; Hieu Duy Phan; Hampton Loyd Chip Williams Iii; Kenneth Raymond Walker; Charlie Carroll Freeman Jr
Original assignee: Eastman Chem Co
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06

Abstract

Se proporciona una composición de recubrimiento de reacabado que comprende: a) por lo menos una resma de recubrimiento de reacabado; b) por lo menos un solvente; c) por lo menos un pigmento; d) opcionalmente, por lo menos un agente de reticulación; e) por lo menos un éster mezclado de celulosa que tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) mayor que 10,000 y f) por lo menos un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular. Además, también se proporcionan procesos para recubrir la composición de recubrimiento de reacabado sobre un sustrato.

Description

COMPOSICIONES DE RECUBRIMIENTO DE REACABADO QUE COMPRENDEN ESTERES MEZCLADOS DE CELULOSA DE BAJO PESO MOLECULAR CAMPO DE LA INVENCIÓN 1 Esta invención pertenece al campo de la química de celulosa, y más particularmente, a ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular que son útiles en composiciones de recubrimiento y tinta como resinas aglutinantes de baja viscosidad y modificadores de reología. Más particularmente esta invención se relaciona al uso de ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular en composiciones de recubrimiento de reacabado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las composiciones de recubrimiento de reacabado automotriz se han basado tradicionalmente en la tecnología de base de solvente con bajo contenido de sólidos. Esto permite el uso de resinas de alto peso molecular y solventes de rápida evaporación, ambos de los cuales permiten el rápido secado bajo condiciones ambientales minimizando en consecuencia los problemas relacionados con la recogida de suciedad y hundimiento en los talleres de hojalatería y pintura. Sin embargo, la legislación ambiental en todo el mundo ha dado por resultado que la industria de la pintura intente pasar hacia productos más ecológicos y "ecológicamente aptos" con atributos de desempeño similares como las formulaciones de recubrimiento convencionales. Los incrementos en el contenido de sólidos total o un reemplazo de ciertos solventes orgánicos por agua son dos alternativas disponibles para los proveedores de recubrimientos para limitar la cantidad de compuestos orgánicos volátiles (VOC) en la formulación de recubrimientos.

Los recubrimientos con alto contenido dé sólidos tienen grado limitado de encogimiento de película debido a las cantidades reducidas de solventes mientras : que los sistemas de base de agua tienen velocidades de evaporación relativamente lentas comparadas con los solventes orgánicos estándares. Por consiguiente uno de los retos que enfrentan el mercado de recubrimiento de reacabado automotriz es adaptar tecnologías más nuevas (tanto de alto contenido de sólidos como de base de agua) para lograr grados comparables de control de hojuela de aluminio como se observa en los I sistemas de recubrimiento con bajo contenido de sólidos de base de solvente convencionales.

Mientras que los recubrimientos de reacabado con base de agua ofrecen emisiones reducidas de contenido orgánico volátil (VOC) , existen varios retos asociados con la adaptación de esta tecnología en una típica instalación de reparación de colisiones. Estos pueden variar de la modificación del flujo de aire en la cabina de rociado para mejorar el equipo de rocío a fin de aplicar específicamente recubrimientos basados en agua. Las provisiones adicionales que son necesarias para equipar los talleres de hojalatería y pintura para rociar pinturas con base de agua vendrían con un nivel incrementado de inversión de capital. Por lo tanto un aditivo de desempeño que puede ser capaz del uso continuo de recubrimientos de reacabado con base de solvente pero a niveles más altos de contenido no volátil no solo ayudará a reducir las emisiones VOC sino que también evitará costos de conversión (para recubrimientos de reacabado con · base de agua) y de tomar en cuenta el mayor rendimiento debido a los sólidos totales incrementados en la composición de recubrimiento .

Esta invención proporciona el uso de ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular en una composición de recubrimiento de reacabado, que pueden elevar el contenido no volátil de la pintura a 60% (cuando es comparada con recubrimientos de reacabado con base de solvente con bajo contenido de sólidos convencionales) y todavía proporciona desempeño comparable a los sistemas tradicionales .

Los negocios de recubrimiento de reacabado automotriz en Norteamérica están bajo presión para pasarse a formulaciones que sean más bajas en emisiones de Solventes. Un número de estados han iniciado un movimiento para obligar al uso de recubrimientos con contenido más bajo de VOC para aplicaciones de reacabado automotriz. Por lo tanto existe una necesidad no cumplida de desarrollar tecnologías de recubrimiento de reacabado con menores emisiones de VOC sin comprometer los atributos de desempeño finales de la composición de recubrimiento. La incorporación de ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular en una formulación de recubrimiento de reacabado se descubrió que incrementa el nivel de sólidos en la pintura por tanto como 60% cuando se compara con recubrimientos que tuvieron cantidades similares de ésteres de celulosa convencionales, tal como éster de celulosa, CAB 381-20 producido por Eastman Chemical Company, sin causar ningún impacto signifibativo en la viscosidad de aplicación del rocío. Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular se pueden obtener de Eastman como Developmental Performance Additive (DPA) 2386. Los niveles incrementados de sólidos en la composición de recubrimiento de reacabado pueden dar por resultado emisiones de solventes más bajas, disminuyendo en consecuencia los niveles VOC así como también mejorando la productividad total de una instalación de reparación al producir excelentes propiedades de apariencia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad de la invención, se proporciona una composición de recubrimiento de reacabado que comprende: a) por lo menos una resina de recubrimiento de reacabado; b)por lo menos un solvente; c) por lo menos un pigmento; d) opcionalmente, por lo menos un agente de reticulación; e) por lo menos un éster mezclado de celulosa que tiene! un peso molecular promedio en peso (Mw) mayor que 10,000 y f) por lo menos un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular seleccionado del grupo que consiste de: (1) un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tiene las siguientes sustituciones : un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no . más de aproximadamente 0.70, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de G3-C4 de aproximadamente 0.80 a aproximadamente 1.40, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 1.20 a aproximadamente 2.34; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol /tetracloroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número, (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso ( w) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,:000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5; un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por ujidad de anhidroglucosa de aproximadamente ,3.08 a aproximadamente 3.50, que tienen las siguientes sustituciones : un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no , más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ásteres de C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano 25°C; un peso molecular promedio en número' (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1, 500 a aproximadamente 101, 000; una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3, ; un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidro glucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tiene las siguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no , más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ásteres de : C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y I un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracldroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,(600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente ???,???; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5; y mezclas de los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso de recubrimiento de un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la composición de recubrimiento de reacabado; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado se aplica cuando la capa de imprimación está humedad; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la capa de compos.ición de recubrimiento de reacabado; en donde la capa transparente se aplica cuando la capa de composición de recubrimiento de reacabado está húmeda; y en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa .transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado; en donde la composición de recubrimiento de reacabado se aplica cuando la capa de imprimación está húmeda; y en donde la capa transparente se aplica cuando la composición de recubrimiento de reacabado está húmeda; y en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se puede entender más fácilmente por referencia a la siguiente descripción detallada de la invención, y a los ejemplos incluidos en la misma .

Antes de que se divulguen y se describan las presentes composiciones de materia y métodos, se va entender que esta invención no se limita a métodos sintéticos específicos o a formulaciones particulares, a menos que se indique de otra manera, y, como tal, pueden variar de la descripción. También se va a entender que la terminología usada es para el propósito de describir .solamente modalidades particulares y no se propone para limitar el alcance de la invención.

Las formas singulares "un", "una", "la" y "el" incluyen referentes plurales a menos que el contexto lo indique claramente de otra manera.

Opcional u opcionalmente significa que el evento o circunstancias subsecuentemente descritas pueden o no ocurrir. La descripción incluye casos donde el evento o circunstancia ocurre, y los casos donde no ocurre.

Los intervalos se pueden expresar en la presente como de aproximadamente un calor particular, y/o a aproximadamente otro valor particular. Cuando tal intervalo se expresa, se va a entender que otra modalidad es del valor particular y/o al otro valor particular.

Por toda esta solicitud, donde las patentes o publicaciones son referencias, las descripciones de estas referencias en sus totalidades se proponen para ser incorporadas a manera de referencia en esta solicitud con la condición de que no contradigan las declaraciones en la presente para describir más completamente el estado de la técnica a la cual la invención pertenece.

Como se usa por toda la descripción, CAB significa un butirato de acetato de celulosa; CAP significa un propionato de acetato de celulosa; y HS-CAB significa un butirato de acetato de celulosa con alto contenido de sólidos que tiene un grado máximo alto de sustitución, un grado bajo de polimerización, una viscosidad intrínseca (IV) baja y un bajo peso molecular.

Como se usa por toda esta solicitud, el término ésteres mezclados de celulosa se usa para definir ésteres mezclados de celulosa convencionales que tienen un peso molecular promedio en peso mayor que 10,000.

Como se usa por toda esta solicitud, ésteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos significa un éster de celulosa que tiene un grado máximo alto de sustitución, un grado bajo de polimerización, una viscosidad intrínseca (IV) baja, y un bajo peso molecular.

Como se usa por toda la descripción, recubrimiento de reacabado significa recubrimientos usados para recubrir artículos después de su manufactura original, particularmente en la industria automotriz.

Como se usa por toda la descripción, el recubrimiento con alto contenido de sólidos significa una composición de recubrimiento que tiene un porcentaj e ; más alto de sólidos en la formulación que los recubrimientos tradicionales, lo cual significa típicamente formulaciones de recubrimiento que tienen mayor que o igual a 60% dé sólidos basado en el peso de la composición de recubrimiento.

En una modalidad de la invención, se proporciona una composición de recubrimiento de reacabado que comprende: a) por lo menos una resina de recubrimiento de reacabado; b)por lo menos un solvente; c) por lo menos un pigmento; d) opcionalmente, por lo menos un agente de reticulación; e) por lo menos un éster mezclado de celulosa que tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) mayor que 10,000 y f) por lo i menos un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular seleccionado del grupo que consiste de: (1) un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tiene las siguientes sustituciones : un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de aproximadamente 0.80 a aproximadamente 1.40, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 1.20 a aproximadamente 2.34; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5; un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tienen las siguientes sustituciones : un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ásteres de C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80; una viscosidad inhérente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano 25°C; un peso molecular promedio en número ( n) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso ( w) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; una polidispersividad de aproximadamente i 1.2 a aproximadamente 3, un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidro glucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tiene las siguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ásteres de C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (M„) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5; y mezclas de los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular.

Las composiciones de recubrimiento de reacabado de esta invención proporcionan excelentes propiedades de apariencia en aplicaciones de recubrimiento de reacabado como se muestra en los ejemplos.

La resina de recubrimiento de reacabado puede ser cualquier resina conocida en la técnica que tenga un contenido de sólidos de por lo menos 60% con base en el peso de la composición de recubrimiento que se puede usar para producir composiciones de recubrimiento de reacabado. En otra modalidad de la invención, la resina de recubrimiento de reacabado tiene un contenido de sólidos de entre aproximadamente 60% en peso a aproximadamente 90% en peso, o entre aproximadamente 60% en peso a aproximadamente 80% en peso, o entre aproximadamente 70% en peso a aproximadamente 80% en peso.

En una modalidad de la invención, la resina de recubrimiento de reacabado se puede seleccionar del grupo que consiste de poliésteres, polioles, poliéstejc-amidas , alquidicos, poliuretano, resinas epoxi, poliamidas, acrilicos, polímeros de vinilo, poliisocianatos, melaminas, fenólicos, resinas de urea, resinas de uretano y poliamidas. En una modalidad de la invención, los polioles incluyen, pero no se limitan a, polioles de poliéster y polioles acrilicos.

La cantidad de la resina de recubrimiento de reacabado puede variar de aproximadamente 5% eri peso a aproximadamente 90% en peso con base en el pe$o de la composición de recubrimiento de reacabado. Otro intervalo es de aproximadamente 20% en peso aproximadamente 50% en peso con base en el peso de la composición de recubrimiento de reacabado .

Solventes, pigmentos y agentes de reticulación se plantean subsecuentemente en esta descripción.

El éster de mezclado con celulosa usado en las composiciones de recubrimiento de reacabado son ésteres mezclados de celulosa convencional que tienen un peso molecular promedio en peso de mayor que 10,000 como es medido por GPC. Los ejemplos de ásteres mezclados de celulosa comerciales son CAB-171-15, CAB-381-0.1, CAB-381-0.5, CAB-381-20, CAB-551-0.01, y CAB-551-0.2; todos de los óuales se pueden obtener de Eastman Chemical Company, Kingsport, Tennessee. En otra modalidad de la invención, los ésteres mezclados de celulosa tienen un peso molecular promedio en número mayor que 16,000. En otra modalidad de la invención, el éster mezclado de celulosa tiene un grado mayor de polimerización (DP) de mayor que 50. En todavía otra modalidad de la invención, el éster mezclado de1 celulosa tiene una viscosidad inherente de mayor que 0.28 dL/g.

Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular (también llamados ésteres mezclados de celulosa con I alto contenido de sólidos) se describen en la patente norteamericana No. 7,585,905, incorporada en la presente a manera de referencia al grado de que no contradice las declaraciones en la presente. En una modalidad, los ésteres mezclado con celulosa de bajo peso molecular tienen un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, y tienen las siguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de aproximadamente 0.80 a aproximadamente 1.40, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 1.20 a aproximadamente 2.34. de acuerdo con esta modalidad, los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular exhiben una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; un peso molecular prpmedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5. En varias modalidades, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular puede comprender butirilo, o propionilo o mezclas de los dos .

En varios aspectos alternativos, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo puede ser de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.70; la viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.12 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; o del peso molecular promedio en número (Mn) puede ser de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 5,000. En ciertas modalidades, una polidispersividad puede ser de 1.2 a 2.5; una viscosidad inherente de 0.07 a 0.11 dL/g; o un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 4,000. En ciertas otras modalidades, una viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.11 dL/g; o un peso molecular promedio en número ( n) de aproximadamente 1,000 a 4,000.

En una modalidad adicional, los ásteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en la composición de recubrimiento de reacabado tiene un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, y tienen las seguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ásteres de C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de 0.20 a aproximadamente 0.80. De acuerdo con esta modalidad, los ásteres mezclado con celulosa1 de bajo peso molecular exhiben una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5. Eh varias modalidades, el áster mezclado de celulosa de bajo peso molecular puede comprender butirilo, o propionilo, o mezclas de los dos.

En varias modalidades alternativas, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo puede ser de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0-70; la viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.12 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; o del peso molecular promedio en número (Mn) puede ser de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 5,000. En ciertas modalidades, una polidispersividad puede ser de l.:2 a 2.5; una viscosidad inherente de 0.07 a 0.11 dL/g; o un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 4,000. En ciertas otras modalidades, una viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.11 dL/g; y un peso molecular promedio en número ( n) de aproximadamente 1,000 a 4,000.

En todavía otra modalidad, los ásteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular tienen un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, y tienen las siguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ásteres de C3-C4 de aproximadamente 2.11 a aproximadamente 2.91, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de 0.10 a aproximadamente 0.50. De acuerdo con esta modalidad, los ésteres mezclados de celulosa, de bajo peso molecular pueden exhibir una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número ( n) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5. En varias modalidades, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular puede comprender butirilo, o propionilo, o mezclas de los dos.

En varias modalidades alternativas, el grado de sustitución por unidad de glucosa de hidroxilo puede ser de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.70; la viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.12 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; o del peso molecular promedio en número (Mn) puede ser de aproximadamente . 1,500 a aproximadamente 5,000. En ciertas modalidades, una polidispersividad puede ser de 1.2 a 2.5; una viscosidad inherente de 0.07 a 0.11 dL/g; y un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 4,000. En ciertas otras modalidades, una viscosidad; inherente puede ser de aproximadamente 0.07 a aproximadamehte 0.11 dL/g; y un peso molecular promedio en número ' (Mn) de aproximadamente 1,000 a 4,000.

Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular pueden tener una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, o de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.11 dL/g,1 como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C, (como se define adicionalmente a continuación) , y un grado máximo de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres orgánicos, por ejemplo aquellos que tienen de 1 a 12 átomos de carbono, preferiblemente ésteres alquilicos de C2-C4, y más preferiblemente ésteres alquilicos de C2-C4 saturados, de aproximadamente 2.38 a aproximadamente 3.50.

Estos ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular son solubles en una amplia gama de solventes y mezclas de solventes, como se demuestra en los ejemplos contenidos en la Patente norteamericana 7,585,903, la cual se ha incorporado previamente a manera de referencia, haciéndolos particularmente adecuados para formulaciones de recubrimiento personalizadas. Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular pueden ser ésteres 1 de alquil celulosa, tal como metilcelulosa, o ésteres de hidroalquil celulosa, tales como ésteres de metil-hidroxipropil celulosa. Sin embargo, en algunas modalidades, los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular son ésteres que no se modifican de otra manera, es decir la celulosa se modifica solamente por la adición de funcionalidad de éster orgánico, no de funcionalidad de éter o funcionalidad de carboxilo obtenidas a través de la química de oxidación. Ciertos ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular novedosos particulares son preferidos y se proporcionan adicionalmente como modalidades adicionales de esta invención .

En todavía otra modalidad, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular tiene un grado máximo de sustitución de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.70, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C 3-C4 de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 3.50, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 2.00, y tiene una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C. Én varias modalidades alternativas, la viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.11 dL/g/ el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de i 0.10 a 0.70, el grado de sustitución por unidad de I anhidroglucosa De ésteres de C3-C4 de 1.10 a 3.25, o el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa acetilo de 0.05 a 0.90. Varios ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular de acuerdo con esta modalidad exhiben solubilidad en una amplia gama de solventes y mezclas de solventas.

En otra modalidad, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular tiene un grado máximo de sustitución de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.70, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 3.50, un 1 grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa acetilo de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 2.00, y tiene una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C. En varias modalidades alternativas, la viscosidad inherente puede ser de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.11 dL/g, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo aproximadamente 0, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de 2.60 a 3.40, o el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de 0.10 a 0.90. varios ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular de acuerdo con estas modalidades exhiben solubilidad en una amplia gama de solventes y mezclas de solventes .

En otra modalidad de la presente invención, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es un butirato de acetato de celulosa que tiene un grado máximo de sustitución de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.70, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa butirilo de aproximadamente 0.80 a aproximadamente 3.44, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa acétilo de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 2.00, y tiene una viscosidad inherente de 0.05 a 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C. En varias modalidades alternativas, la viscosidad inherente puede ser de 0.07 a 0.11 dL/g, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de 0.10 a 0.70, butirilo de 1.10 a 3.25, o acetilo de 0.10 a 0.90. Varios butiratos de acetato de celulosa de peso molecular bajo de acuerdo con esta modalidad exhiben solubilidad en una amplia gama de solventes y mezclas de solventes.

Como una modalidad adicional, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es un propionato de acetato de celulosa que tiene un grado de sustitución por Unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.70, y un grado de sustitución por únidad de anhidroglucosa propionilo de aproximadamente 0.80 a aproximadamente 3.44 y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa acetilo de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 2.00, y tiene una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C. En varias modalidades alternativas, la viscosidad inherente puede ser de 0.07 a 0.11 dL/g, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de 0.10 a 0.70, el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa propionilo de 1.10 a 3.25, o el grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de 0.10 a 0.90. Varios propionatos de acetato de celulosa de bajo peso molecular de acuerdo con esta modalidad exhiben solubilidad en una amplia gama de solventes y mezclas de solventes.

Diferentes grados y fuentes de celulosa son disponibles y son útiles para producir los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular de acuerdó con la invención, y se pueden seleccionar de borra de algodón, pulpa de madera suave, pulpa de madera dura, fibra de mai.2 y otras fuentes agrícolas, y celulosa bacteriana, entre otras. La fuente de celulosa usada para preparar los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en esta invención es importante en proporcionar un producto que tiene propiedades adecuadas. En general, una celulosa de grado de disolución se usa como material de partida para preparar los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular de esta invención. En una modalidad, la celulosa de grado de disolución tiene un contenido de -celulosa de mayor que 94%. Aquellas personas expertas en la técnica también reconocerán que el uso de celulosa de diferentes fuentes puede requerir modificaciones a las condiciones de reacción (por ejemplo temperatura, carga de catalizador, tiempo) a fin de tomar en cuenta cualquiera de las diferencias en la reactividad de la celulosa .

En ciertas modalidades, la fuente de celulosa puede ser una celulosa natural como se acaba de describir,' y que la fuente de celulosa no sea una celulosa modificada tal como éter de celulosa, por ejemplo una alquil celulosa. ,De manera similar, en ciertas modalidades, el material de partida de celulosa no es una carboxialquil celulosa, tal como carboximetilcelulosa, o cualquier derivado de celulosa que tenga funcionalidad ácida. Estos derivados de celulosa son más costosos que la celulosa naturalmente derivada ácabada de describir, y en muchos casos da por resultado ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular que son menos adecuados para el uso en formulaciones de recubrimiento, especialmente aquellas que contienen cantidades apreciables de solventes orgánicos. También se deduce que ciertos de los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en las composiciones de recubrimiento de reacabado inventivas tienen un valor ácido no mayor que aproximadamente 5, o no mayor que aproximadamente 1.

Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en las composiciones de reacabado se pueden preparar mediante un proceso de múltiples etapas. En esta proceso, la celulosa se activa con agua, seguido por desplazamiento de agua, a través del intercambio de solvente con un ácido alcanoico tal como ácido acético, seguido por tratamiento con un ácido alcanoico superior (ácido propiónico o ácido butírico) para dar un activado de celulosa húmedo con el ácido alcanoico apropiado. Después, el activado de celulosa se trata con el anhídrido deseado, en presencia de un catalizador ácido potente tal como ácido sulfúrico, para dar esencialmente un éster de celulosa completamente sustituido que tiene un peso molecular más bajoi que los ésteres de celulosa convencionales. Una solución que consiste de agua y un ácido alcanólico se adiciona lentamente a la solución "barniz de celulosa" anhidra para permitir la remoción de azufre combinado de la cadena principal de celulosa. La adición final permite una transición lenta a través del punto hidratado para dar un periodo de baja concentración de agua y alta temperatura (como resultado de la exoterma del agua que reacciona con anhídrido en exceso) en el medio de reacción. Esto es importante para la hidrólisis del azufre combinado de la cadena principal de celulosa. Este producto luego se hidroliza usando ácido sulfúrico para proporcionar un éster de celulosa parcialmente sustituido. La hidrólisis es importante para proporcionar soluciones sin gel en solventes orgánicos, y proporcionar mejor compatibilidad con otras resinas en aplicaciones de recubrimiento. Los grupos hidroxilo expuestos du'rante la hidrólisis también son importantes sitios de reticulación en muchas aplicaciones de recubrimiento.

Después, el ácido sulfúrico se neutraliza después de que se completan las reacciones de esterificación o hidrólisis por la adición de una cantidad estequiométrica e un álcali o alcanoato de metal alcalinotérreo, por ejemplo, acetato de magnesio, disuelto en agua y un ácido alcanoico tal como ácido acético. La neutralización del catalizador ácido potente es importante para la estabilidad térmica e hidrolítica óptima del producto final.

Finalmente, ya sea las formas completamente sustituidas o parcialmente hidrolizadas del éster dé celulosa se aislan al diluir el "barniz de celulosa" neutralizado final con un volumen igual de ácido acético seguido por la precipitación del "barniz de celulosa" diluido en un volumen de agua de aproximadamente 20 a 30 veces su peso, para proporcionar una partícula que se puede lavar fácilmente con agua desionizada para remover eficientemente los ácidos orgánicos residuales y sales inorgánicas. En muchos casos, se forma inicialmente un precipitado bastante pegajoso. El precipitado se puede endurecer al intercambiar el liquido de precipitación por agua limpia y permitiendo que el precipitado repose. El precipitado endurecido luego se puede lavar y moler fácilmente como sea necesario.

Los descriptores clave de la composición de un éster de celulosa son el nivel de sustitución de los diversos grupos éster (es decir, grado de sustitución o % eh peso se usan comúnmente y se plantean con detalle en otras partes de estas solicitud) , el nivel de grupos hidroxilo, y el tamaño de la cadena principal del polímero, que se pueden inferir a partir de los datos de IV, viscosidad y GPC. Los1 factores claves que afectan la composición resultante de los ásteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en esta invención son: nivel de anhídrido acético, nivel, de ácido acético, nivel de anhídrido butírico (o propiónico) , nivel de ácido butírico (o propiónico) , nivel de agua, nivel de celulosa, tipo de catalizador, nivel de catalizador, tiempo y temperatura. Una persona experta en la técnica apreciará que las mayores cargas de catalizador, temperaturas más altas, y/o tiempos de reacción más prolongados durante la esterificación se usan para producir los ásteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos, que tienen pesos moleculares más bajos que los ésteres de celulosa convencionales.

De esta manera, los ésteres de mezclados con celulosa de bajo peso molecular usados en las composiciones de recubrimiento de reacabado inventivas se pueden¡ preparar mediante un proceso de múltiples etapas. En el proceso, la celulosa se activa con agua, seguido por desplazamiento de agua a través del intercambio de solvente con un ácido alcanoico tal como ácido acético, seguido por intercambio de solvente con un ácido alcanoico superior (por ejemplo ácido propionico o ácido butírico) para dar un activado de celulosa húmedo con el ácido alcanoico apropiado (por ejemplo ácido propionico o butírico) . En este sentido, puede ser importante que la celulosa de partida tenga un contenido alfa de 94 a 99%, preferiblemente un contenido de alfa celulosa de aproximadamente 95 a 98%. El alto contenido alfa puede ser importante para la calidad de los productos finales preparados de los mismos. Los inventores han descubierto que las pulpas de celulosa de bajo contenido alfa pueden conducir a una solubilidad deficiente en los solventes orgánicos y consecuentemente a formulaciones deficientes.

Después, la celulosa activa se hace reaccionar con el anhídrido deseado en presencia de un catalizador ácido potente tal como ácido sulfúrico para dar un éster de celulosa completamente sustituido con un peso molecular más bajo que los ésteres convencionales. Una solución que contiene agua y un ácido alcanoico o mezcla de ácidos alcanoicos se adiciona lentamente a la solución de "barniz de celulosa" anhidra para permitir la remoción del azufre combinado de la cadena principal de celulosa. La adición final permite una transición lenta a través del punto hidratado para dar un período de baja concentración de agua y alta temperatura (como resultado de la exoterma del agua que reacciona con anhídrido en exceso) en el medio de reacción. Esto es importante para la hidrólisis del azufre combinado de la cadena principal de, celulosa. Este producto luego se j hidroliza usando ácido sulfúrico para proporcionar un éste de celulosa parcialmente sustituido. La hidrólisis es importante para proporcionar soluciones sin gel en solventes orgánicos, y para proporcionar mejor compatibilidad con otras resinas en aplicaciones de recubrimiento.

Después, el ácido sulfúrico se neutraliza después de que se completan las reacciones de esterificación o hidrólisis mediante la adición de una cantidad estequiométrica de un álcali o alcanoato de metal alcalinotérreo, por ejemplo acetato de magnesio, disuelto en agua y un ácido alcanoico tal como ácido acético. La neutralización del catalizador ácido potente es importante para la estabilidad térmica e hidrolitica óptima del producto final .

Finalmente, las formas ya sea completamente sustituidas o parcialmente hidrolizadas del éster de celulosa se aislan al diluir el "barniz de celulosa" neutralizado final con un volumen igual de ácido acético seguido por la precipitación del "barniz de celulosa" diluido en ufi volumen de agua de aproximadamente 20 a 30 veces su peso, para dar una partícula que se puede lavar fácilmente con agua desionizada para remover eficientemente ácidos orgánicos residuales y sales inorgánicas. En muchos casos, se forma inicialmente un precipitado bastante pegajoso. El precipitado se puede endurecer al intercambiar el liquido de precipitación por agua limpia y permitir que el precipitado repose. El precipitado endurecido luego se puede lavar y moler fácilmente como sea necesario.

En vista de la presente descripción, aquellas personas expertas en la técnica apreciarán fácilmente que, de los parámetros de proceso acabados de describir, las cargas de catalizador más altas, temperaturas más altas, y/o tiempos de reacción más prolongados durante la esterificación se usarán para obtener ésteres mezclados de celulosa, con alto contenido de sólidos que tienen pesos moleculares más bajos que los ésteres de celulosa convencionales, como es evidenciado adicionalmente en los ejemplos contenidos en la patente norteamericana No. 7,585,905, que se ha incorporado previamente a manera de referencia.

Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en esta invención tienen un peso molecular promedio en peso, Mw, como es medido por GPC, o de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; o de aproximadamente 2,000 a aproximadamente 8,500; un peso molecular promedio en número, Mn, como es medido por GPC, de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 6,000; y una polidispersividad, definida como Mw/Mn, de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 7, o de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5, o de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 2.5.

Los ésteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos de acuerdo con la invención/ algunas veces descritos en la presente como HS-CAB's,1 exhiben compatibilidad con una amplia variedad de co-resinas, compatibilidad que se define como la capacidad de dos o más resinas, cuando se mezclan conjuntamente, para formar una mezcla homogénea estable útil como una composición de recubrimiento de reacabado. Por ejemplo, un HS-CAB con aproximadamente 38% en peso de butirilo (algunas veces descrito en la presente como un HS-CAB-38) exhiben compatibilidades con el Acrylamac 2328 de Eastman, Microgel de Akzo Nobel, Duramac 2314 de Eastman, Desmodur 3300 de Bayer, XIDT de Rhodia, y Desmodur IL de Bayer, igual a o mejor que las muestras con contenido de butirilo más alto comerciales tal como CAB-551-0.01 (butirato de acetato de celulosa que contiene aproximadamente 55% en peso de butirilo, disponible de Eastman Chemical Company) . En algunos casos, los ésteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos que tienen aproximadamente 38% en : peso de butirilo, o aproximadamente 55% en peso de butirilo, son compatibles en una carga de éster a resina de 1:1 con resinas acrilicas que no son compatibles con muchos ésteres de celulosa de peso molecular convencionales. Estos cambios notables en la compatibilidad permiten a los formuladores usar un éster de butirilo medio (aproximadamente 38% en peso) en aplicaciones que de otra manera podrían requerir un CAB de butirilo más alto para propósitos de compatibilidad.

Una ventaja para ser capaz de usar un éster de butirilo medio en lugar de un éster de butirilo alto es que cuando todas las propiedades además del nivel de butirilo y el nivel de acetilo siguen siendo constantes, es decir el valor y el peso molecular de hidroxilo, el CAB de butirilo medio tiene una Tg más tal que su contraparte de butirilo alto. Otra ventaja de usar un éster de butirilo medio sobre un éster de butirilo alto es que los ésteres comeíciales de butirilo medio son frecuentemente menos solubles en solventes particulares y mezclas de solventes que sus contrapartes de butirilo alto. Esta misma tendencia se observa en general cuando se comparan los HS-CAB de butirilo medio con los HS-CAB de butirilo alto de peso molecular equivalente y el contenido de hidroxilo. Sin que se limite por la teoría, los inventores creen que las diferencias de solubilidad observada entre los ésteres de butirilo medio y butirilo alto son responsables en parte por la resistencia de volver a disolver mejorada observada con ciertos de los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular cuando se aplica una capa superior a una composición de recubrimiento de reacabado. Los inventores creen que la combinación de compatibilidad mejorada junto con solubilidad mejorada, pero' también diferenciadas, será una evaluación valiosa para los: químicos de la formulación de recubrimiento.

De esta manera, los ésteres de 1 celulosa convencionales con un contenido de butirilo más alto tienden a ser más solubles y tienen una Tg más baja 1 que sus contrapartes que tienen niveles de butirilo más bajos. Un resultado de la solubilidad incrementada es ¡ que la resistencia de redisolución de recubrimiento resultante se afecta negativamente. Una de las ventajas claves de un éster de celulosa de butirilo alto convencional tal como butirato de acetato de celulosa, CAB-551-0.01, producido por Eastman Chemical Company es su compatibilidad incrementada con muchas co-resinas cuando se comparan con un éster de butirilo medio, tal como, butirato de acetato de celulosa, CAB-381-0.1, producido por Eastman Chemical Company. Sorprendentemente, los inventores han descubierto que los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular, de butirilo medio (HS-CAB-38) tienen mejor compatibilidad con las co-resinas que un éster de celulosa de b butirilo alto de peso molecular convencional tal como CAB-551-0.01 producido por Eastman Chemical Company, mientras que exhibe una solubilidad similar. Como resultado, los formuladores de recubrimientos pueden usar los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular en formulaciones de recubrimiento de reacabado que no pueden tolerar el incremento de viscosidad impartido por la adición de CAB convencionales, mientras que proporcionan la resistencia de redisolución típica de los; ésteres mezclados de celulosa convencionales que tienen un mayor contenido de butirilo.

Como se menciona, los ésteres mezclados dé celulosa de bajo peso molecular del mismo modo muestran mejor resistencia a la redisolución que la esperada en ciertos sistemas. Esto es sorprendente, puesto que los ésteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos tienen un peso molecular más bajo que los ésteres mezclados dé celulosa convencional. Se esperaría en cambio observar una disminución en la resistencia a la redisolución con una disminución en el peso molecular. Como resultado, los formuladores de recubrimientos pueden usar los ásteres inventivos de la invención en formulaciones de reacabado que no pueden tolerar el incremento de viscosidad impartido por la adición de los CAB convencionales solamente, mientras que proporcionan la resistencia a la redisolución necesaria. El uso de ásteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular en combinación con ésteres mezclados de celulosa convencionales permiten sólidos más altos en la composición de recubrimiento de reacabado sin la necesidad de solvente adicional y rendimiento similares, sino, mejoran las propiedades de apariencia .

Tradicionalmente, los ésteres mezclados de celulosa convencionales son considerados por tener un grado máximo de sustitución (DS) de 3.0. Un DS de 3.0 indica qué existen grupos hidroxilo reactivos 3.0 en la celulosa que se pueden derivar. La celulosa nativa es un polisacárido grande con un grado de polimerización de 700 - 2,000, y de esta manera la hipótesis de que el DS máximo es 3.0 es aproximadamente correcto. Sin embargo, conforme se disminuye el , grado de polimerización, los grupos finales de la cadena principal del polisacárido se vuelven relativamente más importantes. En los ésteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos usados en las composiciones de recubrimiento de reácabado de esta invención, este cambio en el DS máximo afecta el desempeño de los ésteres mezclados de celulosa con alto contenido de sólidos, al cambiar la solubilidad en ciertos solventes y la compatibilidad con ciertas resinas de recubrimiento .

La Tabla 1 da el DSMax en varios grados de polimerización (DP) . Matemáticamente, es requerido un grado de polimerización de 401 a fin de tener un DS máximo1 de 3.00. Como la tabla indica, el incremento en DSMax que sé lleva a cabo con una disminución en DP es bajo, y para la mayor parte, la hipótesis de un DS máximo de 3.00 es aceptable. Sin embargo, una vez que el DP es suficientemente bajo, por ejemplo un DP de 21, entonces es apropiado para usar un DS máximo diferente para todos los cálculos.

Tabla 1. Efecto de DSMax sobre DP .

DP DSMax DP 1 5.00 16 3.13 2 4.00 17 3.12 3 3.67' 18 3.11 4 3.50 19 3.11 5 3.40 20 3.10 6 3.33 21 3.10 7 3.29 22 3.09 8 3.25 23 3.09 9 3.22 24 3.08 10 3.20 25 3.08 11 3.18 50 3.04 12 3.17 75 3.03 13 3.15 100 3.02 14 3.14 134 3.01 15 3.13 401 3.00 Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular usados en las composiciones de reacabado inventivas tienen un alto grado máximo de sustitución y un bajo grado de polimerización, que exhiben inesperadamente un desempeño reológico similar a los ésteres de celulosa convencionales que tienen un grado mucho más alto de polimerización. Es muy sorprendente que un HS-CAB con tal grado bajo de polimerización exhibiría tal desempeño reológico.

Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular se formulan fácilmente en las composiciones de recubrimiento de reacabado donde se usan como modificadores de reología y/o componentes aglutinantes que proporcionan orientación de hojuelas de aluminio mejorada y dureza mejorada pueden proporcionar un recubrimiento protector, de alto brillo, agua clara, para una variedad de sustratos, especialmente metal y madera.

Los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular son solubles en la mayoría de clases de solventes de recubrimiento típicos, incluyendo cetonas, ésteres, alcoholes, éteres de glicol y ésteres de éter glicol mientras que toleran la dilución con agua o hidrocarburos aromáticos.

Ejemplos de solventes típicos en los cuales los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular exhiben solubilidad incluyen acetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona, metil amil cetona, metil propil cétona, 2-propoxietanol, 2-butoxietanol, etil 3-etoxiprópionato, etanol, alcohol isopropilico de metanol, alcohol de diacetona, acetato de éter monobutilico de etilénglicol, acetato de etilo, acetato de propilo, acetato de isopropilo, acetato de butilo, éter etílico de etilénglicol de acetato de isobutilo, acetato de Eastman PM (acetato de metilo de propilenglicol ) , acetato Eastman EB (acetato de butilo de etilénglicol), Solvente Eastman PM (éter monometílico de propilenglicol), Solvente Eastman DM (éter metiílico de dietilenglicol ) , Solvente Eastman PB (éter monobutilico de propilenglicol), Solvente Eastman DE (éter etílico de dietilenglicol ) , Solvente Eastman PP (éter monopropílico de propilenglicol), Solvente Eastman EP (éter monopropílico de etilénglicol), Solvente Eastman EB (éter monobutilico de etilénglicol), Eastman 95% Tecsol C (etanol con metanol, MIBK y acetato de etilo como desnaturalizantes con 5% de agua) , N-metil-pirrolidona, Solvente Eastman EEP ( 3-etoxipropionato de etilo) y otros solventes inertes volátiles usados típicamente en composiciones de recubrimiento. Por ejemplo, las soluciones orgánicas de los ésteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular se pueden preparar al agregar1 1 a 1000 partes de solvente por parte de éster; se prefiere 1.5 a 9 partes de solvente por parte de éster.

Los ésteres de celulosa de bajo peso molecular usados en las composiciones de recubrimiento de reacábado son aditivos de flujo efectivos. La adición de los ésteres de celulosa de bajo peso molecular a las composiciones de recubrimiento de reacabado da por resultado en géneral la eliminación de defectos de superficie en la película en el curado/secado eliminación de formación de poros y cáscara de naranja) . Una ventaja distinta que los ésteres de celulosa de DP bajo, DSMax alto tienen sobre los ésteres de celulosa convencionales es que los ésteres inventivos tiene un pacto mínimo en la solución y/o viscosidad de rocío duando se adicionan a formulaciones de recubrimiento con alto contenido de sólidos. El porcentaje de los sólidos se puede incrementar, reduciendo de esta manera el VO de la formulación. Se pueden usar ésteres de : celulosa convencionales en estas mismas aplicaciones como aditivos de flujo, pero una reducción en sólidos debe acompañar en general la adición de los esteres de celulosa convencionales. Es decir, el nivel de solvente se debe incrementar para mantener una viscosidad deseable. En esta invención, hasta 50% en peso de los ésteres mezclados de ' celulosa convencionales se usan con el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular para obtener propiedades de apariencia similares o mejoradas de la composición de recubrimiento de reacabado mientras que aún mantiene un recubrimiento con alto contenido de sólidos sin el uso de más solvente, reduciendo en consecuencia los niveles VOC.

En una modalidad de la invención, el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular usado en la composición de recubrimiento de reacabado tiene un 29% en peso butirilo (Bu) y un 1.5% de contenido de hidroxi.

La cantidad del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular contenido en la composición de recubrimiento de reacabado puede variar de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 50% en peso con base en el peso de los sólidos de la resina de recubrimiento de reacabado. Otros intervalos son de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 40% en peso y de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 25% en peso.

Se pueden usar modificadores reológicos en la composición de recubrimiento de reacabado. El modificador reológico puede ser cualquiera que sea conocido en la técnica capaz de cambiar el flujo y nivelar una composición de recubrimiento. Los modificadores de reología incluyen aditivos de flujo, tales como ceras. La cantidad del modificador de reología puede variar de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 3% con base en el peso de los sólidos de polímero formadores de película.

El solvente puede ser cualquiera que sea conocido en la técnica para producir composiciones de recubrimiento. Los solventes se han descrito previamente én esta descripción. En una modalidad de esta invención, el solvente es por. lo menos un solvente orgánico seleccionado del grupo que consiste de ésteres, alcoholes de éster, cetonas, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, éteres de glicerol, ésteres de éter de glicol y alcoholes. Si es en forma de polvo, la composición de recubrimiento de reacabado se puede usar como una composición de recubrimiento en polvo. La cantidad de solvente puede variar de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 99% en peso.

El pigmento usado en esta modalidad de la composición de recubrimiento puede ser cualquiera que sea conocido en la técnica usado en las composiciones de reacabado. Los pigmentos se plantean subsecuentemente en esta descripción. En una modalidad de la invención, la hojuela de aluminio se usa como un pigmento.

En una modalidad de la invención, se pueden incluir microgeles en la composición de recubrimiento de reacabado. El microgel usado en esta modalidad de la composición de recubrimiento de reacabado puede ser cualquiera conocido en la técnica. Los microgeles no son dispersiones acuosas que puedan contener ya sea alcohol o estar sin alcohol. La cantidad de microgel contenido en la composición de reacabado puede variar de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 40% en peso con base en el peso de los sólidos de polímero formadores de película. Ejemplos comerciales de microgeles incluyen Microgel 10-1300 producido por Akzo Nobel y R-1623- 3 producido por Coroc.

Opcionalmente, la composición de recubrimiento reacabado puede contener por lo menos un agente de reticulación. En una modalidad de la invención, el Agente de reticulación comprende por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste de isocianatos, melaminas y epoxis. Estas melaminas son preferiblemente compuestos que tienen una pluralidad de grupos funcionales -N(CH2OR) 2 , en donde R es alquilo de Ci - C4, preferiblemente metilo. En general, el agente de reticulación de melamina se puede seleccionar de compuestos de la siguiente fórmula, en donde R es independientemente alquilo de Ci-C4: este sentido agentes de reticulación preferidos incluyen hexametoximétilamina tetrametoximetilbenzo-guanamina, tetrametoximetilurea, melaminas sustituidas con butoxi/metoxi mezcladas y similares. El agente de reticulación de melamina más preferido es hexametoximetilamina .

Los agentes y resinas de reticulación de iSocianato típicos incluyen diisocianato de hexametileno (HMDI), diisocianato de isoforona (IPDI), y diisocianato de, tolueno.

La cantidad de agente de reticulación puede variar dependiendo de la resina de recubrimiento de reacabado usada. La cantidad de agente de reticulación puede variar de aproximadamente 5 por ciento en peso a aproximadamente 40 por ciento en peso con base en el peso total del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular y la resina de recubrimiento de reacabado, o de aproximadamente 10 por ciento en peso a aproximadamente 30 por ciento en peso.

Cualquier material de sustrato se puede ' recubrir con la sustitución de recubrimiento de reacabado de acuerdo con la presente invención. Estos incluyen superficies, tales como, pero no se limitan a, vidrio, cerámica, papel, madera y plástico. La composición de recubrimiento de reacabado de la presente invención se adapta particularmente para sustratos de metal y específicamente para el uso en una aplicación de reacabado, tal como aluminio o acero. También se pueden recubrir varias mezclas de sustratos, por ¡ ejemplo, polipropileno, policarbonato, poliésteres, tal como polietilentereftalato, láminas acrílicas, así como también i otros sustratos sólidos. La composición de recubrimiento de reacabado se puede aplicar usando equipo dje roció convencional tal como pistolas atomizadas de ' aire o aplicadores de campana electrostáticos. ' La Tg relativamente alta (110°C) acoplad^ con el contenido de butirilo bajo permite que el éster mezclado de i celulosa de bajo peso molecular proporcione benefjicios de desempeño muy similares a los butiratos de acetato de celulosa convencionales sin causar un efecto perjudicial en los niveles VOC . La incorporación de ésteres mezclados de celulosa, con alto contenido de sólidos, de bajo peso molecular con ésteres mezclados de celulosa convencionales en composiciones de recubrimiento de reacabado con alto contenido de sólidos en niveles de aditivo (hasta 1?4 en peso i con base en los sólidos de la resina de recubrimiento de I reacabado) dio por resultado apariencia general s!imilar y muchas veces mejorada de la composición de recubrimiento de reacabado. Estas composiciones de recubrimiento de reacabado inventivas están particularmente adecuadas para el uso en artículos de recubrimiento después de su manufacturaba fin de obtener una apariencia similar o mejorada y reducen; aun las emisiones VOC. ¡ i El solvente puede ser cualquiera que sea ¡ conocido en la técnica para producir composiciones de recubrimiento. Los solventes se han descrito previamente en esta descripción. En una modalidad de esta invención, el solvente es por lo menos un solvente orgánico seleccionado del grupo que consiste de ésteres, alcoholes de éster, cetonas, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, éteres de' glicol, ésteres de éter de glicol, y alcoholes. Si es en forma de polvo, la composición de recubrimiento se puede usar ¡ como una composición de recubrimiento en polvo.

Se reconoce que los aditivos adicionales se pueden usara en las composiciones previamente descritas, incluyendo lo siguiente: aditivos de flujo, aditivos de nivelación, agentes humectantes y dispersantes, desespumantes, promotores de adhesión, auxiliares de deslizamiento, agentes antiencogimiento, estabilizadores de luz UV, biocidas, mphocidas, fungicidas, pigmentos y otros. i El solvente puede ser un solvente orgánico o una mezcla de solventes.

En otra modalidad de esta invención, se proporciona un método para producir la composición de recubrimiento de reacabado. El método comprende poner en contacto por. lo menos una resina de recubrimiento de reacabado, por lo :menos un solvente, por lo menos un pigmento, opcionalmenté por lo menos un agente de reticulación, por lo menos un éster mezclado de celulosa que tiene un peso molecular promedio en peso mayor que 10, 000, y por lo menos un éster mezclado de celulosa con alto contenido de sólidos para producir la composición de recubrimiento de reacabado. Los componentes se pueden poner en contacto en cualquier orden para producir las composiciones de recubrimiento de reacabado.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un método para recubrir un sustrato. El método comprende poner en contacto por lo menos una resina de recubrimiento de reacabado, por lo menos un solvente, por lo menos un pigmento, opcionalmente por lo menos un agente de reticulación, por lo menos un éster mezclado de celulosa que tiene un peso molecular promedio en peso de mayor qué 10,000, y por lo menos un éster mezclado de celulosa con alto contenido de sólidos para producir la composición de recubrimiento de reacabado; y aplicar la composición de recubrimiento de reacabado al sustrato.

En una modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la composición de recubrimiento de reacabado; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado se aplica cuando la capa de imprimación está húmeda; en donde la capa- de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado; en donde la capa transparente se i aplica cuando la capa de composición de recubrimiento de reacabado está húmeda; y en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado; en donde la composición de recubrimiento de reacabado se aplica cuando la capa de imprimación está húmeda; y en donde la capa transparente se aplica cuando la composición de recubrimiento de reacabado está húmeda; y en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado.

Como se usa en esta descripción, el término "húmedo" significa en estado liquido por ejemplo no seco. El término "húmedo" incluye cuando el recubrimiento es1 pegajoso al tacto. En una modalidad de la invención, la' capa de imprimación se puede aplicar en más de una capa. En otra modalidad de la invención, la capa de composición de reacabado se puede aplicar en más de una capa. En otra modalidad de la invención, la capa transparente 'se puede aplicar en más de una capa. En otra modalidad de la invención, el tiempo entre múltiples capas de imprimación, reacabado o transparente es de aproximadamente 1 minuto .

En una modalidad de la invención, el tiempo entre la aplicación de la capa de imprimación y la 1 capa de reacabado es un mínimo de 2 minutos. En otra modalidad de la invención, el tiempo entre la aplicación de la ' capa de imprimación y la capa de reacabado es de 4 minutos cmás.

En una modalidad de la invención, el tiempo entre la composición de reacabado y la capa transparente ; es de un mínimo de 2 minutos. En otra modalidad de la invención, el tiempo entre la aplicación de la capa de reacabado y la capa transparente es de 4 minutos o más.

El éster mezclado de celulosa con alto contenido de sólidos de bajo peso molecular contenido en la composición de reacabado inventiva ayuda a prevenir que la ' capa de imprimación se mezcle con la composición de recubrimiento de reacabado y la composición de recubrimiento de reacabado se mezcle con la capa transparente.

En otra modalidad, el sustrato recubierto se envía a una zona de curado. La zona de curado puede contener por lo menos un horno. En una modalidad de la invención, el tiempo entre la aplicación de la capa transparente y el envío a la zona de curado es un mínimo de aproximadamente 5 minutos. En otra modalidad, la cantidad de tiempo es de aproximadamente 7 a aproximadamente 10 minutos. La temperatura del horno puede variar de aproximadamente 67 °C (15°F) a aproximadamente 93 °C (200°F) durante un mínimo de 5 minutos, que puede ser seguido por un curado de 10 minutos a aproximadamente 141°C (285°F) .

En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recubrir un sustrato que comprende: a) aplicar una capa de imprimación al sustrato para producir un sustrato imprimado; b) aplicar una composición de reacabado al sustrato imprimado mientras que la capa de imprimación está húmeda para producir un sustrato reacabado; y c) aplicar una composición transparente al sustrato reacabado, mientras que la composición de reacabado está húmeda y opcionalmente la capa de imprimación está húmeda para producir uri sustrato recubierto .

Como un aspecto adicional de la presente invención, las composiciones de recubrimiento de reacabado anteriores están comprendidas adicionalmente de uno o más aditivos de recubrimiento. Estos aditivos están en general presentes en un intervalo de aproximadamente 0.1 a 15 por ciento en peso, con base en el peso total de la composición. Los ejemplos de tales aditivos de recubrimiento incluyen agentes de nivelación, de reologia y de control de flujo tale como siliconas, fluorocarburos o celulósicos; agentes de matiz; agentes de pigmento, humectación y dispersión; surfactantes ; absorbedores de luz ultravioleta (UV) ; estabilizadores de luz UV; pigmentos de tinción; agentes desespumantes y antiespumantes ; agentes anti-asentamiento, anti-hundimiento y de viscosidad; agentes anti-encogimiento; agentes antiinundación y anti-flotación; fungicidas y mohocidas; inhibidores de corrosión; agentes espesantes; o agentes coalescentes .

Ejemplos específicos de aditivos de recubrimiento adicionales se pueden encontrar en Raw Materials Index, publicado por the National Paint & Coatings Association, 1500 Rhode Island Avenue, N.W., Washington, D.C. 20005.

Ejemplos de agentes de matiz incluyen sílice sintética, disponible de the Davison Chemical División of W. R. Grace & Company bajo la marca registrada SYLOIDMR; polipropileoe , disponible de Hercules Inc., bajo la marca registrada HERCOFLATMR; silicato sintético, disponible de J. M Huber Corporation bajo la marca registradas ZEOLEXMr; y polietileno .

Ejemplos de agentes dispersantes y suriactantes incluyen bis (tridecil) sulfosuccinato de sodio, di (2-etilhexil) sulfosuccinato de sodio, dihexilsulfosuccinato de sodio, diciclohexil sulfosuccinato de sodio, sulfosuccinato de sodio, diisobutil sulfosuccinato de sodio, isodecil sulfosuccinato de disodio, semi-éster de alcohol etoxilado de disodio de ácido sulfosuccinico, alquilamidopolietoxi sulfosuccinato de disodio, N- (1, 2-dicarboxi-etil ) -A7-oxtadecil sulfosuccinamato de tetrasodio, N-octasulfosuccinamato de disodio, nonilofenol etoxilado sulfatado, 2-amino-2-metil-l-propanol y similares.

Ejemplos de agentes de viscosidad, suspensión y de control de flujo incluyen fosfato de poliaminoamida, sales de ácido carboxilico de alto peso molecular de poliaminoamida, y sal de alquilamina de un ácido graso insaturado, todos son disponibles de BYK Chemie E.U.A. bajo la marca registrada ANTI TERRAMR. Ejemplos adicionales incluyen copolimeros de polisiloxano, solución de poliacrilato, ésteres de celulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxietil celulosa hidrofóbicamente modificada, hidroxipropil celulosa, cera de poliamida, cera de poliolefina, carboximetil celulosa, poliacrilato de amonio, poliacrilato de sodio, y óxido de polietileno.

Varios agentes antiespumantes propietarios son comercialmente disponibles, por ejemplo, bajo la marca resitrada BRUBREA de Buckman Laboratories Inc.,: bajo la marca registrada BYKMR de BYK Chemie, E.U.A. , bajo las marcas registradas FOA ASTERMR y NOPCOMR de Henkel Corp . /Coating Chemicals, bajo la marca registrada DREWPLUSMR de the Drew Industrial División of Ashland Chemical Company, bajo las marcas registradas TROYSOLMR y TROYKYDMR de Troy Chemical Corporation, y bajo la marca registrada SAGMR de Union Carbide Corporation.

Ejemplos de fungicidas, mohocidas, y biocidas incluyen 4 , 4-dimetiloxazolidina, 3 , 4 , 4 -trimetil-oxazolidina, metaborato de bario modificado, ZV-hidroxi-metil-N-metilditiocarbamato de potasio, 2- ( tiociano^met iltio) benzotiazol, dimetil dit iocarbamato de potasio, adamantano, N- ( triclorometiltio) ftalimida, 2,4,5,6-tetracloroisoftalonitrilo, ortofenil fenol, 2,4,5-triclorofenol , ácido deshidroacético, naftenato de cobre, octoato de cobre, arsénico orgánico, óxido de tributil estaño, naftenato de zinc y 8-quinolinato de cobre.

Ejemplos de absorbedores de U.V. y estabilizadores de luz U.V. incluyen benzofenona sustituida, benzotriazol sustituido, amina impedida, y benzoato impedido, disponibles de American Cyanamide Company bajo la marca registrada Cyasorb UV, y disponibles de Ciba Geigy bajo la marca registrada TINUVIN, y diet il-3-acetil-4-hidroxi-bencil-fosfonato, 4-dodeciloxi-2-hidroxi-benzofenona, y monobenzoato de resorcinol .

En la presente descripción, los siguientes términos tienen los significados proporcionados: Como se usa en los ejemplos y por ' toda la solicitud, MEK significa metil etil cetona; MPK significa metil propil cetona; MAK significa metil amil cetona; P acetato o acetato Eastman PM significa metil acetato de propilenglicol; acetato EB o acetato Eastman EB significa acetato de butil de etilenglicol ; PM o Eastman PM significa éter monometílico de propilenglicol; DM o Eastman DM significa éter metílico de dietilenglicol ; PB o Eástman PB significa éter monobutílico de propilenglicol; DE o Eastman DE significa éter etílico de dietilenglicol; PP o Eastman PP significa éter monopropílico de propilenglicol; Solvente EP o Solvente Eastman EP significa éter monopropílico de etilenglicol; Solvente EB o Solvente de Eastman EB significa éter monobutílico de etilenglicol; Tecsol C, 95% significa etanol con metanol, MIBK y acetato de etilo como desnaturalizantes con 5% de agua; NMP significa n-metil pirrolidona; y Solvente EEP o Solvente Eastman EEP significa 3-etoxipropionato de etilo.

Cualquier material de sustrato se puede recubrir con la composición de recubrimiento de reacabado de acuerdo con la presente invención. Estas incluyen superficies, tales como, pero no se limitan a, vidrio, cerámica, papel,, madera y plástico. La composición de recubrimiento de reacabado de la presente invención se adapta particularmente para ¡sustratos de metal y específicamente para el uso en una aplicación de recubrimiento de reacabado. La composición de recubrimiento de reacabado se puede aplicar usando equipo de rocío convencional tal como pistolas atomizadas con aire o aplicadores de campana electrostáticos.

Ejemplos Método de Aplicación: Se formularon, se prepararon y se redujeron seis composiciones de recubrimiento de reacabado a iso-viscosidad de aproximadamente 16 segundos de Tasa Ford 4. Se les aplicó rocío a las muestras de reacabado por un pintor experimentado en un taller de reparación automotriz local (Pro Body Shop Kingsport, TN . ) . Para cada una de las seis muestras de reacabado, se recubrieron cuatro paneles e-coat; {1) STG Full Curved Panel de aluminio (Parte No. 100111-RCP) suministrado de StarTech Services junto con (3) paneles planos de 4 pulgadas x 12 pulgadas 0.032 E-recubiertos CRS (Parte No. APR37470) suministrados de ACT Laboratories. Antes del inicio del trabajo de aplicación, todos los paneles del sustrato se lijaron a mano usando lijas de 2000 granos, se limpiaron con isopropanol, y se volvieron a colocar dentro de la cabina de rociado. Para minimizar los defectos en la aplicaaión de la composición de recubrimiento de reacabado, se realizó una limpieza final de todos los paneles usando un paño antiestático de DuPont por el personal de reparación inmediatamente antes de la aplicación. Se usó una pistola Sata RP-2000 (boquilla de fluido de 1.3 mra) para aplicar la composición de recubrimiento de reacabado en 3 capaé, con un secado de 5 minutos entre capas. Las seis composiciones de recubrimiento de reacabado se aplicaron por rocío en sucesión a 22°C (72°F). Una vez que se completó la aplicación de la composición de recubrimiento de reacabado transdurrió un tiempo de secado de treinta minutos antes de la aplicación de la capa superior. Todos los paneles, excluyendo (19 el panel plano para cada muestra de la composición de recubrimiento de reacabado, se recubrieron con la capa transparente de Reacabado Comercial ( Spies-Hecker 8035) rutinariamente usada por el taller de hojalatería y pintura. Se usó una pistola Sata RP-3000 (boquilla de fluido de 1.3 mm) para aplicar la capa transparente en 1.5 capas, con un secado de 1 minuto entre capas. Una vez que se completó la aplicación de la capa transparente, la temperatura de la cabina de rociado se incremento a 68°C (155°F) y se mantuvo a esa temperatura durante 30 minutos. Después del tiempo de horneado de 30 minutos, la cabina se dejó enfriar a 22°C (72°F) . Todos los paneles luego se removieron de la cabina de rociado, se dejaron a un lado y se dejaron asentar durante toda la noche antes de que se recolectaran los datos de apariencia en todos los paneles. El espesor de la película seca, Wavesdan, y los datos X-rite se recolectaron de los paneles planos únicamente. Los paneles curveados se aplicaron para propósitos de muestra únicamente.

Métodos de Recolección de Datos Procedimiento de la Medición de la Exploración de onda: En este estudio, se uso un instrumento doble de exploración de ondas YK-Gardner para medir el perfil óptico de la superficie de alto brillo de los paneles al usar una fuente de luz láser. Un LED de alta energía infrarrojo, adicional, que ~£ue otra parte del instrumento doble de exploración de ondas, midió el mismo espectro de superficie (0.1 - 30 mm) . La medición de opacidad recolectada por el instrumento doble de exploración de ondas dio información en las cualidades de formación de imágenes de la superficie caudadas por las estructuras < 0.1 mm. ASTM D5767-95 (200 ) "Métodos de Prueba Estándares para la Medición Instrumental de Distinción de Brillo de Imágenes de Superficies de Recubrimiento", ASTM Internacional, sirvió como el estándar por el cual se recolectaron los datos referenciados . Se tomaron tres lecturas en cada panel experimental. Se reportaron los valores promediados para a, Wb, Wc, Wd, We, Distinción de Imagen (DOI), Opacidad (Du), Onda larga (LW) , y Onda corta (S ) .

Procedimiento de la Medición X-Rite: Un espectrofotómetro de Múltiples Ángulos Portátil X-Rite Modelo MA68II se usó para recolectar los valores del índice Flop, así como también los datos L* en ángulos de 15°, 45°, 75° y 110°. El instrumento se calibró con estándares de calibración suministrados antes de la evaluación de la muestra. El índice flop es la medición en el cambio en la reflectancia de un color metálico conforme se rota a través del intervalo de los ángulos de observación. Un índice flop de 0 indica un color sólido mientras que un color de reacabado/de capa transparente metálico o aperlado con flop muy alto puede tener un índice flop de 15-17. 2.69L*15«- L*!^.)111 Indice Flop = Se reportó un promedio de tres lecturas; de cada punto de datos .

Procedimiento de Medición del Espesor de la Película Seca (DFT) : Un calibre de espesor de recubrimiento Positector 6000 FN 1 (s/n 6747) obtenido de Paul N. Gardner Co. se usó para determinar el espesor de la película seca tanto de la composición de recubrimiento de reacabado como la capa transparente aplicada. El instrumento se calibró y se estandarizó a un valor de 0 mils en el panel de E-coat no recubierto. Se reportó un promedio de tres lecturas para la composición de recubrimiento de reacabado y la capa transparente sobre cada panel.

I Materiales Comerciales Usados en los Ejemplos Resina de Poliéster Setal 1603 manufacturada por Nuplex Resins.

Resina Acrilica Paraloid B-66 manufacturada por Rohm y Haas .

Esteres mezclados de celulosa DPA manufacturados por Eastman Chemical Company. ! Cera Ceratix 8461 manufacturada por BYK Additives and Instruments Aditivo de Flujo BYK-306 manufacturado por BYK Additives and Instruments Resina de Melamina Cymel 327 manufacturada por Cytex. 1 CAB381-20 y CAB381-2 manufacturados por Eastman Chemical Company.

Hojuela de Aluminio Eckart 3540 manufacturada por Eckart.

Tabla 2: Composiciones de Recubrimiento de Acabado Automotriz Peso (g) Ej . Ej. Ej. Ej. Ej. Ej. compacompainventivo inventivo inventivo inventivo rativo rativo 1 2 3 4 1 2 Material Resina de Poliéster 30.8 30.8 30.8 27.2 30.8 30.8 Setal 1603 (78% de TS) Resina Acrílica Paraloid B-66 160 160 160 141.6 160 160 (50% de TS) Colorante DuPont 805J 4 4 4 4 4 4 (50% de TS) Colorante DuPont 890J 4 4 4 4 4 4 (50% de TS) Cera Ceratix 8461 44 44 44 44 44 44 (5% de TS) Resina de Melamina 4 4 4 4 4 4 Cymel 327 Aditivo de Flujo BYK 4 4 4 4 4 4 306 Hojuelas de Aluminio Eckart 3540 (70% de 25.6 25.6 25.6 25.6 25.6 25.6 TS) CAB381-20 (10% de 120 0 0 0 0 0 TS) CAB381-2 (20% de 0 60 0 0 0 0 TS) DPA 2386 (40% de TS) 0 0 30 60 0 0 80% DPA2386/ 20%CAB381-20 (30% de 0 0 0 0 40 0 TS) 90% DPA 2386/10% CAB381-20 (30% de 0 0 0 0 0 40 TS) Solvente Reductor 3.6 63.6 93.6 85.6 83.6 83.6 DuPont 7175 S 400 400 400 400 400 400 Propiedades Físicas : Sólidos asi preparados (% en 37 37 37 37 37 37 peso) Sólidos Medios (% en 18.2 22.8 30.7 28.6 26.7 22.3 peso) Viscosidad de Copa 16.1 15.8 15.6 16 16 16 Ford #4 Adición del Solvente para alcanzar 16 s 400 325 220 300 352 355 (Copa Ford #4) 7.23 7.37 7.6 7.49 7.44 7.33 lb/Galón 708.0 682.5 631.8 641.5 654.1 683.2 VOC(g/litro) TS - Sólidos Totales en Porcentaje en Peso DATOS DE LA INVENCIÓN Tabla 3 : Datos de Apariencia Datos del Datos del Escaneo de Color Onda # de Descripción Capa CF DOl Opacidad índice Flop Ejemplo Ejemplo Control (CAB381-20) BC 25.37 Comparativo 1 TS = 18.2% BC/CC 25 69.2 48.2 22.09 Ejemplo Control (CAB381-2) BC 22.93 Comparativo 2 TS = 22.8% BC/CC 38.9 76 36.7 20.49 Ejemplo 10% DPA 2386 BC 22.44 Inventivo 1 TS=30.7% BC/CC 34.5 71.5 43.9 21.05 Ejemplo 20% DPA 2386 BC 22.37 Inventivo 2 TS = 28.6% BC/CC 47.8 81.5 27.8 20.97 Ejemplo 80% DPA 2386 / BC 18.53 Inventivo 3 CAB381-20 TS = 26.7% BC/CC 41 80.1 32.2 18.2 E emplo 0% DPA 2386/ CAB BC 20.14 Inventivo 4 381-20 TS - 22.3% BC/CC 35.7 75.7 37.1 16.8 TS - Sólidos Totales (% en peso) BC - Composición de recubrimiento de reacabado CC - Capa transparente CF - Valor Ford Combinado, que es el promedio de brillo, DOI, y Opacidad.

A partir de estos datos, se muestra que los sólidos de las composiciones de recubrimiento de reaqabado se incrementaron, mientras que los datos de apariencia permanecieron relativamente constantes o se mejoraron; permitiendo en consecuencia una reducción en los solventes lo cual disminuye el contenido VOC de la composición de recubrimiento de reacabado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición de recubrimiento de r'eacabado, i caracterizada porque comprende: a) por lo menos una resina de recubrimiento de reacabado; b) por lo menos un solvente; c) por lo menos un pigmento; d) opcionalmente , por lo menos un agente de reticulación; e) por lo menos un éster mezclado de celulosa que tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) mayor que 10,000 y f) por lo menos un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular seleccionado del grupo que consiste de: (1) un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a i aproximadamente 3.50, que tiene las siguientes sustituciones : un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70, un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de aproximadamente 0.80 a aproximadamente 1.40, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamertte 1.20 a aproximadamente 2.34; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetraclofoetano a 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5; un éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidroglucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tienen las siguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no , más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10/000; una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3, un éster mezclado de . celulosa de bajo peso molecular que tiene: un grado total de sustitución por unidad de anhidro glucosa de aproximadamente 3.08 a aproximadamente 3.50, que tiene las siguientes sustituciones: un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo de no más de aproximadamente 0.70; un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de ésteres de C3-C4 de aproximadamente 1.40 a aproximadamente 2.45, y un grado de sustitución por unidad de anhidroglucosa de acetilo de aproximadamente 0.20 a aproximadamente 0.80; una viscosidad inherente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.15 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C; un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,600; un peso molecular promedio en peso ' (Mw) de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 10,000; y una polidispersividad de aproximadamente 1.2 a aproximadamente 3.5; y mezclas de los esteres mezclados de celulosa de bajo peso molecular.

2. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el éster de C3-C4 del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular comprende butirilo, y en donde el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular forma una solución transparente como una mezcla de 10 por ciento en peso en por lo menos un solvente seleccionado del grupo que consiste de éter monometilico de propilenglicol , acetato de metilo de propilenglicol, éter dietilico de dietilenglicol .

3. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el éster de C3-C4 en el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular comprende propionilo.

4. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el grado sustitución por unidad de anhidroglucosa de hidroxilo en el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.70.

5. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la viscosidad inherente del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.12 dL/g, como es medido en una solución de 60/40 (p/p) de fenol/tetracloroetano a 25°C.

6. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el peso molecular promedio en número ( n) del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es de aproximadamente 1,500 a aproximadamente 5,000.

7. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la polidispersividad del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es de 1.2 a 2.5.

8. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el éster de C3-C4 en e 'éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular comprende butirilo, y en donde el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular exhibe una viscosidad no mayor que 6,000 centipoises como una solución al 50% en peso en una mezcla de 90/10 en peso de acetato de n- butirilo/xileno .

9. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el éster de C3-C4 del éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular comprende butirilo, y en donde el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular forma una , solución transparente como una mezcla de 10 por ciento en peio en por lo menos un solvente seleccionado del grupo que consiste de cetona C-ll, diisobutil cetona, éter monopropílico de propilenglicol , éter monopropilico de etilenglicol, éster monopropilico de etilenglicol, metanol, tolueno, y una mezcla de alcohol isopropilico/agua de 90/10 en peso.

10. La composición de recubrimiento de eacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la resina de recubrimiento de reacabado es por lo menos una seleccionada del grupo que consiste de poliésteres, poliéster-amidas, alquídicos, poliuretanos, resinas epoxi, poliaminas, acrilicos, polímeros de vinilo, poliisocianatos, melaminas, fenólicos, resinas de urea, resinas de uretano, poliamidas y otros ésteres de celulosa.

11. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la cantidad total del éster mezclado de celulosa y' el éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular varia de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 20% eri peso con base en el peso de la composición de recubrimiento de reacabado. ,

12. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la cantidad de éster mezclado de celulosa al éster mezclado de celulosa de bajo peso molecular es en una relación de hasta 50:50 en peso con base en el peso de la composición de recubrimiento de reacabado.

13. La composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la cantidad de éster mezclado de celulosa de bajo peso moleculares está en una relación de 5:95; 10:90,; 15:85; 20:80; 25:75; 30:70; 35:65; 40:60; o 45:55.

14. Un articulo conformado o formado, caracterizado porque se recubre con la composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1.

15. Un proceso para recubrir un sustrato, el proceso caracterizado porque comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos ;una capa transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1.

16. Un proceso para recubrir un sustrato, el proceso caracterizado porque comprende: a) aplicar, por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la composición de recubrimiento de réacabado; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado se aplica cuando la capa de imprimación está húmeda; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1.

17. Un proceso para recubrir un sustrato, el proceso caracterizado porque comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado; en donde la capa transparente se aplica cuando la capa de composición de recubrimiento de reacabado está húmeda; y en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1.

18. Un proceso para recubrir un sustrato, el proceso caracterizado porque comprende: a) aplicar por lo menos una capa de imprimación al sustrato, b) aplicar por lo menos una capa de composición de recubrimiento de reacabado a la capa de imprimación, y c) aplicar por lo menos una capa transparente a la capa de composición de recubrimiento de reacabado; en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado se aplica cuando la capa de imprimación está húmeda; y en donde la capa transparente se aplica cuando la composición de recubrimiento de reacabado está húmeda; y en donde la capa de composición de recubrimiento de reacabado comprende la composición de recubrimiento de reacabado de conformidad con la reivindicación 1.