MXPA00006253A - Procedimiento para la preparacion de una composicion de laca en polvo. - Google Patents

Abstract

Se describe un procedimiento para la preparacion de una composicion de laca en polvo a base de poliester mediante a) calentamiento comun o separado a una temperatura de 120-200¦C de A) 99-40% en peso de precondensados de poliester, y/o de monomeros utilizables para la preparacion de los mismos, B) 1-60% en peso de pigmentos y C) 0-10% en peso de aditivos de humectacion y/o aditivos adicionales que se usan convencionalmente para lacas, en donde los porcentajes en peso dan un total de 100%, b) mezclado homogeneo de los componentes A), B) y C) con la aplicacion de esfuerzos cortantes y con la temperatura de calentamiento mantenida, c) dispersion de la mezcla obtenida en un medio de dispersion a una temperatura igual o mayor que la temperatura de fusion de los componentes de partida A), B) y C) con policondensacion adicional del precondensado de poliester A), y/o de los monomeros, d) enfriamiento de la dispersion y adicion de un agente de entrelazamiento convencional para el poliester y opcionalmente de aditivos convencionales, dentro de la escala de temperatura de 60 a 140¦C.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACION DE UNA COMPOSICION DE LACA EN POLVO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a la preparación de lacas en polvo de color en particular para usarse en composiciones de recubrimiento en polvo. La invención también se refiere al uso de lacas en polvo obtenidas para el recubrimiento de sustratos, así como a los sustratos recubiertos obtenidos de esta manera. Las lacas en polvo generalmente se preparan mediante tecnología de extrusión convencional. Para esto, los constituyentes de la laca en polvo, es decir los aglutinantes, agentes de curación y pigmentos opcionales así como aditivos adicionales, como sólidos, se pre-mezclan uniformemente en estado seco en las relaciones cuantitativas requeridas, y luego se funden a la temperatura más baja posible en un extrusor y se intermezclan uniformemente. Los aglutinantes y agentes de curación se plastifican, y los pigmentos y extensores opcionalmente contenidos se humedecen. El material extruido opcionalmente de color que se obtiene se enrolla en una capa delgada, se enfria y se tritura en granulos gruesos que se muelen a la laca en polvo terminada en un molino. Pueden surgir dificultades en este procedimiento, en particular con respecto a los procedimientos de extrusión y molido. El procedimiento de extrusión puede realizarse muy lentamente para mezclas aglutinantes sumamente reactivas, de tal manera que ocurre gelificación parcial durante la cual un tiempo de residencia reducido en el extrusor influye negativamente en la dispersión de pigmentos en el aglutinante. Por lo tanto, sólo los aglutinantes dentro de una escala de viscosidad específica pueden procesarse por extrusión. El amplio espectro de tamaño de partículas dentro de la escala de 0.1 a 500 micrómetros, por ejemplo, que se forma durante el molido necesita procedimientos de tamizado y molido adicionales para aplicaciones específicas. Además, los polvos finos que surgen son poco ventajosos en términos de salud y tecnología de procesamiento. También se conoce el uso de compuestos inertes de bajo peso molecular en la forma de fluidos comprimibles como un agente auxiliar para la preparación de lacas en polvo. Aquí, la solución o suspensión formada por el fluido comprimible y los componentes de la composición de laca en polvo se asperjan bajo expansión, para que el enfriamiento creado por el procedimiento de expansión provoque la formación de partículas de laca en polvo. Los tamaños de partícula de 5 a 150 micrómetros, pero también partículas muy finas dentro de la escala de 1 a 5 micrómetros, pueden obtenerse utilizando boquillas correspondientes. Las altas presiones y grandes cantidades de gas son generalmente necesarias en dichos procedimientos para poder disolver los sólidos relevantes en el fluido supercrítico. Otros métodos para preparar polvos se basan en los llamados "procedimientos de dispersión no acuosos (NAD)". Aquí, un polímero o precursor de polímero, por ejemplo un poliéster, se incorpora en un medio de dispersión a una temperatura de menos de 200°C, por ejemplo. Para poder preparar polvos de color, se agregan pigmentos a la dispersión, preferiblemente después de enfriar la dispersión. Las partículas de polvo correspondientes se obtienen por enfriamiento, separación y secado adicionales de las partículas resultantes. La adición de los pigmentos a una temperatura reducida, por ejemplo a temperatura ambiente o ligeramente más alta, trae problemas con respecto a la cohesión entre las partículas de polímero y las partículas de pigmento, ya que ocurre separación entre las partículas. Si, por otro lado, los pigmentos se agregan a la dispersión a una temperatura relativamente alta, los tamaños de partículas se alteran. En general con dichos procedimientos es difícil obtener una distribución de tamaño de partícula estrecha así como partículas homogéneamente organizadas. Los recubrimientos con composiciones de laca en polvo basados en dichos polvos de laca NAD son pocos satisfactorios debido a los defectos en la película de laca, por ejemplo craterización. El objeto de la presente invención es desarrollar un procedimiento con base en un procedimiento NAD para polvos de laca pigmentados, mediante el cual se obtienen partículas en polvo que tienen una escala de tamaño de grano estrecha y organización de partículas homogénea, y se obtienen recubrimientos en polvo con composiciones de laca en polvo basadas en polvos de laca pigmentados preparados de esta manera, que tienen las características de laca deseadas. El objeto se logra mediante un procedimiento provisto por la invención para la preparación de una composición de laca en polvo a base de poliéster por a) calentamiento común o separado a una temperatura de 120-200°C de A) 99-40% en peso de uno o más precondensados de poliéster, y/o de monómeros útiles para la preparación de los mismos, B) 1-60% en peso de uno o más pigmentos y C) 0-10% en peso de uno o más aditivos de humectación y/o aditivos adicionales que se utilizan convencionalmente para lacas, en donde los porcentajes en peso dan un total de 100%, b) mezclado homogéneo de los componentes A), B) y C) con la aplicación de esfuerzos cortantes y manteniendo la temperatura de calentamiento, c) dispersión en un medio de dispersión de la mezcla obtenida, a una temperatura igual o mayor a la temperatura de fusión de los componentes de partida A), B) y C) con policondensación adicional del precondensado de poliéster A), y/o de los monoésteres de los mismos hasta obtener un poliéster de un peso molecular deseado, d) enfriamiento de la dispersión y adición de un agente de entrelazamiento convencional para el poliéster y opcionalmente de aditivos convencionales, dentro de la escala de temperatura de 60 a 140°C. La mezcla homogénea de los componentes con la aplicación de esfuerzos cortantes puede llevarse a cabo, por ejemplo, dentro de un período de 10 a 100 minutos, dependiendo del tipo de componentes de partida, en particular dependiendo del tipo y cantidad de pigmentos utilizados. Para poder alcanzar el peso molecular deseado del poliéster hasta una región de, por ejemplo, 50 000 g/mol, la temperatura en el medio de dispersión puede estar dentro de la escala de 120 a 280°C después de la adición de la composición. Después que el peso molecular deseado ha sido alcanzado, la reacción puede concluirse disminuyendo la temperatura. La reacción puede concluirse en cualquier momento por enfriamiento correspondiente. Para poder preparar composiciones de laca en polvo el procedimiento puede realizarse de manera continua al peso molecular final deseado antes de la adición del agente(s) de entrelazamiento. El procedimiento puede ser interrumpido después que la composición que será utilizada de acuerdo con la invención ha sido calentada y mezclada homogéneamente con la aplicación de esfuerzos cortantes, esto es después que se ha obtenido un precondensado de poliéster de color homogéneamente mezclado después de la adición de pigmentos y opcionalmente aditivos de humectación, y el precondensado de poliéster de color puede someterse a almacenamiento provisional hasta que se hace reaccionar adicionalmente.

De manera preferida, el procedimiento se realiza de manera continua hasta que se obtiene un poliéster de peso molecular final deseado. Esto se logra manteniendo la temperatura dentro de una escala, por ejemplo, entre 120 y 280°C en el medio de dispersión y destilando los productos de condensación, tales como, por ejemplo, agua, metanol. Para poder preparar las composiciones de laca en polvo la dispersión se enfría con la composición que será utilizada de acuerdo con la invención a temperaturas de entre 60 y 140°C, y el agente(s) de entrelazamiento así como aditivos adicionales opcionales se agregan al baño de dispersión bajo estas condiciones. La laca en polvo de color terminada da como resultado después de enfriar, separar y secar la dispersión por procedimientos convencionales. Para poder procesar adicionalmente el precondensado de poliéster de color que ha sido sometido opcionalmente a almacenamiento provisional éste puede, después de calentarse a una temperatura de 120 a 200°C, dispersarse en un medio de dispersión a una temperatura igual o mayor a la temperatura de fusión de los componentes de partida, por ejemplo de 180 a 280°C, opcionalmente con estabilizadores de dispersión, hasta alcanzar el peso molecular final. Después de enfriar la dispersión a una temperatura de 60 a 140°C, el agente de entrelazamiento y opcionalmente los aditivos pueden agregarse al medio de dispersión y la laca en polvo de color terminada puede obtenerse después de enfriar, separar y secar. Después de enfriar, por ejemplo, a temperatura ambiente o a menos de 60°C, separar y secar las partículas de acuerdo con el procedimiento de la invención se obtiene una laca en polvo de color cuya estructura de partículas está organizada homogéneamente y cuya distribución de tamaño de grano está en una escala estrecha de 10 a 50 micrómetros. Los aceites alifáticos, por ejemplo, que tienen un punto de ebullición de 150 a 300°C pueden servir como la base de dispersión. Los aceites son generalmente libres de aromáticos. Los aromáticos también pueden comprenderse de manera opcional, preferiblemente en una cantidad de menos de 2% en peso. El baño de dispersión puede comprender opcionalmente uno o más estabilizadores de dispersión, por ejemplo en una cantidad de hasta 5% en peso, en relación al componente de poliéster. Estos pueden ser aditivos de humectación convencionales que se incorporan en el baño por agitación. El precondensado de poliéster del componente A), que se utilizará de acuerdo con la invención puede prepararse de manera convencional haciendo reaccionar ácidos policarboxílicos, anhídridos de los mismos y/o ésteres de mismo con polialcoholes. La esterificación puede realizarse de manera convencional, por ejemplo en una atmósfera de nitrógeno a temperatura elevada, por ejemplo entre 120 y 200°C a la viscosidad deseada, por ejemplo menos de 1000 mPa.s., en particular menos de 500 mPa.s. Los componentes de ácido dicarboxílico se utilizan preferiblemente como el componente de ácido policarboxílico. Los componentes de ácido dicarboxílico pueden ser ácidos dicarboxílicos alifáticos, cicloalifáticos y/o aromáticos y/o anhídridos de los mismos. Estos son, por ejemplo, ácido adípico, ácido sebácico, ácido dodecanoico, ácido 1 ,4-ciclohexandicarboxílico, ácido graso dimérico, ácido itálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico. Los ácidos pueden utilizarse individualmente o como una mezcla. Los ácidos carboxílicos pueden comprender grupos funcionales adicionales, por ejemplo grupos de ácido sulfónico. Los dioles o dioles mixtos con polioles se utilizan preferiblemente como los compuestos polioles. Ejemplos de dioles son dioles alifáticos y/o cicloalifáticos tales como, por ejemplo, etilenglicol, dietilenglicol, propanodiol, hexanodiol, propilenglicol, ciclohexandimetanol, neopentilglicol, ácido hidroxipiválico, éster neopentilglicólico. Los trioles, por ejemplo trimetilol propano, son, por ejemplo, utilizables como polioles mixtos con dioles. Para poder incrementar la funcionalidad del poliéster, por ejemplo mediante la introducción de grupos carbonilo y/o hidroxilo, pueden utilizarse ácidos policarboxílicos sumamente funcionales y/o polioles. El precondensado de poliéster puede ser hidroxi-funcional y/o carboxi-funcional. Las funciones hidroxi y/o carboxi pueden introducirse por selección adecuada de los materiales de partida y/o las cantidades constituyentes de los mismos. La relación molar de diol o de diol y/o poliol a ácido dicarboxílico o anhídrido de ácido dicarboxílico puede ser de 1.2:1 a 0.8:1 , por ejemplo. Al preparar el precondensado, el procedimiento es preferiblemente tal que el componente de ácido dicarboxílico tal como, por ejemplo, ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido adípico o ácido fumárico se hace reaccionar junto con el componente de diol y/o el componente de poliol a temperatura elevada, por ejemplo, 120 a 200°C, siendo posible el funcionamiento en presencia de catalizadores de esterificación convencionales. Los catalizadores de esterificación son, por ejemplo, dilaurato de dibutilestaño, acetato de zinc, cloruro de estaño o tetrabutoxititanato. En lugar del precondensado que es utilizable de acuerdo con la invención, u opcionalmente junto con el último, los monómeros que serán utilizados para la preparación del mismo, es decir, ácidos policarboxílicos o anhídridos de los mismos y polialcoholes, tales como los que se mencionaron anteriormente, y en la relación cuantitativa indicada, también pueden utilizarse como el componente A. Los pigmentos se utilizan como el componente B) que deberá utilizarse de acuerdo con la invención. Cualquier pigmento o colorante orgánico o inorgánico que es estable a temperaturas de por lo menos 200°C son utilizables como pigmentos. También pueden utilizarse mezclas de diferentes pigmentos o colorantes. Ejemplos de pigmentos inorgánicos son dióxido de titanio, óxido de fierro rojo, óxido de fierro café, óxido de fierro negro, negro de humo, amarillo de cromo - titanio, óxido de cobalto/aluminio, y ejemplos de pigmentos orgánicos son compuestos de la clase que comprende ftalocianinas, quinacridonas, pigmentos azo, colorantes vat. También son útiles los pigmentos de efectos especiales, por ejemplo pigmentos de nacarado del tipo iriodin.

Los pigmentos pueden comprender extensores tales como, por ejemplo, sulfato de bario, carbonato de calcio, caolina, que son bien conocidos por los expertos en la técnica. También pueden utilizarse las preparaciones de pigmentos en donde, por ejemplo, los pigmentos ya están pre-dispersados en dioles y/o polioles, con la posibilidad de que los propios dioles y/o polioles sean componentes de los poliésteres preparados de acuerdo con la invención. Los aditivos de humectación o estabilizadores de dispersión opcionalmente utilizados como el componente C) pueden ser aquellos conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo agentes de humectación no iónicos y/o iónicos. Los denominados copolímeros anfolíticos son, por ejemplo, también útiles como aditivos de humectación. Pueden ser monoméricos, oligoméricos y/o poliméricos. Aditivos adicionales que se utilizan convencionalmente para lacas pueden agregarse opcionalmente, por ejemplo, agentes de nivelación, antiformadores de espuma así como catalizadores, agentes de aplanado (por ejemplo Kittel, Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen [Manual of Lacquers and Coatings], Vol. 3, Colomb-Verlang, 1976). Los poliésteres resultantes pueden presentar comportamiento termoplástico, y pueden comprender grupos funcionales a través de los cuales es posible el entrelazamiento. Los compuestos conocidos por los expertos en la técnica son útiles como agentes de entrelazamiento. Estos son, por ejemplo, epóxidos, por ejemplo a base de diglicidilo-bisfenol Á, así como ¡socianurato de triglicidilo. Otros agentes de entrelazamiento son aquellos a base de resinas amino tales como, por ejemplo, resinas de melamina, resinas de urea, resinas de dicianodiamida. Los agentes de entrelazamiento de isocianato también pueden utilizarse. Estos son diisocianatos o poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos o aromáticos conocidos como poliisocianatos de laca. Los grupos isocianato reactivos pueden ser bloqueados de manera conocida con agentes de bloqueo conocidos tales como alcoholes de bajo peso molecular, alcoholes amino, oximas, lactamas o derivados de acetoacético. El contenido de agente de entrelazamiento es normalmente de 2 a 50% en peso, por ejemplo de 2 a 20% en peso, preferiblemente de 5 a 10% en peso, con relación al componente de poliéster. Los sistemas híbridos de epoxi/poliéster que son bien conocidos por los expertos en la técnica pueden tener un contenido de agente de entrelazamiento de hasta 50% en peso. Como consecuencia, por ejemplo, pueden utilizarse los sistemas de agente aglutinante/de curación a base de poliésteres, que son conocidos en el sector de laca en polvo, por ejemplo agentes de curación de ¡socianurato de triglicidilo/poliéster funcional (TGIC), agentes de curación epoxi/poliéster ácido, polvos de acrilato de poliéster. Las lacas en polvo resultantes alcanzan valores de temperatura de entrelazamiento y tiempo de gelificación para igualar a las lacas en polvo preparadas por métodos convencionales, por ejemplo mediante extrusión. Las partículas resultantes de forma de polvo predominantemente esférica son partículas organizadas homogéneamente que tienen una escala de tamaño de grano estrecha y se pigmentan homogéneamente. Estas pueden prepararse, por ejemplo, teniendo un peso molecular de número promedio (Mn) del constituyente aglutinante de hasta 50 000 g/mol. El tamaño de partícula de la mayoría de las partículas es de menos de 50 micrómetros, preferiblemente menos de 40 micrómetros y particularmente preferido menos de 30 micrómetros. Los polvos preparados de acuerdo con la invención se utilizan como agentes de recubrimiento para recubrimientos en polvo. Los substratos de metal o material de plástico, por ejemplo, son adecuados como substratos. La composición de laca en polvo puede aplicarse a las superficies que requieren recubrimiento y hornearse por métodos que son convencionales para lacas en polvo, por ejemplo aplicación electrostática por descarga en corona o tribocargado. Es posible aplicar espesores de película de, por ejemplo, de 15 a 200 micrómetros, preferiblemente de 20 a 75 micrómetros. Los sistemas de laca en polvo se hornean bajo las condiciones de temperatura y tiempo requeridas para poder efectuar el entrelazamiento completo, por ejemplo a temperaturas de 100 a 250°C y tiempos de 5 a 30 minutos. Los recubrimientos en polvo que tienen muy buenas características de superficie pueden obtenerse gracias a las partículas homogéneamente organizadas y a la pigmentación homogénea de estas partículas. La comparación con los procedimientos NAD conocidos muestra que es sorprendente que dicha homogeneidad y distribución de tamaño de grano de las partículas puede alcanzarse por el procedimiento de acuerdo con la invención, y esto conduce a superficies de laca homogéneas y uniformes después de la aplicación como laca en polvo. Los siguientes ejemplos sirven para explicar la invención: EJEMPLO 1 Preparación de un precondensado de poliéster utilizado de acuerdo con la invención 4090 g de tereftalato de dimetilo, 888.4 g de isoftalato de dimetilo, 2814 g de neopentilglicol y 1 .5 g de acetato de manganeso tetrahidratado como el catalizador se pesan juntos en un matraz de fondo redondo y se calientan a 150°C bajo una atmósfera de gas inerte. La temperatura es incrementada a 225°C durante un periodo de 4 horas. 6181 .1 g de un precondensado de poliéster se obtiene después de tratamiento.

EJEMPLO 2 Preparación de precondensados de poliéster que contienen pigmento utilizados de acuerdo con la invención Precondensado de poliéster de acuerdo con el ejemplo 1 y pigmentos se pesan en un recipiente de 8.5 cm de diámetro, y la mezcla se calienta a 150°C. Se agregan agentes de humectación. Las cantidades utilizan como se muestra a continuación, expresadas en gramos: Los componentes se mezclan homogéneamente a 8000 rpm de 10 a 60 minutos en un mezclador de alta velocidad de tipo Dispermat CV, con la ayuda de un disco dentado de 4 cm de diámetro.

EJEMPLO 3 Preparación de una laca en polvo entrelazable blanca 287.4 g del precondensado de poliéster pigmentado del ejemplo 2b, 1 180 g de Isopar P y 45 g de Isopar L como el aceite de dispersión y 88 mg de trióxido de antimonio se pesan en un reactor de un litro y se calientan. Cuando todos los componentes se han fundido, a una temperatura de reacción de 150°C, la temperatura se incrementa, con agitación vigorosa de los contenidos del reactor, a la temperatura de ebullición del aceite de dispersión, 230°C. La mezcla de reacción se deja reposar durante 1 hora a esta temperatura, con agitación adicional y con los productos de condensación destilados. Después de enfriar la dispersión de 100 a 120°C, 15.7 g de isocianurato de triglicidilo (TGIC) se agregan a la mezcla. Después de enfriar adicionalmente a temperatura ambiente, filtrar el polvo, lavar y secar, se obtiene un polvo que tiene una escala de tamaño de grano estrecha y un tamaño de partícula de 30 a 40 micrómetros. Después de aplicación electrostática y endurecimiento a 180°C durante 20 minutos, se obtiene una superficie de laca uniforme y homogénea. Las figuras anexas 1 y 2 son fotografías SEM (obtenidas por microscopio electrónico de escudriñamiento) de lacas en polvo. La figura 1 muestra partículas de una laca en polvo de poliéster pigmentada con dióxido de titanio y preparada de acuerdo con la técnica anterior (procedimiento NAD). Puede observarse que el dióxido de titanio se ha ubicado sólo en la periferia de las partículas de laca en polvo de poliéster. Una gran proporción de los pigmentos se ha aglomerado además en el medio de dispersión (intercambiador de calor) y no se ha podido dispersar dentro del polvo. La figura 2, por otro lado, muestra partículas de laca en polvo de poliéster preparadas de acuerdo con la invención. Los pigmentos pueden verse distribuidos homogéneamente de manera virtual dentro de las partículas de poliéster, y no presentan aglomerados adicionales en el medio de dispersión.

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Procedimiento para la preparación de una composición de laca en polvo a base de poliéster por a) calentamiento común o separado a una temperatura de 120-200°C de A) 99-40% en peso de uno o más precondensados de poliéster, y/o de monómeros utilizables para la preparación de los mismos, B) 1-60% en peso de uno o más pigmentos y C) 0-10% en peso de uno o más aditivos de humectación y/o aditivos adicionales que se usan convencionalmente para lacas, en donde los porcentajes en peso dan un total de 100%, b) mezclado homogéneo de los componentes A), B) y C) con la aplicación esfuerzos cortantes y con la temperatura de calentamiento mantenida, c) dispersión en un medio de dispersión de la mezcla obtenida, a una temperatura igual o mayor que la temperatura de fusión de los componentes de partida A), B) y C) con policondensación adicional del precondensado de poliéster A), y/o de los monómeros del mismo hasta obtener un poliéster, d) enfriamiento de la dispersión y adición de un agente de entrelazamiento convencional para el poliéster y opcionalmente de aditivos convencionales, dentro de la escala de temperatura de 60 a 140°C.

2.- Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque después del paso de mezclado b) se lleva a cabo el almacenamiento provisional de la mezcla que se obtuvo.

3.- Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado además porque el medio de dispersión utilizado en el paso c) contiene uno o más estabilizadores de dispersión convencionales.

4.- Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque un líquido inerte que tiene un punto de ebullición dentro de la escala de 150 a 300°C se utiliza como el medio de dispersión.

5. - El uso de composiciones de laca en polvo obtenidas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para el recubrimiento de sustratos.

6. - Sustrato recubierto obtenido de conformidad con la reivindicación 5.