MXPA01008961A - Composicion de recubrimiento de pasta acuosa en polvo - Google Patents

Abstract

Se prepara una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, agregando materiales particulados individuales, que incluyen al menos un polvo de resina, a un medio acuoso, y luego moliendo los materiales particulados dispersos para producir un tamaño mediano de partículas de hasta aproximadamente 15 micras. Esta composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo se usa para preparar un recubrimiento sobre un substrato. Dicho recubrimiento es equivalente a los recubrimientos obtenidos de las composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, en los cuales en un extrusor y moliendo el extrudado.

Description

COMPOSICIÓN DE RECUBRIMIENTO DE PASTA ACUOSA EN POLVO Campo de la Invención La invención se refiere a composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo y a procesos para preparar estas composiciones. Antecedentes de la Invención La tecnología del recubrimiento en polvo, evita las emisiones reguladas del uso de composiciones de recubrimientos que llevan solventes o las composiciones de recubrimiento que llevan agua, las cuales tienen algún contenido orgánico volátil. Sin embargo, los recubrimientos en polvo tienen retos tecnológicos únicos, que resultan de la ausencia de un medio líquido, en especial para preparar recubrimientos que requieren algo brillo o uniformidad. Un problema encontrado con los recubrimientos en polvo es equilibrar la necesidad de reducir el tamaño mediano de partículas del polvo para obtener películas de recubrimiento más uniformes, con la necesidad de evitar una fracción significante de partículas debajo de alrededor de cinco mieras, que pudieran presentar un peligro de formación de polvo en el manejo y la aplicación del recubrimiento en polvo. Otro problema es la sinterización de las partículas de polvo durante el almacenamiento. Finalmente, puede ser difícil controlar la formación de la película en la aplicación de recubrimientos en polvo, aún para métodos fluidizados, debido a la variación en la densidad del polvo en el aire. Recientemente, la tecnología de la pasta acuosa en polvo se ha usado como un recurso para entregar recubrimientos en polvo con tamaños de partículas medianas más finas o con una fracción significante del material con tamaño bajo de partículas, mientras evita el problema de la formación de polvo. En general, los recubrimientos en polvo se han preparado por primero mezclar la masa fundida con todos los ingredientes de recubrimiento, que incluyen típicamente una o más resinas sólidas y uno o más pigmentos, en un extrusor. El extrudado es luego formado en hojuelas y pulverizado al tamaño de partículas medianas deseado o la distribución del tamaño de partículas. Para preparar una pasta acuosa en polvo, un polvo de recubrimiento de tamaño grueso, con un tamaño de partículas más grande, se dispersa en agua, usualmente con uno o más aditivos, tal como agentes tensoactivos, dispersantes y espesadores. La dispersión es luego molida para reducir más el tamaño mediano de partículas del polvo disperso. Este método resulta típicamente en pastas acuosas de recubrimiento en polvo que tienen un tamaño mediano de partículas de alrededor de tres a cuatro mieras o más. El medio de agua también mantiene las partículas separadas y, consecuentemente, evita la sinterización de las partículas. En un proceso similar, la patente de EE.UU., No. 5,379,947, revela un recubrimiento de pasta acuosa en polvo, con una distribución del tamaño de partículas, en la cual al menos la mitad de las partículas están entre tres y cinco mieras, y todas las partículas son menores de aproximadamente diez mieras. Debido a que las partículas de polvo están en la forma de una pasta acuosa, en lugar de un polvo seco, esta pasta acuosa evita el problema de la formación de polvo y el problema asociado de materia particulada fina llevada por el aire. La pasta acuosa en polvo se produce por mezclar primero la masa fundida con todos los ingredientes de recubrimiento, en un extrusor, y reducir el extrudado a hojuelas. Estas hojuelas son luego molidas por chorro a un polvo fino con la distribución deseada del tamaño de partículas. El polvo se dispersa en agua con el agente tensoactivo, dispersante y espesador, para obtener la pasta acuosa del recubrimiento en polvo. Mientras la composición de la pasta acuosa en polvo de la patente de EE.UU., No. 5,379,947 suministra benéficamente tamaños de partículas medios pequeños, es un proceso largo y el polvo muy fino, molido por chorro, es difícil de dispersar.

Sería conveniente reducir el tiempo y el costo involucrados en producir las pastas acuosas de recubrimientos en polvo. La etapa de preparar la extrusión de la masa fundida consume tiempo y usa equipo costoso, que es difícil de limpiar. Hemos descubierto un método simplificado para producir una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, que corresponde con el desempeño de las composiciones de recubrimiento de pastas acuosas en polvo, producidas por el método antiguo de extrusión de la masa fundida. Compendio de la Invención La invención suministra un proceso para prepara una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, que incluye las etapas de: (a) suministrar materiales particulados individuales, que incluyen al menos un polvo de resina y al menos un material particulado más; (b) dispersar los materiales particulados individuales en un medio acuoso; y (c) moler los materiales particulados dispersos a un tamaño de partículas máximo de hasta unas 15 mieras. Dos o más de los materiales particulados pueden ser mezclados juntos, antes de ser agregados al medio acuoso. Los materiales no se mezclan en una escala de subpartículas, como se hace en el método de mezcla de la masa fundida en el extrusor, y, en lugar de ello, cada partícula retiene su identidad individual. El material particulado agregado al medio acuoso es así heterogéneo. El • molido de los materiales particulados dispersos se piensa 5 homogeneiza el material particulado disperso en algún grado, así como reduce el tamaño general de partículas medio. En otro aspecto, la invención suministra una composición de recubrimiento acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el proceso anterior. 10 La composición de recubrimiento de la pasta acuosa • en polvo se usa para preparar un recubrimiento sobre un substrato. Esta composición de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo puede ser aplicada a varios substratos, que incluyen especialmente substratos de metal y de plástico. El recubrimiento en polvo puede ser aplicado a muchos artículos diferentes, tal como, sin limitación, muebles, ruedas, aparatos, herramientas y herramientas de potencia, partes industriales y de automóviles, y contenedores. En un ejemplo, la composición de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo puede ser formulada para aplicaciones de vehículos al exterior, que incluyen los recubrimientos de apresto (también nombrados recubrimientos de relleno) y los recubrimientos superiores, que incluyen los recubrimientos básicos y claros. Estos recubrimientos preparados de las composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo de la invención, son equivalentes en apariencia al recubrimiento preparado por el método de extrusión de mezcla de la masa fundida, mientras tienen la ventaja de ser más sencillos y menos costosos de fabricar. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una fotografía del microscopio electrónico de una sección transversal del recubrimiento curado del Ejemplo 1. La Figura 2 es una fotografía del microscopio electrónico de una sección transversal del recubrimiento curado, preparado del Ejemplo Comparativo A. Descripción Detallada de la Invención En una primera etapa, se suministran al menos dos ingredientes en polvo o particulados del recubrimiento en polvo. Los ingredientes particulados pueden ser agregados en forma separada, juntos o en secuencia, o estos ingredientes particulados pueden ser mezclados en seco y agregados juntos como una mezcla. Los ingredientes en polvo pueden ser mezclados en seco, usando un mezclador adecuado, por ejemplo, un mezclador Henchel. Dichos ingredientes en polvo incluyen al menos una resina y al menos un material más de recubrimiento en polvo, preferiblemente al menos una resina más, que es un reactivo de agente de curación con la primera resina o un pigmento o material de relleno. En una modalidad preferida, los ingredientes en polvo incluyen una resina, un agente de curación reactivo con la resina, y uno o más pigmentos. Otros materiales, tal como catalizadores u otros aditivos, pueden también ser incluidos. Los ingredientes en polvo incluyen al menos una resina y pueden incluir una combinación de resinas. La resina puede ser termoplástica, pero las composiciones termoestables son preferidas para las aplicaciones en automóviles. Una composición termoestable incluirá una resina curable con grupos funcionales que son reactivos durante la curación, para formar una red entrelazada. Mientras la resina curable puede estar auto-entrelazada, la composición termoestable usualmente incluye al menos un agente de curación que reacciona con los grupos funcionales de la resina curable para entrelazarse al recubrimiento. A menudo, la resina curable tendrá un peso molecular mayor que el agente de curación, pero es también posible combinar dos resinas de pesos moleculares comparables que tengan grupos reactivos mutuamente. Se conocen un número de diferentes resinas como útiles para las composiciones de recubrimiento en polvo y, en principio, cualquiera de ellas se puede usar en la forma de polvo en el proceso de la invención. Resinas adecuadas para su uso en las composiciones de recubrimiento en polvo y los procesos de la invención incluyen, sin limitación, las resinas de vinilo, que abarcan las acrílicas, poliésteres, resinas epoxi, resinas de aminoplasto que incluyen las resinas de melamina y las resinas de glicourilo, resinas fenólicas, compuestos de ácido dicarboxílico y policarboxílico y anhídridos de dichos compuestos, poliésteres saturados e insaturados, poliuretanos, resinas de isocianato bloqueadas y combinaciones de las mismas. Las resinas de poliéster pueden ser formuladas como resinas funcionales de ácido o funcionales de hidroxilo. El poliéster puede tener un número de ácido de aproximadamente 20 hasta 100, preferiblemente de alrededor de 20 a 80 y más preferiblemente de alrededor de 20 a 40 mg de KOH por gramo. En otra modalidad, el poliéster puede tener un número de hidroxilo de aproximadamente 25 hasta 300, preferiblemente de alrededor de 25 a 150 y más preferiblemente de alrededor de 40 a 100 mg de KOH por gramo. Muchas resinas de poliéster están disponibles comercialmente como resinas en polvo, tal como aquéllas disponibles bajo la marca comercial de ALFTALT de Hoechst, Portsmouth, VA; bajo el nombre comercial de GRILESTA de EMS-American Grilonm, Inc., Sumter, SC; bajo el nombre comercial de ALBESTER de Mc horter, y bajo el nombre comercial de ARAKOTE de CIBA-Geigy Corp., Ardsley, NY. Los métodos de obtener las resinas de poliéster son bien conocidos. Típicamente, un componente de poliol y un componente de ácido y/o anhídrido, se calientan juntos, opcionalmente con un catalizador, y usualmente con remoción del agua subproducto, con el fin de impulsar la reacción hasta su terminación. El componente de poliol tiene una funcionalidad promedio de al menos alrededor de dos. El componente de poliol puede contener alcoholes monofuncionales, di-funcionales, tri-funcionales y funcionales superiores. Los dioles se prefieren, pero, cuando se desea alguna ramificación del poliéster, se incluyen alcoholes de funcionalidad mayor. Ejemplos ilustrativos incluyen, sin limitación, los alquilen-glicoles y polialquilen-glicoles, tal como el etilen-glicol, propilen-glicol, dietilen-glicol, trietilen-glicol, y neopentil-glicol; 1, 4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1, 4-ciclohexano-dimetanol, glicerina, trimetilolpropano, trimetilioletano, pentaeritritol, 2,2,4-trimetil-1, 3-pentanodiol, bisfenol A hidrogenado, y bisfenoles hidroxialquilados. El componente de ácido y/o anhídrido comprende compuestos que tienen en promedio al menos dos grupos de ácido carboxílico y/o anhídridos de ellos. Los ácidos dicarboxílicos o los anhídridos de ácidos dicarboxílicos se prefieren, pero los ácidos y anhídridos funcionales mayores pueden ser usados cuando es conveniente alguna ramificación del poliéster. Compuesto adecuados de ácido o anhídrido policarboxílico incluyen, sin limitación, aquéllos que tienen aproximadamente 3 a 20 átomos de carbono, ejemplos ilustrativos de compuestos adecuados incluyen, sin limitación, el ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidroftálico, ácido tetrahidroftálico, ácido piromelítico, ácido succínico, ácido azeléico, ácido adípico, ácido 1, 4-ciclohexan-dicarboxílico, ácido dodecan-1, 12-dicarboxílico, ácido cítrico, ácido trimelítico y anhídridos de los mismos. Ejemplos de resinas epoxi útiles son aquéllas que tienen un peso equivalente de epoxi de aproximadamente 500 a 2000, preferiblemente de alrededor de 600 a 1000. Ejemplos ilustrativos de resinas epoxi útiles incluyen, sin limitación, las resinas de tipo bisfenol A, resinas de tipo bisfenol F, resinas de novolac-epxi, y resinas de epoxi alicíclicas. Un número de tales epóxidos están disponibles comercialmente PARA los recubrimientos en polvo, por ejemplo de Dow Chemical Co., Midland, MI bajo el nombre comercial de D.E.R.; de CIBA-Geigy Corp., bajo el nombre comercial de ARALDITE; y de Hoechst , bajo el nombre comercial de BECKPOX . Resinas adecuadas de vinilo y acrílicas tienen típicamente una temperatura de transición a vidrio de aproximadamente 25 a 80°C, preferiblemente de alrededor de 40 a 60°C. Resinas acrílicas útiles pueden tener uno o más de los siguientes grupos funcionales: grupos de carboxilo, grupos de anhídrido, grupos de hidroxilo, grupos de isocianato bloqueados, grupos de epóxido, y grupos de amina.

Cuando la resina acrílica es funcional de hidroxilo, puede tener un número de hidroxilo de aproximadamente 20 a 120 mg de KOH/g. Las resinas acrílicas funcionales pueden tener un número de ácido de aproximadamente 20 a 100 mg de KOH/g. Las resinas funcionales de epóxido pueden tener un peso equivalente de epóxido de alrededor de 200 a 800. En general, el peso equivalente del polímero acrílico es preferiblemente de alrededor de 200 a 1000, más preferiblemente de alrededor de 400 a 900. Preferiblemente, la resina acrílica tiene un peso molecular promedio ponderal de aproximadamente 6000 a 40,000, más preferiblemente de alrededor de 10,000 a 25,000. La funcionalidad deseada es usualmente introducida al polímero de vinilo o acrílico, copolimerizando un monómero que tenga esa funcionalidad, pero la funcionalidad puede también ser agregada después de la reacción de polimerización, como en el caso de la hidrólisis de los grupos de acetato de vinilo al hidroxilo. Ejemplos de monómeros funcionales incluyen, sin limitación, el acrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo, acrilatos de hidroxibutilo, metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de hidroxipropilo, metacrilatos de hidroxibutilo, metacrilato de t-butilaminoetilo, acrilato de glicidilo, metacrilato de glicidilo, alil-glicidil-éter, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico, ácido maléico, ácido fumárico, anhídrido maléico, anhídrido itacónico, metacrilato de isocianatoetilo, 1- (1-isocianato- 1-metiletil) -3- (1-metiletienil) benceno, etc., los grupos de isocianato pueden estar bloqueados antes de la polimerización del monómero, si se desea, pero el bloqueo puede ser hecho en cualquier punto. Existen muchos comonómeros adecuados, que incluyen, sin limitación, los esteres acrílicos y metacrílicos o funcionales, derivados de alcoholes que tienen hasta unos 20 átomos de carbono; esteres de vinilo, otros compuestos de vinilo, tal como el estireno, vinil-tolueno, éteres de vinilo, éteres de alilo, etc. Compuestos particulares que se pueden mencionar son el metacrilato de metilo, metacrilato de propilo, metacrilato de butilo, acrilato de etilo, estireno, metilestireno, viniltolueno, acrilamida, acrilonitrilo y metacrilonitrilo, haluros de vinilo y haluros de vinilideno, acetato de vinilo, propionato de vinilo. etc. Combinaciones de comonómeros pueden por supuesto, ser usadas. Los agentes de curación que son sólidos a las temperaturas ambientes, son preferidos, aunque es posible incluir los agentes de curación líquidos de pasta acuosa en polvo. Estos agentes de curación líquidos deben ser disueltos o emulsionados en la fase acuosa. Los agentes de curación sólidos se usan como sólidos finamente divididos.

Agentes de curación preferidos para las resinas funcionales de hidroxilo incluyen las resinas de amino, que abarcan las resinas del formaldehído de urea y formaldehído de melamina, y las resinas de isocianato bloqueadas. Estas resinas de isocianato bloqueadas incluyen los compuestos de poliisocianato bloqueados y los oligómeros bloqueados o prepolímeros de compuestos de poliisocianato, que incluyen, sin limitación, los isocianuratos bloqueados, biurets bloqueados, alofanatos bloqueados y los prepolímeros funcionales de isocianato bloqueados, tal como el producto de reacción de un mol de un triol con tres moles de un diisocianato. Ejemplos ilustrativos de compuestos de poliisocianato útiles que se pueden bloquear o usar para preparar los oligómeros o prepolímeros de isocianato bloqueados incluyen, sin limitación, el diisocianato de isoforona, diisocianato de hexametileno, diisocianato de tolueno, diisocianato de metilen-difenilo, diisocianato de metilen-diciclohexilo, diisocianato de 2-metil-l, 5-pentano, diisocianato de 2, 2, 4-trimetil-l, 6-hexano y diisocianato de 1, 12-dodecano. Agentes bloqueadores típicos para los grupos de isocianato son las oximas, lactamas, esteres malónicos, monoalcoholes secundarios y terciarios, compuesto ácido de C-H, tal como los dialquilmalonatos, acetil-acetona, esteres de alquilo del ácido acetoacético, oximas, fenoles, tal como el fenol o el o-metilfenol, N-alquilamidas, imidas o bisulfitos de metales alcalinos. Agentes de curación preferidos para las resinas funcionales de ácido, incluyen las resinas de epoxi funcionales de epóxido y las resinas acrílicas, al igual que los compuestos de epóxido polifuncionales monoméricos, tal como el isocianurato de triglicidilo, polioxazolinas y polidioxanos. Agentes de curación para las resinas funcionales de epoxi incluyen la poliamina y los compuestos y resinas de poliácido . Las resinas en polvo (que incluyen los agentes de curación sólidos) usados en las composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo de la invención, tendrán típicamente una temperatura de transición a vidrio (Tg) o punto de reblandecimiento de al menos unos 30°C. Debido a que el polvo forma una pasta acuosa en agua, la sinterización de los recubrimientos convencionales en polvo no es una consideración y los materiales pueden tener así Tg o puntos de reblandecimiento que son menores de lo que sería posible para los recubrimientos tradicionales en polvo. Preferiblemente, la resina tiene una Tg o punto de reblandecimiento de al menos unos 35°C y, más preferiblemente, al menos de unos 40°C. La resina tiene preferiblemente un punto de reblandecimiento no mayor de aproximadamente 80°C, más preferiblemente no mayor de aproximadamente 70°C, y aún más preferiblemente, no mayor de unos 60°C. La Tg o punto de reblandecimiento se determinó usando un procedimiento de prueba estándar, adecuado para la resina particular, por ejemplo, usando la calorimetría de exploración diferencial (DSC) . Cuando se agrega al medio acuoso, las resinas y agentes de curación tienen un tamaño mediano de partículas de alrededor de 10 a 80 mieras, preferiblemente de alrededor de 15 a 60 mieras, y, más preferiblemente, de alrededor de 20 a 30 mieras. Las resinas pueden ser agregadas separadamente o los polvos se mezclan y agregan. A diferencia del método de extrusión, sin embargo, las partículas de polvo no se mezclan en forma fundida para ser homogéneas, y aún en la mezcla las partículas retienen sus identidades individuales en el momento que ellas se agregan al medio acuoso. En una modalidad preferida, uno o más rellenos y/o pigmentos son también agregados al medio acuoso. Los pigmentos y rellenos tienen típicamente tamaños medianos de partículas de al menos unas 0.5 mieras y hasta alrededor de 8 mieras. Ejemplos de pigmentos y rellenos adecuados incluyen, sin limitación, los óxidos de metal, tal como el óxido de hierro rojo y el dióxido de titanio, cromatos, tal como el cromato de bario, molibdatos, fosfatos, silicatos, que incluyen el silicato de magnesio y la sílice ahumada, sulfatos, , tal como el sulfato de bario, negro de carbón, talco, rojos azo, quinacridonas, perlienos, ftalocianinas, carbazoles, amarillos de diarilida, etc. En una modalidad preferida, el pigmento, relleno y polvos de resina se mezclan juntos antes de agregarse al medio acuoso. Cuando el negro de carbón u otro pigmento de baja densidad se emplea, es preferible mezclar con al menos otro polvo más denso (pigmento, relleno o resina) antes de ser agregado al medio acuoso. La pasta acuosa en polvo se produce agregando los materiales particulados individualmente o como una mezcla al medio acuoso. El medio acuoso incluye preferiblemente, además del agua, un agente tensoactivo y puede incluir otros aditivos. Este agente tensoactivo se agrega preferiblemente en una cantidad que reduce la tensión superficial del agua a unas 30 dinas/cm o menos. Se ha encontrado que tensiones superficiales mayores de aproximadamente 30 dinas/cm pueden aumentar la tendencia de las partículas a flotar en el agua, haciendo más difícil producir la pasta acuosa en polvo. El agente tensoactivo puede ser aniónico, no iónico o catiónico, pero se prefieren los agentes tensoactivos no iónicos. Agentes tensoactivos típicos no iónicos se basan en los alcoholes polietoxilados o los copolímeros de bloque de polietoxi-polialcoxi. Se prefieren los alcanoles polietoxilados de alcoxi y alquilfenoxi . Ejemplos de agentes tensoactivos útiles incluyen aquéllos disponibles con las marcas comerciales de PLURACOL® y PLURONIC® de BASF Corporation, bajo el nombre comercial de SURFYNOL® (SURFYNOL® serie 400) de Air Products Corporation, y bajo las marcas comerciales de TRITÓN® y TERGITOL® de Union Carbide Corporation. El agente tensoactivo puede ser incluido en cantidades de aproximadamente el 0.005 hasta el 4$ en peso, preferiblemente de alrededor del 0.02 al 0.1% en peso, con base en el peso de la composición de recubrimiento acuosa. Las mezclas acuosas también incluyen preferiblemente un dispersante. Tipos adecuados de dispersantes son los agentes de dispersión poliméricos acrílicos aniónicos, agentes dispersantes no iónicos, y combinaciones de los mismos. Ejemplos adecuados de dispersantes incluyen, sin limitación, aquéllos disponibles bajo la marca comercial de TAMOL®, de Rohm and Haas, Philadelphia, PA, y DISPERSE-AYD® de Elementis Specialties, Jersey City, NJ. El dispersante puede ser incluido en cantidades de aproximadamente el 0.5 al 10% en peso, preferiblemente de alrededor del 0.5 al 5% en peso, con base en el peso de la composición de recubrimiento acuosa. La mezcla acuosa también incluye preferiblemente un componente que suministre la reología deseada a la composición de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo, producida de la mezcla. Este componente, referido como el agente de control de la reología, se agrega para alterar la reología de la mezcla o pasta acuosa, que exhibiría de otra manera. Es a menudo conveniente emplear un agente de control de la reología, que espese la mezcla y la pasta acuosa con cortes bajos y agregar estabilidad a la dispersión, pero con cortes delgados para las buenas propiedades de aplicación. Agentes de control adecuados de la reología pueden ser aniónicos, no iónicos o catiónicos, con los agentes de control no iónicos de la reología siendo preferidos. Ejemplos ilustrativos incluyen, sin limitación, loe espesadores asociativos, arcillas naturales y sintéticas, sílices ahumadas y combinaciones de los mismos. Espesadores asociativos incluyen un bloque que es hidrofílico, para asegurar la solubilidad o dispersibilidad del espesador asociativo en agua y un bloque que es hidrofóbico y capaz de la interacción asociativa en el medio acuoso. Ejemplos de grupos hidrofóbicos incluyen, sin limitación, los radicales de alquilo de cadena larga, tal como el dodecilo, hexadecilo y octadecilo; radicales de alcarilo, que incluyen, sin limitación, los radicales de octifenilo y radicales de nonilfenilo. Estructuras hidrofílicas adecuadas para las estructuras hidrofílicas apropiadas para los espesadores asociativos incluyen, por ejemplo y sin limitación, las estructuras acrílicas, etilen-glicol-éteres, y poliuretanos, que comprenden los poliuretanos basados en poliésteres o poliéteres. Una modalidad preferida incluye el ACRYSOL RM-8 de Rohm & Haas Corporation. El agente de control de la reología puede incluir, en cantidades de aproximadamente 0.5 al 5% en peso, con base en el peso de la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo. Cantidades preferidas dependen del agente de control de la reología, en particular, o una combinación de los agentes de control de la reología usados. Los agentes de control de la reología sólidos, tal como las arcillas o sílices pueden alternativamente ser agregados a la fase acuosa junto con los ingredientes particulados. Otros aditivos que se pueden usar incluyen los catalizadores, desespumantes o agentes de desareación, tal como la benzoína, auxiliares de dispersión, agentes de nivelación, estabilizadores de la luz, absorbedores de la luz UV, depuradores de radicales, antioxidantes y biocidas. Opcionalmente, una pequeña cantidad de un solvente orgánico, de evaporación relativamente lenta, tal como el propilen-glicol, puede ser agregado para ayudar en la coalescencia y nivelación de la película. Catalizadores, cuando se usan, se seleccionan de acuerdo con la química de curación empleada. Por ejemplo, catalizadores adecuados para las reacciones que implican grupos de epóxido y grupos de ácido carboxílico, son las sales de fosfonio de ácidos orgánicos o inorgánicos, compuestos de amonio cuaternarios, aminas, imidazoles y derivados de imidazoles. Ejemplos de catalizadores de fosfonio adecuados son el yoduro de etiltrifenilfosfonio, cloruro de etiltrifenilfosfonio, tiocianato de etiltrifenilfosfonio, el complejo de acetato de etiltrifenilfosfonio y el ácido acético, yoduro de tetrabutilfosfonio, bromuro de tetrabutilfosfonio y el complejo de acetato de tetrabutilfosfonio y el ácido acético. Catalizadores de imidazol adecuados son, sin limitación, el 2-estirilimidazol, l-bencil-2-metilimidazol, 2-metilimidazol y 2-butilimidazol . Las composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, para recubrimientos con efectos nacarados o metálicos, pueden ser producidos por la adición de pastas acuosas de pigmentos de hojuelas reflectoras, tal como el pigmento de aluminio o el pigmento nacarado a la composición de recubrimiento acuosa en polvo molida. El pigmento de aluminio o las pastas acuosas de pigmentos nacarados se agregan después del molido final, así que las hojuelas no se dañan en el proceso de molienda. La pasta acuosa del pigmento de hojuelas puede contener hasta un 40% en peso del pigmento en hojuelas y se forma agregando el pigmento en hojuelas a una mezcla de agua y agente tensoactivo. Este agente tensoactivo puede ser cualquiera de aquéllos ya mencionados como útiles en la preparación de la composición de pasta acuosa en polvo. Cuando se usa, el pigmento en hojuelas es agregado típicamente en cantidades de aproximadamente el 1 al 20% en peso, preferiblemente de alrededor del 2 al 9% en peso, con base en el peso del contenido de sólidos de la composición de pasta acuosa en polvo. Si se usa el pigmento de aluminio, por supuesto debe ser tratado para obtenerlo en forma adecuada para una composición acuosa. Los aluminios cromados, aluminios encapsulados o aluminios con otros tratamientos de pasificación, están disponibles en el comercio. Una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, metálica o nacarada, se filtra usando un tamaño de malla que no se removerá el pigmento en hojuelas. Las resinas, pigmentos y otros sólidos típicamente son de alrededor del 10% hasta el 60% en peso de la pasta acuosa. Preferiblemente, el contenido de sólidos de la pasta acuosa es de aproximadamente el 20 hasta el 50% en peso y más preferiblemente, el contenido de sólidos de la pasta acuosa es de aproximadamente el 30 hasta el 40% en peso. La pasta acuosa de la mezcla cruda, luego se muele en el equipo apropiado, para producir la composición de recubrimiento final de pasta acuosa en polvo. Equipo adecuado para moler incluyen los molinos Netzsch y molinos de fricción. La operación de molienda produce una distribución del tamaño de partículas en la cual el 100% del material sólido tiene un tamaño de partículas menor de aproximadamente 20 mieras, preferiblemente menor de unas 15 mieras y más preferiblemente menor de unas 12 mieras. El tamaño mediano de partículas debe estar entre aproximadamente 1 y 15 mieras, preferiblemente entre alrededor de 2 y 10 mieras y más preferiblemente entre unas 3 y 6 mieras. En una modalidad particularmente preferida, el tamaño mediano de partículas es de aproximadamente 3.8 a 4.5 mieras. La distribución óptima del tamaño de partículas puede variar en dependencia de factores conocidos por las personas expertas en la materia, notablemente la composición particular (por ejemplo, tipos y cantidades del agente tensoactivo, dispersante, etc., tipos de resinas y pigmentos, etc.), equipo de mezcla o el equipo de aplicación usado para aplicar la composición de pasta acuosa en polvo al substrato que se va a recubrir. La distribución del tamaño de partículas puede ser optimizado por la prueba directa. La composición de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo puede ser filtrada, por ejemplo, usando un filtro de nylon de un tamaño de malla apropiado. Las composiciones de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo de la invención, pueden ser formuladas como un apresto en automóviles, o en composiciones de recubrimiento o de relleno. Esta composición de recubrimiento de apresto de la pasta acuosa en polvo, se aplica al substrato antes de una o más capas de un recubrimiento superior. Las composiciones de apresto incluyen las resinas, tal como los poliésteres y epóxidos, junto con agentes de curación adecuados. Estas composiciones de apresto incluyen típicamente uno o más materiales de relleno, tal como las baritas, talco, silicatos y carbonatos. Pigmentos típicos para los aprestos incluyen el dióxido de titanio, negro de carbón y óxido de hierro rojo. Las composiciones de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo pueden también ser formuladas como un recubrimiento superior industrial, por ejemplo para vehículos motorizados, tal como automóviles y motocicletas o para equipo de potencia, tal como segadoras de césped. En particular, el recubrimiento superior puede ser una composición de recubrimiento básico o de recubrimiento claro. Las composiciones de recubrimientos básicos y claros se formulan para su durabilidad al exterior con materiales que resisten la decoloración y degradación durante la exposición a la intemperie. Las composiciones de recubrimientos básicos contienen uno o más pigmentos, para obtener el color deseado. Además, las composiciones de recubrimientos de la pasta acuosa en polvo para recubrimientos básicos, pueden ser teñidas usando cantidades menores de pastas tradicionales de tintes que contienen solventes, o pastas de tintes que llevan solventes o que llevan agua con un cosolvente. Las pastas de tintes se agregan en pequeñas cantidades, típicamente no mayor de un 0.5% en peso. Los recubrimientos claros no están pigmentados. La composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo se pueden formular como una composición de recubrimiento de lata, una composición de recubrimiento en serpentín y otras composiciones de recubrimientos industriales. En una modalidad preferida, la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo es una composición de recubrimiento de aparatos. Las composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo pueden ser aplicadas a un substrato por cualquier recurso adecuado. Típicamente, las pastas acuosas en polvo se aplican por rociado, por ejemplo con una pistola de sifón, por rociado sin aire o por rociado presurizado. Las aplicaciones electrostáticas son posibles para substratos conductivos. Espesores de películas típicas son de aproximadamente 25 a 75 mieras, y espesores para recubrimientos claros de automóviles pueden ser de 50 mieras. Las especificaciones para los recubrimientos claros de automóviles, tienen típicamente una ventana de más o menos unas 10 mieras.

El recubrimiento de pasta acuosa en polvo aplicado se evapora hasta estar al menos parcialmente seco el recubrimiento aplicado y puede luego ser calentado de modo que el recubrimiento aplicado fluya en una capa de recubrimiento uniforme y cure opcionalmente. El recubrimiento aplicado puede ser evaporado por rayos infrarrojos o calor, preferiblemente con un pre-horneado de unos 10 minutos a alrededor de 48 a 60°C. La capa seca puede luego ser horneada o curada a una temperatura adecuada, típicamente de unos 138 a 200°C, por alrededor de un minuto hasta 60 minutos, preferiblemente de alrededor de 20 a 40 minutos. La temperatura y tiempo de curación pueden ser ajustados para la aplicación de recubrimiento particular, por ejemplo los recubrimientos de lata y de serpentín se curan típicamente a temperaturas mayores durante un tiempo corto (por ejemplo de un minuto) mientras los recubrimientos de vehículos se curan a temperaturas menores por tiempos más largos (por ejemplo de 20 a 30 minutos) . Cuando la composición de pasta acuosa en polvo es una composición de recubrimiento clara y se aplica sobre una capa de recubrimiento básico sin curar, el recubrimiento básico debe ser "evaporado" (secado por un período de tiempo) antes que la pasta acuosa del recubrimiento claro se aplique. Es una práctica estándar en el arte evaporar la capa de recubrimiento básico aplicada antes de aplicar la composición del recubrimiento claro, si la composición del recubrimiento claro es acuosa o lleva un solvente. En el caso de una composición de recubrimiento básico que lleva agua, la capa de recubrimiento básico se calienta típicamente durante dos a diez minutos para expulsar la mayoría del agua. La capa de recubrimiento de la pasta acuosa en polvo aplicada, puede ser evaporada similarmente antes que las capas del recubrimiento básico y el recubrimiento claro se calienten para coalescer la capa de recubrimiento claro y curar ambas capas de recubrimiento básico y recubrimiento claro. La invención se describe además en el siguiente ejemplo. Este ejemplo es meramente ilustrativo y no limita, de ninguna manera, el ámbito de la invención, como se describe y reclama. Todas las partes son en peso, a no ser que se anote de otra manera.

Ejemplo 1 Parte A. Mezcla en Polvo Una composición de recubrimiento de apresto de una pasta acuosa en polvo se preparó mezclando primero una resina en polvo y un pigmento. Las resinas se molieron en seco a un tamaño mediano de partículas de alrededor de 30 mieras antes de mezclar. La mezcla se preparó con 10.4 partes en peso de un poliéster funcional de ácido, que tiene un número de ácido de alrededor de 34 mg de KOH/g, 2.8 partes en peso de una resina epoxi, que tiene un peso por epóxido de alrededor de 650 a 725. 1.2 partes en peso de un aditivo contra la formación de cráteres (resina acrílica funcional de ácido) , 0.6 partes en peso de una cera, 2.9 partes en peso de un material de mezcla de un promotor de adhesión / epoxi (10% en peso del promotor de adhesión), 0.07 partes en peso de un agente de flujo reactivo, 5.9 partes en peso de pigmento de dióxido de titanio, 0.03 partes en peso del pigmento de negro de carbón y 5.9 partes en peso de sulfato de bario. Parte B. Medio Acuoso En seguida, se mezcló lo siguiente por alrededor de quince minutos en un recipiente separado, equipado con una hoja de dispersión Cowles: 52.4 partes en peso de agua desionizada, 1.1 partes en peso de un agente de dispersión aniónico / no iónico (35% en peso en una mezcla de agua / polietilen-glicol) , 0.02 partes en peso de un agente tensoactivo no iónico, polietoxilado, 0.4 partes en peso de un espesador asociativo no iónico, 2.5 partes en peso de una dispersión al 5% en peso de una arcilla sintética en agua desionizada y 0.2 partes en peso de propilen-glicol . Parte C. Preparación de la Composición de Recubrimiento de Pasta Acuosa en Polvo. La mezcla de resina / pigmento de la Parte A se agregó lentamente, con agitación, al medio acuoso de la Parte B. La mezcla se continuó durante unos quince minutos. La mezcla de la pasta acuosa luego se molió en un molino de fricción durante tres horas, a 230 rpm, y 20°C, hasta que el tamaño mediano de partículas estuviera entre alrededor de 4 y 5.5 mieras. El producto molido se filtró a través de un filtro de nylon de 55 mieras. Después de filtrar, 1.8% en peso de un espesador asociativo no iónico se agregó lentamente a la pasta acuosa. Esta pasta acuosa luego se mezcló durante quince minutos.

Ejemplo Comparativo A Se preparó una composición de recubrimiento de pasta acuosa, usando los mismos materiales en las mismas cantidades como en el Ejemplo 1, pero con un diferente procedimiento para preparar el material en polvo de la Parte A. Parte A. Polvo Homogéneo Todos los materiales de la Parte A se mezclaron en forma fundida en un extrusor. El extrudado se pulverizó y se molió a un tamaño mediano de partículas de 23 mieras. Las partículas en polvo del Ejemplo Comparativo A son así homogéneas, en contraste a la mezcla de diferentes partículas de los materiales diferentes en la mezcla en polvo de la Parte A del Ejemplo 1.

Parte B. Medio Acuoso El medio acuoso se preparó de acuerdo con la Parte B del Ejemplo 1. Parte C. Preparación de la Composición de Recubrimiento de Pasta Acuosa en Polvo El polvo homogéneo del Ejemplo Comparativo A es luego formulada en un recubrimiento de pasta acuosa en polvo, de acuerdo con el método de la Parte C del Ejemplo 1.

Evaluación de la Composición de Recubrimiento de Pasta Acuosa en Polvo Un pote de presión roció una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el Ejemplo 1, y se curó a 149°C durante 30 minutos, produciendo paneles (paneles de acero de 10.16 x 30.48 cm) con una lectura de brillo de 63, en un ángulo de 60 grados. Los paneles recubiertos por el rociado de un pote de presión de una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el Ejemplo Comparativo A y curada a 149°C durante 30 minutos, se obtuvieron para comparación. Las composiciones de recubrimiento de pasta acuosa en polvo se aplicaron sobre paneles de acero de apresto de electrorrecubrimiento. Las fotografías del microscopio electrónico de una sección transversal del recubrimiento curado, tomadas con un dispositivo Topcon SM- 510 SEM, equipado con un sistema digital Orion que forma imágenes, mostró que la capa de recubrimiento preparada del Ejemplol, la fotografía de la Figura 1, tenía partículas de pigmento que fueron equivalentes en tamaño y distribución a las partículas de pigmento en la capa de recubrimiento preparada del Ejemplo Comparativo A extruido, la fotografía de la Figura 2. Las capas en la mitad inferior de las fotografías muestran los aprestos de electrorrecubrimiento. La capa superior en la Figura 1 es de una composición de recubrimiento curada, preparada del Ejemplo 1. La capa superior en la Figura 2 es de la composición de recubrimiento curada preparada del Ejemplo Comparativo A. La invención se ha descrito en detalle con referencia a sus modalidades preferidas. Sin embargo, se debe entender que se pueden hacer variaciones y modificaciones dentro del espíritu y ámbito de la invención y de las siguientes reivindicaciones.

Claims (24)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para preparar una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, este método comprende las etapas de: (a) suministrar materiales particulados individuales, que incluyen al menos una resina y al menos un material particulado más; en que estos materiales particulados tienen un tamaño mediano de partículas de aproximadamente 10 hasta 80 mieras; (b) dispersar los materiales particulados individuales en un medio acuoso, que comprende un espesador asociativo; y (c) moler los materiales particulados dispersos, para producir una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, que tiene un tamaño mediano de partículas de hasta alrededor de 20 mieras.
2. 2. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que los materiales particulados individuales son mezclados en seco, antes de la etapa (b) de dispersión.
3. 3. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que los materiales particulados individuales de la etapa (a) , incluyen un agente de curación, reactivo con al menos una resina de los materiales particulados individuales.
4. 4. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que los materiales particulados individuales de la etapa (a) incluyen un material de pigmento o relleno.
5. 5. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el material particulado adicional comprende una segunda resina.
6. 6. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que los materiales particulados individuales de la etapa (a) incluyen al menos un miembro seleccionado del grupo que consta de resinas de vinilo, resinas acrílicas, resinas de poliéster, resinas epoxi, resinas de poliuretano, y sus combinaciones .
7. 7. Un método, de acuerdo con la reivindicación 3, en que el agente de curación se selecciona del grupo que consta de resinas de aminoplasto, resinas fenólicas, compuestos de ácidos y anhídridos dicarboxílicos y policarboxílicos, resinas de isocianato bloqueadas, y sus combinaciones .
8. 8. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que los materiales particulados individuales de la etapa (a) , tienen un tamaño mediano de partículas de aproximadamente 15 a 60 mieras.
9. 9. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que los materiales particulados individuales de la etapa (a) tienen un tamaño mediano de partículas de aproximadamente 20 a 30 mieras.
10. 10. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el medio acuoso además comprende un miembro del grupo que consta de un agente tensoactivo, un dispersante y un espesador asociativo, o sus combinaciones.
11. 11. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el medio acuoso comprende un agente tensoactivo no iónico.
12. 12. Un método, de acuerdo con la reivindicación 10, en que el agente tensoactivo no iónico es un alcanol polietoxilado de alquilfenoxi .
13. 13. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el medio acuoso comprende un dispersante.
14. 14. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el dispersante es un polímero acrílico aniónico.
15. 15. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo comprende el propilen-glicol.
16. 16. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo tiene un tamaño mediano de partículas de hasta aproximadamente 12 mieras.
17. 17. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, • en que la composición de recubrimiento de la pasta acuosa en 5 polvo tiene un tamaño mediano de partículas de aproximadamente 1 miera hasta 15 mieras.
18. 18. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, tiene un tamaño mediano de partículas de 10 aproximadamente 3 mieras hasta 6 mieras
19. 19. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, tiene un tamaño mediano de partículas de aproximadamente 3.8 mieras hasta 4.5 mieras. 15
20. 20. Un método, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo es una composición de recubrimiento claro.
21. 21. Un método para recubrir un substrato, que incluye aplicar una composición de recubrimiento de pasta 20 acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el método de la reivindicación 1, a un substrato como un apresto.
22. 22. Un método para recubrir un substrato, que incluye aplicar una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el método de la reivindicación 1, a un substrato, como un recubrimiento superior.
23. 23. Un método para recubrir un substrato, que incluye aplicar una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el método de la reivindicación 1, a un substrato, como un recubrimiento básico.
24. 24. Un método para recubrir un substrato, que incluye aplicar una composición de recubrimiento de pasta acuosa en polvo, preparada de acuerdo con el método de la reivindicación 1, a un substrato, como un recubrimiento claro.