ES2225141T3

ES2225141T3 - Composicion de revestimiento en forma de lechada de polvo.

Info

Publication number: ES2225141T3
Application number: ES00930814T
Authority: ES
Inventors: Lawrence Sacharski; Michael Gessner
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: AU4857100A; PL352398A1; DE60012922D1; DE60012922T2; AR024053A1; ATE273354T1; BR0008990A; EP1185592B1; CA2366809A1; JP2003512479A; AU769560B2; WO2000069979A2; US6360974B1; EP1185592A1; WO2000069979A3; KR20020008192A

Abstract

Método para preparar una composición de revestimiento de lechada de polvo, que comprende las etapas de: a) proporcionar materiales particulados individuales incluida al menos una resina y al menos otro material particulado; en la cual los materiales particulados tienen un tamaño medio de partícula de 10 a 80 micras; b) dispersar los materiales particulados individuales en un medio acuoso que comprende un espesante asociativo; y c) moler los materiales particulados dispersos para producir una composición de revestimiento de lechada de polvo que tenga un tamaño medio de partícula de hasta 20 micras.

Description

Composición de revestimiento en forma de lechada de polvo.

Campo de la invención

La invención se refiere a composiciones de revestimiento en forma de lechada de polvo y a los procesos para preparar estas composiciones.

Antecedentes de la invención

La tecnología de los revestimientos en polvo evita las emisiones reguladas derivadas del uso de composiciones de revestimiento basadas en disolventes o en agua, las cuales contienen sustancias orgánicas volátiles. Los revestimientos en polvo, sin embargo, presentan unos desafíos tecnológicos únicos que resultan de la ausencia de medio líquido, especialmente en la preparación de revestimientos que requieran un gran brillo o uniformidad. Uno de los problemas de los revestimientos en polvo consiste en equilibrar, por un lado, la necesidad de reducir el tamaño medio de las partículas del polvo para obtener películas de revestimiento más uniformes y, por otro, la necesidad de evitar que una fracción significativa de partículas por debajo de aproximadamente cinco micras puedan presentar riesgos al espolvorearlas durante su manejo y durante la aplicación del revestimiento en polvo. Otro problema es la aglomeración de las partículas de polvo durante el almacenamiento. Finalmente, la incorporación de una película puede resultar difícilmente controlable en la aplicación de revestimientos en polvo incluso utilizando métodos fluidizados debido a la variación de densidad del polvo en el aire.

Recientemente la tecnología de lechada de polvo ha sido utilizada como medio para proporcionar revestimientos en polvo con tamaños medios de partícula más finas o con una fracción significativamente mayor de material con un tamaño de partícula pequeño, mientras se evita el problema del espolvoreo. En general, los revestimientos en polvo han sido preparados mediante una primera mezcla con fusión de todos los ingredientes del revestimiento, normalmente incluyendo una o más resinas sólidas y uno o más pigmentos, en un extrusor. El producto extruido se transforma en escamas y se pulveriza al tamaño medio de partículas o a la distribución de tamaño de partícula deseada. Para preparar una lechada de polvo, habitualmente se dispersa en agua un polvo de revestimiento grueso, con un tamaño de partícula más grande, con uno o más aditivos, como son agentes tensioactivos, dispersantes y espesantes. A continuación se muele la dispersión para reducir más el tamaño medio de partícula del polvo disperso. Este método suele dar como resultado lechadas de polvo para revestimientos que tienen un tamaño medio de partícula de aproximadamente tres a cuatro micras o más. El medio acuoso mantiene también las partículas separadas y evita consecuentemente la aglomeración de las mismas.

En un proceso similar, la Patente de Estados Unidos Nº 5.379.947 presenta un revestimiento de lechada de polvo con una distribución de tamaño de partícula de forma que al menos la mitad de las partículas se encuentra entre tres y cinco micras y siendo todas las partículas inferiores a diez micras aproximadamente. Como las partículas de polvo se encuentran en forma de lechada acuosa y no como un polvo seco, la lechada evita el problema del espolvoreo y el problema asociado a la presencia de partículas finas en el aire. La lechada de polvo se produce primero mediante la mezcla en fundido de todos los ingredientes del revestimiento en un extrusor y posterior reducción del producto extruido en escamas. Las escamas se muelen luego por chorro hasta un polvo fino según la distribución de tamaño de partícula deseada. El polvo se dispersa en agua con un agente tensioactivo, un dispersante y un espesante para elaborar la lechada de revestimiento en polvo. Aunque la composición de lechada de polvo de la Patente de Estados Unidos Nº 5.379.947 proporcione de manera provechosa tamaños de partícula medio pequeños, es un proceso largo y el polvo, muy fino, molido por chorro es difícil de dispersar.

Sería deseable reducir el tiempo y el coste que requiere la producción de lechadas de revestimiento en polvo. La etapa para preparar la extrusión por fusión consume tiempo y necesita un equipamiento caro que es difícil de limpiar.

Hemos descubierto ahora un método simplificado para producir una composición de revestimiento de lechada de polvo que iguala las características funcionales de las composiciones de revestimiento de lechada de polvo producidas mediante el antiguo método de extrusión por fusión.

Sumario de la invención

La invención proporciona un proceso para preparar una composición de revestimiento de lechada de polvo que incluye las etapas de:

a): proporcionar materiales particulados individuales incluido al menos un polvo de resina y al menos otro material particulado; donde los materiales particulados tienen un tamaño medio de partícula de 10 a 80 micras;

b): dispersar los materiales particulados individuales en un medio acuoso que comprende un espesante asociativo; y

c): moler los materiales particulados dispersos hasta un tamaño máximo de partícula de 20 micras, preferentemente de hasta 15 micras.

Dos o más materiales particulados puede mezclarse conjuntamente antes de su adición al medio acuoso. Los materiales no se mezclan a escala de subpartículas, como se hace en el método de mezcla en fusión por extrusor, sino que, en su lugar, cada partícula retiene su identidad individual. El material particulado añadido al medio acuoso es, por tanto, heterogéneo. La molienda de los materiales particulados dispersos está pensada para homogenizar el particulado disperso hasta un cierto grado, así como para reducir el tamaño medio global de las partículas. En otro aspecto, la invención proporciona una composición de revestimiento de lechada de polvo preparada de acuerdo con el proceso anterior.

La composición de revestimiento de lechada de polvo se utiliza para preparar un revestimiento a aplicar sobre un sustrato. La composición de revestimiento de lechada de polvo puede aplicarse a varios sustratos, incluidos especialmente los sustratos metálicos y plásticos. El revestimiento de polvo puede aplicarse a muchos artículos diferentes, tales como, sin limitación, muebles, ruedas, aparatos, herramientas y herramientas motorizadas, piezas industriales y para el automóvil, y contenedores. En un ejemplo, la composición de revestimiento de lechada de polvo puede formularse para aplicaciones exteriores de vehículos, incluidas las capas de imprimación (llamadas también capas tapaporos) y capas de acabado, incluidos los revestimientos de capa base y de capa transparente. Los revestimientos preparados a partir de las composiciones de revestimiento de lechada de polvo de la invención son equivalentes en su aspecto a los revestimientos preparados según el método de extrusión por fusión-mezcla, aunque tienen la ventaja de ser más sencillas y menos caras en su fabricación.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una fotografía realizada por microscopía electrónica de una sección transversal del revestimiento endurecido preparado a partir del Ejemplo 1.

La Figura 2 es una fotografía realizada por microscopía electrónica de una sección transversal del revestimiento endurecido preparado a partir del Ejemplo Comparativo A.

Descripción detallada de la invención

En una primera etapa se proporcionan al menos dos ingredientes particulados o en polvo del revestimiento de polvo. Los ingredientes del particulado pueden ser añadidos por separado, juntos o secuencialmente, o los ingredientes del particulado pueden ser mezclados en seco y añadidos conjuntamente como mezcla. Los ingredientes en polvo pueden ser mezclados en seco utilizando un mezclador adecuado, por ejemplo un mezclador Henchel. Los ingredientes en polvo incluyen al menos una resina y al menos otro material de revestimiento en polvo, preferentemente al menos otra resina que es un agente de endurecimiento reactivo con la primera resina o un pigmento o un material de relleno. En una realización preferente, los ingredientes en polvo incluyen una resina, un agente de endurecimiento reactivo con la resina y uno o más pigmentos. Pueden incluirse también otros materiales, como catalizadores u otros aditivos.

Los ingredientes en polvo incluyen al menos una resina y pueden incluir una combinación de resinas. La resina puede ser termoplástica, pero se prefieren las composiciones termoestables para las aplicaciones en automóviles. Una composición termoestable incluirá una resina endurecible con grupos funcionales que reaccionan durante el endurecimiento para formar una red reticulada. Aunque la resina endurecible pueda ser autorreticulable, la composición termoestable incluye habitualmente al menos un agente de endurecimiento que reacciona con los grupos funcionales de la resina endurecible para reticular el revestimiento. A menudo, la resina endurecible tendrá un peso molecular más alto que el agente de endurecimiento, pero es también posible combinar dos resinas de pesos moleculares comparables que tengan grupos mutuamente reactivos.

Se conocen diversas resinas útiles para las composiciones de revestimiento en polvo y, en principio, cualquiera de éstas puede utilizarse en forma de polvo en el proceso de la invención. Las resinas adecuadas para su utilización en las composiciones de revestimiento en polvo y en los procesos de la invención incluyen, sin limitación, resinas vinílicas incluyendo acrílicos, poliésteres, resinas epoxídicas, resinas aminoplásticas incluidas las resinas de melamina y las resinas de glicourilo, resinas fenólicas, compuestos de ácidos dicarboxílicos y policarboxílicos y sus anhídridos, poliésteres saturados e insaturados, poliuretanos, resinas de isocianato bloqueado y combinaciones de las mismas.

Las resinas de poliéster pueden formularse como resinas ácido funcionales o hidroxilo funcionales. El poliéster puede tener un índice de acidez de 20 a 100, preferentemente de 20 a 80 y especialmente de 20 a 40 mg de KOH por gramo. En otra realización, el poliéster puede tener un índice hidroxilo de 25 a 300, preferentemente de 25 a 150 y especialmente de 40 a 100 mg de KOH por gramo. Muchas resinas de poliéster están comercialmente disponibles como resinas en polvo, como las que disponibles con el nombre comercial ALFTALAT de Hoechst, Portsmouth, VA; con el nombre comercial GRILESTA de EMS-American Grilon, Inc., Sumter, SC; con el nombre comercial ALBESTER de McWhorter, y con el nombre comercial ARAKOTE de CIBA-Geigy Corp., Ardsley, NY. Los métodos para elaborar resinas de poliéster son bien conocidos. Típicamente, un componente poliol y un componente ácido y/o anhídrido se calientan conjuntamente, opcionalmente con un catalizador, y habitualmente con eliminación del subproducto agua con el fin de llevar la reacción hasta su finalización. El componente poliol tiene una funcionalidad promedio de al menos aproximadamente dos. El componente poliol puede contener alcoholes mono-, di-,tri-funcionales y mayores. Se prefieren los dioles, pero cuando se desea alguna ramificación del poliéster, se incluyen alcoholes con funcionalidades más altas. Como ejemplos ilustrativos se incluyen, sin limitación, alquilenglicoles y polialquilenglicoles como etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol y neopentilglicol; 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, glicerina, trimetilolpropano, trimetiloletano, pentaeritrita, 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, bisfenol A hidrogenado y bisfenoles hidroxialquilados. El componente ácido y/o anhídrido comprende los compuestos que tienen en promedio al menos dos grupos ácido carboxílico y/o los anhídridos de éstos. Se prefieren los ácidos dicarboxílicos o los anhídridos de ácidos dicarboxílicos, pero puede utilizarse un ácido funcional más alto y sus anhídridos cuando se desea alguna ramificación del poliéster. Compuestos adecuados de ácido policarboxílico o su anhídridos incluyen, sin limitación, aquellos que tienen de 3 a 20 átomos de carbono. Como ejemplos ilustrativos de compuestos adecuados se incluyen, sin limitación, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidroftálico, ácido tetrahidroftálico, ácido piromelítico, ácido succínico, ácido acelaico, ácido adípico, ácido 1,4-ciclohexanodioico, ácido 1,12-dodecanodioico, ácido cítrico, ácido trimelítico, y anhídridos de los mismos.

Los ejemplos de las resinas epoxídicas útiles son aquellas que tienen un peso equivalente epoxi de 500 a 2.000, preferentemente de 600 a 1.000. Como ejemplos ilustrativos de resinas epoxídicas útiles se incluyen, sin limitación, resinas de tipo bisfenol A, resinas de tipo bisfenol F, resina epoxídica novolaca, y resinas epoxídicas alicíclicas. Comercialmente están disponibles diversas resinas epoxi para los revestimientos en polvo, por ejemplo de Dow Chemical Co., Midland, MI con el nombre comercial D.E.R.; de CIBA-Geigy Corp. con el nombre comercial ARALDITE; y de Hoechst con el nombre comercial BECKPOX.

Las resinas vinílicas y acrílicas adecuadas tienen una temperatura de transición vítrea típica de 25ºC a 80ºC, preferentemente de 40ºC a 60ºC. Las resinas acrílicas útiles pueden tener uno o más de los grupos funcionales siguientes: grupos carboxilo, grupos anhídrido, grupos hidroxilo, grupos isocianato bloqueados, grupos epóxido y grupos amina. Cuando la resina acrílica es hidroxilo funcional, puede tener un índice de hidroxilo de 20 a 120 mg KOH / g. Las resinas acrílicas ácido funcionales pueden tener un índice de acidez de 20 a 100 mg KOH / g. Las resinas epóxido funcionales pueden tener un peso equivalente de epóxido de 200 a 800. En general, el peso equivalente del polímero acrílico es, preferentemente, de 200 a 1.000, especialmente de 400 a 900. Preferentemente, la resina acrílica tiene un peso molecular promedio en peso de 6.000 a 40.000, con más preferencia de 10.000 a 25.000.

Normalmente, la funcionalidad deseada se introduce en el polímero vinílico o acrílico mediante copolimerización de un monómero que tiene esta funcionalidad, pero puede añadirse también después de la reacción de polimerización, como en el caso de la hidrólisis de los grupos acetato de vinilo a hidroxilo. Ejemplos de monómeros funcionales son, sin limitación, 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 maleico, ácido fumárico, anhídrido maleico, anhídrido itacónico, metacrilato de isocianatoetilo, 1-(1-isocianato-1-metiletil)-3-(1-metiletilenil)benceno, etc. Los grupos isocianato pueden estar bloqueados antes de la polimerización del monómero si así se desea, pero el bloqueo puede realizarse en cualquier punto. Existen muchos comonómeros adecuados, incluidos, sin limitación, ésteres acrílicos y metacrílicos no funcionales derivados de alcoholes que tienen hasta 20 átomos de carbono; ésteres vinílicos, otros compuestos vinílicos como estireno, viniltolueno, éteres vinílicos, éteres alílicos, etc. Los compuestos que pueden mencionarse en particular son 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 y propionato de vinilo. Por supuesto pueden utilizarse combinaciones de los comonómeros.

Se prefieren los agentes de endurecimiento sólidos a temperatura ambiente, aunque en la lechada de polvo es posible incluir agentes de endurecimiento líquidos. Los agentes de endurecimiento líquidos deben disolverse o emulsionarse en la fase acuosa. Los agentes de endurecimiento sólidos se utilizan como tal finamente divididos.

Los agentes de endurecimiento preferentes para las resinas hidroxilo funcionales incluyen resinas amino, incluidas las resinas formaldehído-urea y formaldehído-melamina, y las resinas de isocianatos bloqueados. Las resinas de isocianatos bloqueados incluyen compuestos de poliisocianato bloqueado y oligómeros o prepolímeros bloqueados de los compuestos de poliisocianato incluyendo, sin limitación, isocianuratos bloqueados, biurets bloqueados, alofanatos bloqueados, y los prepolímeros isocianato funcionales bloqueados como el producto de reacción de un mol de un triol con tres moles de un diisocianato. Ejemplos ilustrativos de compuestos de poliisocianatos útiles que pueden bloquearse o utilizarse para preparar los oligómeros o prepolímeros de isocianato bloqueado incluyen, sin limitación, diisocianato de isoforona, diisocianato de hexametileno, diisocianato de tolueno, difenil metilen diisocianato, diciclohexil metilen diisocianato, 2-metil-1,5 pentano diisocianato, 2,2,4-trimetil-1,6-hexano diisocianato y 1,12-diisocianato de dodecano. Los agentes de bloqueo típicos para los grupos isocianato son oximas, lactamas, ésteres malónicos, monoalcoholes secundarios y terciarios, compuestos acídicos C-H como dialquilmalonatos, acetil acetona, ésteres alquílicos de ácido acetoacético, oximas, fenoles como fenol o o-metilfenol, N-alquilamidas, imidas o bisulfitos de metales alcalinos.

Los agentes de endurecimiento preferentes para las resinas ácido funcionales incluyen resinas epoxídicas y resinas acrílicas epóxido funcionales, así como compuestos monoméricos epóxido polifuncionales como isocianurato de triglicidilo, polioxazolinas y polidioxanos. Los agentes de endurecimiento para las resinas epoxi funcionales incluyen compuestos de poliamina y de poliácido y resinas.

Las resinas en polvo (incluidos los agentes de endurecimiento sólidos) utilizadas en las composiciones de revestimiento de lechada de polvo de la invención tendrán típicamente una temperatura de transición vítrea (T_{g}), o punto de ablandamiento, de al menos 30ºC. Como el polvo se transforma en lechada en el agua, no se produce la aglomeración de los revestimientos en polvo convencionales y por tanto los materiales pueden tener T_{g}s, o puntos de ablandamiento, son inferiores a los que serían necesarios para los revestimientos en polvo tradicionales. Preferentemente, la resina tiene una T_{g}, o punto de ablandamiento, de al menos 35ºC, y especialmente de al menos 40ºC. Preferentemente, la resina tiene un punto de ablandamiento de no más de 80ºC, especialmente de no más de 70ºC y en particular de no más de 60ºC. La T_{g}, o punto de ablandamiento, se determina mediante un procedimiento de prueba estándar adecuado para la resina particular, por ejemplo mediante calorimetría de exploración diferencial (DSC).

Cuando se añaden al medio acuoso, las resinas y agentes de endurecimiento tienen un tamaño medio de partícula de 10 a 80 micras, preferentemente de 15 a 60 micras, y especialmente de 20 a 30 micras. Las resinas pueden añadirse o bien por separado o los polvos se mezclan y añaden. A diferencia del método de extrusión, sin embargo, las partículas de polvo no se mezclan en fusión para ser homogéneas e incluso en la mezcla las partículas retienen sus identidades individuales al tiempo que se añaden al medio acuoso.

En una realización preferente, al medio acuoso se añaden también uno o más rellenos y/o pigmentos. Los pigmentos y rellenos tienen normalmente unas dimensiones medias de partícula de al menos 0,5 micras y de hasta 8 micras. Ejemplos de pigmentos y rellenos adecuados incluyen, sin limitación, óxidos metálicos como óxido de hierro rojo y dióxido de titanio, cromatos como cromato de bario, molibdatos, fosfatos, silicatos incluidos el silicato de magnesio y la sílice ahumada, sulfatos como sulfato de bario, negro de humo, talco, rojo azoico, quinacridonas, perilenos, ftalocianinas, carbazoles, amarillos de diarilido, etc. En una realización preferente, los polvos de pigmentos, rellenos y resinas se mezclan conjuntamente antes de ser añadidos al medio acuoso. Cuando se emplea negro de humo u otro pigmento de baja densidad se mezcla preferentemente con al menos otro polvo más denso (pigmento, relleno o resina) antes de ser añadido al medio acuoso.

La lechada de polvo se obtiene adicionando los materiales particulados por separado o mezclados al medio acuoso. El medio acuoso incluye preferentemente, además de agua, un agente tensioactivo y puede incluir otros aditivos. El agente tensioactivo se añade preferentemente en una cantidad que reduzca la tensión superficial del agua a 30 dinas/cm o menos. Se ha descubierto que tensiones superficiales superiores a 30 dinas/cm pueden incrementar la tendencia de las partículas a flotar sobre el agua, dificultando la producción de la lechada. El agente tensioactivo puede ser aniónico, no iónico, o catiónico, pero se prefieren los agentes tensioactivos no iónicos. Los agentes tensioactivos no iónicos típicos se basan en alcoholes polietoxilados o copolímeros polietoxi-polialcoxi en bloque. Son preferentes los alcoxi y alquilfenoxi alcanoles polietoxilados. Ejemplos de agentes tensioactivos útiles incluyen aquellos disponibles con los nombres comerciales PLURACOL® y PLURONIC® de BASF Corporation; con el nombre comercial SURFYNOL® (serie SURFYNOL®400) de Air Products Corporation; y con los nombres comerciales TRITON® y TERGITOL® de Union Carbide Corporation. El agente tensioactivo puede incluirse en cantidades del 0,005% al 4% en peso, preferentemente del 0,02 al 0,1% en peso, en base al peso de la composición de revestimiento de lechada.

Preferentemente, la mezcla acuosa también incluye un dispersante. Los dispersantes adecuados son aquellos agentes de dispersión poliméricos aniónicos acrílicos, agentes de dispersión no iónicos y combinaciones de los mismos. Ejemplos adecuados de dispersantes incluyen, sin limitación, aquellos disponibles con marca comercial TAMOL® de Rohm and Haas, Philadelphia, PA, y DISPERSE-AYD® de Elementis Specialties, Jersey City, NJ. El dispersante puede incluirse en cantidades del 0,5 al 10% en peso, preferentemente del 0,5 al 5% en peso, en base al peso de la composición de revestimiento de lechada.

La mezcla acuosa puede incluir también otro componente que proporcione las propiedades reológicas deseables a la composición de revestimiento de lechada de polvo obtenida a partir de la mezcla. Este componente, denominado agente de control de reología, se añade para alterar la reología que de otro modo exhibe la mezcla o lechada. A menudo es deseable emplear un agente de control de la reología que espese la mezcla o lechada hasta un bajo esfuerzo de corte para dar más estabilidad a la dispersión, pero para unas buenas propiedades de aplicación, el esfuerzo de corte ha de disminuir. Los agentes adecuados de control de reología pueden ser aniónicos, no iónicos, o catiónicos, prefiriéndose aquellos agentes no iónicos. Como ejemplos ilustrativos se incluyen, sin limitación, espesantes asociativos, arcillas naturales y sintéticas, sílices ahumadas y combinaciones de los mismos. Los espesantes asociativos incluyen un bloque hidrofílico para asegurar la solubilidad o dispersibilidad del espesante asociativo en agua y un bloque hidrofóbico y capaz de una interacción asociativa en el medio acuoso. Los ejemplos de grupos hidrofóbicos incluyen, sin limitación, grupos alquilo de cadena larga como dodecilo, hexadecilo y octadecilo; grupos alcarilo que incluyen, sin limitación, grupos octilfenilo y nonilfenilo. Las estructuras hidrofílicas adecuadas para los espesantes asociativos incluyen, por ejemplo y sin limitación, estructuras acrílicas, etilenglicol éteres y poliuretanos, incluidos los poliuretanos basados en poliéster o poliéter. Una realización preferente incluye ACRYSOL RM-8 de Rohm & Haas Corporation. El agente de control de reología puede estar incluido en cantidades del 0,5 al 5% en peso, en base al peso de la composición de revestimiento de lechada de polvo. Las cantidades preferentes dependen del agente particular de control de reología o de la combinación de estos agentes utilizados. Los agentes de control de reología sólidos, como arcillas o sílices, pueden ser añadidos alternativamente a la fase acuosa junto con los ingredientes particulados.

Otros aditivos que pueden utilizarse incluyen catalizadores, antiespumantes o agentes de desaireación como benzoína, adyuvantes de dispersión, agentes de nivelación fotoestabilizadores, absorbentes de UV, eliminadores de radicales, antioxidantes y biocidas. Opcionalmente puede añadirse una pequeña cantidad de un disolvente orgánico de punto de ebullición relativamente bajo, como propilenglicol, para ayudar en la coalescencia y nivelación de la película.

Los catalizadores, cuando se utilizan, se eligen según la química del endurecimiento empleado. Por ejemplo, catalizadores adecuados para las reacciones que implican grupos epóxido y grupos ácido carboxílico son sales de fosfonio de ácidos orgánicos o inorgánicos, compuestos de amonio cuaternario, aminas, imidazol y sus derivados. Ejemplos de catalizadores de fosfonio adecuados son ioduro de etiltrifenilfosfonio, cloruro de etiltrifenilfosfonio, tiocianato de etiltrifenilfosfonio, complejo acetato etiltrifenilfosfonio y ácido acético, ioduro de tetrabutilfosfonio, bromuro de tetrabutilfosfonio, y complejo acetato de tetrabutilfosfonio ácido acético. Los catalizadores imidazol adecuados son, sin limitación, 2-estirilimidazol, 1-bencil-2-metilimidazol, 2-metilimidazol y 2-butilimidazol.

Las composiciones de revestimiento de lechada de polvo para los revestimientos con efectos metálicos o perlescentes pueden obtenerse adicionando lechadas pigmentos lamelares reflectores como pigmento de aluminio o el pigmento perlescente a la composición de revestimiento de lechada de polvo molido. Las lechadas de pigmento de aluminio o perlescente se añaden después de la trituración final de modo que no se dañen las escamas en el proceso de molienda. La lechada de pigmento lamelar puede contener hasta el 40% en peso de pigmento lamelar y se obtiene adicionando el pigmento lamelar a una mezcla de agua y un agente tensioactivo. El agente tensioactivo puede ser cualquiera de los mencionados anteriormente que son útiles en la preparación de la composición de lechada de polvo. Cuando se utiliza, el pigmento lamelar se añade típicamente en cantidades del 1% al 20% en peso, preferentemente del 2% al 9% en peso, en base al peso del contenido en sólidos de la composición de lechada de polvo. Si se utiliza un pigmento de aluminio, se da por supuesto su tratamiento para que se adapte a una composición acuosa. Los aluminios cromados, los aluminios encapsulados, o los aluminios con otros tratamientos de pasivación están comercialmente disponibles. Una composición de revestimiento de lechada de polvo metálico o perlescente se filtra con una malla de un tamaño tal que no elimine el pigmento lamelar.

Las resinas, los pigmentos y cualquier otro sólido constituyen típicamente del 10% al 60% en peso de la lechada acuosa. Preferentemente, el contenido en sólidos de la lechada es del 20% al 50% en peso, y especialmente del 30% al 40% en peso.

La lechada de la mezcla en bruto se tritura luego en un equipo apropiado para obtener la composición final de revestimiento de lechada de polvo. Equipos adecuados para la molienda incluyen molinos y moledoras Netzsch. La operación de trituración genera una distribución del tamaño de partícula donde el 100% del material sólido tiene un tamaño de partícula inferior a 20 micras, preferentemente inferior a 15 micras, y especialmente inferior a 12 micras. El tamaño medio de partícula debe encontrarse, preferentemente, entre 1 micra y 15 micras, preferentemente entre 2 micras y 10 micras, y especialmente entre 3 micras y 6 micras. En una realización particularmente preferente, el tamaño medio de partícula se sitúa entre 3,8 y 4,5 micras. La distribución óptima del tamaño de partícula puede variar según los factores conocidos por los especialistas en la técnica, especialmente según la composición particular (por ejemplo los tipos y cantidades de agentes tensioactivos, dispersantes, etc., los tipos de resinas y pigmentos, etc.), el equipo de mezcla o el método de aplicación utilizado para aplicar la composición de lechada de polvo al sustrato que se está revistiendo. La distribución del tamaño de partícula puede optimizarse mediante pruebas directas.

La composición de revestimiento de la lechada de polvo puede filtrarse, por ejemplo, con un filtro de nylon de tamaño de malla adecuado.

Las composiciones de revestimiento de lechada de polvo de la invención pueden formularse como composiciones de revestimiento de imprimación de automóviles o de relleno. La composición de revestimiento de imprimación con lechada de polvo se aplica al sustrato antes de la capa o capas de revestimiento final. Las composiciones de imprimación incluyen resinas como poliésteres y resinas epoxi junto con los agentes de endurecimiento adecuados. Las composiciones de imprimación incluyen típicamente uno o más materiales de relleno como baritas, talco, silicatos y carbonatos. Los pigmentos típicos para imprimaciones incluyen dióxido de titanio, negro de humo y óxido de hierro rojo.

Las composiciones de revestimiento de lechada de polvo pueden formularse también como capa de acabado industrial, por ejemplo para vehículos motorizados como automóviles y motocicletas o para equipos eléctricos como cortadoras de césped. En particular, la capa de acabado puede ser una composición de capa base o de capa transparente. Las composiciones de capa base o de capa transparente se formulan para ser duraderas a la intemperie, con materiales que resisten la decoloración y la degradación durante la exposición a la intemperie. Las composiciones de capa base contienen uno o más pigmentos para obtener el color deseado. Además, las composiciones de revestimiento de una capa base de lechada de polvo pueden teñirse con pequeñas cantidades de pastas colorantes tradicionales que contienen disolventes, o bien con pastas colorantes soportadas en disolventes o bien con pastas colorantes acuosas con un codisolvente. Las pastas colorantes se añaden en pequeñas cantidades, típicamente no más del 0,5% en peso. Las capas transparentes no están pigmentadas.

La composición de revestimiento de lechada de polvo puede formularse como composición de revestimiento para latas de conservas, composición de revestimiento de bobinas y demás composiciones de revestimiento industriales. En una realización preferente, la composición de revestimiento de lechada de polvo es una composición de revestimiento de aparatos.

Las composiciones de revestimiento de lechada de polvo pueden aplicarse a un sustrato mediante cualquier medio adecuado. Las lechadas de polvo se aplican típicamente mediante pulverización, por ejemplo con una pistola sifónica, por pulverización sin aire o a presión. Para los sustratos conductores son posibles aplicaciones electrostáticas. Los espesores típicos de película son de 25 a 75 micras (1 a 3 milipulgadas), y el espesor para las capas transparentes de automóviles puede ser de 50 micras (2 milipulgadas). Las especificaciones para las capas transparentes de automóviles tienen típicamente una parte transparente de más o menos 10 micras (un poco menos de media milipulgada).

El revestimiento aplicado de lechada de polvo se seca con rapidez para secar al menos parcialmente el revestimiento aplicado y luego puede calentarse de modo que el revestimiento aplicado fluya en una capa de revestimiento uniforme, y opcionalmente se endurezca. La capa aplicada puede pasar por infrarrojos o calor, preferentemente por un horneado preliminar de 10 minutos aproximadamente a 120ºF hasta 140ºF (48ºC a 60ºC). La capa seca puede entonces ahornarse o endurecerse a una temperatura adecuada, típicamente de 280ºF a 400ºF (de 138ºC a 200ºC) desde durante un minuto hasta 60 minutos, preferentemente de 20 minutos a 40 minutos. La temperatura y el tiempo de endurecimiento pueden ajustarse durante la aplicación particular del revestimiento; por ejemplo, los revestimientos de latas de conservas y el revestimiento de bobinas se endurecen típicamente a temperaturas más altas durante un tiempo corto (por ejemplo, un minuto), mientras que los revestimientos de vehículos se endurecen a temperaturas más bajas durante tiempos más largos (por ejemplo de 20 a 30 minutos).

Cuando la composición de lechada de polvo es una composición de capa transparente y se está aplicando sobre una capa de capa base no endurecida, la capa base debe ser "flashed" (secada durante un período de tiempo) antes de aplicar la lechada de capa base. Es práctica estándar en la técnica secar la capa base aplicada antes de aplicar la composición de capa transparente, si la composición de capa transparente tiene un soporte acuoso o de disolvente. En caso de que la composición de capa base tenga un soporte acuoso, normalmente la capa base se calienta entre dos y diez minutos para eliminar la mayor parte del agua. La capa transparente de lechada de polvo aplicada puede secarse de manera similar antes de calentar la capa base y la capa transparente para coalescer la capa transparente y endurecer ambas capas, base y transparente.

La invención se describe además en el ejemplo siguiente. El ejemplo es meramente ilustrativo y no limita en ningún caso el alcance de la invención tal como se ha descrito y reivindicado. Todas las partes son partes en peso salvo indicado de otra manera.

Ejemplo 1

Parte A

Mezcla del polvo

Se prepara una composición de revestimiento de imprimación de una lechada de polvo preparando primero una mezcla de una resina y un pigmento en polvo. Las resinas se muelen en seco hasta un tamaño medio de partícula de aproximadamente 30 micras antes de mezclarse. La mezcla se prepara con 10,4 partes en peso de un poliéster ácido funcional que tiene un índice de acidez de aproximadamente 34 mg KOH / g, 2,8 partes en peso de una resina epoxídica que tiene un peso en epóxido de aproximadamente 650-725, 1,2 partes en peso de un aditivo anticraterización (resina acrílica ácido funcional), 0,6 partes en peso de una cera, 2,9 partes en peso de un promotor de adherencia/material de mezcla epoxídico (el 10% en peso del promotor de adherencia), 0,07 partes en peso de un agente de fluencia reactivo, 5,9 partes en peso de pigmento dióxido de titanio, 0,03 partes en peso de pigmento negro de humo y 5,9 partes en peso de sulfato de bario.

Parte B

Medio acuoso

A continuación, se mezcla lo siguiente durante aproximadamente quince minutos en un recipiente individual provisto de una cuchilla de dispersión en la capucha: 52,4 partes en peso de agua desionizada, 1,1 partes en peso de un agente dispersante aniónico/no iónico (el 35% en peso en una mezcla agua/propilenglicol), 0,02 partes en peso de un agente tensioactivo no iónico polietoxilado, 0,4 partes en peso de un espesante asociativo no iónico, 2,5 partes en peso de un 5% en peso de una dispersión de arcilla sintética en agua desionizada y 0,2 partes en peso de propilenglicol.

Parte C

Preparación de la composición de revestimiento de lechada de polvo

La mezcla resina/pigmento de la Parte A se añadió lentamente agitando al medio acuoso de la Parte B. Se siguió mezclando durante quince minutos aproximadamente. La mezcla de lechada se trituró en una moledora durante tres horas a 230 rpm, a 68ºF, hasta que el tamaño medio de partícula se encontrase entre aproximadamente 4 y aproximadamente 5,5 micras. El producto triturado se filtró con un filtro de nylon de 55 micras. Después del filtrado, a la lechada se añadió lentamente un 1,8% en peso de un espesante asociativo no iónico. Entonces se mezcló la lechada durante quince minutos.

Ejemplo Comparativo A

Se prepara una composición de revestimiento de lechada de polvo utilizando los mismos materiales y en las mismas cantidades que en el Ejemplo 1, pero mediante un procedimiento distinto para preparar el material en polvo de la Parte A.

Parte A

Polvo homogéneo

Todos los materiales de la Parte A se mezclan en fusión en un extrusor. El producto extruido se pulveriza y se tritura hasta un tamaño medio de partícula de 23 micras. Las partículas de polvo del Ejemplo Comparativo A son, por tanto, homogéneas, al contrario que la mezcla de las distintas partículas procedentes de los distintos materiales en la mezcla de polvo de la Parte A del Ejemplo 1.

Parte B

Medio acuoso

El medio acuoso se prepara de acuerdo con la Parte B del Ejemplo 1.

Parte C

Preparación de la composición de revestimiento de lechada de polvo

El polvo homogéneo del Ejemplo Comparativo A se formula entonces en un revestimiento de lechada de polvo de acuerdo con el método de la Parte C del Ejemplo 1.

Evaluación de la composición de revestimiento de lechada de polvo

La pulverización en una cuba a presión de una composición de revestimiento de lechada de polvo preparada según el Ejemplo 1 y endurecida a 300ºF durante 30 minutos produjo paneles (paneles de acero de 4 por 12 pulgadas) con una lectura de brillo de 63 a un ángulo de 60 grados. Para su comparación se elaboraron unos paneles revestidos mediante pulverización en cuba a presión de una composición de revestimiento de lechada de polvo preparada según el Ejemplo Comparativo A y endurecida a 300ºF durante 30 minutos. Las composiciones de revestimiento de lechada de polvo se aplicaron sobre los paneles de acero imprimados por electrodeposición. Las fotografías realizadas mediante microscopía electrónica de una sección transversal del revestimiento endurecido, tomadas con un Topcon SM-510 SEM provisto de un sistema de formación de imágenes digitales Orion, mostraron que la capa de revestimiento preparada a partir del Ejemplo 1, fotografía de la Figura 1, tenía unas partículas de pigmento equivalentes en tamaño y distribución a las partículas de pigmento en la capa de revestimiento preparada a partir del producto extruido del Ejemplo Comparativo A, fotografía de la Figura 2. Las capas en la mitad inferior de las fotografías muestran las imprimaciones electrodepositadas. La capa superior en la Figura 1 pertenece a la composición de revestimiento endurecida preparada a partir del Ejemplo 1. La capa superior en la Figura 2 pertenece a la composición de revestimiento endurecida preparada a partir del Ejemplo Comparativo A.

La invención ha sido descrita en detalle con referencia a las realizaciones preferentes de la misma. Debe entenderse, sin embargo, que pueden realizarse variaciones y modificaciones dentro del alcance de la invención y de las reivindicaciones siguientes.

Claims

1. Método para preparar una composición de revestimiento de lechada de polvo, que comprende las etapas de:

a): proporcionar materiales particulados individuales incluida al menos una resina y al menos otro material particulado; en la cual los materiales particulados tienen un tamaño medio de partícula de 10 a 80 micras;

c): moler los materiales particulados dispersos para producir una composición de revestimiento de lechada de polvo que tenga un tamaño medio de partícula de hasta 20 micras.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales se mezclan en seco antes de la etapa de dispersión (b).

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales de la etapa (a) incluyen un agente de endurecimiento reactivo con al menos una resina de los materiales particulados individuales.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales de la etapa (a) incluyen un pigmento o un material de relleno.

5. Método de según la reivindicación 1, caracterizado porque el otro material particulado comprende una segunda resina.

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales de la etapa (a) incluyen al menos un elemento seleccionado de entre el grupo compuesto por resinas vinílicas, resinas acrílicas, resinas de poliéster, resinas epoxídicas, resinas de poliuretano y combinaciones de las mismas.

7. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque el agente de endurecimiento está seleccionado de entre el grupo compuesto por resinas aminoplásticas, resinas fenólicas, compuestos ácido dicarboxílico y policarboxílico y anhídrido de ácido, resinas de isocianato bloqueado y combinaciones de los mismos.

8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales de la etapa (a) tienen un tamaño medio de partícula de 15 a 60 micras.

9. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales de la etapa (a) tienen un tamaño medio de partícula de 20 a 30 micras.

10. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales particulados individuales de la etapa (a) se mezclan antes de su dispersión en el medio acuoso.

11. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio acuoso comprende un elemento del grupo compuesto por un agente tensioactivo, un dispersante o una combinación de los mismos.

12. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio acuoso comprende un agente tensioactivo no iónico.

13. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque el agente tensioactivo no iónico es un aquilfenoxi alcanol polietoxilado.

14. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio acuoso comprende un dispersante.

15. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispersante es un polímero acrílico aniónico.

16. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de lechada de polvo comprende un espesante asociativo.

17. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de la lechada de polvo comprende propilenglicol.

18. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de lechada de polvo tiene un tamaño medio de partícula de hasta 12 micras.

19. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de lechada de polvo tiene un tamaño medio de partícula de 1 micra a 15 micras.

20. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de lechada de polvo tiene un tamaño medio de partículas de 3 micras a 6 micras.

21. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de lechada de polvo tiene un tamaño medio de partícula de 3,8 micras a 4,5 micras.

22. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento de lechada de polvo es una composición de capa transparente.

23. Método según la Reivindicación 1, caracterizado porque incluye la aplicación de la composición de revestimiento de lechada de polvo a un sustrato como imprimación.

24. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la aplicación de la composición de revestimiento de lechada de polvo a un sustrato como capa de acabado.

25. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la aplicación de la composición de revestimiento de lechada de polvo a un sustrato como capa base.

26. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye la aplicación de la composición de revestimiento de lechada de polvo a un sustrato como capa transparente.

27. Composición de revestimiento de lechada de polvo producida según el método de la reivindicación 1.

28. Composición de revestimiento de lechada de polvo preparada según el método de la reivindicación 21.

29. Artículo revestido según el método de la reivindicación 23.

30. Artículo revestido según el método de la reivindicación 24.