ES2259690T3 - Composciones de barniz en polvo endurecibles por radiacion y su uso. - Google Patents

Composciones de barniz en polvo endurecibles por radiacion y su uso.

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ES2259690T3 ES02024733T ES02024733T ES2259690T3 ES 2259690 T3 ES2259690 T3 ES 2259690T3 ES 02024733 T ES02024733 T ES 02024733T ES 02024733 T ES02024733 T ES 02024733T ES 2259690 T3 ES2259690 T3 ES 2259690T3
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Abstract

Composición de barniz en polvo endurecible por radiación, que contiene I. un aglutinante constituido por A) 60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo y B) 10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC; y II. coadyuvantes y aditivos, estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV.

Description

Composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación y su uso.
La invención se refiere a composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación que se reticulan formando películas de barniz estables frente a la luz y a la intemperie.
Se conocen barnices en polvo térmicamente reticulables y se usan con frecuencia en la industria del procesamiento de barnices.
Así, por ejemplo, el documento DE-PS2735497 describe barnices en polvo de PUR con una estabilidad excelente a la intemperie y frente al calor. Los reticulantes, cuya preparación está descrita en el documento DE-PS2712931, están constituidos por isoforonadiisocianato que contiene grupos isocianurato bloqueados por \varepsilon-caprolactama. También se conocen poliisocianatos que contienen grupos uretano, biuret o urea, cuyos grupos isocianato también están bloqueados.
La desventaja de estos sistemas consiste en la escisión del agente bloqueante durante la reacción térmica de reticulación. Como de esta manera el agente bloqueante puede emitirse al medio ambiente, por razones ecológicas y de higiene laboral, deben tomarse precauciones especiales para purificar el aire de salida y/o para recuperar el agente bloqueante. Además, los reticulantes presentan una baja reactividad. Se requieren temperaturas de endurecimiento mayores de 170ºC.
Ambas desventajas, la emisión de agentes bloqueantes y el endurecimiento a altas temperaturas, pueden eliminarse mediante barnices en polvo que no se endurecen de forma térmica, sino por radiación. Tales barnices en polvo endurecibles por radiación son conocidos y están descritos, por ejemplo, en los documentos USP3.485.732, EP0407826, EP0636669, WO99/14254, USP3.974.303, USP5.639.560 y EP0934359.
Los documentos EP0636669 y WO99/14254 describen barnices en polvo de dos componentes, endurecibles por radiación, basados en un poliéster no saturado y un éter vinílico. Los revestimientos preparados a partir de éstos no son apropiados para el uso en exteriores, porque se amarillean fuertemente.
La patente estadounidense 3.974.303 describe resinas termoplásticos que por 1000 g del peso molecular contienen de 0,5 a 3,5 grupos no saturados polimerizables. Sin embargo, los poliuretanos descritos (véase el ejemplo 1) no son estables a la intemperie y poseen sólo una baja flexibilidad, debido a la falta de grupos poliéster y a la baja longitud de cadena.
La patente estadounidense 5.639.560 describe composiciones en polvo endurecibles por radiación, con poliésteres cristalinos especiales como aglutinantes, que adicionalmente presentan grupos metacrilo terminales. Estas composiciones en polvo, de forma facultativa contienen oligómeros etilénicamente insaturados, entre otros, acrilatos de uretano, en cantidades subordinadas, preferentemente, de hasta el 10% en peso. Pero las formulaciones de barniz en polvo endurecibles por radiación, presentadas en dicha patente, tienen considerables desventajas. Sólo pueden molerse a -80ºC y normalmente, los revestimientos resultantes de éstas, o bien, no son estables a la intemperie, o bien no son flexibles. La desventaja de una dureza pendular (según König) muy baja, menor de 120 s, es especialmente
agravante.
El documento EP0934359 describe mezclas pulverulentas endurecibles por radiación, a partir de poliésteres amorfos y cristalinos con grupos metacrilato terminales. Aunque estos revestimientos de barniz en polvo, preparados a partir de dichas mezclas, poseen una temperatura de transición vítrea más alta que los metacrilatos cristalinos del documento US 5.639.560, deben seguir moliéndose con refrigeración. Además, la dureza y la adherencia de los revestimientos sólo son mediocres.
El objetivo de la presente invención era hallar composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación que fueran estables en el almacenamiento a 35ºC, y que además, después del endurecimiento de las películas de barniz, condujeran a revestimientos tanto duros, como flexibles y estables a la intemperie. Estos revestimientos deben poder ajustarse para ser tanto altamente transparentes, como opalescentes. Además, los barnices en polvo deben poder molerse requiriendo poco o ningún refrigerante.
Sorprendentemente, pudo alcanzarse este objetivo mediante una composición de barniz en polvo endurecible
por radiación, que como aglutinante contiene una mezcla de al menos un acrilato de uretano amorfo y al menos
un acrilato de uretano cristalino, con una temperatura de transición vítrea (Tg) de la mezcla de al menos
35ºC.
\newpage
El objeto de la invención son composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación, que contienen
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos,
estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV.
Otro objeto de la invención, es el uso de composiciones que contienen
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos, estando excluidos los iniciadores por UV, para la preparación de composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación.
También es objeto de la invención un procedimiento para la preparación de composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación, que contienen
I.
un aglutinante constituido por
C)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
D)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos,
estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV, manteniéndose un límite superior de temperaturas de entre 120ºC y 130ºC, en amasadores calefaccionables, en particular, extrusores (¿correcto?).
También es objeto de la invención un procedimiento para la preparación de revestimientos con transparencia alta o baja, mediante el uso de composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación, que contienen
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
\newpage
II.
coadyuvantes y aditivos,
estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV.
En el sentido de esta invención, los acrilatos de uretano están constituidos por un poliéster que contiene grupos hidroxilo, al que se enlazan grupos uretano y acrilato, por reacción con poliisocianatos y alcoholes que contienen grupos acrilato.
A. Los acrilatos de uretano amorfos conforme a la invención, se preparan a partir de poliésteres amorfos que contienen grupos hidroxilo (A1), con una Tg de 35 a 80ºC, mediante la reacción con poliisocianatos (A2) y un compuesto que simultáneamente contiene al menos un grupo alcohólico y al menos un grupo acrilato polimerizable (A3). Presentan tanto grupos uretano, como grupos acrilato terminales.
A1. Los poliésteres amorfos que contienen grupos hidroxilo, con una Tg de 35 a 80ºC, se preparan por policondensación de ácidos dicarboxílicos y dioles apropiados. La condensación se efectúa de manera en sí conocida, en una atmósfera de gas inerte, a temperaturas de 100 a 260ºC, preferentemente, de 130 a 220ºC, en la masa fundida, o en forma azeotrópica como, por ejemplo, está descrito en "Methoden der Organischen Chemie" (Houben-Weyl); tomo 14/2, páginas 1 a 5, 21 a 23, 40 a 44, editorial Georg Thieme, Stuttgart, 1963, o en C. R. Martens, "Alkyd Resins", páginas 51 a 59, Reinhold Plastics Appl. Series, Reinhold Publishing Comp., Nueva York, 1961. Los ácidos carboxílicos preferidos para la preparación de poliésteres pueden ser de naturaleza alifática, cicloalifática, aromática y/o heterocíclica y, dado el caso, pueden estar sustituidos por átomos de halógeno y/o pueden ser no saturados. Como ejemplos de éstos, son de mencionar: ácido succínico, ácido adípico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido ftálico, ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido trimelítico, ácido piromelítico, ácido tetrahidroftálico, ácido hexahidroftálico, ácido hexahidrotereftálico, ácido dicloroftálico y tetracloroftálico, ácido endometilentetrahidroftálico, ácido glutárico, ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico o, si son accesibles, sus anhídridos o ésteres. El ácido isoftálico, tereftálico, hexahidrotereftálico y 1,4-ciclohexanodicarboxílico son especialmente apropiados.
Como polioles, por ejemplo, entran en consideración monoetilenglicol, 1,2- y 1,3-propilenglicol, 1,4- y 2,3-butilenglicol, di-\beta-hidroxietilbutanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,8-octanodiol, decanodiol, dodecanodiol, neopentilglicol, ciclohexanodiol, 3(4),8(9)-bis(hidroximetil)triciclo[5.2.1.0^{2,6}]decano (dicidol), bis-(1,4-hidroximetil)ciclohexano, 2,2-bis-(4-hidroxiciclohexil)-propano, 2,2-bis-[4-(\beta-hidroxietoxi)-fenil]-propano, 2-metil-1,3-propanodiol, 2-metil-1,5-pentanodiol, 2,2,4(2,4,4)-trimetil-1,6-hexanodiol, glicerina, trimetilolpropano, trimetiloletano, 1,2,6-hexanotriol, 1,2,4-butanotriol, tris-(\beta-hidroxietil)-isocianurato, pentaeritrita, manitol y sorbitol, así como dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, dipropilenglicol, polipropilenglicoles, polibutilenglicoles, xililenglicol y éster neopentilglicólico de ácido hidroxipiválico. Se prefieren monoetilenglicol, neopentilglicol, dicidol, ciclohexanodimetanol, trimetilolpropano y glicerina.
Los poliésteres amorfos así preparados tienen un índice de OH de 15 a 150 mg de KOH/g, una Tg de 35-80ºC y un índice de ácidos < 5 mg de KOH/g. También pueden usarse mezclas de poliésteres amorfos.
A2. Para los acrilatos de uretano amorfos conforme a la invención, como poliisocianatos se usan diisocianatos de estructura alifática, (ciclo)alifática, o cicloalifática. Ejemplos representativos de los poliisocianatos son: 2-metilpentametilen-1,5-diisocianato, hexametilendiisocianato, trimetilhexametilen-1,6-diisocianato, en particular, los isómeros 2,2,4- y 2,4,4, y mezclas técnicas de ambos isómeros, 4,4'-metilen-bis(ciclohexilisocianato), norbornanodiisocianato, y 3,3,5-trimetil-1-isocianato-3-isocianatometilciclohexano (IPDI). También son bien apropiados los poliisocianatos que pueden obtenerse por reacción de poliisocianatos consigo mismos, a través de grupos isocianato, como isocianuratos, que se forman por reacción de tres grupos isocianato. Los poliisocianatos también pueden contener grupos biuret o alofanato. El IPDI es especialmente apropiado.
A3. Como compuestos polimerizables con al menos un grupo OH libre y un grupo acrilato polimerizable, por ejemplo, entran en consideración: acrilato de hidroxietilo (HEA), acrilato de hidroxipropilo y diacrilato de glicerina. El acrilato de hidroxietilo (HEA) es especialmente apropiado.
Para la preparación del acrilato de uretano amorfo A, a partir de los poliésteres amorfos que contienen grupos OH (A1), poliisocianatos A2 y A3, en primer lugar, se coloca el poliisocianato, se añade DBTL como catalizador y se añade IONOL CP (Shell) como inhibidor de polimerización, y luego se añade el poliéster en una relación de NCO:OH de 2,5 a 1,5:1. Después de finalizada la adición, se completa la reacción a 100 hasta 140ºC. Después de esto, se añade el componente A3, por ejemplo, acrilato de hidroxietilo, al producto de la reacción, en la relación de NCO remanente:OH de 1,0 a 1,1:1, y se completa la reacción a 80 hasta 140ºC, de manera que se alcance un contenido de NCO menor de 0,1%. También es posible una reacción previa de un poliisocianato, por ejemplo, IPDI, con el componente A3, y la adición de este producto previo que contiene NCO al poliéster que contiene grupos hidroxilo.
B. Los acrilatos de uretano cristalinos conforme a la invención se preparan por reacción de poliésteres cristalinos que contienen grupos hidroxilo (B1) con poliisocianatos (B2) y un componente A3. El acrilato de hidroxietilo (HEA) es especialmente apropiado como A3. Presentan tanto grupos uretano como grupos acrilato terminales.
B1. Los poliésteres cristalinos que contienen grupos hidroxilo se preparan por policondensación, como ya se ha descrito en A1, para poliésteres amorfos. Para ello, se hace reaccionar un componente ácido, constituido por 80 a 100% en moles de un ácido dicarboxílico saturado lineal alifático o cicloalifático, con 4 a 14 átomos de carbono, y 0 a 20% en moles de otro ácido dicarboxílico o policarboxílico alifático o cicloalifático o aromático, con un componente alcohólico, constituido por 80 a 100% en moles de un diol alifático lineal, con 2 a 15 átomos de carbono y 0 a 20% de otro diol o poliol alifático o cicloalifático, con 2 a 15 átomos de carbono. Los poliésteres cristalinos que contienen grupos hidroxilo así preparados, tienen un índice de OH de 15 a 150 mg de KOH/g, un índice de ácidos < 5 mg de KOH/g y un punto de fusión de 40 a 130ºC.
Ácidos carboxílicos preferidos para la preparación de poliésteres cristalinos son: ácido succínico, ácido adípico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido dodecanodioico, ácido tetrahidroftálico, ácido hexahidroftálico, ácido hexahidrotereftálico, ácido endometilentetrahidroftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico y ácido glutárico o, si son accesibles, sus anhídridos o ésteres. El ácido succínico, ácido adípico, ácido sebácico y ácido dodecanodioico son especialmente apropiados.
Como polioles, son apropiados los siguientes dioles: etilenglicol, 1,2-propanodiol y 1,3-propanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2-metil-1,5-pentanodiol, 2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiol, 2,4,4-trimetil-1,6-hexanodiol, 1,7-heptanodiol, 1,10-decanodiol, 1,12-dodecanodiol, 9,10-octadeceno-1,12-diol, 1,18-octadecanodiol, 2,4-dimetil-2-propil-1,3-heptanodiol, 1,4-butenodiol, 1,4-butinodiol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, trans- y cis-1,4-ciclohexanodimetanol, los trioles glicerina, 1,2,6-hexanotriol, 1,1,1-trimetilolpropano y 1,1,1-trimetiloletano y el tetraol pentaeritrita.
B2. Preferentemente, para la preparación de los acrilatos de uretano cristalinos conforme a la invención, como poliisocianatos se usan diisocianatos de estructura alifática, (ciclo)alifática o cicloalifática. Ejemplos representativos de los poliisocianatos son: 2-metilpentametilen-1,5-diisocianato, hexametilendiisocianato, trimetilhexametilen-1,6-diisocianato, en particular, los isómeros 2,2,4 y 2,4,4, y mezclas técnicas de ambos isómeros, 4,4'-metilen-bis(ciclohexilisocianato), norbornanodiisocianato y 3,3,5-trimetil-1-isocianato-3-isocianatometilciclohexano (IPDI). También son apropiados los poliisocianatos que pueden obtenerse por reacción de poliisocianatos consigo mismos a través de grupos isocianato, como isocianuratos, que se forman por reacción de tres grupos isocianato. Los poliisocianatos también pueden contener grupos biuret o alofanato. El IPDI es especialmente apropiado.
B3. Los compuestos polimerizables son idénticos con el componente A3.
Para la preparación de los acrilatos de uretano conforme a la invención B, a partir de poliésteres cristalinos que contienen grupos OH (B1), poliisocianatos (B2) y B3, en primer lugar, de coloca el poliisocianato, se añaden DBTL como catalizador e IONOL CP (Shell) como inhibidor de polimerización, y luego se añade el poliéster en una relación de NCO:OH de 2,5 a 1,5:1. Después de finalizar la adición, se completa la reacción a 70 hasta 130ºC. Después de esto, al producto de la reacción se añade el componente B3, por ejemplo, acrilato de hidroxietilo, en la relación de NCO remanente: OH de 1,0 a 1,1:1, y se completa la reacción a 70 hasta 130ºC, de manera que se alcance un contenido de NCO menor de 0,1%.
Se mezclan acrilatos de uretano amorfos y cristalinos en una relación de amorfo respecto a cristalino de 60-40 hasta 90-10% en peso, de manera que el producto final presente una Tg de al menos 35ºC. También es posible mezclar los poliésteres amorfos y cristalinos de partida y hacer reaccionar éstos entonces en mezcla con poliisocianatos y alcoholes que contienen grupos acrilato.
Para el endurecimiento por radiación de la composición de barniz en polvo conforme a la invención, son apropiados rayos de electrones acelerados. La radiación de electrones genera radicales libres a partir de la composición de barniz en polvo, en una cantidad que brinda una polimerización extremadamente rápida de los grupos acrilato reactivos. Preferentemente, se usan dosis de radiación de 5 a 15 Mrad.
También es posible el uso de iniciadores, por ejemplo, tioxantonas, óxidos de fosfina, metalocenos, aminobencenos terciarios o aminobenzofenonas terciarias, que se descomponen en radicales por irradiación con luz visible.
Aditivos opcionales son: compuestos que contienen grupos acrilato o metacrilato como, por ejemplo, el triacrilato de tris(2-hidroxietil)isocianurato (SR 386, Sartomer), y mediadores de adherencia, que pueden usarse en proporciones subordinadas, de 0 a 20% en peso, para modificar las propiedades de los revestimientos.
Otros aditivos usuales para barnices en polvo, son agentes de nivelación, estabilizantes frente a la luz y agentes desgasificantes. Éstos pueden usarse en la proporción de 0 a 5% en peso. Además, es posible el uso de pigmentos y cargas, por ejemplo, óxidos metálicos como dióxido de titanio e hidróxidos metálicos, sulfatos, sulfuros, carbonatos, silicatos, talco, hollín, etc., en proporciones en peso de 0 a 30%.
Para la preparación de la composición de barniz en polvo lista para usar, se mezclan los materiales de partida. La homogeneización de los materiales de partida puede efectuarse en equipos apropiados como, por ejemplo, amasadores calefaccionables, sin embargo, preferentemente, por extrusión, en los que no deberían superarse límites superiores de temperatura de 120 a 130ºC. La masa extrudida, después de enfriada hasta temperatura ambiente y después de una trituración apropiada, se muele sin añadir refrigerantes, para obtener un polvo listo para pulverizar. La aplicación del polvo listo para pulverizar sobre sustratos apropiados puede efectuarse mediante los procedimientos conocidos como, por ejemplo, por pulverización electrostática o tribostática de polvo, sinterización en lecho fluidizado o sinterización electrostática en lecho fluidizado. Sustratos apropiados son, por ejemplo, sustratos metálicos no tratados o tratados previamente, madera, materiales de madera, plásticos, vidrio o papel.
Los revestimientos preparados a partir de las composiciones de barniz en polvo conforme a la invención pueden ajustarse para ser altamente transparentes hasta opalescentes.
Por lo tanto, también es objeto de la invención el uso de las composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación, para la preparación de revestimientos con alta o baja transparencia.
La invención se explica en más detalle mediante los siguientes ejemplos:
Ejemplos 1. Prescripción general de preparación de poliésteres que contienen grupos hidroxilo
A los componentes ácidos y alcohólicos se añade 0,2% en masa de trioctonoato de n-butilestaño y se calienta a 190ºC, bajo nitrógeno y con agitación, en un conjunto de aparatos que está provisto de una columna de destilación. En el transcurso de la separación de agua, se aumenta lentamente la temperatura hasta 230ºC. Después de que se haya eliminado por destilación aproximadamente el 98% de la cantidad teórica de agua, se enfría el producto y se examinan el índice de OH (en mg de KOH/g) y el índice de ácidos (en mg de KOH/g).
De esta manera se produjeron cuatro poliésteres:
A1: Poliéster amorfo a partir de IPS 100%, MEG 20% y NPG 80%, índice de OH: 42 mg de KOH/g, Tg : 48ºC.
A2: Poliéster amorfo a partir de IPS 100%, MEG 20% y DCD 80%, índice de OH: 40 mg de KOH/g, Tg: 75ºC.
B1: Poliéster cristalino de DDS 100%, MEG 100%, índice de OH: 31 mg de KOH/g, P.F.: 81ºC.
B2: Poliéster cristalino de BSA 100%, BD-1,4 100%, índice de OH: 31 mg de KOH/g, P.F.: 113ºC.
BSA: anhídrido succínico, DDS: ácido dodecanodioico, IPS: ácido isoftálico, BD-1,4: 1,4-butanodiol, MEG: monoetilenglicol, NPG: neopentilglicol, DCD: dicidol
2. Preparación del acrilato de uretano amorfo A1U
Se funden 111,2 g del poliéster A1 (índice de OH: 42) y a 120ºC se añaden en porciones con fuerte agitación a una mezcla de 23,7 g de IPDI, 0,3 g de IONOL CP y 0,3 g de DBTL. Después de 30 min de reacción, adicionalmente se añaden gota a gota 14,9 g de acrilato de hidroxietilo. Después de otros 30 min de agitación, el contenido de NCO se encuentra por debajo de 0,1%, y se vierte la mezcla caliente de reacción desde el matraz sobre una lámina. En cuanto la masa de reacción se haya solidificado y enfriado, se tritura mecánicamente y se muele. La Tg de este producto asciende a 41ºC.
3. Preparación del acrilato de uretano amorfo A2U
Se funden 37,7 g del poliéster A2 (índice de OH 40) y a 140ºC se añaden en porciones con fuerte agitación a una mezcla de 7,5 g de IPDI, 0,1 g de IONOL CP y 0,1 g de DBTL. Después de 30 min de reacción, adicionalmente se añaden gota a gota 4,7 g de acrilato de hidroxietilo. Después de otros 30 min de agitación, el contenido de NCO se encuentra por debajo de 0,1%, y se vierte la mezcla caliente de reacción desde el matraz sobre una lámina. En cuanto la masa de reacción se haya solidificado y enfriado, se tritura mecánicamente y se muele. La Tg de este producto asciende a 62ºC.
4. Preparación del acrilato de uretano cristalino B1U
Se funden 103,8 g del poliéster B1 (índice de OH: 31), y a 90ºC se añaden en porciones con fuerte agitación a una mezcla de 16,1 g de IPDI, 0,1 g de IONOL CP y 0,1 g de DBTL. Después de 30 min de reacción, adicionalmente se añaden gota a gota 10,1 g de acrilato de hidroxietilo. Después de otros 30 min de agitación, el contenido de NCO se encuentra por debajo de 0,1%, y se vierte la mezcla caliente de reacción desde el matraz sobre una lámina. En cuanto la masa de reacción se haya solidificado y enfriado, se tritura mecánicamente y se muele. El punto de fusión de este producto asciende a 80ºC.
5. Preparación del acrilato de uretano cristalino B2U
Se funden 103,8 g del poliéster B2 (índice de OH: 31), y a 90ºC se añaden en porciones con fuerte agitación a una mezcla de 16,1 g de IPDI, 0,1 g de IONOL CP y 0,1 g de DBTL. Después de 30 min de reacción, adicionalmente se añaden gota a gota 10,1 g de acrilato de hidroxietilo. Después de otros 30 min de agitación, el contenido de NCO se encuentra por debajo de 0,1%, y se vierte la mezcla caliente de reacción desde el matraz sobre una lámina. En cuanto la masa de reacción se haya solidificado y enfriado, se tritura mecánicamente y se muele. El punto de fusión de este producto asciende a 109ºC.
6. Preparación de los polímeros y de las composiciones de barniz en polvo, conforme a la invención
Se mezclan los tres componentes A1U, A2U y BU en la proporción de pesos correspondiente, y a 100 partes de esta mezcla se añaden 0,5 parte de BYK 361 (agente de nivelación, BYK Chemie), 0,5 parte de benzoína (agente desgasificante, Aldrich) y 1 parte de EBECRYL 170 (mediador de adherencia, UCB). Las sustancias de partida trituradas se mezclan íntimamente en un molino de muelas verticales y, a continuación, se homogeneizan en el extrusor a una temperatura de un máximo de 130ºC. Después de enfriar, se quiebra el producto extrudido y se muele en un molino de cruceta, en el caso de los ejemplos comparativos, con adición de refrigerantes y en el caso del ejemplo conforme a la invención, sin la adición de refrigerantes (nitrógeno líquido o hielo seco), hasta obtener un tamaño de partículas < 100 \mum. El polvo así preparado se aplica mediante un dispositivo pulverizador electrostático de polvo a 60 KV, sobre chapas de hierro desengrasadas, dado el caso, tratadas previamente. Luego se funde mediante irradiación con luz IR y se endurece con la ayuda de radiación de electrones (15 MRad).
Para el ejemplo comparativo Z se usó la siguiente formulación:
300 g de UVECOAT 2100 (UCB)
86 g de UVECOAT 9010 (UCB)
8 g de IRGACURE 184 (CIBA)
4 g de RESIFLOW PV 5 (Worlée)
2 g de WORLÉE Add 900 (Worlée)
Los valores del examen están recopilados en la tabla 1:
TABLA 1
Ensayo A1U A2U B1U B2U Tg Puede HK^{2} ET^{3} KS^{4} LS^{5} Enturbiamiento^{6}
total molerse [s] [mm] [en + [%]
[ºC] sin K^{1} lb]
1 56 24 20 - 43 176 >10 80 >7d 82
2 56 24 - 20 45 194 >10 >80 >7d 12
Ejemplo 100 100 -80 no 70 >10 >80 >1d -
comparativo X
Ejemplo 80 20 20 32 no 135 10 >80 1d -
comparativo Y
Ejemplo no 88 6,4 50 -
comparativo Z
1: Puede molerse sin usar refrigerantes
2: Dureza según König (DIN 53157)
3: Embutición según Erichsen (DIN 53156)
4: Penetración directa de la bola (DIN EN ISO 6272)
5: Estabilidad en el almacenamiento a 35ºC (Examen de estabilidad de bloque del polvo)
6: Transparencia a una longitud de onda de 500 nm.
Solamente los ensayos conforme a la invención, 1 y 2, pueden molerse sin añadir refrigerantes y además, en el revestimiento al mismo tiempo presentan alta dureza, flexibilidad y estabilidad en el almacenamiento. Todos los ejemplos comparativos no conforme a la invención (véanse X, Y y Z) en al menos uno de estos puntos presentan desventajas. Adicionalmente, con las composiciones de barniz en polvo 1 y 2, conforme a la invención, pueden prepararse distintos revestimientos con grandes diferencias entre sí de transparencia a la luz.

Claims (26)

1. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación, que contiene
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos,
estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV.
2. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según la reivindicación 1, caracterizada porque el acrilato de uretano amorfo A está sintetizado por reacción de los siguientes componentes:
A1)
al menos un poliéster amorfo que contiene grupos hidroxilo con una Tg de 35 a 80ºC,
A2)
al menos un poliisocianato,
A3)
al menos un compuesto con al menos un grupo alcohólico y al menos un grupo acrilato polimerizable.
3. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según la reivindicación 2, caracterizada porque el poliéster A1 está sintetizado a partir de al menos un ácido dicarboxílico monomérico, seleccionado entre ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidrotereftálico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico
y
al menos un poliol monomérico, seleccionado entre monoetilenglicol, butanodiol, hexanodiol, neopentilglicol, dicidol, ciclohexanodimetanol, trimetilolpropano y glicerina.
4. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según al menos una de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizada porque como poliisocianato A2 se usan isoforonadiisocianato, hexametilendiisocianato, trimetilhexametilendiisocianato, diciclohexilmetildiisocianato o 2,2,6-trimetil-1,4-diisocianatociclohexano, norbornanodiisocianato, solos o en mezclas o productos consecuentes de estos diisocianatos como isocianuratos, alofanatos o biurets.
5. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según al menos una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque como componente A3 se usa acrilato de hidroxietilo.
6. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el acrilato de uretano cristalino B está sintetizado por reacción de los siguientes componentes:
B1)
al menos un poliéster cristalino que contiene grupos hidroxilo,
B2)
al menos un poliisocianato,
B3)
al menos un compuesto con al menos un grupo alcohólico y al menos un grupo acrilato polimerizable.
7. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según la reivindicación 6, caracterizada porque el poliéster B1 está sintetizado a partir de al menos un ácido dicarboxílico monomérico, seleccionado entre ácido dodecanodioico, ácido adípico, ácido succínico, ácido sebácico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidrotereftálico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico
y
al menos un poliol monomérico, seleccionado entre monoetilenglicol, butanodiol, hexanodiol, neopentilglicol, ciclohexanodimetanol, glicerina y trimetilolpropano.
8. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según al menos una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizada porque como poliisocianato B2 se usan isoforonadiisocianato, hexametilendiisocianato, trimetilhexametilendiisocianato, diciclohexilmetildiisocianato o 2,2,6-trimetil-1,4-diisocianatociclohexano, norbornanodiisocianato, solos o en mezclas o productos consecuentes de estos diisocianatos como isocianuratos, alofanatos o biurets.
9. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según al menos una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque como componente B3 se usa acrilato de hidroxietilo.
10. Composición de barniz en polvo endurecible por radiación según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque como coadyuvantes y aditivos están contenidos agentes de nivelación, estabilizantes frente a la luz, agentes desgasificantes, pigmentos, cargas, mediadores de adherencia u otros compuestos que contienen grupos acrilato y/o metacrilato.
11. Uso de composiciones que contienen
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos, estando excluidos iniciadores por UV para la preparación de composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación.
12. Uso según la reivindicación 11, caracterizado porque el acrilato de uretano amorfo A está sintetizado por reacción de los siguientes componentes:
A1)
al menos un poliéster amorfo que contiene grupos hidroxilo, con una Tg de 35 a 80ºC,
A2)
al menos un poliisocianato,
A3)
al menos un compuesto con al menos un grupo alcohólico y al menos un grupo acrilato polimerizable.
13. Uso según la reivindicación 12, caracterizado porque el poliéster A1 está sintetizado a partir de al menos un ácido dicarboxílico monomérico, seleccionado entre ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidrotereftálico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico
y
al menos un poliol monomérico, seleccionado entre monoetilenglicol, butanodiol, hexanodiol, neopentilglicol, dicidol, ciclohexanodimetanol, trimetilolpropano y glicerina.
14. Uso según al menos una de las reivindicaciones 12 a 13, caracterizado porque como poliisocianato A2 se usan isoforonadiisocianato, hexametilendiisocianato, trimetilhexametilendiisocianato, diciclohexilmetildiisocianato o 2,2,6-trimetil-1,4-diisocianatociclohexano, norbornanodiisocianato, solos o en mezclas, o productos consecuentes de estos diisocianatos, como isocianuratos, alofanatos o biurets.
15. Uso según al menos una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque como componente A3 se usa acrilato de hidroxietilo.
16. Uso según al menos una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque el acrilato de uretano cristalino B está sintetizado por reacción de los siguientes componentes:
B1)
al menos un poliéster cristalino que contiene grupos hidroxilo,
B2)
al menos un poliisocianato,
B3)
al menos un compuesto con al menos un grupo alcohólico y al menos un grupo acrilato polimerizable.
17. Uso según la reivindicación 16, caracterizado porque el poliéster B1 está sintetizado a partir de al menos un ácido dicarboxílico monomérico, seleccionado entre ácido dodecanodioico, ácido adípico, ácido succínico, ácido sebácico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido hexahidrotereftálico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico
y
al menos un poliol monomérico, seleccionado entre monoetilenglicol, butanodiol, hexanodiol, neopentilglicol, ciclohexanodimetanol, glicerina y trimetilolpropano.
18. Uso según al menos una de las reivindicaciones 16 a 17, caracterizado porque como poliisocianato B2 se usan isoforonadiisocianato, hexametilendiisocianato, trimetilhexametilendiisocianato, diciclohexilmetildiisocianato o 2,2,6-trimetil-1,4-diisocianatociclohexano, norbornanodiisocianato, solos o en mezclas, o productos consecuentes de estos diisocianatos, como isocianuratos, alofanatos o biurets.
19. Uso según al menos una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque como componente B3 se usa acrilato de hidroxietilo.
20. Uso según al menos una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado porque como coadyuvantes y aditivos están contenidos agentes de nivelación, estabilizantes frente a la luz, agentes desgasificantes, pigmentos, cargas, mediadores de adherencia u otros compuestos que contienen grupos acrilato y/o metacrilato.
21. Uso de las composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación según al menos una de las reivindicaciones 11 a 20 para la preparación de revestimientos con alta transparencia.
22. Uso de las composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación según al menos una de las reivindicaciones 11 a 20 para la preparación de revestimientos con baja transparencia.
23. Procedimiento para la preparación de composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación, que contienen
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos,
estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV, manteniendo un límite superior de temperatura de entre 120ºC y 130ºC, en amasadores calefaccionables, en particular, en extrusores.
24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque como sustancias de partida se usan compuestos según al menos una de las reivindicaciones 2 a 10.
25. Procedimiento para la preparación de revestimientos con alta o baja transparencia mediante el uso de composiciones de barniz en polvo endurecibles por radiación que contienen
I.
un aglutinante constituido por
A)
60 a 90% en peso de al menos un acrilato de uretano amorfo
y
B)
10 a 40% en peso de al menos un acrilato de uretano cristalino, ascendiendo la Tg de la mezcla a partir de A y B al menos a 35ºC;
y
II.
coadyuvantes y aditivos, estando excluidos de la composición de barniz en polvo los iniciadores por UV.
26. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque como componentes de partida se usan los compuestos según al menos una de las reivindicaciones 2 a 10.
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