ES2261829T3 - Dispersiones aglutinantes acuosas como agentes de revestimiento. - Google Patents
Dispersiones aglutinantes acuosas como agentes de revestimiento.Info
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Abstract
Dispersiones aglutinantes acuosas que contienen al menos un copolímero (P) que presenta grupos carboxilo y/o carboxilato, en las que el copolímero (P) contiene unidades estructurales de éster de ácido acrílico y/o metacrílico libres de carboxilo con estructura cicloalifática, y que presentan al menos un 25% en moles de los grupos ácido carboxílico del copolímero (P) en la dispersión neutralizados con trietanolamina.
Description
Dispersiones aglutinantes acuosas como agentes
de revestimiento.
La invención se refiere a nuevas dispersiones
aglutinantes acuosas, a un procedimiento para su fabricación y a su
uso como agentes de revestimiento para recubrimientos de alto
valor.
Es conocido en el estado de la técnica utilizar
dispersiones basadas en copolimerizados en lacas y agentes de
recubrimiento diluibles en agua. En caso de aspirar a un alto nivel
de calidad, por ejemplo con respecto a la resistencia de las
películas frente a disolventes o productos químicos, se proporciona
a las dispersiones grupos funcionales reticulables y, antes de la
aplicación, se mezclan con un reticulante, por ejemplo, con un
isocianato polifuncional. Se utilizan cada vez más para dichos
perfiles de requisitos recubrimientos acuosos de poliuretano de dos
componentes que contienen dispersiones basadas en copolimerizados
que presentan grupos reticulables con isocianatos e isocianatos
polifuncionales debido a su alto nivel de calidad.
En el documento EP-A 557844 se
describen recubrimientos acuosos de poliuretano de dos componentes
basados en copolimerizados en emulsión hidroxifuncionales
estabilizados mediante emulsionantes externos prácticamente libres
de grupos carboxilato y poliisocianatos hidrófilos. Debido a los
altos pesos moleculares de los polímeros y de la hidrofilia restante
con el uso de emulsionantes externos, dichos sistemas de
recubrimiento presentan desventajas para algunas aplicaciones en la
resistencia al agua, el humectante con pigmento y especialmente en
la óptica de película.
En los documentos EP-A358979,
DE-A4226270 así como EP-A1024184, se
describen sistemas reactivos acuosos de poliuretano de dos
componentes basados en dispersiones secundarias de polimerizado
vinílico y reticulantes de poliisocianato que presentan ya un buen
nivel de propiedades. Los polimerizados vinílicos sirven a este
respecto como emulsionantes para los poliisocianatos e impiden así
la reacción NCO-agua indeseada. Para muchas
aplicaciones, son sin embargo deseables mejoras en el contenido de
cuerpos sólidos, en las propiedades de resistencia, especialmente la
resistencia al agua, en la dureza de película y respecto a la óptica
de película.
En los documentos DE-A4435950,
DE-A4407415, DE-A4439669 se
describen tanto lacas que contienen disolvente como acuosas, en las
que puede mejorarse el secado así como la resistencia a productos
químicos y/o a la intemperie de los recubrimientos mediante la
coutilización de monómeros cicloalifáticos. Sin embargo, para muchas
aplicaciones es deseable una mejora adicional de la dureza de
película y, en lacas acuosas, especialmente de la óptica de película
(brillo, turbidez).
Pueden observarse especialmente entonces las
desventajas en la óptica de película como, por ejemplo, brillo
reducido, empañamiento elevado del brillo, problemas de nivelación,
cuando se utilizan en gran medida los denominados "monómeros
endurecedores", es decir, aquellos monómeros que presentan en
forma de homopolímero una temperatura de transición vítrea T_{g}
mayor de 0ºC. Son ejemplos de monómeros "endurecedores"
estireno, metacrilato de metilo, metacrilato de n-, iso- o
terc-butilo, así como ésteres de ácido (met)acrílico
cicloalifáticos. La causa de estos déficits en la óptica de película
es la difícil o mala capacidad de inclusión o dispersión del
reticulante de poliisocianato en la dispersión de poliol, que
conduce a una distribución heterogénea del reticulante en el
aglutinante.
El objetivo de la presente invención consistía
en la preparación de aglutinantes acuosos y de los recubrimientos
resultantes de los mismos con dureza de película y óptica de
película mejoradas que no presentaran las desventajas del estado de
la técnica.
Sorprendentemente, se ha encontrado que las
dispersiones aglutinantes acuosas basadas en copolimerizados
ácidofuncionales (P), que contienen incorporadas unidades
estructurales de monómeros cicloalifáticos y contienen al menos
parcialmente trietanolamina como amina de neutralización, no
presentan ya estas desventajas. Los recubrimientos resultantes de
las mismas muestran una óptica de película muy buena al mismo tiempo
que una dureza y propiedades de resistencia muy buenas,
especialmente resistencia al agua.
Son por tanto objeto de la invención
dispersiones aglutinantes acuosas que contienen al menos un
copolímero (P) que presenta grupos carboxilo y/o carboxilato, en las
que el copolímero (P) contiene unidades estructurales de éster de
ácido acrílico y/o ácido metacrílico libres de carboxilo con
estructura cicloalifática y al menos un 25% en moles,
preferiblemente al menos un 40% en moles, de grupos ácido
carboxílico del copolímero (P) en la dispersión se presentan
neutralizados con trietanolamina.
Los copolímeros (P) basados en dispersiones
aglutinantes acuosas según la invención se fabrican mediante
polimerización radicálica de monómeros olefínicamente insaturados
(M1) a (M5) con iniciadores radicálicos en un procedimiento de una o
varias etapas. Se prefieren los copolímeros (P) fabricados a partir
del grupo de monómeros (M) que comprende:
- (M1)
- 10 a 50% en peso, preferiblemente 15 a 40% en peso, de ésteres cicloalifáticos de ácido acrílico y/o ácido metacrílico o sus mezclas,
- (M2)
- 20 a 60% en peso, preferiblemente 25 a 50% en peso, de monómeros polimerizables radicálicamente hidroxifuncionales,
- (M3)
- 1 a 5% en peso, preferiblemente 1,5 a 4% en peso, de monómeros polimerizables radicálicamente carboxilofuncionales,
- (M4)
- 0 a 10% en peso de monómeros polimerizables radicálicamente que contienen grupos fosfato/fosfonato o grupos ácido sulfónico/sulfonato y
- (M5)
- 10 a 60% en peso, preferiblemente 20 a 50% en peso, de ésteres de ácido (met)acrílico libres de grupos hidroxi y carboxilo con restos hidrocarburo C_{1} a C_{18} en la parte alcohol y/o aromáticos vinílicos y/o vinilésteres,
ascendiendo las sumas de los
componentes a 100% en
peso.
En el sentido de la presente invención, se
definen el ácido acrílico o ácido metacrílico también como ácido
(met)acrílico.
Como monómeros (M1) son adecuados, por ejemplo,
(met)acrilato de ciclohexilo, (met)acrilatos de
ciclohexilo sustituidos con grupos alquilo en el anillo,
(met)acrilatos de 4-terc-butilciclohexilo,
(met)acrilato de norbornilo, (met)acrilato de
isobornilo; preferiblemente se utilizan acrilato de isobornilo y/o
metacrilato de isobornilo, de forma especialmente preferida
metacrilato de isobornilo. Pueden utilizarse también mezclas que
contienen acrilato de isobornilo y/o metacrilato de isobornilo y
otros monómeros (M1). Los monómeros distintos de acrilato de
isobornilo y/o metacrilato de isobornilo pueden coutilizarse dado el
caso en cantidades menores de 10% en peso referidas a la suma de
(M1) a (M5).
Son monómeros hidroxifuncionales (M2) adecuados,
por ejemplo, ésteres de ácido (met)acrílico
OH-funcionales con restos hidrocarburo
C_{1}-C_{18} en la parte alcohol como, por
ejemplo, metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de hidroxipropilo,
acrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo, acrilato de
hidroxibutilo o metacrilato de hidroxibutilo. Son igualmente
adecuados monómeros hidroxi que contienen unidades de óxido de
alquileno como, por ejemplo, productos de adición de óxido de
etileno, óxido de propileno u óxido de butileno a ácido
(met)acrílico. Se prefieren metacrilato de hidroxietilo y
metacrilato de hidroxipropilo.
Por monómeros polimerizables radicálicamente
carboxifuncionales (M3) se entienden los monómeros insaturados
olefínicamente con grupos ácido carboxílico o anhídrido de ácido
carboxílico como, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico,
acrilato de \beta-carboxietilo, ácido crotónico,
ácido fumárico, (anhídrido del) ácido maleico, ácido itacónico o
monoalquilésteres de ácidos o anhídridos dibásicos como, por
ejemplo, monoalquilésteres de ácido maleico. Se prefiere utilizar
ácido acrílico o metacrílico.
Pueden utilizarse opcionalmente monómeros (M4).
Se tienen en consideración, por ejemplo, compuestos polimerizables
radicálicamente insaturados con grupos fosfato o fosfonato o grupos
ácido sulfónico o sulfonato como se describen, por ejemplo, en el
documento WO-A 00/39181 (pág. 8, línea 13- pág. 9,
línea 19). Se prefiere el ácido
2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico.
Son monómeros (M5) adecuados, por ejemplo,
ésteres de ácido (met)acrílico libres de grupos hidroxi y
carboxilo con restos hidrocarburo C_{1}-C_{18}
en la parte alcohol, por ejemplo, acrilato de etilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de isobutilo, acrilato de
2-etilhexilo, metacrilato de metilo, metacrilato de
etilo, metacrilato de butilo o metacrilato de
2-etilhexilo. Son igualmente adecuados estireno,
viniltolueno, \alpha-metilestireno, vinilésteres,
monómeros vinílicos que contienen unidades óxido de alquileno como,
por ejemplo, productos de condensación de ácido
(met)acrílico con monoalquiléteres de oligo(óxido de
alquileno), así como monómeros con otros grupos funcionales como,
por ejemplo, grupos epoxi, grupos alcoxisililo, grupos urea, grupos
uretano, grupos amida o grupos nitrilo. También pueden utilizarse
monómeros de (met)acrilato di- o polifuncionales y/o
monómeros vinílicos como, por ejemplo, di(met)acrilato
de hexanodiol, en cantidades de 0 a 2% en peso referidas a la suma
de los monómeros (M1) a (M5). Se prefiere utilizar como monómeros
(M5) metacrilato de metilo, acrilato de n-butilo,
metacrilato de n-butilo o acrilato de
2-etilhe-
xilo.
xilo.
Es igualmente objeto de la presente invención un
procedimiento para la fabricación de las dispersiones aglutinantes
acuosas según la invención, caracterizado porque los componentes
(M1), (M2), (M3) y (M5) y, dado el caso (M4), se hacen reaccionar
hasta un copolimerizado (P), y el copolimerizado (P) que presenta
grupos ácido resultante se transforma en fase acuosa, en la que
antes o durante la dispersión se neutraliza al menos un 25% en moles
de los grupos carboxilo con trietanolamina.
La fabricación del copolimerizado (P) puede
llevarse a cabo en principio mediante procedimientos de
polimerización radicálica en sí conocidos en fase orgánica o acuosa.
Preferiblemente, sin embargo, la fabricación se realiza mediante
polimerización en fase orgánica con dispersión posterior de la
resina en la fase acuosa, en la que los grupos ácidos se neutralizan
al menos parcialmente antes o durante el proceso de dispersión de la
resina. Es especialmente preferido para la fabricación del
copolimerizado (P) utilizar un procedimiento de polimerización en
varias etapas como se describe, por ejemplo, en los documentos
EP-A0947557 (pág. 3, línea 2- pág. 4, línea 15) o
EP-A1024184 (pág. 2, línea 5- pág. 4, línea 9). A
este respecto, se dosifica en primer lugar una mezcla monomérica
pobre en o libre de grupos ácidos comparativamente hidrófoba y
después, en un momento posterior de la polimerización, una mezcla
monomérica más hidrófila que contienen grupos ácido.
En lugar de un procedimiento de polimerización
en varias etapas, es igualmente posible llevar a cabo el proceso
continuamente (polimerización en gradiente), es decir, se añade una
mezcla monomérica de composición cambiante, en la que las
proporciones de monómeros hidrófilos (ácidofuncionales) son mayores
hacia el final de la alimentación que al inicio.
La polimerización puede llevarse a cabo a este
respecto en presencia de un disolvente o una mezcla disolvente/agua
dispuesto en el recipiente de reacción. Como disolventes orgánicos
adecuados se tiene en cuenta cualquier disolvente conocido en la
tecnología de lacas, se prefieren aquellos que se utilizan
habitualmente como codisolventes en dispersiones acuosas como, por
ejemplo, alcoholes, éteres, alcoholes que contienen grupos éter,
cetonas, N-metilpirrolidona o hidrocarburos
apolares o mezclas de estos disolventes. Los disolventes se utilizan
en cantidades tales que su contenido en la dispersión lista ascienda
de 0 a 12% en peso, preferiblemente de 2 a 10% en peso. En caso
necesario, pueden separarse parcialmente de nuevo los disolventes
utilizados también mediante una destilación, cuando se necesiten
contenidos especialmente reducidos de disolventes orgánicos.
Además, la polimerización puede llevarse a cabo
también en presencia de un copolímero hidrófobo o también en
presencia de un poliéster como se describe, por ejemplo, en el
documento EP-A 543228, col. 4, líneas
9-18 y col. 5, línea 38- col. 8 línea 13, que puede
diluirse con disolvente o mezcla de disolvente/agua. Con respecto a
la polimerización radicálica, pueden disponerse igualmente menos
monómeros reactivos en el recipiente de reacción para aumentar su
grado de incorporación.
La copolimerización se lleva a cabo en general a
40 a 180ºC, preferiblemente a 80 a 160ºC.
Como iniciadores para la reacción de
polimerización son adecuados peróxidos orgánicos como, por ejemplo,
peróxido de di-terc-butilo o hexanoato de
terc-butilperoxi-2-etilo y
compuestos azo. Las cantidades de iniciadores utilizadas dependen
del peso molecular deseado. Por razones de seguridad del proceso y
de un manejo más sencillo, pueden utilizarse iniciadores peróxido
también en forma de disolución en disolventes orgánicos adecuados
del tipo citado anteriormente.
El peso molecular numérico medio Mn de los
copolimerizados (P) puede controlarse mediante una elección
calculada de los parámetros de proceso, por ejemplo, de las
relaciones molares monómero-iniciador, del tiempo de
reacción o de la temperatura, y se encuentra en general entre 500 y
30.000 g/mol, preferiblemente entre 1.000 y 15.000 g/mol, de forma
especialmente preferida entre 1.500 y 10.000 g/mol. El contenido de
OH de los copolimerizados (P) al 100% asciende preferiblemente a 3,5
a 7,5% en peso, de forma especialmente preferida de 3,8 a 6% en
peso, y se determina mediante la cantidad relativa de monómeros
hidroxifuncionales utilizados, así como dado el caso del copolímero
o poliéster hidrófobo presente.
El contenido de grupos ácido del copolimerizado
(P) al 100%, que forma la suma de grupos carboxilo/carboxilato,
fosfato/fosfonato y ácido sulfónico/sulfonato, asciende a 5 a 100
meq/100 g, preferiblemente a 10 a 80 meq/100 g, y se determina
mediante la cantidad relativa de monómeros ácidofuncionales (M3) y
(M4) utilizados, así como dado el caso mediante cantidades pequeñas
de grupos ácido en el copolimerizado o poliéster hidrófobo
dispuesto. El índice de acidez del copolimerizado (P) al 100%
asciende preferiblemente a 15 a 40 mg de KOH/g, de forma
especialmente preferida de 18 a 30 mg de KOH/g. Dado el caso, el
copolimerizado (P) puede contener parcialmente para hidrofilización,
además de los grupos ácido, unidades monoméricas que contienen óxido
de etileno en forma incorporada o también emulsionantes externos.
Sin embargo, se prefiere hidrofilizar el copolimerizado (P) sólo
mediante grupos ácido, de forma especialmente preferida sólo
mediante grupos ácido carboxílico (o sus aniones).
Según la invención, se utiliza al menos la
cantidad correspondiente de trietanolamina para un grado de
neutralización de los grupos carboxilo de un 25%, preferiblemente al
menos un 40%. Opcionalmente, pueden neutralizarse otros grupos ácido
del copolímero (P) con otra base. Para ello, son adecuadas aminas
orgánicas o bases inorgánicas solubles en agua como, por ejemplo,
hidróxidos metálicos solubles. Son ejemplos de aminas adecuadas
N-metilmorfolina, trietilamina, diisopropiletilamina,
dimetiletanolamina, dimetilisopropanolamina, metildietanolamina,
dietiletanolamina, trietanolamina, butanolamina, morfolina,
2-aminometil-2-propanol
o isoforondiamina. En mezclas, puede utilizarse también parcialmente
amoniaco.
Las aminas de neutralización se añaden en
cantidades tales que en total presenten un grado de neutralización,
es decir, la relación molar de agente de neutralización a ácido, de
40 a 150%, preferiblemente 60 a 120%. El valor de pH de la
dispersión aglutinante acuosa según la invención asciende a 6,0 a
10,0, preferiblemente 6,5 a 9,0.
Las dispersiones aglutinantes acuosas según la
invención presentan un contenido de cuerpos sólidos de 25 a 65% en
peso, preferiblemente 35 a 60% en peso, así como un contenido de
disolventes orgánicos de 0 a 12% en peso, preferiblemente 2 a 10% en
peso.
Las dispersiones aglutinantes según la invención
pueden contener además del copolimerizado (P), dado el caso, también
otros aglutinantes o dispersiones, por ejemplo, basados en
poliésteres, poliuretanos, poliéteres, poliepóxidos o poliacrilatos,
y dado el caso pigmentos y otros coadyuvantes y aditivos conocidos
en la industria de lacas.
Las dispersiones aglutinantes según la invención
pueden procesarse a agentes de recubrimiento acuosos.
Son también objeto de la presente invención
agentes de recubrimiento acuosos que contienen las dispersiones
aglutinantes según la invención, así como al menos un reticulante,
preferiblemente un reticulante de poliisocianato, de forma
especialmente preferida un reticulante de poliisocianato con grupos
NCO libres.
Mediante la combinación con reticulantes pueden
fabricarse, según la reactividad o dado el caso bloqueo del
reticulante, tanto lacas de un componente como lacas de dos
componentes. Por lacas de un componente en el sentido de la presente
invención han de entenderse a este respecto agentes de revestimiento
en los que el componente aglutinante y el componente reticulante
pueden situarse conjuntamente, sin que tenga lugar una reacción de
reticulación en una medida apreciable o perjudicial para la
aplicación posterior. La reacción de reticulación tiene lugar sólo
en la aplicación después de una activación del reticulante. Esta
activación puede efectuarse, por ejemplo, mediante aumento de la
temperatura. Por lacas de dos componentes en el sentido de la
presente invención se entienden agentes de revestimiento en los que
el componente aglutinante y el componente reticulante deben situarse
en recipientes separados debido a su alta reactividad. Ambos
componentes se mezclan sólo poco antes de la aplicación, y
reaccionan después en general sin activación adicional. Sin embargo,
para acelerar la reacción de reticulación, pueden utilizarse también
catalizadores o emplearse mayores temperaturas.
Son reticulantes adecuados, por ejemplo,
reticulantes de poliisocianato, resinas de amida y
amina-formaldehído, resinas de fenol, resinas de
aldehído y cetona como, por ejemplo, resinas de
fenol-formaldehído, resoles, resinas de furano,
resinas de urea, resinas de éster de ácido carbámico, resinas de
triazina, resinas de melamina, resinas de benzoguanamina, resinas de
cianamida, resinas de anilina como se describen en
"Lackkunstharze", H. Wagner, H.F. Sarx, Carl Hanser Verlag,
Múnich, 1971.
Se prefiere utilizar como reticulante
poliisocianatos con grupos NCO libres y/o bloqueados. Son
poliisocianatos bloqueados adecuados, por ejemplo, aquellos basados
en isoforondiisocianato, hexametilendiisocianato,
1,4-diisocianatociclohexano,
bis-(4-isocianatociclohexano)metano o
1,3-diisocianatobenceno, o basados en
poliisocianatos de lacas como poliisocianatos que presentan grupos
biuret o isocianurato de 1,6-diisocianatohexano,
isoforondiisocianato o
bis-(4-isocianatociclohexano)metano, o
poliisocianatos de laca que presentan grupos uretano basados en 2,4-
y/o 2,6-diisocianatotolueno o isoforondiisocianato
por un lado y compuestos polihidroxílicos de bajo peso molecular
como trimetilolpropano, propanodioles o butanodioles isoméricos o
mezclas cualesquiera de dichos compuestos polihidroxílicos por otro
lado.
Son agentes de bloqueo adecuados para estos
poliisocianatos, por ejemplo, alcoholes monohidroxílicos como
metanol, etanol, butanol, hexanol, ciclohexanol, alcohol bencílico,
oximas como acetoxima, metiletilcetoxima, ciclohexanonoxima,
lactamas como \varepsilon-caprolactama, fenoles,
aminas como diisopropilamina o dibutilamina, dimetilpirazol o
triazol, así como éster dimetílico del ácido malónico, éster
dietílico del ácido malónico o éster dibutílico del ácido
malónico.
Se prefiere especialmente el uso de
poliisocianatos hidrófobos o hidrofilizados de baja viscosidad con
grupos isocianato libres basados en isocianatos alifáticos,
cicloalifáticos, aralifáticos y/o aromáticos, de forma muy
especialmente preferida isocianatos alifáticos o cicloalifáticos, ya
que así puede alcanzase un nivel especialmente alto de resistencia
de la película de laca. Estos poliisocianatos presentan a 23ºC en
general una viscosidad de 10 a 5.000 mPas. En caso necesario, los
poliisocianatos pueden utilizarse en mezcla con cantidades pequeñas
de disolventes inertes para reducir la viscosidad a un valor dentro
del intervalo citado. También puede utilizarse triisocianatononano
solo o en mezclas como componente reticulante.
El copolimerizado (P) es generalmente
suficientemente hidrófilo para que puedan dispersarse también
resinas reticulantes hidrófobas.
Los poliisocianatos solubles o dispersables en
agua son obtenibles, por ejemplo, mediante modificación con grupos
carboxilo, sulfonato y/o poli(óxido de etileno) y/o grupos
poli(óxido de etileno)/poli(óxido de propileno). Es posible una
hidrofilización de los poliisocianatos, por ejemplo, mediante
transesterificación con cantidades en defecto de polieteralcoholes
hidrófilos monohidroxílicos. La fabricación de dichos
poliisocianatos hidrofilizados se describe, por ejemplo, en el
documento EP-A 0540985 (pág. 3, línea 55 a pág. 4,
línea 5). Son bien adecuados también los poliisocianatos que
contienen grupos alofanato descritos en el documento
EP-A 959087 (pág. 3, líneas 39 a 51), que se
fabrican mediante reacción de poliisocianatos pobres en monómero con
poli(óxido de etileno)-polieteralcoholes en
condiciones de alofanatización. También son adecuadas las mezclas de
polisocianato dispersables en agua descritas en el documento
DE-A 10007821 (pág. 2, línea 66 a pág. 3, línea 5)
basadas en triisocianatononano, así como poliisocianatos
hidrofilizados con grupos iónicos (grupos sulfonato, fosfonato) como
se describen, por ejemplo, en el documento DE-A
10024624 (pág. 3, líneas 3 a 33). Es igualmente posible la
hidrofilización mediante adición de emulsionantes comerciales.
En principio, es naturalmente posible también el
uso de mezclas de distintas resinas reticulantes.
Antes, durante o después de la fabricación de la
dispersión aglutinante acuosa según la invención pueden añadirse
coadyuvantes y aditivos habituales de la tecnología de lacas como,
por ejemplo, antiespumantes, espesantes, pigmentos, coadyuvantes de
dispersión, catalizadores, agentes antidescascarillado, agentes
antideposición o emulsionan-
tes.
tes.
Estos coadyuvantes y aditivos pueden añadirse
también al agente de recubrimiento que contiene las dispersiones
aglutinantes acuosas según la invención.
Los agentes de recubrimiento acuosos que
contienen las dispersiones aglutinantes según la invención son
adecuados para todos los campos de uso en los que se utilizan
sistemas de pintado y recubrimiento acuosos con altos requisitos de
resistencia de películas, por ejemplo, para el recubrimiento de
superficies de material de construcción mineral, lacado e
impermeabilización de madera y materiales de madera, recubrimiento
de superficies metálicas (recubrimiento metálico), recubrimiento y
lacado de pavimento que contiene asfalto o alquitrán, lacado e
impermeabilización de diversas superficies plásticas (recubrimiento
plástico), así como lacas de alto brillo.
Es también objeto de la invención el uso del
agente de recubrimiento acuoso según la invención para el lacado de
sustratos, preferiblemente para el lacado de superficies metálicas y
plásticos, así como de sustratos recubiertos de tal manera.
Los agentes de recubrimiento acuosos que
contienen las dispersiones aglutinantes según la invención se
utilizan para la fabricación de imprimaciones, aparejos
rellenanadores, lacas de acabado pigmentadas o transparentes, lacas
transparentes y lacas de alto brillo, así como lacas de una capa que
pueden usarse en aplicación individual y en serie, por ejemplo, en
el campo del lacado industrial, el lacado base de automóviles y la
reparación de automó-
viles.
viles.
Se prefiere usar los recubrimientos acuosos que
contienen las dispersiones aglutinantes según la invención para el
recubrimiento o lacado de superficies metálicas o de plásticos de
temperatura ambiente a 140ºC. Como reticulante se utilizan
preferiblemente poliisocianatos alifáticos. Estos recubrimientos
presentan a una muy buena óptica de película un alto nivel de
resistencia a disolventes y productos químicos, buena resistencia a
la intemperie, alta dureza y un rápido secado.
La fabricación de los recubrimientos puede
realizarse según los procedimientos de pulverización más distintos
como, por ejemplo, procedimiento de pulverización con aire a
presión, sin aire o electrostática usando equipos de pulverización
de uno o dado el caso dos componentes.
Sin embargo, las lacas y agentes de
recubrimiento que contienen las dispersiones aglutinantes según la
invención pueden aplicarse también según otros procedimientos, por
ejemplo, mediante pintado, rodillos o rasquetas.
Son también objeto de la presente invención
sustratos recubiertos con agentes de recubrimiento que contienen al
menos una dispersión aglutinante según la invención.
Todos los datos en % se refieren, a menos que se
advierta otra cosa, al peso. Las medidas de viscosidad se llevaron a
cabo en un viscosímetro de cono-plato según la norma
DIN 53019 a un gradiente de cizallamiento de 40 s^{-1}.
Los tamaños medios de partícula de las
dispersiones se determinaron mediante espectroscopía de correlación
láser con un Zetasizer® 1000 de la compañía Malvern Instruments,
RU.
(Según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de
15 l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento
2.100 g de una resina de poliacrilato hidrófoba (Desmophen® A 160,
Bayer AG, Leverkusen, Alemania), disuelta al 60% en Solvent Naphtha®
100 (compañía Exxon-Chemie, Esso Deutschland GmbH,
AL) con un contenido de OH (al 100%) de 2,6%, un índice de acidez
(al 100%) de 5 mg de KOH/g y un peso molecular medio Mn de 4.800
g/mol, junto con 735 g de
propilenglicol-n-butiléter, y se
calentó a 138ºC. Se añadió a esta temperatura una disolución de 33 g
de peróxido de di-terc-butilo en 33 g de
propilenglicol-n-butiléter en 20
min. A continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 594 g de metacrilato de metilo, 724 g de metacrilato
de butilo, 171 g de acrilato de butilo, 892 g de metacrilato de
isobornilo y 1.035 g de metacrilato de hidroxietilo, así como
paralelamente a ello una disolución de 53 g de peróxido de
di-terc-butilo en 53 g de
propilenglicol-n-butiléter a esta
temperatura durante 3 horas. Se mantuvo 10 min a esta temperatura, y
se dosificó a continuación una disolución de 80 g de peróxido de
di-terc-butilo en 80 g de
propilenglicol-n-butiléter durante 1
hora 50 min, así como 20 min después del inicio de esta
dosificación de peróxido, una mezcla monomérica de 594 g de
metacrilato de metilo, 724 g de metacrilato de butilo, 171 g de
acrilato de butilo, 892 g de metacrilato de isobornilo y 1.035 g de
metacrilato de hidroxietilo paralelamente a esta temperatura durante
1 hora 30 minutos, de modo que las dosificaciones de peróxido y
monómero terminaran al mismo tiempo. Se mantuvo la mezcla 30 min a
138ºC y se dosificó a continuación una mezcla de 520 g de
metacrilato de metilo, 408 g de acrilato de butilo, 734 g de
metacrilato de hidroxietilo y 245 g de ácido acrílico, así como
paralelamente a ello una disolución de 33 g de peróxido de
di-terc-butilo en 60 g de Solvent Naphtha® 100 en 90 min.
Después de otra hora de agitación a 138ºC, se enfrió la disolución
de
polímero.
polímero.
Se calentaron después a 90ºC a 100ºC en un
tanque de dispersión 1.551 g de la disolución de polímero anterior,
se añadieron 68,8 g de trietanolamina, se homogeneizó y se dispersó
con 1.350 g de agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente
dispersado en agua con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,9%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 22 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 46,5%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.700 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 7,5,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 150 nm.
(No según la
invención)
Se procedió como en el ejemplo 1, con la
diferencia de que en este caso se neutralizaron 2.893 g de la
disolución de polímero a 90ºC a 100ºC con 76,6 g de
dimetiletanolamina y se homogeneizó. La cantidad de agua necesaria
para la dispersión y el ajuste de la viscosidad ascendió aquí
aproximadamente a 2.740 g. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente
dispersado en agua con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,9%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 22 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 43,2%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.450 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 8,1
- Grado de neutralización
- = 105%,
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 130 nm.
- Surfynol® 104E:
- humectante antiespumante, Air Products, suministrado por W. Biesterfeld & Co., Hamburgo, AL,
- Tronox® R-KB-4:
- pigmento de dióxido de titanio, Kerr McGee Pigments GmbH & co.,KG, AL,
- Acrysol® RM8:
- al 20% en etanol, espesante, Rohm & Haas Deutschland GmbH, Frankfurt/Main, AL,
- Byk® 346:
- aditivo de nivelación/humectante del sustrato, Byk Chemie, Wesel, AL,
- Byk® 380:
- aditivo de nivelación/agente anticraterización, Byk Chemie, Wesel, AL,
- Bayhydur® VP LS 2391
- poliisocianato alifático hidrofilizado, al 80% en acetato de metoxipropilo, Bayer AG Leverkusen, AL,
- Surfynol® 104 BC
- humectante antiespumante, Air Products, suministrado por W. Biesterfeld & Co, Hamburgo, AL
- Bayhydur® 3100
- poliisocianato alifático hidrofilizado, Bayer AG, Leverkusen
- Desmodur® N 3600
- poliisocianato alifático, Bayer AG, Leverkusen
\global\parskip0.900000\baselineskip
Se molieron 220 g de dispersión aglutinante del
ejemplo 1, 5,4 g de Surfynol® 104, 36 g de agua destilada, 200,1 g
de dióxido de titanio (Tronox®
R-KB-4) en un agitador. Se mezclaron
150 g de la pasta molida así obtenida con 32,6 g de dispersión del
ejemplo 1, 0,45 g de Byk® 346, 0,68 g de Byk® 380, 1,2 g de Acrysol®
RM8, 18,1 g de Desmodur® N 3600 y 24,7 g de Bayhydur® 3100 en un
recipiente de disolución y se ajustó con aproximadamente 53 g de
agua dest. a una viscosidad de aprox. 30 segundos a 23ºC en un
viscosímetro de fluxión según la norma DIN 4. El valor de pH se
encontraba a 7,6, la relación de NCO:OH ascendía a 1,5:1.
De igual manera, se molieron 220 g de dispersión
aglutinante del ejemplo 2 con 5,1 g de Surfynol® 104, 32,4 g de agua
des., 191,3 g de dióxido de titanio (Tronox®
R-KB-4) en un agitador. Se mezclaron
150 g de la pasta molida así obtenida con 33,5 g de dispersión del
ejemplo 1, 0,45 g de Byk® 346, 0,68 g de Byk® 380, 1,2 g de Acrysol®
RM8, 17,9 g de Desmodur® N 3600 y 24,3 g de Bayhydur 3100 en un
recipiente de disolución, y se ajustó con aproximadamente 49 g de
agua dest. a una viscosidad de aprox. 30 segundos a 23ºC en un
viscosímetro de fluxión según la norma DIN 4. El valor de pH se
encontraba a 8,3, la relación de NCO:OH ascendía a 1,5:1.
Después de la aplicación de ambas lacas sobre
chapas de acero desgrasadas, se secaron las películas de laca a
temperatura ambiente. Para los datos característicos y resultados de
ensayo de las lacas véase la tabla 1.
| Ej. de aglutinante | 1 | 2 (comp.) |
| \hskip0.5cm Contenido del copolímero (P) en metacrilato de isobornilo | 17,5% | 17,5% |
| \hskip0.5cm Amina de neutralización | TEAOH* | DMEA* |
| \hskip0.5cm Grado de neutralización | 105% | 105% |
| \hskip0.5cm Contenido de OH | 3,9% | 3,9% |
| \hskip0.5cm Índice de acidez | 22 | 22 |
| Ensayo de aplicación técnica | ||
| \hskip0.5cm Brillo (ángulo de 20º) | 71 | 66 |
| \hskip0.5cm Secado sin polvo/sin adhesión (h) | 1/5 | 1/5 |
| \hskip0.5cm Dureza de péndulo (s) | 157 | 144 |
| \hskip0.5cm Resistencia al agua** | >14 | 7 |
| \hskip0.5cm Resistencia a disolventes acetona/xileno*** | 1/0 | 1/0 |
| \hskip0.3cm *: TEAOH= trietanolamina, DMEA= dimetanolamina | ||
| \hskip0.1cm **: primer resultado (ampollas, pérdida de brillo después de x días) | ||
| ***: Carga de 5 min: 0= sin daños, 5= desprendimiento de laca. |
Se constata a partir de los valores de la tabla
1 que la laca basada en la dispersión del ejemplo 1 según la
invención es claramente superior a la laca comparativa no según la
invención en la muy buena dureza y resistencia a disolventes, en la
resistencia al agua y la óptica de película.
(Según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de 6
l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento 250 g
(1,1 mol) de Cardura® E 10 (éster glicidílico del ácido versático,
Resolution Deutschland GmbH, Eschborn), junto con 180 g de
propilenglicol-n-butiléter y 200 g
de Solvent Naphtha® (compañía Exxon Chemie, Esso Deutschland GmbH,
AL) 100 y se calentó a 138ºC. Se añadió a esta temperatura una
disolución de 8 g de peróxido de di-terc-butilo en 8 g de
propilenglicol-n-butiléter durante
20 min. A continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 145,5 g de metacrilato de metilo, 204,8 g de
metacrilato de butilo, 42 g de acrilato de butilo, 218,7 g de
metacrilato de isobornilo, 220 g de metacrilato de hidroxietilo y 72
g (1,0 mol) de ácido acrílico, así como paralelamente a ello una
disolución de 13 g de peróxido de di-terc-butilo en 13 g de
propilenglicol-n-butiléter a esta
temperatura durante 3 horas. Se mantuvo aprox. 3 horas a esta
temperatura, hasta alcanzar un índice de acidez menor de 3. El ácido
acrílico aquí utilizado no contribuye a la hidrofilización, sino que
reacciona completamente con Cardura® E 10 hasta hidroxiéster. A
continuación, se dosificó uniformemente una disolución de 19,5 g de
peróxido de di-terc-butilo en 19,5 g de
propilenglicol-n-butiléter durante 1
hora 50 min, así como 20 min después del inicio de esta dosificación
de peróxido, una mezcla monomérica de 145,5 g de metacrilato de
metilo, 204,7 g de metacrilato de butilo, 42 g de acrilato de
butilo, 218,8 g de metacrilato de isobornilo y 220 g de metacrilato
de hidroxietilo paralelamente a esta temperatura durante 1 hora 30
minutos, de modo que la dosificación de peróxido y monómero
terminaran al mismo tiempo. Se mantuvo la mezcla 30 min a 138ºC y se
dosificó a continuación una mezcla de 127,5 g de metacrilato de
metilo, 100 g de acrilato de butilo, 180 g de metacrilato de
hidroxietilo y 53,7 g de ácido acrílico, así como paralelamente a
ello una disolución de 8 g de peróxido de di-terc-butilo en
20,6 g de Solvent Naphtha® 100 en 90 min. Después de otra hora de
agitación a 138ºC, se enfrió la disolución de polímero a 90 a 100ºC,
se añadieron 130,4 g de trietanolamina, se homogeneizó y se dispersó
con 2.700 g de agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente
dispersado en agua con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,9%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 21 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 46,0%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.500 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 7,3,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 130 nm.
(Según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de
15 l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento
2.100 g de una resina de poliacrilato hidrófoba (Desmophen® A 160,
Bayer AG, Leverkusen, Alemania), disuelta al 60% en Solvent Naphtha®
100 (compañía Exxon-Chemie, Esso Deutschland GmbH,
AL) con un contenido de OH (al 100%) de 2,6%, un índice de acidez
(al 100%) de 5 mg de KOH/g y un peso molecular medio Mn de 4.800
g/mol, junto con 735 g de
propilenglicol-n-butiléter, y se
calentó a 142ºC. Se añadió a esta temperatura una disolución de 33 g
de peróxido de di-terc-butilo en 33 g de
propilenglicol-n-butiléter en 20
min. A continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 594 g de metacrilato de metilo, 724 g de metacrilato
de butilo, 171 g de acrilato de butilo, 892 g de metacrilato de
isobornilo y 1.035 g de metacrilato de hidroxietilo, así como
paralelamente a ello una disolución de 53 g de peróxido de
di-terc-butilo en 53 g de
propilenglicol-n-butiléter a esta
temperatura durante 3 horas. Se mantuvo 10 min a esta temperatura y
se dosificó a continuación una disolución de 80 g de peróxido de
di-terc-butilo en 80 g de
propilenglicol-n-butiléter durante 1
hora 50 min, así como 20 min después del inicio de esta dosificación
de peróxido, una mezcla monomérica de 594 g de metacrilato de
metilo, 724 g de metacrilato de butilo, 172 g de acrilato de butilo,
892 g de metacrilato de isobornilo y 1.035 g de metacrilato de
hidroxietilo paralelamente a esta temperatura durante 1 hora 30
minutos, de modo que la dosificación de peróxido y monómero
terminaran al mismo tiempo. Se mantuvo la mezcla 30 min a 142ºC y se
dosificó a continuación una mezcla de 459 g de metacrilato de
metilo, 408 g de acrilato de butilo, 734 g de metacrilato de
hidroxietilo y 306 g de ácido acrílico, así como paralelamente a
ello una disolución de 33 g de peróxido de di-terc-butilo en
60 g de Solvent Naphtha® 100 en 90 min. Después de otra hora de
agitación a 142ºC, se enfrió la disolución de polímero.
Se calentaron después a 90ºC a 100ºC en un
tanque de dispersión 3.037 g de la disolución de polímero anterior,
se añadió una mezcla (1:1 molar) de 84,1 g de trietanolamina y 50,3
g de dimetiletanolamina, se homogeneizó y se dispersó con 2.675 g de
agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente dispersado en agua
con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,9%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 24 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 44,7%,
- Viscosidad
- = aprox. 2.300 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 7,7,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 130 nm.
(Según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de
15 l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento
1.550 g de
propilenglicol-n-butiléter, y se
calentó a 142ºC. Se añadió a esta temperatura una disolución de 33 g
de peróxido de di-terc-butilo en 33 g de
propilenglicol-n-butiléter en 20
min. A continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 608 g de metacrilato de metilo, 724 g de metacrilato
de butilo, 361 g de acrilato de butilo, 892 g de metacrilato de
isobornilo, 287 g de estireno y 1.158 g de metacrilato de
hidroxietilo, así como paralelamente a ello una disolución de 63 g
de peróxido de di-terc-butilo en 63 g de
propilenglicol-n-butiléter a esta
temperatura durante 3 horas. Se mantuvo 10 min a esta temperatura y
se dosificó a continuación una disolución de 94 g de peróxido de
di-terc-butilo en 94 g de
propilenglicol-n-butiléter durante 1
hora 50 min, así como 20 min después del inicio de esta dosificación
de peróxido, una mezcla monomérica de 608 g de metacrilato de
metilo, 724 g de metacrilato de butilo, 361 g de acrilato de butilo,
892 g de metacrilato de isobornilo, 287 g de estireno y 1.158 g de
metacrilato de hidroxietilo paralelamente a esta temperatura durante
1 hora 30 minutos, de modo que la dosificación de peróxido y
monómero terminaran al mismo tiempo. Se mantuvo la mezcla 30 min a
142ºC y se dosificó a continuación una mezcla de 459 g de
metacrilato de metilo, 408 g de acrilato de butilo, 734 g de
metacrilato de hidroxietilo y 306 g de ácido acrílico, así como
paralelamente a ello una disolución de 33 g de peróxido de
di-terc-butilo en 60 g de Solvent Naphtha® 100 (compañía
Exxon Chemie, Esso Deutschland GmbH, AL) en 90 min. Después de otra
hora de agitación a 142ºC, se enfrió la disolución de polímero.
Se calentaron después a 90ºC a 100ºC en un
tanque de dispersión 3.071 g de la disolución de polímero anterior,
se añadió una mezcla (1:1 molar) de 87,9 g de trietanolamina y 52,5
g de dimetiletanolamina, se homogeneizó y se dispersó con 2.750 g de
agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente dispersado en agua
con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,9%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 23 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 45,4%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.700 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 7,7,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 125 nm.
(No según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de 6
l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento 515 g
de una resina de poliacrilato hidrófoba (Desmophen® A 160, Bayer AG,
Leverkusen, Alemania), disuelta al 60% en Solvent Naphtha® 100
(compañía Exxon-Chemie, Esso Deutschland GmbH, AL)
con un contenido de OH (al 100%) de 2,6%, un índice de acidez (al
100%) de 5 mg de KOH/g y un peso molecular medio Mn de 4.800 g/mol,
junto con 172 g de butilglicol, y se calentó a 138ºC. Se añadió a
esta temperatura una disolución de 8 g de peróxido de
di-terc-butilo en 8 g de butilglicol en 20 min. A
continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 784 g de metacrilato de metilo, 503 g de acrilato de
butilo y 390 g de metacrilato de hidroxietilo, así como
paralelamente a ello una disolución de 32,5 g de peróxido de
di-terc-butilo en 35 g de butilglicol a esta temperatura
durante 4 horas. Se mantuvo 30 min la mezcla a 138ºC y se dosificó a
continuación una mezcla de 128 g de metacrilato de metilo, 100 g de
acrilato de butilo, 180 g de metacrilato de hidroxietilo y 58 g de
ácido acrílico, así como paralelamente a ello una disolución de 8 g
de peróxido de di-terc-butilo en 20 g de butilglicol durante
90 min. Después de otra hora de agitación a 138ºC, se enfrió a 90ºC,
se añadieron 78 g de dimetiletanolamina, se homogeneizó y se
dispersó
en 2.300 g de agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente dispersado en agua con los siguientes datos:
en 2.300 g de agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente dispersado en agua con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,3%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 20 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 47%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.500 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 8,5,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 120 nm.
\global\parskip0.990000\baselineskip
Correspondientemente al procedimiento del
ejemplo 3, se formularon lacas de acabado pigmentadas con las
dispersiones aglutinantes de los ejemplos 5, 6 y 7 y se aplicaron.
La tabla 2 muestra las cantidades de pesada y los resultados
obtenidos:
\vskip1.000000\baselineskip
| Ejemplo de aglutinante | 5 | 6 | 7 (comp.) |
| \hskip0.5cm Contenido del copolímero (P) en metacrilato | |||
| \hskip0.5cm de isobornilo | 17,5% | 17,5% | - |
| \hskip0.5cm Amina de neutralización | TEAOH/ | TEAOH/ | DMEA* |
| DMEA 1:1* | DMEA 1:1* | ||
| \hskip0.5cm Grado de neutralización | 105% | 105% | 105% |
| \hskip0.5cm Contenido de OH del copolímero (P) | 3,9% | 3,9% | 3,3% |
| \hskip0.5cm Índice de acidez del copolímero (P) | 24 | 23 | 20 |
| Formulación de laca (pesada en g) | |||
| Fabricación de la pasta molida | |||
| \hskip0.5cm Dispersión aglutinante | 220 | 220 | 220 |
| \hskip0.5cm Surfynol® 104 | 6 | 5 | 5 |
| \hskip0.5cm Tronox® R-KB-4 | 208 | 202 | 186 |
| \hskip0.5cm Agua desmin. | 27 | 29 | 30 |
| Lacado y reticulación | |||
| \hskip0.5cm Pasta molida | 150 | 150 | 150 |
| \hskip0.5cm Dispersión aglutinante | 30 | 29 | 30 |
| \hskip0.5cm Acrysol® RM8 (al 20% en etanol) | 1,22 | 1,21 | 1,16 |
| \hskip0.5cm Byk® 346 | 0,47 | 0,47 | 0,44 |
| \hskip0.5cm Byk® 380 | 0,70 | 0,70 | 0,67 |
| \hskip0.5cm Bayhydur® VP LS 2319 | 47 | 46 | 40 |
| \hskip0.5cm Agua desmin. | 59 | 48 | 45 |
| Ejemplo de aglutinante | 5 | 6 | 7 (comp.) |
| Propiedades técnicas de laca | |||
| \hskip0.5cm Brillo (ángulo de 20º) | 78 | 78 | 78 |
| \hskip0.5cm Secado sin polvo/sin adhesión (h) | 0,5/6 | 1/6 | 1/6 |
| \hskip0.5cm Dureza de péndulo (s) | 139 | 122 | 87 |
| \hskip0.5cm Resistencia al agua** | >14 | >14 | 4 |
| \hskip0.5cm Resistencia a disolventes acetona/xileno*** | 1/0 | 2/0 | 4/1 |
| \hskip0.3cm *: TEAOH: trietanolamina, DMEA: dimetiletanolamina | |||
| \hskip0.1cm **: primer resultado (ampollas, pérdidas de brillo después de x días) | |||
| ***: carga de 5 min; 0= sin daños, 5= desprendimiento de laca. |
Se constata a partir de los valores de la tabla
2 que las lacas basadas en las dispersiones del ejemplo 1 según la
invención de los ejemplos 5 y 6 son claramente superiores a la laca
comparativa no según la invención del ejemplo 7 en la muy buena
óptica de película y secado, en la dureza, la resistencia a
disolvente y especialmente la resistencia al agua.
(Según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de
15 l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento 600
g de dipropilenglicoldimetiléter y 878 g de
propilenglicol-n-butiléter, y se
calentó a 138ºC. Se añadió a esta temperatura una disolución de 45 g
de peróxido de di-terc-butilo en 45 g de
propilenglicol-n-butiléter en 20
min. A continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 348 g de metacrilato de metilo, 724 g de metacrilato
de butilo, 361 g de acrilato de butilo, 913 g de metacrilato de
isobornilo, 255 g de estireno y 1.392 g de metacrilato de
hidroxietilo, así como paralelamente a ello una disolución de 87 g
de peróxido de di-terc-butilo en 87 g de
propilenglicol-n-butiléter a esta
temperatura durante 3 horas. Se mantuvo 10 min a esta temperatura y
se dosificó a continuación una disolución de 130 g de peróxido de
di-terc-butilo en 130 g de
propilenglicol-n-butiléter durante 1
hora 50 min, así como 20 min después del inicio de esta dosificación
de peróxido, una mezcla monomérica de 348 g de metacrilato de
metilo, 724 g de metacrilato de butilo, 361 g de acrilato de butilo,
913 g de metacrilato de isobornilo, 255 g de estireno y 1.392 g de
metacrilato de hidroxietilo paralelamente a esta temperatura durante
1 hora 30 minutos, de modo que la dosificación de peróxido y
monómero terminaran al mismo tiempo. Se mantuvo la mezcla durante 30
min a 138ºC y se dosificó a continuación una mezcla de 439 g de
metacrilato de metilo, 408 g de acrilato de butilo, 734 g de
metacrilato de hidroxietilo y 326 g de ácido acrílico, así como
paralelamente a ello una disolución de 45 g de peróxido de
di-terc-butilo en 60 g de
propilenglicol-n-butiléter en 90
min. Después de otra hora de agitación a 138ºC, se enfrió la
disolución de polímero.
Se calentaron después a 90ºC a 100ºC en un
tanque de dispersión 2.600 g de la disolución de polímero anterior,
se añadieron 153,6 g de trietanolamina, se homogeneizó y se dispersó
con 2.500 g de agua. Se obtuvo un copolimerizado (P) presente
dispersado en agua con los siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 4,5%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 23 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 44,2%,
- Viscosidad
- = aprox. 2.500 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 7,4,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 125 nm.
Una laca negra obtenible mediante molido de esta
dispersión aglutinante con una suspensión de pigmento negro y
Bayhydur® VP LS 2319 en relación de reticulación NCO:OH= 1,5:1
muestra una excelente óptica de película (brillo= 87 a un ángulo de
20º; turbidez <20), una dureza de péndulo de 199 s y muy buenas
resistencias frente a agua, disolvente y productos químicos.
(No según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de 6
l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento 515 g
de una resina de poliacrilato hidrófoba (Desmophen® A 160, Bayer AG,
Leverkusen, Alemania), disuelta al 60% en Solvent Naphtha® 100
(compañía Exxon-Chemie, Esso Deutschland GmbH, AL)
con un contenido de OH (al 100%) de 2,6%, un índice de acidez (al
100%) de 5 mg de KOH/g y un peso molecular medio Mn de 4.800 g/mol,
junto con 172 g de butilglicol, y se calentó a 138ºC. Se añadió a
esta temperatura una disolución de 8 g de peróxido de
di-terc-butilo en 8 g de butilglicol en 20 min. A
continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla de 392 g
de metacrilato de metilo, 251,7 g de acrilato de butilo y 195 g de
metacrilato de hidroxietilo, así como paralelamente a ello una
disolución de 13 g de peróxido de di-terc-butilo en 15 g de
butilglicol a esta temperatura durante 3 horas. Se mantuvo 10 min a
esta temperatura y se dosificó a continuación uniformemente una
disolución de 19,5 g de peróxido de di-terc-butilo en 19,5 g
de butilglicol durante 1 hora 50 min, así como 20 min después del
inicio de esta dosificación de peróxido, una mezcla monomérica de
392 g de metacrilato de metilo, 251,8 g de acrilato de butilo y 195
g de metacrilato de hidroxietilo paralelamente a esta temperatura
durante 1 hora 30 min, de modo que las dosificaciones de peróxido y
monómero terminaran a la vez. Se mantuvo la mezcla 30 min a 138ºC y
se dosificó a continuación una mezcla de 128 g de metacrilato de
metilo, 100 g de acrilato de butilo, 180 g de metacrilato de
hidroxietilo y 58 g de ácido acrílico, así como paralelamente a ello
una disolución de 8 g de peróxido de di-terc-butilo en 20 g
de butilglicol en 90 min. Después de otra hora de agitación a 138ºC,
se enfrió a 90ºC, se añadieron 130,5 g de dimetiletanolamina, se
homogeneizó y se dispersó en 2.380 g de agua. Se obtuvo un
copolimerizado (P) presente dispersado en agua con los siguientes
datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,3%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 20 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 49,5%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.700 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 7,5,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 155 nm.
Una laca de acabado pigmentada formulada con
esta dispersión aglutinante según el ejemplo 3 muestra ciertamente
muy buena óptica de película, pero tiene claras debilidades en el
secado sin adhesión y polvo.
(No según la
invención)
Se dispusieron en un recipiente de reacción de 6
l con dispositivos de agitación, enfriamiento y calentamiento 515 g
de una resina de poliacrilato hidrófoba (Desmophen® A 160, Bayer AG,
Leverkusen, Alemania), disuelta al 60% en Solvent Naphtha® 100
(compañía Exxon-Chemie, Esso Deutschland GmbH, AL)
con un contenido de OH (al 100%) de 2,6%, un índice de acidez (al
100%) de 5 mg de KOH/g y un peso molecular medio Mn de 4.800 g/mol,
junto con 180 g de
propilenglicol-n-butiléter y se
calentó a 138ºC. Se añadió a esta temperatura una disolución de 8 g
de peróxido de di-terc-butilo en 8 g de
propilenglicol-n-butiléter en 20
min. A continuación de ello, se dosificó uniformemente una mezcla
monomérica de 67,5 g de metacrilato de metilo, 262,7 g de
metacrilato de butilo, 312,5 g de metacrilato de isobornilo y 195 g
de metacrilato de hidroxietilo, así como paralelamente a ello una
disolución de 13 g de peróxido de di-terc-butilo en 13 g de
propilenglicol-n-butiléter a esta
temperatura durante 3 horas. Se mantuvo 10 min la mezcla a esta
temperatura y se dosificó a continuación uniformemente una
disolución de 19,5 g de peróxido de di-terc-butilo en 19,5 g
de propilenglicol-n-butiléter
durante 1 hora 50 min, así como 20 min después del inicio de esta
dosificación de peróxido, una mezcla monomérica de 67,5 g de
metacrilato de metilo, 262,8 g de metacrilato de butilo, 312,5 g de
metacrilato de isobornilo y 195 g de metacrilato de hidroxietilo
paralelamente a esta temperatura durante 1 hora 30 min, de modo que
las dosificaciones de peróxido y monómero terminaran a la vez. Se
mantuvo la mezcla 30 min a 138ºC y se dosificó a continuación una
mezcla de 127,5 g de metacrilato de metilo, 100 g de acrilato de
butilo, 180 g de metacrilato de hidroxietilo y 60 g de ácido
acrílico, así como paralelamente a ello una disolución de 8 g de
peróxido de di-terc-butilo en 15 g de Solvent Naphtha® 100 en
90 min. Después de otra hora de agitación a 138ºC, se enfrió la
disolución de polímero a 90ºC a 100ºC, se mezcló con 77,9 g de
dimetiletanolamina, se homogeneizó y se dispersó en 2.900 g de agua.
Se obtuvo un copolimerizado (P) presente dispersado en agua con los
siguientes datos:
- Contenido de OH (al 100%)
- = 3,3%,
- Índice de acidez (al 100%)
- = 21 mg de KOH/g,
- Contenido de cuerpos sólidos
- = 42,6%,
- Viscosidad
- = aprox. 1.400 mPas (23ºC, gradiente de cizallamiento 40 s^{-1}),
- Valor de pH (al 10% en agua)
- = 8,3,
- Grado de neutralización
- = 105%
La dispersión presenta un tamaño medio de
partícula de aprox. 160 nm.
Una laca de acabado pigmentada formulada con
esta dispersión aglutinante según el ejemplo 3 muestra ciertamente
secados rápidos sin polvo y adhesión y con alta dureza, pero mala
resistencia al agua (sólo 1 d sin resultados) y con un brillo de 42
a un ángulo de 20º, una óptica de película inaceptable.
Claims (12)
1. Dispersiones aglutinantes acuosas que
contienen al menos un copolímero (P) que presenta grupos carboxilo
y/o carboxilato, en las que el copolímero (P) contiene unidades
estructurales de éster de ácido acrílico y/o metacrílico libres de
carboxilo con estructura cicloalifática, y que presentan al menos un
25% en moles de los grupos ácido carboxílico del copolímero (P) en
la dispersión neutralizados con trietanolamina.
2. Dispersiones aglutinantes acuosas según la
reivindicación 1, caracterizadas porque al menos un 40% en
moles de los grupos ácido carboxílico del copolímero (P) se
presentan neutralizados con trietanolamina en la dispersión.
3. Dispersión aglutinante acuosa según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el copolímero (P)
se fabrica a partir del grupo de monómeros (M) que comprende
- (M1)
- 10 a 50% en peso de ésteres cicloalifáticos del ácido acrílico y/o ácido metacrílico o sus mezclas,
- (M2)
- 20 a 60% en peso de monómeros polimerizables radicálicamente hidroxifuncionales,
- (M3)
- 1 a 5% en peso de monómeros polimerizables radicálicamente carboxilofuncionales,
- (M4)
- 0 a 10% en peso de monómeros polimerizables radicálicamente que contienen grupos fosfato/fosfonato o grupos ácido sulfónico/sulfonato y
- (M5)
- 10 a 60% en peso de ésteres de ácido (met)acrílico libres de grupos hidroxi y carboxilo con restos hidrocarburo C_{1} a C_{18} en la parte alcohol y/o aromáticos vinílicos y/o vinilésteres,
ascendiendo las sumas de los
componentes a 100% en
peso.
4. Dispersión aglutinante acuosa según la
reivindicación 3, caracterizada porque los monómeros (M1) son
acrilato de isobornilo y/o metacrilato de isobornilo.
5. Dispersión aglutinante acuosa según una o
varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el
contenido de OH del copolimerizado (P) al 100% asciende a 3,5 a 7,5%
en peso.
6. Dispersión aglutinante acuosa según una o
varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el
índice de acidez del copolimerizado (P) al 100% asciende a 15 a 40
mg de KOH/g.
7. Procedimiento para la fabricación de
dispersiones aglutinantes acuosas según la reivindicación 1,
caracterizado porque los componentes (M1), (M2), (M3) y (M5),
y dado el caso (M4), se hacen reaccionar hasta un copolimerizado
(P), y el copolimerizado (P) que presenta grupos ácido resultante se
transforma en fase acuosa, en la que antes o durante la dispersión
se neutralizan con trietanolamina al menos un 25% en moles de los
grupos carboxilo.
8. Agente de recubrimiento acuoso que contiene
dispersiones aglutinantes según la reivindicación 1, así como al
menos un reticulante.
9. Agente de recubrimiento acuoso según la
reivindicación 8, caracterizado porque el reticulante es un
reticulante de poliisocianato con grupos NCO libres.
10. Uso de agentes de recubrimiento acuosos
según la reivindicación 8 para el lacado de sustratos.
11. Uso de agentes de recubrimiento acuosos
según la reivindicación 8 para la fabricación de imprimaciones,
aparejos rellenadores, lacas de acabado pigmentadas o transparentes,
lacas transparentes y lacas de alto brillo, así como lacas de una
capa.
12. Sustratos recubiertos con agentes de
recubrimiento que contienen al menos una dispersión aglutinante
según la reivindicación 1.
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