ES2342103T3 - Composiciones de revestimiento que incluyen un poliol poliester, sustratos revestidos relacionados, revestimientos de multiples capas y procedimientos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para recubrir un sustrato metálico descubierto que comprende: (A) aplicar una composición que comprende una composición de revestimiento a al menos una porción del sustrato metálico descubierto; (B) coalescer la composición sobre el sustrato en forma de película sustancialmente continua; y (C) curar la composición, en el que la composición de revestimiento comprende: (a) un poliéster que comprende al menos dos grupos hidroxilo reactivos, en el que el poliéster comprende el producto de reacción de reactivos que comprenden: (i) un ácido policarboxílico que comprende más de dos grupos ácidos por molécula o anhídridos de dichos materiales, y (ii) politetrametileno-éter-glicol que posee un número de hidroxilo entre 50 y 500 mg de KOH por gramo; (b) un material que comprende al menos dos grupos funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster; y (c) 0,1 a 5 por ciento en peso en base al peso total de sólidos de resina de un ácido libre.
Description
Composiciones de revestimiento que incluyen un
poliol poliéster, sustratos revestidos relacionados, revestimientos
de múltiples capas y procedimientos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para revestimientos y sustratos metálicos de acuerdo
con la reivindicación 1, y a dichos sustratos revestidos de acuerdo
con la reivindicación 8. Además, la presente invención se refiere a
procedimientos para el acabado de la superficie de un artículo de
acuerdo con la reivindicación 9.
En la industria automotriz, es deseable extender
la vida de las carrocerías de vehículos protegiéndolas de, por
ejemplo, la acción de picado abrasivo de la suciedad y desechos de
la ruta, tal como arena y ripio, que puede causar un picado
estéticamente desagradable de la superficie de la carrocería del
vehículo, lo que también puede llevar a la oxidación. A menudo, se
emplean composiciones de revestimiento diseñadas para ayudar en
varias propiedades, tales como resistencia a la corrosión y
resistencia al picado para proteger contra dicho daño. De ese modo,
se han empleado composiciones de revestimiento, tales como
composiciones de imprimación, que poseen propiedades deseables de
resistencia al picado y/o resistencia a la corrosión. Dichas
composiciones de imprimación de resistencia al picado pueden
colocarse directamente sobre un sustrato metálico o entre una capa
de imprimación electrodepositada, que está directamente sobre el
sustrato metálico, y una capa externa de revestimiento final.
En la industria de acabado automotriz, varias
etapas están involucradas en la reparación de defectos en el
revestimiento original. Por ejemplo, dicha reparación puede incluir
arenar o pulir el defecto mediante un medio mecánico, o despojar
completamente la pieza o vehículo de sus capas de revestimiento, a
menudo dando como resultado la exposición del sustrato metálico
descubierto. El área arenada del metal descubierto expuesto después
se cubre con una composición de imprimación inhibidora de la
corrosión, es decir, una composición de imprimación formulada con
pigmentos inhibidores de la corrosión, tales como cromato de
estroncio, fosfato de zinc, y derivados de fosfato de zinc, y que
también se adhiere tanto al sustrato metálico descubierto como a
los revestimientos orgánicos posteriormente aplicados. A
continuación, a menudo se aplica una composición de
imprimación-alisadora arenable. Después, se aplica
una imprimación, a menudo denominada sellador, que mejora la
adhesión de los revestimientos finales al área recubierta con base,
y también a menudo mejora las propiedades superficiales, tales como
resistencia al picado, del sistema de revestimiento completo.
Como es evidente, dicho proceso de aplicación de
capa base de acabado puede llevar mucho tiempo y ser costoso debido
al trabajo, a los requerimientos de ingeniería de mitigación de
componentes orgánicos volátiles y al tiempo requerido para el
secado de cada uno de los revestimientos base aplicados. Como
resultado, sería deseable proporcionar una composición de
revestimiento que pueda exhibir resistencia al picado favorable y
adhesión entre revestimientos y que pueda permitir procedimientos
simplificados para acabar la superficie de un artículo, tal como
una carrocería de automotor.
El documento
EP-A-1 178 091 desvela
revestimientos base a base de agua, cuyos sólidos de resina
contienen 40 a 90% en peso de un ligante de poliéster diluible en
agua, 0 a 50% en peso de uno o más aglutinantes adicionales, 0 a
20% en peso de una o más resinas en pasta y 10 a 40% en peso de uno
o más agentes reticulantes, donde el ligante de poliéster diluible
en agua posee una masa molecular promedio ponderado de 5.000 a
50.000, un valor ácido de 10 a 50 mg de KOH/g, un valor de
hidroxilo de 30 a 100 mg de KOH/g y una funcionalidad hidroxilo
promedio de 2 a 3 y consiste en 5 a 25% en peso de unidades
estructurales -O- R-O- derivadas de uno o más
macrodioles que poseen un valor de hidroxilo de 25 a 120 mg de
KOH/g, donde R representa residuos localizados entre los grupos
hidroxilo terminales de uno o más macrodioles, son apropiados para
preparar revestimientos base en base acuosa/revestimientos de dos
capas transparentes, en particular revestimientos base en base
acuosa/revestimientos de dos capas transparentes en polvo.
El documento JP 06 306330 A se refiere a una
composición de resina termoendurecible para
inter-revestimiento. Propósito: obtener la
composición del título que forma una película de revestimiento
excelente no sólo por su capacidad de revestimiento con un material
de revestimiento final y adecuación para arenado sino también por
su resistencia al picado y pelado, combinando un componente de
resina base que comprende una pluralidad de resinas con un
componente de curado que comprende una pluralidad de compuestos.
La composición se obtiene combinando un
componente de resina base que comprende una resina hidroxilada,
preferentemente una resina poliéster que posee un valor de OH de
50-250 mg de KOH/g, y una resina carboxilada,
preferentemente una resina poliéster que posee un valor ácido de
30-200 mg de KOH/g, con un componente de curado que
comprende un compuesto epoxi, preferentemente uno que posee tanto
grupos epoxi como grupos hidroxilo en la molécula, aún más
preferentemente una resina de copolímero vinílico que posee ambos
grupos, y una resina amino.
En el documento
US-A-4.351.928 se desvela una
composición de cuatro componentes que comprende un polímero
portador de hidroxilo; un diluyente líquido amino- o
hidroxiaromático que posee un punto de ebullición a presión
atmosférica de aproximadamente 150ºC o mayor; una resina fenólica o
aminoplasto capaz de curar el polímero portador de hidroxilo y un
catalizador ácido fuerte para la reacción entre el primer y tercer
componentes. Opcionalmente, puede añadirse un pigmento a la
composición.
En un aspecto, la presente invención se refiere
a un procedimiento para recubrir un sustrato metálico descubierto
que comprende:
(A) aplicar una composición que comprende una
composición de revestimiento a al menos una porción del sustrato
metálico descubierto;
(B) coalescer la composición sobre el sustrato
en forma de una película sustancialmente continua; y
(C) curar la composición, en el que
la composición de revestimiento comprende:
(a) un poliéster que comprende al menos dos
grupos hidroxilo reactivos,
en el que el poliéster comprende el producto de
reacción de reactivos que comprenden:
(i) un ácido policarboxílico que comprende más
que dos grupos ácidos por molécula o anhídridos de dichos
materiales, y
(ii)
politetrametilen-éter-glicol que posee un número de
hidroxilo entre 50 y 500 mg de KOH por gramo;
(b) un material que comprende al menos dos
grupos funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster;
y
(c) 0,1 a 5 por ciento en peso en base al peso
total de sólidos de resina de un ácido libre.
\vskip1.000000\baselineskip
En otro aspecto, la presente invención se
refiere a un sustrato al menos parcialmente revestido con un
revestimiento que puede obtenerse mediante el procedimiento
anterior.
Aún en otro aspecto, la presente invención se
refiere a un procedimiento para acabar una superficie de un
artículo que comprende:
(A) eliminar un defecto de la superficie;
(B) aplicar una primer capa de revestimiento
depositada a partir de una composición de revestimiento sobre al
menos una porción de la superficie; y
(C) aplicar una capa de revestimiento final
sobre al menos una porción de la primera capa de revestimiento (B),
en el que
la composición de revestimiento comprende:
(a) un poliéster que comprende al menos dos
grupos hidroxilo reactivos,
en el que el poliéster comprende el producto de
reacción de reactivos que comprenden:
(i) un ácido policarboxílico que comprende más
que dos grupos ácidos por molécula o anhídridos de dichos
materiales, y
(ii)
politetrametilen-éter-glicol que posee un número de
hidroxilo entre 50 y 500 mg de KOH por gramo;
(b) un material que comprende al menos dos
grupos funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster;
y
(c) 0,1 a 5 por ciento en peso en base al peso
total de sólidos de resina de un ácido libre.
Fuera de los ejemplos operativos, o cuando se
indique lo contrario, todos los números, parámetros numéricos y/o
intervalos que expresan, por ejemplo, cantidades de ingredientes,
condiciones de reacción, etcétera, utilizados en la memoria
descriptiva y las reivindicaciones se debe entender que están
modificados en todos los casos por el término
"aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo
contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente
memoria descriptiva y las reivindicaciones anexas son aproximaciones
que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se
deben obtener mediante la presente invención. Por lo menos, y no
como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de
equivalentes al ámbito de las reivindicaciones, cada parámetro
numérico al menos debe interpretarse en vista del número de cifras
significativas informadas y aplicando técnicas comunes de
redondeo.
A pesar de que los intervalos y parámetros
numéricos que exponen el amplio ámbito de la invención son
aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos
específicos se informan lo más precisamente posible. Cualquier
valor numérico, sin embargo, contiene inherentemente ciertos errores
que necesariamente resultan de la desviación estándar hallada en
sus respectivas mediciones de ensayo.
También, debe entenderse que cualquier intervalo
numérico citado en la presente memoria tiene por objeto incluir
todos los sub-intervalos subsumidos en el mismo: Por
ejemplo, un intervalo de "1 a 10" tiene por objeto incluir
todos los sub-intervalos entre (e incluyendo) el
valor 1 mínimo citado y el valor 10 máximo citado, es decir, que
poseen un valor mínimo igual a o mayor que 1 y un valor máximo igual
a o menor que 10.
También debe entenderse que, en la presente
solicitud, el uso del singular incluye el plural y el plural abarca
el singular a menos que se establezca específicamente lo contrario.
En la presente solicitud, el uso de "o" significa "y/o" a
menos que se establezca específicamente lo contrario.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para revestir según lo definido más arriba.
Según lo indicado, las composiciones utilizadas
en los procedimientos de la presente invención comprenden un
poliéster que comprende al menos dos grupos hidroxilo reactivos.
Según se utiliza en la presente memoria, el término
"poliéster" se refiere a aquellos polímeros producidos a partir
de la reacción de un material que contiene hidroxilos (-OH) con un
ácido policarboxílico o un anhídrido del mismo. Según se utiliza en
la presente memoria, el término "reactivo" se refiere a un
grupo funcional que puede formar un enlace covalente con otro grupo
funcional en condiciones suficientes para curar la composición.
Según se utiliza en la presente memoria, el término "grupos
hidroxilo reactivos" se refiere a grupos -OH reactivos.
El poliéster comprende el producto de reacción
de reactivos que comprenden (i) un ácido policarboxílico que
comprende más de dos grupos ácidos por molécula y (ii) un compuesto
que contiene hidroxilos según lo definido más arriba.
Según se utiliza en la presente memoria, el
término "ácido policarboxílico" tiene por objeto abarcar
materiales que comprenden al menos dos grupos ácido carboxílico, es
decir, grupos -COOH, por molécula, así como anhídridos de
dichos materiales. Los ejemplos de ácidos policarboxílicos que
comprenden más de dos grupos ácido carboxílico, que son apropiados
para su uso en la presente invención, incluyen ácido trimelítico,
ácido tricarbalílico, ácido piromelítico, ácido tartárico, ácido
cítrico, así como anhídridos de los mismos o una mezcla de los
mismos.
En ciertas realizaciones, el poliéster comprende
el producto de reacción de 1,5 a 2,5 equivalentes molares del
compuesto que contiene hidroxilos por un (1) equivalente molar de
ácido o anhídrido.
El compuesto que contiene hidroxilos es un
politetrametilen-éter-glicol que posee un número de
hidroxilo entre 50 y 500 mg de KOH/gramo de polímero, determinado
por cualquier técnica bien conocida de titulación potenciométrica
conocida en la técnica, tal como la que está disponible con el
nombre comercial TERATHANE®, comercialmente disponible en Du Pont®
Specialty Chemicals of Wilmington, Delaware. El número de hidroxilo,
según se utiliza en la presente memoria, es miligramos de hidróxido
de potasio equivalentes al contenido de hidroxilo de un (1) gramo
de polímero.
La reacción de poliesterificación utilizada para
preparar el poliéster puede llevarse a cabo de conformidad con
técnicas bien conocidas para aquellos expertos en la técnica de la
química de polímeros. En ciertas realizaciones, el poliéster
comprende el producto de reacción del anhídrido trimelítico y
politetrametilen-éter-glicol. En ciertas
realizaciones, el poliéster comprende el producto de reacción de al
menos 2,5 moles de politetrametilen-éter-glicol por
cada 1 mol de anhídrido trimelítico.
En ciertas realizaciones, la reacción se efectúa
combinando los ingredientes y calentando hasta una temperatura de
160ºC a 220ºC, que a veces se denominan condiciones de "fusión
térmica". Durante el curso de la poliesterificación, se forma la
mayor parte del poliéster en un intervalo de temperatura de
aproximadamente 170ºC a aproximadamente 220ºC. La temperatura
durante el curso completo de la reacción generalmente varía de
aproximadamente 160ºC a aproximadamente 220ºC, sin embargo, pueden
utilizarse temperaturas inferiores, particularmente cuando la
reacción se realiza a mayores presiones. En ciertos casos, la
poliesterificación se considera completa cuando se obtiene un valor
ácido no mayor que 10 mg de KOH/gramo del poliéster determinado por
cualquier técnica de titulación potenciométrica bien conocida en la
técnica.
En ciertas realizaciones, cien por ciento en
moles del reactivo ácido policarboxílico comprende más de dos
grupos ácidos por molécula, tal como, por ejemplo, el ácido
trimelítico, anhídrido trimelítico o una mezcla de los mismos. En
otras realizaciones, menos del cien por ciento en moles, tal como
más del 45 por ciento en moles del reactivo ácido policarboxílico
comprende más de dos grupos ácidos por molécula. En estas
realizaciones, la porción remanente de reactivo ácido
poli-carboxílico puede incluir, por ejemplo, un
ácido dicarboxílico.
Según se utiliza en la presente memoria, la
expresión "ácido dicarboxílico" tiene por objeto abarcar
materiales que comprenden dos grupos ácido carboxílico, es decir
grupos -COOH, por molécula, así como anhídridos de dichos
materiales. Ejemplos de ácidos dicarboxílicos que comprenden dos
grupos ácido carboxílico por molécula, que son apropiados para su
uso en la presente invención, incluyen ácido succínico, ácido
glutárico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido tereftálico, ácido
ftálico, ácido isoftálico, ácido endometilentetrahidroftálico,
ácido 1,2-ciclohexandicarboxílico, ácido
1,3-ciclohexandicarboxílico, ácido
1,4-ciclohexandicarboxílico, ácido dodecanodioico,
ácido dodecanodicarboxílico; ácidos grasos diméricos y poliméricos,
ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido citracónico y
ácido aconítico, así como anhídridos de los mismos o una mezcla de
los mismos.
En ciertas realizaciones, el poliéster incluido
dentro de las composiciones de revestimiento de la presente
invención posee un número de hidroxilo entre 25 y 200 mg de
KOH/gramo de polímero, determinado por cualquier técnica de
titulación potenciométrica bien conocida en la técnica.
Además del poliéster, ciertas realizaciones de
las composiciones de revestimiento de la presente invención además
comprenden un polímero diferente del poliéster descrito más arriba.
En ciertas realizaciones, dicho polímero comprende grupos
funcionales, que, en ciertas realizaciones, son reactivos con los
grupos funcionales del material que comprende al menos dos grupos
funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster, que
se describe en detalle más adelante. Ejemplos específicos no
restrictivos de dichos polímeros, que son apropiados para su uso en
la formación de composiciones de revestimiento de la presente
invención, incluyen polímeros acrílicos, poliésteres saturados y no
saturados, polímeros polivinílicos, celulósicos, de acrilato,
basados en silicio, polímeros poliuretánicos, polímeros de poliéter
o una mezcla de los mismos. Según se utiliza en la presente
memoria, el término "polímero" tiene por objeto abarcar
oligómeros, e incluye, sin límite, tanto homopolímeros como
copolímeros.
En ciertas realizaciones, la relación de peso
del poliéster a dichos otros polímeros que pueden estar presentes
en la composición varía de 10:90 a 80:20 o, en algunos casos, 25:75
a 60:40 o, aún en otros casos, 40:60 a 50:50.
Según se indicó previamente, las composiciones
de revestimiento de la presente invención también comprenden un
material que comprende al menos dos grupos funcionales reactivos con
los grupos hidroxilo del poliéster. Los grupos funcionales
apropiados incluyen grupos epoxi, grupos anhídrido, grupos
isocianato, grupos melamina o mezclas de los mismos. Los materiales
apropiados incluyen poliepóxidos, polianhídridos, poliisocianatos,
aminoplastos o mezclas de los mismos.
En ciertas realizaciones, la composición de
revestimiento se reticula cuando el poliéster comprende más de dos
grupos reactivos hidroxilo o, alternativamente, cuando el material
del componente (b) comprende más de dos grupos funcionales.
Ejemplos de poliepóxidos apropiados para su uso
en las composiciones de la presente invención incluyen los
descritos en la Patente Estadounidense Núm. 4.681.811 en la columna
5, líneas 33 a 58. Ejemplos de anhídridos apropiados para su uso en
las composiciones de la presente invención incluyen los descritos en
la Patente Estadounidense Núm. 4.798.746 en la columna 10, líneas
16 a 50; y en la Patente Estadounidense Núm. 4.732.790 en la
columna 3, líneas 41 a 57. Ejemplos de poliisocianatos e isocianatos
bloqueados apropiados para su uso en las composiciones de la
presente invención incluyen los descritos en la Patente
Estadounidense Núm. 4.546.045 en la columna 5, líneas 16 a 38; y en
la Patente Estadounidense Núm. 5.468.802 en la columna 3, líneas 48
a 60. Ejemplos de resinas de aminoplasto y fenoplasto apropiadas
como agentes de curado en las composiciones curables de la presente
invención incluyen los descritos en la Patente Estadounidense Núm.
3.919.351 en la columna 5, línea 22 a columna 6, línea
25.
25.
En ciertas realizaciones de la presente
invención, el material que comprende al menos dos grupos funcionales
reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster está presente de
manera tal que el equivalente molar de los grupos funcionales varía
de 0,5 a 2,0 por cada un (1) equivalente molar de grupos hidroxilo
presente en la composición, tales como los grupos hidroxilo del
poliéster y cualquier grupo hidroxilo presente en cualquier otro
componente de la composición.
Además, según se indicó con anterioridad, las
composiciones de revestimiento de la presente invención comprenden
un ácido libre. Según se utiliza en la presente memoria, la
expresión "ácido libre" tiene por objeto abarcar ácidos
orgánicos y/o inorgánicos que están incluidos como componente
separado de las composiciones de la presente invención en oposición
a cualquier ácido que se utilice para formar cualquiera de los
polímeros presentes en la composición. En ciertas realizaciones, el
ácido libre incluido dentro de las composiciones de revestimiento
de la presente invención se selecciona de ácido tánico, ácido
gálico, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido cítrico, ácido
malónico o derivados de los mismos o mezclas de los mismos. Los
derivados apropiados incluyen ésteres, amidas, y/o complejos
metálicos de dichos ácidos.
En ciertas realizaciones, el ácido libre
comprende un ácido orgánico, tal como ácido tánico, es decir,
tanino. Los taninos se extraen de diversas plantas y árboles que
pueden clasificarse conforme a sus propiedades químicas como (a)
taninos hidrolizables, (b) taninos condensados, y (c) taninos mixtos
que contienen tanto los taninos hidrolizables como los taninos
condensados. Los taninos útiles en la presente invención incluyen
aquellos que contienen un extracto de tanino de plantas y árboles
de origen natural, y comúnmente se denominan taninos vegetales. Los
taninos vegetales apropiados incluyen los taninos vegetales
condensados brutos, comunes o solubles en agua caliente, tales como
los de Quebracho, mimosa, mangrove, abeto, cicuta, gabien, juncos,
catecú, uranday, té, alerce, mirobálano, madera de castaño,
dividivi, valonia, zumque, chinchona, roble, etc. Estos taninos
vegetales no son compuestos químicos puros con estructuras
conocidas, sino que contienen numerosos componentes incluyendo
restos fenólicos tales como catecol, pirogalol, etc., condensados en
una estructura polimérica complicada.
En ciertas realizaciones, el ácido libre
comprende un ácido fosfórico, tal como ácido ortofosfórico al 100
por ciento, ácido superfosfórico o soluciones acuosas de los mismos,
tales como una solución de ácido fosfórico de 70 a 90 por
ciento.
El ácido libre está presente en la composición
de revestimiento en una cantidad que varía de 0,1 a 5,0 por ciento
en peso, tal como 0,5 a 1,5 por ciento en peso, en base al peso de
los sólidos de resina totales presentes en la composición de
revestimiento.
En ciertas realizaciones, las composiciones de
revestimiento utilizadas para los procedimientos de la presente
invención se preparan como composiciones de dos componentes con el
poliéster y ácido libre en un envase y el material que comprende al
menos dos grupos funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del
poliéster en el segundo envase. En ciertas realizaciones, el
poliéster se incorpora en una pasta de molienda que contiene
pigmento.
En ciertas realizaciones, las composiciones de
revestimiento utilizadas para los procedimientos de la presente
invención se forman a partir de polímeros que son líquidos, es
decir, sistemas en base a disolvente o en base acuosa. Los
diluyentes apropiados incluyen disolventes orgánicos, agua y/o
mezclas de disolvente orgánico/agua.
Puede añadirse un número de ingredientes
convencionales opcionales a las composiciones de revestimiento de
la presente invención tales como pigmentos, agentes de control
reológico, agentes de control de flujo, pigmentos inhibidores de la
corrosión, promotores de adhesión, tales como alcoxisilanos,
catalizadores, retardadores de curado y cargas. En ciertas
realizaciones, se utiliza un disolvente o mezcla de disolventes, por
ejemplo, para reducir la composición de revestimiento hasta una
viscosidad de pulverización óptima. Los ejemplos de disolventes
reductores apropiados incluyen alcoholes, cetonas, hidrocarburos
aromáticos, glicol éteres, ésteres o mezclas de los mismos. En
ciertas realizaciones, se utiliza una mezcla de disolventes, tal
como una mezcla de acetona, metil amil cetona y metil isobutil
cetona. En ciertas realizaciones, el disolvente (o mezcla de
disolventes) está presente en cantidades que varían de 5 a 80 por
ciento en peso en base al peso total de la composición, tal como 30
a 50 por ciento en peso.
Las composiciones de revestimiento utilizadas
para los procedimientos de la presente invención pueden aplicarse
mediante cualquiera de las técnicas de revestimiento convencionales
tales como, por ejemplo, pintado con cepillo, pulverización,
inmersión o flujo. Puede emplearse cualquiera de las técnicas de
pulverización conocidas tal como pulverización con aire comprimido,
pulverización electrostática, incluyendo procedimientos manuales o
automáticos. En ciertas realizaciones, la composición de
revestimiento se aplica de manera tal que se obtiene un espesor de
película seca en el intervalo de 20 a 200 micrómetros (0,8 milésimas
de pulgada a 8,0 milésimas de pulgada).
Las composiciones de revestimiento pueden
aplicarse mediante procedimientos convencionales sobre sustratos
metálicos. Los ejemplos de sustratos metálicos apropiados pueden
incluir metales ferrosos y metales no ferrosos. Los metales
ferrosos apropiados incluyen hierro, acero y aleaciones de los
mismos. Los ejemplos no restrictivos de materiales de acero útiles
incluyen acero laminado en frío, acero galvanizado (revestido con
zinc), acero electrogalvanizado, acero inoxidable, acero decapado,
aleaciones de aluminio-zinc GALVANNEAL®, GALVALUME®,
y GALVAN® como revestimientos sobre el acero y combinaciones de
los mismos. Los metales no ferrosos útiles incluyen aluminio, zinc,
magnesio y aleaciones de los mismos. También pueden utilizarse
combinaciones o compuestos de metales ferrosos o no ferrosos.
Las composiciones de revestimiento curables a
temperatura ambiente, tales como las que utilizan agente reticulante
de poliisocianato o polianhídrido, pueden curarse a temperaturas
elevadas para acelerar el curado. Un ejemplo sería el curado con
aire forzado en una cabina de tiro descendente a una temperatura de
40ºC a 60ºC lo que es común en la industria de acabado automotriz.
Las composiciones de revestimiento curables a temperatura ambiente
usualmente se preparan como un sistema de dos (2) componentes en el
que el agente reticulante se mantiene separado del poliéster. Los
envases se combinan poco antes de la aplicación.
Las composiciones de revestimiento curables
térmicamente, tales como las que utilizan isocianato bloqueado,
aminoplasto, fenoplasto o materiales de poliepóxido, pueden
prepararse como un sistema de un componente. Dichas composiciones
a menudo se curan a temperaturas elevadas, tales como durante 1 a 30
minutos en el intervalo de 121ºC a 232ºC (250ºF a 450ºF)
dependiendo la temperatura fundamentalmente del tipo de sustrato
utilizado. El tiempo de permanencia (es decir, tiempo que el
sustrato recubierto está expuesto a temperatura elevada para el
curado) depende de la temperatura de curado utilizada así como el
espesor de película en proceso húmedo de la composición de
revestimiento aplicada. Por ejemplo, las piezas elastoméricas
automotrices recubiertas requieren un largo tiempo de permanencia a
una temperatura de curado inferior (por ejemplo, 30 minutos a 121ºC
(250ºF), mientras que los recipientes de aluminio recubiertos para
bebidas requieren un tiempo de permanencia muy corto a una
temperatura de curado muy alta (por ejemplo, 1 minuto a 191ºC
(375ºF).
Los revestimientos formados por los
procedimientos de la presente invención pueden tener resistencia
superior al picado en comparación con revestimientos similares que
no incluyen un poliéster que comprende al menos dos grupos
hidroxilo reactivos, según lo descrito anteriormente. En estas
realizaciones, sin embargo, el poliéster está presente en la
composición en una cantidad suficiente para dar como resultado un
revestimiento que posee mejor resistencia al picado cuando se
compara con un revestimiento depositado en condiciones similares a
partir de una composición de revestimiento similar que no incluye
el poliéster.
Según se utiliza en la presente memoria, la
expresión "resistencia al picado" se refiere a la capacidad de
un revestimiento de resistir el picado causado por el impacto de
ripio u otro objeto volador. Los valores de resistencia al picado
informados en la presente memoria se obtienen fundamentalmente
utilizando el ensayo Velociball y, opcionalmente, el ensayo
Erichsen, según se describe en los Ejemplos. Tal como aquellos
expertos en la técnica entenderán, la resistencia al picado de un
revestimiento puede verse afectada no sólo por la misma composición
de revestimiento sino también por las condiciones en las que el
revestimiento es depositado. Según se utiliza en la presente
memoria, la expresión "depositado en condiciones similares"
significa que dos revestimientos comparativos son depositados sobre
sustratos iguales o similares en el espesor de película igual o
similar. El experto también apreciará que la resistencia al picado
de un revestimiento depositado a partir de una composición
termoendurecible puede verse afectada por las condiciones de curado.
Como resultado, al menos en el caso de composiciones
termoendurecibles, la expresión "depositado en condiciones
similares" también significa que se curan dos revestimientos
comparativos en condiciones similares de curado, tales como
temperatura, humedad y tiempo de curado. Según se utiliza en la
presente memoria, la expresión "composición de revestimiento
similar" significa que una composición de revestimiento
comparativa contiene los mismos componentes en cantidades iguales o
similares que la composición con la que se está comparando, excepto
que la composición de revestimiento comparativa no incluye un
poliéster en cantidad suficiente para dar como resultado un
revestimiento que posea una mejor resistencia al picado.
En ciertas realizaciones, las composiciones de
revestimiento según utilizadas en los procedimientos de la presente
invención se utilizan como composiciones de revestimiento de
imprimación para aplicaciones de acabado automotriz. Las
composiciones pueden aplicarse directamente a superficies metálicas
descubiertas y, después de que se dejan secar, pueden recubrirse
directamente con una composición de revestimiento final pigmentada
o sistema de revestimiento final "color más transparente". Las
composiciones de revestimiento utilizadas en los procedimientos de
la presente invención pueden utilizarse como un único material de
imprimación o revestimiento base debajo de un revestimiento final,
reemplazando potencialmente de ese modo hasta tres revestimientos
base separados (imprimación inhibidora de corrosión,
imprimación-alisador y/o sellador) que
históricamente se han requerido para obtener óptimos resultados.
Como resultado, la presente invención también se refiere a
procedimientos para el acabado de la superficie de un artículo, tal
como un artículo que posee un sustrato metálico según lo definido
más arriba.
Las composiciones de revestimiento utilizadas en
los procedimientos de la presente invención pueden formar una única
capa de revestimiento; o, en ciertas realizaciones, la composición
de revestimiento puede formar una capa de un revestimiento de
múltiples capas que comprende (a) una primera capa de revestimiento
depositada a partir de una composición que comprende la composición
de revestimiento utilizada en los procedimientos de la presente
invención; (b) una segunda capa de revestimiento depositada sobre al
menos una porción de la primera capa de revestimiento; y (c) una
capa de revestimiento transparente depositada sobre al menos una
porción del segundo revestimiento (b). La segunda capa de
revestimiento (b) y la capa de revestimiento transparente (c)
pueden formarse a partir de una composición de revestimiento
curable. En ciertas realizaciones, la primera capa de revestimiento
(a) comprende uno o más pigmentos, y la segunda capa (b) comprende
uno o más pigmentos.
La presente invención se describe más
particularmente en los siguientes ejemplos. Todas las cantidades,
porcentajes y relaciones son en base al peso a menos que se indique
lo contrario.
El Ejemplo 1 ilustra la preparación de un
poliéster apropiado para su uso en las composiciones de
revestimiento de la presente invención.
Un recipiente de reacción equipado con agitador,
termopar y condensador con trampa Dean-Stark y
entrada de nitrógeno se cargó con 1950,0 g de TERATHANE® 650
(disponible de DuPont) y 192,0 g de anhídrido trimelítico y se
calentó hasta una temperatura que oscilaba entre 185ºC y 200ºC. Se
eliminó el agua hasta que el valor ácido de la reacción fue menor
que 6 mg de KOH por gramo. Después, se enfrió el contenido de la
reacción hasta 160ºC y se eliminó toda agua remanente mediante
destilación al vacío.
El poliéster producto final tenía un contenido
de sólidos de 100 por ciento en peso medido durante una hora a
110ºC; un valor ácido de 5,5 mg de KOH por gramo; un número de
hidroxilo de 85,6 mg de KOH por gramo; un contenido de agua de
0,02%; y una viscosidad Gardner-Holt de
Z3-Z4.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos 2 a
7
Se prepararon las siguientes composiciones de
revestimiento (Ejemplos 2 a 7), cuyos componentes se enumeran en
peso en la Tabla 1. Los números entre paréntesis representan sólidos
de resinas en peso para esos materiales. Todos los ejemplos se
prepararon mezclando los componentes bajo agitación suave en el
orden de la Tabla 1. El "Envase de Agente Reticulante" se
mezcló con el "Envase de Resina" también justo antes de la
aplicación de la pulverización.
Las composiciones de los Ejemplos 2 a 7 se
aplicaron con pulverización manual en paneles de 10X30 cm de tipo
APR18661 (acero laminado en frío, acero galvanizado no arenado)
disponibles de ACT Laboratories, Inc. Se pulverizó una primera
pasada, seguida por una evaporación instantánea ambiente de cinco
(5) minutos, después se pulverizó una segunda pasada. Se permitió
que el revestimiento aplicado curara en condiciones ambientales
durante treinta (30) minutos.
Después, se aplicó con pulverización manual una
capa de revestimiento base sobre las composiciones de revestimiento
de los Ejemplos 2 a 7. El revestimiento base negro era Global D9700,
disponible de PPG Industries, Inc. El revestimiento base negro se
mezcló con D871 (Reductor de Medio, disponible de PPG Industries,
Inc.) y se aplicó y se curó conforme a las instrucciones de la hoja
de datos técnicos.
Después, se aplicó una capa de revestimiento
transparente sobre los paneles recubiertos con base. El
revestimiento transparente se preparó mezclando DCU2042 (Speed
Clear de Bajo Contenido de VOC disponible de PPG Industries, Inc.)
con DCX61 (Endurecedor de Altos Sólidos, disponible de PPG
Industries, Inc.) y se redujo con DT885 (Reductor disponible de PPG
Industries, Inc.) a una relación volumétrica de 4 a 1 a 1. Se aplicó
la capa de revestimiento transparente y se permitió que curara en
condiciones ambientales durante 7 días antes del ensayo.
Cada panel recubierto se ensayó en cuanto al
picado utilizando el ensayo Velociball y el ensayo Erichsen según
se describe a continuación.
Para realizar el ensayo Velociball, se colocaron
los paneles recubiertos en un soporte de ensayo dentro de un
congelador fijado a -20ºC. Se permitió que los paneles se
equilibraran durante un mínimo de 2,5 horas para asegurar que
alcanzaran el punto fijado de temperatura. Los paneles estaban a una
distancia de aproximadamente 1 metro del mecanismo disparador de
bolas. Los paneles remanentes se dejaron en el congelador hasta que
fueran ensayados.
En cada panel se disparó un total de cuatro (4)
conjuntos de bolas portadoras de acero al cromo, cada conjunto
contenía cuatro (4) bolas. Esto produjo un total de dieciséis (16)
disparos sobre cada panel. El diámetro de las bolas utilizadas en
el ensayo incluyeron de 2 mm y de 3 mm (Pieza #9292K31 y Pieza
#9292K33, respectivamente, de McMaster Carr).
Primero, se disparó un conjunto de cuatro (4)
bolas en el panel revestido simultáneamente. La presión de aire del
instrumento se ajustó para obtener la velocidad de bolas deseada
expuesta más abajo. El conjunto incluyó:
Bola #1: Una bola de 3 mm disparada a una
velocidad dentro del intervalo de 249 km/h (kilómetros por hora)
Bola #2: Una bola de 3 mm disparada dentro del
intervalo de 153 km/h
Bola #3: Una bola de 3 mm disparada dentro del
intervalo de 121 km/h
Bola #4: Una bola de 2 mm disparada dentro del
intervalo de 249 km/h
\vskip1.000000\baselineskip
Las marcas de los impactos resultantes se
colocaron una debajo de otra en lugar de una al lado de otra.
Después, los conjuntos de bolas dos a cuatro se dispararon al panel
de la misma manera que el primer conjunto. Después del ensayo, cada
panel recubierto tuvo cuatro (4) sitios de impacto de la Bola #1;
cuatro (4) sitios de impacto de la Bola #2; cuatro (4) sitios de
impacto de la Bola #3; y cuatro (4) sitios de impacto de la Bola #4.
Se sacó del aparato cada panel. Cualquier área de pintura levantada
o con burbujas en los sitios de impacto se sacó cuidadosamente
utilizando un Henry Shein Root Tip Pick, pieza núm.
100-2518.
Cada panel se clasificó midiendo el diámetro
(mm) de cada área de impacto circular utilizando un calibrador
digital. Cada medición se convirtió en superficie utilizando la
ecuación:
Superficie =
\pir^{2}
en la que r representa el radio de
un círculo (la mitad del diámetro medido). La superficie promedio
se calculó a partir de cuatro (4) sitios de impacto generados por
cada Bola. Estos resultados se muestran en la Tabla 2. Cuanto menor
es la superficie, mejor es la resistencia al
picado.
Para realizar el ensayo Erichsen, cada panel
revestido se sujetó al Instrumento de Ensayo de Martillo de Erichsen
Stone, Modelo 508 (disponible en Erichsen GmbH & Co KG, Am
Iserbach 14, D-58675 Hemer). Este ensayo se realizó
en condiciones ambientales. Los medios utilizados para disparar en
cada panel fueron 2500 gramos de Granalla de Hierro Enfriada con
Diamante (diámetro de 4 a 5 mm) disponible de Eisenwerke Wurth GmbH,
Possfach 1155, 74173 Bad Friedrichshall. Se dispararon los medios
en el panel utilizando aire comprimido a una presión de 310
kPa.
Se clasificó cada panel comparándolo con el
estándar del Ensayo de Picado con Piedra de Alto Desempeño Ford
FLTM B1 157-04. Los valores generados a partir de
esta comparación se muestran en la Tabla 2. Cuanto mayor es el
valor, mejor es la resistencia al picado.
Claims (10)
1. Un procedimiento para recubrir un sustrato
metálico descubierto que comprende:
(A) aplicar una composición que comprende una
composición de revestimiento a al menos una porción del sustrato
metálico descubierto;
(B) coalescer la composición sobre el sustrato
en forma de película sustancialmente continua; y
(C) curar la composición, en el que
la composición de revestimiento comprende:
(a) un poliéster que comprende al menos dos
grupos hidroxilo reactivos,
en el que el poliéster comprende el producto de
reacción de reactivos que comprenden:
(i) un ácido policarboxílico que comprende más
de dos grupos ácidos por molécula o anhídridos de dichos materiales,
y
(ii)
politetrametileno-éter-glicol que posee un número de
hidroxilo entre 50 y 500 mg de KOH por gramo;
(b) un material que comprende al menos dos
grupos funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster;
y
(c) 0,1 a 5 por ciento en peso en base al peso
total de sólidos de resina de un ácido libre.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la composición de revestimiento además comprende un polímero
distinto de poliéster.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, en
el que el polímero comprende grupos funcionales reactivos con los
grupos funcionales del componente (b).
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el ácido policarboxílico comprende ácido trimelítico,
anhídrido trimelítico o una mezcla de los mismos.
5. El procedimiento de la reivindicación 4, en
el que el ácido policarboxílico comprende anhídrido trimelítico.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en
el que el poliéster comprende el producto de reacción de al menos
2,5 moles de politetrametileno-éter-glicol por cada
1 mol de anhídrido trimelítico.
7. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el ácido libre (c) se selecciona de ácido tánico, ácido
gálico, ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido cítrico, ácido
malónico, un derivado de los mismos o una mezcla de los mismos.
8. Un sustrato al menos parcialmente revestido
con un revestimiento obtenible mediante el procedimiento de la
reivindicación 1.
9. Un procedimiento para acabar una superficie
de un artículo que comprende:
(A) eliminar un defecto de la superficie;
(B) aplicar una primera capa de revestimiento
depositada a partir de una composición de revestimiento sobre al
menos una porción de la superficie; y
(C) aplicar una capa de revestimiento final
sobre al menos una porción de la primera capa de revestimiento (B),
en el que
la composición de revestimiento comprende:
(a) un poliéster que comprende al menos dos
grupos hidroxilo reactivos,
en el que el poliéster comprende el producto de
reacción de reactivos que comprenden:
(i) un ácido policarboxílico que comprende más
de dos grupos ácidos por molécula o anhídridos de dichos materiales,
y
(ii)
politetrametileno-éter-glicol que posee un número de
hidroxilo entre 50 y 500 mg de KOH por gramo;
(b) un material que comprende al menos dos
grupos funcionales reactivos con los grupos hidroxilo del poliéster;
y
(c) 0,1 a 5 por ciento en peso en base al peso
total de sólidos de resina de un ácido libre.
\vskip1.000000\baselineskip
10. El procedimiento de la reivindicación 9, en
el que el artículo comprende una pieza automotriz.
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