ES2344154T3 - Composicion de revestimiento que comprende un poliisocianato y un poliol. - Google Patents
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Abstract
Una composición de revestimiento que comprende un poliisocianato, un poliol, un catalizador basado en metal para la reacción de adición de grupos isocianato y grupos hidroxilo, un compuesto con funcionalidad tiol y un ácido carboxílico, que se caracteriza porque el grupo carbonilo del ácido carboxílico se encuentra en conjugación con un sistema de electrones-π.
Description
Composición de revestimiento que comprende un
poliisocianato y un poliol.
El invento se refiere a una composición de
revestimiento que comprende un poliisocianato, un poliol, un
catalizador basado en metal para la reacción de adición de grupos
isocianato y grupos hidroxilo, un compuesto con funcionalidad tiol
y un ácido carboxílico. El invento también se refiere a un conjunto
de partes para la preparación de la composición de revestimiento y
a la utilización de la composición.
La composición de revestimiento del tipo
mencionado anteriormente es conocida a partir de la solicitud de
patente europea EP 0454219A. La reacción está catalizada por un
catalizador de estaño y/o de bismuto, que ha sido sometido a
formación de complejo mediante reacción con un exceso molar de un
agente complejante que se escoge entre compuesto mercapto y/o
polifenoles. La composición puede comprender un ácido volátil. De
manera específica se mencionan ácido fórmico y ácido acético.
Aunque es posible preparar revestimientos con
propiedades aceptables a partir de la composición conocida, resulta
deseable mejorar el equilibrio de velocidad de curado, vida útil y
propiedades de aspecto de las composiciones de revestimiento, en
particular en aquellos casos en los que se precisa un elevado o muy
elevado contenido en sustancias no volátiles, es decir un bajo
contenido de compuestos orgánicos volátiles (VOC). Por ejemplo, el
empleo de cantidades bajas de catalizador de curado reduce el riesgo
de defectos de revestimiento provocados por el atrapamiento de
disolventes y/o de gases. No obstante, esto da lugar a tiempos de
secado más prolongados así como a menor firmeza del revestimiento,
con el consiguiente riesgo de corrimiento o de acumulación de
suciedad. Los tiempos de secado prolongados no resultan deseables, a
la vista del elevado rendimiento de las operaciones de
revestimiento. Además, las composiciones de revestimiento con bajo
contenido en VOC que comprenden una elevada carga de catalizador de
curado con el fin de obtener un tiempo de secado reducido sufren de
estabilización de espuma en el revestimiento de secado, dando lugar
a la formación de poros en la capa seca de revestimiento. Los poros
restan calidad al aspecto y durabilidad de las capas de
revestimiento. De este modo, con la composición de revestimiento
conocida no es posible obtener un buen equilibrio entre elevada
velocidad de curado, larga vida útil, bajo contenido en VOC y buen
aspecto del revestimiento curado.
Por consiguiente, el invento pretende
proporcionar una composición de revestimiento que tiene un
equilibrio favorable de propiedades, es decir, bajo contenido de
disolvente orgánico volátil a la viscosidad de aplicación, elevada
velocidad de curado, larga vida útil, dando lugar a revestimientos
con buenas propiedades de aspecto, en particular baja
susceptibilidad a la formación de poros y buena firmeza. Además, la
composición de revestimiento también debería proporcionar
revestimientos curados que muestren otras propiedades requeridas
para el acabado exterior de vehículos a motor, tales como
flexibilidad, resistencia al rayado, brillo, durabilidad y
resistencia a sustancias químicas y a la radiación UV.
Ahora el invento proporciona una composición de
revestimiento que comprende un poliisocianato, un poliol, un
catalizador basado en metal para la reacción de adición de grupos
isocianato y grupos hidroxilo, un compuesto con funcionalidad tiol,
un ácido carboxílico, en la que el grupo carbonilo del ácido
carboxílico está en conjugación con un sistema de
electrones-\pi.
La composición de revestimiento del invento
proporciona un equilibrio favorable de propiedades, es decir un
bajo contenido en disolvente orgánico volátil a la viscosidad de
aplicación, una elevada velocidad de curado y una larga vida útil,
dando lugar a revestimientos con buenas propiedades de aspecto, en
particular baja susceptibilidad a la formación de poros y buena
firmeza. Además, la composición de revestimiento también proporciona
revestimientos curados que muestran otras propiedades requeridas
para el acabado exterior de los vehículos a motor, tales como
flexibilidad, resistencia al rayado, brillo, durabilidad y
resistencia a sustancias químicas y a la radiación UV.
Agentes de reticulación con funcionalidad
isocianato apropiados para ser utilizados en la composición de
revestimiento son compuestos con funcionalidad isocianato que
comprenden al menos dos grupos isocianato. Preferiblemente, el
agente de reticulación con funcionalidad isocianato es un
poliisocianato, tal como un di-, tri- o
tetra-isocianato alifático, cicloalifático o
aromático. Ejemplos de diisocianatos incluyen diisocianato de
1,2-propileno, diisocianato de trimetileno,
diisocianato de tetrametileno, diisocianato de
2,3-butileno, diisocianato de hexametileno,
diisocianato de octametileno, diisocianato de
2,2,4-trimetil hexametileno, diisocianato de
dodecametileno, diisocianato de
\omega,\omega'-dipropiléter, diisocianato de
1,3-ciclopentano, diisocianato de
1,2-ciclohexano, diisocianato de
1,4-ciclohexano, diisocianato de isoforona,
4-metil-1,3-diisocianatociclohexano,
diisocianato de trans-vinilideno,
4,4'-diisocianato de diciclohexilmetano (Desmodur®
W), diisocianato de tolueno, diisocianato de
1,3-bis(isocianometil)benceno,
diisocianato de xilileno, diisocianato de
\alpha,\alpha,\alpha',\alpha'-tetrametil
xilileno (TMXDI®),
1,5-dimetil-2,4-bis(2-isocianatoetil)
benceno,
1,3,5-trietil-2,4-bis(isocianatometil)
benceno, 4,4'-diisocianato de difenilo,
3,3'-dicloro-4,4'-diisocianato
de difenilo,
3,3'-difenil-4,4'-diisocianato
de difenilo,
3,3'-dimetoxi-4,4'-diisocianato
de difenilo, 4,4'-diisocianato de difenil metano,
3,3'-dimetil-4,4'-diisocianato
de difenilmetano y diisocianato de naftaleno. Ejemplos de
triisocianatos incluyen 1,3,5-triisocianatobenceno,
2,4,6-triisocianatotolueno, 1,8- diisocianato-
4-(isocianatometil) octano, y triisocianato de lisina. Los aductos
y oligómeros de poliisocianatos, son por ejemplo biurets,
isocianuratos, alofanatos, uretdionas, uretanos, y también se
incluyen sus mezclas. Ejemplos de dichos oligómeros y aductos son el
aducto de 2 moléculas de un diisocianato, por ejemplo diisocianato
de hexametileno o diisocianato de isoforona, con un diol tal como
etilenglicol, el aducto de 3 moléculas de diisocianato de
hexametileno con 1 molécula de agua (disponible con el nombre
comercial de Desmodur N de Bayer), el aducto de 1 molécula de
trimetilol propano con 3 moléculas de diisocianato de tolueno
(disponible con el nombre comercial de Desmodur L de Bayer), el
aducto de 1 molécula de trimetilol propano con 3 moléculas de
diisocianato de isoforona, el aducto de 1 molécula de pentaeritritol
con 4 moléculas de diisocianato de tolueno, el aducto de 3 moles de
diisocianato de
m-\alpha,\alpha,\alpha',\alpha'-tetrametil
xileno con 1 mol de trimetilolpropano, el trímero de isocianurato
de 1,6-diisocianatohexano, el trímero de
isocianurato de diisocianato de isoforona, el dímero de uretdiona de
1,6-diisocianohexano, el biuret de
1,6-diisocianohexano, el alofanato de
1,6-diisocianohexano y sus mezclas. Además, los
(co)polímeros de monómeros con funcionalidad isocianato
tales como isocianato de
\alpha,\alpha'-dimetil-m-isopropenil
bencilo son adecuados para el uso.
Ejemplos de polioles apropiados incluyen
compuestos que comprenden al menos dos grupos hidroxilo. Estos
pueden ser monómeros, oligómeros, polímeros y sus mezclas. Ejemplos
de oligómeros con funcionalidad hidróxido y monómeros son aceite de
ricino, trimetilol propano y dioles. En particular, se puede
mencionar dioles ramificados tales como los descritos en la
solicitud de patente internacional WO 98/053013, por ejemplo
2-butil-etil-1,3-propanodiol.
Ejemplos de polímeros apropiados incluyen
polioles de poliéster, polioles de poliacrilato, polioles de
policarbonato, polioles de poliuretano, polioles de melamina y sus
mezclas e híbridos. Dichos polímeros resultan generalmente
conocidos por los expertos y se encuentran disponibles a nivel
comercial. La solicitud de patente internacional WO 96/20968 y la
solicitud de patente europea EP 0688840 A describen polioles de
poliéster apropiados, polioles de poliacrilato y sus mezclas. La
solicitud de patente internacional WO 96/040813 describe ejemplos de
polioles de poliuretano apropiados.
Otros ejemplos incluyen resinas epoxi con
funcionalidad hidróxido, resinas alquídicas y polioles dendriméricos
tales como los descritos en la solicitud de patente internacional
WO 93/17060. La composición de revestimiento también puede
comprender compuestos con funcionalidad hidróxido latente tales como
compuestos que comprenden grupos ortoéster bicíclico,
espiro-ortoéster, espiro-orto
silicato o acetales de amida bicíclica. Estos compuestos se
describen en las solicitudes de patente internacional WO 97/31073,
WO 2004/031256 y WO 2005/035613, respectivamente.
Como se ha mencionado anteriormente, la
composición de revestimiento del invento también comprende un
catalizador basado en metal para la reacción de adición de grupos
isocianato y grupos hidroxilo. Dichos catalizadores son conocidos
por los expertos. Generalmente, el catalizador se emplea en una
cantidad de 0,001 a 10% en peso, preferiblemente de 0,002 a 5% en
peso, más preferiblemente en una cantidad de 0,01 a 1% en peso,
calculado sobre la materia no volátil de la composición de
revestimiento. Metales apropiados para el catalizador basado en
metal incluyen cinc, cobalto, manganeso, circonio, bismuto y estaño.
Se prefiere que la composición de recubrimiento comprenda un
catalizador a base de estaño. Ejemplos muy conocidos de
catalizadores a base de estaño son: dilaurato de dimetilestaño,
diversatato de dimetilestaño, dioleato de dimetilestaño, dilaurato
de dibutilestaño, dilaurato de dioctilestaño y octoato de
estaño.
Compuestos apropiados con funcionalidad tiol
incluyen dodecil mercaptano, mercapto etanol,
1,3-propanoditiol,
1,6-hexanoditiol, metiltioglucolato, ácido
2-mercaptoacético, ácido mercaptosuccínico y
cisteína. También son adecuados los ésteres de un ácido carboxílico
con funcionalidad tiol con un poliol, tal como ésteres del ácido
2-mercaptoacético, ácido
3-mercaptopropiónico, ácido
2-mercaptopropiónico, ácido
11-mercaptoundecanóico y ácido mercaptosuccínico.
Ejemplos de tales ésteres incluyen
tetraquis(3-mercaptopropionato) de
pentaeritritol, tetraquis (2-mercaptoacetato) de
pentaeritritol, tris(3-mercaptopropionato) de
trimetilol propano, tris (2-mercaptopropionato) de
trimetilol propano y tris (2-mercaptoacetato) de
trimetilol propano. Un ejemplo adicional de tal compuesto consiste
en un núcleo de poliol hiper-ramificado basado en
poliol iniciador, por ejemplo trimetilol propano y ácido dimetilol
propiónico, que posteriormente se somete a esterificación con ácido
3-mercaptopropiónico y ácido isononanóico. Estos
compuestos se describen en la solicitud de patente europea
EP-A-0 448 224 y en la solicitud de
patente internacional WO 93/17060.
Los productos de adición de H_{2}S a los
compuestos con funcionalidad epóxido también dan compuestos con
funcionalidad tiol. Estos compuestos pueden presentar la estructura
de la siguiente fórmula
T[(O-CHR-CH_{2}-O)_{n}CH_{2}
CHXHCH_{2}YH]_{m}, siendo T un resto orgánico con valencia m, R hidrógeno o metilo, n un número entero entre 0 y 10 e Y oxígeno o azufre, con la condición de que X y Y no son iguales. Un ejemplo de dicho compuesto es el disponible comercialmente en Cognis con el nombre comercial de Capcure@ 3/800.
CHXHCH_{2}YH]_{m}, siendo T un resto orgánico con valencia m, R hidrógeno o metilo, n un número entero entre 0 y 10 e Y oxígeno o azufre, con la condición de que X y Y no son iguales. Un ejemplo de dicho compuesto es el disponible comercialmente en Cognis con el nombre comercial de Capcure@ 3/800.
Otra síntesis para preparar compuestos que
comprenden grupos con funcionalidad tiol implica: la reacción de un
arilo o haluro de alquilo con NaHS para introducir un grupo mercapto
colgante en los compuestos arilo y alquilo, respectivamente; la
reacción de un reactivo de Grignard con azufre para introducir un
grupo mercapto colgante en la estructura; la reacción de un
polimercaptano con una poliolefina según una reacción nucleófila,
una reacción electrófila o una reacción de radical; y la reacción de
disulfuros. Compuestos con funcionalidad tiol preferidos son
tetraquis(3-mercapto propionato) de
pentaeritritol,
tris(3-mercaptopropionato)de
trimetilol propano y Capcure 3/800. En otra realización del invento
los grupos tiol se encuentran unidos covalentemente a la resina.
Tales resinas incluyen resinas de poliuretano con funcionalidad
tiol, resinas de poliéster con funcionalidad tiol, resinas de
polímero de poliadición con funcionalidad tiol, resinas de poliéter
con funcionalidad tiol, resinas de poliamida con funcionalidad
tiol, resinas de poliurea con funcionalidad tiol y sus mezclas. Las
resinas tiol-funcionales se pueden preparar por la
reacción del H_{2}S con un grupo epoxi o con una resina que
contenga enlaces carbono-carbono insaturados, la
reacción entre una resina hidroxilo-funcional y un
ácido tiol-funcional, y por la reacción de un
polímero isocianato-funcional y bien un alcohol
tiol-funcional o un compuesto di- o
polimercapto.
Generalmente, el compuesto con funcionalidad
tiol se encuentra presente en una cantidad de 0,001 a 10% en peso,
preferiblemente de 0,002 a 5% en peso, más preferiblemente en una
cantidad de 0,01 a 2% en peso, calculado sobre la materia no
volátil de la composición de revestimiento. La cantidad actual de
compuesto con funcionalidad tiol depende del tipo y cantidad de
catalizador con base de metal empleado, del peso equivalente de tiol
del compuesto con funcionalidad tiol, y del perfil deseado en
cuanto a propiedades de la composición de revestimiento. En algunas
realizaciones puede resultar beneficioso emplear una cantidad tal de
compuesto con funcionalidad tiol que la composición comprenda un
exceso molar de grupos tiol con respecto a los átomos de metal del
catalizador basado en metal.
Como se ha mencionado anteriormente, la
composición de revestimiento del invento comprende un ácido
carboxílico en el que el grupo carbonilo del ácido carboxílico se
encuentra conjugado con un sistema de
electrones-\pi. Ejemplos de ácidos carboxílicos
apropiados son ácidos carboxílicos aromáticos, es decir ácidos
carboxílicos en los que el grupo de ácido carboxílico se encuentra
unido a un anillo aromático por medio de un enlace covalente
sencillo. En este caso, el grupo carbonilo del ácido carboxílico se
encuentra conjugado con el sistema aromático de
electrones-\pi. El ácido carboxílico aromático
puede ser un ácido monocarboxílico o un poli(acido
carboxílico). Ejemplos apropiados incluyen ácido ftálico, ácido
ftálico con sustitución alquilo y/o alcóxido, semi-ésteres de
anhídrido ftálico, semi-ésteres de anhídrido ftálico con sustitución
alquilo y/o alcóxido, ácido benzoico, ácido benzoico con
sustitución alquilo y/o alcóxido y mezclas de dichos ácido mono- y
policarboxílicos aromáticos. El ácido benzoico es un ácido
carboxílico aromático preferido.
En otra realización, el ácido carboxílico es un
ácido carboxílico alfa-beta insaturado. En este
caso, el grupo carbonilo del ácido carboxílico se encuentra
conjugado con el sistema de electrones-\pi del
doble enlace carbono-carbono o del triple enlace.
Ejemplos de ácidos carboxílicos alfa-beta
insaturados apropiados son ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido
itacónico, ácido citracónico, ácido crotónico, ácido fumárico, ácido
sórbico, ácido cinámico y ácido maléico. También resultan
apropiados los semi-ésteres de ácido fumárico y ácido maléico, tal
como maleato de mono-metilo, maleato de
mono-etilo o los correspondientes fumaratos.
En una realización, el ácido carboxílico cuyo
grupo carbonilo se encuentra en conjugación con el sistema de
electrones-\pi puede estar unido a la cadena
principal de un polímero, tal como grupos de ácido carboxílico
presentes en poliésteres como consecuencia de una conversión
incompleta durante la preparación del poliéster. Cuando el ácido
carboxílico se encuentra unido a una cadena principal de polímero de
peso molecular más elevado, el efecto beneficioso del ácido
carboxílico se hace menos pronunciado, posiblemente como
consecuencia del impedimento estérico. Por tanto, si el ácido se
encuentra unido a la cadena principal del polímero, es preferible
que el número que expresa el peso molecular medio del polímero sea
de hasta 1.000, o de hasta 800. De manera apropiada el ácido
carboxílico es proporcionado en forma no polimérica.
Generalmente, el ácido carboxílico cuyo grupo
carbonilo se encuentra en conjugación con el sistema de
electrones-\pi está presente en una proporción en
peso mayor que el catalizador basado en metal o que el compuesto con
funcionalidad tiol. La cantidad actual de carboxílico depende del
tipo y cantidad de catalizador basado en metal empleado, del tipo y
cantidad de compuesto con funcionalidad tiol, del tipo y peso
molecular del ácido carboxílico específico empleado y del perfil
deseado en cuanto a propiedades de la composición de revestimiento.
Ejemplos de cantidades apropiadas de ácido carboxílico son de 0,1 a
18% en peso, ó de 0,2 a 10% en peso, o de 0,5 a 5% en peso,
calculado sobre la materia no volátil de la composición de
revestimiento.
En la composición de revestimiento de acuerdo
con el invento, de manera apropiada la relación equivalente de
grupos funcionales isocianato con respecto a grupos hidroxilo se
encuentra entre 0,5 y 4,0, preferiblemente entre 0,7 y 3,0, y más
preferiblemente entre 0,8 y 2,5. De manera general, la relación en
peso de aglutinantes con funcionalidad hidróxido con respecto a
agentes de reticulación con funcionalidad isocianato en la
composición de revestimiento, en base al contenido en sustancias no
volátiles, se encuentra entre 85:15 y 15:85, preferiblemente entre
70:30 y 30:70.
Se puede usar la composición de revestimiento y
se puede aplicar sin diluyente volátil alguno, en particular cuando
se emplean aglutinantes de bajo peso molecular, de manera opcional
en combinación con uno más diluyentes reactivos. De manera
alternativa, la composición de revestimiento puede comprender
opcionalmente un disolvente orgánico volátil. Preferiblemente, la
composición de revestimiento comprende menos que 500 g/l de
disolvente orgánico volátil, basado en la composición total, más
preferiblemente menos que 480 g/l y del modo más preferido 420 g/l
o menos. El contenido en sustancias no volátiles de la composición,
normalmente denominado contenido en sólidos, preferiblemente es
mayor que 50% en peso, basado en la composición total, más
preferiblemente mayor que 54% en peso y del modo más preferido
mayor que 60% en peso.
Ejemplos de diluyentes orgánicos volátiles
apropiados son hidrocarburos, tales como tolueno, xileno, Solvesso
100, cetonas, terpenos, tales como dipenteno o aceite de pino,
hidrocarburos halogenados, tales como diclorometano, éteres, tales
como dimetil éter de etilenglicol, ésteres, tales como acetato de
etilo, propionato de etilo, acetato de n-butilo o
ésteres de éter, tales como acetato de metoxipropilo o propionato de
etoxietilo. También se pueden emplear mezclas de estos
compuestos.
Si se desea, es posible incluir en la
composición de revestimiento uno o más de los denominados
"disolventes exentos". Un disolvente exento es un compuesto
orgánico volátil que no participa en la reacción fotoquímica
atmosférica para formar niebla contaminante. Puede ser un disolvente
orgánico, pero tarda tanto en reaccionar con los óxidos de
nitrógeno en presencia de luz solar que la Environmental Protection
Agency de EE.UU. considera que su reactividad es despreciable.
Ejemplos de disolventes exentos que están aprobados para su
utilización en pinturas y revestimientos incluyen acetona, acetato
de metilo, paraclorobenzotrifluoruro (comercialmente disponible con
el nombre comercial de Oxsol 100) y metil siloxanos volátiles.
También puede considerarse al acetato de butilo terciario como
disolvente exento.
Además de los componentes descritos
anteriormente, pueden estar presentes otros compuestos en la
composición de revestimiento de acuerdo con el presente invento.
Tales compuestos pueden ser aglutinantes y/o diluyentes reactivos,
que de manera opcional comprenden grupos reactivos que pueden estar
reticulados con los compuestos con funcionalidad hidróxido
anteriormente mencionados y/o con los agentes de reticulación con
funcionalidad de isocianato. Ejemplos de dichos compuestos son
resinas de cetona, ésteres de ácido aspargílico y compuestos con
funcionalidad amino latente o no latente tales como oxazolidinas,
cetiminas, aldiminas, diiminas, aminas secundarias y poliaminas.
Estos y otros compuestos son conocidos por las personas expertas y
se mencionan, int. al., en el documento de patente de los EE.UU. de
número. 5.214.086.
La composición de revestimiento puede comprender
además otros ingredientes, aditivos o sustancias auxiliares
comúnmente empleadas en las composiciones de revestimiento, tales
como pigmentos, colorantes, tensioactivos, coadyuvantes de
dispersión de pigmentos, agentes igualadores de color, agentes
humectantes, agentes anti-craterización, agentes
anti-espumantes, agentes
anti-corrimiento, estabilizadores térmicos,
estabilizadores de luz, absorbedores de luz UV, antioxidantes y
sustancias de relleno.
Como resulta común con las composiciones de
revestimiento que comprenden aglutinantes con funcionalidad
hidróxido y agente de reticulación con funcionalidad isocianato, la
composición de acuerdo con el invento presenta un vida útil
limitada. Por tanto, de manera apropiada, la composición se
proporciona en forma de composición de
multi-componente, por ejemplo como composición de
dos componentes o como composición de tres componentes. Por tanto,
el invento también se refiere a un conjunto de partes para la
preparación de la composición de revestimiento que comprende
a) un módulo aglutinante que comprende un
poliol,
b) un módulo reticulante que comprende un
poliisocianato y
c) de manera opcional, un modulo diluyente que
comprende un disolvente orgánico volátil,
en el que el catalizador basado en metal para la
reacción de adición de grupos isocianato y grupos hidroxilo, el
compuesto con funcionalidad tiol y el ácido carboxílico cuyo grupo
carbonilo se encuentra conjugado con el sistema de
electrones-\pi son distribuidos, de manera
individual o en combinación, sobre uno o más de los módulos. En una
realización preferida, el catalizador basado en metal, el compuesto
con funcionalidad tiol y el ácido carboxílico cuyo grupo carbonilo
se encuentra en conjugación con el sistema de
electrones-\pi son distribuidos, de manera
individual o en combinación, sobre una o más moléculas a) y c). El
hecho de proporcionar los componentes de la composición en forma de
conjunto de partes tiene la ventaja adicional de que se pueden
proporcionar los componentes con las relaciones molares requeridas.
Además, el riesgo de errores provocados por incorrecta relación de
mezcla de los componentes individuales queda minimizado.
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La composición de revestimiento del invento se
puede aplicar sobre cualquier substrato. El substrato puede ser,
por ejemplo, metal, por ejemplo, hierro, acero y aluminio, plástico,
madera, vidrio, material sintético, papel, cuero u otra capa de
revestimiento. La otra capa de revestimiento puede estar formada por
la composición de revestimiento del presente invento o puede ser de
una composición de revestimiento diferente. Las composiciones de
revestimiento del actual invento muestran particular utilidad como
revestimientos transparentes, revestimientos de base,
revestimientos superiores con pigmentos, imprimaciones y sustancias
de relleno. Cuando la composición de revestimiento del invento es
un revestimiento transparente, preferiblemente se aplica sobre un
revestimiento de base que confiere color y/o efecto. En tal caso,
el revestimiento transparente constituye la capa superior de un
revestimiento lacado multi-capa tal como los que se
aplican sobre el exterior de automóviles. El revestimiento de base
puede ser un revestimiento de base acuoso o un revestimiento de base
de disolvente.
Las composiciones de revestimiento resultan
apropiadas para revestir objetos tales como puentes, tuberías,
plantas industriales y edificaciones, infraestructuras de gas o de
petróleo o barcos. Las composiciones resultan particularmente
apropiadas para el acabado y retocado de automóviles y grandes
vehículos de transporte, tales como trenes, camiones, autobuses y
aeroplanos.
La composición de revestimiento aplicada se
puede someter a curado eficaz a una temperatura de, por ejemplo,
0-60ºC. Si se desea, la composición de revestimiento
puede someterse a curado en horno, por ejemplo, a una temperatura
dentro del intervalo de 60-120ºC. De manera
alternativa, es posible proporcionar el curado mediante radiación
infrarroja (próxima). Antes del curado a elevada temperatura, la
composición de recubrimiento aplicada se puede someter
opcionalmente a una fase de evaporación.
Debe comprenderse que la expresión composición
de revestimiento, según se emplea en la presente memoria, incluye
también su utilización como composición adhesiva.
Abreviaturas y materias primas empleadas:
En un recipiente de reacción equipado con
agitador magnético, sistema de calefacción, termopar, columna de
relleno, condensador y separador de agua, se introdujeron 440 partes
en peso de trimetilol propano, 170 partes en peso de anhídrido
hexahidroftálico y 390 partes en peso de Edenor V85. Además, se
añadió como catalizador una cantidad de 1% en peso, calculada sobre
los bloques estructurales, de ácido fosfórico acuoso al 85% en
peso. Se aumentó gradualmente la temperatura hasta 240ºC bajo la
acción de gas inerte. Se destiló el agua de reacción a una
velocidad tal que la temperatura en la parte superior de la columna
no superó 102ºC. Se continuó la reacción hasta obtener un poliéster
con un valor de hidróxido de 306 mg de KOH/g.
Se preparó un poliol de poliacrilato en acetato
de n-butilo en un recipiente de polimerización a
partir de 5,7 partes en peso de ácido metacrílico, 110,3 partes en
peso de metacrilato de butilo, 164,7 partes en peso de metacrilato
de hidroxietilo y 224 partes en peso de metacrilato de butilo
terciario. Se usaron 25,3 partes en peso de Trigonox B como
iniciador de polimerización. La disolución de poliol de poliacrilato
presentó un contenido en sustancias no volátiles de 67% en peso.
Datos de GPC: Mn 2090, Mw 4470, número de OH teórico: 140 mg KOH/g,
calculado sobre los sólidos de la resina, es decir excluyendo el
disolvente.
Se prepararon la composición de revestimiento 1
de acuerdo con el invento y las composiciones comparativas A a D
por medio de mezcla de los componentes indicados en la Tabla 1. Las
cantidades de la Tabla 1 se aportan en partes en peso.
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Se midió la viscosidad con un
DIN-cup y se expresó en segundos. La viscosidad que
se muestra en la Tabla 1 es la viscosidad inicial después de
mezcla. La vida útil es el tiempo requerido hasta que se alcanza la
viscosidad de 21 segundos, después de mezclar la composición.
Se aplicaron mediante pulverización las
composiciones de revestimiento de los ejemplos comparativos A a D y
del Ejemplo 1 de acuerdo con el invento, en 2 ó 3 capas, como
revestimientos transparentes, sobre paneles metálicos que habían
sido pre-revestidos con un revestimiento de base. Se
sometieron a curado los revestimientos durante 30 minutos a 60ºC y
posteriormente se almacenaron a temperatura ambiente. El espesor de
la capa seca de los revestimientos transparentes fue de alrededor
de 60 \mum para dos capas y de 85 \mum en el caso de 3
capas.
Tras el curado, se compararon el número de poros
entre varias muestras y se tradujo el resultado en una puntuación
de defectos sobre una escala de 1 a 10 (1 = formación severa de
poros, 10 = muy pocos poros o ausencia de poros).
El aspecto se expresó como retención del esmalte
(EHO) y se determinó visualmente con el fin de evaluar el aspecto
general. Se tuvieron en cuenta los siguientes parámetros: brillo,
arrugamiento, flujo, nitidez de imagen/claridad de imagen. Se
combinaron estos aspectos para dar lugar a una puntuación sobre una
escala de 1-10 (1= muy mal aspecto, 10 = aspecto
excelente).
Se determinó manualmente la adherencia en
caliente sometiendo a presión con el dedo la superficie del
revestimiento caliente tras curado a 60ºC. Los resultados se
expresan sobre un escala de 1 a 10 (1 = muy adherente, 10 = sin
adherencia).
Se determinó el igualado de forma visual
evaluando el flujo y la suavidad del revestimiento curado. Los
resultados se expresan sobre una escala de 1 a 10 (1 = igualado muy
pobre, 10 = igualado excelente).
La Tabla 2 recoge algunas propiedades de los
revestimientos.
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Se puede deducir a partir de la Tabla 1 que la
composición de revestimiento de acuerdo con el invento presenta un
vida útil más prolongada que el resto de composiciones comparativas.
A partir de la Tabla 2, se puede concluir que el aspecto del
revestimiento transparente es mejor que el aspecto de los
revestimientos transparentes comparativos. De igual forma, hubo
ausencia virtual de poros en el revestimiento transparente del
Ejemplo 1 de acuerdo con el invento. Tras curado durante 30 minutos
a 60ºC, todas las muestras exhibieron un bajo grado de adherencia,
lo que indicó una buena velocidad de curado. Estos resultados
demuestran que la composición de revestimiento del invento presenta
un mejor equilibrio de propiedades.
Claims (14)
1. Una composición de revestimiento que
comprende un poliisocianato, un poliol, un catalizador basado en
metal para la reacción de adición de grupos isocianato y grupos
hidroxilo, un compuesto con funcionalidad tiol y un ácido
carboxílico, que se caracteriza porque el grupo carbonilo del
ácido carboxílico se encuentra en conjugación con un sistema de
electrones-\pi.
2. La composición de revestimiento de la
reivindicación 1, en la que el ácido carboxílico es un ácido
carboxílico aromático.
3. La composición de revestimiento de la
reivindicación 1, en la que el ácido carboxílico es un ácido
carboxílico alfa-beta insaturado.
4. La composición de revestimiento de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el
catalizador para la reacción de adición de grupos isocianato y
grupos hidroxilo está basado en un metal que se escoge entre
estaño, bismuto, circonio y sus mezclas.
5. La composición de revestimiento de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la
cantidad de catalizador basado en metal se encuentra dentro del
intervalo de 0,001 a 10% en peso, calculado sobre el contenido de
materia no volátil de la composición.
6. La composición de revestimiento de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la
cantidad de compuesto con funcionalidad tiol se encuentra dentro del
intervalo de 0,001 a 10% en peso, calculado sobre el contenido en
materia no volátil de la composición.
7. La composición de revestimiento de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el
cantidad de ácido cuyo grupo carbonilo se encuentra en conjugación
con el sistema de electrones-\pi se encuentra
dentro del intervalo de 0,1 a 18% en peso, calculado sobre el
contenido en materia no volátil de la composición.
8. La composición de revestimiento de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la
composición comprende un disolvente orgánico no volátil.
9. La composición de revestimiento de la
reivindicación 8, en la que la cantidad de disolvente orgánico no
volátil no supera 420 g/l de composición de revestimiento.
10. Un conjunto de partes para preparar la
composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que comprende
a) un módulo aglutinante que comprende un
poliol,
b) un módulo reticulante que comprende un
poliisocianato y
c) de manera opcional, un modulo diluyente que
comprende un disolvente orgánico volátil,
en el que el catalizador basado en metal para la
reacción de adición de grupos isocianato y grupos hidroxilo, el
compuesto con funcionalidad tiol y el ácido carboxílico cuyo grupo
carbonilo se encuentra conjugado con el sistema de
electrones-\pi son distribuidos, de manera
individual o en combinación, sobre uno o más de los módulos.
11. El conjunto de partes de la reivindicación
10, en el que el catalizador con base de metal para la reacción de
adición de grupos isocianato y grupos hidroxilo, el compuesto con
funcionalidad tiol y el ácido carboxílico cuyo grupo carbonilo se
encuentra en conjugación con el sistema de
electrones-\pi son distribuidos, de manera
individual o en combinación, sobre uno o más moléculas a) y c).
12. La utilización de la composición de
revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores 1 a 8 para formar una capa de revestimiento en el acabado
o retocado de automóviles y de vehículos de transporte.
13. La utilización de acuerdo con la
reivindicación 12, en la que la capa de revestimiento formada es una
capa de un revestimiento lacado multi-capa.
14. La utilización de acuerdo con la
reivindicación 13, en la que la capa de revestimiento formada es una
capa de revestimiento superior de un revestimiento lacado
multi-capa.
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