ES2627632T3 - Recubrimientos de tacto suave - Google Patents
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Abstract
Una composición de recubrimiento que comprende: a) una resina de poliol; b) un poliisocianato; c) al menos un disolvente; d) opcionalmente, un agente de aplanamiento, y e) un pigmento en forma de plaquetas seleccionado de entre el grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, pigmentos de fluoroflogopita, pigmentos de mica calcinada, y mezclas de los mismos; y en donde la resina de poliol y el poliisocianato se seleccionan para formar, como un producto de reacción, un polímero formador de película para un recubrimiento de tacto suave.
Description
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DESCRIPCION
Recubrimientos de tacto suave
La presente invencion se refiere a recubrimientos de tacto suave para sustratos de plastico.
Antecedentes de la invencion
El uso del plastico se ha convertido en omnipresente en la fabricacion de productos para el hogar, juguetes, herramientas, dispositivos de entretenimiento, hardware para los ordenadores y componentes para el automovil. Los sustratos de plastico son generalmente de bajo coste, duraderos y de peso ligero; sin embargo, el plastico es susceptible de ser danado por la luz solar y el desgaste, los impactos, y la exposicion a productos qmmicos, incluidos los productos qmmicos comunes que se encuentran en las lociones y repelentes de insectos. En las ultimas decadas, se han desarrollado recubrimientos para su aplicacion a sustratos de plastico que se pretende protejan el sustrato y proporcionen un valor estetico. Mas recientemente, han ido apareciendo recubrimientos no solo para proteger la superficie del plastico, sino tambien para impartir una sensacion suave, con sensacion de buen agarre o sensacion de goma al de otro modo plastico duro. Estos recubrimientos han sido generalmente marcados con el termino de recubrimientos de "tacto suave" o "sensacion suave".
Los fabricantes de vehuculos, ya sean fabricantes de automocion, aeroespacial, o marinos han sido uno de los mayores consumidores de recubrimientos de tacto suave, aparte de los fabricantes de bienes de consumo y de electronica. Las empresas de automoviles han desarrollado especificaciones muy exactas, pero cada vez mas exigentes para el recubrimiento de interiores. Los fabricantes de automoviles estan buscando continuamente recubrimientos que exhiban gran apariencia, excelentes propiedades de resistencia, de curado rapido, facilidad de aplicacion, menor coste y que respeten el medio ambiente.
Los recubrimientos de tacto suave han sido tambien objeto de especificaciones cada vez mas exigentes. Particularmente, los recubrimientos de tacto suave se enfrentan al reto de tener una resistencia qmmica mejorada. La motivacion que conduce a este movimiento es la evidencia de que muchos productos qmmicos, incluyendo los encontrados en lociones y repelentes de insectos, pueden suavizar el recubrimiento, y migraran a traves del recubrimiento y dentro del plastico, causando la perdida de adhesion del recubrimiento al sustrato de plastico y, en algunos casos, dano al sustrato de plastico subyacente. Un enfoque para resolver esto ha sido un sistema multi- capa que incorpora una imprimacion para la resistencia qmmica y una capa superior de tacto suave. Sin embargo, este enfoque multi-capa consume mucho tiempo.
La primera generacion de recubrimientos de tacto suave fue en gran parte de poliuretanos en disolventes basados en mezclas de polioles e isocianatos. Las regulaciones ambientales y preferencias de los consumidores han hecho que los proveedores de recubrimientos desarrollen tecnologfas mas respetuosas con el medio ambiente. Por lo tanto, las nuevas generaciones de recubrimientos de tacto suave se han desplazado hacia qmmicas 2K en fase acuosa principalmente, pero no exclusivamente, utilizando dispersiones de poliuretano (PUDs). Mas recientemente, recubrimientos de tacto suave 1K han estado bajo investigacion.
A pesar de los esfuerzos de los formuladores, sigue siendo un reto proporcionar recubrimientos de tacto suave que satisfagan las normas mas estrictas de resistencia qmmica. Hasta la fecha, los esfuerzos para mejorar la resistencia qmmica se han centrado principalmente en mejorar o modificar el sistema de resina. Una formulacion tfpica de tacto suave a base de agua comprende una resina de poliol dispersable en agua, a menudo una dispersion de poliol de poliuretano y un isocianato dispersable en agua. Las composiciones pueden incluir otras dispersiones de resina no funcionales. Por lo tanto, una cierta mejora en la resistencia qmmica puede anticiparse a partir de una seleccion cuidadosa de polioles y otras mezclas de resina basada en las caractensticas, morfologfa y propiedades de la resina, tal como la temperatura de transicion vftrea (Tg), el peso molecular o la forma, todo seleccionado con vista hacia el equilibrio entre la flexibilidad, suavidad y resistencia a productos qmmicos. Son ejemplos de los enfoques “centrados en la resina” para mejorar la resistencia qmmica en los recubrimientos de tacto suave, los esfuerzos descritos en el documento de patente de los Estados Unidos US 8.313.837, que generalmente describen recubrimientos de tacto suave de poliuretano que comprenden una o mas dispersiones acuosas de poliuretano funcionalizados de hidroxi y un poliisocianato. Las dispersiones acuosas de poliuretano no funcionalizado de hidroxi se presentan como contribuciones utiles para los recubrimientos. Otro recubrimiento de tacto suave de poliuretano a base de agua se describe en el documento de patente internacional WO/2012/089827, que describe un recubrimiento de tacto suave de poliuretano que comprende el producto de reaccion de a) un aglutinante de poliol no hidrolizable, tal como un poliol de policarbonato o polieter o polioles de poliester que tienen uniones de ester estericamente impedidos, que estan protegidas de la hidrolisis, y b) y poliisocianatos organicos.
A pesar de numerosos esfuerzos de investigacion dirigidos a la mejora de la resistencia qmmica a traves de la modificacion del sistema de resina, todavfa existe una necesidad de mejorar la resistencia qmmica de las generaciones actuales de recubrimientos de tacto suave. La presente invencion se basa en el sorprendente descubrimiento de que se pueden emplear ciertos pigmentos en una amplia variedad de recubrimientos de tacto suave originando recubrimientos que tienen una resistencia qmmica sustancialmente mejorada, en particular contra lociones y repelentes de insectos, y, sin embargo, conservan su sensacion de tacto suave
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Breve descripcion de la invencion
En general, se incluyen pigmentos en las formulaciones de recubrimiento para impartir color o alterar la reologfa de una manera espedfica. Muchos de los pigmentos convencionales tienen forma amorfa o de cuenta y proporcionan un impedimento trivial al paso de los productos qmmicos a traves del recubrimiento. Una carga de pigmento mas grande puede ofrecer una mayor defensa nominal, pero con consecuencias potencialmente negativas para la sensacion del recubrimiento en general debido a la presencia de partfculas duras dispersas por todo el recubrimiento. Aparte de los pigmentos amorfos, muchos de los pigmentos en escamas fallan tambien en impartir suficiente resistencia qmmica mejorada a los recubrimientos de tacto suave, particularmente cuando es contra los productos qmmicos en lociones y repelentes de insectos, y asf, no pasan las especificaciones actuales, rigurosas. En algunos casos, los pigmentos pueden ser ellos mismos permeables a los agentes qmmicos. Ademas, incluso si proporcionan una mejora en la resistencia a productos qmmicos, los pigmentos de escamas pueden tener un impacto excepcionalmente negativo en la sensacion del recubrimiento. Algunos pigmentos de escamas son susceptibles a congregarse en la superficie del recubrimiento o, mediante una orientacion inadecuada en la pelfcula, interrumpir la superficie del recubrimiento, lo que le da una textura dura y/o rugosa. Los recubrimientos de tacto suave que incorporan dentro agentes de aplanamiento, para reducir el brillo, y/o otras partfculas de pigmentos de formas amorfas o de cuenta, cuando se combinan con pigmentos de escamas son susceptibles a mostrar mala resistencia qmmica y mala "sensacion". Sin estar ligado por la teona, se cree que las partfculas de aplanamiento en forma amorfa en el recubrimiento pueden interferir con la orientacion horizontal deseada de los pigmentos de barrera en la pelfcula seca, disminuyendo la eficacia de los pigmentos en la resistencia a los productos qmmicos y causando potencialmente que los pigmentos interfieran con la superficie de recubrimiento.
En vista de esto, es sorprendente descubrir que la incorporacion de pigmentos en forma de plaquetas de acero inoxidable o pigmentos de fluoroflogopita o pigmentos de mica calcinada en una composicion de recubrimiento de tacto suave, incluyendo composiciones de recubrimiento de tacto suave que incorporan agentes de aplanamiento u otras partfculas amorfas, mejora la resistencia qmmica del recubrimiento y a cargas del pigmento que sustancialmente no impactan negativamente en la sensacion de suavidad deseable de la pelfcula seca,
De nuevo, sin estar ligado a ninguna teona, se teoriza que estos pigmentos tienen una densidad suficientemente mayor en relacion con la de la composicion de matriz de resina del recubrimiento humedo, son suficientemente qmmicamente inertes con respecto a las composiciones de recubrimiento y son suficientemente impermeables, para permitir que los pigmentos preferidos cargados en un intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 25% de solidos de volumen, se orienten adecuadamente en la parte inferior de la capa de pelfcula, cerca del sustrato, mejorando de este modo la resistencia qmmica, y suficientemente lejos de la superficie superior del recubrimiento a fin de no inhibir la sensacion del recubrimiento. Este beneficio puede ser visto tanto en sistemas aplanados como en los no aplanados, pigmentados y trasparentes.
Los pigmentos de acero inoxidable en forma de escamas son particularmente utiles en la produccion de recubrimientos de tacto suave con apariencia metalica. Las fluoroflogopitas en forma de plaquetas y los pigmentos de mica calcinada en forma de plaquetas son particularmente utiles en la preparacion de recubrimientos de tacto suave transparentes o pigmentados.
En una forma de realizacion, la presente invencion esta dirigida a un metodo para mejorar la resistencia qmmica de una composicion de recubrimiento de tacto suave que comprende incorporar en la composicion de recubrimiento de tacto suave un pigmento de barrera, seleccionado a partir del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, fluoroflogopita, y pigmentos de mica calcinada en forma de plaquetas (escamas).
La presente invencion tambien esta dirigida a composiciones de recubrimiento de tacto suave que comprenden un pigmento de barrera, seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de escamas de acero inoxidable, fluoroflogopita, y pigmentos de mica calcinada.
La presente invencion tambien se refiere a artfculos de fabricacion que comprenden un sustrato de plastico que al menos en una parte ha sido recubierto con un recubrimiento de tacto suave de la presente invencion.
El termino "artfculo de fabricacion" se utiliza en su sentido mas amplio, y puede incluir virtualmente cualquier artfculo que comprende un sustrato de plastico y un recubrimiento de tacto suave segun la presente invencion. "Plasticos" pueden incluir, por ejemplo, mezclas de polfmeros de policarbonato, acrilonitrilo butadieno estireno ("ABS"), poliolefinas termoplasticas, polipropileno, magnesio, y/o mezclas de los mismos; "plasticos" pueden ser con o sin relleno. El recubrimiento usado segun la presente invencion es uno que imparte un "tacto suave" al sustrato. El termino "tacto suave" se entendera como que da una sensacion aterciopelada o similar a la piel a un de otro modo sustrato duro.
En algunas formas de realizacion, los pigmentos de escamas preferidos se pueden emplear en la composicion de recubrimiento de tacto suave en un intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 25% de solidos de volumen, y en otra forma de realizacion, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10% de solidos de volumen, y en todavfa otra forma de realizacion de aproximadamente 8 a aproximadamente 15% de solidos de volumen y en
otra forma de realizacion, de aproximadamente 10 a aproximadamente 15% de solidos de volumen y en todav^a otra forma de realizacion, de aproximadamente 12 a aproximadamente 15% de solidos de volumen.
En una forma de realizacion, la composicion de recubrimiento de tacto suave puede ser una composicion de tacto suave a base de disolvente. Mas particularmente, la composicion de recubrimiento de tacto suave a base de 5 disolvente puede comprender una resina de poliol, un agente de reticulacion adecuado para la resina de poliol, un vetuculo disolvente, y un pigmento seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, fluoroflogopita, y pigmentos de mica calcinada en forma de plaquetas (escamas). En algunas formas de realizacion, la composicion a base de disolvente puede incluir un agente de aplanamiento. En una forma de realizacion alternativa, el pigmento de barrera puede usarse como un agente de aplanamiento.
10 En una forma de realizacion alternativa, la composicion de recubrimiento de tacto suave puede ser una composicion a base de agua. Mas particularmente, la composicion de recubrimiento de tacto suave a base de agua puede comprender una dispersion de resina acuosa o poliol dispersable en agua, un agente de reticulacion adecuado para la dispersion de la resina y un pigmento seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, fluoroflogopita, y pigmentos de mica calcinada en forma de plaquetas (escamas). En algunas formas de realizacion, 15 la composicion a base de agua puede incluir un agente de aplanamiento. En una forma de realizacion alternativa, el pigmento de barrera puede usarse como agente de aplanamiento. En todavfa otra el recubrimiento de tacto suave puede ser un recubrimiento transparente que comprende un pigmento seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, fluoroflogopita, y pigmentos de mica calcinada en forma de plaquetas (escamas).
La composicion de recubrimiento de tacto suave puede ser un sistema 2K. En otra forma de realizacion, el 20 recubrimiento de tacto suave puede ser un sistema 1K, tal como, pero no limitado a, un sistema curable por UV.
Segun una forma de realizacion, una composicion de recubrimiento puede comprender:
a) una resina de poliol;
b) un poliisocianato;
c) al menos un disolvente;
25 d) opcionalmente, un agente de aplanamiento, y
e) un pigmento en forma de plaquetas seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, pigmentos de fluoroflogopita, pigmentos de mica calcinada, y mezclas de los mismos, en donde la resina de poliol y el poliisocianato se seleccionan para formar, como un producto de reaccion, un polfmero formador de pelfcula para un recubrimiento de tacto suave.
30 Segun otra forma de realizacion, una composicion de recubrimiento puede comprender:
a) una composicion de resina, en donde la composicion de resina es una composicion de resina formadora de pelfcula seleccionada para formar una pelfcula de sensacion suave;
b) al menos un disolvente; y
c) un pigmento en forma de plaquetas seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, 35 pigmentos de fluoroflogopita, pigmentos de mica calcinada, y mezclas de los mismos.
La composicion de resina puede comprender una resina curable por UV, una resina autorreticulante, o la combinacion de una resina reticulante y un agente de reticulacion adecuado.
Descripcion detallada de la invencion
Numerosas composiciones de recubrimiento que se auto describen como que proporcionan recubrimientos de 40 "sensacion suave" o recubrimientos de ”tacto suave" estan descritas en la bibliograffa. Recubrimientos ejemplares de tacto suave auto descritos incluyen los que se divulgan en el documento de patente de los Estados Unidos US 8.313.837 y el documento de patente internacional WO/2012/089.827, en relacion a las composiciones de recubrimiento de tacto suave, resinas de poliol, mezclas de resina e isocianatos descritos en los mismos. Aglutinantes y dispersiones descritas para recubrimientos de tacto suave se han ilustrado en los documentos de 45 patentes de los Estados Unidos US 6.211.286 y 6.414.079 y 7.396.875. Generalmente, las composiciones de recubrimiento de tacto suave 2K comprenden el producto de reaccion de un poliol y un isocianato y son por lo tanto, recubrimientos de poliuretano. Recubrimientos 1K son posibles, incluyendo sistemas de recubrimientos de tacto suave curables por UV que incorporan una o mas resinas curables por UV. En las composiciones a base de disolvente, el disolvente comprende un o una mezcla de disolventes organicos, seleccionado de la lista bien 50 conocida de disolventes organicos, que incluye disolventes de cetona, disolventes de ester, alcoholes, disolventes de eter de glicol, y disolventes de ester de eter de glicol. Ejemplos de disolventes ejemplarizantes no limitantes que pueden ser utiles incluyen, el xileno, acetato de n-butilo, acetato de t-butilo propionato de n-butilo, nafta, 3- etoxipropionato de etilo, tolueno, metil etil cetona (MEK), acetona, metil propil cetona (MPK), metil n-amil cetona
4
(MAK), acetato de propilenglicol metil eter (PMA) y similares. En composiciones a base de agua el agua es tipicamente el portador primario y los polioles son generalmente dispersables en agua o proporcionados en forma de dispersiones acuosas. Se pueden emplear porciones menores de disolventes organicos adecuados.
Polioles adecuados pueden incluir polioles de poliester, polioles de polieter, polioles de policarbonato, polioles de 5 poliester de policarbonato, polioles poliacnlicos, polioles de poliuretano, polioles de policaprolactona, polioles de poliolefina, y mezclas de los mismos. Se pueden emplear resinas de funcionalidad no hidroxilo, tales como resinas de poliuretano con funcionalidad no hidroxilo.
En una forma de realizacion particularmente util, la resina comprende un poliol de poliester lineal, que puede ser utilizado solo o en mezclas con otros polioles.
10 Se observo que el termino "tacto suave" se refiere convencionalmente a la sensacion del recubrimiento seco. El tacto suave deseado del recubrimiento se obtiene por la seleccion de resinas y agentes de reticulacion para proporcionar un recubrimiento que de la sensacion deseada. Se cree que el tacto suave se deriva, en parte, de la temperatura de transicion vftrea (Tg) de la matriz de resina en la pelfcula curada, y puede ser afectado por la densidad de la reticulacion en la matriz de la resina. El recubrimientos de tacto suave puede tener una Tg de la 15 matriz de la resina (pelfcula seca) en el intervalo de -80° C a -20° C.
Para un sistema 2K, se puede utilizar un agente de reticulacion de poliisocianato en combinacion con la resina de poliol. Los poliisocianatos adecuados pueden ser seleccionados de materiales con funcion de isocianato que son bien conocidos en la tecnica e incluyen isocianatos di tri y multifuncionales, asf como poliisocianatos que utilizan material de isocianato di, tri y multifuncional
20 Materiales funcionales de isocianato adecuados incluyen, pero no se limitan a los poliisocianatos aromaticos, cicloalifaticos y alifaticos tales como, 1,3 y 1,4 fenileno diisocianato, 4-cloro-1,3-fenileno diisocianato, tolueno-2,4- o 2,6-diisocianato, 1,2,4-benceno triisocianato, 1,5- y 1,4-naftaleno diisocianato, 2,4' y 4,4' difenilmetano diisocianato,
3.3- dimetil-4,4'-difenileno diisocianato, trifenilmetano triisocianato, polimetileno polifenil isocianato, 1,6 hexametileno diisocianato (HDI), isoforona diisocianato, 4,4-diciclohexilmetano diisocianato, 2,2,4(2,4,4)-trimetil-1,6-hexametileno
25 diisocianato, trimetilhexametileno diisocianato, 1,4 pentano diisocianato, isocianatometilciclohexil isocianato, 1,6,11- undecano triisocianato, p- y m-tetrametilxileno diisocianato, 1,4-tetrametileno diisocianato, 1,10-decametileno diisocianato, m-xileno diisocianato, 1,3-bis(isocianatometil)ciclohexano, y mezclas de los mismos.
Se ha encontrado que los poliisocianatos alifaticos son particularmente utiles segun esta invencion. En una forma de realizacion, el agente de curado puede comprender HDI solo o en combinacion con otro poliisocianato.
30 En general, se utilizara un agente de curado en una cantidad suficiente para reticular con al menos una parte de los grupos hidroxilo en el poliester(es) u otras resinas con funcion hidroxilo, cuando estan presentes, en el sistema de resina. Las cantidades relativas del poliester(es) y otras resinas en comparacion con un agente de curado de isocianato se pueden expresar por la relacion molar de los grupos isocianato reactivos frente a los grupos hidroxilo reactivos. El isocianato puede estar presente en una relacion de aproximadamente 0,75:1 a aproximadamente 1,5:1 35 basado en la relacion NCO:OH. En una forma de realizacion util, el isocianato esta presente en una relacion de aproximadamente 0,8:1 a aproximadamente 1,2:1 basado en la relacion NCO:OH. En otra forma de realizacion util, el isocianato esta presente en una relacion de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 1,1:1 basado en la relacion NCO:OH.
Las composiciones mostradas en el presente documento pueden incluir una cantidad de uno o mas catalizadores 40 que catalizan la reaccion de hidroxilo del isocianato. Catalizadores utiles pueden incluir aminas terciarias, tales como trietilendiamina, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, dietiletanolamina, 1-metil-4-dimetilaminoetilpiperazina, 3-metoxi-N- dimetilpropilamina, N-dimetil-N'metilisopropilpropilendiamina, N,N-dietiI-3-dietilaminopropilamina, N,N- dimetilbencilamina, diciclohexilmetilamina, 2,4,6-tris dimetilaminometilfenol, N,N-dimetilciclohexilamina, trietilamina, tri-n-butilamina, 1,8-diaza-dicloro[540]undeceno-7N-metildietanolamina, N,N-dimetiletanolamina, N,N- 45 dietilciclohexilamina, N,N,N'N'-tetrametil-etilendiamina, 1,4-diaza-biciclo-[2,2,2]octano N-metil-N'-dimetilaminoetil- piperazina, bis-(N,N-dietilaminoetil)-adipato, N,N-dietilbencilamina, pentametildietilenotriamina, N,N,N'N'-tetrametil-
1.3- butanodiamina, 1,2-dimetilimidazol, 2-metilimidazol; compuestos de estano, tales como cloruro estannoso, di-2- etil hexoato de dibutil estano, octoato estannoso, dilaurato de dibutil estano, hidroxido de trimetil estano, dicloruro de dimetil estano, diacetato de dibutil estano, oxido de dibutil estano, acetato de tributil estano, tetrametil estano, dimetil
50 dioctil estano, hexoato de etilo de estano, laurato de estano, maleato de dibutil estano, diacetato de dioctil estano; otros compuestos organicos metalicos, tales como octoato de zinc, propionato de fenil mercurio, octoato de plomo, naftenato de plomo, y naftenato de cobre.
Particularmente util, para la presente invencion, es dilaurato de dibutil estano (DBTDL). Las cantidades utiles de catalizador seran de aproximadamente 0,01 a 5%, basado en el peso total de los solidos de la resina.
55 Los aditivos adicionales que pueden incluirse en la composicion descrita en el presente documento incluyen inhibidores de UV, agentes humectantes, agentes de flujo, antiespumantes, agentes de aplanamiento, plastificantes, fluidos de silicona, y similares.
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10
15
20
25
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35
40
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55
60
En algunas formas de realizacion utiles, las composiciones de recubrimiento descritas en el presente documento pueden incluir un agente de aplanamiento. Los agentes de aplanamiento son partfculas solidas generalmente pequenas de material que es insoluble en agua y son eficaces para reducir el brillo, Preferiblemente, las partfculas de agente de aplanamiento tienen un tamano de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 10 micrometros, pero pueden estar presentes en grumos o aglomerados de hasta aproximadamente 50 micrometros. Las partfculas de agente de aplanamiento pueden ser inorganicas u organicas. Ejemplos de agentes de aplanamiento inorganicos adecuados incluyen los silicatos, tales como el talco, y diversas formas de sflice, tales como sflice amorfa, aerogel, diatomeas, hidrogel y sflices ahumadas. Ejemplos de agentes de aplanamiento organicos adecuados incluyen resinas insolubles de urea-formaldetudo, polietileno, polipropileno, fibras celulosicas y copoKmeros de poliuretano/poliurea.
La cantidad de agente de aplanamiento en la primera forma de realizacion de la composicion de recubrimiento, en una base de solidos, es preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en peso, mas preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 10, todavfa mas preferiblemente, de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 por ciento en peso, aun mas preferiblemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 por ciento en peso basado en el peso total de solidos de la composicion de recubrimiento. En otras formas de realizacion, el agente de aplanamiento puede comprender de aproximadamente 10 a aproximadamente 20 por ciento en peso.
Las composiciones de la presente invencion, ya sean a base de agua o de disolventes, 2K o 1K, comprenden un pigmento en forma de plaquetas. "En forma de plaquetas" pretende referirse a los pigmentos que tienen un perfil aplanado, a diferencia de redondo o de tipo de partfculas e incluye pigmentos descritos como pigmentos de escamas, pigmentos en forma de dolar de arena y pigmentos lamelares. Los pigmentos en forma de plaquetas preferidos segun la invencion, tienen un tamano de partfcula medio (diametro) en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 micrometros, mas utilmente, de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 micrometros, y en algunas formas de realizacion, lo mas util aproximadamente de 20 a 30 micrometros. Mezclas de pigmentos en forma de plaquetas de tamanos diferentes de los mismos o diferentes materiales y/o tamano se pueden emplear en formas de realizacion de la presente invencion. Los pigmentos en forma de plaquetas que tienen una densidad de 15 a 30 libras/galon pueden ser utiles. En algunas formas de realizacion, es particularmente util si los pigmentos en forma de plaquetas son al menos de 50% (1,5 veces) a 400% (5,0 veces) mas grandes que la densidad de la matriz de resina, y en otras formas de realizacion, al menos de 150% (205 veces) a 400% de mayor densidad, y aun en otras formas de realizacion, de al menos 100% de mayor densidad, y en otra forma de realizacion de al menos 200% (3,0 veces) de mayor densidad que la matriz de resina son utiles en algunas formas de realizacion. Aunque la carga de pigmentos de plaquetas puede variar de sistema a sistema, niveles en el intervalo de 5 a aproximadamente 25% de solidos de volumen, y en otra forma de realizacion, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10% de solidos de volumen, y aun en otra forma de realizacion de aproximadamente 8 a aproximadamente 15% de solidos de volumen y en otra forma de realizacion, de aproximadamente 10 a aproximadamente 15% de solidos de volumen y en todavfa otra forma de realizacion, de aproximadamente 12 a aproximadamente 15% de solidos de volumen son niveles particularmente utiles para la resistencia qrnmica.
Aunque se conocen una variedad de pigmentos en forma de plaquetas, los pigmentos seleccionados del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable en escamas, pigmentos de fluoroflogopita y pigmentos de mica calcinada son particularmente preferidos. Los pigmentos de escamas de acero inoxidable imparten un tono metalico o plateado a los recubrimientos y son particularmente utiles en la preparacion de recubrimientos de tacto suave de apariencia metalica. Los pigmentos de escamas de fluoroflogopita y de mica calcinada son particularmente preferidos en la preparacion de recubrimientos de tacto suave pigmentados o trasparentes.
Los recubrimientos de la presente invencion pueden incluir, ademas de pigmentos en forma de plaquetas seleccionados del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable en escamas, pigmentos de fluoroflogopita, pigmentos de mica calcinada y mezclas de los mismos, otros pigmentos convencionales para impartir color o como extendedores de pigmentos. Representativos de tales pigmentos pueden incluir, por ejemplo, el dioxido de titanio, negro de carbono, grafito, negro de ceramica, negro de lampara, sulfuro de antimonio, oxido de hierro negro, pastas de aluminio, oxido de hierro amarillo, oxido de hierro rojo, azul de hierro, ftalo azul y verde, titanato de mquel, naranja de dianisidina, naranja de dinitroanilina, naranja de imidazol, rojo de quinacridona, violeta y magenta, rojo de toluidina, naranja de molibdato, y similares. Como extendedores de pigmentos tambien se pueden incorporar, tales como la sflice amorfa, de diatomeas, pirogena, de cuarzo y cristalina, arcillas, silicatos de aluminio, silicatos de aluminio y magnesio, talco, mica, arcillas deslaminadas, carbonatos de calcio y silicatos de calcio, yeso, sulfato de bario, molibdatos de zinc calcio, oxido de zinc, fosfosilicatos y borosilicatos de calcio, bario y estroncio, metaborato de bario monohidrato, y similares.
Una caractenstica util de las composiciones de recubrimiento de la presente invencion es que proporcionan en un solo recubrimiento una pelfcula seca que tiene buena adhesion a sustratos de plastico, resistencia qrnmica mejorada y un tacto suave. La composicion de recubrimiento en este documento puede ser aplicada por cualquier medio convencional a una parte o la totalidad de un sustrato de plastico. Las composiciones pueden ser aplicadas por un aparato de pulverizacion, rodillo, cepillo, o por inmersion. Se pueden aplicar una o mas capas al sustrato humedo sobre humedo o humedo sobre seco a un espesor de pelfcula seca total de entre 1 milesima de pulgada y 10
5
10
15
20
25
milesimas de pulgada, aunque pelfculas secas en el intervalo de 1 milesima de pulgada a 5 milesimas de pulgada son deseables en algunas aplicaciones, y en otras, de 1 milesima de pulgada a 3 milesimas de pulgada.
Como se describio anteriormente, hay una amplia variedad de sustratos de plastico y artfculos de fabricacion que tiene sustratos de plastico para los que las composiciones actualmente descritas son muy adecuadas. En una aplicacion particularmente util de los recubrimientos de la presente invencion, el sustrato puede ser una parte del componente interior de un vehnculo, tal como un tablero de instrumentos, volante, pomo, consola o similar. Alternativamente, el sustrato puede ser una parte de un producto de consumo o del hogar, tal como un ordenador, juego electronico o de almacenamiento de musica y dispositivo de reproduccion.
Aunque la presente invencion esta dirigida a la mejora de la resistencia qrnmica en los recubrimientos de tacto suave aplicados a sustratos de plastico, se observara que los recubrimientos se pueden emplear en otros materiales de sustrato hechos de metal, madera, vidrio, ceramica, y similares.
Ejemplos
La invencion se describe adicionalmente con los ejemplo siguientes, que estan destinados a ser ilustrativos y de ninguna manera limitativos. Excepto por las formulas de los Ejemplos 12-14, todas las formulaciones estan en porcentaje en peso con respecto al total de la formulacion. En los Ejemplos 12-14 se basan en el peso.
Se llevo a cabo una evaluacion de pigmentos de aluminio y de acero inoxidable en recubrimientos de tacto suave sobre la base de formulaciones a base de disolvente que se describen a continuacion, en comparacion entre sf y frente a composiciones de control aplanadas y sin aplanar.
- Ejemplo 1* Ejemplo 2* Ejemplo 3* Ejemplo 4* Ejemplo 5* Ejemplo 6 Ejemplo 7
- Material
- CONTROL brillo alto CONTROL brillo bajo Al. 12,5% vol. Al. 20% vol. Al. 20% vol. brillo bajo SS 12,5% vol. SS 12,5% vol. brillo bajo
- Resina A
- 18,60 16,11 15,31 14,04 12,70 12,47 11,45
- Resina B
- 13,95 13,42 12,76 11,70 10,58 10,39 9,55
- Disolvente A
- 15,50 16,11 15,31 15,21 15,87 16,62 17,18
- Disolvente B
- 15,50 16,11 15,31 15,21 15,87 16,62 17,18
- Catalizador A
- 1,72 1,48 1,42 1,30 1,17 1,15 1,06
- Aditivo de flujo
- 0,37 0,32 0,31 0,28 0,25 0,25 0,23
- Estabilizador de UV
- 0,78 0,67 0,64 0,58 0,53 0,52 0,48
- Aplanador
- 4,03 3,17 2,39
- Dolar de arena de aluminio de 15 pm
- 8,76 12,85 11,63
- Escama de acero inoxidable de 15 pm
- 13,25 12,17
- Disolvente D
- 15,50 16,11 15,31 15,21 15,87 16,62 17,18
- Isocianato A HDI
- 18,07 15,65 14,88 13,64 12,34 12,11 11,13
- NCO/OH
- 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
2 * comparativo
Las muestras se mezclaron 5 minutos a velocidad media-alta despues de la adicion de los pigmentos. Las formulas se pulverizaron a un espesor de 2 milesimas de pulgada de pelfcula usando una pistola HVLP de alimentacion por gravedad de 4 mm de punta de pistola, 50 psi en la pared, 29 psi en la pistola, ventilador cerrado 1/4 de vuelta; fluido completamente abierto, 2 capas, 20 segundos de secado entre capas, 10 minutos a temperatura ambiente flash de 30 min @ 180° F despues colocadas en una habitacion de temperatura y humedad controladas de 3-5 dfas. Sustrato: panel de plastico AB+S mitad suave mitad de grano.
Se llevo a cabo una evaluacion de mica natural, mica calcinada y pigmentos de fluoroflogopita en recubrimientos de tacto suave a base de disolvente y a base de agua sobre la base de las formulaciones descritas a continuacion. Las muestras se prepararon como se describio anteriormente.
- Ejemplo 8* Ejemplo 9 Ejemplo 10 Ejemplo 11 Ejemplo 12* Ejemplo 13 Ejemplo 14
- Material
- 12,5% mica natural brillo bajo 12,5% mica calcinada brillo bajo 8% FPGP 30 jm brillo bajo. 12,5% f FPGP 5 jm brillo bajo CONTROL WB brillo bajo 12,5% mica calcinada brillo bajo 12,5% FPGP brillo bajo
- Resina A 5 |jg
- 13,26 13,26 13,65 13,19
- Resina B
- 11,05 11,05 11,37 10,99
- Resina C
- 72,80 72,80 72,80
- Disolvente A
- 16,57 16,57 17,06 16,48
- Disolvente B
- 16,57 16,57 17,06 16,48
- Disolvente C
- 10,00 10,00 10,00
- Catalizador A
- 1,23 1,23 1,26 1,22 0,12 0,12 0,12
- Aditivo de flujo
- 0,27 0,27 0,27 0,26
- Estabilizador de UV
- 0,55 0,55 0,57 0,55
- Tensioactivo
- 2,30 2,30 2,30
- Desespumante
- 0,60 0,60 0,60
- Aplanador
- 1,66 1,66 2,27 2,20 3,80 2,50 3,00
- Plaqueta de mica de 17 jm
- 9,38
- Plaqueta de mica calcinada de 20 jm
- 9,38 13,00
- Fluoroflogopita sintetica 30 jm
- 6,17 13,00
- Fluoroflogopita sintetica < l5 jm
- 9,33
- Disolvente D
- 16,57 16,57 17,06 16,48
- Disolvente E
- 3,48 3,48 3,48
- HDI Isocianato A
- 12,88 12,88 13,26 12,81
- HDI Isocianato B
- 10,40 10,40 10,40
- NCO/OH
- 1,1 1,1 1,1 1,1 1,5 1,5 1,5
2 * comparativo
Para proposito de los ejemplos anteriores:
- Material
- Descripcion
- Resina A
- mezcla de 3 polioles de poliester
- Resina B
- resina blanda baja Tg Desmophen 1652 disponible de Bayer
- Resina C
- resina blanda de poliester en agua Resina propietaria
- Disolvente A
- disolvente lento EEP
- Disolvente B
- Disolvente medio MAK
- Disolvente C
- agua
- Catalizador A
- catalizador de estano DBTDL solucion
- Aditivo de flujo
- aditivo de flujo de silicona Baysilone OL 17 disponible de Lanxess Corp.
- Estabilizador de UV
- Tinuvin 292 disponible de Air Products
- Tensioactivo
- Surfynol 502 disponible de Air Products
- Desespumante
- Byk 011 disponible de BYK Chemie
- Aplanador
- Aplanador de sflice Acematt 3300 disponible de Degussa
- Dolar de arena de aluminio de 15 pm
- SSP 554 disponible de Siberline
- Escama de acero inoxidable de 15 pm
- StaySteel 15 disponible de Eckart
- Plaqueta de mica de 17 pm
- Micro-Mica C4000 disponible de Imyres
- Plaqueta de mica calcinada de 20 pm
- Calcined Mica A disponible de EMD
- Fluoroflogopita sintetica 30 pm
- SM 10-60 disponible de Kuncai
- Fluoroflogopita sintetica < 15 pm
- SM 0-15 disponible de Kuncai
- Disolvente D
- disolvente rapido MOK
- Disolvente E
- disolvente medio PMA
- Isocianato A
- HDI isocianato Desmodur N 3300 disponible de Bayer
- Isocianato B
- HDI isocianato Bayhydur 30 disponible de Bayer
Resultados
Se midieron los paneles en cuanto al brillo a 60° utilizando un medidor de brillo. Para aplicaciones de bajo brillo, una 5 medida de brillo de menos de 5° es particularmente deseable. Los paneles se clasificaron en cuanto a la sensacion de agarre, deslizamiento y suavidad. La resistencia qmmica se probo mediante el uso del ensayo GMW 14445 de resistencia del protector solar y de los repelentes de insectos. Para los propositos de estas evaluaciones, las calificaciones utiles de la sensacion de agarre eran SM-M, las calificaciones de deslizamiento SM-M, las calificaciones de suavidad de 7 a 10, y los resultados de pruebas SB de 2,0 o inferior en ambas porciones lisas y de 10 grano del panel,
- Graduacion de la sensacion: agarre/deslizamiento
- Graduacion de la sensacion 1-10
- VH - muy alto
- 1 - recubrimiento duro
- H - alto
- 2 - recubrimiento duro con alguna flexibilidad
- MH - moderadamente alto
- 3 - ligera indicacion de tacto suave
- M - moderado
- 4 - alguna suavidad
- SM - ligero a moderado
- 5 - semisuave
- S - ligero
- 6 - semisuave-suave
- VS - muy ligero
- 7 - recubrimiento suave estandar de GM
- VVS - muy muy ligero
- 8 - mas suave que estandar de GM
- Tr - rastro
- 9 - muy suave
- N-nada
- 10 - muy suave y comprimible
Graduacion del ensayo GMW 14445 del sol y de los insectos (ensayo SB)
4,0+ la solucion se disolvio a traves del sustrato
3,6-4,0 de moderado a severo arrugamiento y ampollas en la pelfcula
3,2-3,5 ligero a moderado arrugamiento y ampollas en la pelfcula
3,1 primeras senales de arrugamiento
3,0 primeras senales de ampollas
2,5-2,9 hinchamiento/manchado moderado a severo
2,1-2,4 ligero a moderado hinchamiento, manchado moderado
2,0 - pasa; sin hinchamiento, ligero manchado
1,5-1,9 sin hinchamiento, ligero manchado
1,0-1,4 muy ligero manchado
0,1-0,9 evidencia de rastro de manchado
0 ninguna evidencia de manchado
Ejemplos 1-7
- Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5 Ejemplo 6 Ejemplo 7
- Brillo 60°
- 80,9 2,0 56,7 39,1 2,5 8,9 2,3
- Sensacion de agarre
- VH SM-M H MH-H VS MH SM-M
- Sensacion de deslizamiento
- Tr M VS VS-S MH S M
- Suavidad de 1-10
- 10 8 7 5,5 4 9 8
- Ensayo GMW 14445 de resistencia qmmica al sol/insectos (liso/con grano)
- 4,0/4,0 4,0/4,0 2,5/3,0 2,0/2,0 3,8/4,0 2,0/2,0 2,0/2,0
- Modo de fracaso SB
- Arrugas Arrugas Ampollas Pasa Arrugas Pasa Pasa
- Analisis de seccion transversal para alineacion de barrera
- NA NA horizontal horizontal aleatorio horizontal horizontal
Ejemplos 8-14
- Ejemplo 8 Ejemplo 9 Ejemplo 10 Ejemplo 11 Ejemplo 12 Ejemplo 13 Ejemplo 14
- Brillo 60°
- 1,6 2,0 2,0 2,0 2,1 3,1 1,8
- Sensacion de agarre
- SM SM SM-M SM-M M SM-M SM-M
- Sensacion de deslizamiento
- M M M M M M M
- Suavidad de 1-10
- 7 7 7,5 7,5 8 7 7
- Ensayo GMW 14445 de resistencia qmmica al sol/insectos (liso/con grano)
- 3,5/4,0 1,5/1,5 1,5/1,5 1,5/1,5 4,0/4,0 2,0/3,0 2,0/2,0
- Modo de fracaso SB
- Hinchamiento/Arrugas Pasa Pasa Pasa Arrugas Viaje en grano Pasa
- Analisis de seccion transversal para alineacion de barrera
- horizontal horizontal horizontal horizontal NA horizontal horizontal
5 Analisis
A pesar de que los pigmentos de aluminio funcionan como una barrera qmmica como se muestra en el Ejemplo 4, la sensacion se vio afectada negativamente. El analisis de seccion transversal indica que el pigmento se disperso a traves de toda la pelfcula. En el Ejemplo 5, el analisis de seccion transversal indico que las partfculas de aluminio se convirtieron en no alineadas en presencia del aplanador. Este sistema no paso las pruebas de resistencia qmmica 10 muy similar a los Ejemplos de control 1 y 2. El aplanador anadido y el aluminio redujeron en gran medida la sensacion de la pelfcula. Se cree que la gran densidad del acero inoxidable activo que las partfculas se alinearan horizontalmente en una capa condensada en la pelfcula cerca del sustrato y lejos de la superficie. Se necesito menos pigmento de acero inoxidable para pasar las pruebas de resistencia qmmica y el analisis de la seccion transversal no indico ninguna interaccion perjudicial con el pigmento de acero inoxidable y el pigmento de aplanador, 15 y se retiene la sensacion en la superficie de la pelfcula.
La fluoroflogopita demostro exito a niveles tan bajos como el 8% de solidos de volumen en los recubrimientos de tacto suave. Los Ejemplos 10 y 11 ilustran alguna influencia del tamano de partfcula. Los solidos de volumen fueron mayores en la fluoroflogopita sintetica mas pequena (Ejemplo 11), pero la resistencia qmmica fue mejor con el mayor tamano de las partfculas en el Ejemplo 10.
5 Los ejemplos de base acuosa demuestran la versatilidad de la invencion divulgada en el presente documento para mejorar la resistencia qmmica.
Aunque la invencion ha sido explicada en relacion a sus formas de realizacion preferidas, debe entenderse que diversas modificaciones de la misma seran evidentes para los expertos en la tecnica al leer la memoria descriptiva. Por lo tanto, debe entenderse que la invencion divulgada en el presente documento pretende cubrir tales 10 modificaciones que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (14)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Una composicion de recubrimiento que comprende:a) una resina de poliol;b) un poliisocianato;c) al menos un disolvente;d) opcionalmente, un agente de aplanamiento, ye) un pigmento en forma de plaquetas seleccionado de entre el grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable, pigmentos de fluoroflogopita, pigmentos de mica calcinada, y mezclas de los mismos; yen donde la resina de poliol y el poliisocianato se seleccionan para formar, como un producto de reaccion, un polfmero formador de pelfcula para un recubrimiento de tacto suave.
- 2. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 1, en donde el pigmento con forma de plaquetas tiene un promedio de diametro en el intervalo de 10 a 40 micrometros.
- 3. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 1 o 2, en donde el disolvente comprende un disolvente organico.
- 4. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 1, 2 o 3, en donde la resina de poliol comprende una resina de poliol de poliester.
- 5. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 1, 2 o 3, en donde el recubrimiento de tacto suave comprende una matriz de resina, que comprende el producto de reaccion de la resina de poliol y el poliisocianato y que tiene una Tg en el intervalo de -80° C a -20° C.
- 6. La composicion de recubrimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la composicion comprende un agente de aplanamiento en una cantidad de 2 a 5 por ciento en peso basado en el peso total de solidos en la composicion de recubrimiento; y,en donde el pigmento con forma de plaquetas es un pigmento de acero inoxidable,
- 7. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 6, en donde el pigmento de acero inoxidable es de 10% a 15% de solidos del volumen con respecto a la composicion de recubrimiento total.
- 8. Una composicion de recubrimiento que comprende:a) una composicion de matriz de resina que forma una pelfcula de sensacion suave que tiene una Tg en el intervalo de -80° C a -20° C;b) al menos un disolvente; yc) un pigmento en forma de plaquetas que tiene una densidad de 150% a 400% mayor que la densidad de la matriz de resina, los pigmento en forma de plaquetas se seleccionan del grupo que consiste de pigmentos de acero inoxidable en forma de plaquetas, pigmentos de fluoroflogopita en forma de plaquetas, pigmentos de mica calcinada en forma de plaquetas, y mezclas de los mismos.
- 9. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 8, en donde los pigmentos en forma de plaquetas son del 5% al 25% de solidos del volumen en relacion a la composicion total.
- 10. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 9, en donde los pigmentos en forma de plaquetas son del 5% al 10% de solidos del volumen en relacion a la composicion total.
- 11. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 9, en donde los pigmentos en forma de plaquetas son del 10% al 15% de solidos del volumen en relacion a la composicion total.
- 12. La composicion de recubrimiento de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende ademas un agente de aplanamiento.
- 13. La composicion de recubrimiento de la reivindicacion 12, en donde el agente de aplanamiento es de 2 a 5 por ciento en peso basado en el peso total de solidos en la composicion de recubrimiento,
- 14. Un recubrimiento de tacto suave aplicado a un sustrato, en donde el recubrimiento de tacto suave se deriva de una composicion de recubrimiento que comprende:a) una resina de poliol;b) un poliisocianato;c) al menos un disolvente;d) opcionalmente, un agente de aplanamiento, y5 e) un pigmento en forma de plaquetas seleccionado del grupo que consiste de pigmentos de aceroinoxidable, pigmentos de fluoroflogopita, pigmentos de mica calcinada, y mezclas de los mismos.
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