ES3038461T3 - Two-component aqueous coating composition - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a una composición de recubrimiento acuosa de dos componentes que comprende: A un componente de resina acuosa que comprende una resina carboxilo-funcional; y B un componente endurecedor sustancialmente libre de agua que comprende: - una carbodiimida que comprende en el rango de 1 a 20 fracciones de carbodiimida y grupos emulsionantes no iónicos terminales y/o colgantes; y - un alcoxisilano seleccionado de los grupos que consisten en un alcoxisilano organofuncional de fórmula general (I) R1[-(CH2)n-Si(OR2)3-m(R3)m]p (I) y un tetraalquilortosilicato de fórmula general (II) Si(OR2)4 (II) donde m es 0 o 1; n es un entero con un valor en el rango de 0 a 6; p es 1 o 2; R1 es un grupo orgánico que comprende un grupo epóxido, un grupo vinilo o un grupo (met)acriloílo, o es un átomo de hidrógeno y R1 no comprende un grupo funcional carboxílico, un grupo funcional mercapto o un grupo funcional amina; R2 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; y R3 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono, en donde la relación en peso de la carbodiimida al alcoxisilano en el componente endurecedor B está en el rango de 10:90 a 85:15. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de recubrimiento acuosa de dos componentes
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una composición de recubrimiento acuosa de dos componentes.
Antecedentes de la invención
Las composiciones de recubrimiento acuosas que comprenden un polímero aglutinante disuelto o disperso en una fase acuosa son bien conocidas en la técnica. Cuando se requieren recubrimientos duros resistentes al rayado y a los productos químicos, se desea la reticulación del polímero aglutinante.
Se sabe que los polímeros aglutinantes reticulados con poliisocianato producen recubrimientos con buena dureza, así como buena resistencia al rayado y resistencia química. Sin embargo, los poliisocianatos son indeseables desde el punto de vista de la salud.
Las carbodiimidas se conocen como agentes reticulantes para resinas con funciones carboxilo. El mecanismo de reacción se explica enProgress in Organic Coatings58 (2007) 231 -236. En el documento WO2012/015295 se divulga el uso de policarbodiimidas multifuncionales como agentes reticulantes en una composición de recubrimiento que comprende un poliuretano con funciones ácido carboxílico disperso en agua.
Sin embargo, los recubrimientos de poliuretano reticulado con carbodiimida en solución acuosa no pueden igualar las propiedades de los recubrimientos de poliuretano reticulado con isocianato en solución acuosa, en particular, en términos de resistencia química y dureza.
Los alcoxisilanos organofuncionales se conocen como reticulantes para diversos polímeros aglutinantes, como poliacrilatos, poliésteres, poliuretanos o poliéteres. En composiciones de recubrimiento acuosas, la cantidad de alcoxisilano organofuncional que se puede usar es limitada debido a problemas de estabilidad cuando el alcoxisilano se combina con un componente de resina acuosa.
En el documento EP 1162 237 A1 se divulga una composición de recubrimiento resistente al desgaste, en particular, para señalización vial, que comprende una policarbodiimida, un polímero en emulsión acuosa reactivo con restos carbodiimido y un alcoxisilano que reacciona con el polímero en emulsión acuosa, con la policarbodiimida o está unido a ella. La cantidad de alcoxisilano usada en las composiciones de recubrimiento del documento EP 1162237 A1 es relativamente baja (entre el 1,8 % y el 3,5 % en peso, basado en el polímero en emulsión sólida).
Existe el deseo de proporcionar una composición de recubrimiento acuosa reticulable sin los problemas mencionados anteriormente.
Resumen de la invención
Se ha descubierto ahora que es posible obtener una composición de recubrimiento acuosa de dos componentes que comprenda un componente de resina y un componente endurecedor, que proporcione un recubrimiento con buena dureza, resistencia al rayado y resistencia química sin usar poliisocianato como reticulante. Al usar un componente endurecedor que comprende una carbodiimida con grupos emulsionantes no iónicos y un alcoxisilano, en una relación en peso de 10:90 a 85:15, se puede usar una cantidad relativamente alta de reticulante de alcoxisilano sin problemas de estabilidad al mezclar el componente endurecedor con el componente de resina acuosa.
Por consiguiente, la invención proporciona en un primer aspecto una composición de recubrimiento acuosa de dos componentes que comprende:
A un componente de resina acuosa que comprende una resina con funciones carboxilo; y
B un componente endurecedor sustancialmente exento de agua que comprende:
— una carbodiimida que comprende de 1 a 20 restos carbodiimido y grupos emulsionantes no iónicos terminales y/o colgantes; y
— un alcoxisilano seleccionado del grupo que consiste en un alcoxisilano de fórmula general (I)
R1[-(CH2)n-Si(OR2)3-m(R3)m]p (I)
y un tetraalquilortosilicato de fórmula general (II)
Si(OR2)4 (II) en donde
m es 0 o 1;
n es un número entero con un valor de 0 a 6;
p es 1 o 2, preferiblemente 1;
R1 es un grupo orgánico que comprende un grupo epóxido, un grupo vinilo o un grupo (met)acriloílo, o es un átomo de hidrógeno
y R1 no comprende un grupo funcional carboxilo, un grupo funcional mercapto o un grupo funcional amino; R2 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; y
R3 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono,
en donde la relación en peso de la carbodiimida al alcoxisilano en el componente endurecedor B es de 10:90 a 85:15.
Una ventaja de la composición de recubrimiento de la invención es que proporciona un recubrimiento con una resistencia química mejorada en comparación con una composición de recubrimiento con carbodiimida como único reticulante, mientras que la dureza es similar o incluso superior. Sin ánimo de limitarse a ninguna teoría, se cree que, debido a la presencia de carbodiimida con grupos emulsionantes no iónicos, el alcoxisilano puede acercarse a la resina dispersa, siempre que la carbodiimida y el alcoxisilano estén presentes en la relación especificada. Asimismo, se puede acercar una cantidad relativamente alta de alcoxisilano a la resina dispersa. Esto mejora la reticulación y la resistencia química. La composición de recubrimiento presenta una dureza inicial muy buena.
Otra ventaja es que el componente endurecedor B tiene una viscosidad relativamente baja, lo que facilita la combinación de los componentes A y B, incluso sin disolventes orgánicos. Si se desea, ambos componentes pueden mezclarse simplemente agitándolos manualmente.
La composición de recubrimiento proporciona un recubrimiento reticulado con buena dureza, resistencia al rayado y resistencia química y, por lo tanto, se puede usar adecuadamente como recubrimiento protector o decorativo en cualquier tipo de sustrato, en particular, sustratos de metal, plástico, madera o cerámica.
Descripción detallada de la invención
La composición de recubrimiento según la invención es una composición de recubrimiento acuosa de dos componentes. Comprende un componente de resina acuosa A que comprende una resina con funciones carboxilo disuelta o dispersa en una fase acuosa, y un componente endurecedor B, sustancialmente exento de agua. Los componentes A y B se preparan y se almacenan por separado, y no se combinan hasta poco antes de la aplicación de la composición de recubrimiento.
El componente endurecedor B comprende una carbodiimida y un alcoxisilano en una relación en peso de carbodiimida a alcoxisilano de 10:90 a 85:15.
La carbodiimida comprende de 1 a 20 restos carbodiimido, preferiblemente de 1 a 10 restos carbodiimido, e incluso más preferiblemente de 1 a 5. En este documento, número de restos carbodiimido se refiere al número promedio de restos carbodiimido. El peso equivalente de -NCN-, es decir, el peso molecular de 1 mol de resto carbodiimido, es preferiblemente de 400 g/mol a 1600 g/mol. La carbodiimida tiene preferiblemente un peso molecular promedio numérico de 500 g/mol a 10000 g/mol, más preferiblemente de 1000 g/mol a 5000 g/mol. La carbodiimida tiene preferiblemente un peso molecular promedio ponderal de 1000 g/mol a 20000 g/mol, más preferiblemente de 1500 g/mol a 10000 g/mol. El peso molecular promedio numérico y ponderal pueden determinarse mediante cromatografía de permeación en gel usando patrones de poliestireno.
Las carbodiimidas son conocidas en la técnica y se preparan adecuadamente mediante la reacción de poliisocianatos y, opcionalmente, monoisocianatos en presencia de un catalizador a una temperatura de 80 °C a 180 °C para formar un prepolímero de carbodiimida con grupos isocianato terminales. Se pueden usar extensores y limitadores de cadena para controlar la longitud de la cadena polimérica y el peso molecular. Se pueden incorporar grupos funcionales distintos de los restos carbodiimido mediante dichos extensores y/o limitadores de cadena, o usando poliisocianatos y/o monoisocianatos con dichos grupos funcionales. En el documento WO2012/015295 se describen, por ejemplo, carbodiimidas con grupos funcionales alcoxisililo o metacriloílo preparadas usando monoisocianatos con funciones alcoxisililo o metacriloílo en la reacción de formación de carbodiimida.
La carbodiimida del componente B puede ser una carbodiimida alifática o aromática.
La carbodiimida del componente B comprende grupos emulsionantes no iónicos terminales y/o colgantes, como, por ejemplo, grupos poliéter. Los grupos poliéter terminales se incorporan adecuadamente a la carbodiimida mediante la reacción del prepolímero con funciones isocianato y carbodiimida con un poliéter monoalcohol o una poliéter monoamina como limitador de cadena. Los grupos poliéter colgantes se incorporan adecuadamente a la carbodiimida mediante la reacción del prepolímero con funciones isocianato y carbodiimida con un diol o una diamina con un grupo poliéter colgante.
Preferiblemente, los grupos emulsionantes no iónicos terminales y/o colgantes se seleccionan del grupo que consiste en grupos poli(etilenglicol)alquil éter, grupos poli(propilenglicol)alquil éter y grupos poli(etilenglicol/propilenglicol)alquil éter con un peso molecular de 100 Dalton a 3000 Dalton. Se prefieren particularmente los grupos poli(etilenglicol)metil éter, grupos poli(propilenglicol)metil éter y grupos poli(etilenglicol/propilenglicol)metil éter con un peso molecular de 100 Dalton a 3000 Dalton.
La carbodiimida puede tener cualquier contenido adecuado de grupos emulsionantes no iónicos. Preferiblemente, el contenido de grupos emulsionantes no iónicos es del 3 % al 80 % en peso del peso total de la carbodiimida, más preferiblemente del 5 % al 50 % en peso e incluso más preferiblemente del 10 % al 30 % en peso. En este documento, contenido de grupos emulsionantes no iónicos se refiere al porcentaje en peso de monómeros con restos emulsionantes no iónicos usados en la polimerización de la carbodiimida, con respecto al peso total de los monómeros usados.
La carbodiimida del componente B puede comprender otros grupos funcionales con reactividad hacia la resina con funciones carboxilo en el componente A o con capacidad de autocondensación o condensación con el alcoxisilano, directamente o tras la hidrólisis. Se mencionan ejemplos de otros grupos funcionales adecuados en la página 5 del documento WO2012/015295, incorporado a este documento por referencia. La carbodiimida comprende preferiblemente grupos funcionales alcoxisililo o alquilalcoxisililo como grupos funcionales adicionales, más preferiblemente grupos funcionales alcoxisililo o alquilalcoxisililo con uno o dos átomos de carbono en cualquiera de sus restos alquilo o alcoxi, como, por ejemplo, grupos trimetoxisililo, trietoxisililo, metildimetoxisililo, etildimetoxisililo o dimetiletoxisililo. Los grupos funcionales adicionales particularmente preferidos son los grupos trimetoxisililo y trietoxisililo.
Preferiblemente, la carbodiimida comprende grupos funcionales alcoxisililo o alquilalcoxisililo en una cantidad tal que la carbodiimida presenta un contenido de Si del 2 % al 15 % en peso, más preferiblemente del 3 % al 10 % en peso, con respecto al peso de la carbodiimida. El contenido de Si puede determinarse adecuadamente mediante análisis elemental usando espectroscopía de fluorescencia de rayos X.
El alcoxisilano se selecciona del grupo que consiste en un alcoxisilano de fórmula general (I):
R1[-(CH2)n-Si(OR2)3-m(R3)m]p (I)
y un tetraalquilortosilicato de fórmula general (II)
Si(OR2)4 (II)
en donde
m es 0 o 1;
n es un número entero con un valor de 0 a 6;
p es 1 o 2, preferiblemente 1;
R1 es un grupo orgánico que comprende un grupo epóxido, un grupo vinilo o un grupo (met)acriloílo, o es un átomo de hidrógeno y R1 no comprende un grupo funcional carboxilo, un grupo funcional mercapto o un grupo funcional amino;
R2 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; y
R3 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono.
Preferiblemente, el alcoxisilano es un alcoxisilano de fórmula general (I). R1 puede estar directamente unido covalentemente al átomo de silicio del grupo alcoxisililo o alquilalcoxisililo Si(OR^)3-m(R3)m (n es 0), o indirectamente a través de un grupo enlazador hidrocarbonado (CH2)n con 1 a 6 átomos de carbono (n es un valor de 1 a 6). Si R1 está indirectamente enlazado al átomo de silicio del grupo (alquil)alcoxisililo a través de un grupo enlazador hidrocarbonado (CH<2>K entonces n es preferiblemente 1 o 3. Solo si p lo es, R1 puede ser un átomo de hidrógeno. Si R1 es un átomo de hidrógeno, entonces n es preferiblemente un valor de 1 a 6, más preferiblemente es 1 o 3.
Preferiblemente, R1 comprende un grupo epóxido, un grupo vinilo o un grupo (met)acriloílo, más preferiblemente un grupo epóxido o un grupo vinilo, incluso más preferiblemente un grupo epóxido. Si R1 comprende un grupo epóxido, el alcoxisilano es un epoxisilano; si R1 comprende un grupo vinilo, el alcoxisilano es un vinilsilano.
Los alcoxisilanos particularmente preferidos se seleccionan del grupo que consiste en 3-glicidil oxipropiltrimetoxisilano, 3-glicidil oxipropilmetildietoxisilano, 3-glicidil oxipropilmetildimetoxisilano, 3-glicidil oxipropiltrietoxisilano, viniltrietoxisilano y viniltrimetoxisilano.
El grupo orgánico R1 no comprende ningún grupo funcional carboxilo, mercapto ni amino. Estos grupos reaccionan con los restos carbodiimido en la carbodiimida y darían como resultado un componente endurecedor B inestable.
Si el alcoxisilano es un tetraalcoxiortosilicato de fórmula general (II), R22 es preferiblemente un grupo alquilo con 1 o 2 átomos de carbono. Un alcoxisilano de fórmula general (II) particularmente adecuado es el tetraetilortosilicato (TEOS).
La relación en peso de la carbodiimida al alcoxisilano en el componente B es de 10:90 a 85:15, preferiblemente de 15:85 a 80:20.
El componente B endurecedor está prácticamente exento de agua. En este documento, sustancialmente exento de agua hace referencia a un contenido de agua menor que el 0,5 % en peso, preferiblemente menor que el 0,1 % en peso e incluso más preferiblemente menor que el 0,01 % en peso de agua, con respecto al peso total del componente B. Es preferible que el agua no se añada explícitamente, por ejemplo, para ajustar la viscosidad del componente B, sino que simplemente esté presente, si es que está presente, en pequeñas cantidades como parte de cualquier aditivo presente en el componente B.
El componente B puede comprender aditivos como antioxidantes o surfactantes en cantidades típicas. Preferiblemente, la cantidad total de aditivos en el componente B es del 0,1 % al 3,0 % en peso, con respecto al peso total del componente B.
Preferiblemente, el contenido total de carbodiimida y alcoxisilano en el componente B es de al menos el 50 % en peso, más preferiblemente de al menos el 70 % en peso o incluso de al menos el 80 % en peso. El contenido total de carbodiimida y alcoxisilano en el componente B puede ser de hasta el 100 % en peso, preferiblemente de hasta el 95 % en peso. Se prefiere particularmente un contenido total de carbodiimida y alcoxisilano del 70 % al 95 % en peso.
El componente B comprende preferiblemente un máximo del 5 % en peso de disolvente orgánico, más preferiblemente un máximo del 1 % en peso e incluso más preferiblemente está exento de disolvente orgánico. En este documento, se hace referencia a disolvente orgánico como cualquier compuesto orgánico volátil (COV), según lo especificado en la Directiva 2004/42/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 21 de abril de 2004.
El componente B se obtiene típicamente mezclando una carbodiimida (opcionalmente proporcionada como una mezcla de carbodiimida y un plastificante para controlar la viscosidad), el alcoxisilano y, opcionalmente, uno o más aditivos. En este documento, plastificante se refiere a un compuesto orgánico con un punto de ebullición inicial a presión estándar superior a 250 °C. Dicho compuesto es no volátil y, por lo tanto, no se considera un disolvente orgánico.
El componente B puede comprender, así, un plastificante, preferiblemente un plastificante de naturaleza hidrófila que permita su fácil dispersión en el componente acuoso A al combinarse los componentes A y B. Entre los plastificantes adecuados se incluyen el fosfato de tributoxietilo, el tetraetilenglicol dimetil éter, el mono(2-hexilhexanoato) de trietilenglicol y agentes coalescentes no volátiles. La cantidad de plastificante es preferiblemente del 0 % al 30 % en peso y más preferiblemente del 0 % al 15 % en peso, con respecto al peso de la carbodiimida.
La viscosidad del componente B debe ser lo suficientemente baja para que el componente B sea dispersable en el componente acuoso A. Preferiblemente, el componente B tiene una viscosidad máxima de 300 mPa.s, determinada con un viscosímetro rotatorio a una velocidad de cizallamiento de 3000 s-1 y una temperatura de 20 °C. Preferiblemente, la viscosidad es de al menos 10 mPa.s, más preferiblemente de al menos 20 mPa.s, determinada con un viscosímetro rotatorio a una velocidad de cizallamiento de 100 s-1 y una temperatura de 20 °C. La viscosidad puede controlarse ajustando la relación en peso de la carbodiimida y el alcoxisilano, el tamaño y los grupos funcionales de la carbodiimida, el tipo de alcoxisilano y el uso opcional de un plastificante o disolvente orgánico.
El componente A comprende una resina con funciones carboxilo disuelta o dispersa en fase acuosa, preferiblemente dispersa en fase acuosa. La resina con funciones carboxilo es un polímero formador de película y puede tener cualquier cadena principal polimérica adecuada, preferiblemente una cadena principal de poliuretano, poliacrilato, poliéster o un híbrido de estos, como un híbrido de poliéster-uretano o un híbrido de poliuretano-poliacrilato. Aún más preferiblemente, la resina con funciones carboxilo es un poliuretano con funciones carboxilo, un poliacrilato con funciones carboxilo o un híbrido de poliuretano-poliacrilato con funciones carboxilo. La resina con funciones carboxilo puede ser una combinación de dos o más resinas con funciones carboxilo.
Las funciones carboxilo de la resina reaccionan con los restos carbodiimido presentes en la carbodiimida. La resina comprende al menos dos grupos carboxilo por molécula de resina.
Preferiblemente, la resina con funciones carboxilo tiene un índice de acidez de 5 mg de KOH/g a 200 mg de KOH/g de polímero, más preferiblemente de 10 mg de KOH/g a 180 mg de KOH/g de polímero. El índice de acidez se determina mediante el método A de la norma ISO 2114.
La resina con funciones carboxilo puede comprender grupos funcionales distintos de los grupos carboxilo, preferiblemente grupos funcionales reticulables tales como grupos silanol o alcoxisililo.
El componente A puede comprender otra resina además de la resina con funciones carboxilo. Dicha resina adicional puede ser cualquier resina adecuada para su uso en una composición de recubrimiento acuosa, preferiblemente una resina dispersa en agua. Entre estas resinas adicionales se incluyen las de poliacrilato, alquídicas, de poliuretano, de poliéster y de poliamina, y combinaciones de dos o más de ellas.
El componente A comprende preferiblemente un máximo del 50 % en peso de otra resina, con respecto al peso total de sólidos de resina en el componente A, más preferiblemente un máximo del 30 % en peso e incluso más preferiblemente un máximo del 10 % en peso. En una realización, el componente A no contiene ninguna otra resina aparte de la resina con funciones carboxilo.
El componente A comprende preferiblemente del 20 % al 60 % en peso de sólidos de resina, más preferiblemente del 25 % al 45 % en peso, basado en el peso total del componente A.
El componente A puede comprender otros compuestos como pigmentos extensores, pigmentos de color, biocidas, disolventes coalescentes y cualquier aditivo habitualmente usado en composiciones de recubrimiento, como, por ejemplo, uno o más de los siguientes: surfactante, humectante, inhibidor de corrosión, antiespumante, dispersante, nivelador, estabilizador UV o antioxidante. El componente A puede comprender cualquier cantidad adecuada de pigmento, dependiendo del tipo de composición de recubrimiento. Habitualmente, el componente A comprende del 0 % al 70 % en peso de pigmentos extensores y/o pigmentos de color.
El componente A comprende preferiblemente una base para controlar la reactividad de los grupos carboxilo hacia los grupos carbodiimido en la carbodiimida en el componente B, más preferiblemente una base volátil, incluso más preferiblemente una base volátil seleccionada del grupo que consiste en amoníaco y compuestos de amina orgánica que tienen hasta 6 átomos de carbono, tales como metilamina, dimetilamina, trimetilamina, etilamina, dietilamina, dimetiletilamina y trietilamina.
La composición de recubrimiento, es decir, los componentes A y B combinados, comprende preferiblemente del 3 % al 100 % en peso de alcoxisilano, basado en el peso de sólido de la resina con funciones carboxilo, más preferiblemente del 4 % al 80 % en peso, incluso más preferiblemente del 5 % al 50 % en peso.
En este documento la referencia al contenido de sólidos con respecto a un compuesto orgánico es al contenido no volátil determinado según la norma ISO 3251:2008(E) calentando una muestra de 1 gramo durante 60 minutos a 125 °C.
La composición de recubrimiento puede comprender cualquier relación en peso adecuada entre el componente B y el componente A. Preferiblemente, la composición de recubrimiento comprende al menos un 3 % en peso, más preferiblemente de al menos un 5 % a un 50 % en peso, incluso más preferiblemente de un 7 % a un 40 % en peso o de un 8 % a un 30 % en peso del componente endurecedor B, basado en el peso del componente de resina A.
La composición de recubrimiento puede comprender pigmentos extensores, pigmentos de color, biocida y cualquier aditivo típico de las composiciones de recubrimiento acuosas. Los pigmentos, el biocida, el disolvente coalescente y cualquier aditivo pueden estar presentes en el componente de resina A, en el componente endurecedor B o en ambos componentes. Preferiblemente, cualquier pigmento extensor o pigmento de color está comprendido en el componente de resina A.
La composición de recubrimiento puede comprender un catalizador de reticulación, en particular, un catalizador que catalice la reticulación de grupos alcoxisililo o silanol formados tras la hidrólisis de grupos alcoxisililo. Dichos catalizadores son conocidos en la técnica. Los catalizadores de reticulación adecuados comprenden ácidos o bases fuertes, opcionalmente bloqueados, y sales organometálicas, como las sales de organoestaño. Entre los ejemplos de catalizadores adecuados se incluyen el ácido para-toluenosulfónico, el ácido metilsulfónico, el 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU), el 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (DABCO), la 1,1,3,3-tetrametilguanidina (TMG) y el dilaurato de dibutilestaño (DBTL).
La composición de recubrimiento puede aplicarse adecuadamente a un sustrato tras la combinación de los componentes A y B. La composición de recubrimiento puede curarse a cualquier temperatura adecuada, tanto a temperatura ambiente, por ejemplo, entre 10 °C y 80 °C, como a temperaturas elevadas, por ejemplo, entre 80 °C y 120 °C. Al aplicarse a un sustrato y dejarse curar, se forma un recubrimiento reticulado con buena dureza, resistencia al rayado y resistencia química.
La composición de recubrimiento puede usarse como recubrimiento protector o decorativo sobre cualquier tipo de sustrato, en particular, metal, plástico (incluidos los sustratos compuestos), madera o cerámica (incluidos el hormigón y el vidrio). La composición de recubrimiento puede usarse como recubrimiento de imprimación, es decir, aplicarse directamente sobre un sustrato, o como capa de acabado sobre un sustrato imprimado. También puede usarse como capa intermedia, capa superior o capa transparente en un sistema de recubrimiento multicapa.
La invención se ilustra además mediante los siguientes ejemplos no limitativos.
Ejemplos
Los ingredientes usados en los ejemplos se muestran en la Tabla 1.
T l 1. In r i n
Ejemplo 1
Para diversos componentes endurecedores, con diferentes relaciones en peso de carbodiimida y alcoxisilano, se determinó la facilidad de emulsificación en fase acuosa de la siguiente manera. Los componentes endurecedores se prepararon mezclando carbodiimida (CDI) y alcoxisilano (silano) en las relaciones indicadas en la Tabla 2. Después, el componente endurecedor se mezcló con agua en una relación en peso de 1:1. La facilidad de emulsificación se clasificó de 1 (separación de fases) a 5 (fácil de emulsionar con agitación manual) de la siguiente manera:
1. Se requirió agitación mecánica para la emulsificación. Se produjo separación de fases.
2. Se necesitó agitación mecánica prolongada para la emulsificación. No se produjo separación de fases. 3. Se necesitó agitación mecánica ligera para la emulsificación. No se produjo separación de fases.
4. Fue necesario agitar manualmente para lograr la emulsificación.
5. Fácil emulsificación mediante agitación manual.
Los resultados muestran que la emulsificación del componente endurecedor mediante agitación manual simple es deficiente (clasificaciones 1 y 2) si la relación de peso de carbodiimida a alcoxisilano está fuera del intervalo de 10:90 a 85:15.
Tabla 2. Facilidad de emulsificación del com onente endurecedor en una fase^ acuosa
Ejemplo 2
Se prepararon diferentes composiciones de recubrimiento combinando un componente de resina con un componente endurecedor exento de agua, como se indica en la Tabla 3. Los componentes endurecedores que comprendían carbodiimida y alcoxisilano se prepararon mezclando la carbodiimida (CDI) y el alcoxisilano (silano) en el porcentaje en peso indicado en la Tabla 3. Las composiciones de recubrimiento 4, 6, 10, 14, 18 y 19 son según la invención; las composiciones de recubrimiento 1-3, 5, 7-9, 11-13 y 15-17 son composiciones de comparación.
Las composiciones de recubrimiento se aplicaron sobre paneles de estaño usando una barra de estiramiento con un espesor de película húmeda de 100 p y se secaron durante una semana a 23 °C y un 50 % de humedad relativa.
La resistencia química de los recubrimientos secos se determinó según el método A de ASTM D5402 usando metiletilcetona (MEK) como disolvente.
La dureza de la película de los recubrimientos secos se determinó según la prueba del lápiz según la norma ISO 15184.
Los resultados de las mediciones de resistencia química y dureza se muestran en la Tabla 3. La adición de un componente endurecedor con carbodiimida y alcoxisilano mejora la resistencia química del recubrimiento resultante en comparación con una composición de recubrimiento sin dicho endurecedor o con un endurecedor que solo comprenda carbodiimida o alcoxisilano. La dureza de lápiz del recubrimiento mejora o es comparable a la de un recubrimiento elaborado con una composición con un endurecedor que solo comprende carbodiimida o alcoxisilano.
Tabla 3. Com osiciones de recubrimiento 1 a 19: com osición ro iedades del recubrimiento
* Composición comparativa del recubrimiento
a % en peso del componente endurecedor B basado en el peso total del componente de resina A
X: El componente endurecedor no se puede emulsionar manualmente en el componente de resina acuosa Ejemplo 3
Se prepararon dos composiciones de recubrimiento diferentes combinando un componente de resina A (R5: la misma resina que en R1, pero ahora con una pequeña cantidad de n-butilglicol como disolvente coalescente) con un componente endurecedor B exento de agua, como se indica en la Tabla 4. Los componentes endurecedores que comprenden carbodiimida y alcoxisilano se prepararon mezclando la carbodiimida y el alcoxisilano en el porcentaje en peso indicado en la Tabla 4.
Las composiciones de recubrimiento se aplicaron sobre paneles de estaño como se describe en el Ejemplo 3. La resistencia química y la dureza de la película de los recubrimientos secos se determinaron como se describe en el Ejemplo 2. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
a % en peso del componente endurecedor B basado en el peso total del componente de resina A Ejemplo 4
Se prepararon dos composiciones de recubrimiento diferentes combinando un componente de resina A (R1) con un componente endurecedor exento de agua B, como se indica en la Tabla 5. Los componentes endurecedores que comprendían carbodiimida y alcoxisilano se prepararon mezclando la carbodiimida y el alcoxisilano en el porcentaje en peso indicado en la Tabla 5.
Las composiciones de recubrimiento se aplicaron sobre paneles de estaño como se describe en el Ejemplo 3. La resistencia química y la dureza de la película de los recubrimientos secos se determinaron como se describe en el Ejemplo 2. Los resultados se muestran en la Tabla 5.
T l . m i i n r rimi n l E m l 4: m i i n r i l r rimi n
a % en peso del componente endurecedor B basado en el peso total del componente de resina A
Claims (12)
1. Una composición de recubrimiento acuosa de dos componentes que comprende:
A un componente de resina acuosa que comprende una resina con funciones carboxilo; y
B un componente endurecedor sustancialmente exento de agua que comprende:
una carbodiimida que comprende de 1 a 20 restos carbodiimido y grupos emulsionantes no iónicos terminales y/o colgantes; y
un alcoxilsilano seleccionado del grupo que consiste en un alcoxisilano de fórmula general (I)
R1[-(CH2)n-Si(OR2)3-m(R3)m]p (I) y un tetraalquilortosilicato de fórmula general (II)
Si(OR2)4 (II) en donde
m es 0 o 1;
n es un número entero con un valor de 0 a 6;
p es 1 o 2, preferiblemente 1;
R1 es un grupo orgánico que comprende un grupo epóxido, un grupo vinilo o un grupo (met)acriloílo, o es un átomo de hidrógeno
y R1 no comprende un grupo funcional carboxilo, un grupo funcional mercapto o un grupo funcional amino; R2 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; y
R3 es un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono.
en donde la relación en peso de la carbodiimida al alcoxisilano en el componente endurecedor B es de 10:90 a 85:15.
2. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según la reivindicación 1 que comprende del 4 % al 80 % en peso del alcoxisilano, basado en el peso de sólido de la resina con funciones carboxilo.
3. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según la reivindicación 2 que comprende del 5 % al 50 % en peso de alcoxisilano, basado en el peso de sólido de la resina con funciones carboxilo.
4. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los grupos emulsionantes no iónicos se seleccionan del grupo que consiste en grupos poli(etilenglicol)alquil éter, grupos poli(propilenglicol)alquil éter y grupos poli(etilenglicol/propilenglicol)alquil éter con un peso molecular de 100 Dalton a 3000 Dalton.
5. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la carbodiimida comprende grupos funcionales alcoxisililo o alquilalcoxisililo.
6. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde R2 y R3 son, independientemente, un grupo alquilo que tiene 1 o 2 átomos de carbono.
7. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según la reivindicación 6, en donde el alcoxisilano se selecciona del grupo que consiste en 3-glicidiloxipropil trimetoxisilano, 3-glicidiloxipropilmetil dietoxisilano, 3-glicidiloxi propilmetildimetoxisilano, 3-glicidiloxipropiltrietoxisilano, viniltrietoxisilano y viniltrimetoxisilano.
8. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la relación en peso de la carbodiimida al alcoxisilano en el componente endurecedor B es de 15:85 a 80:20.
9. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente B comprende como máximo un 5 % en peso de disolvente orgánico, preferiblemente como máximo un 1 % en peso y más preferiblemente está exento de disolvente orgánico.
10. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente B tiene una viscosidad de como máximo 300 mPa.s determinada usando un viscosímetro rotatorio a una velocidad de cizallamiento de 3000 s-1 y una temperatura de 20 °C.
11. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente A comprende la resina con funciones carboxilo dispersa en una fase acuosa.
12. Una composición de recubrimiento acuoso de dos componentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la resina con funciones carboxilo es un poliuretano con funciones carboxilo, un poliacrilato con funciones carboxilo o un híbrido de poliuretano-poliacrilato con funciones carboxilo.
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