ES2222046T3 - Composicion de revestimiento. - Google Patents
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Abstract
Una mezcla de pintura a base de disolvente pigmentada que puede convertirse en una composición de revestimiento a base de agua, que comprende: i) una dispersión de pigmento a base de agua que comprende pigmento dispersado en agua en presencia de un dispersante de pigmento, estando la propia dispersión de pigmento acuosa en dispersión en ii) una solución en un disolvente orgánico de polímero con grupos funcionales y grupos hidrofílicos.
Description
Composición de revestimiento.
Esta invención se refiere a una composición de
revestimiento, a determinadas composiciones intermedias en su
preparación, a un proceso para preparar la composición y al uso de
la composición en un proceso de revestimiento.
Un mercado significativo para pinturas es el
repintado de vehículos a motor tras la reparación o
reacondicionamiento por daños producidos por colisión. A esto se
hace frecuentemente referencia como reacabado automotriz. Uno de los
tipos más comunes de pinturas de reacabado automotriz actualmente en
el mercado comprende un polímero con función hidroxilo y un
reticulante de poliisocianato en un disolvente orgánico. Debido a
que el polímero y el reticulante reaccionan juntos desde el momento
en que se los mezcla, normalmente se distribuyen al usuario final
como dos componentes independientes que se mezclan poco antes de
usarlos. Por este motivo, a menudo se les llama pinturas de "dos
componentes".
En la práctica, el componente que contiene el
polímero también contiene otros componentes como pigmentos, cargas,
diluentes u otros aditivos que pudieran ser necesarios para dar a la
pintura su color definitivo o para modificar sus propiedades. Los
pigmentos o diluentes son materiales en partículas que se mantienen
en dispersión estable en la composición a base de disolvente
mediante un dispersante de pigmentos. Al preparar las composiciones,
en primer lugar normalmente se hace una mezcla base de pigmentos con
los pigmentos, cargas y diluentes. Se forma una mezcla base de
pigmentos mezclando los pigmentos, cargas y diluentes y el
dispersante de pigmentos, normalmente con un poco de disolvente, en
un mezclador de alta cizalladura como un molino de bolas para
separar a fondo las partículas de pigmento y revestirlas con
dispersante. La mezcla base resultante se combina entonces con
polímero y disolvente para formar la composición conocida como
"mezcla de pintura" que se vende al usuario final. El usuario
combina entonces esta mezcla de pintura con una solución del
reticulante en disolvente orgánico, al que se hará referencia como
"endurecedor", justo antes de usarlo.
Existe una presión medioambiental y legislativa
para reducir la emisión de disolventes orgánicos de las
composiciones de revestimiento cuando éstas se aplican y secan para
formar una capa de pintura. Una forma de conseguir dicha reducción
es utilizar composiciones a base de agua.
Producir un equivalente a base de agua de la
pintura de dos componentes para el reacabado automotriz descrita
anteriormente no es simplemente cuestión de sustituir todo el
disolvente por agua. Cada componente debe modificarse para hacerlo
soluble o dispersable en agua. Particularmente, la modificación
implicaría necesariamente la introducción de grupos hidrofílicos en
el reticulante que debe hacerse dispersable en agua. Se ha
descubierto que la introducción de grupos hidrofílicos en el
reticulante hace que la capa final de pintura sea más sensible al
agua, haciendo que esta ruta no resulte atractiva para producir
pinturas de reacabado de alto rendimiento con buena resistencia al
agua.
En una alternativa (véase el documento
EP-358979) se produce el polímero en un disolvente
orgánico. Al completar la reacción de polimerización se elimina el
disolvente orgánico y el polímero se convierte en una solución o
dispersión acuosa. Entonces se puede añadir el pigmento a la
solución o dispersión acuosa de polímero (de ser necesario), antes
de añadir los reticulantes de isocianato.
No obstante, es deseable obtener revestimientos
con una resistencia al agua mejorada en comparación con la
resistencia al agua de revestimientos producidos de acuerdo con el
documento EP-358979. Esto se consigue según la
presente invención usando una solución en un disolvente orgánico de
polímero con grupo funcional y grupo hidrofílico en la que se ha
dispersado una dispersión de pigmento a base de agua.
Un método alternativo propuesto para producir una
composición de dos componentes a base de agua usa una mezcla de
pintura a base de disolvente. El polímero y el reticulante se
escogen para que sean solubles en un disolvente orgánico y se hace
la mezcla base de pigmento usando un dispersante de pigmento
compatible con el disolvente. El polímero se disuelve y el pigmento
se dispersa en el disolvente orgánico para formar la mezcla de
pintura a base de disolvente. El usuario final disuelve el
reticulante en la mezcla de pintura a base de disolvente para formar
una mezcla de pintura activada que luego se dispersa en agua para
formar la composición de revestimiento a base de agua lista para su
uso.
Se ha descubierto que esta ruta puede
proporcionar composiciones de dos componentes a base de agua con un
rendimiento equivalente al de las composiciones a base de
disolvente. El problema con esta ruta es que a pesar de que la
mayoría del fluido transportador puede ser agua, existe un
relativamente alto nivel de disolvente presente de la mezcla de
pintura a base de disolvente. Los niveles de disolvente en
composiciones esencialmente a base de agua se expresan a menudo como
contenido orgánico volátil (COV) en gramos por litro de composición
sin incluir el agua (g/l). En el caso de composiciones de
imprimación, estos tipos de composición aún tienen un COV en la
región de 350 g/l. Este es un nivel inferior que las composiciones
de imprimación a base de disolvente convencionales, aunque las
normativas actuales y futuras se dirigen hacia un nivel de 250 g/l,
y es claramente deseable contar con un nivel aún más bajo. En el
caso de composiciones de acabado final de una sola capa estos tipos
de composiciones aún tienen un COV en la región de 420 g/l, que de
nuevo vuelve a ser inferior que el de las composiciones de acabado
final a base de disolvente convencionales, aunque las normativas
actuales y futuras se dirigen hacia un nivel de 340 g/l, aunque es
claramente deseable un nivel aún más bajo.
Los autores de la invención han descubierto ahora
que es posible reducir el COV de estos tipos de composiciones,
usando una mezcla base de pigmentos a base de agua. Esta mezcla base
a base de agua se dispersa en una solución del polímero en un
disolvente orgánico para formar la mezcla de pintura. El polímero
posee grupos hidrofílicos, de modo que actúa para estabilizar la
emulsión de agua en aceite de la mezcla base en la solución de
polímero. También posee grupos funcionales que reaccionarán con el
reticulante. Se usa un reticulante que no esté modificado
hidrofílicamente y que sea soluble en el disolvente orgánico. Justo
antes de usarlo, se añade el reticulante a esta dispersión y se
disuelve en el disolvente y luego esta mezcla se dispersa finalmente
en agua. El polímero también estabiliza esta dispersión de aceite en
agua. Este método permite el uso de reticulantes sin grupos
hidrofílicos, permitiendo al mismo tiempo la formación de
composiciones con un contenido orgánico volátil significativamente
inferior que el de las realizadas siguiendo rutas
convencionales.
Según la presente invención se proporciona una
mezcla de pinturas pigmentada a base de disolvente que puede
convertirse en una composición de revestimiento a base de agua, que
comprende;
i) una dispersión de pigmento a base de agua, que
comprende pigmento en dispersión en agua en presencia de un
dispersante de pigmentos, estando la propia dispersión de pigmento a
base de agua en dispersión con
ii) una solución en un disolvente orgánico de
polímero con grupos funcionales y grupos hidrofílicos.
La presente invención también proporciona una
mezcla de pintura activada a base de disolvente que comprende la
mezcla de pintura a base de disolvente y un reticulante que se
disuelve en el disolvente orgánico.
La presente invención también proporciona una
composición de revestimiento a base de agua que comprende una
dispersión en un medio acuoso de la mezcla de pintura activada a
base de disolvente.
Según la presente invención también se
proporciona un proceso para producir una mezcla de pintura a base de
disolvente que puede convertirse en una composición de revestimiento
pigmentada a base de agua que comprende un polímero con grupos
funcionales y grupos hidrofílicos y un reticulante para el polímero,
que comprende las etapas de:
i) formar una solución del polímero en un
disolvente orgánico,
ii) dispersar una dispersión de pigmento a base
de agua en la solución de polímero.
La presente invención también proporciona un
proceso para producir una mezcla de pintura activada a base de
disolvente que puede convertirse en una composición de revestimiento
acuosa, comprendiendo la etapa de añadir a la mezcla de pintura a
base de disolvente un reticulante que es soluble en el disolvente
orgánico y formar una solución del reticulante en el disolvente.
La presente invención también proporciona un
proceso para producir una composición de revestimiento acuosa que
comprende la etapa adicional de emulsionar la mezcla de pintura
activada a base de disolvente en un medio acuoso.
Disolventes orgánicos incluyen cualquier
disolvente no acuoso que puede usarse para disolver el polímero y
que posee poca o ninguna solubilidad en agua. Puede ser un
hidrocarburo alifático o aromático tal como Solvesso 100®, tolueno o
xileno, un alcohol tal como butanol o isopropanol, un éster tal como
acetato de butilo o acetato de etilo, una cetona tal como acetona,
metilisobutilcetona o metiletilcetona, un éter, un
éter-alcohol o un éter-éster o una mezcla de
cualquiera de ellos.
El polímero puede ser cualquier polímero con
grupos funcionales y grupos hidrofílicos, que puede actuar para
estabilizar la dispersión de la mezcla base acuosa en la solución de
polímero y que puede estabilizar la emulsión de mezcla de pintura
activada en la fase acuosa.
Los grupos funcionales son grupos que pueden
reaccionar con un reticulante para reticular el polímero en la capa
de revestimiento definitiva. Por ejemplo, los grupos funcionales
pueden ser grupos amina, grupos hidroxilo, grupos acetoacetato,
grupos silano, grupos ácido carboxílico o grupos epoxi,
preferiblemente grupos hidroxilo o grupos epoxi y lo más
preferiblemente grupos hidroxilo. Ejemplos de grupos hidrofílicos
adecuados son grupos ácido carboxílico y grupos amina. Cuando los
grupos hidrofílicos son grupos ácido carboxílico, el polímero tiene
preferiblemente un índice de acidez de 20 a 250. Cuando los grupos
hidrofílicos son grupos amina, el polímero tiene preferiblemente un
índice de amina de 20 a 250. Preferiblemente, los grupos ácido o
amina del polímero están al menos parcialmente neutralizados y más
preferiblemente, están completamente neutralizados. Por ejemplo, los
grupos ácido pueden neutralizarse usando una base adecuada tal como
amoníaco o una amina tal como dimetiletanolamina, y los grupos amina
pueden neutralizarse usando un ácido tal como ácido láctico o ácido
acético. Cuando los grupos hidrofílicos son grupos amina o grupos
ácido carboxílico, éstos pueden actuar también como grupos
funcionales.
El polímero puede ser un polímero de adición
vinílico, un poliéster, un poliuretano, un
poliéster-poliuretano mixto o un polímero de epoxi,
preferiblemente un polímero de adición vinílico, un poliéster, un
poliuretano o un poliéster-poliuretano mixto y más
preferiblemente un polímero de adición vinílico.
Polímeros preferidos poseen un peso molecular
medio numérico, medido por cromatografía de permeación en gel, de
700 a 10.000, más preferiblemente de 1.000 a 4.000. Preferiblemente,
cuando el polímero tiene grupos hidroxilo posee un índice de
hidroxilo de 5 a 500, más preferiblemente de 50 a 250.
Los polímeros preferidos tienen un índice de
acidez (IA) de hasta 50. El índice de acidez es la masa de hidróxido
de potasio en miligramos necesaria para neutralizar los grupos ácido
en 1 gramo de resina sólida.
Los poliésteres adecuados se derivan de un ácido
polibásico y un compuesto polihidroxilado y tiene normalmente
función hidroxilo.
Los ácidos polibásicos son compuestos con dos o
más grupos de ácido carboxílico. Dichos ácidos polibásicos son bien
conocidos en la técnica del poliéster. Ejemplos de ácidos
polibásicos adecuados son ácidos alcano
C_{1-6}-dioicos tales como ácido
succínico, ácido glutárico, ácido adípico o ácido hexanodioico,
ácidos cicloalifáticos tales como ácido hexahidroftálico, ácidos
alcanodioicos insaturados tales como ácidos fumárico o maleico,
ácidos diméricos, y ácidos aromáticos tales como ácido ftálico,
ácido isoftálico y ácido trimelítico. En lugar de los ácidos libres
se pueden usar derivados formadores de ésteres de dichos ácidos.
Derivados formadores de ésteres incluyen anhídridos y alquilos
inferiores, por ejemplo ésteres de metilo o etilo. Pueden usarse
mezclas de dos o más ácidos o de sus derivados formadores de
éster.
Los compuestos polihidroxilados son compuestos
con dos o más grupos hidroxilo y son bien conocidos en la técnica
del poliéster. Ejemplos de compuestos polihidroxilados adecuados son
dioles tales como etilenglicol, propilenglicol,
1-3-propanodiol, butilenglicol,
1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol,
neopentilglicol, trioles tales como trimetilolpropano y glicerol,
tetroles tales como pentaeritritol y polioles superiores tales como
sorbitol. Pueden usarse mezclas de dos o más de estos polioles.
Los poliuretanos o mezclas de
poliéster-poliuretano pueden formarse de forma
similar a los poliésteres, aunque usando un di- o
poli-isocianato en lugar de algunos o de todos los
ácidos polibásicos. Generalmente tienen función hidroxilo.
Diisocianatos adecuados son diisocianato de tetrametilxileno,
diisocianato de hexametileno, diisocianato de isoforona y
diisocianato de tolueno. Poliisocianatos adecuados incluyen los
trímeros de isocianurato, alofanatos y uretdionas de diisocianatos
tales como los descritos anteriormente, así como los productos de
reacción de estos diisocianatos con polioles. Los polioles son
compuestos con dos o más grupos hidroxilo. Polioles adecuados
incluyen trimetilolpropano, glicerol y pentaeritritol. Muchos de
dichos poliisocianatos están disponibles comercialmente, por ejemplo
bajo la marca comercial Desmodur de Bayer o la marca comercial
Tolonate de Rhodia.
El poliéster, poliuretano o
poliéster-poliuretano pueden formarse por medios
convencionales. Generalmente, los componentes del poliéster se
funden juntos o se disuelven en un disolvente adecuado, tal como
xileno. La masa fundida o solución se calienta entonces para separar
el agua producida en la reacción entre los grupos ácido e hidroxilo.
Cuando los componentes se funden juntos, el agua puede separarse
utilizando una columna de fraccionamiento a temperaturas entre 150 y
250ºC. Cuando los componentes se disuelven en un disolvente, el agua
puede separarse convenientemente por destilación azeotrópica usando
un aparato Dean y Stark a la temperatura de reflujo del disolvente.
Puede usarse una combinación de estos métodos, fundiendo
inicialmente los componentes conjuntamente y separando el agua con
una columna de fraccionamiento y luego añadiendo disolvente y
separando más agua utilizando un aparato Dean y Stark. Si hay que
incluir un poliisocianato para producir un
poliéster-poliuretano, éste se añade generalmente
tras la reacción de los otros componentes y a una temperatura
inferior, tal como entre 50 y 100ºC, puesto que los grupos
isocianato son mucho más reactivos que los grupos ácido o éster.
Los polímeros de adición acrílicos se derivan de
monómeros etilénicamente insaturados polimerizables tales como
monómeros vinílicos o acrílicos, y comprenden unidades funcionales,
unidades hidrofílicas y unidades estructurales. Siempre que se haga
referencia en la presente memoria a la expresión monómero acrílico
se hace referencia a ésteres de ácido acrílico o metacrílico. El
término (met)acrilato hace referencia tanto a acrilato como a
metacrilato y la expresión ácido (met)acrílico se refiere
igualmente a ácido acrílico o metacrílico.
Las unidades funcionales se derivan de monómeros
vinílicos o acrílicos que tienen grupos funcionales en ellos. Por
ejemplo, puede usarse metacrilato de glicidilo para producir un
polímero con grupos con función epoxi y se puede usar metacrilato de
aminoetilo para producir un polímero con grupos con función amina.
Pueden hacerse polímeros con grupos con función hidroxilo usando
monómeros vinílicos o acrílicos con función hidroxilo. Un ejemplo de
un monómero vinílico con función hidroxilo es el alcohol vinílico.
Ejemplos de monómeros acrílicos con función hidroxilo son
(met)acrilato de hidroxietilo, (met)acrilato de
hidroxibutilo e (met)acrilato de hidroxipropilo.
Otros ejemplos de monómeros con función hidroxilo
adecuados son los productos de reacción de (met)acrilato de
glicidilo con ácidos monocarboxílicos, tales como ácido versático y
el producto de reacción del ácido (met)acrílico con
compuestos monoepóxi tales como Cardura E® (el éster glicidílico de
ácido versático; de Shell).
Las unidades hidrofílicas se derivan de monómeros
con grupos hidrofílicos. Ejemplos de monómeros con grupos
hidrofílicos son monómeros con función ácido, tales como ácido
acrílico y ácido metacrílico y monómeros con función amina tales
como acrilato de dimetilaminoetilo.
Las unidades estructurales se derivan de
monómeros que no tienen ningún grupo funcional que reaccione con el
reticulante, ni ningún grupo hidrofílico. Ejemplos de monómeros de
los que pueden derivarse unidades estructurales son monómeros
vinílicos no funcionales y ésteres alquílicos de ácido
(met)acrílico.
Ejemplos de monómeros vinílicos no funcionales
adecuados son estireno, terc-butilestireno y alfa
metil estireno, preferiblemente alfa metil estireno. Ejemplos de
ésteres alquílicos adecuados del ácido (met)acrílico son
ésteres alquílicos C_{1-12} tales como
(met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo,
(met)acrilato de n-butilo,
(met)acrilato de t-butilo,
(met)acrilato de n-propilo y
(met)acrilato de isobornilo.
También pueden añadirse reguladores del peso
molecular tales como compuestos de mercapto, por ejemplo
n-octil mercaptano, para controlar el peso
molecular.
Los polímeros de adición acrílicos preferidos
poseen una temperatura de transición vítrea teórica (Fox Tg) de -30
a 80ºC, más preferiblemente -10 a 50ºC.
Muchos polímeros de adición acrílicos adecuados
están comercialmente disponibles. También pueden producirse por
medios convencionales. El polímero de adición acrílico puede
producirse poniendo en contacto una mezcla de los monómeros
adecuados con un iniciador de polimerización a una temperatura a la
que tiene lugar la polimerización. Por ejemplo, la mezcla de
monómeros puede alimentarse lentamente a una solución del iniciador
mantenido a la temperatura de polimerización o bien puede
alimentarse el iniciador a un disolvente a la temperatura de
polimerización simultáneamente con la mezcla de monómeros.
Iniciadores adecuados son iniciadores azo tales
como azodiisobutironitrilo y
2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo)
o iniciadores peroxi tales como peróxido de benzoílo.
El pigmento se dispersa en agua usando un
dispersante de pigmentos adecuado. Un dispersante de pigmentos
adecuado es Dispex GA40®.
El término pigmento incluye cargas y diluentes,
así como pigmentos convencionales. Los pigmentos son materiales en
partículas que imparten color u opacidad a la capa final de pintura.
Los diluentes y las cargas son normalmente materiales inorgánicos
que pueden usarse para reducir el coste de una formulación o para
modificar sus propiedades. Particularmente, las cargas y los
diluentes pueden usarse en imprimadores para mejorar su capacidad de
ocultar pequeñas imperfecciones superficiales y también para
facilitar su lijado para conseguir una superficie más lisa para la
subsiguiente aplicación de la pintura de acabado. Se ha determinado
que el proceso de la presente invención es particularmente
beneficioso en la producción de pinturas de imprimación debido a que
éstas contienen un nivel de pigmento relativamente elevado, de modo
que la reducción del COV lograda mediante este proceso resulta
especialmente destacable.
Los reticulantes son compuestos que reaccionan
con al menos dos grupos funcionales en el polímero para reticular la
composición. Cuando los grupos funcionales son grupos ácido
carboxílico, un ejemplo de reticulante adecuado es una carbodiimida.
Cuando los grupos funcionales son grupos amina, ejemplos de
reticulantes adecuados son poliepóxidos y poliisocianatos. Cuando
los grupos funcionales son grupos epoxi, ejemplos de reticulantes
adecuados son poliaminas. Cuando los grupos funcionales del polímero
son grupos hidroxilo, ejemplos de reticulantes adecuados son fenol
formaldehídos, melamina formaldehídos y poliisocianatos.
Los poliisocianatos son los reticulantes
preferidos. Los poliisocianatos son compuestos con dos o más grupos
isocianato por molécula y son bien conocidos en la técnica de los
revestimientos. Los grupos isocianato pueden bloquearse, aunque se
prefieren los grupos isocianato libre.
Diisocianatos adecuados son diisocianato de
tetrametilxileno, diisocianato de hexametileno, diisocianato de
tolueno y diisocianato de isoforona. Preferiblemente el
poliisocianato posee una funcionalidad isocianato de 2,5 o más
grupos isocianato por molécula. Poliisocianatos adecuados de este
tipo incluyen los trímeros de isocianurato, alofanatos y uretdionas
de diisocianatos tales como los descritos anteriormente, así como
los productos de reacción de dichos diisocianatos con polioles. Los
polioles son compuestos con tres o más grupos hidroxilo. Polioles
adecuados incluyen trimetilol propano, glicerol y pentaeritritol.
Muchos de dichos poliisocianatos están comercialmente disponibles,
por ejemplo bajo la marca comercial Desmodur de Bayer o la marca
comercial Tolonate de Rhodia.
El medio acuoso comprende al menos 50% en peso de
agua, preferiblemente al menos 90% y más preferiblemente,
prácticamente todo, por ejemplo 99,5% de agua. Los otros componentes
del medio acuoso pueden ser disolventes orgánicos miscibles en
agua.
Las composiciones también pueden contener
catalizadores para la reacción entre los grupos funcionales del
polímero y el reticulante. Por ejemplo, catalizadores adecuados para
la reacción isocianato-hidroxilo incluyen
catalizadores de estaño tales como dilaurato de dibutilestaño y
catalizadores del tipo amina tales como trietilamina. Las
composiciones también pueden contener otros aditivos de pintura
convencionales tales como pigmentos, cargas, absorbedores UV y
fluidificantes.
La solución de polímero puede formarse preparando
el polímero en disolvente orgánico o simplemente agitando el
polímero con el disolvente orgánico.
La mezcla base de pigmento puede hacerse
mezclando los pigmentos, cargas y diluentes y el dispersante de
pigmentos, opcionalmente con un poco de agua en un mezclador de alta
cizalladura como un molino de bolas o un dispersador rotatorio de
alta velocidad para separar a fondo las partículas de pigmento y
revestirlas de dispersante.
El reticulante puede disolverse en el disolvente
orgánico mezclando, por ejemplo agitando. La mezcla de polímero a
base de disolvente, reticulante y mezcla de base a base de agua
dispersada puede dispersarse en el medio acuoso mediante
agitación.
La composición de revestimiento de la invención
puede aplicarse a la superficie de un sustrato y dejando o
provocando que se seque y cure. Según la presente invención se
proporciona un proceso para revestir un sustrato, que comprende las
etapas de aplicar una capa de una composición de revestimiento según
la presente invención a una superficie del substrato, provocando o
permitiendo después que la capa cure.
La composición de revestimiento puede aplicarse
por medios convencionales tales como pincel, rodillo o
pulverización, preferiblemente mediante pulverización. El sustrato
puede ser, por ejemplo, metal, plástico, madera o cristal. Las
composiciones resultan especialmente útiles en el reacabado de
vehículos a motor cuando pueden usarse como pintura de acabado, a
pesar de que resultan especialmente útiles como imprimación.
La capa aplicada puede dejarse curar a
temperatura ambiente en el caso en que el polímero y el reticulante
reaccionen juntos a temperatura ambiente. De forma alternativa, la
capa puede cocerse a temperaturas elevadas, por ejemplo
50-120ºC para acelerar el curado. El secado y el
curado tardan normalmente entre 5 minutos y 24 horas en función de
las condiciones ambientales y de los componentes particulares
utilizados. Convenientemente tarda entre alrededor de 15 minutos y
alrededor de 5 horas.
Según la presente invención se proporciona
también un artículo recubierto que puede obtenerse mediante el
proceso.
La invención se ilustrará a continuación mediante
los siguientes ejemplos en los que todas las partes son en peso.
Se mezclaron conjuntamente un dispersante (Dispex
GA40®, 2,991 partes), un agente antiespumante (Synperionic DF210®,
0,300 partes) y agua (11,762 partes) y se introdujeron en un
dispersador de alta velocidad. Se puso en marcha el dispersador y se
añadió constantemente óxido de zinc (2,054 partes), fosfato de zinc
(14,266), talco (24,414 partes), carbonato cálcico (16,270 partes),
dióxido de titanio (Tipure R960-09®, 21,563 partes)
y dispersión orgánica negra (Sandosperse®, 0,498 partes) para evitar
la formación de grumos. Se añadió agua (5,882) con el pigmento para
mantener una mezcla fluida. La agitación a alta velocidad se
continuó durante 45 a 60 minutos. El mezclado continuó durante 5
minutos más.
Se añadió lentamente una mezcla de alfa metil
estireno (6,65 partes), acrilato de butilo terciario(19,96
partes), acrilato de hidroxibutilo (19.16 partes), acrilato de
butilo (11,99 partes), ácido acrílico (2,14 partes),
azidiisobutironitrilo (Vazo 67®, 2,57 partes),
n-octil mercaptano (2,33 partes) y acetato de butilo
(7,18 partes) a una mezcla de acetato de butilo (21,14 partes) y
alfa metil estireno (6,65 partes) durante 180 minutos a una
temperatura de 135ºC. La mezcla se mantuvo a 135ºC durante 15
minutos y luego se añadió más iniciador (Triganox 21S®, 0,115
partes). La mezcla se agitó durante 60 minutos más, tras lo cual se
añadió más iniciador (Triganox 21S®, 0,115 partes). La mezcla se
mantuvo a 135ºC durante 60 minutos antes de dejarla enfriar.
El polímero con función hidroxilo tenía un índice
de acidez de 28.
Se añadió una mezcla de dimetilaminoetanol (0,57
partes) y agua (5,16 partes) a la solución de polímero producida en
el punto 2 anterior (15,77 partes). Se añadió esta mezcla a la
mezcla base de pigmento preparada en el punto 1 anterior (73,87
partes) con agitación, seguido de acetato de butilo (4,57 partes) y
catalizador de dilaurato de dibutilestaño (0,06 partes).
Se elaboraron tres composiciones de imprimador
según la invención con tres endurecedores de poliisocianato
diferentes. Los componentes que se recogen en la Tabla 1 que figura
a continuación.
\newpage
| Composición | Endurecedor de poliisocianato | Mezcla de pintura pigmentada | Endurecedor | Agua |
| 1 | Tolonate HDT90 | 50 | 3,05 | 5 |
| 2 | Desmodur Z4470 | 50 | 5,15 | 7,1 |
| 3 | Cythane 3174 | 50 | 5,8 | 7 |
Se elaboraron dos composiciones de imprimador, la
Composición 4 según la invención y la composición comparativa 5
usando poliisocianatos modificados hidrofílicamente que se añadieron
a la composición acuosa tras mezclar la mezcla base y el agua. Estas
composiciones usaron la mezcla de pintura pigmentada del punto 3
anterior (300 partes). Para la composición 4, se añadió a la mezcla
de pintura un poliisocianato no modificado hidrofílicamente, Cythane
3174® (34,8 partes) con agitación y luego se añadió agua (43,8
partes) con agitación para obtener la composición de pintura final
4. Para la composición comparativa 5 se añadió agua (43,8 partes) a
la mezcla de pintura y luego se añadió con agitación un
poliisocianato modificado hidrofílicamente Desmodur VPLS 2032® (39,6
partes).
Estas composiciones de imprimador se aplicaron
mediante pulverización a paneles de acero para dotarlos de un grosor
de película en seco de 80 micras en tres capas. Se dejaron secar y
curar los paneles durante 24 horas a temperatura ambiente (alrededor
de 20ºC).
Se lijaron los revestimientos de imprimador
secados con papel de lija P300 y una lijadora mecánica para lograr
un acabado liso, tras lo cual se acabaron con pintura de acabado de
poliuretano negra comercial de dos componentes. Se dejó secar a
temperatura ambiente durante 1 hora y luego se calentaron durante 30
minutos a 60ºC.
Se ensayaron los paneles con imprimación y con
acabado para determinar la dureza de Konig y la resistencia a la
absorción de agua. La resistencia a la absorción de agua se mide
según la SMMT (Prueba de la sociedad de fabricantes de vehículos a
motor, en sus siglas en inglés) número 57. Los resultados fueron los
siguientes:
| Apariencia | Absorción de agua SMMT | Adhesión | |
| Imprimador 4 | Lisa y brillante | 8M | 33 |
| Imprimador 5 comparativo | Brillante con agujeros | 8MD | 1 |
El resultado de la prueba de resistencia a la
absorción de agua indica el ampollamiento de la pintura pasados 3
días. M significa ampollas medianas y MD significa ampollas muy
densas. El tamaño de la ampolla de 8 es en una escala de 1 a 10, en
donde 1 es 10 mm y 10 es microscópico. La adhesión indica el
porcentaje de revestimiento que queda intacto tras aplicar cinta
adhesiva a la capa de acabado de ensayo y retirarla.
Esta prueba de resistencia a la absorción muestra
claramente los beneficios del proceso y de la composición según la
invención que evita la necesidad de contar con poliisocianatos
modificados hidrofílicamente, proporcionando al mismo tiempo un COV
mucho más bajo al conseguido utilizando mezclas base con disolvente
conocidas en conjunción con poliisocianatos no modificados
hidrofílicamente.
Se preparó una pintura de acabado blanca según la
invención del siguiente modo
Se mezcló un dispersante (Dispex GA40®, 26,5
partes), un agente antiespumante (Synperionic DF210®, 9 partes),
polipropilenglicol (100,0 partes) y agua (150,0 partes) y se
introdujeron en un dispersador de alta velocidad. El dispersador se
puso en marcha y se añadió constantemente dióxido de titanio (Tipure
R960-09®, 1393,0 partes) para evitar la formación de
grumos. Se añadió agua (183,0 partes) con el pigmento para mantener
una mezcla fluida. Se continuó la agitación a alta velocidad durante
45 a 60 minutos. El mezclado continuó durante 5 minutos más.
Se añadió una solución acuosa al 10% de
dimetilaminoetanol (7 partes) a la solución de polímero producida en
el punto 2 anterior (200,00 partes). Esta mezcla se añadió al
pigmento blanco preparado anteriormente (190,0 partes) con
agitación, seguido de acetato de butilo (820 partes), y catalizador
de dilaurato de dibutilestaño (0,25 partes).
Se hizo una capa de acabado blanca combinando la
mezcla de pintura preparada según se indicó anteriormente (164
partes), un poliisocianato (Cythane 3174®, 46,0 partes), una
solución acuosa al 10% de dimetilaminoetanol (14,0 partes) y agua
(200,0 partes).
Se dejó que la pintura se fijara durante 30
minutos tras mezclarla para conseguir una composición con baja
viscosidad adecuada para su pulverización. Se pulverizó la
composición sobre un panel de acero con capa de imprimación con un
grosor de película en seco de 40 micrometros. Se dejó secar durante
1 hora a temperatura ambiente (alrededor de 20ºC) y luego se calentó
en estufa durante 30 minutos a 60ºC.
La capa de acabado resultante era lisa, brillante
y libre de defectos con un brillo de 70 a un ángulo de 20 grados y
con una dureza Koenig de 53.
Claims (22)
1. Una mezcla de pintura a base de disolvente
pigmentada que puede convertirse en una composición de revestimiento
a base de agua, que comprende:
i) una dispersión de pigmento a base de agua que
comprende pigmento dispersado en agua en presencia de un dispersante
de pigmento, estando la propia dispersión de pigmento acuosa en
dispersión en
ii) una solución en un disolvente orgánico de
polímero con grupos funcionales y grupos hidrofílicos.
2. Una mezcla de pintura según la reivindicación
1, en la que los grupos funcionales son grupos hidroxilo.
3. Una mezcla de pintura según la reivindicación
2, en la que el polímero tiene un índice de hidroxilo de 5 a
500.
4. Una mezcla de pintura según la reivindicación
3, en la que el polímero tiene un índice de hidroxilo de 50 a
250.
5. Una mezcla de pintura según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que los grupos hidrofílicos son
grupos ácido carboxílico o grupos amina.
6. Una mezcla de pintura según la reivindicación
5, en la que los grupos hidrofílicos son grupos ácido carboxílico y
el polímero tiene un índice de acidez de 20 a 250.
7. Una mezcla de pintura según la reivindicación
5, en la que los grupos hidrofílicos son grupos amina y el polímero
tiene un índice de amina de 20 a 250.
8. Una mezcla de pintura según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la que el polímero es un polímero
de adición vinílico, un poliéster, un poliuretano, un
poliéster-poliuretano mixto o un polímero epoxi.
9. Una mezcla de pintura según la reivindicación
8, en la que el polímero es un polímero de adición vinílico, un
poliéster, un poliuretano o un poliéster-poliuretano
mixto.
10. Una mezcla de pintura según la reivindicación
9, en la que el polímero es un polímero de adición vinílico.
11. Una mezcla de pintura según la reivindicación
10, en la que el polímero posee una temperatura de transición vítrea
teórica (Fox Tg) de -30 a 80ºC.
12. Una mezcla de pintura según la reivindicación
11, en la que el polímero posee una temperatura de transición vítrea
teórica (Fox Tg) de -10 a 50ºC.
13. Una mezcla de pintura según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en la que el polímero posee un
peso molecular medio numérico medido por cromatografía de permeación
en gel de 700 a 10.000.
14. Una mezcla de pintura según la reivindicación
13, en la que el polímero posee un peso molecular medio numérico de
1.000 a 4.000.
15. Una mezcla de pintura según una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en la que el polímero tiene un
índice de acidez de hasta 50.
16. Una mezcla de pintura activada a base de
disolvente que comprende la mezcla de pintura a base de disolvente
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 y un reticulante
que se disuelve en el disolvente orgánico.
17. Una mezcla de pintura activada con disolvente
según la reivindicación 16, en la que el reticulante es un fenol
formaldehído, melamina formaldehído o poliisocianato.
18. Una mezcla de pintura activada a base de
disolvente según la reivindicación 17, en la que el reticulante es
un poliisocianato.
19. Un proceso para producir una mezcla de
pintura a base de disolvente que puede convertirse en una
composición de revestimiento a base de agua pigmentada que comprende
un polímero con grupos hidrofílicos y grupos funcionales y un
reticulante para el polímero, que comprende las etapas de:
i) formar una solución del polímero en un
disolvente orgánico,
ii) dispersar una dispersión de pigmento a base
de agua en la solución de polímero.
20. Un proceso para producir una mezcla de
pintura activada a base de disolvente que puede convertirse en una
composición de revestimiento acuoso que comprende el proceso de la
reivindicación 19 y la etapa adicional de añadir a la mezcla de
pintura a base de disolvente un reticulante que es soluble en el
disolvente orgánico y formar una solución del reticulante en el
disolvente.
21. Un proceso para producir una composición de
revestimiento acuoso, que comprende el proceso de la reivindicación
20 y la etapa adicional de emulsionar la mezcla de pintura activada
a base de disolvente en un medio acuoso.
22. Un proceso para revestir un sustrato, que
comprende las etapas de aplicar una capa de una composición de
revestimiento a base de agua según la reivindicación 21 a una
superficie del sustrato, causando o permitiendo después que la capa
cure.
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