MX2007013050A - Metodo para incorporar pigmento en pintura mediante la formacion de cuentas de resina - Google Patents

Abstract

Se prepara una composición de revestimiento por la polimerización de un polímero de adición con una Tg de al menos aproximadamente 60°C en la presencia de un pigmento en partículas que tiene sustancialmente partículas primarias en agregados para formar las partículas de pigmento encapsulado, aislando y secando el producto de pigmento encapsulado, y combinando el producto de pigmento encapsulado seco con un vehículo de revestimiento.

Description

MÉTODO PARA INCORPORAR PIGMENTO EN PINTURA MEDIANTE LA FORMACIÓN DE CUENTAS DE RESINA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con procesos para pigmentar las composiciones de revestimiento y para preparar artículos revestidos ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se utiliza una amplia variedad de pigmentos en composiciones de revestimiento y pintura, cada una con su propia estructura y propiedades únicas. Por consiguiente, cada pigmento diferente tiende a comportarse ligeramente diferentemente en las composiciones de revestimiento. Los diferentes comportamientos de los pigmentos, tales como sus efectos en la reología y en la viscosidad de la composición de revestimiento, requieren consideración especial en la formulación y fabricación de la composición de revestimiento. Además, debe tenerse cuidado para mantener una dispersión estable del pigmento en la composición de revestimiento para prevenir la sedimentación y la deterioración del color. En general, los revestimientos industriales y automotrices se pigmentan utilizando pigmentos secos que se han pre-dispersado en una dispersión de pigmento líquida. Las dispersiones de pigmento se preparan mediante corte o cizallamiento del pigmento seco, aglomerado en un sistema líquido de resina para separar los aglomerados de pigmento a las partículas primarias en agregados de pigmento y para asociar íntimamente la resina con la superficie de las partículas de pigmento Estas acciones son necesarias para el desarrollo apropiado del color del pigmento en el revestimiento. Estas dispersiones de pigmento aún pueden exhibir ciertos problemas, incluyendo la sedimentación y el sembrado durante el almacenamiento y las interacciones que afectan las propiedades físicas de la pintura tales como la reología y la viscosidad. Las dispersiones de pigmentos encapsulados se han sugerido para ciertos usos. La GB 1 156 653, por ejemplo, describe dispersiones de partículas revestidas de pigmento preparadas mediante las etapas de triturar o moler el pigmento en una solución de polímero y estabilizador, modificando la dispersión para cambiar el líquido orgánico a un no-solvente, y posteriormente encapsulando las partículas dispersas mediante un polímero formado por polimerización por dispersión de un segundo polímero que es insoluble en el líquido orgánico. El cambio del líquido orgánico puede llevarse a cabo agregando un líquido que es un no-solvente para el polímero o, si el líquido es una mezcla de solvente y no- solventes , removiendo parte del componente solvente, por ejemplo, mediante evaporación o partición. El proceso descrito en la GB 1 156 653 es difícil y complicado. El cambio en el medio líquido desde un solvente orgánico hasta un no-solvente orgánico no solo es una etapa donde el pigmento puede desestabilizarse si las condiciones no se controlan cuidadosamente, pero la etapa utiliza una gran cantidad de líquidos orgánicos. Así, el proceso no se presta a revestimientos modernos que limitan los líquidos orgánicos a través de revestimientos con alto contenido de sólidos o formulaciones de revestimientos acuosos. Mientras los revestimientos contemporáneos de la GB 1 156 653 a mediados de la década de 1960 puede haber tenido 83 a 85% en peso de los compuestos orgánicos volátiles, los revestimientos de hoy generalmente tienen menos que 30% en peso de compuestos orgánicos volátiles. Finalmente, utilizando el pigmento dispersado en el líquido orgánico para pigmentar los revestimientos introduce problemas de almacenamiento y fabricación que las pastas de pigmentos tradicionales no tienen, en lo más mínimo, de lo cual es el almacenamiento de una cantidad mucho más grande de líquido orgánico con el pigmento y la introducción de esta gran cantidad de líquido orgánico en la composición de revestimiento junto con el pigmento . La Patente Norteamericana No. 3,849,152 describe el encapsulamiento de ciertos pigmentos inorgánicos mediante la dispersión de los pigmentos en un solvente orgánico, polimerizando un polímero de polisiloxano en el solvente, y posteriormente secando por rociado la dispersión para obtener las partículas de pigmento encapsuladas . El pigmento inorgánico puede tener grupos hidroxilo reactivos con el polímero polisiloxano La Patente Norteamericana No. 3,826,670 describe la preparación de un pigmento orgánico encapsulado con una capa intermedia de una sal polimérica reticulada iónicamente, tal como una sal de metal polivalente de un polímero de un ácido no saturado , ß-etilénicamente , y una capa exterior de un óxido de silicio, circonio, o titanio amorfo, hidratado, denso. El pigmento encapsulado se reporta como químicamente inerte con excelente dispersabilidad. La Patente Norteamericana No. 4,771,086 describe la suspensión en el medio acuoso de un pigmento (por ejemplo, Ti02) , monómero insoluble en agua, y surfactante soluble en agua, no iónico. El monómero se polimeriza además utilizando un iniciador. La suspensión del pigmento encapsulado puede utilizarse como una pintura con poder cubridor y color mejorados comparado con las pinturas de látex convencionales. La Patente Norteamericana No. 3,849,152 describe el pigmento suspendido en, por ejemplo, acetona, hexano, o tricloretileno , el pigmento estando completamente cubierto con un líquido de polisiloxano que se polimeriza entonces a una forma sólida para encapsular el pigmento. El pigmento preferentemente tiene grupos hidroxilo reactivos con el polisiloxano. La suspensión se seca por rociado y las partículas revestidas de pigmento se colectan en un colector estándar de ciclón y aire seco a 100 °C para completar la curación de la película de polisiloxano encapsulante . El resumen de la O 01/92359 describe pigmentos microencapsulados poliméricamente para revestimientos preparados a partir de una partícula que tiene un diámetro promedio de 10 nm a 1 mm con una superficie primero reaccionada con un compuesto que contiene grupos reactivos de ácido fosfórico, ácido fosfónico, sulfonato de ácido sulfónico, grupos carboxilato o amino, después los grupos activos unidos a la superficie se reaccionan con un iniciador que contiene un grupo saliente, y, finalmente, se lleva a cabo la polimerización de injerto ATRP sobre el iniciador con al menos un monómero no saturado olefínicamente . Los pigmentos encapsulados se han fabricado para usarse en entintados con chorro de tinta. La Patente Norteamericana No. 6,057,384 describe un entintado con chorro de tinta acuoso que incluye un colorante asociado con los polímeros de núcleo- coraza. Los monómeros de un primer polímero se seleccionan para mejorar la adhesión al colorante, mientras los monómeros de un segundo polímero se seleccionan para conferir capacidad de formación de película durante el secado y una película durable después del secado. Los polímeros se asocian con el colorante mediante la molienda directa en una fase líquida, como en los Ejemplos en las columnas 26-35 o mediante un proceso de "agitado en caliente" con el polímero y solvente del primer polímero y la molienda en una fase líquida con el segundo polímero. Los pigmentos molidos se diluyen con agua para preparar la tinta final. La JP 2000 281951 describe la disolución o dispersión de un colorante en un solvente soluble en aceite, emulsionándolo después en agua. La emulsión y una resina se disuelven en un solvente orgánico insoluble en agua y están en fase invertida respecto a una emulsión acuosa, proporcionando al colorante, un surfactante con cadenas de óxido de etileno, y partículas que contienen resina catiónica con tamaño de partícula promedio de 0.01 a 2.0 mieras. La tinta da una imagen resistente a rayaduras, marcadores y agua. La JP1111 6881 describe el entintado con chorro de tinta que contiene el pigmento encapsulado en una resina hidrofílica que se puede emulsionar en agua y una resina hidrofóbica que no se puede emulsionar en agua La tinta no obstruye las boquillas de chorro de tinta y es resistente al tiempo y al agua. La Solicitud de Patente Norteamericana No. 2003/097961 describe la molienda de manera conjunta de un polímero disuelto en solvente orgánico con un pigmento, agregando un reticulador, emulsionando la mezcla en agua, removiendo el solvente orgánico, y, en la fase emulsionada, reticulando el polímero con el reticulador. Se dice que el producto es una emulsión de pigmento encerrado en un polímero reticulado. Se prepara una tinta agregando gradualmente un medio acuoso que contiene componentes de tinta adicionales a la dispersión del colorante . Éstas publicaciones de entintado con chorro de tinta, sin embargo, no se dirigen a muchos problemas que surgen en los revestimientos industriales y automotrices, incluyendo los problemas de la formación de una capa de revestimiento protectora, continua, la suavidad de la capa de revestimiento, el comportamiento reológico complejo requerido durante la aplicación y curación de la composición de revestimiento, y los intereses de fabricación. Así, permanece una necesidad por un método que crearía una forma intermedia de un colorante que igualaría o neutralizaría los efectos de los diferentes pigmentos en las propiedades del material de revestimiento. Esto permite el uso de un intermedio con mejores características de manejo y almacenamiento, capaz de reducir el número de etapas de proceso requeridas en la fabricación de la pintura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN. La presente invención proporciona un método para preparar una composición de revestimiento termoendurecible que incluye una etapa de incorporar en la composición de revestimiento termoendurecible un pigmento en partículas, sólido, encapsulado en un polímero de adición que tiene una temperatura de transición vitrea de al menos aproximadamente 60 °C. Las partículas de pigmento son sustancialmente partículas primarias en agregados. Un tamaño del agregado primario se refiere a una partícula de pigmento que es aproximadamente el tamaño del agregado más pequeño que se puede lograr a través de las técnicas de dispersión de pigmento tradicionales, tal como la molienda. Los tamaños de partícula promedio típicos para los agregados primarios de pigmento utilizados en los revestimientos son de aproximadamente 0.05 mieras a aproximadamente 2.0 mieras. El pigmento en partículas, sólido, encapsulado en el polímero de adición puede tener un tamaño de partícula promedio preferentemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 mieras. La invención además proporciona un método para revestir un sustrato con la composición de revestimiento termoendurecible de la invención y formar una capa de revestimiento continua, curada, de la composición aplicada. En una modalidad, el copolímero de adición encapsulante reacciona durante la curación con otro componente del vehículo de la composición de revestimiento. "Vehículo" se refiere a las resinas y polímeros que forman películas, junto con cualquier solvente y/o líquido de dispersión en la composición de revestimiento . La presente invención permite lograr la fabricación de pinturas y revestimientos con un mejor proceso para la incorporación de los pigmentos en otros colorantes y para lograr un comportamiento más uniforme, especialmente con respecto a la reología y la viscosidad, entre las composiciones de revestimiento que varían solo en su contenido de pigmento. Un aspecto de la presente invención es que los pigmentos y colorantes se capturan en una forma de cuenta o partícula, aproximándose a una forma esférica. Tales partículas permiten la estabilidad en anaquel de largo plazo y ayudan a reducir o eliminar las interacciones físicas y químicas dentro del sistema de pintura durante la fabricación y aplicación de los revestimientos. Esto permite la preparación de pigmentos en volumen para la incorporación en los revestimientos, y permite un surtido más exacto y/o dosificado de colorantes en los revestimientos, reduciendo así o eliminado la operaciones de entintado. Los productos creados mediante el proceso de acuerdo a la presente invención permitirán la entrega de los colorantes en una pintura o revestimiento en forma húmeda o seca dependiendo del proceso deseado utilizado para la fabricación de la pintura de revestimiento . Tales cuentas que contienen pigmento coloreado pueden fabricarse a partir de una variedad de procesos y materiales. Los ejemplos preferidos incluyen, entre otros, las resinas termoendurecidas , resinas termoplásticas , o las resinas curadas UV. Diferentes formulaciones pueden dar cuenta para diferir las propiedades físicas tales como la homogeneidad en el sistema de pintura, resistencia a las interacciones químicas, y otras propiedades que pueden beneficiar la integridad del revestimiento, durabilidad, o color. La presente invención permite el diseño posible de una resina, o combinación de resinas utilizadas para encapsular un pigmento que exhibe una variedad de propiedades diseñadas para ser compatibles con el sistema de pintura. Tales propiedades incluyen la variación desde cerca de disolverse dentro de un sistema de pintura hasta resinas químicas resistentes y muy duras. Por ejemplo, las resinas químicas resistentes, muy duras, para la formación de la cuenta ofrecerían las mejores propiedades para el manejo y almacenamiento del material del intermedio .

La incorporación del pigmento en la resina de acuerdo a la presente invención, se lleva a cabo mediante una variedad de procesos, incluyendo la dispersión normal, y otros procesos diseñados para tomar ventaja del proceso de fabricación del colorante, u otros tipos de energía, diluciones, destilaciones, o esfuerzos tales como el calor. Las ventajas del proceso de acuerdo a la presente invención en el área de la fabricación de pintura incluyen, entre otras, fabricar todos los colorantes tiene el mismo efecto neutral en las propiedades de la pintura, permitiendo que se haga el color, mediante la dosificación por volumen o dosificación por peso de los colorantes, pre-fabricación del colorante en volúmenes mayores, mejor control de calidad, más larga estabilidad de vida en anaquel, mayor versatilidad de los colorantes que se van a utilizar en una variedad de tecnologías de pintura con las mismas propiedades colorísticas y físicas. En un aspecto de la presente invención, el pigmento encapsulado se podría verter en un estado seco. Tales pigmentos podrían ordenarse específicamente por tamaño de partícula, y empaquetarse y manejarse mejor que las formas actuales de pigmentos coloreados "Un" y "una" como se utiliza aquí indica que "al menos uno" de los elementos está presente, una pluralidad de tales elementos puede estar presente, cuando sea posible.

"Aproximadamente" cuando se aplica a los valores, indica que el cálculo o la medida permite alguna ligera imprecisión en el valor (con algún acercamiento a la exactitud en el valor, aproximadamente o razonablemente cerca del valor, de manera cercana) . Si, por alguna razón, la imprecisión proporcionada por "aproximadamente" no se entiende de otro modo en el arte con este significado ordinario, entonces "aproximadamente" como se utiliza aquí indica una posible variación de hasta 5% en el valor. Además las áreas de aplicabilidad de la presente invención serán aparentes a partir de la descripción detallada proporcionada más adelante. Debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, en tanto que indican la modalidad preferida de la invención, sólo se presentan para propósitos de ilustración y no pretenden limitar el alcance de la invención DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La siguiente descripción de la(s) modalidad (es) preferida (s) es meramente ejemplar en naturaleza y de ninguna manera pretende limitar la invención, su aplicación, o usos. Se prepara una composición de revestimiento termoendurecible combinando un vehículo termoendurecible y al menos una partícula de pigmento sólida encapsulada en un polímero de adición que tiene una temperatura de transición vitrea de al menos aproximadamente 60 °C. El tamaño de partícula promedio del producto de partícula de pigmento encapsulado es preferentemente de aproximadamente 2 mieras a aproximadamente 5 mieras . El pigmento contenido en la partícula encapsulada preferentemente es un agregado primario de pigmento, y puede ser de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2 mieras. Los pigmentos utilizados pueden ser pigmentos inorgánicos, incluyendo los óxidos de metal, cromatos, molibdatos, fosfatos, y silicatos. Los ejemplos de pigmentos inorgánicos y rellenadores que podrían emplearse son el dióxido de titanio, sulfato de bario, negro de carbón, ocre, sienna, umber, hematita, limonita, óxido de hierro rojo, óxido de hierro rojo transparente, óxido de hierro negro, óxido de hierro café, verde de óxido de cromo, cromato de estroncio, fosfato de cinc, sílices tales como sílice ahumada, carbonato de calcio, talco, baritas, ferrocianuro de amonio férrico (azul de Prusia) , ultramarino, cromato de plomo, molibdato de plomo, y pigmentos de hojuelas de mica. El método se usa particularmente de manera benéfica con los pigmentos orgánicos. Los ejemplos de pigmentos orgánicos útiles son rojos de azo metalizados y no metalizados, rojos y violetas de quinacridona, rojos de perileno, azules y verdes de ftalocianina de cobre, violeta de carbazol, amarillos de monoarilida y diarilida, amarillos de bencimidazolona , naranja de tolilo, naranja de naftol, y similares. El polímero de adición tiene una temperatura de transición vitrea de al menos aproximadamente 60 °C, preferentemente al menos aproximadamente 100 °C. En particular, la temperatura de transición vitrea del polímero de adición se selecciona para evitar la sinterización del pigmento encapsulado, sólido, durante el almacenamiento. El pigmento encapsulado se puede utilizar preferentemente como un material particulado de flujo libre. Por esta razón, es también generalmente ventajoso evitar las funcionalidades del polímero de adición que causarían fuertes interacciones provocando la aglutinación del pigmento encapsulado. Por otro lado, el polímero debe tener buenas características de humectación de pigmento . En un método preferido, el polímero de adición encapsulante puede formarse emulsionando el monómero polimerizable de adición en una dispersión acuosa de pigmento que se ha desaglomerado, preferentemente reducido a su tamaño de partícula de agregado primario, y llevando a cabo entonces la polimerización en emulsión del monómero. Las partículas de pigmento encapsulado pueden separarse del medio acuoso mediante un método apropiado, tal como por secado por aire o filtración. El producto en partículas de pigmento encapsulado preferentemente tiene un diámetro promedio de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 mieras El polímero en emulsión preferentemente incluye funcionalidad reticulable tal como, sin limitación, grupos de hidrógeno activo, grupos oxirano, grupos carbodiimida , y grupos acetoacetoxi . El polímero en emulsión puede polimerizarse a partir de una mezcla de monómeros que incluye un monómero funcional con hidrógeno activo y, cuando el monómero funcional con hidrógeno activo no es un monómero funcional con ácido, preferentemente también incluye un monómero funcional con ácido. Los ejemplos de monómeros funcionales con hidrógeno activo incluyen, sin limitación, monómeros funcionales con hidroxilo tales como el acrilato de hidroxietilo , metacrilato de hidroxietilo , acrilato de hidroxipropilo , metacrilato de hidroxipropilo , acrilatos de hidroxibutilo , y metacrilatos de hidroxibutilo , monómeros funcionales con ácido incluyendo el ácido acrílico, ácido metacrílico, y ácido crotónico, y monómeros funcionales con urea y carbamato o monómeros con grupos funcionales que se convierten a carbamato o grupos urea después de la polimerización tales como, sin limitación, aquellos descritos en la Patente Norteamericana 5,866,259, "Primer Coating Compositions Containing Carbamate-Functional Acrylic Polymers", la descripción completa de la cual se incorpora aquí por referencia. Los ejemplos de otros monómeros que pueden utilizarse para proporcionar la funcionalidad reticulable incluyen, sin limitación, acrilato de glicidilo, metacrilato de glicidilo, metacrilato de acetoacetoxibutilo , acrilato de acetoacetoxietilo, y metacrilato de carbodiimida . Preferentemente, se incluye una cantidad suficiente de monómero funcional con hidrógeno activo para producir un peso equivalente de 1000 o menos gramos por equivalente, más preferentemente 800 o menos gramos por equivalente, y más aun preferentemente 600 o menos gramos por equivalente En una modalidad preferida, el polímero en emulsión forma una dispersión aniónica. Los ejemplos de monómeros funcionales con ácido adecuados incluyen, sin limitación, ácido monocarboxílico no saturado a , ß -etilénicamente que contiene 3 a 5 átomos de carbono, ácidos dicarboxílieos no saturados a,ß-etilénicamente que contiene 4 a 6 átomos de carbono y los anhídridos y monoésteres de los mismos. Los ejemplos incluyen, sin limitación, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido maléico o anhídrido maléico, ácido itacónico o anhídrido itacónico, y así sucesivamente. Se incluye una cantidad suficiente de monómero funcional con ácido para producir un polímero en emulsión con un número de ácidos de al menos aproximadamente 1, y preferentemente el polímero en emulsión tiene un número de ácidos de aproximadamente 1 a aproximadamente 10. Además de uno o más ásteres polimerizables de los ásteres de glicidilo de ácidos terciarios, se emplean uno o más de otros monómeros no saturados etilénicamente como comonómeros en la formación de los polímeros en emulsión de la invención. Los ejemplos de tales monómeros copolimerizables incluyen, sin limitación, derivados de ácido monocarboxílico no saturado a, ß-etilénicamente que contiene 3 a 5 átomos de carbono, incluyendo los ásteres, nitrilos, o amidas de esos ácidos; diésteres de ácido dicarboxílico no saturado , ß-etilénicamente que contiene 4 a 6 átomos de carbono; ásteres de vinilo, éteres de vinilo, vinil cetonas, vinil amidas, y compuestos de vinilo alifáticos heterocíclicos aromáticos. Los ejemplos representativos amidas de ácido metacrílico y acrílico y las amidas de aminoalquilo incluyen, sin limitación, tales compuestos como la acrilamida, N-(l,l-dimetil -3 -oxobutil ) -acrilamida , N-alcoxi amidas tales como las metilolamidas ; N-alcoxi acrilamidas tales como la n-butoxi acrilamida; N-aminoalquil acrilamidas o metacrilamidas tales como la aminometilacrilamida, l-aminoetil-2-acrilamida, 1-aminopropil-2 -acrilamida, l-aminopropil-2-metacrilamida, N-l- (N-butilamino) propil- (3) -acrilamida y 1 -aminohexil - (6) -acrilamida y 1- (N, N-dimetilamino) -etil- (2) -metacrilamida , 1- (?,?, -dimetilamino) -propil- (3) -acrilamida y 1-(N,N-dimetilamino) -hexil- (6) -metacrilamida . Los ejemplos representativos de ésteres de ácido acrílico, metacrílico, y crotónico incluyen, sin limitación, aquellos ésteres de la reacción con alcoholes cicloalifáticos y alifáticos saturados que contienen 1 a 20 átomos de carbono, tales como el metil, etil, propil, isopropil, n-butil, isobutil, ter-butil, 2-etilhexil, lauril, estearil, ciclohexil, trimetilciclohexil , tetrahidrofurfuril , estearil, sulfoetil, y acrilatos de isobornilo, metacrilatos , y crotonatos, y acrilatos y metacrilatos de polialquilen glicol.

Los ejemplos representativos de monómeros de vinilo que puede copolimerizarse incluyen, sin limitación, tales componentes como el acetato de vinilo, propionato de vinilo, éteres de vinilo tales como vinil etil éter, haluros de vinilo y vinilideno, y vinil etil cetona. Los ejemplos representativos de compuestos de vinilo alifáticos hetrocíclicos o aromáticos incluyen, sin limitación, tales componentes como el estireno, a-metil estireno, vinil tolueno, ter-butil estireno, y 2-vinil pirrolidona. Los ejemplos representativos de otros monómeros polimerizables no saturados etilénicamente incluyen, sin limitación, tales compuestos como anhídridos fumáricos, maléicos, e itacónicos (los cuales proporcionarían la funcionalidad de ácido en el polímero en emulsión) , monoésteres (también proporcionan funcionalidad de ácido) , y diésteres. También pueden incluirse los monómeros polifuncionales para proporcionar una dispersión parcialmente reticulada. Los ejemplos de compuestos polifuncionales incluyen, sin limitación, diacrilato de etilen glicol, dimetacrilato de etilen glicol, diacrilato de trietilen glicol, dimetacrilato de tetraetilen glicol, diacrilato y dimetacrilato de 1 , 4 -butanodiol , diacrilato y dimetacrilato de 1 , 6 -hexanodiol , divinilbenceno, triacrilato y trimetacrilato de trimetilolpropano , tetaacrilato y tetrametacrilato de pentaeritritol , y así sucesivamente. En una modalidad, el polímero encapsulante es un homopolímero o copolímero de estireno Los monómeros pueden polimerizarse en emulsión en una polimerización de una etapa o dos etapas de acuerdo a los métodos bien conocidos En una polimerización de dos etapas, los monómeros de la primer etapa se agregan y polimerizan primero en el medio acuoso, seguido por la adición y polimerización de los monómeros de la segunda etapa. El medio acuoso puede contener una porción de solvente orgánico, pero preferentemente menos que aproximadamente 5% del medio acuoso es solvente orgánico, y preferentemente no se incluye solvente orgánico en el medio acuoso. Los ejemplos adecuados del solvente orgánico miscible en agua incluyen, sin limitación, ásteres, éteres de alquilen glicol, ásteres de éter de alquilen glicol, alcoholes alifáticos de peso molecular más bajo, y así sucesivamente, Preferentemente se incluyen los surfactantes iónicos o anfotéricos, tales como el lauril sulfato de sodio, los surfactantes no iónicos basados en alcoholes polietoxilados o copolímeros en bloque de polietoxi-polialcoxi , éter de polioxietilenononilfenilo, esteres de ácido sulfúrico de polioxietilenalquilalil éter, sales alcalinas y de amino de ácido dodecilbencenosulfónico tales como la sal de dimetiletanolamina del ácido dodecilbencenosulfónico y el ácido dodecilbencenosulfónico de sodio, y dioctilsulfosuccinato de sodio. El reactor se carga con agua y un surfactante . Se prefiere cargar de aproximadamente 0.08% en peso a aproximadamente 0.5% en peso, preferentemente de aproximadamente 0.15% en peso a aproximadamente 0.35% en peso, basado en el peso total de los monómeros polimerizados en la primer y segunda etapa, de un surfactante aniónico. La combinación de monómeros que se van a polimerizar en cada etapa puede pre-emulsionarse en agua y 1% a 5% en peso de surfactante, basado en el peso del monómero, antes de que se agregue al reactor. La polimerización en emulsión preferentemente se lleva a cabo en la presencia de un surfactante no iónico o un surfactante aniónico. Los surfactantes adecuados incluyen, sin limitación, éter de polioxietilenononilfenilo, éster de ácido sulfúrico de polioxietilenoalquilalil éter, sales alcalinas y de amino del ácido dodecilbencenosulfónico tales como la sal de dimetiletanolamina del ácido dodecilbencenosulfónico y el ácido dodecilbencenosulfónico de sodio, y el dioctilsulfosuccinato de sodio. En general, la polimerización se lleva a cabo a temperaturas de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 95 °C, preferentemente de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 90°C . Se utiliza un iniciador adecuado capaz de producir radicales libres en la polimerización. Los ejemplos de iniciadores adecuados incluyen, sin limitación, compuestos azo y compuestos peroxi tales como el azodiisobutironitrilo, 4,4-azobis (ácido 4 -cianovalérico) , peróxido de benzoilo, peróxido de lauroilo, diisopropildicarbonato , peroxi -2 -etilhexanoato de t-butilo, peroxiisopivalato, iniciadores del persulfato tales como el persulfato de amonio, persulfato de potasio, y el persulfato de sodio, y peroxidifosfatos de metales alcalinos, en algunos casos en combinación con agentes de reducción tales como el disulfito de sodio, hidracina, hidroxilamina y cantidades catalíticas de aceleradores tales como sales de hierro, cobalto, cerio, y vanadilo, preferentemente peroxidisulfatos de metales alcalinos o de amonio. Pueden agregarse agentes de transferencia de cadena, si se desea, para controlar el peso molecular. Los agentes de transferencia de cadena típicos incluyen, sin limitación, componentes de mercaptano tales como los alquil mercaptanos, por ejemplo, el octil mercaptano y el dodecil mercaptano, ácido mercaptopropionico, y ésteres de ácido mercaptopropionico. La polimerización típicamente procede mediante la polimerización de radicales libres. La fuente de radicales libres se proporciona típicamente por un iniciador redox o por un peróxido orgánico o compuesto azo. Los iniciadores útiles incluyen, sin limitación, peroxidisulfato de amonio, peroxidisulfato de potasio, metabisulfito de sodio, peróxido de hidrógeno, hidroperóxido de t-butilo, peróxido de dilaurilo, peroxibenzoato de t-butilo, 2,2'-azobis ( isobutironitrilo) , e iniciadores redox tales como el peroxidisulfato de amonio y el metabisulfito de sodio con sulfato de amonio ferroso. Opcionalmente , puede utilizarse un agente de transferencia de cadena. Los agentes de transferencia de cadena típicos incluyen mercaptanos tales como el octil mercaptano, n- o ter-dodecil mercaptano, ácido tiosalicílico, ácido mercaptoacético, y mercaptoetanol ; compuestos halogenados, y estireno de alfa-metil dimérico.

La proporción en peso de polímero encapsulante a pigmento puede variar considerablemente para el producto de pigmento encapsulado. Por ejemplo, el pigmento negro puede tener un tamaño de agregado primario extremadamente pequeño de menos que 0.02 mieras, pero un producto de pigmento encapsulado que tiene un tamaño de partícula promedio de menos que aproximadamente 2 mieras sería más difícil de manejar. Debido a esto, un pigmento negro encapsulado puede hacerse con una proporción relativamente alta de polímero de adición encapsulante. En contraste, el pigmento de dióxido de titanio tendría más probablemente un tamaño de partícula del agregado primario de aproximadamente 1 miera, entonces un producto de dióxido de titanio encapsulado que tiene tamaño de partícula promedio de aproximadamente 2 mieras incluiría una proporción más baja del polímero de adición El polímero en emulsión típicamente puede tener el peso molecular de peso promedio de aproximadamente 5,000 a aproximadamente 1,000,000. En ciertas modalidades, el polímero en emulsión tiene un peso molecular de peso promedio de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 100,000. La temperatura de transición vitrea teórica del polímero en emulsión puede ajustarse de acuerdo a los métodos bien conocidos en el arte a través de la selección y distribución de los comonómeros . El polímero encapsulante se selecciona para proporcionar vida en anaquel adecuada para el material del pigmento encapsulado. El polímero encapsulante debe tener una temperatura de transición vitrea o punto de ablandamiento que sea suficientemente alto para que el material de pigmento encapsulado no sinterice significativamente durante el almacenamiento. En general, el polímero encapsulante debe tener una temperatura de transición vitrea o punto de ablandamiento por encima de la temperatura de almacenamiento, preferentemente al menos aproximadamente 60 °C, más preferentemente al menos aproximadamente 100 °C. El polímero encapsulante puede o no puede coalescer en la película de revestimiento durante la curación o cocinado de una capa de revestimiento aplicada. La cantidad de pigmento encapsulado agregada a una composición de revestimiento puede variar considerablemente, dependiendo de las propiedades de color deseadas . Los pigmentos encapsulados pueden utilizarse en las composiciones de revestimiento en cantidades típicamente de hasta 40% en peso del pigmento, basado en el peso total de la composición de revestimiento. El polímero de adición que encapsula el pigmento en partículas preferentemente no se disuelve en el medio solvente de revestimiento. En algunas modalidades de la invención, sin embargo, alguna disolución parcial o completa del polímero de adición encapsulante puede proporcionar las propiedades de color deseables en la capa de revestimiento preparada a partir de la composición de revestimiento. Pueden incorporarse en la composición de revestimiento agentes adicionales, por ejemplo estabilizadores a la luz de amina impedida, absorbedores de luz ultravioleta, antioxidantes, surfactantes , estabilizadores, agentes de humectación, agentes de control de reología, agentes de dispersión, promotores de adhesión, etc. Tales aditivos son bien conocidos y pueden incluirse en cantidades típicamente usadas para las composiciones de revestimiento. Las composiciones de revestimiento pueden revestirse sobre el artículo por cualquiera de varias técnicas bien conocidas en el arte. Éstas incluyen, por ejemplo, revestimiento por rocío, revestimiento por inmersión, revestimiento por aplicación con rodillo, revestimiento por aplicación en cortina y similares. Para los paneles de carrocerías automotrices, se prefiere el revestimiento por rocío . La composición de revestimiento puede aplicarse sobre muchos sustratos diferentes, incluyendo los sustratos de metal tales como el acero desnudo, acero fosfatado, acero galvanizado, o aluminio, y sustratos no metálicos, tales como plásticos y materiales compuestos. El sustrato también puede ser cualquiera de estos materiales que ya tiene en él una capa de otro revestimiento, tal como una capa de un imprimador electrodepositado , o aparejo para imprimador. La composición de revestimiento puede aplicarse en uno o más pasos para proporcionar un espesor de película después de la curación de típicamente de aproximadamente 20 a aproximadamente 100 mieras. Después de la aplicación de la composición de revestimiento pigmentada al sustrato, la capa de revestimiento aplicada puede sobre-revestirse con una capa de una composición de revestimiento transparente, antes o después de la curación de la capa pigmentada, pero preferentemente antes con la capa de revestimiento pigmentada y la capa de revestimiento transparente que se cura al mismo tiempo en el método de "húmedo en húmedo" estándar de la industria . El revestimiento se cura, preferentemente por calentamiento a una temperatura y durante una longitud de tiempo suficiente para provocar que los reactantes formen una red polimérica insoluble . La temperatura de curación normalmente es de aproximadamente 105 °C a aproximadamente 175 °C, y la longitud de la curación es normalmente aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 60 minutos. Preferentemente, el revestimiento se cura a aproximadamente 120°C a aproximadamente 150 °C durante aproximadamente 20 a aproximadamente 30 minutos. El calentamiento puede realizarse, por ejemplo, en hornos de convección y/o infrarrojos. La invención se describe además en los siguientes ejemplos. Los ejemplos son meramente ilustrativos y no limitan de forma alguna el alcance de la invención como se describe y reivindica. Todas las partes son partes en peso a menos que se indique lo contrario. Ej emplo Se prepara una suspensión mezclando 100 gramos de dióxido de titanio en 400 gramos de agua des-ionizada . La suspensión se mezcla en un dispersador Cowles durante aproximadamente 30 minutos, hasta que las partículas de la suspensión sean menores que 10 mieras. Se agregan a la suspensión 20 gramos de una mezcla de monómero (20% en peso de estireno, 30% en peso de metacrilato de hidroxietilo , 45% en peso de metacrilato de butilo, y 5% en peso de ácido acrílico) se polimeriza por emulsión, se estabiliza con ABEX EP 110 (surfactante aniónico disponible a partir de Rhodia) . La reacción de polimerización se inicia mediante el persulfato de amonio. El polímero en emulsión se forma en las superficies de la partícula de pigmento. La suspensión del producto se filtra para aislar el pigmento. El pigmento se enjuaga con agua des-ionizada y se seca para producir el producto de pigmento encapsulado Se prepara un revestimiento utilizando el producto de pigmento encapsulado. Con agitación rápida, 20 partes en peso de una mezcla de revestimiento no pigmentada (30% de sólidos, comprendiendo como aglutinante sólido 70% de un acrílico aniónico y 30% de hexa (metoximetil ) melamina) y 10 partes en peso de una dispersión de pigmento (preparada suspendiendo 6 partes en peso del producto de pigmento encapsulado en una combinación de 2 partes en peso de resina de poliéster y 2 partes en peso de n-propil éter de propilen glicol, agregando posteriormente 0.44 partes en peso de una solución acuosa al 20% de amina) . Se continua la agitación durante aproximadamente treinta minutos . El pigmento en la composición de revestimiento resultante es estable. La composición de revestimiento se aplica mediante rociado sobre un sustrato de metal (pre- imprimado) . El revestimiento aplicado se cura por cocinado del sustrato revestido durante 20 minutos a 129.44°C (265°F). La descripción de la invención es meramente ejemplar en naturaleza y, así, las variaciones que no se parten del punto esencial de la invención pretenden estar dentro del alcance de la invención. Tales variaciones no serán consideradas como una desviación del espíritu y alcance de la invención.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES : 1. Un método para preparar una composición de revestimiento, caracterizado porque comprende: (a) preparar una mezcla de agua, una porción de monómero o monómeros polimerizables de adición, y un pigmento en partículas que tiene sustancialmente partículas primarias en agregados , (b) polimerizar por emulsión la porción del monómero o monómeros polimerizables de adición para producir un polímero de adición, en donde la porción de monómero o monómeros polimerizables de adición se selecciona de modo que el polímero de adición tenga una temperatura de transición vitrea de al menos aproximadamente 60 °C y al menos sustancialmente encapsula las partículas de pigmento para formar las partículas de pigmento encapsulado, (c) remover las partículas de pigmento encapsulado del agua para formar un producto de pigmento encapsulado en partículas, seco, y (d) combinar el producto de pigmento con un vehículo que comprende al menos una resina, al menos un reticulador para la resina, y al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de agua y líquidos orgánicos para formar una composición de revestimiento.
2. 2. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de pigmento tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0.1 mieras a aproximadamente 5 mieras.
3. 3. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de adición tiene una temperatura de transición vitrea de al menos aproximadamente 100°C.
4. 4. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de adición es un homopolímero o copolímero de estireno.
5. 5. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la composición de revestimiento se aplica a un sustrato y se cura para formar una película de revestimiento, el polímero de adición forma una parte de la película de revestimiento.
6. 6. Un método de acuerdo a la reivindicación 5, caracterizado porque el polímero de adición reacciona con un componente del vehículo cuando se cura la composición aplicada al sustrato.