Composiciones de recubrimiento en polvo mejoradas y método para recubrir un sustrato, tal como un sustrato térmicamente sensible.

Resina en polvo con un punto de fusión que oscila entre 60 y 110 ºC, preferentemente entre 70 y 100 ºC y con un tamaño de partícula de 10 a 250 μm, caracterizada por que comprende el producto de reacción de una composición reactiva que comprende:

a) un componente isocianato que comprende al menos un poliisocianato con una funcionalidad de al menos 2, preferentemente entre 2 y 4 y más preferentemente entre 2 y 3

b) un componente alcohólico, preferentemente con una funcionalidad OH promedio de 1,2 a 4, más preferentemente de 1,2 a 3, que comprende:

b.1) al menos un poliol con una funcionalidad OH entre 2 y 4, preferentemente entre 2 y 3, que porta opcionalmente al menos una insaturación etilénica,

b.2) un componente monoalcohol que comprende:

b.2.1) al menos un monoalcohol, que porta al menos una insaturación etilénica

b.2.2) al menos un alcohol saturado seleccionado entre: el grupo de alcoholes grasos, preferentemente de alcoholes grasos lineales que tienen una longitud de cadena entre C12 y C26 y más preferentemente entre C16 y C24 y opcionalmente,

b.2.3) al menos un monoalcohol saturado adicional, seleccionado del grupo de monoalcoholes no grasos, preferentemente de polialquilenglicoles o polioles eterificados o esterificados o de oligoéter polioles eterificados o esterificados, preferentemente dioles, o de alcanoles inferiores o iguales a C10, las relaciones molares de grupos funcionales OH de dichos componentes alcohólicos b2.2), b2.3) y b2.1) que se definen de manera que la relación molar de OH de b2.2)/b2.1) o de [b2.2 + b2.3]/b2.1) oscila entre por encima de 0,25 y 2 y preferentemente entre 0,3 y 1,0, y con la condición de que:

- dicha resina en polvo resultante porte al menos una unidad uretano con una estructura ramificada que resulta de la reacción de un componente poliisocianato a) con un componente poliol b1), con dicho componente a) que tiene una funcionalidad promedio superior a 2 o de lo contrario

(si no es superior a 2) con dicho componente b1) que tiene una funcionalidad promedio superior a 2, y con

- la resina resultante que no tiene ninguna estructura reticulada y que es soluble en al menos un disolvente orgánico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/065392.

Solicitante: ARKEMA COATINGS RESINS, S.A.U.

Inventor/es: GRAU,ENRIQUE, CASADEVALL,LLUIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Composiciones de revestimiento a base de poliureas... > C09D175/16 (con enlaces insaturados carbono-carbono terminales)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/67 (Compuestos insaturados que tienen hidrógeno activo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/28 (caracterizados por los compuestos utilizados que contienen hidrógeno activo)

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Fragmento de la descripción:

Composiciones de recubrimiento en polvo mejoradas y método para recubrir un sustrato, tal como un sustrato térmicamente sensible La presente invención se refiere a composiciones de recubrimiento en polvo mejoradas a base de poli-u oligouretanos etilénicamente insaturados, preferentemente (met) acrilados, también definidos como uretano acrilatos, y a métodos de recubrimiento de sustratos usando dichas composiciones de uretano acrilatos y más en particular a aquellas semi-cristalinas.

La tecnología de recubrimientos en polvo para sustratos metálicos es un proceso perfectamente establecido que consiste en la aplicación de un material fusible en polvo a un sustrato, el calentamiento del polvo en contacto con el sustrato, la fusión y fluidificación de ese polvo, normalmente incurriendo en alguna reacción química, y por último el enfriamiento del producto resultante para formar un recubrimiento sólido.

El material de recubrimiento puede comprender simplemente un material termoplástico de formación de una película o puede comprender un material reactivo, como una resina epoxi junto con un agente de curación, de manera que durante el transcurso de la fusión y refluidificación, se produce una reacción para curar el material in situ sobre el sustrato. En cualquier caso, los materiales de recubrimiento en polvo en general son aquellos que se han de fundir, y a temperaturas relativamente elevadas, de 150 º C o superior. En consecuencia, los procesos de recubrimiento en polvo en general no son adecuados para el recubrimiento de materiales sensibles al calor tales como madera o materiales plásticos. Con el fin de recubrir dichos materiales, sería necesario tener un producto que tuviese una temperatura de fusión relativamente baja, por ejemplo, por debajo de 120 º C aproximadamente, mientras al mismo tiempo es sólido a temperatura ambiente, material que posteriormente se podría curar in situ sobre el sustrato durante la fase de fusión/refluidificación o más tarde.

Las resinas usadas en recubrimientos pueden tener un origen muy diferente: poliéster, epoxi, isocianatos, etc. Los aglutinantes desarrollados como resinas amorías de poliéster acrilatos, por ejemplo, no pueden satisfacer los requisitos debido a su elevada Tg. En contraste, los uretano acrilatos (UA) , tienen una química muy versátil que se puede usar para recubrir estos materiales.

Por ejemplo, el documento EP 783 534 desvela una composición de recubrimiento en polvo que comprende una resina sólida etilénicamente insaturada que tiene un punto de fusión de 60 a 120 º C y se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con al menos una cantidad estequiométrica de un componente alcohólico a base de un monoalcohol etilénicamente insaturado (acrilato o metacrilato) y al menos un monoalcohol saturado, y opcionalmente al menos un poliol monomérico. A pesar de sus mejoras con respecto a la técnica anterior, estas composiciones en polvo aún requieren una procesabilidad mejorada, una estabilidad de almacenamiento y un compromiso mejorado entre la baja viscosidad y la buena fluidez y la impregnabilidad por una cara y resistencia frente al combado por la otra cara con un punto de fusión suficientemente elevado y una resistencia a la intemperie y resistencia a exteriores mejoradas y comportamientos mecánicos para una mejor adecuación para el recubrimiento a temperaturas relativamente inferiores de sustratos térmicamente sensibles como la madera y los plásticos. A pesar de estos comportamientos, aún se deben mejorar, particularmente en términos de dureza y resistencia química y resistencia a la intemperie del recubrimiento resultante.

El documento EP-A-0 410 232 desvela una composición de recubrimiento en polvo que comprende el producto de reacción de uno o más poliisocianatos orgánicos con uno o más alcoholes monovalentes que contienen grupos (met) acriloilo, y uno o más compuestos que están libres de grupos (met) acriloilo y contienen al menos dos grupos reactivos con isocianato. Las viscosidades de estos productos en general no son adecuadas para sustratos térmicamente sensibles debido a una elevada viscosidad que no requiere de calentamiento para reducir dicha viscosidad.

De hecho, la aplicación de recubrimiento en polvo debe alcanzar un compromiso: la fusión, fluidificación y curación se producen más o menos al mismo tiempo. Además, las altas temperaturas necesarias para curar, hacen que los sistemas de recubrimiento en polvo convencionales sean difíciles para recubrir materiales sensibles al calor tales como madera o plásticos. Las condiciones de almacenamiento también son una restricción determinante, debido a que dichas composiciones de recubrimiento en polvo deben ser estables en condiciones de almacenamiento.

En consecuencia, con respecto a esta técnica anterior más próxima, existe la necesidad de mejoras en términos de procesabilidad, estabilidad de almacenamiento y de compromiso entre una baja viscosidad, buena fluidez e impregnabilidad por una cara y resistencia al combado por la otra cara. Esto se obtiene con un punto de fusión suficientemente bajo para una mejor adecuación del recubrimiento a temperaturas relativamente inferiores, para sustratos térmicamente sensibles como la madera y los plásticos.

Ahora se ha comprobado, de acuerdo con la presente invención, que se pueden preparar materiales sólidos de resina en polvo etilénicamente insaturados útiles, que tienen un punto de fusión relativamente bajo y adecuados para su uso en composiciones de recubrimiento en polvo, en particular para sustratos sensibles al calor, mediante la reacción de un poliisocianato con un componente alcohólico que tiene una composición específica.

El primer objeto de la invención se refiere a una resina en polvo que comprende el producto de reacción de un poliisocianato con un componente alcohólico específico que comprende, además de un poliol, seleccionado entre dioles, trioles o tetraoles, una combinación específica de un monoalcohol saturado y de un monoalcohol insaturado.

El segundo objeto se refiere a una composición de recubrimiento en polvo que comprende dicha resina en polvo.

Otro objeto se refiere a una composición de recubrimiento en polvo que comprende al menos una resina en polvo de 10 la invención.

También forma parte de la invención un recubrimiento que resulta de la curación de dicha composición de recubrimiento en polvo.

Otro objeto se refiere a los sustratos recubiertos que resultan de dicha composición de recubrimiento.

Por último, también forman parte de la invención usos específicos de la resina en polvo de la invención.

Así, el primer objeto de la invención se refiere a una resina en polvo con un punto de fusión que oscila entre 60 y 110 º C, preferentemente entre 70 y 100 º C y con un tamaño de partícula de 10 a 250 μm (micras) , resina en polvo que comprende el producto de reacción de una composición reactiva que comprende:

a) un componente isocianato que comprende al menos un poliisocianato con una funcionalidad de al menos 2, preferentemente entre 2 y 4 y más preferentemente entre 2 y 3

b) un componente alcohólico, preferentemente con una funcionalidad OH promedio de 1, 2 a 4, más preferentemente de 1, 2 a 3, que comprende:

b.1) al menos un poliol con una funcionalidad OH entre 2 y 4, preferentemente entre 2 y 3, que porta opcionalmente al menos una insaturación etilénica, b.2) un componente monoalcohol que comprende:

b.2.1) al menos un monoalcohol, que porta al menos una insaturación etilénica b.2.2) al menos un alcohol saturado (monoalcohol) seleccionado entre: el grupo de alcoholes grasos, preferentemente de alcoholes grasos lineales que tienen una longitud de cadena entre C12 y C26 y más... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Resina en polvo con un punto de fusión que oscila entre 60 y 110 º C, preferentemente entre 70 y 100 º C y con un tamaño de partícula de 10 a 250 μm, caracterizada por que comprende el producto de reacción de una composición reactiva que comprende:

a) un componente isocianato que comprende al menos un poliisocianato con una funcionalidad de al menos 2, preferentemente entre 2 y 4 y más preferentemente entre 2 y 3 b) un componente alcohólico, preferentemente con una funcionalidad OH promedio de 1, 2 a 4, más preferentemente de 1, 2 a 3, que comprende:

b.1) al menos un poliol con una funcionalidad OH entre 2 y 4, preferentemente entre 2 y 3, que porta 10 opcionalmente al menos una insaturación etilénica, b.2) un componente monoalcohol que comprende:

b.2.1) al menos un monoalcohol, que porta al menos una insaturación etilénica b.2.2) al menos un alcohol saturado seleccionado entre: el grupo de alcoholes grasos, preferentemente de alcoholes grasos lineales que tienen una longitud de cadena entre C12 y C26 y más preferentemente entre C16 y C24 y opcionalmente, b.2.3) al menos un monoalcohol saturado adicional, seleccionado del grupo de monoalcoholes no grasos, preferentemente de polialquilenglicoles o polioles eterificados o esterificados o de oligoéter polioles eterificados o esterificados, preferentemente dioles, o de alcanoles inferiores o iguales a C10, las relaciones molares de grupos funcionales OH de dichos componentes alcohólicos b2.2) , b2.3) y b2.1) que se 20 definen de manera que la relación molar de OH de b2.2) /b2.1) o de [b2.2 + b2.3]/b2.1) oscila entre por encima de 0, 25 y 2 y preferentemente entre 0, 3 y 1, 0, y con la condición de que:

â dicha resina en polvo resultante porte al menos una unidad uretano con una estructura ramificada que resulta de la reacción de un componente poliisocianato a) con un componente poliol b1) , con dicho componente a) que tiene una funcionalidad promedio superior a 2 o de lo contrario (si no es superior a 2) con dicho componente b1) que tiene una funcionalidad promedio superior a 2, y con â la resina resultante que no tiene ninguna estructura reticulada y que es soluble en al menos un disolvente orgánico.

2. Resina en polvo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que dicha estructura unitaria ramificada de uretano se obtiene de la reacción de al menos un isocianato a) que tiene una funcionalidad superior a 2, 30 preferentemente de 3.

3. Resina en polvo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que dicha unidad de uretano se obtiene de la reacción de al menos un poliol b1) que tiene una funcionalidad superior a 2.

4. Resina en polvo de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicha estructura unitaria ramificada de uretano se

obtiene de la reacción de al menos un isocianato a) que tiene una funcionalidad superior a 2 con al menos un poliol 35 b1) que tiene una funcionalidad de 2.

5. Resina en polvo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por que dicha unidad de uretano se obtiene de la reacción de al menos un poliol b1) que tiene una funcionalidad superior a 2, con un poliisocianato a) que tiene una funcionalidad de 2.

6. Resina en polvo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que tiene una estructura ramificada sin

ninguna presencia de una estructura reticulada con dicho poliol b1) que se selecciona entre al menos un triol y/o tetrol y dicho poliisocianato a) que es un diisocianato o de lo contrario, dicho poliol b1) que es un diol y dicho poliisocianato que es al menos un isocianato tri-o tetrafuncional, con la funcionalidad promedio de los grupos reactivos de a) y b) (funcionalidad promedio de a) + b) ) que es superior a 2 y con las proporciones y funcionalidades y conversiones relacionadas, de dichos reactivos a) y b) que satisfacen la relación de Macosko-Miller.

7. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6, caracterizada por que dicho poliol b1) tiene una funcionalidad de 2 y se selecciona entre diol de isosorbida y preferentemente con dicho isocianato a) que tiene una funcionalidad superior a 2 y más preferentemente con dicho isocianato que es un triisocianato.

8. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que es una 50 resina en polvo semi-cristalina.

9. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que en dicho componente b) se definen las siguientes relaciones molares específicas de OH:

b2.1) /b) .

2. 75 % b2) /b) .

5. 90 % b1) /b) : 10-30 %

10. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que dicho alcohol saturado adicional b2.3) también está presente, preferentemente en una relación molar de OH b2.2) /b2.3) que oscila entre 0, 1 y 2.

11. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que dicho monoalcohol insaturado b2.1) se selecciona entre monoalcoholes (met) acrílicos, y/o vinílicos y/o alílicos, preferentemente entre monoalcoholes (met) acrílicos, más en particular entre hidroxialquil (met) acrilatos, o entre monoalcoholes que proceden de polioles parcialmente (met) acrilados con una funcionalidad entre 2 y 4, o derivados de hidroxialquil ésteres de un hemi éster de diácido insaturado, en particular de hemi ésteres del diácido maleico o fumárico.

12. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que además del producto de reacción de dichos componentes a) y b) , además comprende al menos una segunda resina en polvo, que es diferente de la resina resultante del producto de reacción de dichos componentes a) y b) como se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

13. Resina en polvo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada por que dicha al menos segunda resina es una resina reactiva amoría, procedente de una composición reactiva a) y b) como se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, pero con la excepción de que dicha composición reactiva está libre del componente monoalcohol b2.2) .

14. Resina en polvo de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13, caracterizada por que dicha resina que resulta del producto de reacción de los componentes a) y b) como se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, está presente en un contenido en peso del 60 al 90 % y preferentemente del 65 al 75 % con respecto al peso total de la resina.

15. Resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 14, caracterizada por que se puede obtener mediante un proceso que comprende las siguientes etapas:

i) preparación de una resina que resulta del producto de reacción de los componentes reactivos a) y b) como se ha definido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 ii) la adición de la composición reactiva que es el precursor de dicha segunda resina iii) la post reacción in situ de dicha composición reactiva de la etapa ii) en presencia de la resina de la etapa i) .

16. Composición de resina en polvo, caracterizada por que comprende al menos una resina en polvo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Composición de recubrimiento en polvo de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizada por que es una pintura o un barniz o un recubrimiento industrial pigmentado o no pigmentado y/o un recubrimiento arquitectónico pigmentado o no pigmentado.

18. Composición de recubrimiento en polvo de acuerdo con las reivindicaciones 16 o 17, caracterizada por que además comprende al menos un iniciador por radicales libres que comprende al menos un peróxido adecuado para recubrimientos curables por calor y/o al menos un iniciador adecuado para recubrimientos curables por radiación, preferentemente para recubrimientos curables por UV o fotocurables.

19. Composición de recubrimiento en polvo de acuerdo con las reivindicaciones 16 o 17, caracterizada por que no comprende ningún sistema iniciador y es curable mediante radiación de alta energía, preferentemente radiación por haces de electrones.

20. Recubrimiento caracterizado por que se obtiene de la curación de al menos una composición de recubrimiento en polvo como se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19.

21. Recubrimiento de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado por que es una pintura o un barniz o un recubrimiento industrial y/o arquitectónico pigmentado o no pigmentado.

22. Recubrimiento de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado por que dicho recubrimiento industrial es un recubrimiento anticorrosivo protector adecuado para metales o un recubrimiento protector para plásticos o para madera o compuestos de madera.

23. Sustrato recubierto, caracterizado por que está recubierto con al menos un recubrimiento como se define de

acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, preferentemente dichos sustratos que se seleccionan entre: madera, compuestos de madera, papel, cartones, plásticos, metal, compuestos sintéticos o conjuntos de los mismos, y más preferentemente entre un sustrato sensible al calor seleccionado entre madera, compuestos de madera, plásticos, papel, cartones.

24. Uso de una resina en polvo como se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que es en recubrimientos industriales y/o arquitectónicos, preferentemente en recubrimientos para automóviles, cubiertas de gel, recubrimientos de compuestos "en molde", recubrimientos resistentes a la abrasión, preferentemente recubrimientos para suelos o en recubrimientos ignífugos y más preferentemente en pinturas o barnices o en tóneres curables por UV.

25. Uso de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado por que es en recubrimientos industriales que son recubrimientos protectores sobre sustratos seleccionados entre: madera, compuestos de madera, papel, cartones, plásticos, metal, compuestos sintéticos o montajes de dicho sustratos entre ellos.