Una composición en polvo curable que comprende:

(a) un material que tiene la estructura:

Revestimientos en polvo de bajo curado y procedimientos de uso de los mismos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones de revestimiento en polvo; más particularmente, la presente invención se refiere a composiciones de revestimiento en polvo de termoestable de baja temperatura de curado. Las composiciones producen de forma consistente revestimientos que tienen propiedades de funcionamiento deseables cuando se curan y que son estables cuando no están curadas.

Antecedentes de la invención

Durante mucho tiempo se han usado las composiciones de revestimiento para proporcionar a la superficie de artículos ciertas características físicas deseadas, tales como color, brillo y durabilidad. Muchas composiciones de revestimiento dependen de un transportador líquido, que se evapora después de aplicar la composición. En los últimos años, ha ido creciendo la popularidad de lo revestimientos en polvo; porque estos revestimientos tienen un contenido en compuestos orgánicos volátiles (VOC) inherentemente bajo, su uso reduce las emisiones al aire durante los procedimientos de aplicación y curado en comparación con los revestimientos líquidos.

Normalmente, los revestimientos en polvo se curan mediante calentamiento del sustrato revestido hasta una temperatura elevada. Estas temperaturas casi siempre superan los 125ºC y habitualmente alcanzan los 190ºC a 205ºC. Durante el procedimiento de curado, las partículas de polvo se funden y diseminan, y los componentes del revestimiento en polvo reaccionan. Además de no emitir ningún VOC al medioambiente durante los procedimientos de aplicación o de curado, los sistemas de revestimiento en polvo son extremadamente eficientes ya que esencialmente no hay residuos (es decir, el rendimiento de la aplicación es aproximadamente del 100 por cien). Debido a las relativamente elevadas temperaturas de curación (es decir, superiores a 125ºC) de la mayoría de los revestimientos en polvo, su uso, para fines prácticos, a menudo está limitado a sustratos que puedan aguantar dichas temperaturas elevadas o que se puedan calentar hasta una temperatura adecuada durante el tiempo suficiente para que se produzca el curado.

A pesar del deseo de composiciones en polvo de bajo curado, dos problemas han evitado su producción extensa y el uso de su estabilidad mecánica y su estabilidad química. Los polvos que usan resinas con una temperatura de transición vítrea ("Tv") inferior a 60ºC normalmente se encuentran con problemas de estabilidad al envasado, especialmente si se exponen a una exposición al calor prolongada, y se condensan, sinterizan o agrupan en días. De igual forma, la exposición prolongada al calor puede destruir la estabilidad química de un polvo si incluye agentes reticulantes que reaccionan a temperaturas inferiores a aproximadamente 170ºC; si se usa un reticulante con una temperatura de curado baja, el curado puede iniciarse durante el almacenamiento aunque no se haya formado la película. La gelificación prematura que se produce en estas formulaciones en polvo da como resultado revestimientos que tienen tiempos de gelificación más cortos. No es poco habitual que los polvos de curado bajo pierdan > 50 por ciento de su tiempo de gel como resultado de la gelificación prematura.

Los problemas observados cuando un polvo pierde su estabilidad mecánica o química pueden ser graves. Una mala estabilidad mecánica crea problemas obvios de manipulación, aplicación y aspecto. La mala estabilidad química crea problemas más sutiles, pero igual de problemáticos. Por ejemplo, un polvo que tiene una mala estabilidad química se fluidificará y se aplicará como polvo virgen, pero por su avanzada reactividad (es decir, ha pasado por algo de gelificación prematura), demuestra un flujo restringido o ningún flujo durante el curado. El resultado puede ser un revestimiento que tiene un aspecto de "piel de naranja", una textura áspera o cuerpos en gel.

Idealmente, un polvo no debería perder sus propiedades de manipulación a una temperatura de almacenamiento elevada y el tiempo de gel debería permanecer igual que el del material virgen. Para conseguir esto, los polvos normalmente se formulan con resinas que tienen una Tv superior a aproximadamente 60ºC y/o agentes reticulantes que reaccionan a temperaturas de aproximadamente 170ºC o mayores. No obstante, dichos polvos no son de curado bajo. Los polvos de curado bajo que tienen resinas de Tv menor o agentes reticulantes de temperatura menor pueden requerir caras instalaciones de aplicación de almacenamiento en refrigeración y con aire acondicionado para superar la inherente falta de estabilidad, o deben prepararse usando técnicas especiales.

Por tanto, en la materia de los revestimientos existe la necesidad de revestimientos en polvo de bajo curado que tengan un amplio rango de aplicación, que también tengan un nivel aceptable de durabilidad cuando están curados sobre el producto terminado y una buena estabilidad a temperatura ambiente.

Sumario de la invención

La presente invención está dirigida a composiciones de revestimiento en polvo que, generalmente, comprenden un compuesto de aminourea terciaria, un compuesto de aminouretano terciario, o mezclas de los mismos, y una resina de poliepóxido formadora de película. Sorprendentemente se ha descubierto que las resinas de poliepóxido, cuando se usan con las presentes composiciones de aminourea y/o aminouretano terciarios, se curan para formar un revestimiento adecuado sin la ayuda de agentes reticulantes, aceleradores u otros aditivos que normalmente se consideran en la técnica como necesarios para curar una resina de poliepóxido. Los revestimientos curados que son el resultado de las presentes composiciones tienen propiedades de funcionamiento que son al menos tan buenas como las composiciones de revestimiento en polvo preparadas con los mismos poliepóxidos y agentes de curado convencionales, pero carecen de las composiciones de aminourea o aminouretano terciarios que se describen en la presente memoria descriptiva. Es significativo el hecho de que este deseable resultado se consigue usando temperaturas de curado mucho menores a las usadas para productos convencionales. En consecuencia, las presentes composiciones son de curado bajo. "Curado bajo", como se usa en la presente memoria descriptiva, se refiere a las composiciones de revestimientos en polvo que curan a una temperatura entre aproximadamente 80ºC y 125ºC. No obstante, la presente invención no se limita a este intervalo de temperatura y también proporciona películas curadas a temperaturas de hasta 190ºC e incluso mayores.

Como resultado de ser de curado bajo, las presentes composiciones se pueden usar sobre sustratos que no están adecuadamente expuestos a temperaturas superiores a aproximadamente 125ºC. Entre los ejemplos se incluyen plásticos, tales como composiciones termoestables y termoplásticas, madera y piezas de metal pesado que no se pueden calentar a temperaturas superiores a 95ºC por su tamaño. También son adecuados los artículos de fabricación que incluyen una variedad de sustratos; por ejemplo motores que contienen componentes tanto de metal como de caucho puede revestirse adecuadamente usando las presentes composiciones en polvo de curado bajo.

Las presentes composiciones también superan algunas de las dificultades que se han observado con otras composiciones de revestimiento en polvo, particularmente otros polvos de curado bajo. Por ejemplo, las presentes composiciones en polvo son estables al almacenamiento y reducen, si no eliminan, los problemas con estabilidad química y mecánica observada con otras composiciones en polvo de curado bajo. Las presentes composiciones se pueden almacenar a temperatura ambiente y no continúan catalizando la reacción de las moléculas de poliepóxido tras la retirada del calor. Además, las presentes composiciones en polvo se pueden preparar usando procedimientos estándar conocidos en la técnica para preparar composiciones de revestimiento en polvo; no se necesitan una manipulación o procesamiento especiales. Por tanto, las presentes composiciones proporcionan un avance significativo en la técnica de los revestimientos en polvo de bajo curado.

Los procedimientos para revestir sustratos usando las presentes composiciones en polvo y los sustratos revestidos de este modo también entran dentro del alcance de la presente invención. Varios catalizadores de curado bajo también están incluidos en la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La presente invención está dirigida a una composición de revestimiento en polvo, que comprende: (a) un...

1. Una composición en polvo curable que comprende:

(a) un material que tiene la estructura:

en la que R₁ es un radical orgánico que tiene de 6 a 25 átomos de carbono, R₂ es un radical orgánico que tiene de 1 a 20 átomos de carbono; R₃ y R₄ son, de forma independiente, grupos alquilo o fenilo que tienen de 1 a 8 átomos de carbono; Z es oxígeno o nitrógeno, y cuando Z es oxígeno R₅ está ausente y cuando Z es nitrógeno R₅ es hidrógeno o

y cuando R₅ es

cada R₂, cada R₃ y cada R₄ son iguales o diferentes; y n es de 1 a 4; y

(b) a poliepóxido;

en la que la composición en polvo está libre de agentes reticulantes y aceleradores y se cura térmicamente sin la ayuda de reticulantes, aceleradores u otros aditivos.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que (a) está presente en una cantidad que varía de aproximadamente 0,5 a 10 por ciento en peso y (b) está presente en una cantidad que varía de aproximadamente 20 a aproximadamente 90 por ciento en peso, basándose el porcentaje en peso en el peso total de la composición.

3. La composición de la reivindicación 1, en la que (a) está presente en una cantidad que varía de aproximadamente 3 a 5 por ciento en peso y (b) está presente en una cantidad que varía de aproximadamente 30 a aproximadamente 60 por ciento en peso, basándose el porcentaje en peso en el peso total de la composición.

4. La composición de la reivindicación 1, en la que el componente (a) comprende además un compuesto que contiene hidrógeno ácido.

5. La composición de la reivindicación 4, en la que el compuesto que contiene hidrógeno ácido es un compuesto fenólico.

6. La composición de la reivindicación 5, en la que el compuesto fenólico es un polifenol.

7. La composición de la reivindicación 6, en la que el polifenol es bis(4-hidroxifenil)-2,2-propano.

8. La composición de la reivindicación 1, en la que dicha composición cura a una temperatura de entre 80ºC y 125ºC.

9. La composición de la reivindicación 1, en la que dicha composición cura a una temperatura de entre 105ºC y 120ºC.

10. La composición de la reivindicación 1, en la que dicha composición cura a una temperatura superior a 125ºC.

11. La composición de la reivindicación 1, en la que dicha composición cura a una temperatura de entre 80ºC y 125ºC y en la que sustancialmente todo el material (a) se extruye con la resina de poliepóxido (b).

12. La composición de la reivindicación 11, en la que dicha composición no cura a una temperatura inferior a 70ºC.

13. La composición de la reivindicación 1, en la que R₂ es alquileno.

14. La composición de la reivindicación 1, en la que R₃ y R₄ son alquilo.

15. La composición de la reivindicación 1, en la que Z es nitrógeno y R₅ es hidrógeno.

16. La composición de la reivindicación 15, en la que R₁ es 1,1,3,3-tetrametilciclohexileno.

17. La composición de la reivindicación 15, en la que R₂ es n-propileno.

18. La composición de la reivindicación 15, en la que R₃ y R₄ son metilo.

19. La composición de la reivindicación 1, en la que dicha composición no incluye un compuesto que contiene hidrógeno ácido.

20. Un procedimiento para revestir un sustrato, que comprende:

(a) aplicar a dicho sustrato la composición en polvo de la reivindicación 1; y

(b) curar dicha composición.

21. El procedimiento de la reivindicación 20, en la que dicha composición cura a una temperatura de entre 80ºC y 125ºC.

22. Un sustrato revestido de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 20.

23. El sustrato de la reivindicación 22, en el que dicho sustrato está constituido por un polímero termoplástico, un polímero termoestable, cartón, papel, madera, tablero prensado, tablero de fibra de densidad media y/o metal.

24. Una composición catalizadora que comprende: el producto de reacción de

i) un material que tiene la estructura:

en la que R₁ es un radical orgánico que tiene de 6 a 25 átomos de carbono, R₂ es un radical orgánico que tiene de 1 a 20 átomos de carbono; R₃ y R₄ son, de forma independiente, grupos alquilo o fenilo que tienen de 1 a 8 átomos de carbono; Z es nitrógeno; R₅ es

y cuando R₅ es

cada R₂, cada R₃ y cada R₄ son iguales o diferentes, y n es de 1 a 4, R₂ es un alquileno que tiene entre 1 y 4 átomos de carbono y R₃ y R₄ son, ambos, grupos alquilo que tienen entre 1 y 4 carbonos, y

(ii) un compuesto que contiene hidrógeno ácido.