Sistemas de PUR de 2 componentes.

Sistemas de revestimiento de dos componentes a base de poliuretano,

caracterizados porque contienen esencialmente

(a) poliisocianatos, que dado el caso están hidrofilados,

(b) compuestos con grupos reactivos frente a isocianatos, dado el caso hidrofilados, en agua y dado el caso en presencia de disolventes orgánicos o mezclas de disolventes,

(c) uno o varios compuestos de elementos, seleccionados del grupo vanadio, tántalo, molibdeno, wolframio y teluro en los que el respectivo elemento tiene un grado de oxidación de al menos +4,

(d) dado el caso otros aditivos y coadyuvantes, en los que las cantidades de (a) + (b) ascienden a 20 a 99, 9999 partes en peso, (c) de 0, 0001 a 5 partes en peso y (d) de 0 a 75 partes en peso y la suma de las partes en peso asciende a 100.

Sistemas de PUR de 2 componentes La presente invención se refiere a catalizadores para el endurecimiento acelerado de poliisocianatos con polioles y a sistemas de poliuretano que contienen a éstos.

Especialmente, la presente invención se refiere a catalizadores para el endurecimiento acelerado de poliisocianatos con polioles en presencia del disolvente agua (las denominadas lacas al agua de poliuretano de dos componentes, lacas al agua de PUR de 2 componentes) .

El uso de agua como disolvente para aplicaciones de laca ha aumentado mucho en los últimos años. Los aspectos medioambientales desempeñan un papel decisivo en el desarrollo de este técnica. Así puede reducirse mucho con esta técnica el uso de disolventes orgánicos para la aplicación de laca sobre el sustrato. Unido a ello se encuentra una fuerte reducción de la emisión de componentes volátiles que fomentan la degradación de ozono (los denominados VOC, volatile organic compounds, compuestos orgánicos volátiles) y una mejora de las condiciones de trabajo para el usuario. Además puede prescindirse de la combustión del aire de salida de las instalaciones de lacado en gran parte, lo que conduce a ahorros de costes.

Para los sistemas de laca convencionales, es decir aquéllos en los que se usan disolventes orgánicos para la aplicación de lacas sobre el sustrato que va a lacarse, se han descrito una serie de catalizadores que aceleran la reacción de (poli) -oles con (poli) -isocianatos para dar poliuretanos. Según en cada caso el tiempo de procesamiento deseado, un catalizador puede seleccionarse con reactividad adecuada respectivamente para ajustar con preferencia las propiedades de la laca deseadas. A los catalizadores usados habitualmente pertenecen aquéllos a base de compuestos de estaño, especialmente de compuestos de estaño IV. A este respecto se prefiere especialmente dilaurato de dibutilestaño, DBTL. Este compuesto es probablemente el catalizador usado con más frecuencia para las denominadas aplicaciones de laca de poliuretano de dos componentes (2K-PUR) . Las sales de estaño o los compuestos de organoestaño conducen a la reacción rápida de isocianatos con alcoholes o polioles. Como alternativa pueden usarse también compuestos de bismuto y zinc. Estos tienen habitualmente un tiempo de reacción y de trabajo más largo en comparación con los compuestos de estaño. También se ha descrito el uso de compuestos de quelato de zirconio tales como el acetilacetonato de zirconio (IV) . Estos se han descritos entre otros en Journal of Coatings Technology 2002, 74 (930) , 31-36. Un resumen actual sobre los catalizadores usuales lo proporciona por ejemplo Florio en Paint & Coatings Industr y 2000, 16, 80. Para la aplicación en lacas resistentes a la luz se tienen en cuenta, sin embargo, otros catalizadores de poliuretanos típicos tales como por ejemplo acetilacetonato de hierro (III) o compuestos correspondientes de níquel o cobalto, dado que estos catalizadores forman por regla general complejos de color.

En caso del uso de agua como disolvente para aplicaciones de laca pueden considerarse otras situaciones a diferencia de los sistemas convencionales que contienen disolventes. Un resumen de este problema se proporciona por ejemplo por W. Blank en Progress in Organic Coatings 1999, 35, 19 así como en el documento WO 98/41322 y la bibliografía allí citada.

En caso de estos sistemas de laca debe considerarse la velocidad de reacción relativa del isocianato con alcoholes en comparación con la velocidad de reacción con agua. La reacción de isocianatos con agua conduce a la formación de derivados de ácido carbámico, que a continuación se consumen por reacción para dar la amina en la que se basan y dióxido de carbono. El dióxido de carbono formado puede hacerse perceptible mediante la formación de burbujas en la película, lo que empeora la calidad de la película. La formación de dióxido de carbono es indeseable por este motivo. De los ácidos carbámicos descarboxilados se libera una amina que puede consumirse por reacción con isocianato libre para dar urea. La formación excesiva de urea puede hacerse perceptible a su vez en una disminución del tiempo de trabajo del sistema y normalmente en una pérdida del brillo de la superficie y un empeoramiento de las propiedades de la laca tras el procedimiento de lacado.

45 Por consiguiente, la reacción de isocianatos con agua es indeseable debido a las reacciones sucesivas y a la rápida pérdida de propiedades. Por tanto, la reacción del agua con isocianatos no debe preferirse, para evitar un empeoramiento de las propiedades, en comparación con sistemas de laca no catalizados. Es deseable una preferencia de la reacción de (poli) -ol con el componente de isocianato.

Además, los catalizadores del estado de la técnica tienen por regla general sólo una vida útil limitada en sistemas 50 acuosos, es decir el catalizador se hidroliza rápidamente más o menos mediante la acción del agua. Esto vale en especial medida para los compuestos de estaño (IV) usados mucho en sistemas convencionales tal como el ya mencionado DBTL o también para carboxilatos de bismuto tales como por ejemplo 2-etilhexanoato de bismuto (III) (K-Kat, King Industries, Norwalk, CT, USA) tal como se describe también en el documento WO 00/47642.

Además, los componentes de poliol usados en la mayoría de los casos industrialmente para aplicaciones al agua de 55 2K-PUR disponen de grupos carboxilo (neutralizados con aminas terciaria) que sirven para hidrofilar el aglutinante, es decir la incorporación del componente poliol en agua. Estos grupos carboxilo pueden conducir, posiblemente mediante una formación de complejos, a una inhibición de la actividad catalítica de compuestos de organoestaño, que se usan como catalizadores para sistemas acuosos de 2 componentes. Esto vale para todos los ácidos de Lewis altamente cargados tales como por ejemplo compuestos de titanio-IV, zirconio-IV etc.. Un catalizador, que debe poder usarse universalmente con una pluralidad de poliisocianatos hidrofilados y aglutinantes hidrofilados, no puede mostrar estas interacciones con los agentes de hidrofilización.

Como catalizadores para sistemas acuosos de 2 componentes se han descrito últimamente compuestos de estaño y zirconio. El acetilacetonato de zirconio (IV) debe ayudar, de manera correspondiente al documento WO 98/41322, a un endurecimiento acelerado de la película de laca de poliuretano de 2 componentes en sistemas acuosos, sin que a este respecto se obtuvieran películas de laca cualitativamente peores que en el caso no catalizado con respecto al brillo y al enturbiamiento. En el documento WO 98/41322 se proporcionan, sin embargo, sólo ejemplos de sistemas de laca que se basan en disolventes orgánicos convencionales. No se exponen ejemplos de laca que se obtienen mediante la reacción de aglutinantes hidrófilos (polioles) con poliisocianatos hidrófilos (o sea aquéllos en los que puede contarse con una interacción del agente de hidrofilización con el catalizador) . En la enseñanza del documento WO 98/41322 se describe además la adición de un formador de complejos (acetilacetona) , que no debe eliminarse por evaporación hasta la aplicación de la película de laca para poner en funcionamiento la catálisis. Este procedimiento es necesario para mantener lo más bajo posible la actividad del catalizador durante el tiempo de trabajo. Sin el uso de este formador de complejos se reduciría el tiempo de trabajo hasta un nivel no aceptable y falto de práctica. El formador de complejos tiene el inconveniente de que representa un componente orgánico volátil adicional, que conduce a una nueva carga medioambiental y empeora las condiciones de trabajo al usuario.

Por tanto, el objetivo consiste en encontrar un catalizador para la aceleración de la reacción de isocianatos con alcoholes o polioles en presencia de agua o generalmente para acelerar el endurecimiento de sistemas acuosos de 2K-PUR. Las propiedades de laca generales dependiendo del tiempo de procesamiento no debe padecer el uso del catalizador y el tiempo de trabajo no debe acortarse. Idealmente no se ve influido el tiempo de trabajo mediante la presencia del catalizador. El catalizador debe ser estable frente a la hidrólisis y presentar ya una actividad suficiente con cantidades de principio activo muy reducidas. Además han de considerarse criterios ecológicos y económicos (precio) .

Sorprendentemente se encontró ahora que puede lograrse este objetivo con distintos compuestos de elementos seleccionados del grupo constituido por vanadio, tántalo, molibdeno, wolframio en los que el respectivo elemento tiene un grado... [Seguir leyendo]

1. Sistemas de revestimiento de dos componentes a base de poliuretano, caracterizados porque contienen esencialmente

(a) poliisocianatos, que dado el caso están hidrofilados,

(b) compuestos con grupos reactivos frente a isocianatos, dado el caso hidrofilados, en agua y dado el caso en presencia de disolventes orgánicos o mezclas de disolventes,

(c) uno o varios compuestos de elementos, seleccionados del grupo vanadio, tántalo, molibdeno, wolframio y teluro en los que el respectivo elemento tiene un grado de oxidación de al menos +4,

(d) dado el caso otros aditivos y coadyuvantes,

en los que las cantidades de (a) + (b) ascienden a 20 a 99, 9999 partes en peso, (c) de 0, 0001 a 5 partes en peso y (d) de 0 a 75 partes en peso y la suma de las partes en peso asciende a 100.

2. Sistemas según la reivindicación 1, caracterizados porque como compuestos (c) se usan compuestos seleccionados del grupo constituido por ácido molibdénico, molibdato de litio, molibdato de sodio, molibdato de potasio, molibdato de rubidio, molibdato de cesio, molibdato de tetrametilamonio, molibdato de tetraetilamonio, acetilacetonato de molibdenilo, tetrametilheptadionato de dióxido de molibdeno, wolframato de sodio, telurito de potasio K2TeO3, ortovanadato de litio, metavanadato de litio y sus modificaciones, ortovanadato de sodio, metavanadato de sodio así como heptamolibdato de amonio.

3. Sistemas según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizados porque se trata de sistemas de laca.

4. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque se trata de sistemas de laca acuosos.

5. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizados porque se trata de sistemas de adhesivos.

6. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizados porque como poliisocianatos (a) se usan aquéllos con grupos isocianato unidos alifáticamente.

7. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizados porque como poliisocianatos (a) se usan poliisocianatos bloqueados con grupos isocianato unidos aromáticamente.

8. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizados porque como poliisocianatos (a) se usan aquéllos a base de diisocianato de hexametileno, diisocianato de isoforona, 4, 4'diisocianatodiciclohexilmetano.

9. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizados porque los poliisocianatos (a) están modificados de manera hidrófila.

10. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizados porque como compuesto (c) se usan sales del ácido molibdénico o productos de condensación del mismo.

11. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizados porque como compuesto (c) se usan molibdato de litio, sodio y/o potasio.

12. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizados porque como compuesto (c) se usan sales del ácido vanádico o productos de condensación del mismo.

13. Sistemas según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizados porque como compuesto (c) se usan vanadato de litio, sodio y/o potasio o los respectivos ortovanadatos.

14. Procedimiento para preparar sistemas según las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el componente

(c) en la preparación de los componentes (a) o (b) se introduce en el respectivo componente.

15. Procedimiento para preparar sistemas según las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el componente (c) en la preparación del sistema listo para su uso se introduce en la mezcla.

16. Procedimiento para preparar sistemas según las reivindicaciones 1 a 13, caracterizados porque el componente (c) se añade a uno o varios de los componentes restantes antes de la adición de agua o disolvente adicionales.

17. Uso de los sistemas según las reivindicaciones 1 a 13 para preparar lacas, pinturas y adhesivos.

18. Sustratos revestidos con sistemas según las reivindicaciones 1 a 13.