Procedimiento de curado de una composición de revestimiento que comprende un compuesto curable por radicales y un complejo de organoborano-amina.

Un procedimiento de curado de una composición de revestimiento que comprende un compuesto polimerizablepor radicales y un complejo de organoborano-amina que tiene un iniciador de organoborano como un agente debloqueo de amina,

y agua, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

A. combinar el complejo de organoborano-amina, el compuesto polimerizable por radicales y el agua para formarla composición de revestimiento;

B. introducir dióxido de carbono en la composición de revestimiento o en una composición que incluye al menosuno del complejo de organoborano-amina, el compuesto polimerizable por radicales y el agua antes de formar lacomposición de revestimiento, en el que el dióxido de carbono está presente en la composición de revestimientoen una proporción molar de al menos 500:1 con el agente de bloqueo de amina del complejo de organoboranoaminapara formar de esta manera ácido carbónico in situ en una proporción molar de al menos 1:1 del ácidocarbónico y el agente de bloqueo de amina del complejo de organoborano-amina;

C. descomplejar el complejo de organoborano-amina con el ácido carbónico separando de esta manera eliniciador de organoborano y el agente de bloqueo de amina; y

D. polimerizar el compuesto polimerizable por radicales usando el iniciador de organoborano en presencia deoxígeno.

Procedimiento de curado de una composición de revestimiento que comprende un compuesto curable por radicales y un complejo de organoborano-amina Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a un procedimiento para curar una composición de revestimiento que incluye un compuesto polimerizable por radicales y un complejo de organoborano-amina. Más específicamente, la invención se refiere a un procedimiento para formar in situ un agente descomplejante para descomplejar el complejo de organoborano-amina e iniciar la polimerización del compuesto polimerizable por radicales.

2. Descripción de la técnica relacionada El acabado y refinado para automoción es una industria cada vez mayor en Estados Unidos y otros países debido a que se produce cada vez un número mayor de vehículos. Típicamente, los revestimientos de acabado para automoción en la fabricación de equipos originales (OEM) y revestimientos de automoción para refinado después de la comercialización se forman a partir de composiciones de una parte o dos partes que requieren mezclado físico de dos fases condensadas. Este mezclado típicamente limita el control del curado, aumenta los tiempos de curado y hace que la aplicación de las composiciones de revestimiento a formas complejas y superficies secuestradas sea difícil.

Por este motivo, ha surgido un interés por usar una tecnología de curado rápido, tal como curado por UV y tecnología de haz de electrones, en los revestimientos de acabado y refinado en automoción. Estas tecnologías utilizan electrones libres, ya sea en forma de radicales formados por luz UV o como electrones formados a partir de haces de electrones, para polimerizar y curar las composiciones de revestimiento. Estas tecnologías minimizan los tiempos de curado de las composiciones de revestimiento en comparación con composiciones de revestimiento basadas en disolvente y basadas en agua curadas de diferente manera, pero requieren un equipo caro, tal como lámparas de UV, vacío y filamentos. De esta manera, el uso de estas tecnologías es caro, consume tiempo y supone mucho trabajo y puede dar como resultado una contracción de la película e inhibición de la superficie expuesta al oxígeno.

Los revestimientos de acabado y refinado que típicamente requieren calor para su curado emplean el uso de grandes hornos que pueden alojar automóviles enteros o componentes de los mismos para iniciar la reticulación. Típicamente, las composiciones de revestimiento se aplican a componentes de automóviles que se hacen pasar después a través de los hornos para curar las composiciones de revestimiento y, de esta manera, formar los revestimientos curados. Sin embargo, el uso de los hornos consume mucha energía, es caro y tiene un impacto adverso sobre el entorno. En las instalaciones de producción de automóviles OEM, los hornos ocupan grandes zonas y son problemáticos de usar.

Se ha desarrollado también otra tecnología para mejorar la velocidad y eficacia con la que se curan las composiciones de revestimiento. Esta tecnología utiliza compuestos de boro, por ejemplo, iniciadores de organoborano para formar radicales que polimerizan monómeros orgánicos y curan las composiciones de revestimiento. Los iniciadores de organoborano inician la polimerización por radicales libres en las composiciones de revestimiento y promueven la adhesión de los revestimientos curados resultantes a sustratos de baja energía superficial debido a la capacidad de los iniciadores de organoborano de generar radicales, que polimerizan los monómeros orgánicos. La oxidación limitada por difusión de los iniciadores de organoborano y producción de los radicales a partir de los mismos está dirigida por la estabilidad termodinámica del enlace boro-oxígeno en el iniciador de organoborano y provoca que los iniciadores de organoborano sean pirofóricos en oxígeno. Debido a esta reactividad, se sabe cómo estabilizar los iniciadores de organoborano con agentes de bloqueo que hacen a los iniciadores de organoborano menos susceptibles a la inserción de oxígeno y generación prematura de radicales. Los agentes de bloqueo se separan de los iniciadores de organoborano en condiciones controladas (por ejemplo con aplicación de calor o por exposición a un agente descomplejante) para liberar los iniciadores de organoborano e iniciar la formación de radicales libres por reacción con oxígeno.

Incluso usando las tecnologías mencionadas anteriormente, las composiciones de revestimiento aplicadas a formas y superficies complejas o sobre piezas multicomponente típicamente no son capaces de curarse eficazmente debido a una incapacidad de la luz UV de alcanzar todas las partes de las composiciones de revestimiento. Como alternativa, algunas composiciones de revestimiento no pueden exponerse a la luz UV sin sufrir daños y, de esta manera, también tienen una tendencia a curarse ineficazmente. Aún más, el curado mediante el uso de luz UV puede inhibirse mediante el oxígeno en una superficie de la composición de revestimiento aplicada. Tal inhibición de la superficie de oxígeno típicamente da como resultado un curado incompleto de la composición de revestimiento, conduciendo a revestimientos curados que son pegajosos o que carecen de resistencia al arañado.

Como resultado, se ha desarrollado también una tecnología para aliviar la inhibición de la superficie expuesta al oxígeno. Esta tecnología usa atmósferas gaseosas con luz UV e irradiación de las composiciones de revestimiento

en atmósferas gaseosas. Las atmósferas gaseosas limitan las cantidades de oxígeno que están presentes durante el curado, limitando de esta manera la inhibición de la superficie expuesta al oxígeno. Sin embargo, las fuentes de UV y radiación usadas en este tipo de tecnología típicamente están dispuestas a grandes distancias de las composiciones de revestimiento, de manera que el curado incompleto se reduce pero no se elimina. Puesto que las fuentes de radiación típicamente emiten grandes cantidades de calor, es difícil llevar las fuentes de radiación dentro de las atmósferas gaseosas y acortar las distancias entre las fuentes de radiación y las composiciones de revestimiento a curar. El calor de las fuentes de radiación provoca grandes vórtices en las atmósferas gaseosas y contamina las atmósferas con oxígeno, anulando de esta manera los beneficios del uso de esta tecnología.

Un derivado de esta tecnología utiliza complejos de organoborano-amina y agentes iniciadores gaseosos para efectuar el curado. Como se sabe en la técnica y se ha mencionado anteriormente, los agentes de bloqueo pueden separarse o descomplejarse de los iniciadores de organoborano en el complejo de organoborano por exposición a un agente descomplejante para liberar los iniciadores de organoborano e iniciar la formación por radicales libres. Los radicales inician la polimerización y curado de las composiciones de revestimiento. Los agentes descomplejantes más comunes son ácidos, aldehídos, cetonas, isocianatos y anhídridos como se menciona en los documentos WO 2008/085234 A1 y WO 2005/000980 A1. Los agentes descomplejantes pueden usarse en forma gaseosa para iniciar el curado de las composiciones de revestimiento. Aunque son eficaces en composiciones de revestimiento a pequeñas escalas, las técnicas existentes que emplean tal tecnología no pueden aumentarse de escalar eficazmente ni usarse en instalaciones de producción de OEM a gran escala debido al coste y toxicidad de los agentes descomplejantes. Por ejemplo, muchos de los agentes descomplejantes mencionados anteriormente tales como acetaldehído, formaldehído, isocianatos, anhídrido maleico, metil (etil) cetonas, anhídrido ftálico y propionaldehido se clasifican según la Agencia de Protección Medio Ambiental como contaminantes peligrosos del aire (HAP) . Por consiguiente, su uso se ve restringido severamente en las instalaciones de gran producción y no es medioambientalmente respetuoso. Adicionalmente, muchos ácidos que se conocen para su uso como agentes descomplejantes son perjudiciales para las propiedades del revestimiento curado y/o los sustratos subyacentes debido a las propiedades corrosivas de los mismos, y la presencia de los ácidos en el revestimiento curado puede ser perjudicial para las propiedades del revestimiento curado y/o los sustratos subyacentes.

Por consiguiente, sigue habiendo una oportunidad de desarrollar un procedimiento para curar composiciones de revestimiento que pueda realizarse en ausencia de calentamiento externo, luz UV, peróxidos o iniciadores de azonitrilo y que pueda usarse con formas complejas y superficies secuestradas. Sigue habiendo también una oportunidad de desarrollar tal procedimiento que es medioambientalmente respetuoso y que puede usarse... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de curado de una composición de revestimiento que comprende un compuesto polimerizable por radicales y un complejo de organoborano-amina que tiene un iniciador de organoborano como un agente de bloqueo de amina, y agua, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

A. combinar el complejo de organoborano-amina, el compuesto polimerizable por radicales y el agua para formar la composición de revestimiento;

B. introducir dióxido de carbono en la composición de revestimiento o en una composición que incluye al menos uno del complejo de organoborano-amina, el compuesto polimerizable por radicales y el agua antes de formar la composición de revestimiento, en el que el dióxido de carbono está presente en la composición de revestimiento en una proporción molar de al menos 500:1 con el agente de bloqueo de amina del complejo de organoboranoamina para formar de esta manera ácido carbónico in situ en una proporción molar de al menos 1:1 del ácido carbónico y el agente de bloqueo de amina del complejo de organoborano-amina;

C. descomplejar el complejo de organoborano-amina con el ácido carbónico separando de esta manera el iniciador de organoborano y el agente de bloqueo de amina; y

D. polimerizar el compuesto polimerizable por radicales usando el iniciador de organoborano en presencia de oxígeno.

2. Un procedimiento según en la reivindicación 1 en el que el ácido carbónico se forma a una presión atmosférica de aproximadamente 1013, 25 hPa (1 atm) y una temperatura de -78 ºC a 30 ºC.

3. Un procedimiento según en la reivindicación 1 en el que el ácido carbónico in situ se forma en un periodo menor o igual a 60 minutos.

4. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de introducir dióxido de carbono comprende exponer la composición de revestimiento a una atmósfera gaseosa controlada que contiene dióxido de carbono presente en una concentración mayor que la concentración de dióxido de carbono en el aire atmosférico ambiente.

5. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la etapa de introducir dióxido de carbono comprende introducir dióxido de carbono supercrítico en la composición de revestimiento o en la composición que incluye al menos uno del complejo de organoborano-amina, el compuesto polimerizable por radicales y el agua antes de formar la composición de revestimiento.

6. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la etapa de introducir dióxido de carbono comprende introducir dióxido de carbono sólido en la composición de revestimiento o en la composición que incluye al menos uno del complejo de organoborano-amina, el compuesto polimerizable por radicales y el agua antes de formar la composición de revestimiento.

7. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la etapa de introducir dióxido de carbono comprende pulverizar el dióxido de carbono desde una boquilla de una pistola de pulverización por impacto.

8. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el complejo de organoboranoamina tiene la siguiente fórmula:

en la que cada uno de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 se selecciona independientemente entre el grupo que consiste en un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo, un grupo alcoxi, un grupo arilaquilo, un grupo alquileno, homólogos halogenados de los mismos y combinaciones de los mismos.

9. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el compuesto polimerizable por radicales se selecciona entre el grupo de resinas de éster acrílico insaturado, monómeros de éster acrílico funcionales y combinaciones de los mismos.

10. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que compuesto polimerizable por radicales está presente en una cantidad del 90 al 97 por ciento en peso en base al peso total de la composición de revestimiento y el complejo de organoborano-amina está presente en una cantidad del 2 al 5 por ciento en peso en base al peso total de la composición de revestimiento.

11. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de descomplejar el

complejo de organoborano ocurre en ausencia de calentamiento externo de la composición reactiva.

12. Un procedimiento según en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa A) comprende adicionalmente aplicar la composición de revestimiento sobre un componente de automóvil.

13. Un componente de automóvil que comprende un revestimiento curado sobre el mismo formado de acuerdo con el procedimiento según la reivindicación 12.