Dispersión de microgel modificada con ácido fosfónico.

Microgel libre de emulsionante, dispersado en fase acuosa, que puede obtenerse mediante

a) preparación de un poliacrilato (A) en presencia de al menos un compuesto (B) que presenta un grupo ácido fosfónico,

presentando el poliacrilato (A) al menos un grupo hidroxilo y al menos un grupo carboxilo;

b) reticulación en fase acuosa de la mezcla de reacción procedente de la etapa a) con una resina aminoplástica (C);

c) polimerización en emulsión posterior de la mezcla de reacción procedente de la etapa b) con al menos un compuesto monomérico (D), que contiene al menos un doble enlace polimerizable por radicales.

Dispersión de microgel modificada con ácido fosfónico La presente invención se refiere a un microgel libre de emulsionante así como a su uso en un lacado de múltiples capas, en particular en el lacado en serie de carrocerías básicas de automóvil.

Para el lacado en serie de carrocerías básicas de automóvil se usa en general un lacado de múltiples capas de, en total, cuatro capas diferentes entre sí (estructura de cuatro capas) , aplicándose estas cuatro capas una tras otra en instalaciones de lacado separadas:

La primera capa, que se encuentra directamente sobre la chapa de automóvil, es una capa aplicada de manera electroforética (capa de electrorrecubrimiento, capa KTL) , que se aplica mediante lacado de electroinmersión, principalmente lacado de inmersión catódico (KTL) , con el fin de la protección contra la corrosión y a continuación se seca.

La segunda capa, que se encuentra sobre la capa de electrorrecubrimiento y tiene un grosor de aproximadamente 30 a 40 µm, es una denominada capa de relleno que ofrece, por un lado, protección contra ataques mecánicos (función de protección contra desprendimientos de rocas) , por otro lado, garantiza un nivel de laca de cubrición suficiente, es decir alisa la superficie rugosa de la carrocería básica para el lacado de cubrición posterior y rellena pequeñas irregularidades. Las lacas usadas para la producción de esta capa de relleno contienen además de aglutinantes también pigmentos. A este respecto, la humectabilidad de los pigmentos usados tiene una influencia sobre el nivel de laca de cubrición de todo el lacado de múltiples capas y también sobre el brillo de la capa de relleno, tal como se requiere por algunos fabricantes de automóviles. La capa de relleno se genera en su mayor parte mediante aplicación con campanas de alta rotación electrostáticas y posterior proceso de secado a temperaturas por encima de 130 °C.

La tercera capa que se encuentra sobre la capa de relleno es la capa de laca de base que, mediante los pigmentos correspondientes confiere a la carrocería el color deseado. La laca de base se aplica en el procedimiento de pulverización convencional. El grosor de capa de esta capa de laca de base convencional se encuentra, en función del tono de color, entre aproximadamente 12 a 25 µm. En la mayoría de los casos, esta capa, especialmente en el caso de lacas de efecto metálico, se aplica en dos etapas de procedimiento. En una primera etapa tiene lugar la aplicación por medio de campanas de alta rotación electrostáticas, seguido que una segunda aplicación por medio de atomización neumática. Esta capa se seca de forma intermedia (con el uso de laca de base acuosa) con rayos infrarrojos y/o mediante convección de aire caliente.

La cuarta capa, y superior, que se encuentra sobre la capa de laca de base es la capa de laca transparente, que se aplica en la mayoría de los casos en una aplicación mediante campanas de alta rotación electrostática. Ésta confiere a la carrocería el brillo deseado y protege a la laca de base frente a influencias medioambientales (radiación UV, agua salada) .

A continuación se secan conjuntamente la capa de laca de base y la capa de laca transparente.

En una laca de base diluible en agua que puede utilizarse en este lacado de múltiples capas o una capa de laca de base producida a partir de la misma, se exigen, además de la propiedad colorante, también requisitos esenciales, adicionales:

Por un lado, la capa de laca de base en estado endurecido, debe llevar a una orientación óptima de las escamas de aluminio usadas como pigmentos de efecto. Esta propiedad conocida con la expresión "efecto flip/flop" es de importancia decisiva para cada lacado metálico. Un "efecto flip/flop" especialmente adecuado se consigue cuando los pigmentos de efecto en forma de plaquitas están orientados de la manera más uniforme posible en un ángulo pequeño con respecto a la capa de laca.

Además, la capa de laca de base debe presentar una adherencia definida de forma precisa con las capas de laca que se encuentran por debajo y por encima de ella. Por lo tanto, la laca de base tiene la influencia decisiva sobre la resistencia a desprendimiento de rocas del lacado de múltiples capas resultante de carrocerías en serie de automóviles. En este contexto ha de señalarse que la resistencia a desprendimiento de rocas es un denominado "criterio k.o.", es decir que sólo pueden utilizarse aquellos lacados de múltiples capas en la planta de producción que han resistido la prueba de desprendimiento de rocas según VDA. Esta prueba se pasa cuando el lacado de múltiples capas acabado, en el caso de una carga mecánica definida de manera precisa, presenta desconchados que no superan una superficie determinada y que pueden atribuirse a una separación de la capa de laca de base de la capa de relleno que se encuentra debajo. En consecuencia, debe ajustarse la adherencia de la capa de laca de base de modo que, por un lado sea suficientemente alta para que la capa de laca transparente no se separe de la misma, pero, no obstante, sea tan baja que la capa de relleno, no se arrastre con un desprendimiento de rocas, lo que de lo contrario llevaría a daños por corrosión considerables en la carrocería del automóvil.

Por otro lado, la laca de base debe presentar una procesabilidad adecuada. Esto significa que, en la medida de lo posible, en una capa de pulverización, puede conseguirse un grosor de capa tan alto que se garantice una cubrición de color suficiente. Si para el tono de color que cubre intensamente, negro, se necesita únicamente un grosor de 17 µm de la capa de laca de base para una cubrición de color suficiente, entonces, para el tono de color que cubre menos, blanco, se necesitan al menos 45 µm. Un grosor de capa de este tipo, aplicado con un proceso de pulverización, sigue siendo un problema considerable, dado que las propiedades reológicas de la laca de base diluible en agua deben estar correspondientemente presentes.

En el caso de las lacas de base con pigmentos de efecto metálico es especialmente clara la problemática descrita anteriormente, es decir con un grosor de capa habitual de aproximadamente 18 µm garantizar una estabilidad suficiente. Un tono de color especialmente crítico en este contexto es el gris metalizado.

Por la expresión "propiedades reológicas" se entiende que la laca, por un lado, en el proceso de pulverización, es decir, en el caso de altas velocidades de cizalladura, tiene una viscosidad tan baja que puede atomizarse fácilmente y, por otro lado, al dar sobre el sustrato, es decir, en el caso de bajas velocidades de cizalladura, tiene una alta viscosidad que es suficientemente estable de modo que es suficientemente estable y no muestra ninguna formación de lágrimas. Cuanto mayor deba ser el grosor de capa, mayor será el problema de reunir estas propiedades contradictorias. También la formación de un efecto metálico marcado está relacionada con estas propiedades.

Esta problemática fundamental es probablemente también el motivo de porqué una pluralidad de documentos que se ocupan de sistemas de aglutinante especialmente adaptados o también de aditivos especiales para lacas de base diluibles en agua.

Para la mejora de las propiedades reológicas y la mejor formación del efecto metálico se describen aditivos particulares (documento EP-0 281 936) . En este sentido se trata de silicatos estratificados especiales, que contienen cantidades considerables de iones alcalinos o alcalinotérreos. Estos iones llevan con frecuencia, debido a su efecto higroscópico a una escasa resistencia al agua de condensación en la estructura total de un recubrimiento de automóvil.

Por lo tanto, un afán de los fabricantes de lacas es evitar tales aditivos, a ser posible, y usar como aglutinantes aquellos polímeros que llevan por sí mismo las propiedades deseadas, los denominados polímeros "a medida".

Uno de los representantes más importantes de estas especies son micropartículas reticuladas presentes en dispersión acuosa o también de forma abreviada "microgeles".

La adición de microgeles no sólo provoca una mejora de las propiedades reológicas, sino también tiene una influencia notable sobre la estabilidad de la laca que va a aplicarse, la orientación de los pigmentos de efecto y la adherencia de la laca de base sobre la capa de relleno que se encuentra por debajo y por lo tanto, una influencia decisiva sobre la resistencia al desprendimiento de rocas del lacado de múltiples capas. No obstante, puede establecerse que mediante la adición de microgeles no se influye positivamente en todas las propiedades mencionadas anteriormente:

Microgeles especiales se conocen por el documento EP 0 030 439 B1 y el documento... [Seguir leyendo]

1. Microgel libre de emulsionante, dispersado en fase acuosa, que puede obtenerse mediante a) preparación de un poliacrilato (A) en presencia de al menos un compuesto (B) que presenta un grupo ácido fosfónico, presentando el poliacrilato (A) al menos un grupo hidroxilo y al menos un grupo carboxilo; b) reticulación en fase acuosa de la mezcla de reacción procedente de la etapa a) con una resina aminoplástica (C) ; c) polimerización en emulsión posterior de la mezcla de reacción procedente de la etapa b) con al menos un compuesto monomérico (D) , que contiene al menos un doble enlace polimerizable por radicales.

2. Microgel libre de emulsionante de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el poliacrilato (A) puede obtenerse mediante polimerización de un monómero (i) con al menos un doble enlace polimerizable y al menos un grupo hidroxilo;

de un monómero (ii) con al menos un doble enlace polimerizable y al menos un grupo carboxilo; y

de un monómero (iii) sin grupo hidroxilo y sin grupo carboxilo con al menos un doble enlace polimerizable.

3. Microgel libre de emulsionante, dispersado en fase acuosa, que puede obtenerse mediante a) preparación de un poliacrilato (E) mediante copolimerización de un monómero (i) con al menos un doble enlace polimerizable y al menos un grupo hidroxilo;

de un monómero (ii) con al menos un doble enlace polimerizable y al menos un grupo carboxilo; y 25 de un monómero (iv) con al menos un doble enlace polimerizable y al menos un grupo ácido fosfónico;

b) reticulación en fase acuosa de la mezcla de reacción procedente de la etapa a) con una resina aminoplástica (C) ; c) polimerización en emulsión posterior de la mezcla de reacción procedente de la etapa b) con al menos un compuesto monomérico (D) , que contiene al menos un doble enlace polimerizable por radicales.

4. Microgel libre de emulsionante de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la copolimerización se lleva a cabo en presencia de un monómero adicional (iii) sin grupo hidroxilo y sin grupo carboxilo, que presenta al menos un doble enlace polimerizable.

5. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que el monómero (i) se selecciona del grupo de (met) acrilato de hidroxietilo, (met) acrilato de hidroxipropilo, (met) acrilato de hidroxibutilo y caprolactona esterificada a base de (met) acrilato de hidroxilo.

6. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que el monómero (ii) se selecciona del grupo de ácido acrílico y ácido metacrílico.

7. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que el monómero (iii) se selecciona del grupo de los ésteres de ácido acril (met) acrílico, libres de grupos hidroxilo, y estireno. 45

8. Microgel de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el monómero (iv) es ácido vinilfosfónico.

9. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la resina aminoplástica es

una resina de melamina. 50

10. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos un compuesto monomérico (D) presenta al menos un grupo hidroxilo.

11. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la polimerización en

emulsión se lleva a cabo en presencia de un compuesto monomérico adicional (D) , que contiene al menos un doble enlace polimerizable por radicales y ningún grupo hidroxilo.

12. Microgel de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que presenta un índice de acidez entre 10 y 45 mg de KOH/g. 60

13. Uso de una dispersión de microgel libre de emulsionante de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores para la producción de un lacado de múltiples capas, en particular en la industria automovilística.

14. Uso de acuerdo con la reivindicación 13 para la producción de una laca de base. 65

15. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado por que el porcentaje de microgel, con respecto a los sólidos de la capa obtenible a partir de la misma, se encuentra entre el 20 y el 85 %, preferentemente entre el 20 y el 65 %.