CATALIZADORES PARA REVESTIMIENTOS EN POLVO DE POCO CURADO Y PROCEDIMIENTO PARA UTILIZAR LOS MISMOS.
Uso de un polímero de Fórmula I:
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/031848.
Solicitante: PPG INDUSTRIES OHIO, INC..
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 3800 WEST 143RD STREET,CLEVELAND, OH 44111.
Inventor/es: AMBROSE, RONALD R., CHASSER, ANTHONY M., HU, SHENGKUI, DUFFY,SHAWN,P.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 27 de Enero de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B01J31/06 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01J PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS O FÍSICOS, p. ej. CATÁLISIS O QUÍMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS. › B01J 31/00 Catalizadores que contienen hidruros, complejos de coordinación o compuestos orgánicos (composiciones catalíticas utilizadas únicamente para reacciones de polimerización C08). › que contienen polímeros.
- C08G18/28D6H
- C08G59/68 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 59/00 Policondensados que contienen varios grupos epoxi por molécula; Macromoléculas obtenidas por reacción de policondensados poliepoxi con compuestos monofuncionales de bajo peso molecular; Macromoléculas obtenidas por polimerización de compuestos que contienen más de un grupo epoxi por molécula utilizando agentes de endurecimiento o catalizadores que reaccionan con los grupos epoxi. › caracterizados por los catalizadores utilizados.
- C09D163/00 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › Composiciones de revestimiento a base de resinas epoxi; Composiciones de revestimiento a base de derivados de resinas epoxi.
- C09D183/04 C09D […] › C09D 183/00 Composiciones de revestimiento a base de compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que forman, en la cadena principal de la macromolécula, un enlace que contiene silicio con o sin azufre, nitrógeno, oxígeno o carbono; Composiciones de revestimiento a base de derivados de tales polímeros. › Polisiloxanos.
- C09D5/03F
Clasificación PCT:
- C08G18/32 C08G […] › C08G 18/00 Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos. › Compuestos polihidroxi; Poliaminas; Hidroxiaminas.
- C08G18/62 C08G 18/00 […] › Polímeros de compuestos que tienen enlaces dobles carbono-carbono.
- C09D5/03 C09D […] › C09D 5/00 Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas, barnices o lacas, caracterizados por su naturaleza física o por los efectos que producen; Emplastes. › Pinturas pulverulentas (C09D 5/46 tiene prioridad).
Clasificación antigua:
Fragmento de la descripción:
Catalizadores para revestimientos en polvo de poco curado y procedimiento para utilizar los mismos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al uso de catalizadores poliméricos específicos para composiciones de revestimiento en polvo; más particularmente, la presente invención se refiere al uso de catalizadores poliméricos específicos para el uso con composiciones de revestimiento en polvo termoendurecibles de curado a baja temperatura. Las composiciones producen consistentemente revestimientos que poseen propiedades deseables de desempeño cuando están curadas, y que son estables cuando no están curadas. La presente invención además se refiere a catalizadores que comprenden polímeros específicos.
Antecedentes de la invención
Las composiciones de revestimiento se han utilizado durante mucho tiempo para proporcionar a la superficie de artículos ciertas características físicas deseadas, tales como color, brillo y durabilidad. Muchas composiciones de revestimiento se basan en un vehículo líquido, que se evapora después de que se aplica la composición. En los últimos años, los revestimientos en polvo se han vuelto cada vez más populares; debido a que estos revestimientos tienen un contenido inherentemente bajo de compuestos orgánicos volátiles (VOCs), su uso reduce las emisiones aéreas durante la aplicación y el proceso de curado en comparación con un revestimiento líquido.
Los revestimientos en polvo típicamente se curan calentando el sustrato recubierto a una temperatura elevada. Estas temperaturas casi siempre exceden los 125ºC, y comúnmente alcanzan aproximadamente los 190ºC a 205ºC. Durante el proceso de curado, las partículas en polvo se funden, fluyen y coalescen, y los componentes del revestimiento en polvo reaccionan. Además de no emitir ningún VOC al medio ambiente durante la aplicación o procesos de curado, los sistemas de revestimiento en polvo son extremadamente eficientes ya que esencialmente no existe ningún desecho (es decir, el rendimiento de aplicación es aproximadamente 100 por ciento). Debido a las temperaturas de curado relativamente altas (es decir, mayores que 125ºC) de la mayoría de los revestimientos en polvo, su uso, para fines prácticos, a menudo se limita a sustratos que pueden soportar dichas altas temperaturas o que pueden calentarse a una temperatura apropiada durante suficiente tiempo para que se produzca el curado.
A pesar de la conveniencia de las composiciones en polvo de curado a baja temperatura, dos problemas han impedido su producción generalizada y uso - su estabilidad mecánica y su estabilidad química: los polvos convencionales que utilizan resinas con una temperatura de transición vítrea ("Tg") menor que 60ºC pueden encontrar problemas de estabilidad en el envase, especialmente después de una exposición prolongada al calor, y se fusionan, sinterizan o agruman en un lapso de días. Similarmente, la exposición prolongada al calor puede destruir la estabilidad química de un polvo si el mismo incluye agentes reticulantes que reaccionan a temperaturas por debajo de aproximadamente 170ºC; si se utiliza un agente reticulante con una temperatura de curado inferior, el curado puede iniciarse durante el almacenamiento aunque la película no se haya formado. La gelación prematura que se produce en estas formulaciones en polvo da como resultado revestimientos que poseen tiempos de gel acortados. No es inusual que los polvos de curado a baja temperatura pierdan >50 por ciento de su tiempo de gel como consecuencia de la gelación pre-matura.
Los problemas encontrados cuando un polvo pierde la estabilidad mecánica o química pueden ser graves. La poca estabilidad mecánica crea obvios inconvenientes de manipuleo, aplicación y aspecto. La poca estabilidad química crea inconvenientes más sutiles que son, no obstante, igualmente problemáticos. Por ejemplo, un polvo que posee poca estabilidad química se fluidizará y se aplicará como polvo virgen, pero debido a que ha avanzado en reactividad (es decir, ha sufrido alguna gelación prematura), demuestra flujo limitado o ningún flujo durante el curado. El resultado puede ser un revestimiento que posee una apariencia de "piel de naranja", una textura rugosa o cuerpos de gel.
Idealmente, un polvo no debe perder sus propiedades de manipuleo en el almacenamiento a temperatura elevada y el tiempo de gel debe seguir siendo como el del material virgen. Para lograr esto, los polvos típicamente se formulan con resinas que poseen una Tg mayor que aproximadamente 60ºC y/o agentes reticulantes que reaccionan a temperaturas de aproximadamente 170ºC o mayores. Dichos polvos, sin embargo, no son polvos de curado a baja temperatura. Los polvos de curado a baja temperatura que poseen resinas de Tg inferior o agentes reticulantes de temperatura inferior pueden requerir almacenamiento costoso en instalaciones con aplicación de refrigeración y aire acondicionado para superar su intrínseca falta de estabilidad, o deben prepararse utilizando técnicas especiales.
De este modo, existe una necesidad en la técnica de los revestimientos, de revestimientos en polvo de curado a baja temperatura que posean un amplio intervalo de aplicación, que también tengan un nivel aceptable de curabilidad al curarse sobre el producto terminado y buena estabilidad a temperatura ambiente.
Sumario de la invención
La presente invención está dirigida al uso de un polímero de Fórmula I:
en la que R1 es un radical orgánico que posee 6 a 25 átomos de carbono; cada R2 es independientemente un grupo hidrocarbonado multivalente que posee 1 a 20 átomos de carbono; Y es
cada R3 y R4 es independientemente grupos arilo o alquilo que poseen 1 a 12 átomos de carbono; cada Z es independientemente oxígeno o nitrógeno; R5 está ausente cuando Z es oxígeno y R5 es hidrógeno, un grupo arilo o alquilo que posee 1 a 20 átomos de carbono, o (Y)a-R2- cuando Z es nitrógeno; a es al menos 1; b es 1 o 2; c es al menos 1; cada X es independientemente S, O o N(R6); cada R6 es independientemente hidrógeno o un grupo arilo o alquilo que posee 1 a 12 átomos de carbono; y P es un material polimérico; como catalizador. La presente invención además está dirigida a un catalizador que comprende el polímero descrito más arriba, en el que P es un polímero acrílico, un polímero poliéster, una poliamida o un poliepóxido.
La presente invención además está dirigida a un revestimiento que comprende el catalizador descrito más arriba y una resina que contiene epoxi y/o una resina que contiene siloxano.
La presente invención además está dirigida a un procedimiento para recubrir un sustrato que comprende aplicar a dicho sustrato el revestimiento descrito más arriba y curar dicho revestimiento.
La presente invención además está dirigida a un sustrato recubierto de acuerdo con el procedimiento descrito más arriba.
La presente invención finalmente está dirigida a una capa de revestimiento curado que comprende el catalizador descrito más arriba y una resina que contiene epoxi y/o una resina que contiene siloxano, en la que la resina que contiene siloxano y/o epoxi ha reaccionado consigo misma durante el curado.
Se ha descubierto sorprendentemente que pueden utilizarse los presentes polímeros que contienen aminouretano y/o aminourea terciaria para curar ciertas resinas sin la ayuda de agentes reticulantes, acelerantes u otros aditivos que típicamente se consideran en la técnica necesarios para curar estas resinas. Los revestimientos curados que resultan del uso de los presentes polímeros como catalizadores poseen propiedades de desempeño que son al menos tan buenas como las composiciones de revestimiento en polvo preparadas con las mismas resinas y agentes de curado convencionales, pero que carecen de las composiciones de polímero que contienen aminouretano o aminourea terciaria descritas en la presente memoria. Significativamente, el resultado deseado se logra utilizando temperaturas de curado mucho más bajas que las utilizadas para productos convencionales. Por consiguiente, las presentes composiciones son de curado a baja temperatura. "De curado a baja temperatura", según se utiliza en la presente memoria, se refiere a composiciones...
Reivindicaciones:
1. Uso de un polímero de Fórmula I:
en la que R1 es un radical orgánico que posee 6 a 25 átomos de carbono; cada R2 es independientemente un grupo hidrocarbonado multivalente que posee 1 a 20 átomos de carbono; Y es
cada R3 y R4 es independientemente un grupo arilo o alquilo que posee 1 a 12 átomos de carbono; cada Z es independientemente oxígeno o nitrógeno; R5 está ausente cuando Z es oxígeno y R5 es hidrógeno, un grupo arilo o alquilo que posee 1 a 20 átomos de carbono, o (Y)a-R2- cuando Z es nitrógeno; a es al menos 1; b es 1 o 2; c es al menos 1; cada X es independientemente S, O o N (R6); cada R6 es independientemente hidrógeno o un grupo arilo o alquilo que posee 1 a 12 átomos de carbono; y P es un material polimérico; como catalizador.
2. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que Z es nitrógeno y R5 es hidrógeno.
3. El uso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que R1 es 1,3,3-trimetilciclohexilmetileno.
4. El uso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que R2 es n-propileno.
5. El uso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que R3 y R4 son metilo.
6. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que R2 es alquileno.
7. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que R3 y R4 son alquilo.
8. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que X es O.
9. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que P es un polímero acrílico, un polímero poliéster o mezclas de los mismos.
10. Un catalizador que comprende el polímero de la reivindicación 1, en el que P es un polímero acrílico, un polímero poliéster, una poliamida o un poliepóxido.
11. Un revestimiento que comprende:
(a) el catalizador de la reivindicación 10; y
(b) una resina que contiene epoxi y/o una resina que contiene siloxano.
12. El revestimiento de la reivindicación 11, en el que la resina comprende una resina de poliepóxido.
13. El revestimiento de la reivindicación 11, en el que la resina comprende una resina que contiene epoxi/hidroxi.
14. El revestimiento de la reivindicación 11, en el que la resina comprende una resina que contiene siloxano.
15. Un procedimiento para recubrir un sustrato que comprende:
(a) aplicar a dicho sustrato el revestimiento de la reivindicación 11; y
(b) curar dicho revestimiento.
16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que dicha composición es curada a una temperatura de 80ºC a 125ºC.
17. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que dicha composición es curada a una temperatura mayor que 125ºC.
18. Un sustrato recubierto de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 15.
19. El sustrato de la reivindicación 18, en el que dicho sustrato está compuesto por un polímero termoplástico, un polímero termoendurecible, cartón, papel, madera, tablero de partículas, tablero de fibra de madera de densidad media y/o metal.
20. Una capa de revestimiento curada que comprende:
(a) el catalizador de la reivindicación 10; y
(b) una resina que contiene epoxi y/o una resina que contiene siloxano, en la que la resina que contiene siloxano y/o epoxi ha reaccionado consigo misma durante el curado.
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