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ES2619102T3 - Composiciones de revestimiento con un prepolímero con funcionalidad isocianato derivado de un triciclodecano poliol, métodos para su uso y sustratos revestidos relacionados - Google Patents

Composiciones de revestimiento con un prepolímero con funcionalidad isocianato derivado de un triciclodecano poliol, métodos para su uso y sustratos revestidos relacionados Download PDF

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ES2619102T3
ES2619102T3 ES13732066.9T ES13732066T ES2619102T3 ES 2619102 T3 ES2619102 T3 ES 2619102T3 ES 13732066 T ES13732066 T ES 13732066T ES 2619102 T3 ES2619102 T3 ES 2619102T3
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isocyanate
coating composition
prepolymer
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Siamanto Abrami
Guangliang Tang
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PRC Desoto International Inc
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Abstract

Una composición de revestimiento que comprende: (a) un prepolímero con funcionalidad isocianato, que comprende un producto de reacción de reactantes que comprenden: (i) un poliisocianato; y (ii) un poliéster poliol que contiene triciclodecano; y (b) un agente de curado de amina bloqueada.

Description

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DESCRIPCION
Composiciones de revestimiento con un prepoKmero con funcionalidad isocianato derivado de un triciclodecano poliol, metodos para su uso y sustratos revestidos relacionados
Campo
La presente invencion se refiere a composiciones de revestimiento y a metodos para utilizar tales composiciones. Antecedentes
Los revestimientos de poliuretano son conocidos por su durabilidad, dureza y resistencia a los fluidos y se han utilizado ampliamente en varias aplicaciones, que incluyen las aplicaciones de la industria automotriz y aeroespacial. Con frecuencia, estos revestimientos se forman a partir de una composicion de multiples componentes en la que un componente incluye uno o mas ingredientes funcionales con hidroxilo y otro componente incluye uno o mas poliisocianatos. Los componentes se mezclan entre si inmediatamente antes de utilizarse y en muchos casos, pueden ser lentos para curarse en condiciones ambientales, a menos que se acelere con un catalizador. Sin embargo, la presencia de tal catalizador reduce significativamente la vida util de la composicion combinada. Ademas, generalmente, estos revestimientos requieren un tiempo significativo de induccion despues de que los componentes se combinan y mezclan para compatibilizar todos los ingredientes reactivos. Un tiempo insuficiente de induccion puede causar defectos graves en el revestimiento. Por lo tanto, con las demandas de mayor productividad y costos mas bajos asociados con la pintura por parte de los fabricantes de equipo original y de los reparadores, es deseable tener composiciones de revestimiento que se curen rapidamente, que tengan una vida util relativamente prolongada y que no requieran tiempo de induccion para formar un revestimiento de alto rendimiento.
El revestimiento de un vehiculo aeroespacial es un proceso de multiples capas que generalmente incluye la aplicacion de un tratamiento para superficies de sustratos, un revestimiento de imprimacion, una capa base de color (generalmente opaca) y un revestimiento claro transparente (generalmente incoloro). Debido a los rigurosos requerimientos de rendimiento, tales como durabilidad y resistencia a los fluidos, las diversas capas de revestimiento generalmente estan muy reticuladas y tienen un intervalo de accion relativamente corto para aplicar la capa de acabado, lo que se refiere a la cantidad maxima de tiempo entre la aplicacion de las capas de revestimiento antes de que sea necesaria la abrasion de la primera capa para la buena adhesion entre las capas intermedias. Los intervalos de accion para las capas de acabado, generalmente son breves periodos de tiempo, que habitualmente varian entre 12 y 24 horas dependiendo de la temperatura de curado. Tal intervalo de accion tan breve para aplicar la capa de acabado representa un reto cuando se revisten objetos grandes, tales como un avion. Como resultado, la abrasion por lijado es una practica comun, pero indeseable para obtener suficiente adhesion entre capas, entre las capas de revestimiento, tales como la capa base y una capa de transparente. Por lo tanto, es deseable proporcionar revestimientos con propiedades, tales como durabilidad y la resistencia a los fluidos, adecuadas para varias aplicaciones, que incluyen las aplicaciones aeroespaciales, siempre y cuando tengan un intervalo de accion mas prolongado para aplicar la capa de acabado.
El documento US 5.998.532 desvela la composicion de revestimiento de poliuretano que tiene un tiempo de curado ajustable adecuado para recubrir objetos de gran tamano, tales como aviones. Las composiciones de revestimiento comprenden un prepolimero y un agente de curado aldimina, en el que el prepolimero es el producto de reaccion de un poliester poliol y un poliisocianato.
Sumario de la invencion
En ciertos aspectos, la presente invencion se refiere a composiciones de revestimiento. Las composiciones de revestimiento comprenden: (a) un prepolimero con funcionalidad isocianato que comprende un producto de reaccion de reactantes que comprenden: (i) un poliisocianato; y (ii) un poliester poliol que contiene triciclodecano; y (b) un agente de curado de amina bloqueada.
La presente invencion tambien se refiere, entre otros, a metodos para utilizar tales composiciones y sustratos revestidos con una capa de revestimiento depositada a partir de tales composiciones de revestimiento.
Descripcion detallada de las realizaciones de la invencion
Debe entenderse que cualquier intervalo numerico citado en la presente memoria pretende incluir todos los sub- intervalos incluidos en el mismo. Por ejemplo, un intervalo de “1 a 10" pretende incluir todos los sub-intervalos entre (e incluyendo) el valor minirno citado de 1 y el valor maximo citado de 10, es decir, que tiene un valor minimo igual o mayor a 1 y un valor maximo igual o menor de 10.
Como se han indicado anteriormente, ciertas reivindicaciones de la presente invencion se refieren a composiciones de revestimiento. Las composiciones de la presente invencion pueden depositarse en cualquiera de varios sustratos. Sin embargo, en ciertas reivindicaciones el sustrato es electricamente conductor, tal como es el caso de los
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sustratos que comprenden titanio, acero inoxidable, aluminio, asi como materiales compuestos electricamente conductores, tales como materiales polimericos que contienen una cantidad suficiente de relleno conductor. En algunas reivindicaciones, el sustrato forma una parte componente de un vehiculo, tal como un vehiculo aeroespacial.
Las composiciones de revestimiento de la presente invencion comprenden un prepolimero con funcionalidad isocianato. Como se utiliza en la presente memoria, un “prepolimero con funcionalidad isocianato” se refiere a un producto de reaccion no gelificado de uno o mas poliisocianatos con uno o mas compuestos que comprenden grupos reactivos de isocianato, tal como los grupos hidroxilo, en la que los reactivos se hacen reaccionar en cantidades relativas de tal manera que el producto de reaccion tenga grupos funcionales con isocianato.
Como se utiliza en la presente memoria, el termino “no gelificado” significa que el prepolimero se encuentra sustancialmente libre de reticulacion y tiene una viscosidad intrinseca cuando se disuelve en un disolvente adecuado, segun se determina, por ejemplo, de acuerdo con ASTM-D1795 o ASTM-D4243. La viscosidad intrinseca del prepolimero es una indicacion de su peso molecular. Por otra parte, un producto de reaccion gelificado, debido a que es esencialmente de peso molecular infinitamente alto, tendra una viscosidad intrinseca demasiado alta para medirse. Como se utiliza en la presente memoria, un producto de reaccion que se encuentra “sustancialmente libre de reticulacion” se refiere a un producto de reaccion que tiene un peso molecular promedio en peso (Pm), segun se determine por cromatografia de permeacion en gel, de menos de 1.000.000. En ciertas reivindicaciones de la presente invencion, el prepolimero con funcionalidad isocianato tiene un Pm de no mas de 50.000, tal como no mas de 20.000 o, en algunos casos, no mas de 10.000 y/o un indice de polidispersion (Pm/Mn) de no mas de 4, tal como no mas de 3 o no mas de 2.5. Los valores de peso molecular descritos en la presente memoria pueden determinarse por cromatografia de permeacion en gel (GPC) utilizando patrones de poliestireno, como es muy conocido por los expertos en la tecnica y tal como se trata en la Patente US-4.739.019, en la columna 4, lineas 2-45.
Como se indico anteriormente, las composiciones de revestimiento de la presente invencion comprenden un prepolimero con funcionalidad isocianato que comprende un producto de reaccion de reactivos que comprenden un poliisocianato. Como se utiliza en la presente memoria, el termino “poliisocianato” incluye compuestos, monomeros, oligomeros y polimeros que comprenden al menos dos grupos funcionales -N=C=O y/o al menos dos grupos - N=C=S (isotiocianato).
Los poliisocianatos adecuados para su uso en la preparacion del prepolimero con funcionalidad isocianato de las composiciones de la presente invencion incluyen poliisocianatos monomericos, oligomericos y/o polimericos. Los poliisocianatos pueden ser lineales C2-C20, ramificados, ciclicos, aromaticos, alifaticos o combinaciones de los mismos.
Los poliisocianatos adecuados para su uso en la presente invencion pueden incluir, pero no se limitan a, isoforona diisocianato (IPDI), que es 3,3,5-trimetil-5-isocianato-metil-ciclohexilisocianato; materiales hidrogenados, tales como ciclohexilendiisocianato, 4,4-metilendiciclohexilo diisocianato (H12MDI); aralquildiisocianatos mezclados, tales como tetrametilxililodiisocianatos, OCN-C(CH3)2-C6H4C(CH3)2-NCO; polimetilen isocianatos, tales como 1,4- tetrametilendiisocianato, 1,5-pentametilen diisocianato, 1,6-hexametilendiisocianato (MHDI), 1,7- heptametilendiisocianato, 2,2,4- y 2,4,4-trimetilhexametilendiisocianato, 1,10-decametilendiisocianato y 2-metil-1,5- pentametilendiisocianato y mezclas de los mismos.
Como se indica, en ciertas reivindicaciones, el poliisocianato puede incluir un poliisocianato oligomerico, tal como, pero sin limitarse a, dimeros, tales como uretdiona de 1,6-hexametilendiisocianato, trimeros, tales como biuret e isocianurato de 1,6-hexanodiisocianato y el isocianurato de isoforonadiisocianato, alofonatos y oligomeros polimericos. Los poliisocianatos modificados tambien pueden utilizarse incluyendo carbodiimidas y uretona-iminas y mezclas de los mismos. Los materiales adecuados incluyen los disponibles bajo la designacion DESMODUR de Bayer Corporation de Pittsburgh, PA, tal como DESMODUR N 3200, DESMODUR N 3300 (trimero de hexametilendiisocianato), DESMODUR N 3400 (60 % dimero de hexametilendiisocianato y 40 % de trimero de hexametilendiisocianato), DESMODUR XP 2410 y DESMODUR XP 2580.
En algunas reivindicaciones, el poliisocianato utilizado para preparar el prepolimero con funcionalidad isocianato presente en las composiciones de revestimiento de la presente invencion puede comprender por si mismo un prepolimero con funcionalidad isocianato formado de una mezcla de reaccion que comprende un poliisocianato y otro material, tal como un poliol. Cualquier poliisocianato conocido en la tecnica, tal como cualquiera de los descritos anteriormente, puede utilizarse en la formacion de tal prepolimero.
En algunas reivindicaciones, el poliol utilizado en la formacion de tal prepolimero es, por ejemplo, un material de politetrahidrofurano tales como los vendidos bajo el nombre comercial TERATHANE (por ej., TERATHANE 250, TERATHANE 650 y TERATHANE 1000 disponible de Invista Corporation).
En ciertas reivindicaciones, el poliisocianato comprende un poliisocianato no prepolimero y un prepolimero con funcionalidad isocianato. El poliisocianato no prepolimero puede ser el mismo o diferente del poliisocianato utilizado para formar el prepolimero con funcionalidad isocianato. Si se utilizan combinaciones de poliisocianatos, los poliisocianatos deben ser sustancialmente compatibles; por ejemplo, los prepolimeros con funcionalidad isocianato
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pueden ser sustancialmente compatibles con el poliisocianato no prepolimero. Como se utiliza en la presente memoria, “sustancialmente compatible" significa la capacidad de un material para formar una mezcla con otros materiales que es y seguira siendo sustancialmente homogenea a lo largo del tiempo.
En algunas reivindicaciones de la presente invencion, el poliisocianato utilizado para preparar el prepolimero con funcionalidad isocianato presente en las composiciones de la presente invencion comprende por si mismo un polieter poliol, poliester poliol y/o un prepolimero de polieter poliamina de cadena extendida con un poliisocianato, tal como un poliisocianato seleccionado de isoforona diisocianato, ciclohexilendiisocianato, 4,4'- metilendiciclohexilodiisocianato; tetrametilxilildiisocianato, 1,4-tetrametilendiisocianato, 1,5-pentametilendiisocianato, 1,6-hexametilendiisocianato, 1,7-heptametilendiisocianato, 2,2,4- y 2,4,4- trimetilhexametilendiisocianato, 1,10- decametilendiisocianato, 2-metil-1,5-pentametilendiisocianato, fenilendiisocianato, toluendiisocianato xilendiisocianato 1,5-naftalendiisocianato, 2,4-clorofenilendiisocianato, bitoluendiisocianato, dianisidindiisocianato, tolidindiisocianato, metilendifenildiisocianato, 3,3'-dimetil-4,4'-difenilmetandiisocianato, metilendifenildiisocianato polimerico y mezclas de los mismos.
Como se indico en lo anterior, el prepolimero con funcionalidad isocianato incluido en las composiciones de la presente invencion es un producto de reaccion de un poliisocianato, tal como cualquiera de los descritos en lo anterior y un poliester poliol que contiene triciclodecano. Como se utiliza en la presente, el termino “poliester poliol que contiene triciclodecano" se refiere a una resina de poliester que comprende al menos dos grupos funcionales con hidroxilo y al menos uno, con frecuencia mas de un resto de triciclodecano en la cadena polimerica. Como se utiliza en la presente memoria, “triciclodecano" se refiere a un resto que tiene tres anillos ciclo y diez atomos de carbono, tales como los que tienen la estructura (I):
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Tales poliester polioles pueden prepararse de cualquier manera conocida, por ejemplo, por condensacion de polioles y acidos policarboxilicos.
En ciertas reivindicaciones, el componente alcohol del que se deriva el poliester poliol comprende un poliol que contiene triciclodecano, tal como un diol con un nucleo triciclodecano, ejemplos de los cuales incluyen x, y- bis(hidroximetil)triciclo[5, 2,1,0,26] decano, en la que x es 3, 4, o 5 e y es 8 o 9, incluyendo mezclas de los mismos, tales como, por ejemplo, una mezcla de 3,8-bis(hidroximetil)triciclo[5,2,1,02’6]decano,4,8-bis (hidroximetil)triciclo[5, 2,1,026]decano y 5,8-bis(hidroximetil)triciclo[5, 2,1,0,26]decano. Ademas de tales polioles, el componente alcohol puede comprender ademas otros polioles, incluyendo, pero sin limitarse a, etilenglicol, propanodiol, butanodiol, propanodiol, pentanodiol, ciclohexanodimetanol, hexanodiol, neopentilglicol, trimetiloletano, trimetilolpropano, pentaeritritol y sus mezclas.
En algunas reivindicaciones, el poliol que contiene triciclodecano esta presente en el componente alcohol en una cantidad de al menos 10 por ciento en peso, tal como al menos 20 por ciento en peso, o al menos 30 por ciento en peso, basado en el peso total del componente alcohol utilizado para preparar el poliester poliol que contiene triciclodecano. En algunas reivindicaciones, el poliol que contiene triciclodecano esta presente en el componente alcohol en una cantidad de no mas de 90 por ciento en peso, tal como no mas de 80 por ciento en peso, o no mas de 70 por ciento en peso, basado en el peso total del componente alcohol utilizado para preparar el poliester poliol que contiene triciclodecano.
Los acidos policarboxilicos adecuados para su uso en la preparacion del poliester poliol anterior incluyen, pero no se limitan a, acidos monocarboxilicos, dicarboxilicos y policarboxilicos insaturados, aromaticos, alifaticos y cicloalifaticos, tales como acido fumarico, acido itaconico, acido maleico, acido ftalico, acido succinico, acido sebacico, acido hexahidroftalico, acido decanodicarboxilico, acido adipico, acido azelaico, acido isononanoico, acido tetrahidroftalico y acido trimelitico, incluyendo mezclas de los mismos. Ademas de los acidos policarboxilicos mencionados anteriormente, pueden utilizarse equivalentes funcionales de los acidos tales como anhidridos cuando existen, o esteres de alquilo inferior de los acidos tales como los esteres de metilo.
En ciertas reivindicaciones, el componente alcohol y el componente acido se hacen reaccionar juntos en una proporcion molar de 0,5 a 2,0, tal como de 0,8 a 1,5 o de 1,0 a 1,1 moles del componente alcohol por 1 mol del componente de acido, para formar el poliester poliol que contiene triciclodecano. En ciertas reivindicaciones, el poliester poliol que contiene triciclodecano tiene un numero de hidroxilo de 10 a 200 mg KOH/g, tal como de 10 a 100 mg de KOH/g, de 10 a 50 mg de KOH/g, o en algunos casos, de 20 a 40 mg de KOH/g. En ciertas reivindicaciones, el poliester poliol que contiene triciclodecano tiene un indice de acidez de 1 a 50 mg de KOH/g, tal como de 1 a 40 mg de KOH/g, o en algunos casos, de 1 a 30 mg de KOH/g. En ciertas reivindicaciones, el poliester
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poliol que contiene triciclodecano tiene una Tg de -30 °C a 80 °C, tal como de -20 °C a 50 °C, tal como de -10 a 40 °C. En ciertas reivindicaciones, el poliester poliol que contiene triciclodecano es insaturado.
El poliester poliol que contiene triciclodecano se puede preparar, por ejemplo, calentando el componente alcohol y el componente acido y/o antndrido en un reactor y separando por destilacion el agua producida del sistema de reaccion. Esta reaccion no siempre requiere un catalizador, pero el uso de un catalizador puede acelerar la reaccion. Los catalizadores adecuados incluyen, pero no se limitan a, acetatos, carbonatos, hidroxidos, y alcoxidos de metales alcalinos, metales alcalinoterreos, zinc, titanio, cobalto, manganeso y otros metales. La reaccion de esterificacion con frecuencia se realiza a presion atmosferica, pero puede realizarse bajo una presion reducida para mejorar la destilacion del componente de agua y exceso de alcohol. En algunas reivindicaciones, el poliester poliol que contiene triciclodecano no se deriva de una caprolactona.
Los ejemplos especificos de poliester polioles que contienen triciclodecano, que se encuentran comercialmente disponibles y adecuados para su uso en la presente invencion, son ADHESION RESIN LTW, LTH y LTS, que se encuentran comercialmente disponibles de Evonik Tego Chemie GmbH.
Para preparar el prepolimero con funcionalidad isocianato de las composiciones de la presente invencion, se hace reaccionar un exceso de uno o mas de los poliisocianatos descritos anteriormente con uno o mas polioles que incluyen el poliester poliol que contiene triciclodecano en una cantidad relativa, de tal manera que el producto de reaccion resultante contiene funcionalidad isocianato. Otros polioles que pueden utilizarse en combinacion con el poliester poliol que contiene triciclodecano incluyen cualquiera de los polioles previamente mencionados en la presente memoria. En ciertas reivindicaciones, el componente de poliol consiste esencialmente en el poliester poliol que contiene triciclodecano, el cual, como se utiliza en la presente memoria, implica que el poliester poliol que contiene triciclodecano esta presente en una cantidad de al menos el 90 por ciento en peso, tal como al menos 95 por ciento en peso, o, en algunos casos, al menos el 99 por ciento en peso, basado en el peso total de los polioles que se hacen reaccionar con el o los poliisocianatos para preparar el prepolimero con funcionalidad isocianato. En ciertas reivindicaciones, el poliisocianato y el poliester poliol que contiene triciclodecano se hacen reaccionar en cantidades tales que el poliester poliol que contiene triciclodecano se utiliza en una cantidad mayor al 5 por ciento en peso, tal como al menos el 10 por ciento en peso, basado en el peso total del prepolimero con funcionalidad isocianato. Ademas, en ciertas reivindicaciones, el poliisocianato y el poliester poliol que contiene triciclodecano se hacen reaccionar en cantidades tales que el poliester poliol que contiene triciclodecano se utiliza en una cantidad de no mas del 95 por ciento en peso, no mas del 90 por ciento en peso, no mas del 75 por ciento en peso, no mas del 55 por ciento en peso, no mas del 40 por ciento en peso, o, en algunos casos, no mas del 30 por ciento en peso, basado en el peso total del prepolimero con funcionalidad isocianato.
Como se apreciara, el prepolimero con funcionalidad isocianato contiene enlaces de uretano como resultado de la reaccion de grupos hidroxilo con grupos isocianato. Cuando los componentes formadores de poliuretano se combinan para producir poliuretanos, las cantidades relativas de los ingredientes se expresan con frecuencia como una proporcion del numero disponible de grupos isocianato reactivos al numero disponible de grupos hidroxilo reactivos, es decir, una proporcion equivalente de NCO:OH. Por ejemplo, una proporcion de NCO:OH de 1,0:1,0 se obtiene cuando el peso de un equivalente de NCO de la forma suministrada de un componente de isocianato se hace reaccionar con el peso de un equivalente OH de la forma suministrada de un componente de poliol.
En ciertas reivindicaciones de la presente invencion, los reactivos utilizados para preparar el prepolimero con funcionalidad isocianato presente en las composiciones de revestimiento de la presente invencion se utilizan en cantidades relativas tales que la proporcion equivalente de NCO:OH es mayor a 5:1, tal como mayor a 10:1, tal como al menos 20:1, al menos 30:1, al menos 40:1, al menos 50:1, o, en algunos casos, al menos 60:1. En ciertas reivindicaciones, los reactivos se hacen reaccionar en cantidades tales que la proporcion equivalente de NCO:OH es no mas de 150:1, tal como no mas que 100:1.
De hecho, se ha descubierto que, en la formacion del prepolimero con funcionalidad isocianato utilizado en las composiciones de la presente invencion, la reaccion de un poliester poliol que contiene triciclodecano con un poliisocianato, en la que en un gran exceso estequiometrico de isocianato que esta presente en la mezcla de reaccion, como se describe anteriormente, es fundamental lograr que las composiciones de revestimiento estables tengan una vida util suficiente para hacer la composicion practicamente utilizable.
En ciertas reivindicaciones de la presente invencion, el poliisocianato esta presente en una cantidad de al menos 5 por ciento en peso, tal como al menos 10 por ciento 20 en peso, o al menos 25 por ciento en peso, al menos 45 por ciento en peso, al menos 60 por ciento en peso, al menos 75 por ciento en peso, estando los porcentajes en peso basados en el peso total del prepolimero con funcionalidad isocianato. En ciertas reivindicaciones de la presente invencion, el poliisocianato esta presente en una cantidad de menos de 95 por ciento en peso, tal como no mas del 90 por ciento en peso, estando los porcentajes en pesos basados en el peso total del prepolimero con funcionalidad isocianato.
La reaccion entre el poliisocianato y el poliol puede tener lugar en un disolvente adecuado que puede eliminarse opcionalmente por destilacion despues de la reaccion junto con cualquiera de los poliisocianatos de partida volatiles
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sin reaccionar aun presentes. Esta reaccion puede tener lugar a temperatura ambiente con un largo tiempo de reaccion o puede ser Nevada a cabo a temperatura elevada en un reactor de temperatura controlada. El prepolimero con funcionalidad isocianato tambien incluye semi-prepoNmeros NCO que contienen poliisocianatos de partida sin reaccionar ademas de los prepoNmeros que contienen grupos uretano. El prepolimero con funcionalidad isocianato con frecuencia tiene un contenido de isocianato de 1 a 30 %, tal como de 2 a 20 %, o, en algunos casos, de 4 a 15 %.
En ciertas reivindicaciones de las composiciones de revestimiento de la presente invencion, el prepolimero con funcionalidad isocianato esta presente en la composition en una cantidad de al menos 20 por ciento en peso, tal como al menos 35 por ciento en peso, al menos 45 por ciento en peso o, en algunos casos, al menos 55 por ciento en peso, basado en los solidos totales de la resina de la composicion de revestimiento.
Ademas del prepolimero con funcionalidad isocianato, las composiciones de revestimiento de la presente invencion comprenden ademas un agente de curado de amina bloqueada. Los ejemplos no limitantes de aminas bloqueadas adecuadas incluyen aldiminas, cetiminas y oxazolidinas. Por supuesto, pueden utilizarse mezclas de dos o mas de tales aminas bloqueadas. Las aldiminas y las cetiminas son compuestos que comprenden grupos de la formula:
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— N=C— R2
y las oxazolidinas son compuestos que comprenden grupos de la formula:
— C-NH
—C----O'
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en la que, en cada caso, Ri y R2 son cada uno independientemente H, alquilo, alquilo cicloalifatico o sustituido, arilo, o un grupo cicloalifatico.
Como se apreciara, las cetiminas y las aldiminas se obtienen por la reaccion de una poliamina con un aldehido (en los casos de aldiminas) o una cetona (en el caso de cetiminas). Como tambien se apreciara, las oxazolidinas se producen por condensation al hacer reaccionar una cetona y/o aldehido con una alcanolamina. Los aldehidos y las cetonas adecuados para su uso en la preparation de las aldiminas, cetiminas y oxazolidinas utilizadas en ciertas reivindicaciones de la presente invencion incluyen, pero no se limitan necesariamente a, las que contienen de 1 a 8 atomos de carbono, tales como propionaldehido, butiraldehido, isobutiraldehido, acetona, metil etil cetona, metil isobutil cetona, diisopropil cetona, ciclopentanona y ciclohexanona. Un ejemplo de una aldimina adecuada es VESTAMIN® A 139, una diamina aldimina de isoforona, comercialmente disponible de Evonik Industries, Marl, Alemania.
Como se apreciara, al exponerse a la humedad, las oxazolidinas se hidrolizan para formar una hidroxilamina, mientras que las cetiminas y las aldiminas producen amina y la cetona correspondiente o un aldehido. La hidroxilamina y la amina producidas de este modo reaccionan con el prepolimero con funcionalidad isocianato descrito en la presente memoria para producir un revestimiento curado. En ciertas reivindicaciones, el agente de curado de amina bloqueada se utiliza en la composicion en una cantidad tal que, cuando se desbloquea, la proportion entre equivalentes de grupos isocianato en la composicion y equivalentes del grupo funcional con agente de curado se encuentra en el intervalo de 0,5 a 8:1, tal como de 0,8 a 5:1, o en algunos casos, de 1 a 3:1.
Ademas de los componentes descritos anteriormente, las composiciones de revestimiento de la presente invencion pueden comprender ademas cualquiera de otros varios componentes, tales como disolventes, catalizadores, colorantes, aditivos y similares.
La selection de los disolventes organicos puede contribuir a mejorar la adhesion y al rendimiento final del revestimiento. En general, el disolvente o disolventes pueden seleccionarse para humectar la superficie de la superficie subyacente, tal como un revestimiento curado, disminuir la tension superficial de la composicion de revestimiento, disolver la resina de aglutinante de la composicion de revestimiento, facilitar la interpenetration de los grupos funcionales entre capas de recubrimiento, controlar la formation de pelicula, proporcionar un ambiente para la reaccion de curado y/o ajustar el tiempo de aplicacion y/o vida util. Ademas, el disolvente o disolventes pueden seleccionarse para ser miscibles y/o compatibles con los otros componentes del revestimiento. Los disolventes organicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, hidrocarburos alifaticos tales como hexano, heptano, octano, y similares; hidrocarburos aromaticos tales como benceno, tolueno, xileno, y similares; cetonas tales como metil n- propil cetona, metil isobutil cetona, diisobutil cetona, metil etil cetona, metil hexil cetona, etil butil cetona, y similares;
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y esteres tales como acetato de etilo, acetato de propilo, acetato de butilo, acetato de isobutilo, butirato de isobutilo, propionato de etilo, acetato de amilo, acetato de 2-etilhexilo, y similares. Tambien son adecuados los llamados “disolventes exentos de VOC”, tales como acetona, acetato de butilo terciario y Oxsol 100. Cuando se utilizan, el o los disolventes pueden estar presentes en, por ejemplo, de 20 a 60 por ciento en peso, tal como de 30 a 50 por ciento en peso, basado en el peso total de la composition de revestimiento.
En ciertas reivindicaciones, las composiciones de revestimiento de la presente invention pueden comprender ademas un catalizador, tal como un catalizador acido, para obtener la tasa de curado deseada. Ademas de la velocidad de reaction, el comportamiento del recubrimiento tal como la adhesion entre capas, el tiempo de aplicacion, la vida util y/o el tiempo de secado-marca de cinta, puede afectarse por el tipo y la cantidad de catalizador(es). Cuando se utiliza, la cantidad total de catalizador puede ser, por ejemplo, de 0.001 a 0,5 por ciento en peso, tal como de 0,005 a 0,25 por ciento en peso, basado en el peso total de solidos de la resina de la composicion de revestimiento.
En ciertas reivindicaciones, las composiciones de revestimiento de la presente invencion tambien comprenden un colorante. Como se utiliza en la presente memoria, el termino “colorante” significa cualquier sustancia que imparte color y/u otro efecto de opacidad y/u otro efecto visual a la composicion. El colorante puede anadirse al revestimiento en cualquier forma adecuada, tal como particulas separadas, dispersiones, soluciones y/o escamas. Puede utilizarse un solo colorante o una mezcla de dos o mas colorantes en las composiciones de revestimiento de la presente invencion.
Ejemplos de colorantes incluyen pigmentos, colores y tintes, tales como los utilizados en la industria de la pintura y/o enumerados en la Asociacion de Fabricantes de Colores Secos (DCMA), asi como composiciones de efectos especiales. Un colorante puede incluir, por ejemplo, un polvo solido finamente dividido que es insoluble pero humectable en las condiciones de uso. Un colorante puede ser organico o inorganico y puede ser aglomerado o no aglomerado. Los colorantes pueden incorporarse en los revestimientos mediante el uso de un vehiculo de molienda, tal como un vehiculo de molienda acrilico, cuyo uso sera familiar para un experto en la materia.
Ejemplos de pigmentos y/o composiciones de pigmento incluyen, pero no se limitan a, pigmento crudo de carbazol dioxazina, azo, monoazo, disazo, naftol AS, tipo sal (lagos), benzimidazolona, condensation, complejo metalico, isoindolinona, isoindolina y ftalocianina policiclica, pigmentos de quinacridona, perileno, perinona, pirrol dicetopirrolo, tioindigo, antraquinona, indantrona, antrapirimidina, flavantrona, pirantrona, antantrona, dioxazina, triarilcarbonio, quinoftalona, diceto pirrolo pirrol rojo (“DPpBO rojo”), dioxido de titanio, negro de carbono y mezclas de los mismos. Los terminos “pigmento” y “relleno coloreado" pueden utilizarse indistintamente.
Ejemplos de colores incluyen, pero no se limitan a, aquellos que son disolventes y/o bases acuosas, tales como ftalo verde o azul, oxido de hierro, vanadato de bismuto, antraquinona, perileno, aluminio y quinacridona.
Ejemplos de tintes incluyen, pero no se limitan a, pigmentos dispersos en vehiculos con base de disolvente o miscibles en disolvente tales como pigmentos EDS y EDU comercialmente disponibles de Clariant, CHARISMA COLORANTS y MAXITONER INDUSTRIAL COLOrAnTS comercialmente disponibles de Accurate Dispersions division of Eastman Chemical, Inc.
Como se senalo anteriormente, el colorante puede estar en la forma de una dispersion, incluyendo, pero sin limitarse a, una dispersion de nanoparticulas. Las dispersiones de nanoparticulas pueden incluir uno o mas colorantes de nanoparticulas altamente dispersos y/o particulas colorantes que producen un efecto de color visible deseado y/u opacidad y/o visual. Las dispersiones de nanoparticulas pueden incluir colorantes, tales como pigmentos o tintes que tienen un tamano de particula de menos de 150 nm, tal como menos de 70 nm, o menos de 30 nm. Las nanoparticulas pueden producirse mediante molienda de material de pigmentos organicos o inorganicos con medios de molienda que tienen un tamano de particula de menos de 0,5 mm. Ejemplos de dispersiones de nanoparticulas y metodos para su preparation se identifican en la Patente US-6.875.800 B2. Las dispersiones de nanoparticulas pueden producirse tambien mediante cristalizacion, precipitation, condensacion en fase gaseosa y abrasion quimica (es decir, disolucion parcial). A fin de minimizar la reaglomeracion de las nanoparticulas dentro del revestimiento, puede utilizarse una dispersion de nanoparticulas revestidas con resina. Como se utiliza en la presente memoria, una “dispersion de nanoparticulas revestidas con resina” se refiere a una fase continua en la cual se dispersan “microparticulas compuestas” separadas que comprenden una nanoparticula y un revestimiento de resina sobre la nanoparticula. Ejemplos de dispersiones de nanoparticulas revestidas con resina y metodos para elaborarlas se describen, por ejemplo, en la Patente US-7.605.194 en la col. 3, linea 56 hasta la col. 16, linea 25.
Ejemplos de composiciones de efecto especial que pueden utilizarse en las composiciones de revestimiento de la presente invencion incluyen pigmentos y/o composiciones que producen uno o mas efectos de apariencia tales como reflectancia, perlado, brillo metalico, fosforescencia, fluorescencia, fotocromismo, fotosensibilidad, termocromismo goniocromismo y/o cambio de color. Las composiciones de efectos especiales adicionales pueden proporcionar otras propiedades perceptibles, tal como la opacidad o la textura. En ciertas reivindicaciones, las composiciones de efectos especiales pueden producir un cambio de color, de manera que el color del revestimiento cambia cuando el revestimiento se observa desde diferentes angulos. Ejemplos de composiciones de efectos de
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color se identifican en la Patente US-6.894.086. Las composiciones de efectos de color adicionales pueden incluir mica revestida transparente y/o mica sintetica, sNice revestido, alumina revestida, un pigmento de cristal liquido transparente, un revestimiento de cristal Kquido y/o cualquier composicion en la que la interferencia es la consecuencia de un diferencial del indice de refraccion dentro del material y no debido a la diferencia del indice de refraccion entre la superficie del material y el aire.
En ciertas reivindicaciones, una composicion fotosensible y/o composicion fotocromica, que modifica de manera reversible su color cuando se expone a una o mas fuentes de luz, puede utilizarse en las composiciones de revestimiento de la presente invencion. Las composiciones fotocromicas y/o fotosensibles pueden activarse por la exposicion a la radiacion de una longitud de onda especifica. Cuando la composicion se excita, la estructura molecular cambia y la estructura alterada exhibe un nuevo color que es diferente del color original de la composicion. Cuando se elimina la exposicion a la radiacion, la composicion fotocromica y/o fotosensible puede regresar a su estado de reposo, en el cual regresa al color original de la composicion. En ciertas reivindicaciones, la composicion fotocromica y/o fotosensible puede ser incolora en un estado no excitado y exhibir un color en un estado excitado. El cambio de color total puede aparecer desde milisegundos hasta varios minutos, tal como desde 20 segundos hasta 60 segundos. Ejemplos de composiciones fotocromicas y/o fotosensibles incluyen tintes fotocromicos.
En ciertas reivindicaciones, la composicion fotosensible y/o la composicion fotocromica puede estar asociada con y/o al menos parcialmente unida a, tal como mediante un enlace covalente, un polimero y/o materiales polimericos de un componente polimerizable. Al contrario de lo que sucede con algunos revestimientos en los que la composicion fotosensible puede migrar fuera del revestimiento y cristalizar en el sustrato, la composicion fotosensible y/o la composicion fotocromica asociada con, y/o al menos parcialmente unida a un polimero y/o componente polimerizable de acuerdo con ciertas reivindicaciones de la presente invencion, tiene una migracion minima fuera del revestimiento. Ejemplos de composiciones fotosensibles y/o las composiciones fotocromicas y los metodos para elaborarlas se identifican en la Solicitud de Patente Publicada de Estados Unidos N.° 2006-0014099 A1.
En ciertas reivindicaciones, la composicion de revestimiento comprende una combination de diferentes pigmentos transparentes al infrarrojo que absorben en el visible, como se describe en la Solicitud de Patente de Estados Unidos N.° de Serie 13/153.861.
En general, el colorante puede estar presente en la composicion de revestimiento en cualquier cantidad suficiente para impartir el efecto visual y/o color deseado. El colorante puede comprender de 1 a 65 por ciento en peso de las presentes composiciones, tales como de 3 a 40 por ciento en peso o de 5 a 35 por ciento en peso, basandose en el porcentaje en peso del peso total de las composiciones.
En ciertas reivindicaciones, las composiciones de revestimiento formuladas finales de la presente invencion se encuentran sustancialmente, o en algunos casos, completamente libres de compuestos funcionales con hidroxilo, tales como polioles. Como se utiliza en la presente memoria, “sustancialmente libre” significa que cualquiera de los compuestos funcionales con hidroxilo presentes en la composicion se encuentran presentes como impurezas incidentales y no se agregan intencionadamente a la composicion.
Las composiciones de revestimiento de la presente invencion pueden incorporarse como una composicion de un solo componente o multi-componente, tal como una composicion de dos componentes o “2K”, preferiblemente, sin embargo, por conveniencia de uso la composicion de revestimiento se incorpora como una composicion de revestimiento de un solo componente en la cual todos los componentes de la composicion se combinan y se envasan juntos en un solo envase. En estas reivindicaciones de un solo componente, la composicion es estable en condiciones sustancialmente libres de humedad y a temperaturas ambiente. Al aplicarse a un sustrato, la composicion se expone a la humedad, la cual desbloquea los grupos amina bloqueados del agente de curado, permitiendo asi que la composicion se cure para formar un revestimiento curado. Como se utiliza en la presente memoria, “libre de humedad” y “sustancialmente libre de humedad” significa que, aunque la composicion puede contener algo de humedad, la cantidad de humedad no es suficiente para efectuar el curado sustancial de la composicion.
En ciertas reivindicaciones, los grupos isocianato en las presentes composiciones de revestimiento pueden reaccionar con grupos reactivos con isocianato presentes en la superficie de otra capa de revestimiento, tal como un revestimiento de poliuretano adyacente, para producir una union quimica fuerte y duradera con el revestimiento adyacente. Cuando un segundo revestimiento, tal como una capa de acabado de poliuretano que contiene polioles y/o isocianatos, se aplica a los revestimientos de la presente invencion, los grupos funcionales del segundo revestimiento pueden reaccionar con los grupos funcionales de los presentes revestimientos para formar enlaces quimicos y entrelazar cadenas polimericas entre las capas de revestimiento. El resultado puede ser un material compuesto de revestimiento de multiples capas con una buena adhesion entre capas. En ciertas reivindicaciones, las composiciones de revestimiento descritas en la presente memoria pueden aplicarse a un revestimiento de poliuretano curado, sin primero desgastar mecanicamente o limpiar con disolvente la superficie. Antes de la aplicacion de la composicion de revestimiento, la superficie a recubrirse si se desea, puede tratarse para eliminar las particulas y peliculas superficiales. Las composiciones de revestimiento como se divulga en la presente memoria pueden aplicarse a cualquier espesor de pelicula seca apropiado. En ciertas reivindicaciones, el espesor de pelicula
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seca del revestimiento puede variar desde 0,005 mm hasta 0,05 mm, tal como desde 0,005 mm hasta 0,025 mm.
En ciertas reivindicaciones, las composiciones de revestimiento de la presente invencion pueden utilizarse como una capa de union para proporcionar una mayor adhesion entre una superficie subyacente y un revestimiento aplicado posteriormente. La superficie subyacente puede tener un revestimiento pre-existente, tal como un revestimiento de poliuretano pre-existente. Por consiguiente, la presente invencion se refiere ademas a un metodo de tratamiento de una superficie mediante la aplicacion de una composicion de revestimiento de la presente invencion en al menos una porcion de la superficie, tal como un revestimiento pre-existente, la aplicacion de un nuevo revestimiento, algunas veces referido en la presente memoria como segundo revestimiento, a al menos una porcion de la superficie revestida con el revestimiento de la presente invencion y curar la segunda capa. Las condiciones de curado apropiadas son conocidas por un experto en la materia basandose en el revestimiento utilizado. La capa de union de la presente invencion puede secarse y/o curarse antes de la aplicacion del revestimiento(s) aplicado(s) posteriormente. Puede aplicarse cualquier numero de capas de union y/o capas de revestimiento. En ciertas reivindicaciones, la superficie subyacente comprendera un revestimiento de poliuretano curado y, en ciertas reivindicaciones, el segundo revestimiento comprendera un revestimiento de poliuretano, y en ciertas reivindicaciones, tanto la superficie subyacente como el segundo revestimiento comprenderan poliuretano.
Las composiciones de revestimiento de la presente invencion pueden aplicarse a una superficie mediante brocha, aspersion, inmersion, por rodillo, por flujo y similares. Una vez que la composicion se aplica a una superficie, puede lograrse la formacion de pelicula con o sin secado o calentamiento. El tiempo requerido para que el revestimiento se cure puede depender al menos en parte, del disolvente aplicado, el espesor del revestimiento, la presion de vapor del disolvente, la temperatura y la humedad y/o el flujo de aire en la superficie. En ciertas reivindicaciones, el tiempo de curado de la composicion puede variar desde 20 minutos hasta 24 horas.
Puede aplicarse una segunda capa a los revestimientos de la presente invencion utilizando cualquier metodo de revestimiento apropiado conocido en la tecnica. Puede aplicarse mas de una capa de acabado a cualquier espesor de pelicula seca apropiado. Por ejemplo, en ciertas reivindicaciones el espesor de pelicula seca de una capa de acabado puede variar de 0,025 mm a 0,15 mm, tal como de 0,05 mm a 0,10 mm. La capa de acabado puede curarse de acuerdo con los procedimientos recomendados conocidos por los expertos en la materia.
Despues de la aplicacion de la composicion de revestimiento a la superficie subyacente, tanto la capa de union como el segundo revestimiento (o cualquier revestimiento adicional) puede tener excelentes caracteristicas de adhesion despues del curado completo a temperatura ambiente durante al menos una semana, o 24 horas a 60 °C.
La adhesion se puede determinar por cualquiera de los metodos apropiados, por ejemplo, prueba de adhesion de cinta en seco/en humedo de acuerdo con BSS 7225 o la prueba del brazo giratorio descrita a continuacion.
Las composiciones de revestimiento descritas en la presente memoria pueden proporcionar revestimientos que son duraderos, que tienen un aspecto agradable, son de apariencia relativamente brillante, tienen resistencia quimica y a los fluidos aceptable y una buena adhesion entre capas. Las composiciones de revestimiento se curan rapidamente, no requieren tiempo de induccion (pueden aplicarse inmediatamente despues de mezclar con buenos resultados) y tienen una larga vida util.
Ademas, las reivindicaciones de los revestimientos descritos en la presente invencion tienen una ventana de accion para la aplicacion del revestimiento de al menos 48 horas o al menos 72 horas, lo que significa que una capa de revestimiento posterior puede aplicarse mucho despues de la primera capa de revestimiento mientras que aun se obtiene una buena adhesion entre capas entre las dos capas de revestimiento como se determina por el resultado optimo obtenido en la prueba del brazo giratorio descrita a continuacion, incluso sin la abrasion previa de la primera capa de revestimiento.
Estos y otros aspectos de la invencion reivindicada se ilustran adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
METODOS DE PRUEBA
Metodos de prueba para el prepolimero con funcionalidad isocianato y los revestimientos
El contenido de isocianato del prepolimero se determino de acuerdo con el Metodo de prueba estandar ASTM D2572, para los grupos isocianato en materiales de uretano o prepolimeros.
El contenido de solidos del prepolimero y de los revestimientos se determino de acuerdo con el Metodo de prueba estandar ASTM D2369 para el contenido de componentes volatiles de los revestimientos.
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La densidad del prepolimero y de los revestimientos se determino de acuerdo con el Metodo de prueba estandar ASTM D1475, para la densidad de los revestimientos liquidos, tintes y productos relacionados.
La viscosidad de los revestimientos se determino de acuerdo con el Metodo de prueba estandar ASTM D4212, para la viscosidad mediante recipientes de viscosidad tipo inmersion, con copa Zahn N.° 2 Signature a 25 °C.
La adhesion en seco de los revestimientos se determino de acuerdo con los Metodos de prueba estandar ASTM D3359, para medir la adhesion mediante la prueba de cinta, metodo de prueba B. Se marco un patron de rayado a traves de cada composicion de revestimiento hasta el sustrato. Se aplico una tira de 25,4 mm de ancho de cinta adhesiva, tal como 3M tipo 250. La cinta se presiono utilizando dos pasadas con un rodillo recubierto de goma de 2,04 kg. Se retiro la cinta con un movimiento brusco perpendicular al panel. La adhesion se califico mediante un examen visual de la pintura en la zona rayada.
La resistencia en humedo de los revestimientos se determino de acuerdo con la practica estandar ASTM D870, para pruebas de resistencia al agua de los revestimientos mediante el uso de inmersion en agua. Una muestra se sumergio en agua desionizada a 60 °C durante 24 horas y despues la muestra se limpio en seco con toallas de papel, se rayo inmediatamente, y la adhesion de cinta se comprobo en los 5 minutos siguientes de acuerdo con ASTM D3359, metodo B.
La dureza a lapiz de los revestimientos se determino de acuerdo con el Metodo de prueba estandar ASTM D3363, para la dureza de la pelicula mediante la prueba del lapiz. La dureza de cada revestimiento se determino en relacion con un conjunto estandar de minas de lapices al raspar las minas a traves del revestimiento en un angulo de 45 grados en aproximadamente 6,35 mm. El proceso se repitio hasta que se identifico que una mina no rayaba la pelicula. El numero de la mina se registro como la dureza.
La resistencia a Skydrol de los revestimientos se determino en referencia a la norma ASTM D870. Cada muestra se sumergio en fluido hidraulico Skydrol LD-4 (disponible de Solutia, Inc.) a 60 °C durante 24 horas. Los paneles de prueba se examinaron visualmente para detectar cualquier formacion de ampollas, grietas, lixiviacion, contraccion o perdida de adhesion. La muestra se limpio en seco y se verifico la dureza del lapiz en los 5 minutos siguientes de acuerdo con la norma ASTM D3363.
Se determino el tiempo de solidificacion al tacto de los revestimientos de acuerdo con los Metodos de prueba estandar ASTM D1640 para secado, curado o formacion de pelicula de los Revestimientos organicos a temperatura ambiente, procedimiento 7.2. Para determinar el tiempo de solidificacion al tacto, la pelicula de prueba se toco ligeramente con la punta de un dedo limpio y la yema del dedo se coloco inmediatamente contra una pieza de vidrio limpia y clara. La observation se hace para ver si algo del revestimiento se transfirio al vidrio. La pelicula se solidifico al tacto cuando aun mostraba un estado pegajoso, pero nada de ella se adhirio al dedo.
El tiempo de secado de la prueba de cinta de los revestimientos se determino en referencia a la norma ASTM D1640. Para determinar el tiempo de secado de la prueba de cinta, se presiono una tira de cinta, de tipo 3M Scotch Masking Tape tipo 232, utilizando dos pasadas de un rodillo cubierto de goma de 2,04 kg. La cinta permanecio en la muestra durante aproximadamente 30 minutos y despues se retiro. A continuation, se verifico la apariencia del revestimiento. El revestimiento se considero seco en la prueba de cinta cuando no habia ninguna marca de la cinta.
La resistencia a MEK de los revestimientos se determino de acuerdo con la Practica estandar ASTM D5402, para la Evaluation de la resistencia a los disolventes de los Revestimientos Organicos mediante el uso de frotamientos con disolventes con dobles frotamientos con MEK. Los revestimientos curados se frotaron de ida y vuelta 200 veces con firme presion del dedo con una gasa que se empapo en disolvente de metil etil cetona (MEK). El frotamiento a traves del revestimiento hasta el sustrato indica un fallo del revestimiento debido a un curado insuficiente. Tanto el revestimiento como la tela se examinaron visualmente para determinar cualquier elimination del revestimiento.
El brillo especular de los revestimientos se determino de acuerdo con el Metodo de prueba estandar D523, para Brillo Especular utilizando un medidor de brillo BYK-Gardner.
Se determino la Prueba de erosion por lluvia de acuerdo con BSS7393 (Boeing Specification Support Standard, BSS), Prueba de erosion por lluvia con brazo giratorio. La prueba de erosion por lluvia con brazo giratorio, Metodo 1 se aplico para evaluar la adhesion entre capas de la capa de acabado a la imprimacion con epoxi y/o la adhesion de la segunda capa de acabado a la primera capa de acabado y/o al imprimador.
Procedimiento de aplicacion de revestimientos
Se desgasto aluminio revestido 2024-T3 con Scotch-Brite, se limpio con disolvente limpio, como MEK, para obtener una superficie limpia. Se rocio un revestimiento de tratamiento de superficie sin cromato tal como Boegel EAP-9 (comercialmente disponible de PPG Aerospace) y se dejo secar al menos 2 horas a temperatura ambiente hasta tener una superficie libre de agua. Se aplico una imprimacion de epoxi sin cromato, tal como CA7502 (comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.) o imprimacion de epoxi con cromato, tal como CA7700
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(comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.) sobre el revestimiento de la superficie tratada y se dejo curar al menos 2 horas a temperatura ambiente con un espesor de pelicula seca de 12,7 a 25,4 |jm. Se aplico una capa de acabado blanco mezclada en fresco sobre la imprimacion epoxi con un espesor de pelicula seca de 25,4 a 50,8 jm y se dejo curar durante 72 horas a temperatura ambiente, tal como 25 °C y humedad relativa del 50 %. Despues de esto, se aplico una capa de acabado azul mezclado en fresco sobre la parte superior de la capa de acabado blanco con un espesor de pelicula seca de 0,025 mm a 0,05 mm. Los revestimientos se dejaron curar durante otros siete dias a temperatura ambiente, tal como a 25 °C y 50 % de humedad relativa, antes de probar las propiedades de los revestimientos de acuerdo con los metodos descritos.
Aplicacion de los revestimientos para la prueba de erosion por lluvia con brazo giratorio
Superficies aerodinamicas de aluminio revestido 2024-T3 con la dimension de 7,6 cm x 15,2 cm x 0,16 cm se desgastaron con Scotch-Brite, tal como 3M tipo 7447, se limpiaron con disolvente limpio, tal como MEK hasta tener una superficie limpia. La saliente del borde delantero en el punto de tangencia entre el radio y las superficies planas se cubrio con cinta de 25,4 cm de ancho tal como cinta Scotch 3M 232. Se rocio un revestimiento de tratamiento de superficie sin cromato tal como Boegel EAP-9 (comercialmente disponible de PPG Aerospace) sobre el testigo y se dejo secar al menos 2 horas a temperatura ambiente hasta tener una superficie libre de agua. Se aplico una imprimacion sin cromato tal como CA7502 (comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.) o un imprimador con cromato tal como CA7700 (comercialmente disponible de PPG Industries, Inc.), sobre el revestimiento tratado en la superficie y se dejo curar al menos 2 horas a temperatura ambiente con un espesor de pelicula seca de 12,7 a 25,4 jm. Se aplico una capa de acabado blanco mezclada en fresco sobre la imprimacion con un espesor de pelicula seca de 15,4 a 50,8 jm y se dejo curar durante 72 horas a temperatura ambiente, tal como 25 °C y humedad relativa del 50 %. Despues de esto, se aplico una capa de acabado azul mezclada en fresco sobre la parte superior de la primera capa de acabado con un espesor de pelicula seca de 15,4 a 50,8 jm. Las peliculas de revestimientos se dejaron curar durante otros siete dias a temperatura ambiente antes de la prueba, tal como a 25 °C y humedad relativa del 50 %. La cinta adhesiva se retiro y las superficies aerodinamicas se sumergieron en agua a temperatura ambiente durante 24 horas antes de la prueba. Al cabo de una hora despues de la eliminacion del agua, las superficies aerodinamicas se fijaron a un aparato de brazo giratorio. Los especimenes se expusieron entonces a 584 km/h por hora (en el punto medio del especimen) con de 7,6 a 10,2 cm por hora de aspersion de agua (de 1 a 4 mm de tamano de la gota) durante 30 minutos. Se indico fallo cuando algun revestimiento se desprendio mas alla de 0,6 cm del borde delantero de los testigos de prueba.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos ilustran ejemplos de reivindicaciones de la invention. Sin embargo, los ejemplos se proporcionan solamente con fines ilustrativos, y no limitan el alcance de la invencion. A menos que se indique lo contrario, todas las partes y porcentajes en los siguientes ejemplos, asi como en toda la memoria, son en peso.
Materias primas para la preparacion del prepolimero de isocianato
Desmodur N 3300A es isocianato alifatico polifuncional a base de hexametilendiisocianato (HDI) de Bayer y tiene las siguientes propiedades: peso por litro de 1,16, contenido de solidos del 100 % y contenido de isocianato de 21,8 %.
Permapol 97-125 es una resina de poliester a base de acido adipico, etilenglicol, hexanodiol, acido isoftalico y neopentilglicol de PPG Industries, Inc. con las siguientes propiedades: peso por litro de 1,10, contenido de solidos del 100 % y valor de hidroxilo de 125 mg de KOH/g.
La Resina de adhesion LTW es una resina de poliester a base de acido adipico, acido fumarico y octahidro-4,7- metano-1H-inden-dimetanol de Evonik Industries. En vista del Esquema de notificacion y de evaluacion de National Industrial Chemicals, informe publico completo, Adhesion Resin BL 215C, Expediente N.° NA/212, fecha: 10/05/1995, se considera que consiste en 21 % de acido adipico, 13,5 % de acido fumarico y 65,5 % de octahidro- 4,7-metano-1 H-inden-dimetanol. Tiene un peso molecular medio en numero de 2.300, un contenido de solidos de 60 %, peso por litro de 1,04, contenido de hidroxilo de 30 mg de KOH/g y un numero acido de 20~30 mg de KOH/g basado en la resina solida.
Vestamin A139 es una aldimina a base de aldehido de isobutilo e isoforondiamina de acuerdo con su hoja de datos de seguridad del material (MSDS).
Preparacion de isocianato para el Control 1
Se preparo el isocianato para el experimento de control 1 mezclando 640 partes de Desmodur N3300A con 160 partes de metil amil cetona y se obtuvo una solution con las siguientes propiedades: contenido de solidos de 80,0 %, peso por litro de 1,073 kg/l y contenido de NCO de 17,36 %.
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Se preparo el prepolimero de isocianato para el experimento de control 2 haciendo reaccionar Desmodur N3300A con una resina de poliester estandar Permapol 97-125 a temperatura elevada. A un matraz de 1 litro purgado con nitrogeno equipado con un manto de calentamiento controlado por termopar, un condensador y paleta de agitacion se anadieron 522 partes de Desmodur N3300A, 118 partes de Permapol 97-125 y 160 partes de metil amil cetona. La reaccion se calento a 85 °C y se mantuvo durante 3 horas. Al final de la reaccion, se obtuvo una solucion clara de prepolimero de isocianato con las siguientes propiedades: material no volatil de 80,0 %, peso por litro de 1,067 kg/l y contenido de NCO del 12,81 %.
Preparacion de isocianato para el Control 3
El isocianato para el experimento de control 3 fue una mezcla fisica de Desmodur N3300A, Resina de adhesion LTW y disolvente a temperatura ambiente segun lo recomendado por la hoja de datos de tecnologia del proveedor, anadiendose a la formulacion de revestimientos como se suministro. Se obtuvo al mezclar 557 partes de Desmodur N3300A, 139 partes de la Resina de adhesion LTW y 104 partes de metil amil cetona. Se utilizo de inmediato al mezclarse con Vestamin A139 y concentrados de pigmento y se rocio sin tiempo de induccion.
Preparacion de prepolimero de isocianato para el Ejemplo 1
Se preparo el prepolimero de isocianato para el ejemplo 1 haciendo reaccionar Desmodur N3300A con la Resina de adhesion LTW a temperatura elevada. Los resultados experimentales indicaron que la Resina de adhesion LTW no era compatible con Desmodur N3300A cuando se mezclaba a temperatura ambiente. Por lo tanto, la Resina de adhesion LTW se mezclo con el isocianato y se cocio a temperatura elevada para obtener una solucion de prepolimero de isocianato, de acuerdo con el siguiente procedimiento. A un matraz de 1 litro purgado con nitrogeno equipado con un manto de calentamiento controlado por termopar, un condensador y paleta de agitacion se anadieron aproximadamente 557 partes de Desmodur N3300A, aproximadamente 139 partes de la Resina de adhesion LTW y aproximadamente 104 partes de metil amil cetona. La reaccion se calento a 85 °C y se mantuvo durante 3 horas. Al final de la reaccion, se obtuvo una solucion clara de prepolimero de isocianato con las siguientes propiedades: material no volatil de 80,0 %, peso por litro de 1,084 kg/l y contenido de NCO del 14,71 %. El prepolimero 1 se preparo con 13 % en peso de la resina de poliester y 87 % en peso de isocianato basado en el peso solido del prepoiimero, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue de 65,6/1,0.
Tabla 1: Composicion del prepolimero de isocianato para los Controles 1, 2, 3 y Ejemplo 1
Ingredientes
Isocianato para el Control 1 Prepolimero para el Control 2 Isocianato para el Control 3 Prepolimero para el Control 1
Desmodur N3300A
640,0 521,7 556,5 556,5
Permapol 97-125
118,3
Resina de adhesion LTW
139,1 139,1
Metil amil cetona
160,0 160,0 104,4 104,4
Total
800,0 800,0 800,0 800,0
Preparacion de concentrados de pigmentos
Los concentrados de pigmento blanco y azul utilizados en los ejemplos se prepararon mediante el uso de cuchillas Cowles de dispersion de alta velocidad con la cantidad de ingredientes que se resumen en la Tabla 2.
Preparacion del concentrado de pigmento blanco
En un recipiente de 291 l (de un cuarto de tamano), se cargaron 247,5 partes de metil amil cetona y 40,7 partes de agente dispersante Solsperse. El mezclador se inicio para mezclar a baja velocidad y produjo una solucion clara. Se cargaron lentamente 641,8 partes de Ti-Pure R-706 y se ajusto la velocidad de dispersion en consecuencia para un buen vortice que era indicador de una buena dispersion. La mezcla se disperso a aproximadamente 2000 rpm durante 30 minutos y se dejo enfriar a temperatura ambiente. Despues se cargaron a la mezcla 70 partes de metil propil cetona. La mezcla se paso a traves de un molino Premium de 2 litros hasta obtener un molido fino de 7 positivo. Despues de esto, se obtuvo una dispersion de pigmento blanco estable con las siguientes propiedades: peso por litro de 1,690 kg/l y contenido de solidos de 68,26 %.
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A un recipiente de 291 l de un cuarto de tamano se cargaron 495,8 partes de metil amil cetona y 39,5 partes del agente de dispersante Solsperse. El mezclador se inicio para mezclar a baja velocidad y se produjo una solucion clara. Mientras tanto, se pre-mezclaron 1,8 partes de Bentone SD-2 y 7,1 partes de xileno en un recipiente separado y se transfirieron al recipiente de un cuarto de tamano despues de formar un gel. Despues se cargaron lentamente 73,6 partes de Ti-Pure R-706, 20,7 partes de Irgacolor Yellow 2GLMA, 2,1 partes de negro de humo Raven 14, 127,3 partes de Heliogen Blue 6700F y 27,2 partes de Cinquasia Red B NRT-742-D. Se ajusto en consecuencia la velocidad de dispersion para un buen vortice, lo que era indicativo de una buena dispersion. La mezcla se disperso a aproximadamente 2.000 rpm durante 30 minutos y se dejo enfriar a temperatura ambiente. Se cargaron a la mezcla 70 partes de metil propil cetona. La mezcla se paso a traves de un molino Premium de 2 litros hasta que se consiguio un molido fino de 7 positivo. Despues de esto, se obtuvo la dispersion de pigmento azul estable con las siguientes propiedades: peso por litro de 0,974 kg/l y contenido de solidos de 29,22 %.
Tabla 2: Composicion para la preparacion de concentrados de pigmento blanco y azul
Ingrediente
Concentrado de pigmento blanco (g) Concentrado de pigmento azul (g)
Metil amil cetona
247,5 495,8
Xileno
-- 7,1
Bentone SD-21
-- 1,8
Solsperse2
40,7 39,5
Ti-Pure R-7063
641,8 73,6
Irgacolor Yellow 2GLMA4
-- 20,7
Raven 145
-- 2,1
Heliogen Blue 6700F6
-- 127,3
Cinquasia Red B NRT-742-D7
-- 27,2
Metil propil cetona
70,0 204,9
Total
1000,0 1000,0
1 Aditivo de reologia de Elementis Specialties 2 Agente dispersante de Lubrizol 3 Pigmento blanco de DuPont 4 Pigmento de BASF 5 Pigmento de Columbian Chemical Corporation 6 Pigmento de BASF 7 Pigmento de Clairant
Preparacion de los revestimientos
Los revestimientos se prepararon mezclando la cantidad especificada de prepolimero de isocianato, Vestamin A139 y los concentrados de pigmento blanco o azul como se identifica en la Tabla 3. Se rociaron inmediatamente despues del mezclado (sin tiempo de induccion). En cada caso, el revestimiento blanco se aplico sobre imprimacion sin cromato CA7502 con un espesor de pelicula seca de 38,1 |jm y se curo durante 72 horas a temperatura ambiente, tal como 25 °C y 50 % de humedad relativa. Despues, el revestimiento azul mezclado en fresco se aplico sobre la parte superior del revestimiento blanco con un espesor de pelicula seca de 38,1 jm. El sistema de revestimiento se dejo curar adicionalmente durante siete dias a temperatura ambiente antes de la prueba. Los resultados de la viscosidad en vida util y tiempo de secado se presentan en la Tabla 4 y las propiedades del revestimiento del sistema se listan en la Tabla 5.
Tabla 3: Composicion y propiedades de los revestimientos para los Controles y _____________________el Revestimiento del Ejemplo 1_____________________
Ingredientes
Control 1 Control 2 Control 3 Ejemplo 1
Blanco Azul Blanco Azul Blanco Azul Blanco Azul
Concentrado de pigmento blanco
157,5 158,4 155,9 155,9
Concentrado de pigmento azul
90,7 91,2 89,8 89,8
Vestamin A139
27,0 27,0 20,1 20,1 21,8 21,8 21,8 21,8
Isocianato Control 1
100,0 100,0
Prepolimero Control 2
100,0 100,0
Isocianato Control 3
100,0 100,0
Prepolimero Ejemplo 1
100,0 100, 0
Total
282,5 217,7 278,5 211,3 277,7 211,6 277,7 211,6
Propiedades de los revestimientos en humedo
WPG (kg/l) (lb/gal)
1,31 (10,90) 1,0 (8,35) 1,36 (11,03) 1,0 (8,37) 1,38 (11,05) 1,01 (8,42) 1,38 (11,35) 1,01 (8,42)
NVM %
75,39 61,31 74,76 59,98 74,97 60,50 74,97 60,5 0
Proportion NCO/NH
2,15 2,15 2,13 2,13 2,25 2,25 2,25 2,25
Tabla 4: Viscosidad en vida util y tiempo de secado de los revestimientos blancos
Propiedades
Control 1 Control 2 Control 3 Ejemplo 1
Viscosidad inicial (segundos)1
17,63 24,25 18,80 19,65
Viscosidad 4 horas (segundos)1
18,07 26,78 22,33 22,03
Tiempo hasta la no pegajosidad (horas)
2,0 0,5 0,5 0,5
Seco a prueba de cinta (horas)
4,0 1,5 1,5 1,5
1 Las viscosidades de los revestimientos mezclados se midieron en segundos con una copa Zahn N.° 2 Signature a 25 °C. La viscosidad inicial fue la viscosidad del material medido inmediatamente despues del mezclado. La viscosidad a las 4 horas fue la viscosidad del material 4 horas despues del mezclado inicial.
Tabla 5: Propiedades de los sistemas de revestimiento
Propiedad
Control 1 Control 2 Control 3 Ejemplo 1
Adhesion Seco/Humedo
5B/5B 5B/5B 5B/3B 5B/SB
Brillo a 20°/60°
79,7/93,8 43,9/87,8 69,4/88,7 78,2/91,5
Dureza al lapiz
6H 6H 6H 6H
Dureza al lapiz despues de la prueba Skydrol LD-4
3H 3H 3H 3H
200 MEK DR
Sin dano Sin dano Sin dano Sin dano
Prueba de erosion por lluvia
Fallo en imprimador Fallo en capa de acabado blanco Fallo en imprimador 6ptimo
5
Los resultados de la Tabla 5 muestran que el sistema Control 1 de la capa de acabado, que consistio en
poliisocianato y aldimina no paso la prueba de la Erosion por lluvia con brazo giratorio, fallando la adhesion entre la
imprimacion y la capa de acabado blanco. El Control 2 de la capa de acabado, que consistio en prepolimero de
isocianato y aldimina tampoco paso la prueba de la Erosion por lluvia con brazo giratorio, sin embargo, el fallo de la
10 adhesion se produjo entre la capa de acabado azul y la capa de acabado blanco. El control 3 de capa de acabado,
que consistio en prepolimero de isocianato, poliester poliol de resina de adhesion y aldimina no paso la prueba de la
Erosion por lluvia con brazo giratorio, fallando la adhesion entre la imprimacion y la capa de acabado blanco. El
Ejemplo 1 tuvo una excelente adhesion entre capas con una ventana de tiempo de aplicacion de la capa de acabado
de 72 horas como se demostro mediante la prueba de la Erosion por lluvia con brazo giratorio. Ademas, el
15 revestimiento curado tuvo muy buena resistencia a MEK, dureza de lapiz, buen brillo y una excelente resistencia a Skydrol.
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Los prepolimeros con funcionalidad isocianato que comprenden diferentes cantidades de poliester poliol que contiene triciclodecano se prepararon en los siguientes ejemplos cambiando la proporcion entre isocianato y poliester. La composicion para la preparacion de cada prepoKmero se lista en la Tabla 6. Los prepolimeros se prepararon con el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1.
El prepolimero 2 se prepare con 5 % en peso de resina de poliester poliol que contiene triciclodecano y 95 % en peso de isocianato basado en el peso total de solidos, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue de 185,2/1,0. El prepolimero 3 se prepare con 20 % en peso de poliester poliol que contiene triciclodecano y 80 % en peso de isocianato basado en el peso solido, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue de 38,8/1,0. El prepolimero 4 se prepare con 30 % en peso de poliester poliol que contiene triciclodecano y 70 % en peso de isocianato basado en el peso solido, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue 22,6/1,0. El prepolimero 5 se prepare con 40 % en peso de poliester poliol que contiene triciclodecano y 60 % en peso de isocianato basado en el peso solido, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue de 14,5/1,0. El prepolimero 6 se prepare con 50 % en peso de poliester poliol que contiene triciclodecano y 50 % en peso de isocianato basado en el peso solido, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue de 9,7/1,0. El prepolimero 7 se prepare con 60 % en peso de poliester poliol que contiene triciclodecano y 40 % en peso de isocianato basado en el peso solido, la proporcion equivalente de isocianato a equivalente de hidroxilo fue de 6,5/1,0. El prepolimero 8 se prepare con 70 % en peso de poliester poliol que contiene triciclodecano y 30 % en peso de isocianato basado en el peso solido, la proporcion entre equivalente de isocianato y equivalente de hidroxilo fue de 4,15/10. En el ejemplo 7, el prepolimero fue de muy alta viscosidad y se gelifico en el recipiente en una semana. En el ejemplo 8, la reaccion se gelifico en la caldera.
Tabla 6: Composicion v propiedades de los prepolimeros de isocianato
Ingredientes
Ej2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 Ej. 6 Ej. 7 Ej. 8
Desmodur N3300A
608,0 448,0 392,0 288,0 240 192 144
Resina de adhesion LTW
53,0 186,6 280,0 320,0 400 480 560
Metil amil cetona
139,0 165,4 128,0 192,0 160 128 96
Total
800,0 800,0 800,0 800,0 800,0 800,0 800,0
Propiedades
WPG (kg/l) (lb/gal)
1,08 (8,99) 1,05 (8,72) 1,05 (8,78) 1,02 (8,46) 1,02 (8,51) 1,03 (8,56) n/a
Contenido solido (Peso %)
80,0 70,0 70,0 60,0 60,0 60,0 n/a
Contenido de NCO (%)
16,37 11,61 9,80 6,89 5,29 3,74 n/a
Preparacion del revestimiento Ejemplos 2, 3, 4 v 5
Los revestimientos se formularon con el mismo procedimiento que el revestimiento del Ejemplo 1 mezclando la cantidad de prepolimero, aldimina y los concentrados de pigmento blanco o azul especificados en la Tabla 7. En cada caso, se rociaron inmediatamente despues del mezclado, sin tiempo de induccion. La capa de acabado blanco se aplico sobre la imprimacion sin cromato CA7502 con un espesor de pelicula seca de 38,1 |jm y se curo durante 72 horas a temperatura ambiente, tal como a 25 °C y humedad relativa del 50 %. A continuacion, la capa de acabado azul mezclada en fresco se aplico sobre la capa de acabado blanco con un espesor de pelicula seca de 38,1 jm. El sistema de revestimiento se dejo curar adicionalmente durante siete dias a temperatura ambiente antes de la prueba. El revestimiento de los Ejemplos 2, 3, 4 y 5 se formulo con una proporcion 2,2/1,0 entre isocianato y equivalente de hidrogeno de amina, con las composiciones listadas en la Tabla 7. Los resultados de las propiedades de los revestimientos se listan en la Tabla 8. Los revestimientos de los Ejemplos 6 y 7 se formularon con aproximadamente una proporcion 1,5/1,0 entre isocianato y equivalente de hidrogeno de amina, con las composiciones listadas en la Tabla 9. Los resultados de las propiedades de los revestimientos se listan en la Tabla 10.
Tabla 7: Composicion para revestimientos de capa de acabado _____________________blanco y azul ___________________
Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5
Ingredientes
White | Blue White | Blue White | Blue White | Blue
Concentrado de pigmento blanco
157,0 129,4 120,5 98,0
Concentrado de pigmento azul
90,4 74,6 69,4 56,5
Metil propil cetona
9,7 9,7 9,7 20,1 20,1
Vestamin A139
24,1 24,1 17,4 17,4 14,7 14,7 10,6 10,6
Prepolimero 2
100,0 100,0
Prepolimero 3
100,0 100,0
Prepolimero 4
100,0 100,0
Prepolimero 5
100,0 100,0
Total
281,1 214,5 256,5 201,7 235,2 193,8 228,7 187,2
Propiedades de los revestimientos en humedo
WPG (kg/l) (lb/gal)
1,32 (10,97) 1,0 (8,38) 1,26 (10,47) 0,99 (8,23) 1,28 (10,70) 0,99 (8,28) 1,08 (8,99) 0,97 (8,07)
NVM %
75,15 60,84 68,50 54,14 70,98 54,16 65,90 46,53
Proportion NCO/NH
2,26 2,26 2,22 2,22 2,22 2,22 2,16 2,16
Tabla 8: Propiedades del sistema de revestimiento de los ejemplos
Propiedades
Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5
Tiempo hasta la no pegajosidad (min)
45 30 30 30
Seco a prueba de cinta (horas)
2,0 1,5 1,0 1,0
Adhesion Seco / Humedo
3B/ 3B 5B/5B 5B/5B 5B/5B
Brillo 20°/ 60°
83,3/92,1 65,1/87,8 46,5/85,0 20,0/67,4
Dureza al lapiz
6H 6H 6H 6H
Resistencia a Skydrol LD-4
5H 4H 3H F
200 MEK DR
Sin dano ni rayado Rayado y dano muy ligero Rayado y dano ligero Rayado y dano
Prueba de brazo giratorio
Fallo en capa de acabado blanco 6ptimo 6ptimo 6ptimo
El Ejemplo de revestimiento 2 se formulo con un prepolimero con funcionalidad isocianato conteniendo 5 % en peso 5 de la resina de poliester poliol que contiene triciclodecano. El tiempo hasta la no pegajosidad fue de 45 minutos y el tiempo de secado de acuerdo a la prueba de cinta fue de 2 horas. Esto fue mas lento que el tiempo de secado del revestimiento del Ejemplo 1, que fue de 13 % con la resina de poliester poliol Dicidol, pero fue mas rapido que el del revestimiento de Control 1, que no tuvo ninguna resina de poliester. El revestimiento fue de alto brillo y tuvo excelente resistencia quimica y resistencia a Skydrol. Sin embargo, el ejemplo de revestimiento no paso la prueba 10 de Erosion por lluvia con brazo giratorio, produciendose fallo de adhesion entre la capa de acabado blanca y azul.
El Ejemplo de revestimiento 3 se formulo con un prepolimero con funcionalidad isocianato conteniendo 20 % en peso de la resina de poliester poliol que contiene triciclodecano. El tiempo hasta estar libre de pegajosidad fue de 30 minutos y el tiempo de secado segun la prueba de cinta fue de 1,5 horas, similares al Ejemplo de revestimiento 1. El 15 revestimiento fue de alto brillo, y tuvo excelente resistencia quimica y resistencia a Skydrol. Tuvo excelente adhesion entre capas con una ventana de tiempo de aplicacion de la capa de acabado de 72 horas.
El Ejemplo de revestimiento 4 se formulo con un prepolimero con funcionalidad isocianato conteniendo 30 % en peso de resina de poliester poliol que contiene triciclodecano. El tiempo hasta estar libre de pegajosidad fue de 30 20 minutos y el tiempo de secado segun la prueba de cinta fue de 1,0 horas, lo cual fue aun mas rapido que el revestimiento del Ejemplo 3. El revestimiento tuvo excelente resistencia quimica y resistencia a Skydrol. Tuvo excelente adhesion entre capas con una ventana de tiempo de aplicacion de la capa de acabado de 72 horas.
El Ejemplo de revestimiento 5 se formulo con un prepolimero con funcionalidad isocianato conteniendo 40 % en 25 peso de resina de poliester poliol que contiene triciclodecano. El tiempo hasta estar libre de pegajosidad fue de 30
minutos y el tiempo de secado segun la prueba de cinta fue de 1,0 horas, lo cual fue igual que el Ejemplo de revestimiento 4. El revestimiento tuvo excelente resistencia quimica y resistencia a Skydrol. Tuvo excelente adhesion entre capas con una ventana de tiempo de aplicacion de la capa de acabado de 72 horas.
5 Ejemplos 6 y 7: Sistemas de revestimiento con los prepolimeros 3 y 5
Se prepararon revestimientos blanco y azul mezclando los ingredientes y las cantidades listadas en la Tabla 9. En cada caso, se aplico el revestimiento blanco sobre el imprimador CA7 502 con un espesor de pelicula seca de 38,1 |jm y se curo durante 72 horas a temperatura ambiente. Despues, se aplico la capa de acabado azul sobre la capa 10 de acabado blanca con un espesor de pelicula seca de 38,1 jm. Las propiedades del revestimiento se dan en la Tabla 10.
Tabla 9: Composicion para revestimientos blanco y azul
Ejemplo 6 Ejemplo 7
Ingredientes
Blanco Azul Blanco Azul
Concentrado de pigmento blanco
128,4 98,0
Concentrado de pigmento azul
74,6 56,5
Metil propil cetona
9,7 9,7 20,1 20,1
Vestamin A139
25,9 25,9 15,2 15,2
Prepolimero de isocianato 3
100,0 100,0
Prepolimero de isocianato 5
100,0 100,0
Total
265,1 210,2 233,3 191,8
Propiedades de los revestimientos en humedo
WPG (kg/l) (lb/gal)
1,19 (9,94) 0,98 (8,18) 1,07 (8,94) 0,96 (8,04)
NVM %
72,15 55,97 66,65 47,83
Proporcion NCO/NH
1,50 1,50 1,50 1,50
15 Tabla 10: Propiedades del sistema de revestimiento del
Ejemplo
Propiedades
Ejemplo 6 Ejemplo 7
Tiempo hasta la no pegajosidad (min)
30 30
Seco a prueba de cinta (horas)
1,5 1,0
Adhesion Seco/Humedo
5B/5B 5B/5B
Brillo a 20°/ 60°
52,6/93,0 29,3/ 85,0
Dureza al lapiz
6H 6H
Resistencia a Skydrol LD-4
4H F
200 MEK DR
Rayado y dano muy ligero Rayado y dano
Prueba del brazo giratorio
6ptimo 6ptimo
El Ejemplo de revestimiento 6 se formulo con un prepolimero con funcionalidad isocianato conteniendo 20 % en 20 peso de resina de poliester poliol que contiene triciclodecano. El tiempo hasta estar libre de pegajosidad fue de 30 minutos y el tiempo de secado segun la prueba de cinta fue de 1,5 horas, lo cual fue igual que el Ejemplo de revestimiento 3. El revestimiento fue de alto brillo y tuvo excelente resistencia quimica y resistencia a Skydrol. Tuvo excelente adhesion entre capas despues una ventana de tiempo de aplicacion de la capa de acabado de 72 horas.
25 El Ejemplo de revestimiento 7 se formulo con un prepolimero con funcionalidad isocianato conteniendo 40 % en peso de resina de poliester poliol que contiene triciclodecano. El tiempo hasta estar libre de pegajosidad fue de 30 minutos y el tiempo de secado segun la prueba de cinta fue de 1,0 horas, lo cual fue igual que el Ejemplo de revestimiento 5. El revestimiento tuvo excelente resistencia quimica y resistencia a Skydrol. Tuvo excelente adhesion entre capas con una ventana de tiempo de aplicacion de la capa de acabado de 72 horas.
30
Los Ejemplos de revestimiento 6 y 7 se formularon con una proportion en peso entre equivalente de isocianato e hidrogeno de amina de 1,5/1,0. En comparacion a los Ejemplos 3 y 5, que tuvieron una proporcion entre equivalente de isocianato e hidrogeno de amina de 2,2/1,0, no hubo ningun cambio significativo en las propiedades tales como dureza al lapiz, resistencia MEK, resistencia a Skydrol y la adhesion entre capas durante una ventana de tiempo de 35 aplicacion de la capa de acabado de 72 horas.
Aunque las reivindicaciones particulares de la invencion se han descrito anteriormente para propositos de ilustracion, sera evidente para los expertos en la materia que pueden hacerse numerosas variaciones de los detalles de la presente invencion sin apartarse de la invencion como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    REIVINDICACIONES
    1. Una composition de revestimiento que comprende:
    (a) un prepoKmero con funcionalidad isocianato, que comprende un producto de reaction de reactantes que comprenden:
    (i) un poliisocianato; y
    (ii) un poliester poliol que contiene triciclodecano; y
    (b) un agente de curado de amina bloqueada.
  2. 2. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que el prepolimero con funcionalidad isocianato tiene un peso molecular promedio en peso no mayor de 50.000, determinado por cromatografia de permeation en gel utilizando patrones de poliestireno.
  3. 3. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que el poliester poliol que contiene triciclodecano se deriva de un componente acido y de un componente alcohol, en donde el poliol que contiene triciclodecano esta presente en el componente alcohol en una cantidad de al menos el 10 por ciento en peso, basado en el peso total del componente alcohol.
  4. 4. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 3, en la que el poliol que contiene triciclodecano esta presente en el componente alcohol en una cantidad de al menos el 30 por ciento en peso, basado en el peso total del componente alcohol.
  5. 5. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que el poliester poliol que contiene triciclodecano esta presente en una cantidad de al menos el 90 por ciento en peso, basado en el peso total de los polioles que reaccionan con el poliisocianato para producir el prepolimero con funcionalidad isocianato.
  6. 6. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que el poliester poliol que contiene triciclodecano se utiliza en una cantidad de al menos el 10 por ciento en peso, basado en el peso total del prepolimero con funcionalidad isocianato.
  7. 7. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 6, en la que el poliester poliol que contiene triciclodecano se utiliza en una cantidad no mayor al 40 por ciento en peso, basado en el peso total del prepolimero con funcionalidad isocianato.
  8. 8. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que los reactantes utilizados para producir el prepolimero con funcionalidad isocianato se utilizan en cantidades relativas, de tal manera que la proportion entre equivalentes de NCO:OH es mayor de 10:1, preferiblemente al menos 20:1 y no mayor de 150:1, mas preferiblemente al menos 20:1 y no mas de 100:1.
  9. 9. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que el agente de curado de amina bloqueada comprende una aldimina.
  10. 10. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que la proporcion entre equivalentes de grupos isocianato en la composicion con respecto a equivalentes de grupos funcionales de agentes de curado esta en el intervalo de 1 a 3:1.
  11. 11. La composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, en la que la composicion de revestimiento esta libre de compuestos con funcionalidad hidroxilo.
  12. 12. Un metodo de uso de la composicion de revestimiento de la reivindicacion 1, que comprende aplicar la composicion a una superficie que tiene un revestimiento preexistente depositado sobre la misma.
  13. 13. El metodo de la reivindicacion 12, en el que el revestimiento preexistente ha estado sobre la superficie durante al menos 72 horas.
  14. 14. El metodo de la reivindicacion 12, en el que el revestimiento preexistente comprende un poliuretano.
  15. 15. El metodo de la reivindicacion 12, que comprende ademas aplicar un segundo revestimiento en al menos una portion de la superficie revestida con la composicion de revestimiento de la reivindicacion 1.
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