El desarrollo de nuevos componentes de recubrimiento implica priorizar, tanto el rendimiento como el impacto ambiental, incluida la necesidad de eliminar o reducir drásticamente los ingredientes tóxicos. Para lograr un equilibrio entre las diferentes prioridades, es necesario desarrollar enfoques innovadores, teniendo en cuenta consideraciones de sostenibilidad, como usar contenido reciclado/renovable, extender la vida útil del recubrimiento para reducir la huella del sustrato y reducir o eliminar sustancias peligrosas (formaldehído, aditivos reticulantes como isocianatos y ácido adípico dihidrazida, fungicidas, COV, etc.).
El desarrollo de una dispersión de uretano para un revestimiento de madera sostenible, fácil de usar y de alto rendimiento supone un enfoque innovador como este, es decir, la creación de dispersiones de poliuretano (PUD) que permiten que las formulaciones de revestimiento no contengan reticulantes de isocianato.
En aplicaciones de alto rendimiento, se utilizan ampliamente los recubrimientos de dos componentes. Eso significa que se necesitará un agente de reticulación externo. Los más comunes son los isocianatos, las aziridinas, las hidrazidas y las carbodiimidas, que ofrecen ventajas y desventajas.
Mayor reactividad. Mayor toxicidad.
Los isocianatos, las aziridinas y las hidrazidas son agentes reticulantes comunes debido a su naturaleza altamente reactiva y su eficiencia en la conexión covalente de grupos funcionales en composiciones de recubrimiento. Aun cuando solo representen un pequeño porcentaje en una formulación, a menudo, aumentan significativamente el nivel de riesgo de los recubrimientos, debido a la reacción química en curso que desencadenan en el momento de la aplicación y en la proximidad de la persona que aplica el recubrimiento.
Las carbodiimidas tienen una baja toxicidad, lo que reduce significativamente los componentes peligrosos cuando se usan como reticulantes en las PUD. Sin embargo, las carbodiimidas son menos reactivas que otros reticulantes comunes, lo que afecta negativamente la eficiencia y el rendimiento de la reticulación. Para usar carbodiimidas como agentes de reticulación efectivos, se deben superar los problemas de reactividad.
Solución de carbodiimida de Lubrizol
Lubrizol desarrolló una nueva tecnología de polímeros para dispersiones de uretano a base de agua de dos componentes que abordan el problema de la reactividad, al mejorar la naturaleza reactiva de los grupos funcionales en el lado de la resina. Esto se logró transfiriendo los grupos carboxílicos a la superficie, de modo que estén más disponibles para reaccionar. Al hacerlo, la tecnología funciona de manera más eficiente con reticuladores poliméricos de carbodiimida que no dañan el medio ambiente, y proporciona un rendimiento de reticulación similar al de los isocianatos o las aziridinas, así como una vida útil prolongada, pero con una toxicidad y un perfil regulatorio mucho mejores.
La nueva tecnología de resina tiene un contenido de carbono renovable de hasta el 34% y se puede formular con un contenido bajo de VOC1. Un alto contenido de sólidos (≥ 45%) mejora el tiempo de secado y reduce la carga de trabajo de aplicación de pintura, debido a una mayor formación de film. El alto contenido de sólidos también reduce los costos de flete y empaque porque se envía más resina y menos agua, al mismo tiempo que se reducen las emisiones de CO2 en el flete y la fabricación. La nueva tecnología de polímeros también utiliza neutralizadores de amina que son alternativas a la trietilamina (TEA), que contribuye negativamente a la calidad del aire interior.
La tecnología de poliamida PUD de Lubrizol se utilizó en formulaciones de recubrimientos y se probó junto con otros tres productos comerciales, que son buenos representantes de las exigentes aplicaciones de revestimiento de madera para interiores y exteriores. Para las pruebas con estos recubrimientos de madera 1K y 2K, se utilizó la tecnología de polímeros de Lubrizol en recubrimientos de madera transparentes sobre tablas de arce. Todos los recubrimientos superaron la coalescencia a temperatura ambiente y la coalescencia a baja temperatura, a 4.4 °C. Se estimó que los recubrimientos secos tenían 76 μm de espesor para todos los recubrimientos. Todos los recubrimientos pasaron controles de lijado de una hora. Tanto el polímero como la pintura también exhibieron estabilidad en pruebas de horno a 60 °C durante más de 8 semanas.
La novedosa tecnología de PUD a base de agua, con alto contenido de sólidos, sin TEA, con poliamida con alto contenido de base biológica para aplicaciones de recubrimientos de madera y recubrimientos protectores sin isocianato K y bajo VOC superó a la variedad de recubrimientos comerciales en múltiples áreas de prueba. Estas áreas incluían cualidades estéticas y características protectoras, incluidos brillo, dureza, resistencia química, a la abrasión y a la intemperie.
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