BRPI0720242A2

BRPI0720242A2 - Composições de revestimento flutuantes

Info

Publication number: BRPI0720242A2
Application number: BRPI0720242-3A
Authority: BR
Inventors: Pillai T Perumal
Original assignee: Sherwin Williams Co
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2013-12-31
Also published as: CA2671015A1; BRPI0720242B1; US20080161480A1; EP2094749A2; ATE513864T1; AR064191A1; PL2094749T3; WO2008073248A3; MX2009005971A; EP2094749B1; CL2007003559A1; WO2008073248A2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI- ÇÕES DE REVESTIMENTO FLUTUANTES".

Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisó- rio dos Estados Unidos No. 60/869.011, depositado em 7 de dezembro de 2006, a totalidade do qual sendo, desse modo, incorporada por referência.

Plásticos, tais como poliolefinas termoplásticas (TPO) e uretano de moldagem injetado por reação (RIM), são freqüentemente utilizados co- mo partes na indústria automotiva e em outras aplicações por causa de seu custo relativamente baixo, moldabilidade, e resistência superior a solventes e umidade.

Os plásticos são, contudo, freqüentemente difíceis de pintar de- vido a uma ou mais de suas características químicas e físicas, tais como sua superfície relativamente não-polar (especialmente para poliolefinas similares a polipropileno, polietileno, copolímero de etileno propileno dieno, etc.), e a tensão superficial, aspereza, e flexibilidade do próprio plástico curado. Estas dificuldades podem ser especialmente verdadeiras quando se usa revesti- mentos redutíveis em água, visto que é freqüentemente difícil para um re- vestimento dispersível em água de tensão superficial relativamente alta mo- lhar adequadamente um substrato de plástico similar a poliolefina. Às vezes, os substratos de plástico são tratados com uma chama, tratamento de coroa ou plasma de gás, ou revestidos com um revestimento fixo ou promotor de adesão, mas estes se adicional em uma etapa de manufaturamento adicio- nal. Alguns revestimentos fixos e promotores de adesão utilizam poliolefinas halogenadas, especialmente cloradas, mas as poliolefinas halogenadas são relativamente custosas, e são muito custosas se usadas em grandes quanti- dades. Adicionalmente, as poliolefinas halogenadas são freqüentemente po- límeros de peso molecular relativamente alto, e eles são freqüentemente relativamente insolúveis em muitos solventes não-aromáticos. Estas caracte- rísticas podem tornar difícil minimizar o VOC (Teor Orgânico Volátil) dos re- vestimentos quando se incorporam poliolefinas halogenadas.

Em uma concretização útil, a presente invenção se refere a composições de revestimento redutíveis em água, que podem ser aplicadas a uma variedade de substratos, incluindo substratos de plástico, por qual- quer de uma variedade de métodos, tais como escovamento, rolamento, pul- verização, revestimento de cortina, ou outro método de aplicação, incluindo pulverização de aerossol de um recipiente vedado e pressurizado. Muitas composições de tintas convencionais, e, particularmente, tintas de aerossol, aderem pobremente a muitos substratos de plástico. Os revestimentos desta invenção, contudo, podem ser aplicados a uma variedade de substratos in- cluindo madeira, metal, e tecido, e também aderirão bem a muitos substratos muito duros de revestir, tais como plásticos, incluindo poliolefinas, óxido de polifenileno, PVC, BMC, SMC, poliestireno, etc. Os revestimentos desta in- venção utilizam um polímero redutível em água prontamente obtido por co- polimerização de enxerto de uma poliolefina halogenada, normalmente clo- rada, e monômeros insaturados.

Para muitos métodos de aplicação, as versões redutíveis em água dos revestimentos desta invenção podem ser aplicadas em níveis rela- tivamente baixos de compostos orgânicos voláteis (VOC). Conforme aqui usado, o termo VOC deve significar um solvente orgânico volátil de vapori- zação à pressão atmosférica e a uma temperatura em uma faixa de cerca de 1,67°C (35°F) a cerca de 60°C (140°F). Para aplicações onde é desejável minimizar a quantidade de solvente orgânico presente, é útil preparar os re- vestimentos desta invenção no qual o solvente orgânico está presente em um nível para proporcionar um VOC de menos do que 150 gramas per litro. Muitos dos revestimentos desta invenção podem ser formulados para terem uma viscosidade de aplicação conveniente de menos do que cerca de 100 KU (Krebs Units), ou mesmo menos do que cerca de 90 KU em tal nível bai- xo de VOC. Para muitos dos revestimentos dentro desta invenção, é conve- niente obter estas viscosidades relativamente baixas pela incorporação da poliolefina clorada (CPO) em um nível de cerca de 15% ou menos e, às ve- zes, cerca de 10% ou menos dos sólidos de peso total do copolímero de en- xerto.

Em um aspecto, esta invenção se refere a um polímero compre- endendo o produto de reação obtido por copolimerização de enxerto de cer- ca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insaturado ou anidrido, e de cerca de 61 a cerca de 98 por cento em peso de pelo menos um outro mo- nômero insaturado copolimerizável com o ácido ou anidrido com cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada, no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos os monômeros insaturados.

Em outro aspecto, esta invenção se refere a um polímero com- preendendo o produto de reação de polimerização de enxerto de:

(i) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada;

(ii) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatura- do ou anidrido;

(iii) de cerca de 1 a cerca de 40%, e, às vezes, 10 a cerca de 40% de estireno;

(iv) de cerca de 21 a 97% em peso de pelo menos um outro mo-

nômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou anidrido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e de todos os monômeros insaturados.

Outro aspecto envolve as soluções de polímero aquosas obtidas pela adição de uma quantidade suficiente de um agente de neutralização para proporcionar uma dispersão estável destes polímeros em água. Outro aspecto envolve revestimentos que utilizam estes polímeros. Aspectos adi- cionais, características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão me- lhores compreendidas com relação à seguinte descrição, exemplos, reivindi- cações em anexo, e desenho acompanhante. Descrição dos Desenhos

Um método de aplicação de revestimentos desta invenção é por pulverização de aerossol. A figura 1 mostra um esquema de um recipiente de aerossol representativo carregado uma composição de tinta aerossol preparada de acordo com esta invenção. Na preparação de uma composi- ção de tinta aerossol, o revestimento redutível em água é adicionado a um recipiente, tal como o recipiente 10 mostrado na figura 1, e, em seguida, o propelente é adicionado para formar a composição de tinta aerossol.

Referindo-se agora à figura 1, o recipiente 10 compreende uma lata 12, a qual uma cúpula de válvula 14 é segura. Um conjunto de válvula 16, com um tubo de imersão 18 ligado ao mesmo, é seguro à cúpula de vál- vula 14. O tubo de imersão 18 se prolonga no interior da lata 12, e está em contato com a composição de tinta aerossol, que é designado pelo numerai 100. A lata 12 pode tipicamente ser composta de um aço revestido de alu- mínio ou estanho. Se desejado, a lata pode ser coberta ou revestida para minimizar corrosão enquanto em contato com os revestimentos redutíveis em água. A cúpula de válvula 14 pode ser vedada à lata 12, e o propelente carregado através do conjunto de válvula 16, ou a lata 12 pode ser carrega- da com o propelente sob a cúpula de válvula 14, e, em seguida, a cúpula de válvula 14 vedada à lata 12. Um atuador 20 é, em seguida, ligado ao conjun- to de válvula 16.

Várias válvulas, tubos de imersão e atuadores podem ser usa-

dos para pulverizar a composição de tinta aerossol. Para muitas aplicações, o tubo de imersão 18 está em um tubo de imersão padrão tendo um diâme- tro de cerca de 3,73 mm (0,147 polegada). O conjunto de válvula 16 pode ser, ou uma "válvula de aerossol fêmea" ou uma "válvula de aerossol ma- cho". Exemplos de "válvulas de aerossol fêmeas" que podem ser usadas na presente invenção são descritos nas Patentes dos Estados Unidos Nos. 3.033.473; 3.061.203; 3.074.601; 3.209.960; e 5.027.985. Exemplos de "vál- vulas de aerossol machos" que podem ser usadas na presente invenção são descritos nas Patentes dos Estados Unidos Nos. 2.631.814, e 4.572.406. Para algumas aplicações, o conjunto de válvula 16 é uma válvula "fêmea" com um controlador de pulverização 22 tendo uma construção conforme descrita na Patente dos Estados Unidos No. 4.572.406, que é, desse modo, incorporada por referência. O controlador de pulverização 22 permite que a composição de tinta aerossol 100 seja dispensada quando o recipiente 10 é invertido.

COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO REDUTÍVEL EM ÁGUA E COMPO- NENTES 1. Copolímeros de enxerto de monômeros insaturados com poliolefina clora- das

Os polímeros desta invenção são convenientemente obtidos por polimerização de enxerto de um ácido insaturado ou anidrido, e pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou anidrido em pelo menos uma poliolefina halogenada, tal como uma poliolefi- na clorada.

Poliolefinas cloradas (CPOs) são bem conhecidas na técnica, e incluem, representativamente, polipropileno clorinatado, polibuteno clorina- tado, polietileno clorinatado, etc. Os CPOs podem ser preparados por qual- quer método conhecido na técnica. Por exemplo, o CPO pode ser preparado por dissolução da poliolefina em um solvente adequado e, em seguida, so- pramento de gás cloro na solução, usualmente na presença de um catalisa- dor de radical. Tipicamente, para muitos produtos comerciais, níveis de clo- rinação de pelo menos cerca de 10% em peso, e, freqüentemente, 15 a cer- ca de 50% em peso, são alcançados. Os CPOs podem também terem algu- ma funcionalidade ácida, geralmente incorporada por reação de um ácido ou anidrido na poliolefina. Para algumas aplicações desta invenção, pode ser útil utilizar CPOs tendo um número de peso molecular médio de menos do que cerca de 50.000. Em outras aplicações, pode ser útil utilizar um CPO tendo um número de peso molecular médio de menos do que cerca de 30.000. O número de peso molecular médio é tipicamente determinado em relação a um poliestireno padrão.

Os copolímeros de enxerto úteis nesta invenção são convenien- temente preparados por mistura dos monômeros etilenicamente insaturados e CPO na presença de um iniciador de polimerização, tais como peroxiben- zoato de t-butila, benzoil peróxido, di-terc-butil peróxido e/ou azobisisobuti- ronitrila.

Monômeros adequados para copolimerização com o CPO inclu- em monômeros (met)acrílico e monômeros aromáticos de vinila. Monômeros aromáticos de vinila representativos incluem estireno, alfa metil estireno, ou outro alquil estireno inferior, cloroestireno, vinil tolueno, vinil naftaleno, e di- vinil benzeno. Para muitas aplicações desta invenção, é útil proporcionar pelo menos 1%, e, às vezes, pelo menos 10%, e, às vezes entre 10 e 40% da quantidade total de CPO e monômero copolimerizável como um monô- mero aromático de vinila, tal como estireno.

Monômeros acrílicos copolimerizáveis representativos incluem

quaisquer compostos tendo funcionalidade acrílica, tais como alquil (met)acrilatos, ácidos (met)acrílicos, acrilamidas e acrilonitrila. Tipicamente, os monômeros (met)acrilato de alquila (comumente referidos como "alquil ésteres de ácido (met)acrílico") terão uma porção alquil éster contendo de 1 a cerca de 12, e, geralmente, cerca de 1 a 8 átomos de carbono por molécu- la. Monômeros (met)acrilato de alquila adequados incluem, por exemplo, (met)acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de butila, (met)acrilato de propila, (met)acrilato de 2-etil hexila, (met)acrilato de ciclo- hexila, (met)acrilato de decila, (met)acrilato de isodecila, (met)acrilato de benzila, (met)acrilato de isobornila, (met)acrilato de neopentila, metacrilato de 1-adamantila, e vários produtos de reação, tais como butila, fenila, e cre- sil glicidil éteres reagidos com ácido (met)acrílico, (met)acrilatos de hidroxil alquila, tais como hidroxietila e (met)acrilatos de hidroxipropila, e amino (met)acrilatos. O termo "(met)acrilato" é significativo para incluir acrilatos e metacrilatos. Outros monômeros copolimerizáveis insaturados, incluindo compostos vinila, tais como acetato de vinila, ou versatato de vinila, podem também serem utilizados. Monômeros capazes de reticulação latente, tais como diacetona acrilamida, podem também serem usados.

É útil incorporar funcionalidade ácida suficiente no copolímero de enxerto para proporcionar um valor ácido alto bastante para proporcionar solubilidade em água quando neutralizado com um agente de neutralização. Ácidos insaturados e anidridos adequados que podem ser copolimerizados nos copolímeros de enxerto incluem os derivados insaturados de ácidos i- norgânicos, tal como AMPS (ácido acrilimidometilpropano sulfônico, disponí- vel de Lubrizol), e derivados de ácido fosfórico, tais como hidróxi etil metacri- lato fosfato, ou o fosfato éster de 3-hidróxi propil metacrilato, bem como áci- dos orgânicos insaturados, tais como ácido(met)acrílico, ácido etacrílico, á- cido alfa-cloroacrílico, ácido alfa-cianoacrílico, ácido crotõnico, ácido beta- acrilóxi propiônico, ácido beta-estiril acrílico, anidrido maleico, e os ácidos insaturados e anidridos ensinados nas patentes dos Estados Unidos 5.863.998, 5.633.327, 5.444.122, e 5.405.973, os ensinamentos das quais sendo, desse modo, incorporadas por referência. Para algumas aplicações, é útil proporcionar um valor ácido final de pelo menos cerca de 10, ou, para algumas aplicações, pelo menos cerca de 20, ou, para algumas aplicações, pelo menos cerca de 40, ou, para algumas aplicações, pelo menos cerca de 60 para o copolímero de enxerto. Os copolímeros de enxerto funcionais ácidos podem facilmente

serem produzidos dispersíveis na água, pela mistura dos polímeros com uma quantidade de um agente de neutralização, tais como uma amina ou outra base, suficientes para proporcionar o grau desejado de dispersibilidade em água. Aminas úteis representativas incluem amônia, e alquila ou alcanol aminas, tais como dimetil benzil amina, dimetiletanol amina, di-isopropil ami- na, e trietil amina. É somente necessário incorporar base suficiente para proporcionar o nível desejado de miscibilidade em água e estabilidade. Para algumas aplicações redutíveis em água, será útil adicionar base bastante para neutralizar teoricamente pelo menos cerca de 40% dos grupos ácidos do polímero.

Os copolímeros de enxerto podem ser convenientemente prepa- rados pela mistura dos monômeros e o CPO na presença de um iniciador adequado sob condições de copolimerização de enxerto adequadas. É fre- qüentemente útil incorporar o CPO na mistura de reação como uma solução em um solvente adequado, tal como toiueno ou xileno. As temperaturas de reação serão tipicamente pelo menos cerca de 115,56°C (240°F), e podem variar até cerca de 176,67°C (350°F). É freqüentemente útil misturar gradu- almente os reagentes em uma solução de solvente aquecida. Para alguma produção do copolímero de enxerto, pode ser útil preparar uma pré-mistura de uma solução de solvente ao CPO e algum, ou todo de quaisquer monô- meros aromáticos de vinil insaturados para assegurar solubilidade do CPO e minimizar qualquer requerimento de solvente na mistura de reação. Adicio- nalmente, para algumas concretizações desta invenção, é desejável minimi- zar o nível de CPO no copolímero de enxerto final para minimizar viscosida- de final e reduzir o requerimento de solventes adicionais. Para muitas formu- lações de VOC baixas, pode ser útil incorporar o CPO a um nível de 1 a cer- ca de 15%, 1 a cerca de 10%, 1 a cerca de 6%, ou mesmo 1 a cerca de 4% do peso combinado total da poliolefina clorada, e todos os monômeros copo- limerizáveis no copolímero de enxerto.

Os copolímeros de enxerto desta invenção são úteis em uma variedade de aplicações, incluindo seu uso como componentes de composi- ções de revestimento. As composições de tinta dispersíveis em água da pre- sente invenção podem incluir outros ingredientes opcionais, tais como outros polímeros redutíveis em água, reticuladores, pigmentos, tensoativos e dis- persantes, modificadores de reologia, agentes antiesfolamento, agentes de secagem, estabilizadores de luz, e absorvedores de luz ultravioleta, e sol- ventes.

2. Polímeros de Formação de Película Redutíveis em Água

Se desejado, outros polímeros de formação de película redutí- veis em água, tais como polímeros de látex e acrílicos redutíveis na água, poliésteres (incluindo alquides), e poliuretanos (incluindo dispersões de poli- uretano), podem opcionalmente serem combinados com os copolímeros de enxerto em formulações de revestimento redutíveis em água. Tipicamente, estes polímeros adicionais, se incorporados, podem estar presentes em um nível de cerca de 1 a cerca de 99% em peso de sólidos do peso combinado do copolímero de enxerto e o polímero adicional. Para algumas aplicações, é útil incorporar de cerca de 10 a cerca de 60% em peso de sólidos do peso combinado do polímero de formação de película redutíveis em água adicio- nais e o copolímero de enxerto no revestimento.

Conforme aqui usado, o termo "polímero de formação de pelícu- la" significa que o polímero pode formar uma película contínua sob evapora- ção de todo solvente ou transportador e/ou após cura do polímero. Conforme aqui usado, o termo "redutível em água" é significativo incluir todos os polí- meros que podem ser dispersos estavelmente em água, e é pretendido in- cluir polímeros solúveis em água, dispersões, emulsões, e treliças, no qual o teor volátil é, ou pode ser, predominantemente água.

Os polímeros de formação de película redutíveis em água são bem conhecidos na técnica, e podem ser preparados por qualquer dos mé- todos conhecidos na técnica. Os polímeros redutíveis em água incluem a- queles materiais com grupos hidrofílicos e/ou iônicos suficientes (tais como grupos ácido ou amina) no polímero para proporcionar solubilidade em água.

Uma aproximação comum para produção de polímeros solúveis em água é por reação de condensação de reagentes tendo um excesso es- tequiométrico de grupos iônicos, tais como grupos ácidos que podem ser subseqüentemente neutralizados para proporcionar solubilidade em água. Poliésteres redutíveis em água, poliuréias, poliuretanos e outros polímeros, podem ser preparados dessa maneira.

Por exemplo, a reação de polimerização de condensação de re- agentes tendo um excesso estequiométrico de grupos ácido ou anidrido com reagentes tendo funcionalidade de hidroxila, amina e/ou epóxi, pode produzir polímeros funcionais ácidos que podem ser neutralizados com uma base, tal como uma amina, para proporcionar solubilidade em água.

Outro método bem conhecido na técnica para produzir polímeros redutíveis em água é por polimerização de radical livre de grupos insatura- dos tendo funcionalidade, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ou ou- tros, com outros monômetros insaturados, seguido por neutralização dos grupos iônicos para proporcionar solubilidade em água.

Muitos outros métodos para produção de polímeros redutíveis em água são também conhecidos na técnica. Resinas solúveis em água co- mercialmente disponíveis representativas incluem Kelsol DV-5862, um alqui- de redutível em água de Reichhold Chemicals and Rezimac WR 73-7331, uma resina epóxi redutível em água de Eastman Chemical (anteriormente McWhorter Chemical). Outros polímeros de formação de película redutíveis em água

incluem as resinas de látex. Exemplos representativos incluem treliças de estireno butadieno, treliças de acetato de polivinila, treliças acrílicas, e mui- tos outros. Estes tipos de polímeros são freqüentemente preparados por po- limerização de emulsão na qual os monômeros reativos e iniciadores apro- priados são emulsificados em água na presença de agentes de emulsifica- ção para proporcionar uma dispersão estável de partículas de polímero em água. Para algumas aplicações desta invenção, é especialmente útil utilizar resinas de látex que são mais hidrofóbicas. Estes tipos de treliças são repre- sentativamente preparados pela utilização de monômeros que são mais hi- drofóbicos, e pelo uso de tensoativos ou agentes de emulsificação que são menos sensíveis à água, ou que podem ser incorporados diretamente no próprio polímero de látex.

Exemplos representativos de algumas treliças úteis na prática desta invenção incluem os polímeros de látex ensinados no pedido PCT/US99/23428 (WO 00/22016), intitulado "Composições de Polímero de Látex"; e patente dos Estados Unidos No 5.739.196. Resinas de látex co- mercialmente disponíveis representativas úteis na prática desta invenção incluem Rhoplex® Multilobe 200 (látex acrílico), Optive® 130 de BASF , Rhoplex® AC-264 (látex acrílico) ambos de Rohm and Haas Company, e Neocar® 2300 (látex baseado em versatato de vinila), UCAR® 651 (copolí- mero acrílico), Ultracryl® 701 (látex acrílico), Neocar® 820 (látex acrílico), e Neocar® 7657 e 7658 (treliças hidrofóbicas acrílicas), todos disponíveis de Union Carbide Corporation.

Outros exemplos representativos de polímeros redutíveis em água opcionalmente úteis em combinação com os copolímeros de enxertos desta invenção incluem poliésteres modificados acrílicos redutíveis em água, tais como ensinados na patente dos Estados Unidos No 4.735.995; poliure- tanos de secagem de ar funcionais ácidos, tais como ensinados na patente dos Estados Unidos No 5.104.737, e dispersões de poliuretano, tais como ensinados nas patentes dos Estados Unidos No 5.310.780 e 5.912.299. Para algumas aplicações, as composições de tinta desta invenção podem opcio- nalmente incorporar um agente de reticulação reativo com quaisquer grupos funcionais pendentes do copolímero de enxerto. Por exemplo, se o copolí- mero de enxerto incorpora grupos hidroxila pendentes, reticuladores, tais como uréias, melaminas, ou isocianatos, podem ser utilizados. Os copolíme- ros de enxerto tendo grupos ácidos pendentes podem ser usados em com- binação com poliepóxidos como reticuladores. Os copolímeros de enxerto incorporando diacetona acrilamida podem ser reticulados com materiais rea- tivos, tais como di-hidrazida adípica. Se reticuladores são incorporados, os catalisadores para a reação de cura podem também serem incorporados conforme é bem conhecido na técnica. Para algumas reações de reticulação, tais como reações de melamina/hidroxila, é tipicamente necessário curar o revestimento em temperaturas elevadas variando até cerca de 204,44°C (400°F).

As composições de revestimento redutíveis em água desta in- venção podem também incorporar pelo menos um pigmento. Pigmentos re- presentativos incluem, por exemplo, dióxido de titânio, negro-de-carbono, grafite, cerâmica negra, lâmpada negra, sulfeto de antimônio, oxido de ferro negro, pastas de alumínio, oxido de ferro amarelo, oxido de ferro vermelho, ferro azul, ftalato azul e verde, níquel titanato, dianisidina laranja, dinitroanili- na laranja, imidazol laranja, quinacridona vermelha, violeta e magenta, tolui- dina vermelha, molibdato laranja, e similares. Pigmentos extensores, tais como diatomácea amorfa, fumigada, quartzo e sílica cristalina, argilas, silica- tos de alumínio, magnésio silicatos de alumínio, talco, mica, argilas delami- nadas, carbonatos de cálcio e silicatos, gipsita, sulfato de bário, cálcio mo- Iibdatos de zinco, óxido de zinco, fosfossilicatos e borossilicatos de cálcio, bário e estrôncio, metaborato de bário mono-hidrato, e similares podem tam- bém serem incorporados. Dispersantes e tensoativos adequados para uso nos revestimen-

tos desta invenção podem compreender quaisquer dos dispersantes e ten- soativos prontamente disponíveis à indústria de revestimentos, incluindo os tensoativos aniônicos e não-aniônicos, Iecitina de soja, sais de alquil amônia de ácidos graxos, sais de amina de alquil aril sulfonatos, ácidos orgânicos insaturados, óleo de rícino sulfonatado, misturas de solventes aromático e de éster de alto ponto de ebulição, sais de sódio de aril ácido sulfônico, e similares. Modificadores de reologia adequados que podem opcionalmente serem incluídos nos revestimentos desta invenção incluem representativa- mente organoargilas, sílica fumigada, derivados orgânicos de óleo de rícino desidratado, English China Clay; poliamidas, poliamida alquides modificada, derivados de alquilbenzeno sulfonato, estearatos de alumínio, cálcio e zinco, soiato de cálcio, espessadores associativos, e similares. Solventes adequa- dos para revestimentos desta invenção incluem solventes que são estavel- mente miscíveis com os revestimentos baseados em água e representativa- mente incluem, álcoois, éteres, ésteres, éteres glicol, glicol éter ésteres, hi- drocarbonetos, etc.

COMPOSIÇÕES DE TINTA AEROSSÓIS

Nestes exemplos, quando é desejado utilizar as composições de revestimento desta invenção como composições de revestimento em aeros- sol, a composição de tinta aerossol pode ser convenientemente preparada pela combinação da composição de revestimento redutível em água (descri- ta acima) com, se desejado, água e/ou solventes adicionais, e, em seguida, incorporando um propelente que pode aerossolizar a combinação.

O propelente é um gás liquidificável tendo uma pressão de vapor suficiente para propelir a composição de tinta aerossol a partir do recipiente. Em muitos casos, o propelente é selecionado a partir do grupo consistindo em éteres, hidrocarbonetos saturados, hidrofluorocarbonos (HFC), e mistu- ras dos mesmos. Propelentes representativos incluem dimetil éter (DME) e dietil éter; metano, etano, propano, n-butano, e isobutano; 1,1,1,2- tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,1,2,3,3,3,-heptafluoropropano (HFC-227), difluorometano (HFC-32), 1,1,1-trif Iuoroeta no (HFC-143a), 1,1,2,2- tetrafluoroetano (HFC-134), e 1,1-difluoroetano (HFC-152a).

A quantidade do propelente presente na composição de tinta aerossol é tipicamente pelo menos 10 por cento em peso e preferivelmente de cerca de 10 a cerca de 40 por cento em peso, mais preferivelmente de cerca de 15 a cerca de 25 por cento em peso do peso total da composição de tinta aerossol. Quando o propelente está presente em uma quantidade de cerca de 15 a cerca de 25 por cento em peso, uma pressão inicial de entre cerca de 0,27 MPa (40 libras por polegada quadrada) e 0,48 MPa (70 libras por polegada quadrada) é obtida no recipiente.

A quantidade de água presente na composição de tinta aerossol é tipicamente pelo menos 30 por cento em peso do peso total da composi- ção de tinta aerossol. Preferivelmente, a quantidade de água presente na composição de tinta aerossol é de cerca de 30 a cerca de 60 por cento em peso, mais preferivelmente de cerca de 45 a cerca de 55 por cento em peso do peso total da composição de tinta aerossol.

A quantidade de resinas de polímero presentes na composição de tinta aerossol é tipicamente pelo menos 10 por cento em peso do peso total da composição de tinta aerossol. Para muitas aplicações, a quantidade de resinas de polímero presente na composição de tinta aerossol é de cerca de 10 a cerca de 30 por cento em peso, mais preferivelmente de cerca de 15 a cerca de 25 por cento em peso do peso total da composição de tinta ae- rossol.

A presente invenção será melhor compreendida por referência aos seguintes exemplos que são providos para proposta de ilustração e não são para serem construídos como limitando o escopo da presente invenção. Conforme aqui usado, a menos que de outro modo indicado, "partes" são "partes em peso", e o tamanho de partícula médio foi determinado usando- se um Analisador de Tamanho de Partícula Malvern NANO-S. Exemplo de Resina 1

Um vaso de reação equipado com uma purga de nitrogênio, agi- tador, e duas admissões de matéria-prima, foi carregado com 108,8 partes de PnB GIYcoI Ether (propileno glicol mono-n-butil éter fabricado por The Dow Chemical Company), e aquecido a 137,78°C (280°F) e purgado com nitrogênio. Duas misturas separadas de matéria-prima, mistura A e mistura B foram preparadas. MISTURA A

Matérias-primas_Partes em peso

ácido metacrílico 102,4

metacrilato de metila 190,0 acrilato de 2-etil hexila 355,5

peroxibenzoato de t-butila 22,6

dodecil mercaptano 19,0

MISTURA B

Matérias-primas Partes em peso

estireno 270,5

poliolefina clorada1 270,5

150% em peso de poliolefina clorada em xileno - tendo 26-32 por cento em peso de cloro e um número de peso molecular médio de aproximadamente 24.000, comercialmente disponível de Eastman Chemical Company como Eastman CPO 343.3.

As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de re- ação a uma taxa de 3,8 partes por minuto para mistura A e uma taxa de 3,0 partes por minuto para mistura B sobre um período de três horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida na temperatura de 137,78°C (280°F) por meia hora e, em seguida, por um período de duas horas, uma mistura de 22,6 partes de peroxibenzoato de t-butila e 37,6 partes de PnB Glycol Ether foi adicionado a uma taxa de 0,5 parte por minuto sobre um período de duas horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida na temperatura de rea- ção por 30 minutos adicionais e, em seguida, permitida resfriar a cerca de 82,2 - 93,3°C (180-200°F). O polímero tinha um valor ácido de aproximada- mente 63.

Mil partes do produto de reação acima a cerca de 180°F foram misturadas com 1.198,6 partes de água deionizada e 59,3 partes de trietil amina com agitação em um Moinho Kady para produzir uma resina redutível em água tendo um NVM de 35,6%, um peso por galão de 3,84 Kg (8,47 li- bras), e uma viscosidade de aproximadamente 23 mPa.s (23 centipoise) quando medida com um viscômetro Brookfield usando-se um fuso número 3 a 60 rpm Exemplo de Tinta 1

Um revestimento foi preparado pela mistura dos seguintes materiais: Matérias-primas Partes em peso 10

Exemplo de Resina 1 1204,15 Desespumante1 2,65 Água 397,17 bensizotiazolona 0,42 dispersante2 21,47 tensoativo3 5,59 desespumante1 2,65 dióxido de titânio 423,50 talco 110,00 plastificante4 36,12 água 17,25 resina de látex5 15,00 água 3,34 trietil amina 98,5% 5,50

1Byk 024 disponível de Byk-Chemie Co.

2TamoI 165-A disponível de Rohm e Haas 3Triton CF-10

4 Benzoflex B-50 disponível de Velsicol Company 5AcrysoI RM-2020 espessador de poliuretano hidrofobicamente modificado disponível de Rohm e Haas

Esta tinta tinha um VOC de 157,43 gramas por litro, um pH de 8,52, uma viscosidade ICI de 2,89 poise, e viscosidade de Krebs-Stormer de 86. Quando aplicada por escova sobre substrato de polipropileno, ela exibiu um brilho 60° de 81, um brilho 85° de 89,8 e excelente adesão após sete dias de ar seco à temperatura ambiente. Exemplo de Resina 2

Um vaso de reação equipado conforme descrito no Exemplo de Resina 1 foi carregado com 117,5 partes de PnB Glycol Ether e aquecido a 137,78°C (280°F) e purgado com nitrogênio. Duas misturas separadas de matéria-prima, mistura A e mistura B, foram preparadas. MISTURA A

Matérias-primas Partes em peso ácido metacrílico 110,6

metacrilato de metila 205,2

acrilato de 2-etil hexila 384,0

peroxibenzoato de t-butila 24,5

dodecil mercaptano 10,3 MISTURA B

Matérias-primas Partes em peso

estireno 292,2

poliolefina clorada(CP0343.3) 73,1

As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de re-

ação a uma taxa de 4,5 partes por minuto para mistura A e uma taxa de 2,0 partes por minuto para mistura B sobre um período de três horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida na temperatura de 137,78°C (280°F) por meia hora e, em seguida, por um período de duas horas, uma mistura de 24,5 partes de peroxibenzoato de t-butila e 40,7 partes de PnB foi adiciona- do a uma taxa de 0,55 parte por minuto sobre um período de duas horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida a 137,78°C (280°F) por 30 minu- tos adicionais e, em seguida, permitida resfriar. O copolímero tinha um valor ácido de aproximadamente 63. Duzentas e cinqüenta partes do produto de reação acima foram

misturadas com uma mistura de 337,4 partes de água deionizada e 18,1 par- tes de trietil amina que tinham sido aquecidas a 180°F em um Moinho Kady para formar uma dispersão estável com um tamanho de partícula médio de 97 nanômetros e um NVM de 36,3%, uma viscosidade de 70 mPa.s (70 cps) conforme medida com um viscômetro Brookfield usando-se um fuso #3 a 60 rpm a 25°C, um pH de 8,4, um peso por galão de 3,87 Kg (8,54 libras) e um VOC calculado de 141,6 gramas/litro.

Uma dispersão similar foi produzida pela combinação de 400 partes da mistura de reação acima, 539,8 partes de água deionizada, e 29,0 partes de trietil amina em um Moinho Kady para produzir uma dispersão es- tável tendo um tamanho de partícula médio de 108 nanômetros, um NVM de 36,90%), um pH de 8,4, uma viscosidade de 40 mPa.s (40 centipoise) e um peso por galão de 3,87 Kg (8,55 libras), e um VOC calculado de 141,6 gra- mas por litro. Exemplo de Resina 3

Um vaso de reação equipado conforme descrito no Exemplo de Resina 1 foi carregado com 263,8 partes de PnB Glycol Ether (propileno gli- col n-propil éter de Dow Chemical) e aquecido a 137,78°C (280°F) e purgado com nitrogênio. Duas misturas separadas de matéria-prima, mistura A e mis-

tura B, foram preparadas. MISTURA A

Matérias-primas Partes em peso

ácido metacrílico 248,2

metacrilato de metila 460,5

acrilato de 2-etil hexila 861,7

peroxibenzoato de t-butila 55,0

dodecil mercaptano 23,1 MISTURA B

Matérias-primas Partes em peso

estireno 655,6

poliolefina clorada(CP0343.3) 494,7

As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de re-

ação a uma taxa de 9,2 partes por minuto para mistura A e uma taxa de 6,3 partes por minuto para mistura B sobre um período de três horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida na temperatura de 137,78°C (280°F) por meia hora e, em seguida, por um período de duas horas, uma mistura de 55,0 partes de t-butil peroxibenzoato e 91,3 partes de PnB foi adicionado a uma taxa de 0,55 parte por minuto sobre um período de duas horas. A mistu- ra de reação foi, em seguida, mantida a 137,78°C (280°F) por 30 minutos adicionais e, em seguida, permitida resfriar.

Seiscentas partes do produto de reação acima foram misturadas com uma mistura de 712,3 partes de água deionizada e 40,3 partes de trietil amina em um Moinho Kady para formar uma dispersão estável com um ta- manho de partícula médio de aproximadamente 137 nanômetros, um NVM de 36,9%, uma viscosidade de 56 cps conforme medida com um viscômetro Brookfield usando-se um fuso #3 a 60 rpm a 25°C, um pH de 8,6, e um peso por galão de 3,86 Kg (8,51 libras). Exemplo de Tinta 2 Revestimento Redutível em Água em Aerossol

Um revestimento foi preparado pela mistura dos seguintes materiais:

Matérias-primas Partes em peso

Exemplo de Resina 3 536,73

Desespumante (Byk 024) 1,20

Água 182,39

bensizotiazolona 0,20

dispersante (Tamol 165-A) 9,71

Tensoativo (Triton CF-10) 2,49

Desespumante (Byk 024) 1,20

dióxido de titânio 191,78

talco 49,81

plastificante (Benzoflex B-50) 16,44

água 8,28

(Acrysol RM-2020 espessador) 3,77

água 4,33

trietil amina 98,5% 2,49

Acrysol RM-8256 5,98

6espessador associado disponível de Rohm and Haas

Um revestimento de aerossol aquoso representativo pode ser preparado pelo carregamento de um recipiente de aerossol com 46 partes do revestimento descrito acima, 11 partes de água deionizada, 5 partes de isopropil álcool, 3 partes de 2-butóxi etanol, e 35 partes de dimetil éter. Exemplo de Resina 4

Um vaso de reação equipado conforme descrito no Exemplo de Resina 1 foi carregado com 263,8 partes de PnB Glycol Ether e aquecido a 137,78°C (280°F) e purgado com nitrogênio. Duas misturas separadas de matéria-prima, mistura A e mistura B, foram preparadas. MISTURA A

Matérias-primas Partes em peso

ácido metacrílico 248,2

metacrilato de metila 460,5

acrilato de 2-etil hexila 861,7

peroxibenzoato de t-butila 55,0

dodecil mercaptano 23,1 MISTURA B

Matérias-primas Partes em peso

estireno 655,6

poliolefina clorada(CP0343.3) 440,4

As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de re- ação a uma taxa de 9,2 partes por minuto para mistura A e uma taxa de 6,0 partes por minuto para mistura B sobre um período de três horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida na temperatura de 137,78°C (280°F) por meia hora e, em seguida, por um período de duas horas, uma mistura de 55,0 partes de peroxibenzoato de t-butila e 91,3 partes de PnB foi adiciona- do a uma taxa de 1,2 partes por minuto sobre um período de duas horas. A mistura de reação foi, em seguida, mantida a 137,78°C (280°F) por 30 minu- tos adicionais e, em seguida, permitida resfriar.

Mil e quinhentas partes do produto de reação acima foram mistu- radas com uma mistura de 1776,0 partes de água deionizada e 84,4 partes de trietil amina que tinham, sido aquecidas a 82,2°C (180°F) em um Moinho Kady para formar uma dispersão estável com um tamanho de partícula mé- dio de cerca de 180 nanômetros, um NVM de 37,4%, uma viscosidade de 52 cps conforme medida com um viscômetro Brookfield usando-se um fuso #3 a 60 rpm a 25°C, um pH de 8,4, e um peso por galão de 0,454 Kg (8,52 libras) e um VOC calculado de 206,3 gramas/litro.

Uma composição de revestimento útil pode ser preparada pela mistura de 25 partes da dispersão estável descrita acima, 1,89 partes de um polímero de látex como BASF Optive® 130, junto com aditivos apropriados, tais como agentes de fluxo e desespumantes. Conquanto a invenção tenha sido mostrada e descrita com rela- ção a concretizações particulares, estas concretizações são para a proposta de ilustração preferivelmente do que limitação, e outras variações e modifi- cações das concretizações específicas aqui descritas tornar-se-ão aparentes ao técnico no assunto, todas dentro do espírito e escopo pretendidos da in- venção. Consequentemente, a invenção não é para ser limitada no escopo e efeito às concretizações específicas aqui descritas, nem, de qualquer modo, é inconsistente com a extensão a qual o progresso na técnica foi avançado pela invenção.

Claims

1. Solução de polímero aquosa compreendendo: (i) água; (ii) um polímero funcional ácido compreendendo o produto de reação de: (a) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada; (b) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatu- rado ou anidrido; (c) de cerca de 61 a cerca de 98% em peso de pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou ani- drido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e em todos os monômeros insaturados; (iii) um agente de neutralização em uma quantidade suficiente para proporcionar uma dispersão aquosa estável do polímero funcional ácido em água.

2. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual o polímero funcional ácido compreende o produto de reação de: (a) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada; (b) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatu- rado ou anidrido; (c) de 1 a cerca de 40% de estireno; (d) de cerca de 21 a cerca de 97% em peso de pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou ani- drido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e de todos os monômeros insaturados.

3. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos cer- ca de 20.

4. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos cer- ca de 40.

5. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos cer- ca de 60.

6. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 2, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos cer- ca de 20.

7. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 2, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos cer- ca de 40.

8. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 2, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos cer- ca de 60.

9. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual a poliolefina clorada está presente em um nível de cerca de 1 a cerca de 10% baseado no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos os monômeros insaturados.

10. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual a poliolefina clorada está presente em um nível de cerca de 1 a cerca de 6% baseado no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos os monômeros insaturados.

11. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual a poliolefina clorada está presente em um nível de cerca dela cerca de 4% baseado no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos os monômeros insaturados.

12. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual a poliolefina clorada tem um número de peso molecular médio de menos do que cerca de 50.000.

13. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual a poliolefina clorada tem um número de peso molecular médio de menos do que cerca de 30.000.

14. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 1, no qual a solução aquosa compreende um polímero redutível em água adicional.

15. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 14, no qual o polímero redutível em água adicional é selecionado a partir do grupo consistindo em látices, acrílicos, poliésteres, alquides, e poliuretanos.

16. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 14, no qual o polímero redutível em água adicional está presente em um ní- vel de cerca de 1 a cerca de 99% em peso do peso combinado do copolíme- ro de enxerto e do polímero adicional.

17. Solução de polímero aquosa, de acordo com a reivindicação 14, no qual o polímero redutível em água adicional está presente em um ní- vel de cerca de 10 a cerca de 60% em peso do peso combinado do copolí- mero de enxerto e do polímero adicional.

18. Composição de revestimento redutível em água compreen- dendo: (i) pelo menos um pigmento (ii) um polímero funcional ácido compreendendo o produto de reação de: (a) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada; (b) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatu- rado ou anidrido; (c) de cerca de 61 a cerca de 98% em peso de pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou ani- drido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e de todos os monômeros insaturados; (iii) um agente de neutralização em uma quantidade suficiente para proporcionar uma dispersão aquosa estável do polímero funcional ácido em água; (iv) água.

19. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação18, no qual o revestimento também compreende pelo menos um solvente orgânico.

20. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação19, no qual o solvente orgânico está presente em um nível para proporcionar um VOC de menos do que 150 gramas por litro a uma viscosidade de 90 KU.

21. Revestimento, de acordo com a reivindicação 18, no qual o revestimento também compreende pelo menos um polímero redutível em água adicional.

22. Revestimento, de acordo com a reivindicação 21, no qual o polímero redutível em água é uma resina látex.

23. Revestimento, de acordo com a reivindicação 21, no qual o polímero redutível em água é uma resina alquide.

24. Revestimento, de acordo com a reivindicação 18, no qual o polímero funcional ácido tem um valor ácido de pelo menos 20.

25. Revestimento, de acordo com a reivindicação 18, no qual o revestimento compreende um agente de reticulação reativo com o polímero funcional ácido.

26. Substrato revestido com o revestimento de acordo com a reivindicação 18.

27. Substrato revestido de acordo com a reivindicação 26 no qual o substrato é um plástico.

28. Produto de tinta aerossol compreendendo: (i) um recipiente compreendendo uma lata, uma cúpula de válvu- la com um conjunto de válvula, um tubo de imersão e um atuador; e (ii) uma composição de tinta aerossol disposta dentro de referido recipiente, referida composição de tinta aerossol compreendendo: (a) pelo menos 30 por cento em peso de água; (b) pelo menos 10 por cento em peso de uma composição de revestimento redutível em água; (c) pelo menos 10 por cento em peso de um propelente aeros- sol; no qual a composição de revestimento redutível em água compreende: (i) um polímero funcional ácido compreendendo o produto de reação de: (a) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada; (b) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatu- rado ou anidrido; (c) de cerca de 61 a cerca de 98% em peso de pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou ani- drido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e de todos os monômeros insaturados; e (ii) um agente de neutralização em uma quantidade suficiente para proporcionar uma dispersão aquosa estável do polímero funcional ácido em água.

29. Produto de tinta aerossol, de acordo com a reivindicação 28, no qual a composição de revestimento redutível em água também compre- ende pelo menos um pigmento.

30. Produto de tinta aerossol, de acordo com a reivindicação 28, no qual o propelente compreende dimetil éter.

31. Produto de tinta aerossol, de acordo com a reivindicação 28, no qual o polímero funcional ácido compreende o produto de reação de: (a) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada; (b) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatu- rado ou anidrido; (c) de 1 a cerca de 40% de estireno; (d) de cerca de 21 a cerca de 97% em peso de pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou ani- drido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e de todos os monômeros insaturados.

32. Processo de revestimento de um substrato, cujo processo compreende: (i) provisão de um produto de tinta aerossol compreendendo: (a) um recipiente compreendendo uma lata, uma cúpula de vál- vula com um conjunto de válvula, um tubo de imersão e um atuador; e (b) uma composição de tinta aerossol disposta dentro do referido recipiente, referida composição de tinta aerossol compreendendo: pelo menos 30 por cento em peso de água; pelo menos 10 por cento em peso de uma composição de reves- timento redutível em água; pelo menos 10 por cento em peso de um propelente aerossol; (ii) ativação do conjunto de válvula para criar uma pulverização em aerossol da composição de tinta em aerossol; (iii) direcionamento da pulverização para aplicar a composição de tinta no substrato; e (iv) permitindo que a composição de tinta fique segura ou seca; e no qual uma composição de revestimento redutível em água compreende: (i) um polímero funcional ácido compreendendo o produto de reação de: (a) de cerca de 1 a cerca de 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada; (b) de cerca de 1 a cerca de 20% em peso de um ácido insatu- rado ou anidrido; (c) de cerca de 61 a cerca de 98% em peso de pelo menos um ou- tro monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou anidrido; no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefi- na clorada e de todos os monômeros insaturados; e (ii) um agente de neutralização em uma quantidade suficiente para proporcionar uma dispersão aquosa estável do polímero funcional ácido em água.

33. Processo, de acordo com a reivindicação 32, no qual o subs- trato é plástico.