BRPI0720242B1 - composições de revestimento flutuantes - Google Patents

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Abstract

patente de invenção: "composições de revestimento flutuantes. a presente invenção refere-se a polímeros de enxerto e revestis mentos não-aquosos, incluindo revestimentos em aerossol, são descritos. os copolímeros de enxerto são úteis para aplicação em plástico e outros substratos.

Description

(54) Título: COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO FLUTUANTES (73) Titular: THE SHERWIN-WILLIAMS COMPANY, Sociedade Norte Americana. Endereço: 101W. Prospect Avenue, Cleveland, OH 44115, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US) (72) Inventor: PILLAI T. PERUMAL.
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 04/12/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 04/12/2018
Assinado digitalmente por:
Liane Elizabeth Caldeira Lage
Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO FLUTUANTES.
Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório 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 frequentemente utilizados como 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, frequentemente difíceis de pintar devido 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 revestimentos redutíveis em água, visto que é frequentemente difícil para um revestimento dispersível em água de tensão superficial relativamente alta molhar 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 adicional. 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 quantidades. Adicionalmente, as poliolefinas halogenadas são frequentemente polímeros de peso molecular relativamente alto, e eles são frequentemente relativamente insolúveis em muitos solventes não-aromáticos. Estas características podem tornar difícil minimizar o VOC (Teor Orgânico Volátil) dos revestimentos 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 qualquer de uma variedade de métodos, tais como escovamento, rolamento, pulverização, 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 incluindo 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 invenção utilizam um polímero redutível em água prontamente obtido por copolimerização de enxerto de uma poliolefina halogenada, normalmente clorada, e monômeros insaturados.
Para muitos métodos de aplicação, as versões redutíveis em água dos revestimentos desta invenção podem ser aplicadas em níveis relativamente baixos de compostos orgânicos voláteis (VOC). Conforme aqui usado, o termo VOC deve significar um solvente orgânico volátil de vaporização 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 revestimentos 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 baixo de VOC. Para muitos dos revestimentos dentro desta invenção, é conveniente obter estas viscosidades relativamente baixas pela incorporação da poliolefina clorada (CPO) em um nível de cerca de 15% ou menos e, às vezes, cerca de 10% ou menos dos sólidos de peso total do copolímero de enxerto.
Em um aspecto, esta invenção se refere a um polímero compreendendo o produto de reação obtido por copolimerização de enxerto de cer3 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 monômero 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 compreendendo 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 insaturado 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 monômero insaturado copolimerizável com o ácido insaturado ou anidrido;
no qual as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefina 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 adicionais, características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão melhores compreendidas com relação à seguinte descrição, exemplos, reivindicações 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 composição 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 válvula 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 numeral 100. A lata 12 pode tipicamente ser composta de um aço revestido de alumínio 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 carregada 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 conjunto de válvula 16.
Várias válvulas, tubos de imersão e atuadores podem ser usados para pulverizar a composição de tinta aerossol. Para muitas aplicações, o tubo de imersão 18 está em um tubo de imersão padrão tendo um diâmetro 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 macho. 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 válvulas 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 COMPONENTES
1. Copolímeros de enxerto de monômeros insaturados com poliolefina cloradas
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 poliolefina clorada.
Poliolefinas cloradas (CPOs) são bem conhecidas na técnica, e incluem, representativamente, polipropileno clorinatado, polibuteno clorinatado, polietileno clorinatado, etc. Os CPOs podem ser preparados por qualquer método conhecido na técnica. Por exemplo, o CPO pode ser preparado por dissolução da poliolefina em um solvente adequado e, em seguida, sopramento de gás cloro na solução, usualmente na presença de um catalisador de radical. Tipicamente, para muitos produtos comerciais, níveis de clorinação de pelo menos cerca de 10% em peso, e, frequentemente, 15 a cerca de 50% em peso, são alcançados. Os CPOs podem também terem alguma 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 convenientemente preparados por mistura dos monômeros etilenicamente insaturados e CPO na presença de um iniciador de polimerização, tais como peroxibenzoato de t-butila, benzoil peróxido, di-terc-butil peróxido e/ou azobisisobutironitrila.
Monômeros adequados para copolimerização com o CPO incluem 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 di6 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 monômero 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 molécula. 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 ciclohexila, (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 cresil 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 inorgânicos, tal como AMPS (ácido acrilimidometilpropano sulfônico, disponível de Lubrizol), e derivados de ácido fosfórico, tais como hidróxi etil metacrilato fosfato, ou o fosfato éster de 3-hidróxi propil metacrilato, bem como ácidos orgânicos insaturados, tais como ácido(met)acrílico, ácido etacrílico, á7 cido alfa-cloroacrílico, ácido alfa-cianoacrílico, ácido crotônico, ácido betaacrilóxi 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 amina, 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 preparados pela mistura dos monômeros e o CPO na presença de um iniciador adequado sob condições de copolimerização de enxerto adequadas. É frequentemente útil incorporar o CPO na mistura de reação como uma solução em um solvente adequado, tal como tolueno 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 frequentemente útil misturar gradualmente 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 monômeros aromáticos de vinil insaturados para assegurar solubilidade do CPO e minimizar qualquer requerimento de solvente na mistura de reação. Adicio8 nalmente, para algumas concretizações desta invenção, é desejável minimizar o nível de CPO no copolímero de enxerto final para minimizar viscosidade final e reduzir o requerimento de solventes adicionais. Para muitas formulações de VOC baixas, pode ser útil incorporar o CPO a um nível de 1 a cerca 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 copolimerizáveis no copolímero de enxerto.
Os copolímeros de enxerto desta invenção são úteis em uma variedade de aplicações, incluindo seu uso como componentes de composições de revestimento. As composições de tinta dispersíveis em água da presente invenção podem incluir outros ingredientes opcionais, tais como outros polímeros redutíveis em água, reticuladores, pigmentos, tensoativos e dispersantes, modificadores de reologia, agentes antiesfolamento, agentes de secagem, estabilizadores de luz, e absorvedores de luz ultravioleta, e solventes.
2. Polímeros de Formação de Película Redutíveis em Água
Se desejado, outros polímeros de formação de película redutíveis em água, tais como polímeros de látex e acrílicos redutíveis na água, poliésteres (incluindo alquides), e poliuretanos (incluindo dispersões de poliuretano), 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 adicionais e o copolímero de enxerto no revestimento.
Conforme aqui usado, o termo polímero de formação de película significa que o polímero pode formar uma película contínua sob evaporação de todo solvente ou transportador e/ou após cura do polímero. Conforme aqui usado, o termo redutível em água é significativo incluir todos os polímeros que podem ser dispersos estavelmente em água, e é pretendido in9 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 métodos conhecidos na técnica. Os polímeros redutíveis em água incluem aqueles 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 estequiométrico de grupos iônicos, tais como grupos ácidos que podem ser subsequentemente 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 reagentes 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 insaturados tendo funcionalidade, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ou outros, 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 comercialmente disponíveis representativas incluem Kelsol DV-5862, um alquide 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 mui10 tos outros. Estes tipos de polímeros são frequentemente preparados por polimerização de emulsão na qual os monômeros reativos e iniciadores apropriados são emulsificados em água na presença de agentes de emulsificação 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 representativamente preparados pela utilização de monômeros que são mais hidrofóbicos, 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 comercialmente 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 (copolímero 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; poliuretanos 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 opcionalmente incorporar um agente de reticulação reativo com quaisquer grupos funcionais pendentes do copolímero de enxerto. Por exemplo, se o copolímero de enxerto incorpora grupos hidroxila pendentes, reticuladores, tais como uréias, melaminas, ou isocianatos, podem ser utilizados. Os copolímeros de enxerto tendo grupos ácidos pendentes podem ser usados em combinação com poliepóxidos como reticuladores. Os copolímeros de enxerto incorporando diacetona acrilamida podem ser reticulados com materiais reativos, 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 invenção podem também incorporar pelo menos um pigmento. Pigmentos representativos incluem, por exemplo, dióxido de titânio, negro-de-carbono, grafite, cerâmica negra, lâmpada negra, sulfeto de antimônio, óxido de ferro negro, pastas de alumínio, óxido de ferro amarelo, óxido de ferro vermelho, ferro azul, ftalato azul e verde, níquel titanato, dianisidina laranja, dinitroanilina laranja, imidazol laranja, quinacridona vermelha, violeta e magenta, toluidina vermelha, molibdato laranja, e similares. Pigmentos extensores, tais como diatomácea amorfa, fumigada, quartzo e sílica cristalina, argilas, silicatos de alumínio, magnésio silicatos de alumínio, talco, mica, argilas delaminadas, carbonatos de cálcio e silicatos, gipsita, sulfato de bário, cálcio molibdatos de zinco, óxido de zinco, fosfossilicatos e borossilicatos de cálcio, bário e estrôncio, metaborato de bário mono-hidrato, e similares podem também serem incorporados.
Dispersantes e tensoativos adequados para uso nos revestimentos desta invenção podem compreender quaisquer dos dispersantes e tensoativos prontamente disponíveis à indústria de revestimentos, incluindo os tensoativos aniônicos e não-aniônicos, lecitina 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 representativamente 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 adequados para revestimentos desta invenção incluem solventes que são estavelmente miscíveis com os revestimentos baseados em água e representativamente incluem, álcoois, éteres, ésteres, éteres glicol, glicol éter ésteres, hidrocarbonetos, etc.
COMPOSIÇÕES DE TINTA AEROSSÓIS
Nestes exemplos, quando é desejado utilizar as composições de revestimento desta invenção como composições de revestimento em aerossol, a composição de tinta aerossol pode ser convenientemente preparada pela combinação da composição de revestimento redutível em água (descrita 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 misturas dos mesmos. Propelentes representativos incluem dimetil éter (DME) e dietil éter; metano, etano, propano, n-butano, e isobutano; 1,1,1,2tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,1,2,3,3,3,-heptafluoropropano (HFC-227), difluorometano (HFC-32), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), 1,1,2,2tetrafluoroetano (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 composição 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 aerossol.
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 usandose um Analisador de Tamanho de Partícula Malvern NANO-S.
Exemplo de Resina 1
Um vaso de reação equipado com uma purga de nitrogênio, agitador, e duas admissões de matéria-prima, foi carregado com 108,8 partes de PnB GIYcol 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 reação 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 reação 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 aproximadamente 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 libras), 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
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.
2Tamol 165-A disponível de Rohm e Haas 3 Triton CF-10 4 Benzoflex B-50 disponível de Velsicol Company 5Acrysol 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(CPO343.3) 73,1
As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de reação 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 adicionado 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 minutos 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 partes 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 estável 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 gramas 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 glicol 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 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(CPO343.3) 494,7
As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de reação 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 mistura 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 tamanho 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(CPO343.3) 440,4
As misturas foram simultaneamente adicionadas ao vaso de reação 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 adicionado 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 minutos adicionais e, em seguida, permitida resfriar.
Mil e quinhentas partes do produto de reação acima foram misturadas 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 médio 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 relação a concretizações particulares, estas concretizações são para a proposta de ilustração preferivelmente do que limitação, e outras variações e modificações das concretizações específicas aqui descritas tornar-se-ão aparentes ao técnico no assunto, todas dentro do espírito e escopo pretendidos da invenção. 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 (23)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Solução de polímero aquosa, caracterizada pelo fato de que compreende:
    (i) água;
    5 (ii) um polímero funcional ácido compreendendo o produto de reação de:
    (a) de 1 a 19% em peso de pelo menos uma poliolefina clorada;
    (b) de 1 a 20% em peso de um ácido insaturado ou anidrido;
    (c) de 1 a 40% de estireno;
    10 (d) de 21 a 97% em peso de pelo menos um outro monômero insaturado copolimerizável com o anidrido ou ácido insaturado;
    em que as percentagens são baseadas no peso combinado total da poliolefina clorada e todos os monômeros insaturados;
    (iii) um agente de neutralização em uma quantidade suficiente
    15 para proporcionar uma dispersão aquosa estável do polímero funcional ácido em água.
  2. 2. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero funcional ácido tem um valor de ácido de pelo menos 20.
    20
  3. 3. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero funcional ácido tem um valor de ácido de pelo menos 40.
  4. 4. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero funcional ácido tem um valor de
    25 ácido de pelo menos 60.
  5. 5. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a poliolefina clorada está presente em um nível de 1 a 10% baseado no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos os monômeros insaturados.
    30
  6. 6. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a poliolefina clorada está presente em um nível de 1 a 6% baseado no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos
    Petição 870180125455, de 03/09/2018, pág. 4/11 os monômeros insaturados.
  7. 7. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a poliolefina clorada está presente em um nível de 1 a 4% baseado no peso combinado total da poliolefina clorada e de todos
    5 os monômeros insaturados.
  8. 8. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a poliolefina clorada tem um número de peso molecular médio de menos do que 50.000.
  9. 9. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, 10 caracterizada pelo fato de que a poliolefina clorada tem um número de peso molecular médio de menos do que 30.000.
  10. 10. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a solução aquosa compreende um polímero redutível em água adicional.
    15
  11. 11. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação
    10, caracterizada pelo fato de que o polímero redutível em água adicional é selecionado do grupo consistindo em látices, acrílicos, poliésteres, alquidas, e poliuretanos.
  12. 12. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação
    20 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que o polímero redutível em água adicional está presente em um nível de 1 a 99% em peso do peso combinado do copolímero de enxerto e do polímero adicional.
  13. 13. Solução de polímero aquosa de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o polímero redutível em água adicional está
    25 presente em um nível de 10 a 60% em peso do peso combinado do copolímero de enxerto e do polímero adicional.
  14. 14. Composição de revestimento redutível em água, caracterizada pelo fato de que compreende:
    (I) pelo menos um pigmento, e
    30 (ii) uma solução de polímero aquosa como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
  15. 15. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação
    Petição 870180125455, de 03/09/2018, pág. 5/11
    14, caracterizada pelo fato de que também compreende pelo menos um solvente orgânico.
  16. 16. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação
    15, caracterizada pelo fato de que o solvente orgânico está presente em um 5 nível para proporcionar um teor de VOC (compostos orgânicos voláteis) de menos do que 150 gramas por litro a uma viscosidade de 90 KU (unidades de
    Krebs).
  17. 17. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que compreende um agente de reticulação re10 ativo com o polímero funcional ácido.
  18. 18. Substrato, caracterizada pelo fato de ser revestido com a composição de revestimento como definida na reivindicação 14.
  19. 19. Substrato revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o substrato é um plástico.
    15
  20. 20. Produto de tinta aerossol, caracterizado pelo fato de que compreende:
    (i) um recipiente compreendendo uma lata, uma cúpula de válvula com um conjunto de válvula, um tubo de imersão e um atuador; e (ii) uma composição de tinta aerossol disposta dentro de referido 20 recipiente, a 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 como definida na reivindicação 14; e (c) pelo menos 10 por cento em peso de um propelente aerossol.
    25
  21. 21. Produto de tinta aerossol de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o propelente compreende dimetil éter.
  22. 22. Processo de revestimento de um substrato, caracterizado pelo fato de que compreende:
    (i) prover um produto de tinta aerossol como definido na reivindi30 cação 20;
    (ii) ativar o conjunto de válvula para criar uma pulverização em aerossol da composição de tinta em aerossol;
    Petição 870180125455, de 03/09/2018, pág. 6/11 (iii) direcionar a pulverização para aplicar a composição de tinta no substrato; e (iv) deixar que a composição de tinta seque ou seja curada.
  23. 23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado 5 pelo fato de que o substrato é plástico.
    Petição 870180125455, de 03/09/2018, pág. 7/11
    1/1
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