ES2260442T3

ES2260442T3 - Velas recubiertas y composiciones para recubrimiento.

Info

Publication number: ES2260442T3
Application number: ES02739609T
Authority: ES
Inventors: Raymond H. Jones; Charles D. Moses; Ronald L. Gordon
Original assignee: Arizona Chemical Co LLC
Current assignee: Kraton Chemical LLC
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: US20020013444A1; EP1399515B1; DE60210077D1; EP1686159A1; WO2002098992A1; US6517343B2; EP1399515A1; DE60210077T2; ATE321102T1

Abstract

Una composición curable por radiación, que contiene un fotoiniciador y un producto de reacción de una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono, con un poli(met)acrilato.

Description

Velas recubiertas y composiciones para recubrimiento.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La invención se refiere a composiciones curables por radiación, velas que incluyen dichas composiciones como recubrimientos y métodos para su preparación.

Descripción de la técnica relacionada

La fabricación de velas es una técnica antigua que sigue siendo objeto de perfeccionamientos, conseguidos mayormente por la exigencia básicamente estética de las velas para el público en general. El tipo más corriente de vela consiste en una mecha incrustada en un bloque de cera de parafina, en donde la cera proporciona el combustible para la vela encendida. La parafina es una materia prima barata lo cual la convierte en un ingrediente económicamente atractivo para una vela. La parafina es un material apropiado para moldear en diferentes formas y acepta la coloración en una amplia variedad de colores y a partir de ella pueden fabricarse velas de una gran variedad de formas. Una propiedad fundamental de la parafina es su opacidad. La opacidad es desventajosa por el hecho de que cualquier objeto visualmente interesante situado dentro de una vela de parafina es prácticamente invisible, a no ser que dichos objetos estén situados muy cerca de la superficie de la vela. También, mientras la parafina es considerada generalmente como agradable al tacto, puede ser indeseable si hay que quitarla frotando sobre la piel.

Una moderna variación sobre la fabricación de velas es el empleo de un combustible gelificado en lugar de la parafina. Algunos combustibles gelificados tienen la ventaja de ser claros o transparentes de forma que los artículos decorativos que se colocan dentro de una vela transparente son visibles para el consumidor. Esta transparencia añade una dimensión extra a la fabricación de velas y al diseño de las mismas, porque permite la creación de muchas velas interesantes y comercialmente deseables. Típicamente, un combustible gelificado se prepara por combinación de un gelificante y un disolvente, en donde el disolvente es gelificado por el gelificante. En algunos casos, el combustible gelificado presenta indeseables sinéresis, lo cual se atribuye a la separación física del gelificante del combustible. La sinéresis ocasiona que un combustible gelificado tenga un tacto muy aceitoso, lo cual es típicamente indeseable. Incluso en ausencia de sinéresis, un combustible gelificado tiene tendencia, en mayor medida que una vela de parafina, a captar las huellas dactilares, con lo cual la superficie no se mantiene transparente.

Se han descrito recubrimientos, incluyendo recubrimientos curables mediante UV, que se colocan útilmente sobre una vela de un combustible gelificado con el fin de satisfacer ciertos objetivos identificados más arriba. Ver p. ej., la publicación de solicitud internacional PCT n^{os} WO98/17243 y WO00/40216. Sin embargo, conocidas composiciones curables con UV no son uniformemente efectivas en esta solicitud, quizás debido al hidrocarburo, esto es, al carácter extremadamente hidrofóbico, sobre la superficie de la vela de combustible gelificado. Así pues, existe en la técnica, la necesidad de una composición de recubrimiento superior curable por UV, particularmente para velas de combustible gelificado. Además, existe una necesidad en la técnica para velas transparentes que no son aceitosas al tacto, y que no dejan huellas dactilares cuando se las toca, y si existe sinéresis, dicha sinéresis no afecta el tacto de la vela. Como se describe en la presente, la presente invención tiene como objetivo el cumplir con esta necesidad y necesidades
afines.

La descripción de composiciones curables con UV pueden encontrarse, p. ej., en las patentes U.S. n^{os} 6.169.126; 6.037.014; 5.945.462; 5.800.844; 5.741.872; 5.663.211; 5.492.733; 4.613.652; 4.552.815; y 4.420.506. Una subclase de composiciones curables con UV son aquellas que implican una reacción de adición Michael entre un acrilato y un nucleófilo, p. ej., una amina, como se describe p. ej., en las patentes U.S. n^{os} 6.172.129; 5.728.750; 5.27.368; 5.482.649; 4.330.640; 4.256.560; 4.284.776; 4.116.787; 4.045.416; y 3.844.916. Estos documentos describen composiciones curables con UV, pero no describen que tales composiciones puedan aplicarse adecuadamente a una superficie aceitosa y estar presentes sobre una vela de combustible gelificado.

Breve resumen de la invención

La presente invención proporciona una composición curable que se aplica sobre una vela, y dicha composición se expone a continuación a condiciones de curado tales como luz ultravioleta, con lo cual se cura la composición de recubrimiento y proporciona una vela con un recubrimiento curado. La composición curable puede ser el producto de reacción del TMPTA (triacrilato de trimetilolpropano) (siendo este último el producto de reacción del trimetilolpropano y el ácido acrílico) y la oleilamina (una amina primaria no saturada con dieciocho carbonos). La vela puede estar hecha de cera o de un disolvente gelificado, a saber, una mezcla de gelificante y disolvente, particularmente un hidrocarburo u otro disolvente de baja polaridad. El recubrimiento sin diluir puede aplicarse por pulverización sobre la superficie aceitosa de la vela. El curado con rayos ultravioleta del recubrimiento tiene lugar en 1-2 segun-
dos.

Así pues, en un aspecto de la invención, se proporciona una vela en donde dicha vela incluye una mecha, un combustible y un recubrimiento curado. El combustible puede ser o incluye un gelificante tal como el gelificante ETPA ó ATPA, además de un disolvente que gelifica con el gelificante, tal como aceite mineral o el triglicérido de un ácido graso. El combustible puede también ser o incluir cera. La vela puede contener más de una fase visible, por ejemplo, la vela puede incluir uno o más juegos de iconos dentro del combustible.

El recubrimiento puede ser un recubrimiento curado con UV. Un recubrimiento preferido curado con UV, incluye un producto de reacción de un tri(met)acrilato, a saber, un triacrilato o un trimetilacrilato o una mezcla de tres, acrilato, metacrilato y una amina primaria. El tri(met)acrilato puede ser el producto de esterificación de un triol y ácido acrílico y la amina primaria puede ser una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono. Un ejemplo de producto de esterificación de un triol y el ácido acrílico es el triacrilato de trimetilolpropano, y un ejemplo de amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono es la oleilamina. El recubrimiento incluye también, de preferencia, un agente igualador, el cual cuando está presente proporciona un recubrimiento más suave con una mejor adhesión a la vela. El recubrimiento necesita también contener un fotoiniciador cuando el recubrimiento ha de ser curado con radiación UV. La vela o recubrimiento puede, aunque no necesita también incluir uno o más aditivos seleccionados entre un colorante, un perfume, un ignífugo y un repelente de insectos.

Así pues, la presente invención proporciona una vela que incluye una mecha, un combustible y un recubrimiento curado, en donde el recubrimiento curado es el producto de reacción de una composición de recubrimiento curada con UV. La composición de recubrimiento incluye un producto de reacción de una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono con un poli(met)acrilato, un agente de igualación y un fotoiniciador. En versiones preferidas la amina primaria es la oleilamina y el poli(met)acrilato es el triacrilato de trimetilolpropano.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para el recubrimiento de una vela empleando una composición curable. El método incluye (a) reacción de una amina primaria con un triacrilato para formar un producto; (b) aplicación del producto a la superficie de una vela para proporcionar un recubrimiento curable sobre dicha vela; y (c) curado del recubrimiento curable con radiación, para proporcionar un recubrimiento curado sobre dicha vela. El producto puede ser aplicado p. ej., por pulverización, pintado a brocha, inmersión o con un cepillo de esponja, de los cuales el método preferido es el de pulverización. La composición de recubrimiento puede aplicarse más de una vez para proporcionar una vela con un recubrimiento múltiple. Los recubrimientos múltiples pueden tener el mismo o diferente aspecto. Cuando el recubrimiento curable se cura por radiación UV, el producto debe incluir además un fotosensibilizador o un fotoiniciador. Además, para ayudar a humectar la superficie de la superficie hidrofóbica presente en la vela, el producto puede incluir además un agente de igualación o un modificador de flujo. Un modificador de flujo adecuado es un copolímero de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo, en donde el copolímero tiene una viscosidad a 25ºC de 5.000 a 12.000 centipoises. La amina primaria es de preferencia, una amina primaria de 14 a 22 átomos de carbono, en donde la naturaleza grasa de este tipo de amina primaria potencia la capacidad de la composición curable de adherirse a la superficie hidrofóbica de la vela. La oleilamina es una amina primaria grasa adecuada. El triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA) es un triacrilato adecuado.

Así pues, la presente invención proporciona un método para el recubrimiento de una vela empleando una composición curable, en donde el método incluye (a) reacción de una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono con un triacrilato para formar un producto, comprendiendo además el producto un fotoiniciador y un agente igualador; (b) aplicación del producto a la superficie de una vela para proporcionar un recubrimiento curable por UV sobre dicha vela; y (c) curado del recubrimiento curable con radiación UV, para proporcionar un recubrimiento curado sobre dicha vela. En un aspecto de la invención, el agente igualador es un copolímero de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo, teniendo dicho copolímero una viscosidad a 25ºC de 5.000 a 12.000 centipoises.

En otro aspecto, la presente invención proporciona una composición curable por radiación que incluye el producto de reacción de una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono con un poli(met)acrilato. En versiones preferidas, la amina es la oleilamina y/o el poli(met)acrilato es el triacrilato de trimetilolpropano. En una versión, la composición incluye también un agente igualador, tal como un copolímero de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo, en donde el copolímero tiene una viscosidad a 25ºC de 5.000 a 12.000 centipoises, y en un aspecto tiene una viscosidad de 20-5000 cps a 25ºC. La composición puede también incluir un diluyente y antes de la exposición a la radiación UV debe incluir también un fotoiniciador en una cantidad efectiva para iniciar el curado con UV.

Así pues, la presente invención proporciona una composición curable con UV, que incluye un producto de reacción de una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono con un poli(met)acrilato, en donde la amina primaria es la oleilamina, el poli(met)acrilato es el triacrilato de trimetilolpropano, y en donde la composición incluye además un agente igualador y un fotoiniciador. El agente igualador puede ser un copolímero de acrilato de etilo y el acrilato de 2-etilhexilo, en donde el copolímero tiene una viscosidad a 25ºC de 5.000 a 12.000 centipoises, y la composición tiene una viscosidad de 20-5000 cps a 25ºC.

Descripción detallada de la invención

La presente invención proporciona una vela que incluye una mecha, un combustible, y un recubrimiento curado. El recubrimiento curado proporciona la vela con muchas propiedades deseables. Como se ha mencionado más arriba, algunos combustibles para velas y particularmente velas preparadas a partir de un combustible gelificado, tienen la tendencia de retener las huellas dactilares cuando se las toca con los dedos. La presente invención soluciona este problema proporcionando un recubrimiento curado que se coloca en la cara exterior de la vela. El recubrimiento curado tiene típicamente un tacto no aceitoso y de hecho tiene un tacto típicamente seco, sin que se marquen fácilmente las huellas dactilares. Así pues, la invención proporciona una vela que puede tocarse repetidamente con los dedos por un consumidor sin dejar las huellas dactilares marcadas durante el tiempo que el combustible de la vela tenga un recubrimiento.

La composición del recubrimiento del prepolímero es particularmente apropiada para la aplicación sobre superficies hidrofóbicas o aceitosas, tales como las que se encuentran sobre las velas de cera y de geles. Dado que el recubrimiento puede tener un aspecto transparente, es particularmente deseable para velas transparentes. Además, el recubrimiento imparte típicamente una cierta resistencia mecánica al artículo, la cual no tendría en caso de estar ausente. Algunos combustibles para velas son algo blandos, y las velas hechas con estos combustibles blandos pueden beneficiarse de una mayor resistencia mecánica aportada por el recubrimiento curado, durante por ejemplo el transporte y almacenamiento del artículo.

El recubrimiento puede potenciar también la transparencia de la vela impartiendo una superficie rígida pero muy suave al cuerpo de la vela. El recubrimiento puede efectuarse de forma que sea extremadamente suave y que tenga un aspecto altamente pulido. Incluso cuando el combustible debajo del recubrimiento de la vela es transparente por si mismo, la superficie de la vela puede no ser completamente suave, en parte debido al grado de blandura que está típicamente presente en combustibles de velas gelificados. Sin embargo, cuando se aplica un recubrimiento duro transparente sobre la superficie de un combustible de una vela, entonces puede lograrse una superficie exterior muy suave e impecable. Esta superficie suave imparte un mayor aspecto de transparencia del combustible de la vela. El recubrimiento transparente puede también mejorar el índice de refracción del exterior del combustible de la vela.

El recubrimiento de la presente invención cuando se aplica sobre una vela, es de preferencia transparente e incoloro o prácticamente incoloro. Además, el recubrimiento es sólido, de preferencia no quebradizo, pero no tan blando que se deforme fácilmente después de ser aplicado sobre el combustible de la vela. El recubrimiento puede contener ingredientes opcionales tales como un colorante, un perfume, un ignífugo, un repelente de insectos y similares.

En un aspecto, la invención proporciona una composición curable por radiación que proporciona un recubrimiento curado por radiación. En una versión preferida, la composición curable por radiación se cura por exposición a la luz ultravioleta, esto es, es un recubrimiento curable por UV. De acuerdo con la presente invención, se ha constatado que una composición particularmente efectiva para la preparación de un recubrimiento curado por UV lo constituye el producto de reacción de un triacrilato y una amina primaria. Este tipo general de reacción en donde una amina se hace reaccionar con un grupo carbonilo alfa-beta no saturado, recibe corrientemente en la técnica el nombre de adición de Michael o reacción de Michael. En un aspecto de la invención, la adición de Michael implica la adición de una amina primaria con un exceso estequiométrico de material etilénico tal como un poliacrilato para formar un aducto que contiene grupos de acrilato sin reaccionar y por lo menos un grupo beta amino terciario. El producto de la reacción de adición Michael recibe en la presente descripción el nombre de prepolímero.

Muchos prepolímeros formados entre las aminas y los poliacrilatos ya son conocidos en la técnica, y pueden emplearse en forma de un recubrimiento sobre una vela de acuerdo con la presente invención. Aunque la técnica anterior ha reconocido que ciertos productos de reacción Michael pueden ser curados por exposición a la radiación UV, no ha sido reconocido hasta ahora que estos prepolímeros son particularmente apropiados para proporcionar un recubrimiento sobre una superficie hidrofóbica u oleosa, como es el caso de una vela.

En un aspecto, la composición de prepolímero de la invención se forma haciendo reaccionar una amina grasa primaria de 14 a 22 átomos de carbono con un poliacrilato o polimetacrilato. El poliacrilato se forma fácilmente por reacción entre un poliol, también conocido como compuesto polihídrico, es decir un compuesto químico orgánico que tiene una pluralidad de grupos hidroxilo, y el ácido acrílico o metacrílico o un éster de los mismos. Los grupos hidroxilo reaccionan con los grupos ácido/éster del compuesto acrílico/metacrílico o acrilato/metacrilato para formar grupos olefínicos reactivos lábiles con un éster. Estos grupos olefínicos tienen la capacidad de reaccionar con aminas primarias u otras aminas para formar un producto de adición Michael.

La amina primaria es de preferencia un grupo hidrocarburo substituido con un grupo amino, a saber, un compuesto de fórmula R^{1}-NH_{2}, en el cual R^{1} es un grupo hidrocarburo. El grupo hidrocarburo es de preferencia "graso", a saber, contiene por lo menos aproximadamente 14 átomos de carbono y hasta aproximadamente 22 átomos de carbono. Cuando el grupo hidrocarburo es graso, tiene una buena compatibilidad con la superficie aceitosa o cerosa de una vela, y esta compatibilidad es ventajosa para formar un recubrimiento sobre una vela hecha de combustible gelificado o de cera.

Una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono, preferida, es la oleilamina. La oleilamina puede hacerse reaccionar con un poliacrilato o polimetacrilato para formar una composición de prepolímero adecuada para superficies hidrofóbicas o aceitosas. Todavía en otro aspecto de la invención, un poliacrilato preferido es el triacrilato de trimetilolpropano (conocido también como TMPTA). El triacrilato de trimetilolpropano puede hacerse reaccionar con una amina primaria para formar una composición de prepolímero adecuada para superficies hidrofóbicas u aceitosas.

La composición de prepolímero puede incluir un agente igualador. Los agentes igualadores son ya bien conocidos en la técnica y se emplean la mayor parte de veces para poten-ciar la consistencia de las texturas de los prepolímeros. Los agentes igualadores son también conocidos corrientemente como modificadores de flujo. Los agentes igualadores/modificadores de flujo reducen o eliminan los gránulos y rayaduras de las composiciones de recubrimiento, tanto antes como durante el proceso de curado. En una versión preferida de la invención, la composición de prepolímero incluye un agente igualador. Los agentes igualadores pueden adquirirse de varias fuentes: la resina MODAFLOW® 2100 (Solutia Inc., St.Louis, MO), LANCO^{TM}FLOW U (www.lubrizol.com), y PERENOL® F-60 (www. fitzchem.com) son unos pocos. El agente igualador conocido como resina MODAFLOW® 2100 es un líquido transparente, incoloro hasta amarillo pálido, que tiene la composición química de un copolímero de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo, registrado en Chemical Abstracts registro nº 26376-86-3, un color AHPA de 0-80, de preferencia aproximadamente 30, y una viscosidad (Brookfield, 25C) de 5.000 a 12.000 cps, de preferencia aproximadamente6.800. Los surfactantes fluoroquímicos pueden también emplearse como modificadores de flujo. Los modificadores de flujo a base de silicio no son preferidos puesto que pueden ser incompatibles con el prepolímero.

La composición de prepolímero presenta de preferencia una viscosidad apropiada para la aplicación mediante un proceso de recubrimiento. La viscosidad de un material es una propiedad relacionada con la resistencia del fluido a las fuerzas de cizallamiento. Cuanto más baja es la viscosidad de un material más fluido es este material. La viscosidad puede aumentar cuando la temperatura aumenta. Composiciones adecuadas para recubrimientos pueden requerir una viscosidad más baja en función de la particular aplicación técnica. Por ejemplo, es deseable para una composición tener una baja viscosidad cuando el material se aplica por pulverización. Las personas expertas en la técnica saben que cuando un material se aplica por pintado a brocha, la viscosidad no necesita ser tan baja como la viscosidad del material cuando se aplica por pulverización.

Es deseable una viscosidad de aproximadamente 20-5000, de preferencia 100-4000 centipoises (cps) a 25ºC, para una composición de un prepolímero de la presente invención. A esta viscosidad, la composición del prepolímero se aplica fácilmente a la superficie de una vela mediante p. ej., pulverización o inmersión. La viscosidad se mide corrientemente por distintos métodos, incluyendo el empleo de un viscosímetro digital modelo LVTD de Brookfield Engineering Laboratories, Inc.

La composición del prepolímero puede también contener un diluyente. Los diluyentes son bien conocidos en la técnica de los recubrimientos curables por UV, y funcionan reduciendo la concentración del prepolímero, también llamado "adelgazado" del fluido. Algunos diluyentes de utilidad en las composiciones curables por UV figuran relacionados en la patente U.S. nº 4.207.155. El diluyente puede ser reactivo por el hecho de que no solamente reduce la viscosidad de la composición del prepolímero, sino que también reacciona en las condiciones del curado, de manera que se convierte en una parte permanente del recubrimiento. Ejemplos de diluyentes reactivos figuran incluidos en la patente U.S. nº 6.169.126. Ejemplos de diluyentes no reactivos incluyen el ftalato de dioctilo, ftalato de dibutilo, adipato de dioctilo, disolventes de petróleo, etc. Los diluyentes empleados con la presente invención pueden ser inertes, no reactivos, volátiles o pueden copolimerizarse durante el curado y/o difundirse en el combustible de la vela.

Las velas de la presente invención incluyen una mecha. Una mecha es un material que transporta líquido por acción capilar. Un tipo corriente de mecha que puede emplearse en la presente invención es un cordón o trenza de tejido flojo, fibras de algodón torcidas o trenzadas, que sirve para hacer que el combustible ascienda hasta la llama por capilaridad. Las velas pueden tener una mecha o una pluralidad de mechas. La vela contiene de preferencia una sola mecha, en cuyo caso está situada de preferencia en el centro de la vela.

Una mecha preferida está formada de hilo de algodón resistente a la tracción, uniforme, obtenido con algodón de fibra media y larga, que está curado y que no está dañado por la humedad. Una mecha típica tiene 15-42 hebras (hilos). Para una vela más grande se prefiere una mecha más grande (más hebras). Puede emplearse una mecha transparente de forma que la vela entera (mecha más combustible y recubrimiento) puede ser transparente. Las mechas pueden obtenerse a partir de una gran variedad de fuentes comerciales incluyendo CRAFTEXPRESS^{TM}
(Memphis, TN, www.candlefactoryco.com), Atkins & Pearce. Inc. (Covington, KY; www.braid.com) y www.candle
andbathsupplies.com (Clarion, IA).

La mecha puede estar incrustada de cera u otro aditivo que facilite o proporcione la deseada propiedad de arder. También la mecha puede estar coloreada empleando un colorante soluble en agua o alcohol. Ejemplos de colorantes solubles en agua y alcohol que pueden emplearse para colorear la mecha, incluyen, sin que ello signifique una limitación, el Azul F,D&C #1, Naranja D&C #4, Violeta Ext D&C #2, Rojo F,D&C #4, Rojo D&C #33, Rojo F,D&C #40, Verde D&C #8, Amarillo D&C #10, Amarillo F,D&C #5 y Verde D&C #5.

Además de la mecha, la vela contiene el combustible. En una vela típica el combustible constituye el elemento primordial de la vela. Se conocen en la técnica una gran variedad de combustibles para velas, que pueden emplearse en la presente invención. Dos ejemplos corrientes son los geles y las ceras. No es fácil dar una definición precisa de "gel", aunque la mayor parte, sino todos los investigadores, reconocen un "gel". En general, un gel es más viscoso que un líquido o una pasta, y mantiene su forma cuando se le deja como está, es decir, es auto-estable. Sin embargo, un gel no es típicamente tan duro o firme como una cera. Los geles pueden ser penetrados más fácilmente que un sólido similar a una cera, en donde los geles "duros" son relativamente más resistentes a la penetración que los geles "blandos". Un gel rígido como se ha definido en la presente, resiste la deformación causada por la aplicación de una fuerza.

Almdale et al. (Polymer Gels and Networks, vol. 1, nº 5 (1993)) describen dos criterios para definir un sistema como un gel: (1) un gel consta de dos o más componentes, uno de los cuales es un líquido presente en cantidades substanciales; y (2) un gel es un material blando que es sólido o similar a un sólido. Los disolventes descritos en la presente incluyen el líquido de Almdale. Si el "material blando" de Almdale es un gel, puede describirse más exactamente a través de una medición reológica. Típicamente, los geles poseen un módulo de almacenamiento G'(w) que presenta una pronunciada región plana a mayores frecuencias (del orden de 1-100 radianes/segundo), y un módulo de pérdida G'' (w) que es considerablemente menor que el módulo de almacena-miento en la región plana. En un sentido estricto, el término "gel" se aplica a sistemas que tienen un valor G' (w) que es mayor que su valor de G'' (w) a bajas frecuencias. Muchas de las composiciones de acuerdo con la presente invención son geles según una o ambas de las definiciones anteriores. Un gel es autoestable o autoportante cuando su límite de elasticidad es mayor que la fuerza de cizallamiento impuesta por la gravedad.

En un aspecto, la presente invención proporciona un recubrimiento y en particular, un recubrimiento curado para una vela, en la cual el disolvente gelificado y el gelante constituyen el combustible primario. Gelantes adecuados son ya conocidos en la técnica, y más adelante se describen ejemplos representativos de los mismos.

Un gel puede prepararse por combinación de una resina de poliamida (un gelante) con un aceite (un disolvente) como se describe en la patente U.S. 3.645.705 de Miller et al. Como Miller menciona, la resina de poliamida puede ser una resina de amida de cadena lineal larga, derivada de la reacción del ácido linoleico dimerizado con di o poliaminas. La resina de poliamida tiene típicamente un peso molecular (número promedio del peso) en el margen de 6.000 a 9.000 y un punto de reblandecimiento en el margen de 48ºC a 185ºC, y es capaz de producir una estructura de gel en aceite cuando se excede la solubilidad de la poliamida en el aceite. La resina de poliamida constituye típicamente alrededor de 7-50% del peso total del gel. El aceite puede ser un aceite natural, tal como el aceite de ricino, aceite de cacahuete, aceite de cártamo, aceite de girasol, aceite de maíz o aceite de hígado de bacalao, que tienen un índice de yodo en el margen de 40 a 135. El aceite puede ser un aceite mineral ligero, transparente. El artículo se forma fácilmente por combinación de los varios constituyentes a elevada temperatura hasta que se forma una masa homogénea y a continuación se enfría la masa para proporcionar un cuerpo gelificado.

Hasta aproximadamente el 15% en peso de un éster metílico, tal como el ricinoleato de metilo u oleato de metilo, puede añadirse a la composición para mejorar la rigidez y dureza del artículo. Un alcohol primario de 8, 10 ó 12 carbonos puede ser incluido en la composición que forma el gel, en el cual el alcohol puede servir para superar una superficie grasienta o aceitosa característica que, de otra manera, el gel tendría. El tanto por ciento de alcohol en peso no debería ser mayor de aproximadamente el 30% del material total, siendo el margen preferido 10-20%. Como artículo de acuerdo con este aspecto de la presente invención, tiene un recubrimiento sobre por lo menos una parte de la superficie del cuerpo gelificado, y en parte se pretende que este recubrimiento, proporcione al gel una superficie agradable, no grasienta, de forma que la incorporación de un alcohol primario a la formulación, no sea necesaria.

Alternativamente, el gel puede formarse de acuerdo con Gunderman et al., como se menciona en la patente U.S. 3.819.342. Así pues, pueden combinarse una resina de poliamida termoplástica y un disolvente para formar un gel. La resina de poliamida se forma de preferencia mediante la reacción de un ácido policarboxílico alifático con una di o poliamina. Los más preferidos son los productos de la reacción del ácido linoleico dimerizado con di o poliaminas. Estas resinas tienen un peso molecular medio entre 2.000 y 10.000 y están descritas con gran detalle en las patentes U.S. 2.379.413 y 2.450.940.

El disolvente de Gunderman et al. es capaz de solubilizar la resina de poliamida termoplástica a una temperatura por debajo de 100ºC, y se selecciona del grupo formado por ácidos grasos no saturados, alcoholes grasos no saturados, alcoholes grasos saturados, ésteres de ácidos grasos con alcoholes polihídricos tales como la glicerina y mezclas de los mismos. Los disolventes adecuados específicos incluyen el alcohol oleílico, alcohol linolenílico, alcohol palmitoleílico, alcohol linoleílico, mezclas de los mismos y similares. Alcoholes de 6 a 14 átomos de carbono tales como el decanol dodecanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol y tetradecil alcohol y/o ácidos grasos de 10 a 22 átomos de carbono tales como los ácidos ricinoleico, linoleico, oleico, linolénico, erúcico, decilénico, dodecilénico y palmitoleico, pueden emplearse como disolvente. Pueden también emplearse, un éster tal como el aceite de ricino, derivados del aceite de coco, monolaurato de propilenglicol, estearato de propilenglicol, miristato de propilenglicol y similares.

La poliamida y el disolvente de Gunderman et al. se combinan en un ratio tal que se forma un gel. Para un rendimiento óptimo, el artículo debe contener aproximadamente de 5 a 35 partes en peso de la resina de poliamida termoplástica. Una composición preferida es la que utiliza un margen de resina con una cantidad equivalente de alcohol oleílico. El articulo se forma fácilmente mezclando los ingredientes a elevada temperatura para formar una composición homogénea, y dejando que la composición se enfríe hasta el estado de gel.

Alternativamente, el gel puede prepararse de acuerdo con la patente U.S. 3.615.289 de Robert Felton. Así pues, puede formarse un gel combinando una resina de poliamida sólida, una alcanolamina o alcanolamida y uno o más ésteres del ácido esteárico o una mezcla de ésteres de ácido esteárico y ácido esteárico. La composición contiene aproximadamente del 15 al 35 por ciento en peso de resina de poliamida, aproximadamente del 20 al 55% por ciento en peso de alcanolamina o alcanolamida, y aproximadamente 1 a 50 por ciento en peso de ácido esteárico y ésteres del mismo. Los geles de Felton se forman fácilmente calentando los componentes con agitación a una temperatura de aproximadamente 100-115ºC hasta que la mezcla se vuelve clara y a continuación dejando que la mezcla se enfríe hasta el estado gelificado.

La resina de poliamida sólida de Felton es el producto de condensación soluble de un ácido dicarboxílico alifático y una diamina, en donde los grupos carboxilo y amino de las unidades de los monómeros adyacentes se condensan en una unión amida en la resina. La resina puede también basarse sobre compuestos carboxílicos y de amina que tienen más de dos grupos carboxilo y amino, respectivamente. La resina se compone primordialmente de poliamidas de peso molecular dentro del margen desde aproximadamente 2.000 a aproximadamente 10.000 y son del tipo generalmente mencionados en la patente U.S. 2.450.940. La alcanolamida puede prepararse por reacción de un éster de ácido graso y una amina, en donde el éster y la amina están substancialmente en iguales proporciones. Entre tales compuestos están las dietanolaminas 1:1 y 2:1 (tipo Kritchevsky) de ácidos grasos, siendo preferida la proporción 1:1. La longitud de cadena preferida para el ácido graso es aproximadamente de 14 a 24 átomos de carbono. Los ésteres de ácido esteárico adecuados, incluyen el isoestearato de isopropilo, estearato de butilo, estearato de hexadecilo, etc.

Los artículos gelificados (velas) de Felton pueden contener una resina de poliamida que tiene por lo menos algunos grupos ácido carboxílico libres, de forma que la resina de poliamida tiene un carácter reactivo. Este componente puede estar presente en una proporción desde aproximadamente 5 al 10 por ciento en peso de la composición, y actúa para prevenir la "transpiración" inhibiendo la migración de los componentes de aceite. Proporciona también un acabado suave, brillante, al cuerpo gelificado. Esta poliamida reactiva puede estar presente, pero no necesariamente, en los artículos de la presente invención, debido a que el recubrimiento sobre los artículos de la presente invención consigue el aspecto deseado de la superficie y el tacto del artículo, independientemente de la reactividad de la poliamida.

Como otra alternativa, el gel puede prepararse mediante los procedimientos y reactantes mencionados en la patente U.S. 5.578.089 de Mohamed Elsamaloty. De acuerdo con Elsamaloty, un gel puede prepararse a partir de un aceite hidrocarburo (un "disolvente" de la presente invención) y una mezcla de copolímeros dibloques y copolímeros tribloques basados sobre cauchos plásticos térmicos sintéticos. El aceite hidrocarburo puede ser un aceite hidrocarburo de calidad cosmética (natural o sintético, y de preferencia es un aceite blanco. El aceite puede ser un aceite parafínico, un aceite nafténico, un aceite mineral o similar. La mezcla de cauchos se prepara a partir por lo menos de un copolímero dibloque y por lo menos un copolímero tribloque, además de uno o más copolímeros de radicales y copolímeros multibloques. Se prefieren los cauchos Kraton® de la Shell Chemical Company, los cuales incluyen copolímeros estireno-butadieno-estireno y copolímeros estireno-isopreno-estireno. El gel se forma mezclando los polímeros y el aceite, y a continuación calentando la mezcla entre aproximadamente 50-90ºC hasta disolver los polímeros en el aceite. La mezcla puede efectuarse de cualquier manera convencional. Al enfriar, se forma un gel.

En una versión, el gel consta de preferencia de aproximadamente 80-99% en peso de aceite hidrocarburo y aproximadamente 1-20% en peso de una mezcla de cauchos, en donde los cauchos son una mezcla de por lo menos dos diferentes miembros de polímeros seleccionados del grupo formado por copolímeros dibloques, copolímeros tribloques, copolímeros de bloques radiales y copolímeros multibloques, incluyendo el gel por lo menos un copolímero dibloque y por lo menos un copolímero tribloque, con los polímeros dibloque y tribloque comprendiendo segmentos de unidades de monómero de estireno y unidades de monómero de caucho. En otra versión el gel comprende desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 98% en peso de un aceite hidrocarburo, desde aproximadamente 2% hasta aproximadamente 30% en peso de un copolímero seleccionado del grupo formado por un copolímero tribloque, bloque radial y multibloque y desde 0 a aproximadamente 10% en peso de un copolímero dibloque, como se describe p. ej., en la publicación internacional nº WO 97/08282.

En un aspecto preferido de la presente invención, el combustible para velas gelificado incluye el gelante de poliamida terminado en éster (ETPA) como se describe en la patente U.S. nº 6.111.055 de Vivian Berger et al. Los geles ETPA descritos en esta patente se preparan a partir de uno o más disolventes mezclados con resinas de poliamida terminadas con éster. En un aspecto, la resina EPTA tiene la fórmula (1):

1

en donde n significa un número de unidades que se repiten de tal forma que los grupos éster constituyen del 10% al 50% del total de los grupos éster y amida; R^{1} en cada caso está independientemente seleccionado de un grupo alquilo o alquenilo de por lo menos 4 átomos de carbono; R^{2} en cada caso está independientemente seleccionado de un grupo hidrocarburo de 4 a 42 átomos de carbono, con la condición de que por lo menos el 50% de los grupos R^{2} tengan 30-42 átomos de carbono; R^{3} en cada caso se selecciona independientemente de un grupo orgánico que contiene por lo menos dos átomos de carbono además de los átomos de hidrógeno, y opcionalmente contiene uno o más átomos de oxígeno y nitrógeno; y R^{3a} en cada caso, se selecciona independientemente entre hidrógeno, alquilo de 1 a 10 átomos de carbono, y un enlace directo a R^{3} u otro R^{3a} de tal forma que el átomo de N al cual R^{3} y R^{3a} están ambos unidos, es parte de una estructura heterocíclica definida en parte mediante R^{3a}-N-R^{3}, de tal forma que por lo menos el 50% de los grupos R^{3a} son hidrógeno.

En otro aspecto, la resina EPTA puede describirse como pudiéndose preparar haciendo reaccionar x equivalentes de ácido carboxílico de un diácido o un equivalente reactivo del mismo, y equivalentes de amina de una diamina y z equivalentes de hidroxilo de un monoalcohol o un equivalente reactivo del mismo, en donde por lo menos aproximadamente el 50% de los equivalentes de ácido carboxílico son del ácido graso polimerizado, el monoalcohol es substancialmente el solo reactante monofuncional empleado para formar la resina, el monoalcohol tiene por lo menos cuatro carbonos, 0,9 = {x/(y+z)} = 1,1, y 0,1 = {z/(y+z)} = 0,7.

Resinas ETPA adecuadas están comercialmente disponibles en Arizona Chemicals con el nombre de resina
NUCLEAR^{TM}.

En otro aspecto preferido de la presente invención, el combustible de velas gelificado incluye geles de poliamidas terminados con amida (ATPA) descritos por Richard MacQueen et al., en la solicitud de patente internacional PCT nº PCT/US00/00132, y también descritos en la solicitud de patente U.S. nº 09/25.889, registrada el 4 de Enero de 1999, solicitud que se incorpora a la presente como referencia. Los geles ATPA descritos por MacQueen et al. se forman mezclando un disolvente con una resina ATPA. La resina ATPA puede representarse por la fórmula (1):

2

en donde n significa un

número de unidades que se repiten de tal forma que los grupos amida terminales constituyen del 10% al 50% del total de los grupos amida; R^{1} en cada caso está independientemente seleccionado de un grupo hidrocarburo de 1 a 22 átomos de carbono; R^{2} en cada caso está independientemente seleccionado de un grupo hidrocarburo de 2 a 42 átomos de carbono; R^{3} en cada caso se selecciona independientemente de un grupo orgánico que contiene por lo menos dos átomos de carbono además de los átomos de hidrógeno, y opcionalmente contiene uno o más átomos de oxígeno y nitrógeno; y R^{3a} en cada caso, se selecciona independientemente entre hidrógeno, alquilo de 1 a 10 átomos de carbono, y un enlace directo a R^{3} u otro R^{3a} de tal forma que el átomo de N al cual R^{3} y R^{3a} están ambos unidos, es parte de una estructura heterocíclica definida en parte mediante R^{3a}-N-R^{3}.

La resina ATPA puede también describirse como el producto de reacción obtenido mediante la reacción de x equivalentes de ácido carboxílico de un diácido o un equivalente reactivo del mismo, y equivalentes de amina de una diamina y z equivalentes de una monoamina conteniendo una amina secundaria que no tiene ningún grupo funcional reactivo excepto la amina secundaria o un equivalente reactivo del mismo, en donde la monoamina es substancialmente el único reactante monofuncional empleado para formar la resina, y en donde cada uno de x, y, y z es mayor de 0. En una versión preferida por lo menos aproximadamente el 50% de los equivalentes de ácido carboxílico son de ácido graso polimerizado, 0,9 = {x/(y+z)} = 1,1, y 0,1 = {z/(y+z)} = 0,7, mientras que en otra versión preferida, todos los equivalentes de ácido carboxílico vienen del ácido graso polimerizado.

El combustible para velas recubierto de acuerdo con la presente invención puede contener una cera. Ceras adecuadas para preparar velas incluyen la cera de parafina completamente refinada, o cera de parafina parcialmente refinada (p. ej., escamas o granulado). La cera puede ser cera de petróleo, incluyendo una o más de las siguientes ceras: parafina, ceresina, ozoquerita y cera microcristalina. La cera puede ser una cera natural, tal como la cera de candelilla, cera de abejas o cera carnauba. La cera puede ser una cera sintética tal como un producto del proceso Fischer-Tropsch o una cera de polietileno. En una versión preferida, la primera fase es un gel transparente y la segunda fase es una cera en donde la cera tiene un punto de fusión mayor o aproximadamente igual al punto de fusión del gel.

Existen ceras comercialmente disponibles que abarcan un intervalo de puntos de fusión. Por ejemplo Moore & Munger, Inc. (Shelton, CT; www.mooremunger.com) vende ceras de parafina con puntos de fusión (medidos mediante la norma ASTM D87, ºF) de 126, 131, 136, 141, 142, 151, 156, 157, y 159. La cera puede ser una cera microcristalina, en donde Moore & Munger, Inc. vende ceras microcristalinas con puntos de fusión (ASMT D87, ºF) de 130, 156, 161, 165, 170, 175, 176, 178, 179, 181, 186, 188, 195, y 196. La cera puede ser una cera sintética producida por el proceso Fischer-Tropsch. Moore & Munger, Inc. vende ceras sintéticas con puntos de reblandecimiento (Ring & Ball, ºF) que varían de 203 a 212. Otros vendedores de ceras adecuadas, incluyen por ejemplo, Hase Petroleum Wax Company (Arlington Heights, IL; www.hpwax.com), y el International Group. Inc. (Wayne. PA; www.igwax.com).

Una vela que contiene una mecha, un combustible y un recubrimiento curado de acuerdo con la presente invención puede contener opcionalmente múltiples fases de material. Por ejemplo, en una versión, el combustible de la vela está constituido de dos fases de geles diferentes.

Dentro del combustible de la vela puede colocarse toda una variedad de artículos decorativos, también llamados iconos. Los iconos incluyen los llamados iconos botánicos, que los fabricantes colocan corrientemente justo debajo de la superficie de la vela, con el fin de que la sombra de una hoja o de otro artículo con una forma natural distinta, pueda verse sobre la superficie de la vela. Debido a que las velas de la presente invención pueden ser transparentes, dichos iconos botánicos pueden colocarse en cualquier lugar dentro de la vela, para producir un efecto agradable. Como otro ejemplo, esferas de parafina coloreada u otros artículos con otras formas, pueden añadirse a la mezcla fundida en un momento apropiado durante su enfriamiento, de manera que los artículos decorativos quedan suspendidos en el gel. Todavía en otro ejemplo, puede agitarse suavemente un colorante en la mezcla de otra manera transparente, fundida y enfriada, de forma que el color aparece formando un dibujo arremolinado en el gel final.

En un aspecto, la presente invención proporciona un recubrimiento sin disolvente, pulverizable para velas tipo columna, el cual cura rápidamente formando una película brillante, dura, no pegajosa. Un método preferido de curado de la composición de recubrimiento sobre la superficie de una vela implica la irradiación con luz ultravioleta (UV) en presencia de un fotoiniciador/sensibilizador. Fotoiniciadores y sensibilizadores son ya bien conocidos en la técnica e incluyen, sin que constituyan una limitación, acetofenonas, propiofenona, benzofenona, xantona, fluorenona, benzaldehido, flúor, antraquinona, trifenilamina y carbazol. Un número de fotosensibilizadores e iniciadores figuran relacionados en la patente U.S. nº 6.172.129. Un fotosensibilizador preferido es el IRGACURE® 500 (Ciba, Tarrytown, NY). Esta técnica de curado es ventajosa debido a que el recubrimiento cura en 1-2 segundos cuando se emplean lámparas "H" suministradas por Fusion UV Systems, Inc. (Gaithersburg, MD), eliminando así retrasos en el envasado de las velas. Este método de recubrimiento de la vela da también como resultado un menor trabajo puesto que el recubrimiento puede aplicarse mediante pulverización.

Como se ha descrito más arriba, en un aspecto de la invención, la composición del prepolímero puede lograrse mediante la reacción de un triacrilato con una amina primaria. La composición de prepolímero resultante puede curarse mediante luz UV cuando se aplica sobre una vela hecha de una mecha y un combustible. Todavía en otro aspecto de la invención, el triacrilato de la composición de prepolímero puede ser el producto de esterificación de un triol y un ácido acrílico y la amina primaria de la composición de prepolímero puede ser una amina primaria de hidrocarburo de 14 a 22 átomos de carbono. Esta composición de prepolímero puede emplearse para formar una vela constituida por una mecha, el combustible y un recubrimiento curado.

En un aspecto adicional de la invención, el producto de la esterificación de un triol y ácido acrílico puede ser un triacrilato de trimetilolpropano. La amina primaria de hidrocarburo de 14 a 22 átomos de carbono de este aspecto puede ser la oleilamina. Por lo tanto, el triacrilato de trimetilolpropano puede hacerse reaccionar con oleilamina para formar el prepolímero curable cuando se aplica a una vela formada por una mecha y el combustible.

En una versión preferida, se hace una vela de una mecha, un combustible y un recubrimiento curado. El recubrimiento curado puede estar formado por un prepolímero y un agente igualador o modificador de flujo. Un agente igualador preferido es la resina MODAFLOW® 2100 (Solutia Inc., St. Louis, MO). El modificador de flujo puede mezclarse con la composición de prepolímero antes de aplicar el prepolímero a la superficie del combustible de la vela.

La vela de la presente invención puede estar hecha de una mecha, el combustible y un recubrimiento curado, en donde el recubrimiento incluye también uno o más aditivos. El aditivo en la composición de recubrimiento puede incluir un color, un perfume, un ignífugo, un repelente de insectos, por ejemplo.

El color puede, por ejemplo, ser un pigmento o un colorante, aunque se prefiere un colorante para proporcionar artículos transparentes. Los colorantes que son solubles en aceite son particularmente adecuados. Los colorantes solubles en aceite son ya bien conocidos en la técnica, y pueden obtenerse por ejemplo, de Pylam Products, Tempe Arizona. Pylam Products vende los siguientes colorantes solubles en aceite: el Violeta D&C #2, Amarillo D&C #11, Verde D&C #6, Rojo D&C #17, Rojo Pylakrome^{TM}, Azul brillante Pylakrome^{TM}, Azul brillante Pyla-Wax^{TM}, Amarillo canario Pyla-Wax^{TM}, Violeta A Pyla-Wax^{TM} y Rojo brillante Pyla-Wax^{TM}, entre otros.

La cantidad de colorante que debería estar presente en el recubrimiento dependerá de la intensidad del color y la deseada potencia de coloración de la vela. Esta cantidad puede determinarse fácilmente por el artesano experto, con poca o ninguna experimentación. Típicamente, una cantidad de colorante menor de 1% en peso (basado sobre el peso total del prepolímero) es satisfactoria, y a menudo es satisfactoria una cantidad menor de 0,5% en peso o menor de 0,25% en peso. El colorante puede mezclarse juntamente con el recubrimiento en cualquier momento antes del curado del prepolímero.

Otro ingrediente opcional es un perfume. El término "perfume" se refiere a un producto o mezcla de productos químicos que en conjunto tienen un olor deseable. Los perfumes por lo tanto consisten típicamente en una mezcla de productos químicos, productos químicos odoríferos o materiales odoríferos. Un gran número de materiales odoríferos son conocidos y se emplean en diferentes productos como perfumes, cosméticos, jabones, detergentes, etc. Cualquiera de los materiales odoríferos empleados en estos productos puede añadirse al prepolímero de la presente invención. Bush Boake Allen of Montvale, Nueva Jersey (ahora, una unidad comercial de International Flavors & Fragrance, Nueva York, NY), vende un gran número de materias primas para perfumes. Muchos de estos materiales odoríferos están descritos en la patente U.S. nº 6.111.055 y son bien conocidos en la técnica. Estas materias primas de perfumes pueden combinarse de numerosas maneras para crear perfumes agradables para velas y otras composiciones descritas en la presente.

La cantidad de perfume que debe estar presente en la vela, dependerá de la intensidad del perfume y el grado de perfume que se desea desprenda el recubrimiento. Esta cantidad puede determinarse fácilmente por el artesano experto, con poca o ninguna experimentación. Una cantidad de perfume de por lo menos aproximadamente el 0,1% en peso, basado sobre el peso total del prepolímero, es típicamente necesaria con el fin de lograr por lo menos algún carácter difusor de perfume para la composición. Típicamente una cantidad de perfume menor del 50% en peso (basado sobre el peso total del prepolímero) es satisfactorio, y a menudo una cantidad inferior al 20% en peso o incluso menor del 15% en peso es satisfactorio. En una vela típica con perfume, el perfume constituye el 1-5% en peso del peso total de la vela. La cantidad de perfume en una vela depende de la presencia de otros ingredientes opcionales. Por ejemplo cuando esté presente un repelente de insectos en la vela, la concentración del perfume es típicamente menor del 30% en peso del peso total de la vela y de preferencia es el 1-5% en peso.

El perfume puede mezclarse juntamente con el prepolímero después de que el poliacrilato y la amina primaria hayan reaccionado, pero antes de que el prepolímero haya sido curado. Es preferible añadir el perfume al prepolímero antes del pulverizado.

Otro ingrediente especial es un repelente de insectos. Repelentes de insectos adecuados incluyen, sin limitación, la citronella, DEET, terpineol y la benzalacetona. En una vela típica, el repelente de insectos constituye aproximadamente el 0,1-20% en peso, de preferencia el 5-10% del peso total de la vela.

Todavía otro ingrediente puede ser un ignífugo. Un ignífugo en un recubrimiento puede emplearse como una característica de seguridad para una vela. Varios ignífugos conocidos en la técnica pueden incluirse en la vela. Ignífugos adecuados incluyen, sin que ello signifique una limitación, el POLYLITE®33441-00 (Reichhold, Newark, NJ, USA), Dyneon^{TM} THV (Dyneon LLC, Oakdale, MN,USA), y BAYBLEND® (Bayer Corporation, Pittsburg, PA, USA).

Otro aspecto de la presente invención es un método para el recubrimiento de una vela empleando una composición curable. El método implica la reacción de una amina primaria con un acrilato seleccionado del grupo formado por diacrilato, triacrilato y tetraacrilato, de preferencia triacrilato, para formar un producto. El producto, cuando se quiere curar con UV, incluirá un fotoiniciador. El producto se aplica a continuación sobre la superficie de la vela para proporcionar un recubrimiento curable sobre la vela. El recubrimiento se cura con radiación, de preferencia radiación UV, para proporcionar un recubrimiento curado sobre la vela. Las condiciones de curado no deben ser demasiado severas, puesto que la vela puede dañarse. Por esta razón, el haz de electrones no es una fuente de energía preferida para el curado del recubrimiento. Incluso demasiada radiación UV puede perjudicar la vela, particularmente cuando la vela se forma a partir de un gel.

El método de aplicación del recubrimiento puede efectuarse por diferentes caminos. Estas técnicas de aplicación incluyen el pulverizado, pintado a brocha, inmersión, y pintado con un cepillo de esponja. En una técnica preferida, la vela se recubre pulverizando el prepolímero sobre la superficie de la vela seguido de un curado mediante exposición a la radiación, en particular radiación UV. Cuando la viscosidad de la composición del prepolímero es más bien alta a temperatura ambiente, la composición del recubrimiento puede calentarse antes de su aplicación sobre la superficie de la vela. Alternativamente, los expertos en la técnica sugerirán diluyentes adecuados que pueden añadirse a la composición para variar la viscosidad del prepolímero.

El recubrimiento contacta así de preferencia directamente con la superficie externa de la vela situada debajo y envuelve dicha vela por lo menos parcialmente. Cuando la vela tiene punta superior, fondo y una o mas caras laterales, el recubrimiento cubre de preferencia todas las caras laterales de la vela y opcionalmente la punta superior y el fondo. El recubrimiento cubre de preferencia todos las caras laterales de la vela debido a que es el área de la vela que el consumidor ve primordialmente. En una versión alternativa el recubrimiento puede cubrir también las caras laterales y el fondo de la vela para inhibir o prevenir la descarga del combustible de la vela cuando el combustible de la vela está casi consumido.

El recubrimiento debe conformar la superficie exterior de la vela, de manera que el recubrimiento esté en contacto directo con toda la superficie que está cubierta por el recubrimiento. Si la vela tiene una superficie exterior que tiene un diseño especial, p. ej., imágenes en relieve o una textura con nervaduras, entonces al recubrimiento o bien sigue el contorno exacto del diseño de forma que la superficie exterior del recubrimiento tiene el mismo (o quizás diferente) diseño, o bien la parte del recubrimiento que contacta directamente con la vela tiene exactamente la misma forma y sigue el contorno de la superficie de la vela, pero la superficie exterior del recubrimiento es suave y sin diseño. Cuando la superficie exterior del recubrimiento es suave pero la superficie exterior de la vela tiene una imagen en relieve, el recubrimiento debe ser transparente de forma que la imagen en relieve que está debajo pueda ser vista a través del recubrimiento.

En otro aspecto de la invención, el recubrimiento del prepolímero puede ser aplicado sobre la superficie de una vela que ya contiene un recubrimiento. Así pues, un método para la aplicación de un recubrimiento sobre una vela puede incluir la reacción de una amina primaria con un acrilato seleccionado del grupo formado por diacrilato, triacrilato y tetraacrilato para formar un producto. Dicho producto puede aplicarse sobre la superficie de una vela para proporcionar un recubrimiento curable sobre una vela. El curado del recubrimiento mediante irradiación proporciona la primera superficie recubierta de la vela. Un recubrimiento adicional puede aplicarse mediante la repetición de estos pasos.

El método para el recubrimiento de una vela puede modificarse para incluir los ingredientes adicionales en la composición curable. En un aspecto de la invención, una amina primaria se hace reaccionar con un acrilato seleccionado del grupo formado por diacrilato, triacrilato y tetraacrilato para formar un producto. Un fotosensibilizador o iniciador se añade a este producto. El producto se aplica a continuación a la superficie de la vela para proporcionar un recubrimiento sobre la vela. El recubrimiento se cura con radiación para proporcionar un recubrimiento curado. En otro aspecto de la invención, puede incluirse un agente de igualación en la composición curable. Todavía en otro aspecto de la invención puede incluirse un aditivo seleccionado de un colorante, un perfume, un ignífugo y un repelente de insectos, en la composición curable.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un método adicional para el recubrimiento de una vela. En este método, se hace reaccionar una amina primaria, de preferencia una amina primaria de 14 a 22 átomos de carbono, y un triacrilato, de preferencia TMPTA, para dar un producto. El producto se aplica a la superficie de una vela para proporcionar un recubrimiento curable sobre la vela. El recubrimiento se cura con irradiación, de preferencia radiación UV.

Los siguientes ejemplos se exponen como medios para ilustrar la presente invención y no están formulados como una limitación de los mismos. En los siguientes ejemplos, se equipó un matraz de 250 ml de 3 bocas, con un agitador, entrada de nitrógeno, termómetro con termoreloj, embudo para adiciones de equilibrio, y camisa de calentamiento. Un Minolta Chroma Meter 310 se utilizó para obtener el color Gardner equivalente. Se determinó la Cross Hatch Adhesión ("Adhesión con el test del Rayado Cruzado") sobre una escala de 0-5 (siendo 5 el mejor) de acuerdo con la norma ASTM D-3359. La Pencil Hardness ("Dureza con el test del Lápiz") se determinó en una escala de 6B a 9H (siendo 9H el más duro) de acuerdo con la ASTM D-3363. La Impact Resístance ("Resistencia al Impacto") (una medida de la flexibilidad) se determinó en in-lbs con un Model #172 Universal Impact Tester ("Medidor de impacto, modelo nº 172 Universal") de acuerdo con la norma ASTM D-2794.

Ejemplos Ejemplo 1

Un matraz de reacción de 250 ml se cargó con 100,0 g de AGEFLEX® TMPTA (triacrilato de trimetilolpropano, Ciba Specialty Chemicals), y se agitó a temperatura ambiente, con paso de una corriente de nitrógeno. Se continuó con la adición gota a gota de 33,83 g de Kemamine® 989D (oleilamina, Witco). La mezcla de reacción se dejó calentar exotérmicamente. A continuación, se calentó la mezcla de reacción a 60ºC y se mantuvo a dicha temperatura durante 4,5 horas. Se anularon la agitación y el paso de nitrógeno y se continuó con la adición de 0,067 g de HQMME (éter de hidroquinona monometilo, Eastman). Cuando se observó que el HQMME empezaba a fundir, se agitó a continuación durante 30 minutos. El producto se enfrió, se descargó del matraz y se caracterizó como sigue: color Gardner - 1,2; viscosidad Brookfield - 630 centipoises (cps) a 25ºC y 99 cps a 55ºC. Después de 7 días a temperatura ambiente, se encontró que la viscosidad a temperatura ambiente era estable (890 cps a 25ºC y 126 cps a 55ºC). Se determinó por GPC (cromatografía por permeación sobre gel) un contenido de 25,4% libre de TMPTA, del producto estable.

Para determinar las propiedades de la película curada del producto final (con una viscosidad de 630 cps a 25ºC), se mezclaron 10,0 g del producto con 0,3 g del fotoiniciador IRGACURE® 500 (Ciba) y 0,1 g de la resina
MODAFLOW^{TM} 2100. Se aplicó una película de 1,5 mils (1,5 milésimas de pulgada) (''38,1 \mum) de grueso en húmedo, sobre un panel de acero laminado en frío empleando un aplicador de película húmeda de 8 pasos. El substrato recubierto se suspendió en un reactor Rayonet UV (16x3000 A, lámparas tipo "A") durante 4 minutos. El recubrimiento curado resultante fue una superficie brillante suave con las siguientes propiedades: Cross Hatch Adhesión - 5; Pencil Hardness - 8H; y una Impact Resistance de 100 pasos hacia delante y 40 pasos a la inversa.

Ejemplo 2

Un matraz de reacción de 2 litros se cargó con 613,4 g de AGEFLEX® TMPTA y se agitó a temperatura ambiente pasando una ligera corriente de nitrógeno. Se añadió KENAMINE® 989D (276,7 g, Witco Chemicals) gota a gota. La mezcla de reacción se dejó que se calentara exotérmicamente y a continuación se calentó a 60ºC y se mantuvo a dicha temperatura durante 4,5 horas. Se retiraron el agitador y el flujo de nitrógeno y se continuó con la adición de 0,45 g de HQMME. Cuando se observó que el HQMME empezaba a fundir, se agitó la mezcla de reacción durante 30 minutos. El producto se enfrió, se descargó del matraz y se caracterizó como sigue. El color Gardner equivalente, medido con el aparato Minolta Chroma Meter 310 fue de 0,6; la viscosidad Brookfield fue de 930 cps a 25ºC y 185 cps a 55ºC. Después de 7 días a temperatura ambiente, se encontró que la viscosidad del producto era estable (1.170 cps a 25ºC y 241 cps a 55ºC). Se determinó por GPC un contenido de 16,0% libre de TMPTA, del producto estable.

Para determinar la propiedades de la película curada del producto final, se mezclaron 10,0 g del producto con 0,3 g del fotoiniciador IRGACURE® 500 y 0,1 g de la resina MODAFLOW^{TM} 2100. Se aplicó una película de 1,5 mils de grueso en húmedo, sobre un panel de acero laminado en frío empleando un aplicador de película húmeda de 8 pasos. El substrato recubierto se suspendió en un reactor Rayonet UV (16x3000 A, lámparas tipo "A") durante 4 minutos. El recubrimiento curado resultante fue de una superficie brillante suave con las siguientes propiedades: Cross Hatch Adhesión - 5; Pencil Hardness - 7H; y una Impact Resistance de 90 pasos hacia delante y 40 pasos a la inversa.

Ejemplo 3

Un matraz de reacción de 500 ml se cargó con 200,0 g de AGEFLEX® TMPTA y se agitó a temperatura ambiente pasando una ligera corriente de nitrógeno. Se añadió KENAMINE® 989D (67,7 g) gota a gota. Se dejó que la mezcla se calentara exotérmicamente y a continuación se calentó a 60ºC y se mantuvo a dicha temperatura durante 4,5 horas. Se suspendió la agitación y el flujo de nitrógeno y se continuó con la adición de 0,134 g de HQMME. Cuando se observó que el HQMME empezaba a fundir, se agitó con una ligera corriente de nitrógeno, se calentó a 60ºC y se mantuvo a dicha temperatura durante 11,5 horas. El producto se enfrió, se descargó, y se caracterizó como sigue: viscosidad Brookfield - 121 cps a 55ºC.

Ejemplo 4

Los intentos iniciales para el recubrimiento de un substrato aceitoso (vela) con el prepolímero del ejemplo 2 se efectuaron aplicando el recubrimiento con un cepillo de esponja. Sin embargo, se observaron problemas de flujo debido a la incompatibilidad entre el recubrimiento y la superficie aceitosa de la vela. Esto ocasionó que el recubrimiento formara gránulos y rayas. Una muestra de resina MODAFLOW® 2100, la cual es un modificador de flujo de Solutia, se añadió a la mezcla de recubrimiento a un nivel de 1,0% en peso, basado sobre el peso total del recubrimiento. La adición del modificador de flujo dio como resultado un recubrimiento liso sobre la superficie aceitosa sin formación de gránulos o rayas.

Dado que la pulverización del recubrimiento sería el método preferido, se adquirieron en un entorno comercial un pulverizador automotriz reformado (tipo aspiración), un compresor de aire, y accesorios afines. Se determinó, basado en la viscosidad Brookfield, que un material como el del ejemplo 1 podía ser efectivamente pulverizado a 50-55ºC y un material tal como el del ejemplo 2, podía ser efectivamente pulverizado a 55-60ºC. La temperatura de pulverización se mantuvo empleando una pequeña camisa calefactora eléctrica equipada con un regulador de voltaje. La parte expuesta del pulverizado se calentó lo necesario con una pistola calefactora para que a través de la tobera pasara el flujo libremente. La presión óptima se encontró que era menor o igual a 10 psi. Esta presión proporcionó una cantidad adecuada de pulverizado sin oclusión de aire formando burbujas.

Se descubrió que el grueso del recubrimiento era muy importante. Un recubrimiento demasiado fino sería diluido por el aceite absorbido a partir de la superficie de la vela y no curaría correctamente. Un recubrimiento aplicado demasiado grueso daría como resultado una superficie irregular debido al rebosado del exceso. El grueso óptimo se obtuvo a través de la experiencia y observación subjetiva, pero no requiere una experimentación innecesaria, probando justo un par de diferentes gruesos en el margen 1-10 mils dieron una buena idea del grueso adecuado. Basado sobre el peso medido del recubrimiento aplicado y el área de la superficie conocida de la vela, se calculó que un recubrimiento adecuado era de 7-8 mils de grueso.

Una formulación de recubrimiento preferida, es de 100 partes del prepolímero del ejemplo 2, 3 partes del fotoiniciador IRGACURE® 500, y 1 parte de resina MODAFLOW® 2100. La vela se suspendió por su mecha desde un motor eléctrico giratorio que dio vueltas durante la aplicación del pulverizado. Cuando se hubo aplicado la cantidad suficiente de formulación del recubrimiento, la vela se suspendió por su mecha en un reactor Rayonet UV (16x3000A lámparas tipo "A") durante 3 a 4 minutos. El recubrimiento curado resultante fue transparente, brillante, duro y suave al tacto. Ver patente U.S. nº 6.111.055.

Claims

1. Una composición curable por radiación, que contiene un fotoiniciador y un producto de reacción de una amina primaria grasa de 14 a 22 átomos de carbono, con un poli(met)acrilato.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde se satisface por lo menos uno de los siguientes criterios: la amina es la oleilamina; el poliacrilato es el triacrilato de trimetilolpropano; y la composición tiene una viscosidad de 20-5000 cps a 25ºC.

3. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, la cual comprende además por lo menos un fotosensibilizador, un agente igualador, un modificador de flujo y un diluyente.

4. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la composición contiene un modificador de flujo y el modificador de flujo es un copolímero de acrilato de etilo y acrilato de 2-etilhexilo, teniendo dicho copolímero una viscosidad a 25ºC de 5.000 a 12.000 centipoises.

5. Un método para el recubrimiento de una vela empleando una composición curable, el cual comprende:

a) aplicación de la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 a la superficie de una vela para proporcionar un recubrimiento curable sobre dicha vela; y

b) curado del recubrimiento curable con radiación, para proporcionar una vela que contiene un recubrimiento curado.

6. El método de la reivindicación 5, en donde la aplicación de la composición se efectúa mediante pulverización, pintado a brocha, inmersión o con cepillo de esponja.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, el cual comprende además la aplicación de una o más capas adicionales de recubrimiento para proporcionar una vela plurirrecubierta.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en donde la vela que ya comprende un recubrimiento curado, comprende además un aditivo seleccionado entre un colorante, un perfume, un ignífugo y un repelente de insectos.

9. Un recubrimiento obtenido mediante el curado de una composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

10. Una vela que contiene un recubrimiento de la reivindicación 9.

11. La vela de la reivindicación 10, que contiene un gelificante y un disolvente gelificado.

12. La vela de una cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, que contiene una resina ETPA de fórmula

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en donde n representa un número de unidades de repetición tal, que los grupos éster constituyen del 10% al 50% del total de grupos éster y amida; R^{1} en cada caso, se selecciona independientemente entre sí, de un grupo alquilo o alquenilo que contiene por lo menos 4 átomos de carbono; R^{2} en cada caso se selecciona independientemente entre sí, de un grupo hidrocarburo de 4 a 42 átomos de carbono, con la condición de que por lo menos el 50% de los grupos R^{2} tienen de 30 a 42 átomos de carbono; R^{3} en cada caso se selecciona independientemente entre sí, de un grupo orgánico que contiene por lo menos dos átomos de carbono adicionalmente a los átomos de hidrógeno, y opcionalmente contiene uno o más átomos de oxígeno y nitrógeno; y R^{3a} en cada caso, independientemente entre sí, se selecciona entre hidrógeno, alquilo de 1 a 10 átomos de carbono y un enlace directo a R^{3} ó bien otro R^{3a} tal que el átomo de N al cual R^{3} y R^{3a} están ambos unidos, es parte de una estructura heterocíclica definida en parte mediante R^{3a}-N-R^{3}, tal que por lo menos el 50% de los grupos R^{3a} son hidrógeno.

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13. La vela de una cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, la cual contiene una resina ATPA de fórmula

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en donde n representa un número de unidades de repetición tal, que los grupos amida terminales constituyen del 10% al 50% del total de grupos amida; R^{1} en cada caso, se selecciona, independientemente entre sí, de un grupo hidrocarburo de 1 a 22 átomos de carbono; R^{2} en cada caso se selecciona, independientemente entre sí, de un grupo hidrocarburo de 2 a 42 átomos de carbono; R^{3} en cada caso se selecciona, independientemente entre sí, de un grupo orgánico que contiene por lo menos dos átomos de carbono adicionalmente a los átomos de hidrógeno, y opcionalmente contiene uno o más átomos de oxígeno y nitrógeno; y R^{3a} en cada caso, independientemente entre sí, se selecciona entre hidrógeno, alquilo de 1 a 10 átomos de carbono y un enlace directo a R^{3} u otro R^{3a} tal que, el átomo de N al cual R^{3} y R^{3a} están ambos unidos, es parte de una estructura heterocíclica definida en parte mediante R^{3a}-N-R^{3}.

14. La vela de una cualquiera de las reivindicaciones 10-13, la cual contiene un disolvente seleccionado de un aceite mineral o triglicérido.

15. La vela de una cualquiera de las reivindicaciones 10-14, en donde la vela contiene más de una fase visible.

16. La vela de una cualquiera de las reivindicaciones 10-15, en donde la vela contiene un icono.

17. La vela de una cualquiera de las reivindicaciones 10-16, la cual contiene un aditivo seleccionado entre un colorante, un perfume, un ignífugo y un repelente de insectos.