ES2556906T3

ES2556906T3 - Composición para recubrimiento

Info

Publication number: ES2556906T3
Application number: ES13196807.5T
Authority: ES
Inventors: Günter Gerlach; Christian Schaller; Alexander Färber; Walter Weh; Gerald Burgeth
Original assignee: Sto SE and Co KGaA
Current assignee: Sto SE and Co KGaA
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: HRP20151406T1; PL2883918T3; PT2883918E; CN106029793A; WO2015086757A1; CN106029793B; DK2883918T3; EP2883918A1; HUE026651T2; CA2932502A1; US10221329B2; EP2883918B1; US20160289487A1; CA2932502C; SG11201604623QA; SI2883918T1

Abstract

Composición que contiene - una cera hidrofóbica; - un aceite de silicona que contiene exclusivamente cadenas laterales de hidrocarbilo; y - un aglutinante hidrofílico - pigmentos y/o cargas en donde la composición presenta - una concentración volumétrica de pigmento de un 25 a un 60% según EN ISO n4618-1 (en donde la cantidad se refiere a la totalidad de los pigmentos y cargas); en donde "hidrofóbico(a)" significa que el ángulo de contacto inicial estático del agua tras 3 min. de equilibrado es > 90º; "hidrofílico(a)" significa que el ángulo de contacto inicial estático del agua tras 3 min. de equilibrado es <= 90º

Description

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DESCRIPCION

Composicion para recubrimiento

[0001] La presente invencion se refiere a una composicion para recubrimientos, en particular para superficies que estan expuestas a la intemperie, y a un recubrimiento obtenible a base de esta composicion.

[0002] Los recubrimientos superficiales que estan expuestos a la intemperie estan tambien expuestos al crecimiento de microorganismos, lo cual es favorecido por la humedad sobre la superficie o dentro de la misma. En consecuencia es deseable un rapido secado de la superficie, lo cual puede lograrse mediante convenientes recubrimientos. Existen para ello los principios siguientes.

[0003] En los asf llamados recubrimientos (altamente) hidrofobicos se forma un gran angulo de contacto, debido a lo cual el agua gotea desprendiendose de la superficie, impulsada por la fuerza de la gravedad. El agua lfquida es evacuada rapidamente. Esto se describe en detalle en la EP 1 144 332.

[0004] En el caso de los recubrimientos (super)-hidrofflicos, en las superficies no se forman gotas de agua esfericas que resbalen, sino que las gotas de agua se ensanchan y forman en el caso mas favorable una pelfcula de agua, que segun como puede escurrirse. En caso de que la pelfcula de agua no se escurra del todo, la pelfcula de agua forma sin embargo una gran superficie de evaporacion, con lo cual la superficie puede secarse de nuevo mas rapidamente por evaporacion.

[0005] En caso de lluvia, los recubrimientos (altamente) hidrofobicos conducen normalmente a un rapido secado, mientras que por el contrario los recubrimientos (super)-hidrofflicos absorben una muy gran cantidad de agua y tan solo al terminar la lluvia la desprenden de nuevo al ambiente. Un recubrimiento humedo repercute sin embargo, entre otras cosas, negativamente en el aislamiento termico.

[0006] En caso de rodo la eficacia de los recubrimientos (altamente) hidrofobicos esta a menudo sin embargo limitada, puesto que en comparacion con la lluvia se forman gotas mas pequenas y la cantidad total de agua es menor que en el caso de la lluvia, por lo cual en el caso de los recubrimientos (altamente) hidrofobicos eventualmente no se forman gotas de tamano suficiente.

[0007] En consecuencia la finalidad de la presente invencion consiste en aportar una composicion de recubrimiento que tambien en caso de rodo conduzca a un mejor secado de la superficie.

[0008] El problema que se pretende resolver segun la invencion fue resuelto mediante una composicion que contiene

- una cera hidrofobica;

- un aceite de silicona que contiene exclusivamente cadenas laterales de hidrocarbilo; y

- un aglutinante hidrofflico

- pigmentos y/o cargas en donde

la composicion presenta

- una concentracion volumetrica de pigmento de un 25 a un 60% (refiriendose la cantidad a la totalidad de pigmentos y cargas).

[0009] La composicion segun la invencion y el recubrimiento resultante de la misma presentan sorprendentemente una incrementada velocidad de secado y de eflujo. Independientemente de las consideraciones teoricas se supone que la composicion segun la invencion y el recubrimiento resultante de la misma conducen a una irregular distribucion de la cera y del aglutinante en la superficie, lo cual parece ser una consecuencia de la adicion del aceite de silicona. A este respecto se realizaron mediciones por EXAFS, y las zonas de incrementada concentracion de silicio demuestran lo que parece apoyar la teona. Las gotas de agua que llegan a la superficie o se forman ad, por ejemplo como consecuencia del rodo, se encuentran con ello simultaneamente en zonas de la superficie que estan cubiertas por cera y en algunas que estan cubiertas por aglutinante/aceite de silicona. Estas zonas presentan distintas energfas superficiales y en consecuencia un distinto comportamiento de mojado. Debido a los distintos comportamientos de mojado de estas zonas se parte de la base de que la gota de agua en consecuencia intenta establecer distintos angulos de contacto con la superficie, lo cual ante todo en la transicion entre zonas con distintos comportamientos de mojado conduce a mas bajas tensiones superficiales y en consecuencia a una mas rapida reunion de las gotas, lo cual acelera el eflujo del agua.

[0010] Debido a la combinacion segun la invencion, la superficie que esta recubierta con la composicion presenta en conjunto y contrariamente a lo que sucede en el caso de las superficies (altamente) hidrofobicas anteriormente mencionadas una hidrofobia claramente reducida. Las sustancias lipofflicas apolares ya no pueden adherirse tan bien debido a la polaridad ligeramente incrementada. Con ello se incremento la resistencia al ensuciamiento contra las sustancias lipofflicas y apolares.

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[0011] Preferiblemente la composicion contiene:

- de un 0,1 a un 10% en peso de la cera hidrofobica;

- de un 0,01 a un 2% en peso del aceite de silicona;

- de un 10 a un 60% en peso del aglutinante hidrofflico; y

- de un 30 a un 80% en peso de los pigmentos y/o las cargas, refiriendose la cantidad a la totalidad de los

pigmentos y las cargas;

estando estos respectivos porcentajes referidos al porcentaje de solidos de la composicion.

[0012] Para la medicion del angulo de contacto de la cera y del aceite de silicona y para la determinacion de la energfa superficial (OFE) y de su parte polar y dispersiva se uso una mezcla de un 3,8% en peso (de cera) y un 1,1% en peso de aceite de silicona, referidos al porcentaje de solidos, en un aglutinante de poliacrilato que se especifica en la parte experimental, puesto que no es posible una mezcla directa con solamente la cera y solamente el aceite de silicona. Para la determinacion detallada del angulo de contacto, se hace referencia a la parte experimental. Si no se indica otra cosa, con respecto al angulo de contacto de la cera y del aceite de silicona se hace de aqu en adelante referencia a este angulo de contacto. Ademas, si no se indica otra cosa, en todas las mediciones del angulo de contacto se respeto un tiempo de equilibrado de 3 min.

[0013] En la presente solicitud el vocablo “hidrofobico(a)” significa que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado es > 90°.

[0014] En la presente solicitud el vocablo “hidrofflico(a)” significa que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado es < 90°.

[0015] Preferiblemente el aglutinante presenta un angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado de < 90°, mas preferiblemente de < 80°, y mas preferiblemente de < 75°.

[0016] Preferiblemente la cera presenta un angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado que es al menos 5°, y preferiblemente al menos 10° mayor que el angulo de contacto inicial estatico del agua del aglutinante tras 3 min. de equilibrado.

[0017] El angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado del aceite de silicona es preferiblemente al menos 5°, y con preferencia al menos 10° mayor que el angulo de contacto inicial estatico del agua del aglutinante tras 3 min. de equilibrado.

[0018] El aglutinante presenta normalmente un porcentaje polar de la energfa superficial de un 10% o mas, y preferiblemente de un 15% o mas. Normalmente el porcentaje polar no es de mas del 50%.

[0019] El aglutinante presenta normalmente un porcentaje dispersivo de la energfa superficial de menos de un 90%, y preferiblemente de menos de un 85%.

[0020] Preferiblemente la parte polar de la OFE media del aglutinante es de 2 a 20 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 4 hasta 15 mN/m.

[0021] La parte dispersiva de la OFE media del aglutinante es preferiblemente de 20 a 50 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 28 hasta 40 mN/m.

[0022] La OFE media del aglutinante es preferiblemente de 22 a 70 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 25 hasta 50 mN/m, y siendo aun mas preferidos para la misma los valores que van desde 30 hasta 45 mN/m.

[0023] Mediante la adicion de la cera y/o del aceite de silicona se reduce la parte polar de la OFE. Preferiblemente la cera hace que la parte polar de la OFE disminuya en al menos 8 puntos porcentuales, y preferiblemente en al menos 12 puntos porcentuales, en comparacion con el aglutinante sin mezcla.

[0024] La disminucion de la parte polar de la OFE del aglutinante mediante la adicion de la acera y/o del aceite de silicona es preferiblemente de al menos 2 mN/m, siendo mas preferida una disminucion de al menos 4 mN/m, y siendo aun mas preferida una disminucion de 6 mN/m.

[0025] Preferiblemente la cera tiene un porcentaje polar de la OFE de un 10% o menos, siendo mas preferido un 8% o menos.

[0026] La cera presenta normalmente un porcentaje dispersivo de la OFE de mas de un 90%, y preferiblemente de mas de un 92%.

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[0027] Preferiblemente la parte polar de la OFE media de la cera es de 0,1 a 6 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 0,5 hasta 4 mN/m.

[0028] La parte dispersiva de la OFE media de la cera es preferiblemente de 22 a 52 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 28 hasta 48 mN/m.

[0029] La OFE media de la cera es preferiblemente de 23 a 58 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 25 hasta 50 mN/m, y siendo aun mas preferidos para la misma los valores que van desde 29 hasta 38 mN/m.

[0030] Preferiblemente el aceite de silicona tiene un porcentaje polar de la OFE de un 8% o menos, y preferiblemente de un 6% o menos.

[0031] El aceite de silicona presenta normalmente un porcentaje dispersivo de la OFE de mas de un 90%, y preferiblemente de mas de un 92%.

[0032] Preferiblemente la parte polar de la OFE media del aceite de silicona es de 0,1 a 5 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 0,5 hasta 3 mN/m.

[0033] La parte dispersiva de la OFE media del aceite de silicona es preferiblemente de 25 a 50 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 30 hasta 45 mN/m.

[0034] La OFE media del aceite de silicona es preferiblemente de 20 a 70 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 26 hasta 50 mN/m, y siendo aun mas preferidos para la misma los valores que van desde 30 hasta 46 mN/m.

[0035] Debido a la composicion segun la invencion se dan en la superficie zonas con una mas alta y una mas baja OFE, que quedan expresadas mediante distintos altos o bajos porcentajes polares y/o dispersivos de la OFE. Ante todo vana marcadamente el porcentaje polar, como queda demostrado en la parte experimental.

[0036] Las zonas con alta o OFE corresponden normalmente a la OFE del aglutinante, y las zonas de baja OFE corresponden normalmente a la OFE de la cera.

[0037] La OFE de la composicion esta promediada a partir de al menos 5 pares de valores de medicion (agua/diyodometano) y constituye con ello una media de la oFe (“OFE media”) de las zonas con alta OFE de las zonas con baja OFE.

[0038] La OFE de la composicion es en consecuencia preferiblemente en al menos 1,5 mN/m mas baja que la del aglutinante, preferiblemente en al menos 2 mN/m mas baja que la del aglutinante, y mas preferiblemente en al menos 3 mN/m mas baja que la del aglutinante.

[0039] Preferiblemente la parte polar de la OFE media de la composicion es de 1 a 10 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 1 hasta 6 mN/m, y siendo aun mas preferidos para la misma los valores que van desde 1 hasta 4 mN/m.

[0040] La parte polar de la OFE media de la composicion es preferiblemente en al menos 2 mN/m inferior a la parte polar de la OFE media del aglutinante, mas preferiblemente en al menos 4 mN/m inferior a la parte polar de la OFE media del aglutinante, y aun mas preferiblemente en al menos 6 mN/m inferior a la parte polar de la OFE media del aglutinante.

[0041] La parte dispersiva de la OFE media de la composicion es preferiblemente de 14 a 59 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 20 hasta 50 mN/m, y siendo aun mas preferidos para la misma los valores que van desde 25 hasta 40 mN/m.

[0042] La OFE media de la composicion es preferiblemente de 15 a 60 mN/m, siendo mas preferidos para la misma los valores que van desde 22 hasta 52 mN/m, y siendo aun mas preferidos para la misma los valores que van desde 27 hasta 42 mN/m.

[0043] La relacion de la parte dispersiva a la parte polar de la OFE media de la composicion es preferiblemente de 50:1 a 1:1, siendo mas preferidas las relaciones que van desde 40:1 hasta 2:1.

[0044] El angulo de contacto inicial estatico medio del agua tras 3 min. de equilibrado de la composicion es preferiblemente de 50° a 130°, siendo mas preferidas para el mismo las gamas de valores que van desde 60 hasta 125°, y siendo aun mas preferidas para el mismo las gamas de valores que van desde 70° hasta 120°.

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[0045] El angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado de la composicion es preferiblemente de 2° a 20° mayor que el del aglutinante, y preferiblemente de 5 a 15° mayor que el mismo.

[0046] El angulo de contacto inicial estatico medio del diyodometano tras 3 min. de equilibrado de la composicion es preferiblemente de 40° a 60°, y mas preferiblemente de 45° a 55°.

[0047] Preferiblemente la composicion presenta un angulo de contacto inicial del agua tras 0 seg. de mas de 100°. El angulo de contacto del agua disminuye mas rapidamente en comparacion con las composiciones del estado de la tecnica. Habitualmente el angulo de contacto del agua de la composicion es tras 0 seg. de 130° o menos.

[0048] El angulo de contacto inicial del agua tras 30 seg. de equilibrado es preferiblemente al menos 4° menor, y mas preferiblemente al menos 6° menor que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 0 seg.

[0049] El angulo de contacto inicial del agua tras 3 min. de equilibrado es preferiblemente al menos 8° menor, y mas preferiblemente al menos 10° menor que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 0 seg.

[0050] Preferiblemente el contenido de agua sobre una superficie dispuesta verticalmente y recubierta con la composicion segun la invencion tras haber sido la misma rociada con agua en una cantidad de 85 g/m2 tras 30 min. a 23°C y con una humedad relativa del aire del 50% es de menos del 10% en peso del agua inicialmente aplicada, y preferiblemente es de menos del 6,0% en peso. El recubrimiento fue habitualmente extendido con un espesor de capa en humedo de 200 pm y fue secado durante 2 dfas a temperatura ambiente, y la superficie rociada es habitualmente de 414 cm2.

[0051] Preferiblemente el contenido de agua sobre una superficie dispuesta verticalmente y recubierta con la composicion segun la invencion tras su inmersion en agua por espacio de 1 seg. tras 30 min. a 23°C y con una humedad relativa del aire del 50% es de menos del 3,0% en peso del agua inicialmente aplicada, y preferiblemente de menos de un 2,5% en peso. El recubrimiento fue habitualmente extendido con un espesor de capa en humedo de 200 pm y fue secado por espacio de 2 dfas a temperatura ambiente, y la superficie rociada es habitualmente de 414 cm2.

[0052] Como aglutinante pueden usarse los aglutinantes convencionales como los que son conocidos en el campo de los recubrimientos y pinturas. Preferiblemente se usan homopolfmeros, copolfmeros o terpolfmeros de acido acnlico y/o acido metacnlico y acido itaconico, asf como esteres de acidos tales como acrilato de etilo y acrilato de butilo; estireno, cloruro de vinilo sustituido o insustituido, acetato de vinilo, acrilamidas y acrilonitrilo; polfmeros alqrndicos diluibles con agua, combinaciones de polfmeros (met)acril/alqmdicos, alcohol polivimlico y sus mezclas.

[0053] Son especialmente preferidos los homopolfmeros o copolfmeros de acido acnlico y/o acido metacnlico.

[0054] El aceite de silicona contiene exclusivamente cadenas laterales de hidrocarbilo, como p. ej. cadenas laterales de hidrocarbilo de C1 a C20, y aun con mas preferencia principalmente cadenas laterales de alquilo, como p. ej. cadenas laterales de alquilo de C1 a C20. Debido a la ausencia de cadenas laterales polares, el aceite de silicona presenta un caracter marcadamente apolar. Normalmente las cadenas de alquilo no contienen mas de 5 atomos de carbono. Son especialmente preferidos los polisiloxanos ramificados y lineales con cadenas laterales de metilo, etilo o propilo.

[0055] La expresion “principalmente cadenas laterales de alquilo” significa en la presente solicitud que en la smtesis de los aceites de silicona no se introducen intencionalmente cadenas laterales que no sean cadenas laterales de alquilo.

[0056] Analogamente esto mismo rige para las cadenas laterales de hidrocarbilo de C1 a C20 y para las cadenas laterales de alquilo de C1 a C20.

[0057] En una forma de realizacion preferida el aceite de silicona contiene exclusivamente cadenas laterales de alquilo segun una de las formas de realizacion anteriormente mencionadas.

[0058] El agente de silicona no presenta cadenas laterales de alcoxi. La ausencia de cadenas laterales de alcoxi puede comprobarse por medio de la ausencia de la vibracion simetrica del enlace Si-O-C en el espectro de FTIR (de 940 a 970 cm-1).

[0059] Preferiblemente el aceite de silicona presenta un peso molecular de 1000 a 20000 g/mol, siendo mas preferidos los pesos moleculares que van desde los 4000 hasta los 10000 g/mol.

[0060] El aceite de silicona presenta preferiblemente una viscosidad de 75 a 135 mm2/seg., siendo mas preferidos los valores que van desde 85 hasta 125 mm2/seg.

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[0061] Preferiblemente la composicion contiene tan solo aceites de silicona que presentan las propiedades anteriormente mencionadas o sus formas de realizacion preferidas.

[0062] Como se ha mencionado anteriormente, se parte de la base de que el aceite de silicona conduce a una distribucion irregular de la cera y del aglutinante en la superficie, o sea que presenta un efecto perturbador de la continuidad, el cual a su vez se interpreta como una de las causas del efecto de la invencion. A diferencia de esto, muchos compuestos de silicona, como p. ej. agentes mojantes que pueden estar tambien basados en silicio, presentan un efecto perturbador de la continuidad, que normalmente se logra mediante estructuras del tipo de las de los agentes tensioactivos.

[0063] Preferiblemente la concentracion volumetrica de pigmento de la composicion es de un 30 a un 55%, siendo aun mas preferidos los valores de concentracion que van desde el 35 hasta el 50%. La cera tiene preferiblemente una gama de temperaturas de fusion que va desde los 80 hasta los 160°C. Habitualmente la cera esta exenta de silicio.

[0064] Son ejemplos de ceras ceras naturales, como p. ej. la cera de abejas, la cera de carnauba y las ceras de parafina, y ceras sinteticas, tales como ceras de polialquileno, poliamidas, ceras de polialquileno oxidadas, ceras de copolfmeros de etileno y acido acnlico de bajo peso molecular y acrilatos. Son particularmente preferidas las ceras de polietileno o las ceras de poliamida, y las mas preferidas son las ceras de polietileno. En caso de mas de una cera, las cantidades y los datos de temperatura se refieren a la totalidad de las ceras, si bien preferiblemente se usa tan solo una cera.

[0065] Preferiblemente la cantidad de cera es de un 0,2 a un 5% en peso, referido a la parte de solidos de la composicion.

[0066] La cantidad de aceite de silicona es preferiblemente de un 0,1 a un 1,5% en peso, referido a la parte de solidos de la composicion, y son mas preferidos para la misma los porcentajes que van desde el 0,2 hasta el 1,0% en peso, referido a la parte de solidos de la composicion.

[0067] Los pigmentos y/o cargas se seleccionan preferiblemente de entre los miembros del grupo que consta de acido silfcico precipitado pirogenamente, acido silfcico precipitado, oxidos mixtos de silicio y aluminio, carbonatos, como p. ej. carbonatos alcalinoterreos tales como carbonato de calcio, dioxido de silicio, silicatos, como p. ej. aluminosilicatos, sulfatos, como p. ej. sulfato de bario, dioxido de titanio, pigmentos de color, como p. ej. oxidos de hierro, vanadatos de bismuto, o mezclas de los mismos. Son mas preferidos el dioxido de titanio, los silicatos y los carbonatos.

[0068] En una forma de realizacion los pigmentos y/o las cargas constan de pigmentos inorganicos y/o cargas inorganicas.

[0069] Preferiblemente la cantidad de pigmentos y cargas, refiriendose la cantidad a la totalidad de los pigmentos y cargas, es de un 35 a un 50% en peso, referido a la parte de solidos de la composicion.

[0070] El tamano de partfculas de los pigmentos y cargas esta normalmente situado dentro de la gama de tamanos de partfculas que va desde 0,1 hasta 100 pm, y preferiblemente desde 0,2 hasta 50 pm.

[0071] La composicion puede ademas contener hasta un 8,0% en peso, y preferiblemente hasta un 5,0% en peso, referido a la parte de solidos de la composicion, de habituales aditivos, como p. ej. dispersantes, espesantes, agentes mojantes, biocidas, antiespumantes, etc.

[0072] La composicion es preferiblemente una masa de moldeo o una masa de recubrimiento, y aun mas preferiblemente es una pintura o un revoque.

[0073] La composicion puede estar en forma de dispersion acuosa. Cuando se tiene una dispersion acuosa, el porcentaje de agua es preferiblemente de un 20 a un 60% en peso. La composicion segun la invencion puede sin embargo ser tambien una dispersion en uno o varios solventes organicos. Tales solventes organicos pueden ser hidrocarburos alifaticos o aromaticos, como por ejemplo toluol, esteres de alcoholes o cetonas, que son conocidos como solventes para aglutinantes y lacas. Cuando se tiene una dispersion en solventes organicos, el porcentaje de solvente es preferiblemente de un 20 a un 50% en peso.

[0074] La composicion segun la invencion puede ser como alternativa una dispersion en una mezcla de agua y de los solventes organicos anteriormente mencionados.

[0075] La cantidad de agua o solventes organicos anadidos sera seleccionada por el experto segun la aplicacion prevista. En las dispersiones en una mezcla de agua y de los solventes organicos anteriormente mencionados, el porcentaje de agua es preferiblemente de mas de un 50% en peso, referido a la masa total de agua y solvente organico.

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[0076] La invencion aporta ademas un recubrimiento sobre una superficie de un sustrato, conteniendo el recubrimiento:

- una cera hidrofobica;

- un aglutinante hidrofflico

- pigmentos y/o cargas en donde

la composicion presenta

- una concentracion volumetrica de pigmento de un 35 a un 55%.

[0077] Preferiblemente el recubrimiento contiene

- de un 0,1 a un 10% en peso de la cera hidrofobica;

- de un 0,01 a un 2% en peso del aceite de silicona;

- de un 10 a un 60% en peso del aglutinante hidrofflico; y

- de un 30 a un 80% en peso de los pigmentos y/o cargas, en donde la cantidad se refiere a la totalidad de los pigmentos y cargas.

[0078] El recubrimiento esta preferiblemente en la forma endurecida.

[0079] Las formas de realizacion preferidas de la composicion segun la invencion son tambien formas de realizacion preferidas del recubrimiento segun la presente invencion.

[0080] El sustrato es preferiblemente una pared, y son mas preferidas las superficies exteriores que estan expuestas a la intemperie, como p. ej. las fachadas exteriores de edificios.

METODOS DE MEDICION

Punto de fusion de la cera:

ISO EN 11357-3

Angulo de contacto y energia superficial, asi como su parte polar y dispersiva

[0081] Se usaron como sustancias de ensayo para el angulo de contacto agua y diyodometano. respectivamente de 2 pl a 4 pl.

[0082] Puesto que segun como no es posible una medicion directa de una superficie de cera, endurecerse puede cristalizar, y con ello una medicion no sena posible o bien sena demasiado debil, se hizo una mezcla de un 3,85% en peso de cera y un 96,15% en peso del aglutinante que se menciona mas adelante, estando los porcentajes referidos a la parte de solidos, y se hizo un correspondiente recubrimiento. Las mediciones del angulo de contacto se hicieron en esta superficie.

[0083] Los aceites de silicona son normalmente ffquidos viscosos, y por consiguiente tampoco es normalmente posible una medicion directa en su superficie. Por lo tanto se hizo una mezcla de un 1,13% en peso de aceite de silicona y un 98,87% en peso del aglutinante que se menciona mas adelante, estando los porcentajes referidos a la parte de solidos, y se hizo un correspondiente recubrimiento. Las mediciones del angulo de contacto se hicieron en esta superficie.

[0084] Como aglutinante se uso una dispersion acuosa hecha a base de un copoffmero de esteres de acido acnlico y acido metacnlico que presenta un porcentaje de solidos de un 46% en peso y una viscosidad Brookfield de aprox. 7000 mPaseg. segun DIN EN ISO 2555 (husillo 4; 20 rpm; 23°C), que esta a la venta en el mercado como Mowilith LDM 7724 de Celanese.

[0085] El angulo de contacto estatico fue determinado tras 2 dfas de secado a 23°C y con una humedad relativa del aire del 50%. Tras la aplicacion de la gota de agua o de la gota de diyodometano se espera por espacio de 180 seg. antes de hacer la medicion.

[0086] La determinacion del angulo de contacto en la ffnea de contacto trifasico entre el cuerpo solido, el ffquido y el gas se hace con el aparato de medicion del angulo de contacto G1 de la firma Kruss. Se miden en cada probeta respectivamente al menos cinco gotas en distintos sitios.

[0087] La determinacion de la energfa superficial se hace segun el metodo de Owens-Wendt-Rabel-Kaeble de la manera siguiente (fuente Kruss AG).

[0088] Segun OWENS, WENDT, RABEL y KAELBLE la tension superficial de cada fase puede dividirse en una parte polar y una parte dispersiva:

El tamano de gota era puesto que la cera al

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35

40

45

50

55

P i D

— &i (Ecuacion 1)

Os = "l"crp(Ecuaci6n 2)

OWENS y WENDT partieron de la base de su ecuacion de la tension interfacial

'•'il= +\/<Tf'<7f)(Ecuacion 3)

y la combinaron con la ecuacion de YOUNG

=7c i+cr^sO

(Ecuacion 4)

[0089] Ambos autores resolvieron el sistema de ecuaciones con ayuda de angulos de contacto de dos lfquidos con parte dispersiva y polar conocida de la tension superficial. Las ecuaciones 3 y 4 se combinan y la ecuacion resultante se adapta mediante transferencia a la ecuacion lineal general.

y = mx+b (Ecuacion 5)

La ecuacion adaptada queda de la manera siguiente:

imagen1

(Ecuacion 6)

[0090] En una regresion lineal de y sobre x, OsP resulta del cuadrado de la pendiente de la recta m y 03D resulta del cuadrado del segmento de ordenada b.

[0091] Las energfas superficiales estan indicadas en mN/m.

Concentracion volumetrica de pigmento

[0092] La concentracion volumetrica de pigmento (EN ISO 4618-1) representa la relacion volumetrica entre pigmentos/cargas y el aglutinante en la pelfcula de recubrimiento.

[0093] Los aditivos asimismo contenidos en la formulacion no fueron tomados en consideracion en el calculo. Los solventes y el agua ya no estan asf y todo contenidos en la pelfcula endurecida y con ello tampoco entran en cuenta. La cera y el aceite de silicona, en caso de haberlos, no fueron tomados en consideracion en el calculo.

Viscosidad aceite de silicona

DIN 53015

FTIR (espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier) (ausencia de la vibracion simetrica del enlace Si-O-C)

[0094] La medicion fue realizada con un Espectrometro FTIR Perkin-Elmer Spectrum 100 con Accesorio ATR Universal. La ausencia de la vibracion simetrica del enlace Si-O-C a 940 - 970 cm-1 indica la ausencia de cadenas laterales de alcoxi.

EJEMPLOS:

Sustancias usadas:

Aglutinante:

[0095] Dispersion acuosa basada en un copolfmero de esteres de acido acnlico y metacnlico que presenta un porcentaje de solidos de un 46% en peso y una viscosidad Brookfield de aprox. 7000 mPaseg. segun DIN En ISO 2555 (husillo 4; 20 rpm; 23°C), que esta a la venta en el mercado como Mowilith LDM 7724 de Celanese.

5

10

15

20

25

30

35

40

Pigmento inorganico:

dioxido de titanio, tamano medio de partfculas < 1 pm cargas inorganicas:

carbonato de calcio, tamano medio de partfculas D50 2,5 pm silicato de magnesio

silicato de aluminio, tamano medio de partfculas D50 25 pm Cera:

[0096] Cera de polietileno con una gama de temperaturas de fusion de 100 a 110°C, una densidad de 0,98 g/cm3 y una viscosidad de 40 mPaseg. (DIN 53019 1.921s-1). Dispersion con un porcentaje de solidos de un 35% en peso.

Aceite de silicona

[0097] Dimetilpolisiloxano exento de grupos alcoxi que presenta una viscosidad de 90 mm2/seg. y un peso molecular de 6100 g/mol.

[0098] En primer lugar se estudiaron mezclas hechas a base del puro aglutinante y cera y/o aceite de silicona. Para ello las composiciones de la Tabla 1 fueron extendidas con un espesor de capa en humedo de 200 pm y fueron secadas como se ha expuesto anteriormente, y se determinaron los angulos de contacto tras 3 min. de tiempo de equilibrado de la gota sobre la superficie con agua y diyodometano, la OFE y la parte dispersiva (DA) y la parte polar (PA) de la OFE.

[0099] En la Tabla 1 los datos de cantidades de la cera de PE se refieren a una dispersion acuosa con un porcentaje de solidos de un 35% en peso, y los del aglutinante se refieren a una dispersion acuosa con un porcentaje de solidos de un 46% en peso. El aceite de silicona esta en forma de compuesto puro._______________________________________

Tabla 1: Angulo de contacto [°] OFE* DA* * < CL DA[%] PA[%] DA/PA

: Agua Diyodometano

Aglutinante: 73,4 53,3 40,4 32,4 8,0 80,2 19,8 4,0

Aglutinante + 5% en peso de cera: 91,7 54,2 33,5 31,9 1,6 95,3 4,7 20,2

Aglutinante + 0,5% en peso de aceite de silicona: 88,4 44,4 38,9 37,3 1,6 96,0 4,0 23,9

Aglutinante + 4,5% en peso de cera + 0,5% en peso de aceite de silicona: 89,3 47,4 37,3 35,7 1,6 95,8 4,2 22,8

Aglutinante + 5% en peso de cera + 0,5% en peso de aceite de silicona: 89,9 47,8 37,0 35,5 1,5 96,0 4,0 24,0

*Unidades [mN/m]

[0100] Puede apreciarse el claro incremento del angulo de contacto del agua al efectuarse adicion de cera y/o aceite de silicona.

[0101] Ademas se preparo la composicion siguiente y se determinaron el angulo de contacto, la OFE y su parte polar y

dispersiva del recubrimiento obtenido a partir de dicha composicion (datos en % en peso).

Agua: 10,0

Dispersion de aglutinante-acrilato con un porcentaje de solidos de un 46% en peso 43,0 Dioxido de titanio 14,0

Cargas (silicatos/carbonatos) 24,0

Aditivos (dispersantes, espesantes, antiespumantes, biocidas, etc.) 3,5

Dispersion de cera-PE con un porcentaje de solidos de un 35% en peso 5,0

Dimetilpolisiloxano 0,5

[0102] El recubrimiento resultante terna una PVK (PVK = concentracion volumetrica de pigmento) de un 40%.

[0103] Ademas se vario el porcentaje de pigmentos y cargas para obtener composiciones con una PVK de 30, 50 y 60. Los resultados estan indicados en la tabla siguiente.

Tabla 2

: Angulo de contacto [°] OFE* DA* * < CL DA[%] PA[%] DA/PA #

: Agua Diyodometano

PVK 30: 86,6 49,3 37,1 34,7 2,4 93,5 6,5 14,4 5,6

PVK 40: 87,0 53,2 35,1 32,8 2,2 93,7 6,3 14,8 5,8

PVK 50: 83,0 49,8 37,9 34,4 3,6 90,6 9,4 9,6 4,4

PVK 60: 94,5 50,5 34,8 34,0 0,8 97,7 2,3 43,0 7,2

*Unidades [mN/m]

# PA [mN/m] (aglutinante) - PA [mN/m] (composicion)

[0104] La parte polar del aglutinante fue de 8,0 mN/m, o sea de un 19,8%.

[0105] Entre una PVK de un 40% y una PVK de un 50% se produce un visible y repentino mejoramiento del

5 comportamiento de mojado, y a una pVk = 60% el mismo empeoro de nuevo. Aqrn se supone que se hace notar el alto

porcentaje de pigmentos y cargas.

Dinamica del angulo de contacto (agua)

10 [0106] A continuacion es de ver que la variacion del angulo de contacto a lo largo del tiempo se produce en la

formulacion de pintura segun la invencion mas rapidamente que en los ejemplos de referencia. Ademas es mayor la diferencia entre el angulo de contacto a los 180 seg. en comparacion con el angulo de contacto a los 0 seg.

[0107] Para ello se uso la formulacion de pintura con una PVK = 40% del ejemplo precedente, variandose el porcentaje 15 de cera y de aceite de silicona como se indica en las siguientes Tablas 3a a 3d. Para la cera los datos se refieren, como

se ha indicado anteriormente, a una dispersion con un porcentaje de solidos de un 35% en peso.

Tabla 3a

N°: Referencia 1

Descripcion: 0% de cera 0% de aceite de silicona

Tiempo en seg.: Medicion 1 Medicion 2 Medicion 3 Medicion 4 Medicion 5

0: 93,2 90,3 96,6 94,4 90,7

30: 91,5 89,1 94,2 92,2 89,1

60: 88,0 88,5 93,6 91,8 88,2

90: 88,4 87,9 92,0 91,4 87,6

120: 87,8 87,4 90,1 90,2 86,9

150: 87,0 86,9 88,5 89,5 86,0

180: 86,3 86,4 87,9 89,3 86,7

n.g. no medido

20

Tabla 3b

N°

Descripcion: 4,5% de cera 0% de aceite de silicona

Referencia 2

Tiempo en seg.: Medicion 1 Medicion 2 Medicion 3 Medicion 4 Medicion 5

0: 95,9 94,6 94,4 108,5 110,3

30: 95,0 93,6 94,2 107,6 106,7

60: 93,8 93,1 93,8 106,8 103,7

90: 91,8 92,6 93,4 105,8 103,1

120: 86,2 92,0 92,7 105,1 102,5

150: 85,2 91,5 92,1 104,7 102,3

180: 84,5 90,9 91,4 103,9 101,4

5

10

15

20

25

30

Tabla 3c

N°

Descripcion: 0% de cera 0,5% de aceite de silicona

Referencia 3

Tiempo en seg.: Medicion 1 Medicion 2 Medicion 3 Medicion 4 Medicion 5

0: 94,9 93,5 94,6 95,3 95,5

30: 92,0 93,2 93,8 94,0 95,4

60: 91,7 92,5 92,8 93,1 94,1

90: 90,8 91,9 92,1 92,4 94,1

120: 90,0 91,3 91,4 91,5 93,1

150: 89,3 90,6 90,8 90,8 92,7

180: 88,6 90,0 90,1 90,2 91,0

Tabla 3d

N°

Descripcion: 4,5% de cera 0,5% de aceite de silicona

Segun la invencion

Tiempo en seg.: Medicion 1 Medicion 2 Medicion 3 Medicion 4 Medicion 5

0: 103,4 110,0 103,0 102,7 107,6

30: 95,8 97,8 96,0 94,3 96,8

60: 95,0 95,1 94,6 93,3 95,9

90: 93,0 93,9 93,7 92,7 95,3

120: 92,3 92,0 92,9 91,5 94,6

150: 91,4 92,3 92,5 90,7 94,0

180: 91,0 92,0 92,0 90,2 93,5

n.g. no medido

[0108] La evolucion en el tiempo de la disminucion del angulo de contacto se muestra en las figuras 1 a 4.

Fig. 1: Referencia 1 Composicion + 0% de cera + 0% de aceite de silicona

Fig. 2: Referencia 2 Composicion + 4,5% de cera + 0% de aceite de silicona Fig. 3: Referencia 3 Composicion + 0% de cera + 0,5% de aceite de silicona Fig. 4: Referencia 4 Composicion + 4,5% de cera + 0,5% de aceite de silicona

[0109] Como se aprecia por las mediciones anteriores, la formulacion segun la invencion no tan solo presenta un mayor angulo de contacto a los 0 seg., sino que la disminucion del angulo de contacto tras 180 seg. es de 12° o mas y es con ello tambien mayor que en los ejemplos de referencia. Ademas tiene lugar ya dentro de los primeros 30 seg. una clara disminucion del angulo de contacto.

[0110] Las composiciones segun la invencion presentan asimismo un mas rapido secado de la superficie.

[0111] Esto fue demostrado a base de los ensayos siguientes.

[0112] Para ello se hicieron sobre una lamina de PVC recubrimientos con un espesor de capa en humedo de 200 pm y se secaron por espacio de 2 dfas a temperatura ambiente. La superficie era de 414 cm2.

[0113] La lamina de PVC recubierta se colgo y se taro. A continuacion fue rociada con agua destilada a aprox. 3,5 g a una distancia de 35 cm aprox. Se tuvo en observacion el secado durante 30 min., y cada 5 min. se determino el peso. El ensayo fue realizado en condiciones normales a 23°C y con una humedad relativa del aire del 50%.

[0114] Para ello se uso la composicion PVK 40 segun la invencion anteriormente indicada, con la diferencia de que se uso un 4,5% en peso de dispersion de cera en lugar de un 5,0% de dispersion de cera, a lo que se llama de aqrn en adelante IE3.

[0115] El recubrimiento IE3 fue comparado con un recubrimiento altamente hidrofobico (Ref1) que presenta un angulo de contacto con el agua tras 3 min. de tiempo de equilibrado de 125° y con una superficie hidrofflica de pintura para fachadas de silicato en dispersion sin agente hidrofobico (Ref2). El recubrimiento Ref2 se ve opticamente seco tras aprox. 15 min., y como se ve por la medicion, el recubrimiento contiene una considerable cantidad de humedad.

Tabla 4

: Ref1 IE3 Ref2



: 4,5% de cera



: 0,5% de aceite de silicona

: [g] [%] [g] [%] [g] [%]

Inicio: 3,71 100,0 3,52 100,0 3,51 100,0

5': 3,29 88,7 2,17 61,6 2,20 62,7

10': 2,82 76,0 1,50 42,6 1,74 49,6

15': 2,34 63,1 1,00 28,4 1,25 35,6

20': 1,91 51,5 0,62 17,6 0,91 25,9

25': 1,45 39,1 0,35 9,9 0,57 16,2

30': 1,05 28,3 0,16 4,5 0,30 8,5

5

[0116] La evolucion a lo largo del tiempo de la cantidad de agua que queda sobre o en la superficie esta representada en las figuras 5 (peso/tiempo) y 6 (% en peso/tiempo).

[0117] Ademas los recubrimientos anteriormente indicados fueron sumergidos completamente en agua por espacio de 1 10 seg. y a continuacion se colgaron de la balanza a los 5 seg.

[0118] Se tuvo en observacion el secado por espacio de 30 min., y cada 5 min. se determino el peso. El ensayo se realizo en condiciones normales a 23°C y con una humedad relativa del 50%.

Tabla 5

: Ref1 IE3 Ref2



: 4,5% de cera



: 0,5% de aceite de silicona

: [g] [%] [g] [%] [g] [%]

Inicio: 1,53 100 1,05 100 2,60 100,00

5': 0,52 34,0 0,26 24,8 1,69 65,0

10': 0,26 17,0 0,19 18,1 1,21 46,5

15': 0,12 7,8 0,13 12,4 0,79 30,4

20': 0,08 5,2 0,10 9,5 0,45 17,3

25': 0,06 3,9 0,06 5,7 0,21 8,1

30': 0,03 1,0 0,02 1,9 0,10 3,9

15 [0119] La evolucion a lo largo del tiempo de la cantidad de agua que queda sobre o en la superficie esta representada

en las figuras 7 (peso/tiempo) y 8 (% en peso/tiempo).

[0120] Absorcion de agua segun EN1062-1 y -3: permeabilidad W para el agua. Sobre la base de esta propiedad puede enjuiciarse la resistencia del recubrimiento contra la penetracion y la absorcion de agua.

Ref1 IE3 Ref2

0,05 kg (m2.h0,5) Clase W3

0,02 kg/(m2.h0,5) Clase W3

1,17 kg/(m2.h0,5) Clase W1

20

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

EP 2883918

REIVINDICACIONES

1. Composicion que contiene

- una cera hidrofobica;

- un aceite de silicona que contiene exclusivamente cadenas laterales de hidrocarbilo; y

- un aglutinante hidrofflico

- pigmentos y/o cargas en donde

la composicion presenta

- una concentracion volumetrica de pigmento de un 25 a un 60% segun EN ISO n4618-1 (en donde la cantidad se refiere a la totalidad de los pigmentos y cargas);

en donde

“hidrofobico(a)” significa que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado es > 90°; “hidrofflico(a)” significa que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado es < 90°.
2. Composicion segun la reivindicacion 1, en donde la cera presenta un angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado que es al menos 5° mayor que el angulo de contacto inicial estatico del agua del aglutinante tras 3 min. de equilibrado.
3. Composicion segun la reivindicacion 1 o 2, en donde la cera presenta un porcentaje polar de la energfa superficial de un 10% o menos.
4. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la cera hace que disminuya en al menos 8 puntos porcentuales el porcentaje polar de la energfa superficial.
5. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el aceite de silicona presenta un peso molecular medio de 1000 a 20000 g/mol.
6. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el aceite de silicona presenta una viscosidad de 75 a 135 mm2/seg.
7. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la concentracion volumetrica de pigmento es de un 30 a un 55% volumetrico.
8. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la cera es una cera de polietileno o una cera de poliamida.
9. Composicion segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde la composicion es una masa de moldeo o de recubrimiento.
10. Composicion segun la reivindicacion 9, en donde la composicion es una pintura o un revoque.
11. Recubrimiento sobre una superficie de un sustrato, que contiene

- una cera hidrofobica;

- un aceite de silicona que contiene exclusivamente cadenas laterales de hidrocarbilo; y

- un aglutinante hidrofflico

- pigmentos y/o cargas en donde

la composicion

- presenta una concentracion volumetrica de pigmento de un 25 a un 60% segun EN ISO 4618-1; en donde

“hidrofobico(a)” significa que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado es > 90°; “hidrofflico(a)” significa que el angulo de contacto inicial estatico del agua tras 3 min. de equilibrado es < 90°.
12. Uso de una composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 8 como masa de moldeo o de recubrimiento.
13. Uso segun la reivindicacion 12, en donde la masa de moldeo o de recubrimiento es una pintura o un revoque.