ES2602189T3

ES2602189T3 - Agentes coalescentes de éter de glicol de bajo contenido en COV para revestimientos a base de agua

Info

Publication number: ES2602189T3
Application number: ES13715066.0T
Authority: ES
Inventors: Brigitte Emelie; Wilhelm H. LEFFERS
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2017-02-20
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CA2869959C; WO2013165618A1; JP2015520785A; JP6189938B2; CN104284950A; EP2844708A1; US20150080512A1; CA2869959A1; CN104284950B; BR112014026486A2; EP2844708B1; BR112014026486B1

Abstract

Una composición coalescente que comprende al menos un éter de glicol de la fórmula R1(O-CH2-CH(CH3))n-OH, en donde R1 es un grupo alquilo de al menos 3 átomos de carbono, y n tiene un valor medio de 4 a 6, en donde n >= 4 para al menos 60% en peso de los éteres de glicol, y no más de 15% en peso de los éteres de glicol tiene un valor n de 3 o inferior.

Description

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DESCRIPCION

Agentes coalescentes de eter de glicol de bajo contenido en COV para revestimientos a base de agua Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud provisional con numero de serie 61/640.205, presentada el 30 de abril de 2012, la cual se incorpora en su totalidad en la presente memoria como referencia.

Antecedentes de la invencion

Esta invencion se refiere a composiciones de eter de glicol de bajo contenido en COV adecuadas para usar como agentes coalescentes para dispersiones polimericas acuosas.

Los agentes coalescentes se anaden a composiciones, tales como dispersiones polimericas acuosas y pinturas al agua o revestimientos que incluyen dispersiones acuosas de polfmeros, con el fin de facilitar la formacion de una pelfcula polimerica continua, o aglutinante, mientras el agua se evapora de la composicion. Sin la adicion de agentes coalescentes, las dispersiones polimericas pueden no actuar como aglutinantes eficaces para pigmentos en la pintura y la adhesion a un sustrato puede verse comprometida. Durante mucho anos, estos auxiliares de la coalescencia han sido disolventes relativamente volatiles tales como monoisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3- pentanodiol, dipropilen glicol n-butil eter, y acetato de butil carbitol.

Las emisiones de los compuestos organicos volatiles (COV) pueden contribuir a la creacion de ozono, un constituyente de la niebla toxica. En Estados Unidos, las normativas sobre COV establecidas por la Agencia de proteccion medioambiental (EPA, Environmental Protection Agency) y aplicadas a nivel estatal dictan la concentracion maxima de disolventes volatiles en las pinturas, disolventes de limpieza, y otros productos. En Europa, los lfmites de COV son definidos por la Directiva sobre disolventes para pinturas decorativas 2004/42/EC, y las pinturas para paredes y para paredes de interior, en particular, son reguladas por la Directiva sobre pinturas 2004/42/EC, la cual define un compuesto organico volatil como cualquier compuesto organico que tiene un punto de ebullicion inicial mayor que, o igual a, 250°C medido a una presion estandar de 101,3 kPa y define el contenido maximo de COV en g/litro de pinturas y barnices para aplicaciones de interior y exterior. Con el paso del tiempo, las normativas sobre COV se han hecho cada vez mas exigentes y han afectado la eleccion de agentes coalescentes disponibles.

Los reguladores han introducido recientemente nuevas normativas para controlar las emisiones de pinturas y productos de construccion colocados en el mercado para aplicaciones de interior. Espedficamente, Francia ha publicado recientemente el decreto ley 321/2011 como parte de la iniciativa "Grenelle de l'environnement" y preve que despues de enero de 2012, cualquier pintura nueva colocada en el mercado para paredes de interior y revestimientos de paredes, pinturas y lacas debe etiquetarse con clases de emision basadas en sus emisiones transcurridos 28 dfas, tras someterlas a ensayos segun los metodos ISO 16000, p. ej. ISO 16000-3, -6 y -9.

Muchos agentes coalescentes de bajo contenido en COV actualmente en el comercio que cumplen los requisitos de la norma Europea 2004/42/CE generan cantidades significativas de COV segun la nueva norma de emision francesa, y no cumplen los requisitos de uso final cubiertos por la norma.

Sena deseable obtener un agente coalescente que contenga menos de 15% de COV que fuera util para la preparacion de pinturas de interior como se define en el decreto ley frances 2011/321, donde COV se define como todos y cada uno de los componentes volatiles con un punto de ebullicion inicial entre 50°C y 286°C, siendo la suma de COV la suma de compuestos que se eluyen entre n-hexano y n-hexadecano segun ISO- 16000-6.

Compendio de la invencion

La invencion incluye una composicion coalescente que comprende al menos un eter de glicol de la formula R1(O- CH2-CH(CHa))n-OH, en donde R1 es un grupo alquilo de al menos 3 atomos de carbono, y n tiene un valor medio de 4 a 6, en donde n = 4 para al menos 60% en peso de los eteres de glicol, y no mas de 15% en peso de los eteres de glicol tienen un valor n de 3 o inferior.

La invencion incluye composiciones que comprenden una dispersion polimerica acuosa y los agentes coalescentes con bajo contenido en cOv de la invencion. La invencion proporciona cierto eter de glicol y composiciones de bajo contenido en COV que incluyen eteres de glicol, que son particularmente adecuadas para usar en composiciones que incluyen dispersiones polimericas acuosas tales como, por ejemplo, revestimientos decorativos y protectores para diversos sustratos.

Sorprendentemente, la composicion de la invencion puede usarse para preparar revestimientos para interior que cumplan los requisitos mas estrictos sobre COV del decreto ley frances 2011/321, con fecha de 19 de abril de 2011.

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Descripcion detallada de la invencion

Como se usa en la presente memoria, "un," "una," "el," "la," "al menos uno," y "uno o mas" se usan de forma intercambiable. Los terminos "comprende," "incluye," y variaciones de los mismos, no tienen un significado limitativo cuando estos terminos aparecen en la descripcion y reivindicaciones. Asf, por ejemplo, una composicion acuosa que incluye partfculas de "un" poKmero hidrofobo, puede interpretarse como que la composicion incluye partfculas de "uno o mas" polfmeros hidrofobos.

Tambien en la presente memoria, las enumeraciones de los intervalos numericos mediante puntos finales incluyen todos los numeros subsumidos en ese intervalo (p. ej., 1 a 5 incluye 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Para los fines de la invencion, debe de entenderse, en consistencia con lo que entiende un experto en la tecnica, que un intervalo numerico pretende incluir y soportar todos los posibles subintervalos que estan incluidos en ese intervalo. Por ejemplo, el intervalo de 1 a 100 pretende representar de 1,01 a 100, de 1 a 99,99, de 1,01 a 99,99, de 40 a 60, de 1 a 55, etc. Tambien en la presente memoria, las enumeraciones de intervalos numericos y/o valores numericos, que incluyen dichas enumeraciones en las reivindicaciones, pueden leerse como que incluyen el termino "aproximadamente." En tales casos, el termino "aproximadamente" se refiere a intervalos numericos y/o valores numericos que son sustancialmente iguales a los enumerados en la presente memoria.

Esta invencion se refiere particularmente a una composicion coalescente de eter de glicol que comprende al menos un eter de glicol de la formula R1(O-CH2-CH(CH3))n-OH, la cual tambien puede representarse como se muestra en la en la siguiente formula:

imagen1

en donde R1 es un grupo alquilo de al menos 3 atomos de carbono, y n tiene un valor medio de 4 a 6, en donde n = 4 para al menos 60%, preferiblemente para al menos 70% en peso de los eteres de glicol, y no mas de 15% en peso de los eteres de glicol tienen un valor n de 3 o inferior. En una realizacion de la invencion, R1 es un grupo alquilo de 3 a 7 atomos de carbono. Ejemplos de eteres de glicol que pueden estar presentes en la composicion coalescente incluyen tripropilen glicol n-butil eter, tetrapropilen glicol n-butil eter, pentapropilen glicol n-butil etery eteres de glicol de peso molecular superior. En una realizacion de la invencion, R1 de la composicion de eter de glicol consiste principalmente en restos de alquilo de 4 a 6 atomos de carbono. En una realizacion de la invencion, R1 es butilo, y en otra realizacion R1 es n-butilo. En una realizacion de la invencion, n = 4 para al menos 60%, preferiblemente para al menos 70% en peso de los eteres de glicol de la composicion. El tetrapropilen glicol n-butil eter es al menos 70% en peso de los eteres de glicol de la composicion en una realizacion de la invencion. De manera ventajosa, no mas de 15% en peso de los eteres de glicol tienen un valor n de 3 o inferior, preferiblemente no mas de 10%.

La composicion de eter de glicol de la invencion comprende, de manera ventajosa, ciertos agentes coalescentes de eter de glicol que tienen un punto de ebullicion mayor que 280°C a 760 mm de Hg (101,324 KPa), preferiblemente mayor que 286°C, mas preferiblemente mayor que 290°C. La invencion incluye composiciones que comprenden una dispersion polimerica acuosa y los agentes coalescentes con bajo contenido en COV de la invencion, y un metodo para formar un revestimiento. Los eteres de glicol de la invencion son tipicamente lfquidos en el intervalo de temperatura 0-25°C para facilitar su uso como agentes coalescentes.

Los eteres de glicol de la presente invencion pueden obtenerse haciendo reaccionar alcoholes con oxido de propileno. Los eteres de glicol preferidos, tal como polipropilen glicol monobutil eter, se preparan haciendo reaccionar n-butanol con oxido de propileno. Puede usarse cualquiera de varios metodos de smtesis conocidos por los expertos en la tecnica para preparar los eteres de glicol anteriormente mencionados. Un metodo implica hacer reaccionar una cantidad estoiquiometrica de oxido de propileno y n-butanol. Los eteres de glicol obtenidos mediante cualquiera de los metodos anteriormente mencionados pueden purificarse segun metodos conocidos por los expertos en la tecnica, tales como por destilacion, para producir las fracciones deseadas. En una realizacion de la invencion, la destilacion se lleva a cabo al vacfo, p. ej., mediante destilacion por evaporacion.

La reaccion puede llevarse a cabo de una manera continua o discontinua. Puede usarse un catalizador alcalino para mejorar la reaccion. El exceso de butanol, y mono-, di- y o tripropilen glicol monobutil eteres puede retirarse y separarse sustancialmente mediante tecnologfas de procedimiento conocidas, tal como destilacion. Es posible retirar el catalizador de la mezcla de reaccion de tal modo que la mezcla de reaccion quede sustancialmente libre de catalizador, y en una realizacion de la invencion, el catalizador es retirado de la mezcla de reaccion. De manera ventajosa, el tiempo de residencia en el procedimiento de destilacion se minimiza a fin de evitar la degradacion del producto.

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En un aspecto de la presente invencion, se proporciona una composicion de revestimiento acuosa que comprende una dispersion polimerica acuosa y de 0,1% a 40% en peso, en base al peso de los solidos en la dispersion polimerica acuosa, de dicho agente coalescente de eter de glicol descrito anteriormente en la presente memoria.

Por "composicion coalescente " se entiende, una composicion que facilita la formacion de pelfcula de una dispersion polimerica acuosa, particularmente una composicion de revestimiento acuosa que incluye una dispersion de polfmero en un medio acuoso tal como, por ejemplo, un polfmero preparado mediante tecnicas de polimerizacion en emulsion. Una indicacion del grado de facilidad para la formacion de pelfcula es que la temperatura minima de formacion de pelfcula (MFFT, minimum film forming temperature) de la composicion que incluye la dispersion polimerica acuosa hasta cierto grado disminuye por la adicion del agente coalescente.

La composicion de revestimiento acuosa de la presente invencion incluye una dispersion polimerica acuosa y de 0,1% a 40% en peso, en base al peso de los solidos de la dispersion polimerica acuosa, del agente coalescente de la presente invencion. En una realizacion puede usarse cuando el MFFT de la dispersion polimerica acuosa es de - 5°C a 100°C, de 0,1% a 30% de agente coalescente en peso, en base al peso de los solidos de la dispersion polimerica acuosa. De forma alternativa, puede usarse cuando el MFFT de la dispersion polimerica acuosa es de - 20°C a 30°C, de 0,1% a 5% de agente coalescente en peso, en base al peso de los solidos de la dispersion polimerica acuosa. Los valores de MFFT de las dispersiones polimericas acuosas en la presente memoria son los medidos mediante ASTM D 2354 y una barra MFFT de 5 mil. Los valores de MFFT son indicativos de la eficacia de un agente coalescente para una dispersion polimerica acuosa determinada; es deseable lograr la menor MFFT posible con la menor cantidad de agente coalescente. La dispersion polimerica acuosa puede ser una dispersion que comprende un polfmero, oligomero, prepolfmero, o una combinacion de los mismos en un medio acuoso. En algunas realizaciones la dispersion polimerica acuosa puede ser reactiva antes, durante, o despues de la formacion de la pelfcula. Por "un medio acuoso" se entiende en la presente memoria un medio que incluye al menos 50% en peso, en base al peso del medio, de agua. Las dispersiones polimericas acuosas tfpicas son dispersiones acuosas de epoxis, uretanos, polioles acnlicos, poliesteres, e tnbridos de estas y otras sustancias qmmicas; y polfmeros en emulsion. En una realizacion de la invencion, la composicion coalescente de la invencion representa no mas de 15% en peso, preferiblemente no mas de 10% en peso, de los COV de la cantidad total de agente coalescente usado.

En algunas realizaciones las dispersiones polimericas acuosas forman parte de los sistemas reactivos. Por ejemplo, en un sistema 2k, tal como un sistema de dispersion epoxi, el agente coalescente puede anadirse, o al componente que incluye la dispersion epoxi o, de forma alternativa, al componente de agente de curado o se divide entre ambos componentes del sistema.

La eleccion de aglutinante no es particularmente cntica, y el aglutinante puede seleccionarse de todo tipo de aglutinantes conocidos en la tecnica que incluyen, por ejemplo, aglutinantes polimericos de estireno-acnlico, todo acnlico, y vinilo acnlico. En una realizacion de la invencion, el aglutinante es un aglutinante que es adecuado para usar en pinturas para paredes de interior.

El diametro medio de partfcula de las partfculas del polfmero en emulsion no es particularmente cntico, y de manera ventajosa es de 40 nm a 1.000 nm, preferiblemente de 40 nm a 300 nm. Los diametros de partfcula en la presente memoria, son los medidos por dispersion dinamica de luz en un analizador de tamano de partfcula Brookhaven BI-90 Plus.

La invencion incluye una composicion de revestimiento acuosa que comprende: (a) un aglutinante polimerico; (b) opcionalmente, un pigmento; (c) agua; y (d) una composicion coalescente, como se describio anteriormente en la presente memoria. La composicion de revestimiento puede emplearse en usos tales como, por ejemplo, pinturas para paredes, revestimientos de suelos, pinturas de techos, y revestimientos de marcos de ventana.

La composicion de revestimiento acuosa de la invencion puede prepararse mediante tecnicas que son bien conocidas en la tecnica de los revestimientos. En primer lugar, el o los pigmentos, si los hay, son bien dispersados en un medio acuoso bajo alto cizallamiento, tal como se consigue mediante un mezclador COWLES™, o se usan uno o mas colorantes predispersados, o mezclas de los mismos. A continuacion, se anade el polfmero en emulsion con baja agitacion de cizallamiento junto con la composicion coalescente y otros auxiliares de revestimiento segun se desee. La composicion de revestimiento acuosa pueden incluir, ademas de la dispersion polimerica acuosa y el o los pigmentos opcionales, auxiliares de revestimiento convencionales tales como, por ejemplo, extensores, emulsionantes, agentes coalescentes distintos a la composicion coalescente de la presente invencion, plastificantes, anticongelantes, agentes de curado, tampones, neutralizadores, espesantes, agentes modificadores de la reologfa, humectantes, agentes humedecedores, biocidas, plastificantes, agentes antiespumantes, absorbedores de UV, fluorescentes iluminadores, estabilizantes frente a la luz y/o al calor, biocidas, agentes quelantes, dispersantes, colorantes, ceras, y agentes repelentes al agua.

El pigmento puede seleccionarse de una amplia gama de materiales conocidos por los expertos en la tecnica de revestimientos, que incluyen, por ejemplo, pigmentos coloreados organicos e inorganicos. Ejemplos de pigmentos y extensores adecuados incluyen dioxido de titanio tales como dioxidos de titanio de estructuras anatase y rutilo; oxido de cinc; oxido de antimonio; oxido de hierro; silicato de magnesio; carbonato de calcio; aluminosilicatos; sflice; diversas arcillas tales como caolm y arcilla deslaminada; y oxido de plomo. Asimismo se contempla que la

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composicion de revestimiento acuosa tambien pueda contener partfculas polimericas opacas, tal como, por ejemplo, poKmeros opacos ROPAQUE™ (disponibles de The Dow Chemical Company). Tambien estan contempladas las partfculas de pigmento opacantes encapsuladas o parcialmente encapsuladas; y poKmeros o emulsiones polimericas que adsorben o se adhieren a la superficie de los pigmentos tal como dioxido de titanio tal como, por ejemplo, polfmeros EVOQUE™ (disponibles de The Dow Chemical Company); y pigmentos huecos, que incluyen pigmentos que tienen uno o mas vados.

El dioxido de titanio es el principal pigmento usado para lograr la cubricion en pinturas arquitectonicas. Este pigmento es costoso y escasea. Una manera de lograr la cubricion al tiempo que se disminuye la cantidad de Ti02 es incluir polfmeros en emulsion multietapa, comunmente conocidos como "polfmeros opacos," que anaden opacidad a la pelfcula de pintura. Estos polfmeros son partfculas llenas de agua del polfmero en emulsion con una alta Tg, tales como partfculas polimerizadas mediante estireno como el monomero predominante. Estas partfculas llenas de aire durante la formacion de pelfcula y dispersion de luz, en consecuencia crean opacidad.

Las cantidades de pigmento y extensor en la composicion de revestimiento acuosa vana desde una concentracion en volumen de pigmento (PVC) de 0 a 85 y abarca por consiguiente revestimientos descritos de otro modo en la tecnica, por ejemplo, como revestimientos trasparentes, manchas, revestimientos planos, revestimientos satinados, revestimientos semibrillantes, revestimientos brillantes, imprimaciones, revestimientos texturizados, y similares. La composicion de revestimiento acuosa en la presente memoria incluye expresamente revestimientos arquitectonicos, de mantenimiento e industriales, masillas, sellantes, y adhesivos. La concentracion en volumen del pigmento se calcula mediante la siguiente formula:

PVC (%) = (volumen de pigmento(s), + volumen de extensor(es) x 100) / (volumen total de pintura).

El contenido en solidos de la composicion de revestimiento acuosa puede ser de 10% a 70% en volumen. La viscosidad de la composicion de revestimiento acuosa puede ser de 50 centipoises a 50.000 centipoises, como se midio mediante un viscosfmetro Brookfield; las viscosidades apropiadas para diferentes metodos de aplicacion vanan considerablemente, como es conocido por los expertos en la tecnica.

En el metodo para formar un revestimiento de la invencion, la composicion de revestimiento acuosa se aplica tipicamente a un sustrato tales como, por ejemplo, madera, metal, plastico, sustratos empleados en la marina e ingeniena civil, superficies previamente pintadas o imprimadas, superficies a la intemperie, y sustratos cementosos tales como, por ejemplo, cemento armado, estuco, y mortero. La composicion de revestimiento acuosa puede aplicarse a un sustrato mediante metodos de aplicacion de revestimiento convencionales tales como, por ejemplo, cepillo, rodillo, aplicador de masilla, revestimiento por rodillo, rodillo de grabado, revestidor de cortina y metodos de pulverizacion tales como, por ejemplo, pulverizacion atomizada con aire, pulverizacion asistida por aire, pulverizacion sin aire, pulverizacion a baja presion y alto volumen, y pulverizacion sin aire asistida por aire. El secado de la composicion de revestimiento acuosa para proporcionar un revestimiento, puede dejarse que tenga lugar en condiciones ambiente tales como, por ejemplo, a 5°C a 35°C, o el revestimiento puede secarse a temperaturas elevadas tales como, por ejemplo, mayores que 35°C a 150°C.

Realizaciones especificas de la invencion

Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la invencion y no deben interpretarse como limitativos de su alcance. Todas las partes y porcentajes son en peso, salvo que se indique lo contrario.

Ejemplo 1 - Preparacion del agente coalescente A

Se produce una composicion coalescente que comprende tetrapropilen glicol monobutil eter refinando el polipropilen glicol monobutil eter bruto que contiene oligomeros (n es al menos 3) de propilen glicol monobutil eter en un evaporador de pelfcula fina bajo una presion de aproximadamente 10 mbar. El tiempo de residencia en el evaporador es corto a fin de minimizar la degradacion del producto.

La carga de alimentacion a destilar entra en el evaporador y se distribuye inmediatamente. Esto da como resultado la formacion de una pelfcula fina sobre la pared del evaporador. Se evaporan, condensan y recogen los materiales volatiles que presentan puntos de ebullicion atmosfericos equivalentes tan elevados como de 400°C. Se recoge el material no evaporado como un residuo en la base de la unidad. El material evaporado es una composicion coalescente que comprende tetrapropilen glicol monobutil eter, y es designada como agente coalescente A.

Las propiedades del agente coalescente A se comparan con las de un agente coalescente utilizado ampliamente en el comercio, UCAR™ FILMER IBT (disponible de The Dow Chemical Company), y los resultados se muestran en la Tabla 1. En los siguientes experimentos, UCAR™ Filmer IBT es el agente coalescente control.

Agente coalescente: UCAR IM FILMER IBT/TMB Agente coalescente A

Punto de ebullicion (°C): 255 300

Presion de vapor @ 20°C, (kPa): 0,0013 <0,001

Velocidad de evaporacion / Acetato de butilo = 1: <0,01 <0,001

COV , determinado como emision entre C6 y C16 por analisis GC*: Sf No

* UCAR™ FILMER IBT, 2, 2, 4 trimetil 1,3 pentanodiol monoisobutirato (TMB), se eluye entre n-hexano y n- hexadecano segun ISO- 16000-6.

5 Propiedades de los aglutinantes

Como el foco de la evaluacion de los agentes coalescentes es sobre el uso de pinturas de interior para paredes, suelos, techos y marcos de ventanas, se eligen dos aglutinantes apropiados:

Aglutinante estireno-acnlico marca UCAR™ Latex DL-420G, disponible de The Dow Chemical Company.

Aglutinante acnlico puro marca PRIMAL™ AC-337 ER, disponible de The Dow Chemical Company.

10 Los estireno-acrilatos representan el mayor volumen de aglutinantes vendido para pinturas mate y satinadas, mientras que los acnlicos puros se usan para pinturas de mayor calidad.

Las principales caractensticas de los aglutinantes se resumen en la Tabla 2.

Tabla 2: Caractensticas ffsicas de los aglutinantes

Aglutinante: UCAR™ DL 420G PRIMAL™ AC-337 ER

Descripcion: Estireno-acrilato Acnlico puro

MFFT * (°C): 16-20 12-16

Contenido en solidos (%): 48-50 45-46

Viscosidad Brookfield @ 25°C: RV # 2 50 rpm LV # 3 60 rpm

Tamano de parffcula (nm): 130-140 115-125

* Temperatura minima de formacion de peffcula 15

Ejemplo 2 - Eficacia en la reduccion de MFFT de agentes coalescentes

Las mezclas de latex - agente coalescente se preparan usando concentraciones de agente coalescente de cero a 15% en peso, en base a los solidos secos. La MFFT se mide sobre una barra MFFT "Instrumento Rhopoint de temperatura minima de formacion de peffcula 60" usando una temperatura en el intervalo de cero a 18°C. A 20 continuacion, se evalua la eficacia en la reduccion de la temperatura minima de formacion de peffcula.

Se ha definido una concentracion optima de agente coalescente para cada aglutinante, en base al solido seco, segun el metodo del parrafo precedente:

-10 % para UCAR™ Latex DL 420G (49% en solidos)

-8% para PRIMAL™ AC- 337 ER (45,5% en solidos)

25 Cuando se compara la eficacia en reduccion de la MFFT en una concentracion fija con el control UCAR™ Filmer IBT midiendo MFFT delta entre el aglutinante solo y aglutinante-agente coalescente en una concentracion definida, puede observarse que el agente coalescente A presenta propiedades similares a UCAR™ Filmer IBT.

Tipo de latex: MFFT delta DL 420G 0-10% en °C M FFT delta AC -337 ER 0 -8% en °C

UCAR IM Filmer IBT: 10,7 8,7

Agente coalescente A: 11 10,3

Ejemplo 3 - Formulacion de pintura

Se producen dos formulaciones de PVC al 35% en peso segun se describe en la Tabla 4: 5 Tabla 4: Formulacion de pintura

Pintura: UCAR™ Latex DL 420G PRIMAL™ AC-337 ER

Nombre del material: Kg Litros Nivel Kg Litros Nivel

Molido: 189,70 189,70 189,70 189,70

Agua: 1,30 1,44 1,30 1,44

Amoniaco (28%): % %

: 10,21 9,25 1% Disp 10,21 9,25 1% Disp

Orotan 731 A ER: 1,57 1,55 1,57 1,55

BYK-024

Cellosize QP-: 6,17 4,75 6,17 4,75

4400H: 171,70 42,93 15,09% PVC 171,70 42,93 15,52% PVC

22,94: 8,72 3,07% PVC 22,94 8,72 3,15% PVC

Ti-Puro R-706: 60,53 21,99 7,73% PVC 60,53 21,99 7,95% PVC

Satintone 5HB

Durcal 2

Molido Sub-total: 464,12 280,33 25,89% O > CL 464,12 280,33 0s CO CD <D CM o > CL

Pintura: UCAR™ Latex DL 420G PRIMAL™ AC-337 ER

Nombre del material: Kg Litros Nivel Kg Litros Nivel

Dilucion

UCAR Latex-

420G

PRIMAL AC-337

UCARtm Filmer: 407, 51 393,02 0, 00 416,72

IBT / Agente: 0,00 438,85

coalescente

ROPAQUE Ultra

E: % %

ACRYSOL RM-

2020: 21,52 22,65 10% Carbon 17,21 18,12 8% Carbon

ROCIMA 564

ROCIMA 350

Agua: 51,65 50,39 9,00% PVC 51,65 50,39 9,26% PVC

Totales

Propiedad

: 8,60 8,25 8,60 8,25

: 1,50 1,46 1,50 1,46

: 7,50 6,82 7,50 6,82

: 37,60 37,60 10,57 10,57

: 1.000.000 800,52 1.000.000 792,65


: (sin (sin

: Valor aditivos) Valo r aditivos)

Total PVC: 34,89 % 35,89 %

Solidos en volumen: 35,53 % 34,89 %

Solidos en peso: 47,03 % 47,03 %

Densidad: 1 , 2492 kg/1 1,2616 kg/1

Densidad seca: 1 , 6446 kg/1 1,6901 kg/1

Dispersante total: 1,00 % 1,00 %

Agente coalescente total: 10,00 % 8,00 %

El molido esta compuesto por dioxido de titanio, carbonato de calcio (diametro de partfcula 2 pm) y un silicato de aluminio calcinado de tamano ultrafino de partfcula; se usa un espesante celulosico junto con un dispersante de poliacrilato. La dilucion esta compuesta por el aglutinante, y un modificador de la reologfa de uretano no ionico para 5 lograr una viscosidad ICI diana de 1. El ROPAQUE™ Ultra E se usa como polfmero opaco. Finalmente, se elige una mezcla de dos biocidas para proporcionar conservacion en el envase y proteccion de la pelfcula.

El nivel de agente coalescente es de 10% en peso sobre aglutinante seco para UCAR™ Latex DL-420G y de 8% en peso sobre aglutinante seco para PRIMAL™ AC-337ER. "Seco" en este contexto significa que no hay lfquido presente.

10 Todas las pelfculas y pelfculas de pinturas de mezclas de latex se secan en una sala de temperatura controlada (CTR, controlled temperature room) a 25°C.

Ejemplo 4 - Pinturas basadas en UCAR™ Latex DL 420G

Evolucion de la dureza para pinturas basadas en UCAR™ Latex DL 420G

5

10

15

20

25

30

PeKculas de espesor en humedad de 100 pm de pinturas basadas en UCAR™ Latex DL 420G se aplican sobre una placa de vidrio, posteriormente las placas se almacenan en una sala de temperatura controlada (CTR) y su desarrollo en dureza se mide con un pendulo Koenig.

Tabla 5: Dureza de pinturas de 10% en peso basadas en UCAR™ DL 420G frente a tiempo

Tiempo (horas): 24 48 72 144 168 192 216 240 408 888 1.344 1.488

UCAR IM Filmer IBT: 22,4 28 33,6 39,2 42 44,3 46,7 49 56 73,7 77,9 70,9

Agente coalescente A: 12,6 12,6 12,6 12,6 13,5 12,6 12,6 14 14 19,6 21 20,1

Los datos de la Tabla 5 muestran los resultados de dureza de pinturas de 10% en peso producidas con UCAR™ DL 420G frente a tiempo, e indican que las pinturas producidas con el agente coalescente A proporciona menores valores de dureza, y que el agente coalescente A desarrolla dureza mas lentamente en comparacion con pinturas preparadas con UcAr™ Filmer IBT.

Reologfa y estabilidad de pintura

Se mide el perfil reologico de las pinturas de la Tabla 4. La viscosidad ICI diana es 1, y se observan valores entre 0,8

y 1,2.

Tabla 6: Viscosidad ICI

Calidad: UCAR IM Filmer IBT Agente coalescente A

Viscosidad ICI: 1,1 0,9

Tambien se mide la viscosidad Stormer KU, a un valor bastante similar al valor diana de viscosidad ICI, se observa una significativa disminucion en KU para el agente coalescente A.

Tabla 7: Viscosidad Stormer KU

Calidad: UCAR Filmer IBT Agente coalescente A

Viscosidad Stormer KU: 127 121

Se revisa la estabilidad frente al envejecimiento por calor de las pinturas despues de 10 dfas de envejecimiento de las pinturas a 60°C. A continuacion, se mide la viscosidad Brookfield. La relacion de estabilidad se define como (viscosidad en el dfa 10/viscosidad inicial). Se encuentran valores entre 1 y 1,2, tanto a 30 como a 60 rpm. Las pinturas son mas bien estables, tras el envejecimiento por calor mostrando diferencias muy pequenas en viscosidad, tanto a 30 como a 60 rpm, respectivamente.

Tabla 8: Relacion de estabilidad, viscosidad Brookfield a 30 y 60 rpm

Calidad: UCAR Filmer IBT Agente coalescente A

Brookfield 30 rpm: 1,19 1,05

Brookfield 60 rpm: 1,15 1,02

Opacidad

Se revisa el poder de cubricion de las pinturas basadas en UCAR™ Latex DL-420G. Las pinturas se aplican sobre cartas de contraste Leneta a un espesor de pelfcula humeda de 100 pm y se secan a temperatura constante durante aproximadamente 4 dfas (25 °C). Se mide la relacion de contraste de las pelfculas de pintura secas, usando la pintura basada en UCAR™ Filmer IBT como una referencia.

Calidad: UCAR IM Filmer IBT Agente coalescente A

Opacidad: 94,08 94,13

La opacidad de la pintura del agente coalescente A es esencialmente identica a la de la pintura control.

Medicion del brillo

5 El brillo de las pinturas se determina sobre paneles de vidrio, despues de aplicar una pelfcula con un espesor en humedad de 100 pm y secar en la CTR durante aproximadamente 4 dfas. El brillo se mide a tres angulos de 20, 60 y 85 grados, representando el brillo a 60 grados una pintura semibrillante y satinada, y el brillo a 85 grados una pintura de alto brillo.

Tabla 10: Brillo de las pinturas DL 420G formuladas con los diferentes agentes coalescentes

Brillo %: UCAR 'M Filmer IBT Agente coalescente A

20°: 2,91 2,7

60°: 13,9 19,4

00 cn o: 42,2 53,9

10

La pintura de agente coalescente A muestra mayores valores de brillo a 60 y 85 grados que el control.

Pinturas coloreadas

Para la tincion de pinturas, se usan 2,52 g de colorante negro lampara Colortrend Plus 802-907 B por 200 ml de pintura. Despues de la adicion de la pasta de tenir, las pinturas se dejan equilibrar durante aproximadamente 24 15 horas. A continuacion, se revisa el perfil de viscosidad, que no muestra mucha diferencia; la aceptacion del color es perfecta en todas las pinturas y no se observa ningun problema de borrado. Hay una buena dispersion del pigmento de todos los agentes coalescentes.

Mediciones de angulo de contacto

Los angulos de contacto se miden sobre pelfculas secas de pinturas DL 420G usando los agentes coalescentes 20 estudiados, despues de aplicar pinturas humedas de 100 pm sobre paneles de vidrio y secar durante aproximadamente una semana en la CTR. Se toman fotograffas despues de colocar gotas de agua en diferentes partes del sustrato. Se toman mediciones en 3 partes diferentes de cada pintura.

La pintura de agente coalescente A tiene un angulo de contacto mayor que la pintura UCAR™ Filmer IBT.

Tabla 11: Mediciones del angulo de contacto

Calidad: UCAR TM Filmer IBT Agente coalescente A

Angulo de contacto (°): 65,41 68,76

25

Tabla 12: Resumen de la evaluacion comparativa de agente coalescente de bajo contenido en COV frente a UCAR™ Filmer IBT en pinturas DL-420G

Tipo de agente coalescente: Agente coalescente A

COV como para ISO 16000: +

Eficacia en reduccion de MFFT: =

Dureza de pintura: -

5

10

15

20

25

Tipo de agente coalescente: Agente coalescente A

Brillo: +

Poder de cubricion: =

Angulo de contacto: +

La pintura de agente coalescente A muestra excelente brillo y poder de cubricion, como se muestra en Tabla 12.

Ejemplo 5 - Pinturas y mezclas aglutinante-agente coalescente basadas en Primal™ AC-337 ER

Se repite la misma ruta de evaluacion que en el Ejemplo 4 excepto que el aglutinante PRIMAL™ AC 337 ER se usa como el aglutinante.

Evolucion de la dureza de pinturas basadas en Primal™ AC-337 ER

UCAR™ Filmer IBT desarrolla la dureza mas rapido que el agente coalescente A.

Tabla 13: Desarrollo de la dureza de pelfculas de pintura basadas en Primal™ AC-337-ER

Tiempo (horas): 24 48 120 144 168 192 216 384 864 1.320 1.536

UCAR IM Filmer IBT: 33,1 39,2 45,7 47,6 46,2 47,6 53,2 54,6 70,9 73,7 72,8

Agente coalescente A: 18,2 21 22,9 23,8 22,9 22,9 27,5 26,6 39,2 40,6 37,8

Reologfa y Estabilidad de la pintura

Se mide el perfil reologico de las pinturas PRIMAL de la Tabla 4. El valor diana de la viscosidad ICI es 1. Ambos valores ICI estan por encima del valor diana.

Se observan mayores valores de viscosidad Stormer KU en comparacion con los valores encontrados para las pinturas basadas en UCAR™ Latex DL-420G.

Las mayores viscosidades observadas estan probablemente ligadas a la mayor reactividad del aglutinante PRIMAL™ AC-337 ER con el espesante asociativo RM 2020, debido al menor tamano medio de partfculas: 115-125 nm.

Tabla 14: Viscosidad ICI

Calidad: UCAR IM Filmer IBT Agente coalescente A

Viscosidad ICI: 1,19 1,24

Tabla 15: Viscosidad Stormer KU

Calidad: UCAR 'M Filmer IBT Agente coalescente A

Viscosidad Stormer KU: 141 140

Se revisa la estabilidad frente al envejecimiento por calor de las pinturas despues de 10 dfas de envejecimiento de pinturas a 60°C. A continuacion, se mide la viscosidad Brookfield. La estabilidad frente al envejecimiento por calor es buena para todas las pinturas; pequenas diferencias en viscosidad se muestran en la Figura 16.

5

10

15

20

25

30

35

Tabla 16: Relacion de estabilidad, viscosidad Brookfield a 60 rpm

Calidad: UCAR IM Filmer IBT Agente coalescente A

Brookfield 60 rpm: 1,03 0,99

Opacidad

Se evalua el poder de cubricion de las diferentes pinturas. Se aplican las pinturas a un espesor de 100 pm, se secan en la CTR durante aproximadamente 4 dfas y posteriormente se mide la relacion de contraste tomando UCAR™ Filmer IBT como pintura de referencia.

Tabla 17: Poder de cubricion de las pinturas basadas en Primal™ AC-337 ER usando diferentes agentes coalescentes

Calidad: UCAR 'M Filmer IBT Agente coalescente A

Opacidad: 95,2 94,98

Se obtienen valores superiores de relacion de contraste para las pinturas basadas en Primal™ AC-337 ER en comparacion con los valores de poder de cubricion de las pinturas basadas en el aglutinante de estireno acnlico UCAR™ Latex DL-420G.

La pintura producida con UCAR™ Filmer IBT logra mejor cubricion que la pintura preparada usando el agente coalescente A.

Medicion del brillo

El brillo se determina, despues de aplicar las pinturas sobre paneles de vidrio a un espesor en humedo de 100 pm y secar a temperatura ambiente constante durante aproximadamente 4 dfas. El brillo se mide a tres angulos de, 20, 60 y 85 grados. Las pelfculas de agente coalescente A presentan mayores valores de brillo a 20, 60 y 85 grados en comparacion con la pelfcula de pintura UCAR™ Filmer IBT.

Tabla 18: Mediciones de brillo sobre pinturas AC-337 ER

Brillo %: UCAR TM Filmer IBT Agente coalescente A

20°: 2 2,3

60°: 12,3 14,7

00 cn o: 39,5 40,8

Pinturas coloreadas

De manera similar a la pinturas basadas en UCAR™ Latex DL-420G, la pinturas basadas en PRIMAL™ AC-337 ER muestran una buena aceptacion del color sobre todas las pinturas, no se observan problemas de borrado. Se observa buena dispersion del pigmento para todos los agentes coalescentes. Despues de tenir las pinturas, estas se dejan que se equilibren durante aproximadamente 24 horas y a continuacion se revisa el perfil de viscosidad, mostrando no mucha diferencia.

Mediciones de angulo de contacto

Se miden los angulos de contacto para pelfculas secas de pinturas AC-337ER despues de aplicar pelfculas de pintura humeda de 100 pm sobre paneles de vidrio y dejar secar los paneles a una temperatura constante (25°C) durante una semana. Se toman fotograffas despues de colocar gotas de agua en diferentes partes sobre el sustrato. Se realizan mediciones de 3 partes diferentes de cada pintura.

5

10

15

20

25

Tabla 19: angulo de contacto mediciones

Calidad: UCAR IM Filmer IBT Agente coalescente A

Angulo de contacto (grados C): 77,84 72,68

La pelfcula UCAR™ Filmer IBT tiene un mayor angulo de contacto que la peKcula de agente coalescente A.

El aglutinante de acnlico puro PRIMAL muestra una mejora en rendimiento, todos los valores medidos son mayores que los de las pinturas DL-420G. La pintura preparada con el agente coalescente A muestra excelente brillo y cubricion.

Tabla 20: Resumen de la evaluacion comparativa frente a UCAR™ Filmer IBT para pinturas basadas en PRIMAL™ AC-337 ER

Tipo de agente coalescente: Agente coalescente A

COV como para ISO 16000: +

Eficacia: +

Dureza de pintura: -

Brillo: +

Poder de cubricion: -

Angulo de contacto: -

Conclusiones

Este estudio realizado sobre una pintura de PVC al 35% muestra que el agente coalescente A puede posibilitar que los formuladores de pinturas formulen pinturas de buena calidad que tengan una valoracion de A+ segun el decreto ley frances 321/2011.

Referencias

Referencia 1: ensayos ISO

ISO 16000-3:2001 - Indoor Air— Parte 3: Determination of formaldehyde and other carbonyl compounds— Active sampling method.

ISO 16000-6:2004 - Indoor Air— Parte 6: Determination of volatile organic compounds in indoor and test chamber air by active sampling on Tenax TA sorbent, thermal desorption and gas chromatography using MS/FID.

EN ISO 16000-9:2006 - Indoor Air - Parte 9: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing— Emission test chamber method.

EN ISO 16000-10:2006 - Indoor Air - Parte 10: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing— Emission test cell method.

EN ISO 16000-11:2006 - Indoor Air -- Parte 11: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing -- Sampling, storage of samples and preparation of test specimens.

Claims

5

10

15

20

25

REIVINDICACIONES

1. Una composicion coalescente que comprende al menos un eter de glicol de la formula R1(O-CH2-CH(CH3))n-OH, en donde R1 es un grupo alquilo de al menos 3 atomos de carbono, y n tiene un valor medio de 4 a 6, en donde n = 4 para al menos 60% en peso de los eteres de glicol, y no mas de 15% en peso de los eteres de glicol tiene un valor n de 3 o inferior.
2. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde n = 4 para al menos 70% en peso de los eteres de glicol.
3. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde no mas de 10% en peso de los eteres de glicol tienen un valor n de 3 o inferior.
4. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el tetrapropilen glicol n-butil eter es al menos 70% en peso de los eteres de glicol.
5. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde R1 es butilo para al menos un eter de glicol.
6. La composicion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde R1 es n-butilo para al menos un eter de glicol.
7. Una composicion de revestimiento acuosa, que comprende:

(a) un aglutinante polimerico;

(b) opcionalmente, un pigmento;

(c) agua; y

(d) una composicion coalescente segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
8. La composicion segun la reivindicacion 7, en donde un revestimiento preparado usando la composicion cumple los requisitos del decreto ley frances 2011/321.
9. La composicion segun la reivindicacion 7, en donde el aglutinante comprende al menos uno de un aglutinante de acnlico puro y un aglutinante de estireno-acnlico.
10. La composicion segun la reivindicacion 7, que comprende al menos uno de (a) y partfcula polimerica opaca, y (b) una emulsion de polfmero o polfmeros que tienen un pigmento unido o adsorbido sobre la superficie del polfmero.