ES2901237T3 - Composición de revestimiento acuosa anti-corrosión - Google Patents
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Abstract
Una composición de revestimiento acuosa que comprende: - un látex acuoso de un copolímero que consiste esencialmente en unidades recurrentes derivadas (i) de cloruro de vinilideno (VDC), (ii) de cloruro de vinilo (VC), (iii) de uno o más de un (met)acrilato de alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono en el grupo alquilo [monómero (MA)] y (iv) de un o más de un ácido carboxílico alfa-beta insaturado alifático [monómero (AA)], siendo la proporción de unidades recurrentes derivadas del monómero (AA) de al menos 1,0 % en peso, con respecto al peso total del copolímero [copolímero (A)], en donde: (A) dicho copolímero (A) es estable frente a la deshidrocloración, de manera que el contenido total de cloruro del residuo sólido del látex acuoso, después del tratamiento térmico a aproximadamente 120 °C durante 2 horas, es inferior a 1000 ppm, con respecto al peso total del copolímero (A), con lo que la estabilidad frente a la deshidrocloración se mide de acuerdo con el método específico detallado en la descripción; (B) dicho copolímero (A) no sufre cristalización significativa alguna al calentarlo, de manera que la relación de (j) su índice de cristalinidad (CI), determinado mediante espectroscopía infrarroja obteniendo una reflectancia total atenuada del espectro infra-rojo de la película recubierta, después de un tratamiento térmico que implica calentar a 60 °C durante 48 horas hasta (jj) su índice de cristalinidad antes de dicho tratamiento térmico (CIdespués del tratamiento térmico/CIantes del tratamiento térmico) es inferior a 1,15, con lo que la resistencia a la cristalización tras el calentamiento se mide de acuerdo con el método específico detallado en la descripción; y - al menos un pigmento anti-corrosión que comprende una sal de aluminio de un ácido (poli)fosfórico modificado con un óxido de metal alcalinotérreo [pigmento (P)]; - al menos un tensioactivo no iónico [tensioactivo (NS)]; y - al menos una carga inorgánica [carga (I)] diferente del pigmento (P), en una cantidad tal que la concentración de volumen total de pigmento (PVC), que comprende el pigmento (P) y la carga (I), está comprendida entre 20 y 40 % en vol., cuando se determina con respecto a la composición de revestimiento seca.
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de revestimiento acuosa anti-corrosión
Campo técnico
La presente invención se refiere a una composición de revestimiento acuosa y a métodos utilizados para formar revestimientos protectores sobre sustratos y, en particular, sobre sustratos que contienen metales. Más particularmente, la presente invención se refiere a composiciones de revestimiento, a métodos y a sistemas de revestimiento que implican una composición de revestimiento acuosa, que se puede aplicar como revestimiento directo al metal con un alto espesor de revestimiento proporcionando un acabado y una protección anti-corrosión sobresalientes.
Antecedentes de la Técnica
Son bien conocidas composiciones de revestimiento acuosas o basadas en agua para uso en el revestimiento protector de sustratos, por ejemplo en la protección de metales ferrosos contra la corrosión u oxidación.
Son particularmente ventajosas las composiciones que no requieren período de «horneado» alguno para curar/endurecer a una temperatura sustancialmente superior a la temperatura ambiente, ya que el uso potencial significativo de las composiciones de revestimiento protector es su aplicación a estructuras de tamaño muy grande, incluyendo tanques de almacenamiento, grandes componentes de tuberías, elementos arquitectónicos (partes de puentes, elementos de edificios) y contenedores utilizados para la carga intermodal, que representan un campo de uso particularmente exigente.
Los contenedores de carga intermodal (también denominados contenedores de carga o envío) son unidades de almacenamiento y transporte reutilizables para mover productos y materias primas entre ubicaciones, incluyendo entre países. Los contenedores de carga intermodales están estandarizados para facilitar el transporte intermodal, tal como el transporte marítimo, el transporte por tren de mercancías y el transporte por camión de transporte pesado.
Los contenedores de carga experimentan entornos agresivos y corrosivos durante su vida útil. Cuando se envían por mar, los contenedores están expuestos a los efectos corrosivos del agua salada. Cuando se exponen a la naturaleza, los contenedores deben resistir el viento, el sol, el granizo, la lluvia, la arena, el calor y similares. Los contenedores expuestos al sol pueden cocerse a temperaturas de 80 °C o incluso más.
Por consiguiente, los contenedores de carga deben fabricarse de manera que permitan que los contenedores sobrevivan a esta exposición durante una vida útil razonable. Como estrategia, los contenedores se pueden fabricar a partir de materiales resistentes a la corrosión, tales como acero inoxidable, acero resistente a las inclemencias (también conocido como acero resistente a la intemperie, acero de la marca COR-TEN). Incluso cuando están hechos de este tipo de materiales resistentes a la corrosión, generalmente todavía se requiere aplicar revestimientos duraderos, resistentes a la abrasión y resistentes a la corrosión en los contenedores como protección adicional contra la degradación.
Históricamente, la mayoría de los sistemas de recubrimiento a base de disolventes se han utilizado para proteger los contenedores de carga, ya que muchos de los sistemas propuestos a base de agua son incapaces de satisfacer las demandas y/o patrones de comportamiento aplicables. En particular, los recubrimientos a base de agua son difíciles de aplicar en condiciones de humedad muy variables, ya que una película aplicada del recubrimiento permanece húmeda durante un período de tiempo más largo y/o no se seca uniformemente, y generalmente están limitados en el espesor máximo del recubrimiento que puede lograrse a través de cada una de las etapas de aplicación, necesitando múltiples aplicaciones, requiriendo largas etapas intermedias de secado/coalescencia.
Dentro de este marco, el documento WO 2007/079757 (PHOENIX INTERNATIONAL A/S) 19.07.2007 describe una imprimación a base de agua y un método para proteger materiales de hierro o acero contra la corrosión utilizando dicha imprimación. La imprimación a base de agua comprende un aglutinante de uno o más copolímeros acrílicos basados en uno o más monómeros acrílicos y uno o más monómeros clorados, un pigmento inhibidor de la corrosión y otros aditivos convencionales. Como pigmentos anti-corrosivos se hace mención al trifosfato de aluminio, fosfato de bario, fosfato de zinc, los fosfosilicatos y los pigmentos de intercambio iónico.
El documento JP H07145340 (TEIKA CORP) 06.06.1995 está dirigido a una composición de revestimiento que puede dar una película de revestimiento dotada de una resistencia mejorada a la decoloración por calor, preparándose dicha composición de revestimiento utilizando una resina en emulsión de copolímero de cloruro de vinilo/cloruro de vinilideno como componente de resina principal y añadiendo al mismo 3-35 % en peso, basado en los sólidos de la resina, mezcla de dihidrógeno-tripolifosfato de aluminio o metafosfato de aluminio con al menos un compuesto de metal alcalinotérreo seleccionado del grupo que consiste en óxido de magnesio, óxido de calcio y carbonato de magnesio en una relación ponderal de (100:1 )-(1:1).
El documento WO 2012/121760 (VALSPAR SOURCING, INC.) 13.09.2012 establece un revestimiento a base de agua y/o un sistema de revestimiento eficaz para proteger sustratos que contienen metales, como contenedores de carga intermodal, contra la corrosión que se puede utilizar para formar capas o revestimientos húmedos resistentes al pandeo en una amplia gama de sustratos. El aglutinante es preferiblemente una resina de poli(cloruro de vinilideno). Se pueden incorporar uno o más agentes anticorrosivos en dicha composición de revestimiento, tales como fosfosilicatos de bario, calcio, titanato de calcio, silicato de calcio, fosfato de calcio condensado, trifosfato de aluminio, y similares.
No obstante, en todas las técnicas de la técnica anterior, los conjuntos de revestimiento multicapa se enseñan como necesarios para hacer frente a los requisitos anti-corrosión.
De hecho, el revestimiento multi-etapas añade complejidad y duración al proceso de formación del revestimiento resistente a la corrosión en dichas piezas grandes.
Con una mayor conciencia ambiental, existe un fuerte deseo de desarrollar una tecnología mejorada que permita el uso de sistemas de revestimiento a base de agua para proteger los contenedores de carga u otros sustratos (p. ej., vehículos tales como vagones o camiones) mediante la aplicación de capas gruesas de revestimiento en cada una de las etapas de recubrimiento, con el fin de reducir la duración y complejidad de la aplicación, y posiblemente proporcionar una pieza protegida contra la corrosión lista para usar a través de una sola etapa de aplicación.
Sumario de la invención
En una realización, la presente invención proporciona una composición de revestimiento a base de agua que se puede utilizar para formar revestimientos gruesos (que excedan de 300 pm, preferiblemente que exceden de 400 pm) en superficies metálicas mediante una aplicación de una sola etapa, con un acabado de revestimiento sobresaliente (sin grietas) y protección adecuada contra la corrosión. El sistema de revestimiento es particularmente eficaz para proteger sustratos que contienen metales, tales como contenedores de carga intermodal, contra la corrosión.
La composición de revestimiento acuosa de la invención comprende:
- un látex acuoso de un copolímero que consiste esencialmente en unidades recurrentes derivadas (i) de cloruro de vinilideno (VDC), (ii) de cloruro de vinilo (VC), (iii) de uno o más de un (met)acrilato de alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono en el grupo alquilo [monómero (MA)] y (iv) de un o más de un ácido carboxílico alfa-beta insaturado alifático [monómero (AA)], siendo la proporción de unidades recurrentes derivadas del monómero (AA) de al menos 1,0 % en peso, con respecto al peso total del copolímero [copolímero (A)], en donde:
1. (A) dicho copolímero (A) es estable frente a la deshidrocloración, de manera que el contenido total de cloruro del residuo sólido del látex acuoso, después del tratamiento térmico a aproximadamente 120 °C durante 2 horas, sea inferior a 1000 ppm, con respecto al peso total del copolímero (A);
2. (B) dicho copolímero (A) no debe experimentar cristalización significativa alguna al calentarlo, de tal manera que la relación de (j) su índice de cristalinidad (CI) después de un tratamiento térmico que implica calentar a 60 °C durante 48 horas a (jj) su índice de cristalinidad antes de dicho tratamiento térmico (CI después del tratamiento térmico/CI antes del tratamiento térmico) es inferior a 1,15; y
- al menos un pigmento anti-corrosión que comprende una sal de aluminio de un ácido (poli)fosfórico modificado con un óxido de metal alcalinotérreo [pigmento (P)];
- al menos un tensioactivo no iónico [tensioactivo (NS)]; y
- al menos una carga inorgánica [carga (I)] diferente del pigmento (P), en una cantidad tal que la concentración de volumen total de pigmento (PVC), que comprende el pigmento (P) y la carga (I), está comprendida entre 20 y 40 % en vol., cuando se determina con respecto a la composición de revestimiento seca.
La solicitante ha encontrado, sorprendentemente, que combinando el látex acuoso de copolímero (A) antes mencionado, con el pigmento (P), el tensioactivo (NS), la carga (I), para conseguir el PVC mencionado, se obtiene una composición de revestimiento. que posee un espesor de película de agrietamiento crítico de 300 pm o más, hasta más de 500 pm, lo que permite una aplicación rápida de capas gruesas de recubrimiento sobre superficies metálicas, con buen acabado y una buena resistencia a la corrosión.
Descripción de realizaciones
La composición de revestimiento de la invención es acuosa, es decir, se utiliza agua como soporte. Además del agua, el soporte acuoso de la composición de revestimiento acuosa de la invención puede comprender opcionalmente uno o más de un co-soporte líquido adicional, en una cantidad menor con respecto al agua. Ejemplos de co-soportes incluyen disolventes orgánicos miscibles en agua, tales como especialmente butilcelulosa, alcohol(es) (p. ej., butanol), ésteres de alcohol, glicol éter(es) o éster(es) de glicol y combinaciones de los mismos.
El copolímero (A) consiste esencialmente en unidades recurrentes derivadas (i) de cloruro de vinilideno (VDC), (ii) de cloruro de vinilo (VC), (iii) de uno o más de un (met)acrilato de alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono en el grupo alquilo [monómero (MA)] y (iv) de uno o más de un ácido carboxílico alfa-beta insaturado alifático [monómero (AA)], en donde:
(i) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de VDC es de 50,0 a 90,0 % en peso; siendo preferiblemente de 65,0 a 85,0 % en peso;
(ii) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de VC es de 5,0 a 30,0 % en peso; siendo preferiblemente de 7,5 a 25,0 % en peso;
(iii) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de monómero (MA) es de 2,0 a 25,0 % en peso; siendo preferiblemente de 5,0 a 20,0 % en peso;
(iv) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de monómero (AA) es de 1,0 a 3,0 % en peso; siendo preferiblemente de 1,2 a 2,5 % en peso con respecto al peso total del copolímero.
El copolímero (A) consiste esencialmente en las unidades recurrentes arriba enumeradas, es decir que únicamente se pueden tolerar extremos de cadena, defectos u otras impurezas polimerizadas en la medida en que no modifiquen las propiedades de dicho copolímero (A).
Entre los monómeros (MA) adecuados que se pueden utilizar en el copolímero (A), se puede hacer mención especialmente a acrilato de metilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de 2-etilhexilo. El monómero (MA) preferido es acrilato de 2-etilhexilo.
El monómero (AA) se puede seleccionar de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico y ácido citracónico. No obstante, se entiende que generalmente se preferirá el ácido acrílico.
Los copolímeros (A) se pueden preparar mediante técnicas de polimerización en emulsión acuosa, de acuerdo con métodos conocidos.
El índice de cristalinidad o CI, como se define en la presente memoria descriptiva, se determina utilizando espectroscopía infrarroja obteniendo un espectro infrarrojo de reflectancia total atenuado de la película revestida. El índice de cristalinidad se puede medir utilizando un espectrofotómetro FTIR Spectrum One de Perkin Elmer acoplado con una unidad pATP Split Pea de Harrick con un microcristal de silicio. Se puede poner en práctica un procedimiento análogo utilizando igualmente un cristal de germanio o de diamante. En el método, una muestra del látex acuoso de copolímero (A) se seca a temperatura ambiente para preparar al menos dos muestras de película que tienen forma rectangular sobre materiales de soporte adecuados. Las muestras de película para la determinación del C lantesCI del tratamiento térmico se someten a la determinación IR-ATR como tal, mientras que las muestras de película para la determinación del CI después del tratamiento térmico se someten a un tratamiento térmico en un horno ventilado por aire a 60 °C durante 48 horas. La muestra de película se coloca en contacto directo con la superficie del cristal de silicio, con la cara recubierta de copolímero (A) de la película contra el cristal. Se llevan a cabo al menos tres repeticiones en diferentes partes de la muestra. El atenuador del haz de referencia se establece en 85 % a 1150 cm -1 y la muestra se escanea entre 950 cm-1 y 1150 cm-1 (al menos 50 escaneos). La absorbancia basal, tomada como fondo, se mide a 1120 cm-1 (A 1120), y en los picos se miden a 1040 cm-1 (A 1040 y 1070 cm-1 (A1070), representativos, respectivamente, de un pico de referencia para el copolímero (A), independiente de la fracción cristalina, y de un pico específico para la fase cristalina. El índice de cristalinidad se calcula dividiendo la diferencia entre A 1042 y A1120 por la diferencia entre A1070 y A 1120, de acuerdo con la siguiente fórmula:
La determinación se repite al menos dos veces, hasta que se obtienen resultados que difieren en menos de 0,02. Las determinaciones en muestras antes y después del tratamiento térmico arriba detallado permiten determinar la relación CI después del tratamiento térmico/CIantes del tratamiento térmico, que es representativa de la tendencia del copolímero (A) a experimentar cristalización tras la reasociación. Cuanto mayor sea el valor, mayor será la capacidad de cristalización.
Como se ha dicho antes, es esencial que el copolímero (A) no experimente cristalización significativa alguna, de tal manera que la relación de (j) su índice de cristalinidad después de un tratamiento térmico que implica calentar a 60 °C durante 45 horas a (jj) su índice de cristalinidad antes de dicho tratamiento térmico (CI después del tratamiento térmico/CI antes del tratamiento térmico) es inferior a 1,15.
Generalmente, esta relación es de menos de 1,10, incluso más preferiblemente de menos de 1,05. Se han obtenido resultados óptimos con látex acuoso de copolímero (A), en donde se encontró que la relación de CI después del tratamiento térmico/CIantes del tratamiento térmico era aproximadamente 1,0.
Esta característica es esencial para asegurar un comportamiento amorfo durante toda la aplicación y la fase de secado (generalmente se produce a temperaturas superiores a la temperatura ambiente, p. ej., aproximadamente 50 °C), que asegura la formación de una película uniforme y continua incluso en espesores elevados, sin grietas ni defecto.
Se conocen métodos para ajustar el comportamiento de cristalización del copolímero (A) e incluyen el ajuste de la composición de monómeros del propio copolímero.
Los látices de copolímero (A) comerciales que poseen un comportamiento de cristalización de este tipo están disponibles en el mercado.
Como se ha dicho, dicho copolímero (A) es estable frente a la deshidrocloración, de manera que el contenido total de cloruro del residuo sólido del látex acuoso, después del tratamiento térmico a aproximadamente 120 °C durante 2 horas, es menor que 1000 ppm, con respecto al peso total del copolímero (A). Cuando no se satisface esta propiedad, los iones cloruro pueden interferir con el comportamiento de coalescencia y evitar la formación de capas gruesas mediante la aplicación de una sola pasada.
El contenido de cloruro libre del látex acuoso del copolímero (A) se determina como sigue; se seca una muestra de látex acuoso a 105 °C durante aproximadamente 4 horas, para obtener películas de las que se recuperan muestras de 1 x 1,5 cm de tamaño. Dichas muestras se colocan en tubos de vidrio conectados a burbujeadores que contienen agua ultra-pura y se tratan térmicamente en un horno a aproximadamente 120 °C durante 2 horas, bajo un flujo de nitrógeno de 4 NI/h. Los burbujeadores se desconectan rápidamente del sistema al final del ciclo de calentamiento, y el contenido de cloruro se dosifica por titulación con Hg(NO3)2, utilizando el indicador de bromofenol y difenilcarbazona. El resultado así obtenido se expresa en ppm de cloruro con respecto al peso del copolímero (A).
El contenido total de cloruro del residuo sólido del látex acuoso, después del tratamiento térmico a aproximadamente 120 °C durante 2 horas, es preferiblemente de menos de 950 ppm, más preferiblemente de menos de 900 ppm, incluso más preferiblemente de menos de 850 ppm, con respecto al peso total del copolímero (A).
Si bien la resistencia a la deshidrocloración de la composición de revestimiento acuosa en su conjunto puede incrementarse mediante la adición de un depurador de HCI, sigue siendo esencial para que el látex del copolímero (A) posea inherentemente una baja tendencia a la deshidrocloración, que se puede lograr mediante el ajuste oportuno del látex. condiciones de fabricación y composición del copolímero (A).
De hecho, la solicitante ha encontrado que esta resistencia a la deshidrocloración contribuye sinérgicamente en la composición de revestimiento acuosa de la invención a proporcionar revestimientos que tienen un espesor de película de revestimiento crítico mejorado y una excelente resistencia a la corrosión.
El látex acuoso tiene generalmente un contenido de copolímero (A) generalmente de al menos 58 % en peso, preferiblemente de al menos 59 % en peso, con respecto al peso total de látex acuoso.
La composición de revestimiento acuosa de la invención comprende uno o más de un pigmento anti-corrosión que comprende una sal de aluminio de un ácido (poli)fosfórico modificado con un óxido de metal alcalinotérreo [pigmento (P)].
El pigmento (P) puede seleccionarse del grupo que consiste en dihidrógeno-fosfato de ácido tripolifosfórico de aluminio modificado con óxido de metal alcalinotérreo, metafosfato de aluminio y similares. El modificador de óxido alcalinotérreo es generalmente una modificación con MgO o CaO, conseguida durante la fabricación de la sal de aluminio del ácido (poli)fosfórico.
Un pigmento (P) muy útil es el compuesto K-White 450H, que es un trifosfato de aluminio modificado con Mg.
Generalmente, el pigmento (P) está libre de zinc; aunque los derivados de Zn/compuestos modificados se han considerado particularmente útiles como ingredientes en pinturas anti-corrosión, se ha encontrado que la composición de revestimiento de la presente invención es capaz de proporcionar una excelente protección contra la corrosión, incluso sin la incorporación de Zn.
También se sabe que Zn podría ser catalíticamente activo con respecto a la degradación del copolímero (A), por lo que es ventajoso excluir este metal de la composición de revestimiento acuosa de la invención.
Por lo tanto, la composición de revestimiento acuosa comprende generalmente no más de 1 % en peso de Zn, preferiblemente no más de 0,5 % en peso, más preferiblemente no más de 0,1% en peso de Zn, con respecto al peso total de la composición de revestimiento acuosa.
La composición de revestimiento acuosa de la invención comprende al menos un tensioactivo no iónico [tensioactivo (NS)].
Tensioactivos no iónicos no fluorados [tensioactivos (NS)], adecuados para la invención, son conocidos en la técnica. Se pueden encontrar ejemplos de tensioactivos (NS) adecuados en Nonionic Surfactants. Editado por SCHICK, M.J. Marcel Dekker, 1967. p.76-85 y 103-141. En el resto del texto, las expresiones "tensioactivo no iónico no fluorado" y "tensioactivo (NS)" se entienden, a los efectos de la presente invención, tanto en plural como en singular.
El tensioactivo (NS) de la invención se elige preferiblemente entre aquellos libres de grupos aromáticos. Es bien conocido que los tensioactivos no iónicos que comprenden restos aromáticos se convierten generalmente en compuestos aromáticos orgánicos nocivos (tales como benceno, tolueno o xileno) por descomposición térmica, durante el horneado del revestimiento. Por lo tanto, las dispersiones libres de restos aromáticos que contienen tensioactivos se consideran productos más respetuosos con el medio ambiente.
El tensioactivo (NS) puede seleccionarse ventajosamente del grupo que consiste en poliéteres de alcohol que comprenden unidades recurrentes derivadas de óxido de etileno y/u óxido de propileno.
El tensioactivo no iónico de la invención cumple ventajosamente con la fórmula (I) que figura a continuación:
en donde R es un grupo alquilo C1-C18, p y n, iguales o diferentes entre sí, pueden ser cero o pueden variar entre 3 y 24, con la condición de que al menos uno de p y n sea diferente de cero.
De acuerdo con determinadas realizaciones, p y n son ambos diferentes de cero, es decir, que el tensioactivo no iónico comprende unidades recurrentes derivadas tanto de óxido de etileno como de óxido de propileno. Generalmente, de acuerdo con estas realizaciones, el tensioactivo no iónico posee una estructura de bloque, que comprende secuencias segregadas de unidades recurrentes de óxido de etileno y secuencias segregadas de unidades recurrentes de óxido de propileno.
De acuerdo con determinadas realizaciones, el tensioactivo (NS) cumple con la fórmula (II) que figura a continuación:
en donde R° es un grupo alquilo C1-C15 y q varía entre 5 y 15.
La composición de revestimiento acuosa de la invención comprende adicionalmente al menos una carga (I) diferente del pigmento (P), en una cantidad tal que el PVC, como se define arriba, se encuentra entre el 20 y el 40 % en vol. Son particularmente preferidas composiciones de revestimiento acuosas, en donde el PVC es de al menos 25, preferiblemente de al menos 27 y/o de a lo sumo 37, preferiblemente de a lo sumo 35 % en vol.
La carga (I) puede tener una diversidad de formas, tales como en forma de plaquitas, aciculares, oblongas, redondeadas, esféricas, irregulares o una combinación de estas.
Generalmente se cree que la carga óptima de pigmento (P) y carga (I) proporciona un comportamiento y características de aplicación beneficioso para la composición de revestimiento, incluyendo la prevención del atrapamiento de aire, humedad o gases que de otro modo podrían producir burbujas de aire durante la aplicación o formación de ampollas y descamación al secarse. y puede contribuir a impartir propiedades tixotrópicas, reduciendo el pandeo del revestimiento húmedo.
Cargas (I) adecuadas que pueden utilizarse incluyen especialmente compuestos insolubles en agua de uno o más de Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, metales de transición, metales lantánidos, metales actínidos, S, Ge, Ga, Sn, Pb, combinación o mezclas de estos y similares. Compuestos insolubles incluyen sulfatos, hidróxidos, carburos, nitruros, óxidos, oxinitruros, oxicarburos, silicatos, silicatos modificados y carbonatos.
La carga (I) puede incluir partículas en forma de plaquitas y/o partículas sin forma de plaquitas (aciculares, oblongas, redondeadas, esféricas, irregulares o una combinación de éstas).
Las partículas de plaquitas tienen excelentes propiedades espesantes, proporcionan una excelente resistencia al pandeo y, en general, se reconoce que ayudan a liberar el aire. Ejemplos de cargas en forma de plaquitas incluyen una o más de una arcilla, tal como arcilla china, mica, talco y combinaciones de estos.
Se podría utilizar una amplia diversidad de partículas sin forma de plaquitas en la composición de revestimiento acuosa de la invención, posiblemente en combinación con partículas en forma de plaquitas. Ejemplos de éstas incluyen sulfatos, carburos, nitruros, oxinitruros, oxicarburos, óxidos, carbonatos de uno o más de uno de Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, metales de transición, metales lantánidos, metales actínidos, S, Ge , Ga, Sn, Pb, combinaciones o mezclas de estos.
Además, pigmentos coloreados con óxidos metálicos se pueden utilizar como carga (I); pigmentos de óxidos metálicos ejemplares incluyen Cr2O3, A h O3, V2O3, Ga2O3, Fe2O3, Mn2O3, Ti2O3, In2O3, TiBO3, NiTiO3, MgTiO3, CoTiO3, ZnTiO3, FeTiO3, MnTiO3, CrBO3, NiCrO3, FeBO3, FeMnO3, FeSn(BO3)2, AlBO3, Mg3A h Si3Oi2 , NdAlO3, LaAlO3, MnSnO3 , LiNbO3, LaCoO3, MgSiO3, ZnSiO3, Mn(Sb,Fe)O3.
Aparte del látex de copolímero (A), pigmento (P), tensioactivo (NS) y carga (I), la composición de revestimiento de la invención también puede comprender uno o más de un aditivo y/o adyuvante convencional conocido en la técnica. Ejemplos de los mismos incluyen, pero no se limitan a agentes coalescentes, espesantes, antiespumantes, estabilizadores, agentes humectantes, conservantes, agentes dispersantes, inhibidores de oxidación instantánea, biocidas, fungicidas, agentes antiestáticos, reguladores del pH y modificadores de la viscosidad.
Puede utilizarse una amplia gama de técnicas para fabricar la composición de revestimiento acuosa de la presente invención. De acuerdo con una técnica ilustrativa, se reserva el látex del copolímero (A), mientras que los otros ingredientes se combinan y mezclan hasta la homogeneidad en un soporte acuoso. Luego, el látex reservado se añade a la mezcla con mezcladura adicional hasta que esté homogéneo.
La composición de revestimiento acuosa de la presente invención se puede utilizar para revestir una amplia diversidad de sustratos. Sustratos ejemplares incluyen elementos de construcción, contenedores de carga, materiales para pisos, paredes, muebles, componentes de vehículos de motor, laminados, componentes de equipos, electrodomésticos. Materiales de sustrato ejemplares incluyen metales, aleaciones de metales, composiciones intermetálicas, materiales compuestos que contienen metales. Metales y aleaciones ejemplares incluyen aluminio, acero, acero resistente a la intemperie y acero inoxidable.
La invención pertenece, además, a un método para revestir un sustrato, como se detalla arriba, que comprende utilizar la composición de revestimiento acuosa de la invención.
Puede ser deseable limpiar preliminarmente el sustrato para eliminar la grasa, la suciedad y otros contaminantes.
El método de la invención comprende ventajosamente aplicar la composición de revestimiento acuosa, como se detalla arriba, sobre al menos una parte de la superficie del sustrato, para formar un revestimiento húmedo.
La composición de revestimiento acuosa de la invención se puede aplicar al sustrato utilizando cualquier técnica adecuada, tal como mediante brocha, pulverización, revestimiento por rotación, revestimiento con rodillo, revestimiento con cortina, inmersión, revestimiento por huecograbado.
El revestimiento húmedo, así obtenido, se seca luego para obtener un revestimiento seco.
Si se desea, se pueden aplicar una o más capas del revestimiento adicionales de la composición acuosa de la invención. No obstante, gracias al CCT ventajoso de la composición de revestimiento acuosa de la invención, una sola capa es suficiente para conseguir espesores de revestimiento de 300 pm o más, también de 400 pm o más, e incluso de 500 pm o más.
La invención se describirá ahora con referencia a los siguientes ejemplos, cuyo propósito es meramente ilustrativo y no pretende limitar el alcance de la presente invención.
Materias primas:
DIOFAN® P520 PVDC es on látex acuoso de VDC/VC/2EHA/AA que tiene un contenido en sólidos de aproximadamente 56 % en peso, que comprende una cantidad de AA igual a aproximadamente 1,05 % en peso; este látex acuoso sufre determinados fenómenos de deshidrocloración, por lo que su contenido en cloruro libre es generalmente superior a 1500 ppm; además, sufre fenómenos de recristalización, lo que conduce a una relación de CI después del tratamiento térmico/CIantes del tratamiento térmico de 1,43;
DIOFAN® P580 PVDC es on látex acuoso de VDC/VC/2EHA/AA 68/22,25/8/1,75 en peso, que tiene un contenido en sólidos de aproximadamente 60 % en peso; este látex acuoso es particularmente estable frente a la deshidrocloración, por lo que su contenido en cloruro libre es en cualquier momento inferior a 1000 ppm; además, no sufre fenómenos de recristalización, lo que conduce a una relación de CI después del tratamiento térmico/CIantes del tratamiento térmico de aproximadamente 1,0.
K White 84 es un pigmento anti-corrosión de Zn y trifosfato de aluminio modificado con SiO2 , disponible comercialmente de Tayca Corporation, Osaka, Japón.
K White 450H es un pigmento anti-corrosión de trifosfato de aluminio modificado con Mg, disponible comercialmente de Tayca Corporation, Osaka, Japón.
Bayferrox® 318M es un pigmento negro de óxido de hierro micronizado, disponible comercialmente de Lanxess;
Byk® 035 es un antiespumante, disponible comercialmente de Byk Chemie, Wessel, Alemania;
Byk® 151 es una solución de un tensioactivo de sal de alquil amonio de un polímero polifuncional que tiene carácter aniónico, disponible comercialmente de Byk Chemie, Wessel, Alemania.
Synperionic® PE F87 es un tensioactivo no iónico basado en un copolímero de óxido de etileno/óxido de propileno, que posee un valor HLB de 24, un índice de hidroxilo de 14,6 mg de KOH/g y un pH de 6,75, disponible comercialmente de Uniqema, Gouda, Países Bajos;
Texanol® es un éster-alcohol monoisobutirato de (2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol), un agente coalescente comercialmente disponible de Eastmann.
Proxel™ LV Preservative es un biocida de amplio espectro para la conservación de productos industriales a base de agua contra el deterioro de bacterias, levaduras y hongos, disponible comercialmente de Lonza.
Surfynol® 104E es una solución al 50/50 p/p de 2,4,7,9-tetrametil-5-decin-4,7-diol en etilenglicol, utilizado como agente dispersante.
Luzenac® 10M0 es talco en polvo, disponible comercialmente de IMERYS Talc.
Procedimiento general para preparar formulaciones
Se preparó una base líquida hecha de agua, antiespumante, agente(s) dispersante(s) y estabilizador(es)/tensioactivo(s) mezclando todos los ingredientes a temperatura ambiente durante 5 minutos. A continuación, se incorporaron pigmentos y otras cargas inorgánicas a dicha base líquida mediante mezcladura a alta velocidad utilizando una cuchilla Cowles. Finalmente se añadió el látex acuoso de copolímero (VDC), junto con posiblemente ingredientes adicionales, tales como agentes coalescentes, estabilizador(es)/tensioactivo(s), biocida, etc. Los detalles se proporcionan en la Tabla siguiente.
Procedimiento de revestimiento general y determinación del CCT (espesor crítico de la película de revestimiento)
Las formulaciones así obtenidas se pulverizaron sobre placas de acero inoxidable con un tamaño de 150 a 100 mm2 , utilizando una pistola de aire comprimido Kremlin M 22g HPA, utilizando una presión de entrada de 4 bares y una distancia de pulverización de 20 cm. Las placas de acero inoxidable se mantuvieron horizontales y el revestimiento se realizó en un ángulo de flujo de aproximadamente 30 ° con respecto a la vertical.
La boquilla de la pistola estaba comprendida entre 1,2 y 2,2 mm, ajustada en función de la viscosidad, para obtener un revestimiento triangular de pulverización que cubra toda la superficie de la placa de acero. La capa revestida se secó durante 5 minutos a temperatura ambiente y luego se secó durante 20 minutos adicionales bajo circulación de aire caliente forzado (T = 50 °C; V = 5 m/s).
El espesor crítico de la película de revestimiento se determinó mediante repeticiones, verificando después del secado la presencia de grietas de barro. En caso de que no fueran visibles grietas de barro, se repitió el rociado aumentando el espesor del revestimiento, hasta verificar fallos en las grietas de barro.
Ejemplo Comparativo 1
Una mezcla de agua (16,63 partes en peso), antiespumante Byk® 035 (0,2 partes en peso), agente dispersante Byk® 151 (0,52 partes en peso) y una mezcla de tensioactivos Surfynol® 104E y Synperionic® PE F87 (0,31 y 2,08 partes en peso, respectivamente) se utilizó como base líquida. Se dispersó Luzernac 10M0 (19,50 partes en peso), K-white 84 (5,19 partes en peso) y Bayferrox® 130M (3,12 partes en peso) y luego se complementó con 49,89 partes en peso de látex DIOFAN® P580, 0,49 partes en peso de Texanol®, 0,97 partes en peso de Synperionic® PE F87, 0,1 partes en peso de Proxel™ LV y 0,99 partes en peso de NaNO2.
El PVC de esta formulación era 30 % en vol., densidad 1,43 g/l, con un contenido en sólidos de 59 % en peso. La viscosidad de la formulación era de 820 cP, su pH era de 5,6 y se encontró que su CCT era inferior a 90 pm. Este ejemplo demuestra que un copolímero (A), aunque posee todas las propiedades arriba enumeradas, no puede proporcionar un CCT alto cuando se formula con un pigmento anti-corrosión que no es un fosfato de aluminio modificado con metales alcalinotérreos.
Ejemplo Comparativo 2
Una mezcla de agua (16,98 partes en peso), antiespumante Byk® 035 (0,2 partes en peso), agente dispersante Byk® 151 (0,50 partes en peso), tensioactivos Synperionic® PE F87 (2,00 partes en peso) y neutralizador AMP 95 (0,50 partes en peso) se utilizó como base líquida. Se dispersó en ello Luzernac® 10M0 (18,37 partes en peso), K-white 450H (4,99 partes en peso) y Bayferrox® 130M (1,50 partes en peso) y se complementó a continuación con 54,86 partes en peso de látex DIOFAN® P520.
La viscosidad se ajustó mediante la adición de un modificador de reología Rheolate 255 (0,1 partes en peso).
El PVC de esta formulación era 30 % en vol., densidad 1,37 g/l, con un contenido en sólidos de 57 % en peso. La viscosidad de la formulación era de 2000 cP, su pH era de 7,27 y se encontró que su CCT era inferior a 180 pm. Este ejemplo demuestra que un látex de copolímero (VDC) que no es muy estable frente a la deshidrocloración y que, por lo tanto, comprende cloruro libre, y que tiene una tendencia a cristalizar en condiciones de coalescencia/calentamiento, no puede proporcionar un CCT alto incluso cuando se formula con pigmento anti corrosión de trifosfato de aluminio modificado con óxido de metal alcalinotérreo.
Ejemplo 3
Una mezcla de agua (17,25 partes en peso), antiespumante Byk® 035 (0,2 partes en peso), agente dispersante Byk® 151 (0,51 partes en peso) y tensioactivos Synperionic® PE F87 (2,03 partes en peso) y neutralizador AMP 95 (0,51 partes en peso) se utilizó como base líquida. Se dispersó en ello Luzernac® 10M0 (20,05 partes en peso), K-white 450H (5,07 partes en peso) y Bayferrox® 130M (1,52 partes en peso) y se complementó a continuación con 52,76 partes en peso de látex DIOFAN® P580.
La viscosidad se ajustó mediante la adición de un modificador de reología Rheolate 255 (0,1 partes en peso).
El PVC de esta formulación era 30 % en vol., densidad 1,39 g/l, con un contenido en sólidos de 60 % en peso. La viscosidad de la formulación era de 3000 cP, su pH era de 6,89 y se encontró que su CCT era superior a 500 pm. Este ejemplo demuestra que un látex de copolímero (VDC) es muy estable frente a la deshidrocloración y que, por lo tanto, comprende cloro libre en cantidades menores que 1000 ppm y que tiene no cristaliza en condiciones de coalescencia/calentamiento, es capaz de proporcionar un CCT alto cuando se formula con pigmento anti-corrosión de trifosfato de aluminio modificado con óxido de metal alcalinotérreo.
Claims (15)
1. Una composición de revestimiento acuosa que comprende:
- un látex acuoso de un copolímero que consiste esencialmente en unidades recurrentes derivadas (i) de cloruro de vinilideno (VDC), (ii) de cloruro de vinilo (VC), (iii) de uno o más de un (met)acrilato de alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono en el grupo alquilo [monómero (MA)] y (iv) de un o más de un ácido carboxílico alfa-beta insaturado alifático [monómero (AA)], siendo la proporción de unidades recurrentes derivadas del monómero (AA) de al menos 1.0 % en peso, con respecto al peso total del copolímero [copolímero (A)],
en donde:
(A) dicho copolímero (A) es estable frente a la deshidrocloración, de manera que el contenido total de cloruro del residuo sólido del látex acuoso, después del tratamiento térmico a aproximadamente 120 °C durante 2 horas, es inferior a 1000 ppm, con respecto al peso total del copolímero (A), con lo que la estabilidad frente a la deshidrocloración se mide de acuerdo con el método específico detallado en la descripción;
(B) dicho copolímero (A) no sufre cristalización significativa alguna al calentarlo, de manera que la relación de (j) su índice de cristalinidad (CI), determinado mediante espectroscopía infrarroja obteniendo una reflectancia total atenuada del espectro infra-rojo de la película recubierta, después de un tratamiento térmico que implica calentar a 60 °C durante 48 horas hasta (jj) su índice de cristalinidad antes de dicho tratamiento térmico (CIdespués del tratamiento térmico/CIantes del tratamiento térmico) es inferior a 1,15, con lo que la resistencia a la cristalización tras el calentamiento se mide de acuerdo con el método específico detallado en la descripción; y
- al menos un pigmento anti-corrosión que comprende una sal de aluminio de un ácido (poli)fosfórico modificado con un óxido de metal alcalinotérreo [pigmento (P)];
- al menos un tensioactivo no iónico [tensioactivo (NS)]; y
- al menos una carga inorgánica [carga (I)] diferente del pigmento (P), en una cantidad tal que la concentración de volumen total de pigmento (PVC), que comprende el pigmento (P) y la carga (I), está comprendida entre 20 y 40 % en vol., cuando se determina con respecto a la composición de revestimiento seca.
2. La composición de revestimiento acuosa de la reivindicación 1, en donde, en el copolímero (A):
(i) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de VDC es de 50,0 a 90,0 % en peso; siendo preferiblemente de 65.0 a 85,0 % en peso;
(ii) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de VC es de 5,0 a 30,0 % en peso; siendo preferiblemente de 7,5 a 25.0 % en peso;
(iii) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de monómero (MA) es de 2,0 a 25,0 % en peso; siendo preferiblemente de 5,0 a 20,0 % en peso;
(iv) la cantidad de unidades recurrentes derivadas de monómero (AA) es de 1,0 a 3,0 % en peso; siendo preferiblemente de 1,2 a 2,5 % en peso;
con respecto al peso total del copolímero.
3. La composición de revestimiento acuosa de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el monómero (MA) se selecciona del grupo que consiste en acrilato de metilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de 2-etilhexilo, prefiriéndose el acrilato de 2-etilhexilo.
4. La composición de revestimiento acuosa de las reivindicaciones 1 o 3, en donde el monómero (AA) se selecciona de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico y ácido citracónico, y es preferiblemente ácido acrílico.
5. La composición de revestimiento acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el pigmento (P) se selecciona del grupo que consiste en dihidrógeno-fosfato de ácido tripolifosfórico de aluminio modificado con óxido de metal alcalinotérreo o metafosfato de aluminio.
6. La composición de revestimiento acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición de revestimiento acuosa comprende no más de 1 % en peso de Zn, preferiblemente no más de 0,5 % en peso, más preferiblemente no más de 0,1% en peso de Zn, con respecto al peso total de la composición de revestimiento acuosa.
7. La composición de revestimiento acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el tensioactivo (NS) de la invención se elige de aquellos libres de grupos aromáticos, y se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en poliéteres de alcohol que comprenden unidades recurrentes derivadas de óxido de etileno y/u óxido de propileno.
8. La composición de revestimiento acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la carga (I) incluye partículas en forma de plaquitas y/o partículas sin forma de plaquitas, tales como oblongas, redondeadas, esféricas, irregulares o una combinación de éstas.
9. La composición de revestimiento acuosa de la reivindicación 8, en donde cargas en forma de plaquitas incluyen una o más de una arcilla, tal como caolín, mica, talco y combinaciones de estos.
10. Un método para fabricar la composición de revestimiento acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo dicho método las siguientes etapas:
(i) se reserva el látex del copolímero (A), mientras que los otros ingredientes se combinan y mezclan hasta la homogeneidad en un soporte acuoso;
(ii) luego, el látex reservado se añade a la mezcla con mezcladura adicional hasta que esté homogéneo.
11. Un método para revestir un sustrato, que comprende utilizar la composición de revestimiento acuosa de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
12. El método de la reivindicación 11, en el que los sustratos incluyen elementos de construcción, contenedores de carga, materiales para pisos, paredes, muebles, componentes de vehículos de motor, laminados, componentes de equipos, electrodomésticos.
13. El método de la reivindicación 11 o 12, en el que materiales de sustrato incluyen metales, aleaciones de metales, composiciones intermetálicas, materiales compuestos que contienen metales.
14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, comprendiendo dicho método aplicar la composición de revestimiento acuosa sobre al menos una parte de la superficie del sustrato, para formar un revestimiento húmedo; y secar el revestimiento húmedo para obtener un revestimiento seco.
15. El método de la reivindicación 14, en el que la composición de revestimiento acuosa se aplica al sustrato utilizando una técnica seleccionada del grupo que consiste en cepillado, pulverización, revestimiento por rotación, revestimiento con rodillo, revestimiento con cortina, inmersión y revestimiento por huecograbado.
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