WO2024252051A1 - Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, uso de dicha composición como agente ligante y agente de revestimiento con dicho agente ligante - Google Patents

Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, uso de dicha composición como agente ligante y agente de revestimiento con dicho agente ligante Download PDF

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Definitions

  • the invention as expressed in the title of this specification, relates to a liquid composition in the form of an aqueous polymer dispersion, to the use of said composition as a binding agent and to a coating agent obtained with said binding agent, providing advantages and characteristics, which are described in detail below.
  • the object of the present invention lies, on the one hand, in the disclosure of a liquid composition, in the form of an aqueous dispersion, solution or suspension of polymerized material, which, comprising polysaccharides solubilized in an alkaline medium, a solution of alkaline organic or inorganic matter, capable of forming a hard and/or physically and chemically tough solid upon drying, and a resin or varnish emulsion, is capable of acting as a binding agent which, after drying at low temperatures, allows obtaining a resinous solid with high adherence and resistance to elements with characteristics similar to the tissues naturally present in plants, said binding agent presenting the advantageous particularity of presenting film-forming characteristics similar to traditional synthetic polymers, but using minimal or no amount of petroleum derivatives or any volatile organic compound in its preparation, so it can be considered as an environmentally friendly compound as well as biodegradable, a second aspect of the present invention being the disclosure of the use of said liquid composition as a binding agent in any construction material, and, finally, a third aspect of the invention is the disclosure
  • Aqueous polymer dispersions are generally known. These compositions are fluid systems in a dispersed distribution and consist of a dispersed phase in the medium.
  • An aqueous dispersant such as polymer nuclei or particles dispersed in the liquid matrix, so-called polymer matrices or polymer particles, consisting of several polymer chains intertwined with each other.
  • a binding agent is a chemical substance or mixture of chemicals which, when applied to a suitable substrate, creates a layer between the substrate and the subsequent substrate, or between the surface and the subsequent substance applied to it.
  • Binder material is also the synthetic or natural resin used to bind different layers of a coating, to form the matrix of a component or as a binder for solids in a paint.
  • Aqueous polymer dispersions are used in a wide variety of industrial applications as a binding agent, for example in the production of coatings.
  • coatings When used as coatings, one of the important requirements they must meet is that they have a certain hardness, elasticity or other characteristics suitable for the purpose for which they are intended and thus exhibit good stability to the stresses to which they will be subjected, friction and the elements.
  • Another requirement is a high capacity to form thin films. This makes possible the production of water-based, opaque or transparent varnishes, which allow the protection and/or beautification or improvement of the substrates on which they are applied and a good penetration of the varnish into the base layer, in particular when the substrate to be coated is porous.
  • binding agents are found in the chemistry of construction materials, for example, in the preparation or modification of polymeric mortars or concretes, to improve their properties, such as their elasticity, their adhesion, its resistance, its durability, impermeability or resistance to high temperatures.
  • binding agents that are environmentally friendly and in particular that do not use, or very few, petroleum-derived chemicals or volatile organic solvents.
  • the objective of the present invention is, therefore, to provide a binding agent of natural origin in the form of an aqueous dispersion, solution or suspension of polymer developed by the author of the present invention which, advantageously, has the aforementioned advantages, but at the same time has a binding capacity similar to synthetic compositions, has high adhesion on any material, in particular on materials that are difficult to adhere to, such as ceramics, glazes or ethylene plastics (PE;PP), with excellent resistance to outdoor exposure in extreme climates and with the capacity to absorb atmospheric CO2, among other desired properties.
  • a binding agent of natural origin in the form of an aqueous dispersion, solution or suspension of polymer developed by the author of the present invention which, advantageously, has the aforementioned advantages, but at the same time has a binding capacity similar to synthetic compositions, has high adhesion on any material, in particular on materials that are difficult to adhere to, such as ceramics, glazes or ethylene plastics (PE;PP), with excellent resistance to outdoor exposure in extreme climates and with the capacity to absorb atmospheric CO
  • liquid composition in the form of an aqueous dispersion of polymer and its use as a binding agent proposed by the invention is configured as the ideal solution to the aforementioned objective, the characterizing details that make it possible and that distinguish it being conveniently collected in the final claims that accompany the invention. present description.
  • a liquid composition in the form of an aqueous dispersion, solution or suspension of polymer, capable of acting as a binding agent which, after drying at low temperatures, allows obtaining a resinous solid with high adherence to many supports and high resistance to natural elements (heat, IR rays, UV, water, erosion, friction, abrasion, impact, etc.) with characteristics similar to the tissues naturally present in plants, said binding agent presenting the advantage of presenting film-forming characteristics similar to traditional synthetic polymers, but using minimal or no amount of petroleum derivatives or any volatile organic compound in its preparation, so it can be considered as an environmentally friendly compound as well as biodegradable, being especially applicable for use in the production of coatings.
  • the liquid composition in the form of an aqueous dispersion of polymerized material is a compound with a marked binding character of pigments, dyes, mineral fillers, fibers, etc., and materials among themselves, such as paper, cardboard, wood, ceramics, plastic, etc., and with high chemical and mechanical resistance.
  • the liquid composition object of the invention behaves like a solid with characteristics similar to the natural tissues that form the physical structures of plants, oscillating between flexible, hard and tenacious, as if they were leaves, branches or wood.
  • the liquid composition object of the invention has film-forming characteristics similar to synthetic emulsified polymers, with the difference that in its preparation and synthesis, very little or no petroleum derivatives are used or can be used, which is why it is considered environmentally friendly and biodegradable.
  • the liquid composition object of the invention consists of a dispersed, soluble and/or colloidal phase in an aqueous matrix that, upon drying, precipitating, coalescing or coagulating, forms polymer chains, with physicochemical characteristics that make them suitable for multiple practical applications in industry and the home, both as an adhesive and as a layer former. fine, thin, capable of receiving mechanical and chemical stresses, such as those required in the formation of paint films, coatings, putties, adhesives and, depending on uses and needs, suitable for contact with food, sensitive surfaces, protection of fruit, perishable foods, decoration of sterile environments, sanitary facilities, environments where food, beverages, animals, farms, etc. are handled or processed. And they must be kept free of chemical contaminants, free of allergens, etc.
  • components of natural origin are used, starches, starchy extracts of plants, bulbs, seeds, grains, tubers, fruits, trunks, etc. capable of containing or producing polysaccharides and whose origin may be grains, tubers, fruits, roots, firewood or any part of any plant capable of containing them.
  • the liquid composition of the invention is configured as a binding agent of natural origin (without ruling out the possibility of interacting with other synthetic agents commonly found on the market) that has the advantages of being 100% natural and with a binding, film-forming and adhesive capacity similar to synthetic ones. It is particularly notable for its high adhesive capacity on difficult materials such as ceramics, plastics, vitrified materials, etc., excellent film-forming capacity in a wide range of temperatures without the need for coalescents or synthetic additives.
  • the liquid composition of the invention as a binding agent is obtained from a starch or vegetable powder containing polysaccharides and/or monosaccharides, which is reacted with oxide or hydroxides of mono, di, th, tetra or pentavalent cations in a strongly alkaline medium and in the presence of silicon dioxide.
  • Said silicon derivative performs the hardening function like that performed by lignin in wood and in the terms that greater tenacity or flexibility is desired.
  • organic matter e.g. gelatin, chitin, collagen, albumin, casein, etc.
  • inorganic always in an alkaline medium, with the capacity to form a solid by drying that is hard and/or tough physically and chemically, and
  • an emulsion preferably of natural resin or varnish, or made from cooking vegetable oil with a natural resin or resinous exudation, but which, optionally, can be substituted or added to a conventional synthetic resin emulsion, that is, one of the usual ones on the market derived from petroleum and which would not be classified as natural, but could have great economic and technical importance in the current market.
  • the composition comprises:
  • alkaline metal oxide between 1% and 25% (w.w.) of an alkaline metal oxide, alkaline earth metal oxide or tri-, tetra- or pentavalent cation
  • the concentration of said mono-, di-, or polysaccharide is between 5 and 90%, more preferably between 3 and 85%, and even more preferably between 2.5% and 80%.
  • the concentration of said alkaline metal oxide, alkaline earth metal oxide or tri-, tetra-, or pentavalent cation is between 2 to 85%, more preferably, between 3 to 21% and, even more preferably, between 4 to 20%.
  • the concentration of said silicic acid or salt thereof is between 5 to 87%, more preferably, between 6 to 85%, and even more preferably, between 6.5 to 80%.
  • the monosaccharide used in the composition of the invention is selected from glucose, fructose, galactose and/or a mixture thereof.
  • the disaccharide used in the composition of the invention is selected from sucrose, lactose, maltose, isomalt, trehalose, cellobiose and/or a mixture thereof.
  • the polysaccharide used in the composition of the invention is selected from the range between starch and hemicellulose.
  • Said starch can be obtained from any plant or root that can be used industrially. More preferably, the starch used in the composition of the invention is obtained from wheat, corn, potato, rice, sweet potato, arum, plantain, yucca, manioc, tapioca, canary seed, oats, barley, rye, millet, sorghum or a mixture thereof.
  • the hemicellulose used in the composition can be obtained from any plant source rich in said fiber.
  • the metal cation of the metal oxide used in the composition of the invention is selected from the group comprising lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), zinc (Zn), copper (Cu), chromium (Cr), mercury (Hg), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), nickel (Ni), aluminum (Al), platinum (Pt), gold (Au), lead (Pb), bismuth (Bi), thallium (Ti), tin (Sn) or mixtures thereof.
  • the salt of silicic acid used in the composition of the invention is selected from sodium, potassium, magnesium, calcium, aluminum, zinc salt, or a mixture thereof.
  • the hardness of the polysaccharide chains is mainly due to the presence of lignin.
  • the polymer obtained in the composition of the invention can be considered a substitute for lignin, since it is replaced by a mineral or chitinous or protein skeleton.
  • the balance between the polysaccharide and the compounds hard is so broad that it is possible to obtain compositions with very varied characteristics, such as hard, flexible, tough, elastic, water-, acid- and alkali-resistant materials, depending on the proportions and natural sources used.
  • the liquid composition in the form of an aqueous polymer dispersion of the invention comprises between 5 and 40% (w.w.) of additional organic additives of natural origin.
  • additional organic additives are resins, such as pine resin, gum copal, shellac, sandarac, vegetable oils such as soybean oil, sunflower oil or linseed oil, tung oil, natural gums, latex, chicle gums and natural surfactants, such as polyphosphates, polyglycerols (glycerin, sorbitol), lecithins or mixtures thereof.
  • the liquid composition in the form of an aqueous polymer dispersion of the invention may comprise between 0 and 30% (w.w.) of a synthetic resin emulsion that is selected from acrylic and its copolymers, vinyl and its copolymers, ethylene, versatic styrene, butadiene, silicone, silanes, th, tetra and pentavalent metal salts, etc.
  • a synthetic resin emulsion that is selected from acrylic and its copolymers, vinyl and its copolymers, ethylene, versatic styrene, butadiene, silicone, silanes, th, tetra and pentavalent metal salts, etc.
  • the aqueous polymer dispersion of the invention may comprise at least one pigment.
  • Said pigment may be selected from the group comprising inorganic white pigments, such as titanium dioxide, metallic oxides, and all the pigments commonly found on the paint and coating market.
  • the liquid composition of the invention may further comprise fillers.
  • said filler is selected from the group comprising all materials used as extenders or fillers in the paint and coatings industry. In any case, both for pigments and for fillers, materials with a pH lower than 8-9 in aqueous solution or dispersion will be avoided.
  • An additional advantage of the liquid composition in the form of an aqueous polymerization dispersion of the invention is that it can be prepared at room temperature, that is, without the need to add heat to the polymerization reaction. Another advantage is that, once the aqueous polymer dispersion of the invention has dried, it is capable of absorbing carbon dioxide, which is normally present in the atmosphere, so it can be considered that it not only does not contain polluting elements, but is also capable of reducing the concentration of CO2. Environmental. It is also water-repellent.
  • a second purpose of the present invention is the disclosure of the use of the above-described liquid composition in the form of an aqueous polymer dispersion as a binding agent (ADHESIVE) in any material for construction or industry.
  • a final purpose of the invention is to provide a coating agent comprising a liquid composition in the form of an aqueous polymer dispersion as described above, as a binding agent.
  • said coating agent further comprises at least one inorganic filler material and/or at least one pigment.
  • the coating agent is a clear, opaque lacquer or may have a Tyndall effect.
  • EXAMPLE 1 Preparation of an aqueous polymer dispersion according to the invention.
  • EXAMPLE 2 Preparation of a construction material using as a binding agent the aqueous dispersion of polymer according to the present invention.
  • Example 2 20 g of cristobalite was added to the aqueous polymer dispersion of Example 1 and, after drying, a hard and resistant material was obtained, very similar to ceramic. This material has high mechanical and chemical resistance.
  • a paint was prepared using the aqueous polymer dispersion of example 2 and adding titanium dioxide and calcium carbonate as pigment, in a 2/1 P/L ratio.
  • EXAMPLE 4 Preparation of an aqueous polymer dispersion according to the invention.
  • EXAMPLE 5 Preparation of an aqueous polymer dispersion according to the invention.
  • sucrose was mixed with 13 g of calcium oxide and 13 g of silicic acid in 200 ml aqueous solution. It was stirred at 900 rpm at room temperature for 30 minutes. Then 10% of a styrenated acrylic resin emulsion was added. A very light-coloured, completely opaque dispersion was obtained. After drying at room temperature for 2 hours, a very mechanically and chemically resistant material was obtained, as well as being very flexible.

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Abstract

Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, uso de dicha composición como agente ligante y agente de revestimiento obtenido con dicho agente ligante, donde la composición comprende: un monosacárido, disacárido o polisacárido solubilizado en medio alcalino; una disolución de materia orgánica o inorgánica alcalina, con capacidad de formar un sólido por desecación; y una emulsión de resina o barniz natural, o elaborada a partir de una cocción de aceite vegetal con una resina natural o exudación resinosa, y/o una emulsión de resina sintética. La composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado se usa como agente ligante en cualquier material para la construcción. El agente de revestimiento comprende la composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado como agente ligante.

Description

DESCRIPCIÓN
COMPOSICIÓN LÍQUIDA EN FORMA DE DISPERSIÓN ACUOSA DE POLIMERIZADO, USO DE DICHA COMPOSICIÓN COMO AGENTE LIGANTE Y AGENTE DE REVESTIMIENTO CON DICHO AGENTE LIGANTE
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, al su uso de dicha composición como agente ligante y a un agente de revestimiento obtenido con dicho agente ligante, aportando ventajas y características, que se describen en detalle más adelante.
El objeto de la presente invención recae, por un lado, en la divulgación de una composición líquida, en forma de dispersión, solución o suspensión acuosa de polimerizado que, comprendiendo polisacáridos solubilizados en medio alcalino, disolución de materia orgánica o inorgánica alcalinas, con capacidad de formar un sólido por desecación duro y/o tenaz física y químicamente, y una emulsión de resina o barniz, es capaz de actuar como agente ligante que, tras su secado a bajas temperaturas, permite obtener un sólido resinoso de alta adherencia y resistencia a los elementos con características similares a los tejidos presentes naturalmente en las plantas, presentando dicho agente ligante la ventajosa particularidad de presentar características filmógenas similares a los polímeros sintéticos tradicionales, pero utilizando mínimas o ninguna cantidad de derivados del petróleo ni ningún compuesto orgánico volátil en su elaboración, por lo que puede considerarse como un compuesto respetuoso con el medio ambiente a la vez que biodegradable, siendo un segundo aspecto de la presente invención la divulgación del uso de dicha composición líquida como agente ligante en cualquier material para la construcción, y, finalmente, un tercer aspecto de la invención es la divulgación de un agente de revestimiento, por ejemplo una pintura, que comprende dicho agente ligante constituido por dicha composición líquida.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria química, abarcando el ámbito de cualquier industria dedicada a la fabricación de compuestos químicos polimerizados aplicables como agentes ligantes, y en particular el ámbito de la construcción, concretamente para la fabricación de revestimientos y modificación de morteros hidráulicos
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las dispersiones acuosas de polimerizado son conocidas en general. Estas composiciones son sistemas fluidos que se encuentran localizados en distribución dispersa que constan de una fase dispersa en el medio. Dispersante acuoso tal como nudos o partículas de polimerizado dispersas en la matriz líquida, las denominadas matrices de polímeros o partículas de polimerizado, consistentes en varias cadenas de polimerizado entrelazadas las unas a las otras.
Por definición, un agente ligante es una sustancia química o mezcla de sustancias químicas, que cuando se aplica sobre un sustrato adecuado se consigue una capa entre éste y el subsiguiente, o entre la superficie y la sustancia posterior que se le aplica. También se denomina material ligante a la resina sintética o natural empleada para unir diferentes capas de un revestimiento, para formar la matriz de un componente o como aglomerante de sólidos, en una pintura.
Las dispersiones acuosas de polimerizado se emplean en una multiplicidad de aplicaciones industriales como agente ligante, por ejemplo, en la producción de revestimientos. Cuando se utilizan como revestimiento, uno de los requerimientos importantes que deben cumplir es que posean una cierta dureza, elasticidad u otras características adecuadas al fin a que sean destinadas y con ello exhiban una buena estabilidad a las solicitaciones a que estarán sometidas, los roces y a los elementos.
Otro requerimiento es una elevada capacidad para formar películas delgadas. Esto hace posible la producción de barnices acuosos, opacos o transparentes, que permitan proteger y/o embellecer o mejorar los sustratos sobre los que se aplique y una buena penetración del barniz en la capa de fondo, en particular cuando el sustrato que va a ser revestido es poroso.
Otras aplicaciones de dichos agentes ligantes se encuentran en la química de los materiales de construcción, por ejemplo, en la elaboración o modificación de morteros u hormigones poliméricos, para mejorar propiedades de los mismos, tales como su elasticidad, su adherencia, su resistencia, su durabilidad, impermeabilidad o resistencia a las altas temperaturas.
La producción de una dispersión o suspensión acuosa de polimerizado empleando monómeros o compuestos químicos naturales, como puedan ser los azúcares o mono o disacáridos o una semilla de polímero “in situ”, es familiar para los expertos en la materia. El problema es que, habitualmente, en la preparación de este tipo de ligantes se utilizan compuestos químicos derivados del petróleo y/o disolventes orgánicos volátiles, que suelen ser causantes de contaminación ambiental.
Por tanto, existe la necesidad de proporcionar agentes ligantes que sean respetuosos con el medio ambiente y, en particular, en los que no se utilice, o se utilicen muy pocas, sustancias químicas derivadas del petróleo o disolventes orgánicos volátiles.
El objetivo de la presente invención es, pues, dar a conocer un agente ligante de origen natural en forma de dispersión, solución o suspensión acuosa de polimerizado desarrollado por el autor de la presente invención que, ventajosamente, posee las ventajas citadas, pero a su vez posee una capacidad ligante similar a las composiciones sintéticas, posee una elevada adherencia sobre cualquier material, en particular sobre materiales de difícil adherencia, como son los cerámicos, vidriados o plásticos etilenicos(PE;PP), con una excelente resistencia a la exposición en exteriores en climas extremos y con la capacidad de absorber CO2 atmosférico, entre otras propiedades deseadas.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, si bien se conocen otras dispersiones acuosas de polimerizado, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ninguna que presente características técnicas y constitutivas ¡guales o semejantes a las de la que aquí se reivindica.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado y su uso como agente ligante que la invención propone se configura como la solución idónea al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.
Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es la divulgación de una composición líquida, en forma de dispersión, solución o suspensión acuosa de polimerizado, capaz de actuar como agente ligante que, tras su secado a bajas temperaturas, permite obtener un sólido resinoso de alta adherencia a muchos soportes y resistencia elevada a los elementos naturales (calor, rayos IR, UV, agua, erosión, roce, abrasión, golpe, etc.) con características similares a los tejidos presentes naturalmente en las plantas, presentando dicho agente ligante la ventaja de presentar características filmógenas similares a los polímeros sintéticos tradicionales, pero utilizando mínimas o ninguna cantidad de derivados del petróleo ni ningún compuesto orgánico volátil en su elaboración, por lo que puede considerarse como un compuesto respetuoso con el medio ambiente a la vez que biodegradable, siendo especialmente aplicable para su utilización en la realización de revestimientos.
La composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado es un compuesto con carácter marcadamente ligante de pigmentos, colorantes, cargas minerales, fibras, etc., y materiales entre sí, tales como papel, cartón, madera, cerámica, plástico, etc., y con altas resistencias química y mecánica.
La composición líquida objeto de la invención, sometida a desecación, se comporta como un sólido de características semejantes a los tejidos naturales que forman las estructuras físicas de los vegetales, oscilando entre flexibles, duras y tenaces, como si fueran hojas, ramas o madera.
La composición líquida objeto de la invención presenta características filmogénicas similares a los polímeros emulsionados sintéticos, con la diferencia de que en su elaboración y síntesis se utilizan o pueden utilizar cantidades ínfimas o nulas de derivados petrolíferos, por lo que se considera respetuoso con el medio ambiente y biodegradable.
La composición líquida objeto de la invención consta de una fase dispersa, soluble y/o coloidal en una matriz acuosa que, al secar, precipitar, coalescer o coagularse, forma cadenas de polimerizado, con características fisicoquímicas que las hacen aptas para múltiples aplicaciones prácticas en la industria y el hogar, tanto como adhesivo como formador de capas finas, delgadas, capaces de recibir solicitaciones mecánicas y químicas, como las requeridas en la formación de películas de pintura, revestimientos, masillas, adhesivos y, según usos y necesidades, apta para contacto con alimentos, superficies sensibles, protección de fruta, alimentos perecederos, decoración de ambientes estériles, sanitarios, entornos donde se manipulen o procesen alimentos , bebidas, animales, granjas, etc. Y se deban mantener libres de contaminantes químicos, libres de alergénicos, etc.
Para la producción de la composición líquida de la invención se usan componentes de origen natural, almidones, féculas o extractos feculentos de plantas, bulbos, semillas, granos, tubérculos, frutos, troncos, etc. capaces de contener o producir polisacáridos y cuyo origen puede ser granos, tubérculos, frutas, raíces, leñas o cualquier parte de cualquier vegetal susceptible de contenerlos.
La composición líquida objeto de la invención se configura como un agente ligante de origen natural (sin que se descarte la posibilidad de interactuar con otros sintéticos habituales en el mercado) que posee las ventajas derivadas de ser de origen natural 100% y con una capacidad ligante y filmogénica y adherente, similar a las sintéticas. En especial resalta su elevada capacidad adherente sobre materiales difíciles tales como cerámicas, plásticos, vitrificados, etc., excelente capacidad de formación de film en un amplio abanico de temperaturas sin necesidad de coalescentes ni aditivos sintéticos.
La composición líquida de la invención como agente ligante se obtiene a partir de un almidón, fécula o polvo vegetal conteniendo polisacáridos y/o monosacáridos, que se hace reaccionar con óxido, o hidróxidos de cationes, mono, di, th, tetra o pentavalente en un medio fuertemente alcalino y en presencia de dióxido de silicio. Dicho derivado silícico ejerce la función de endurecimiento como la que ejerce la lignina en la madera y en los términos que se desee de más tenacidad o flexibilidad.
Para todo ello, y más específicamente, la composición líquida, en forma de dispersión, solución o suspensión acuosa de polimehzado objeto de la invención comprende, esencialmente:
- un monosacáhdo, disacárido o polisacáhdo solubilizado en medio alcalino,
- una disolución de materia orgánica (por ejemplo, gelatina, quitina, colágeno, albúmina, caseína, etc.) o inorgánica siempre en medio alcalino, con capacidad de formar un sólido por desecación duro y/o tenaz física y químicamente, y
- una emulsión, preferentemente de resina o barniz natural, o elaborada a partir de una cocción de aceite vegetal con una resina natural o exudación resinosa, pero que, opcionalmente, puede ser sustituida o sumada a una emulsión de resina sintética convencional, es decir, de las habituales en el mercado derivadas del petróleo y que no serían catalogadas como naturales, pero podrían tener una gran importancia económica y técnica en el mercado actual.
En cualquier caso, de preferencia, la composición comprende:
- entre un 3% y un 75% (p.v) (relación peso volumen)) de un monosacárido, disacárido o polisacárido obtenido de una fuente natural,
- entre un 1% y un 25% (p.v.) de un óxido de metal alcalino, alcalinotérreo o de catión tri-, tetra, o pentavalente,
- entre un 1% y un 89% (p.v.) de ácido silícico o una sal del mismo
-entre un 0 y un 25% de proteína de origen animal
- entre un 0 y un 50% (p.v) de resina, aceite o goma natural pura o modificada, y
- entre un 0 y un 30% (p.v) de una emulsión de resina sintética.
De preferencia, la concentración de dicho mono-, di, o polisacárido es de entre un 5 a un 90%, más preferentemente de entre un 3 a un 85% y, aún más preferentemente, de un 2,5% a un 80%.
De preferencia, la concentración de dicho óxido de metal alcalino, alcalinotérreo o de catión tri-, tetra-, o pentavalente es de entre 2 a 85%, más preferentemente, de entre 3 a 21 % y, aún más preferiblemente, de entre un 4 a un 20%.
De preferencia, la concentración de dicho ácido silícico o sal del mismo es de entre un 5 a un 87%, más preferentemente, de entre un 6 a un 85%, y aún más preferiblemente, de entre un 6,5 a un 80%.
Preferentemente, el monosacárido utilizado en la composición de la invención es seleccionado entre glucosa, fructosa, galactosa y/o mezcla de las mismas. Preferentemente, el disacárido utilizado en la composición de la invención es seleccionado de entre sacarosa, lactosa, maltosa, ¡somaltosa, trehalosa, celobiosa y/o mezcla de las mismas.
Preferentemente, el polisacárido utilizado en la composición de la invención es seleccionado de entre la gama que va entre el almidón y la hemicelulosa.
Dicho almidón puede obtenerse de cualquier planta o raíz susceptibles de ser utilizadas industrialmente. Más preferentemente, el almidón utilizado en la composición de la invención es obtenido a partir de trigo, maíz, patata, arroz, boniato, aro, plátano macho, yuca, mandioca, tapioca, alpiste, avena, cebada, centeno, mijo, sorgo o una mezcla de los mismos.
Y la hemicelulosa utilizada en la composición puede obtenerse de cualquier fuente vegetal rica en dicha fibra.
Preferentemente, el catión metálico del óxido de metal que se utiliza en la composición de la invención se selecciona del grupo que comprende litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr), berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba), zinc (Zn), cobre (Cu), cromo (Cr), mercurio (Hg), cobalto (Co), hierro (Fe), manganeso (Mn), níquel (Ni), aluminio (Al), platino (Pt), oro (Au), plomo (Pb), bismuto (Bi), talio (TI), estaño (Sn) o mezclas de los mismos.
Preferentemente, la sal del ácido silícico que se utiliza en la composición de la invención se selecciona de entre sal de sodio, de potasio, de magnesio, de calcio, de aluminio, de zinc, o de una mezcla de los mismos.
En el proceso de secado de la composición de la invención es absorbido CO2 atmosférico y el polímero obtenido precipita una manera continua sobre el soporte, al que se adhiere de modo firme, debido a sus propiedades humectantes y adherentes.
En los tejidos vegetales naturales, la dureza de las cadenas de polisacáhdos es debida fundamentalmente a la presencia de la lignina. El polímero obtenido en la composición de la invención puede considerarse un sustituto de la lignina, dado que se sustituye por un esqueleto mineral o quitinico o proteinico. El equilibrio entre el polisacárido y los compuestos duros es tan amplio, que se consiguen obtener composiciones de muy vahadas características, tales como materiales duros, flexibles, tenaces, elásticos, resistentes al agua, a los ácidos y a los álcalis, en función de las proporciones y fuentes naturales utilizadas.
Dependiendo de su uso final, la composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimehzado de la invención comprende entre un 5 a un 40% (p.v.) de aditivos orgánicos adicionales de origen natural. Preferentemente, dichos aditivos orgánicos adicionales son resinas, tales como resina de pino, goma copal, goma laca, sandáraca, aceites vegetales tales como aceite de soja, aceite de girasol o aceite de linaza, de tung, gomas naturales, latex, gomas chicleras y tensioactivos naturales, tales como polifosfatos, policies (glicerina, sorbitol), lecitinas o mezclas de los mismos.
De preferencia, la composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado de la invención puede comprender entre un 0 a un 30% (p.v.) de una emulsión de resina sintética que es seleccionada de entre las acrílicas y sus copolímeros, las vinílicas y sus copolímeros, etilénicas, versáticas estireno, butadieno, siliconicas, silanos, sales de metales th , tetra y pentavalentes etc.
En el caso de que se utilice como pintura, la dispersión acuosa de polimehzado de la invención puede comprender, al menos, un pigmento. Dicho pigmento puede seleccionarse del grupo que comprende pigmentos blancos inorgánicos, tales como dióxido de titanio, óxidos metálicos , y todos los pigmentos habituales en el mercado de pinturas y recubrimientos
Asimismo, dependiendo del uso final previsto, la composición líquida de la invención puede comprender además materiales de relleno. De preferencia, dicho material de relleno es seleccionado del grupo que comprende todas las materias usadas como extenders o cargas de relleno en la industria de pinturas y revestimientos. En cualquier caso, tanto para los pigmentos, como para los materiales de relleno, se evitarán los materiales que tengan un pH inferior a 8-9 en solución o dispersión acuosa.
Una ventaja adicional de la composición liquida en forma de dispersión acuosa de polimehzado de la invención es que se puede preparar a temperatura ambiente, es decir, sin necesidad de aportar calor a la reacción de polimerización. Otra ventaja es que, una vez secada la dispersión acuosa de polimerizado de la invención, es capaz de absorber dióxido de carbono, que está presente normalmente en la atmósfera, por lo que puede considerarse que no solamente no contiene elementos contaminantes, sino que es capaz de reducir la concentración de CO2. Ambiental. Además es hidrófuga.
Como se ha señalado anteriormente, un segundo propósito de la presente invención es la divulgación del uso de la anteriormente descrita composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado como agente ligante (ADHESIVO) en cualquier material para la construcción o la industria
Y, por último, un propósito final de la invención es dar a conocer un agente de revestimiento que comprende una composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado como la descrita anteriormente, como agente ligante.
Preferentemente, dicho agente de revestimiento comprende, además, al menos, un material inorgánico de relleno y/o al menos un pigmento.
Preferentemente, el agente de revestimiento es una laca clara, opaca o puede presentar efecto Tyndall
A continuación se describen vahos ejemplos de realización de la invención
EJEMPLO 1 : Preparación de una dispersión acuosa de polimerizado según la invención.
Se mezclaron 20g de almidón de maíz con 20g de óxido de litio y 20g de silicato potásico en 200ml de solución acuosa fuertemente alcalina. Se agitó a 1000 rpm a temperatura ambiente durante 40 minutos. Se obtuvo una dispersión de color ámbar claro totalmente transparente o ligeramente opalina.
A continuación, se añade a la mezcla 10g de una resina vegetal blanda y/o aceite vegetal secante y 2g de emulsión vinil etilenica.
Una vez secada a temperatura ambiente durante dos horas, se obtuvo un material muy resistente mecánica y químicamente, siendo además muy duro y adherente y flexible. EJEMPLO 2: Preparación de un material de construcción utilizando como agente ligante la dispersión acuosa de polimerizado según la presente invención.
A la dispersión acuosa de polimerizado del ejemplo 1 se le añadió 20g de cristobalita y, tras el secado, se obtuvo un material duro y resistente, muy similar a la cerámica. Este material presenta un una alta resistencia mecánica y química.
EJEMPLO 3 Preparación y ensayo de lavabilidad de un agente de revestimiento, concretamente una pintura preparada con el agente ligante de la dispersión acuosa de polimerizado de la invención.
Se preparó una pintura utilizando la dispersión acuosa de polimerizado del ejemplo 2 y añadiendo dióxido de titanio y carbonato cálcico como pigmento, en una relación 2/1 P/ L
Una vez secada se llevó a cabo un ensayo de lavabilidad que ofrece información sobre la resistencia y la lavabilidad de una pintura una vez aplicada y seca, sirviendo asimismo para medir la resistencia al desgaste mecánico. Se comparó con una pintura del mercado, concretamente una pintura de la marca comercial HempelMat (Hempel, Dinamarca), observando que la pintura de la invención presentaba una lavabilidad superior a dicha pintura comercial, según ensayo normalizado ASTM o DIN.
EJEMPLO 4: Preparación de una dispersión acuosa de polimerizado según la invención.
Se mezclaron 90g de glucosa con 15g de hidróxido de aluminio y 200g de sal de ácido silícico en solución acuosa. Se agitó a 900 rpm a temperatura ambiente durante 30 minutos. Se obtuvo una dispersión incolora totalmente transparente u opalina. Después se añadió un 6% de una resina vegetal blanda. Una vez secada a temperatura ambiente durante 2 horas, se obtuvo un material muy duro y resistente mecánica y químicamente, siendo además muy flexible y resistente a la abrasión.
EJEMPLO 5: Preparación de una dispersión acuosa de polimerizado según la invención.
Se mezclaron 87 g de sacarosa con 13 g de óxido de calcio y 13 g de ácido silícico en 200 mi de solución acuosa. Se agitó a 900 rpm a temperatura ambiente durante 30 minutos. Después se añadió un 10% de una emulsión de resina acrílica estirenada. Se obtuvo una dispersión de color muy claro totalmente opaca. Una vez secada a temperatura ambiente durante 2 horas, se obtuvo un material muy resistente mecánica y químicamente, siendo además muy flexible.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado caracterizada porque comprende:
- un monosacárido, disacárido o polisacárido solubilizado en medio alcalino,
- una disolución de materia orgánica o inorgánica alcalina, con capacidad de formar un sólido por desecación, y
- una emulsión de resina o barniz natural, o elaborada a partir de una cocción de aceite vegetal con una resina natural o exudación resinosa.
2.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según la reivindicación 1 , caracterizada porque comprende:
- entre un 3% y un 95% de un monosacárido, disacárido o polisacárido obtenido de una fuente natural,
- entre un 1 % y un 25% de un óxido de metal alcalino, alcalinotérreo o de catión tri-, tetra, o pentavalente,
- entre un 1% y un 89% de ácido silícico o una sal del mismo,
- entre un 1% y un 40% de resina, aceite o goma natural pura o modificada.
3.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según la reivindicación 2, caracterizada porque comprende entre un 0% y un 30% de una emulsión de resina sintética.
4.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según las reivindicaciones 2 a 3, caracterizada porque dicho monosacárido es seleccionado de entre la glucosa, la fructosa, la galactosa y/o mezcla de las mismas.
5.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según las reivindicaciones 2 a 3, caracterizada porque dicho disacárido es seleccionado de entre la sacarosa, la lactosa, la maltosa, la ¡somaltosa, la trehalosa, la celobiosa y/o mezcla de las mismas.
6.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según las reivindicaciones 2 a 3, caracterizada porque dicho polisacárido es seleccionada de entre almidón y hemicelulosa.
7.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho almidón es obtenido a partir de trigo, maíz, aro, patata, arroz, boniato, plátano macho, yuca, mandioca, tapioca, alpiste, avena, cebada, centeno, mijo, sorgo o una mezcla de los mismos.
8.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque el catión metálico del óxido de metal es seleccionado del grupo q7e comprende litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr), berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba), zinc (Zn), cobre (Cu), cromo (Cr), mercurio (Hg), cobalto (Co), hierro (Fe), manganeso (Mn), níquel (Ni), aluminio (Al), platino (Pt), oro (Au), plomo (Pb), bismuto (Bi), talio (TI), estaño (Sn) o mezclas de los mismos.
9.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque dicha sal del ácido silícico es seleccionado de entre una sal 8e sodio, de potasio, de magnesio, de calcio, de aluminio, de zinc o de una mezcla de los mismos.
10.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizada porque comprende entre un 1% a un 30% de aditivos orgánicos seleccionados entre resinas, aceites vegetales, gomas naturales, proteínas, tensioactivos, policies, o mezclas de los mismos.
11.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según la reivindicación 3, caracterizada porque comprende entre un 0% a un 30% de una emulsión de resina sintética que es seleccionada de entre acrílicas y sus copolímeros, vinílicas y sus copolímeros, etilénicas, versáticas estireno-butadieno, siliconicas, silanos o sales metálicas de catión th, tetra o pentavalentes.
12.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende además un pigmento.
13.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según la reivindicación 12, caracterizada porque dicho pigmento es seleccionado del grupo que comprende pigmentos de color o blanco inorgánicos u orgánicos que tienen un pH superior a 8 en solución o dispersión acuosa.
14.- Composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende además un material de relleno con un pH superior a 8 en solución o dispersión acuosa.
15.- Uso de una composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, como la descrita en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, como agente ligante en cualquier material para la construcción.
16.- Agente de revestimiento caracterizado porque comprende una composición líquida en forma de dispersión acuosa de polimerizado, según la descrita en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, como agente ligante.
17.- Agente de revestimiento, según la reivindicación 16, caracterizado porque comprende, además, al menos, un material inorgánico de relleno y/o al menos un pigmento.
18.- Agente de revestimiento, según la reivindicación 17, caracterizado porque es una laca clara.
14
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