AGENTES REDISPERSANTES PARA POLVOS DE POLÍMEROS REDISPERSABLES Y POLVOS DE POLÍMEROS REDISPERSABLES QUE INCLUYEN LOS MISMOS.

Un polvo de polímero redispersable que incluye: un polímero a redispersar;

y un producto de condensación basado en ácido orto-cresolsulfónico o sal del mismo.

La presente invención se refiere a coadyuvantes redispersantes para uso en la fabricación de polvos de polímeros redispersables y a procedimientos para hacer los mismos. En particular, la invención se refiere al uso de polímeros de condensación basados en ácido orto-cresolsulfónico, por ejemplo, condensados de ácido orto-cresolsulfónicoformaldehído y sus sales como coadyuvantes redispersantes en sistemas de polvos de polímeros redispersables. La invención se refiere además a polvos de polímeros redispersables que incluyan tal coadyuvante redispersante y a composiciones o sistemas que incluyan tales polvos de polímeros redispersables.

El uso de polímeros formadores de película redispersables en forma de polvo halla un uso extendido en varias industrias. Por ejemplo, tales polímeros formadores de película redispersables se usan como ligantes de construcción para adhesivos de baldosas, argamasas de resina sintética, mezclas para nivelación de suelos, y en áreas donde es generalmente deseable un sistema sin agua. Estos sistemas en general se producen por la mezcla en seco de las materias primas, tales como arena, cemento, carbonato cálcico, harina de sílice, espesantes con base de celulosa modificada y el polvo de polímero seco para obtener un producto acabado listo para uso para mezcla in situ donde se añade agua en el punto de uso. Estos sistemas son ventajosos porque evitan la necesidad de un sistema de dos componentes, un componente que contenga una dispersión acuosa del polímero y el otro componente que contenga el componente en polvo que puede contener un componente de fraguado hidráulico tal como cemento. Evitar tales sistemas puede ser ventajoso por varias razones tales como economía, utilidad y consideraciones ambientales.

Para obtener un polímero formador de película en forma de polvo, se somete una dispersión líquida del polímero a una operación de secado donde se elimina el agua mediante un método apropiado tal como secado por pulverización o secado por congelación. El secado por pulverización es un método ampliamente usado y entendido que da un polvo fino que, bajo condiciones predeterminadas muy controladas, no tiene que ser procesado posteriormente. Este método, por lo tanto, es generalmente preferido.

Con el fin de fabricar un polvo de polímero formador de película redispersable con transiciones vítreas por debajo de 50°C, es generalmente necesario añadir a la dispersión líquida antes del secado por pulverización un coadyuvante redispersante. Los coadyuvantes redispersantes actúan para revestir las partículas individuales de polímero para impedir la formación irreversible de partículas primarias. Tales coadyuvantes también aumentan ventajosamente el rendimiento durante el proceso de secado por pulverización minimizando la pegajosidad del polímero seco a las paredes del secador por pulverización. El coadyuvante redispersante también puede mejorar la estabilidad al almacenamiento del polvo de polímero minimizando la “adherencia por contacto” (la fusión termoplástica de las partículas de polímero bajo la presión del peso), y debería tener generalmente algunas propiedades hidrófilas para ayudar a la redispersabilidad del polvo de polímero en la reintroducción de agua.

Los polvos de polímeros redispersables conocidos hasta la fecha comprenden generalmente un coadyuvante redispersante que es soluble en agua y que se añade generalmente a la dispersión de polímero antes del secado por pulverización. Como se declara anteriormente, esto evita o reduce ventajosamente la formación de partículas primarias durante la operación de secado por pulverización.

Los poli(alcoholes vinílicos) se han usado históricamente durante muchos años como coadyuvantes redispersantes para dispersiones de etileno-acetato de vinilo (EVA). Por ejemplo, la patente de Estados Unidos nº 3.883.489, cedida a Hoechst Aktiengesellschaft hace uso de poli(alcohol vinílico) como coadyuvante redispersante para dispersiones de etileno-acetato de vinilo. Aunque no sean tan eficaces, los poli(alcoholes vinílicos) también se pueden usar como coadyuvantes redispersantes en la fabricación de polvos de polímeros acrílicos o estireno-acrílicos redispersables. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos nº 5.567.750, cedida a Wacker-Chemie GmbH, hace uso de un poli(alcohol vinílico) junto con un poli(alcohol vinílico) con función amino para la fabricación de un polvo de polímero estireno-acrílico redispersable. La patente de Estados Unidos nº 5.519.084, cedida a Air Products and Chemicals, hace uso de un poli(alcohol vinílico) como coadyuvante redispersante con un polímero acrílico que consiste en hasta 15% de ácido carboxílico olefínicamente insaturado. No obstante, los poli(alcoholes vinílicos) no son completamente satisfactorios como coadyuvantes redispersantes para dispersiones acrílicas o estireno-acrílicas o de estirenobutadieno porque son para dispersiones de etileno-acetato de vinilo.

También se conoce el uso de sales de condensados de ácido arilsulfónico-formaldehído como coadyuvantes redispersantes, especialmente para dispersiones acrílicas. La German Offenlegungsschrift 24 45 813 traducida como “Polvo sintético redispersable y método de producción” describe el uso de condensados de ácido fenolsulfónico-formaldehído y condensados de ácido naftalensulfónico-formaldehído y sus sales alcalinas o sus sales de metal alcalinotérreo como coadyuvantes redispersantes para polvos redispersables. La patente de Estados Unidos nº 5.225.478, cedida a BASF, también describe el uso de condensados de ácido fenolsulfónico-formaldehído y sus sales alcalinas o sales de metal alcalinotérreo como un coadyuvante redispersante. La patente de Estados Unidos nº 6.028.167, cedida a BASF, describe una mejora controlando el peso molecular de los coadyuvantes redispersantes. Igualmente, la patente australiana nº 718.907 describe una mejora en los condensados de ácido naftalensulfónico-formaldehído controlando o restringiendo el peso molecular de los coadyuvantes redispersantes.

La cuestión del control del peso molecular se considera generalmente importante en la fabricación de coadyuvantes redispersantes para polvos redispersables. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos nº 6.028.167 describe en el ejemplo S1 el método de fabricación para un condensado de ácido fenolsulfónico-formaldehído con un peso molecular de 750. El ejemplo S1 se repitió (como ejemplo S2) siendo el único cambio el tiempo de condensación aumentado y, por lo tanto, el peso molecular. El ejemplo S2 no fue tan eficaz como el ejemplo S1 como coadyuvante redispersante. Durante la fabricación a escala industrial, por lo tanto, el control del peso molecular es jun parámetro importante. Además, siempre hay una cantidad residual de componentes de alto peso molecular (>10.000) que quedan después de la reacción (Tabla 1 en el mismo ejemplo inventivo de la patente). Esta porción del coadyuvante redispersante no será tan eficaz como las especies de menor peso molecular que se requieren para redispersar el polvo de polímero.

La presente invención tiene la intención crear un coadyuvante redispersante alternativo para uso en la fabricación de polvos de polímeros redispersables. Particularmente, un coadyuvante redispersante que sea apropiado para uso en sistemas que impliquen un polímero que tenga una temperatura de transición vítrea relativamente baja. Más en particular, la invención se refiere a la fabricación de un dímero u oligómero basado en un condensado de ácido ortocresolsulfónico-formaldehído y sus sales, y al uso de tales productos como un coadyuvante redispersante. La invención crea además ventajosamente un procedimiento industrial que hará la fabricación de tales coadyuvantes redispersantes más reproducible en términos de peso molecular.

Según un aspecto de la presente invención, se crea un polvo de polímero redispersable que incluye:

un polímero a redispersar; y

un polímero de condensación basado en ácido orto-cresolsulfónico o sal del mismo.

Según otro aspecto de la invención, se crea un método para fabricar un polvo de polímero redispersable que incluye:

formar una dispersión de un polímero a redispersar y un polímero de condensación basado en ácido ortocresolsulfónico; y secar la dispersión para formar el polvo de polímero redispersable.

También se crea un polvo de polímero fabricado por el método del párrafo inmediatamente precedente.

Según otro aspecto, la invención crea el uso de un polímero... [Seguir leyendo]

1. Un polvo de polímero redispersable que incluye: un polímero a redispersar; y un producto de condensación basado en ácido orto-cresolsulfónico o sal del mismo.

2. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo es un producto de condensación de ácido orto-cresolsulfónico-formaldehído fabricado por un método que comprende:

(i) sulfonar orto-cresol con ácido sulfúrico; y

(ii) condensar el orto-cresol sulfonado con formaldehído.

3. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 2, en la que la etapa de sulfonación (i) se lleva a cabo bajo un ligero exceso de ácido sulfúrico.

4. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 2, en la que la adición del ácido sulfúrico al orto-cresol tiene lugar a desde 35 hasta 60°C y la sulfonación final tiene lugar a mayores temperaturas desde 85 hasta 95°C.

5. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo es un producto de condensación mixto de ácido orto-cresolsulfónico fabricado por un método que comprende:

(i) sulfonar orto-cresol con ácido sulfúrico; y

(ii) condensar el orto-cresol sulfonado con un monómero compatible.

6. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 5, en la que la etapa de sulfonación (i) se lleva a cabo bajo un ligero exceso de ácido sulfúrico.

7. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 5, en la que el monómero compatible se selecciona de cresol, fenol, resorcinol, naftaleno, meta-cresol, para-cresol, y sus respectivos ácidos sulfonados.

8. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 7, en la que el monómero compatible es fenol.

9. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo es una sal de metal alcalino o sales de metal alcalinotérreo.

10. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 9, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol es una sal de calcio o sal de sodio o combinación de las mismas.

11. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo se añade a un nivel desde alrededor de 1% hasta alrededor de 30% en peso de producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo sólidos con relación al polvo de polímero sólido.

12. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 11, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo se añade a un nivel desde alrededor de 1% hasta alrededor de 15%.

13. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el polímero a redispersar tiene una transición vítrea por debajo de 50°C.

14. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 13, en la que el polímero a redispersar incluye al menos un polímero flexible que tiene una transición vítrea por debajo de 5°C.

15. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el polímero a redispersar se selecciona de polímeros acrílicos puros, polímeros estireno-acrílicos, copolímeros de acetato de vinilo con acrilato de alquilo o etileno o maleatos, polímeros basados en estireno-butadieno y combinaciones de los mismos.

16. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 15, en la que el polímero a redispersar incluye dos o más monómeros seleccionados del grupo que consiste en estireno, metacrilato de metilo, acetato de vinilo, butadieno, acrilato de n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de etilo, acrilato de metilo, acrilato de isopropilo, propionato de vinilo, maleato de dibutilo, etileno, acrilato de terc-butilo, ácido metacrílico, ácido acrílico, acrilamida, metacrilamida y metacrilato de hidroxietilo.

17. Un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1, en la que el producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo se mezcla con una dispersión del polímero a redispersar antes de secar el mismo y la mezcla resultante se seca por pulverización después usando técnicas de secado por pulverización convencionales.

18. Un método para fabricar un polvo de polímero redispersable que incluye:

formar una dispersión de un polímero a redispersar y un producto de condensación basado en ácido ortocresolsulfónico; y

secar la dispersión para formar el polvo de polímero redispersable.

19. Un método para fabricar un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 18, en la que la dispersión de polímero a redispersar y producto de condensación basado en orto-cresol o sal del mismo se seca por pulverización para formar dicho polvo de polímero redispersable.

20. Un método para fabricar un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 19, en la que la dispersión se atomiza usando atomización por disco rotativo, boquillas de único fluido o boquillas mulifluidos y se seca en una cámara usando aire calentado desde 120 hasta 180°C y en el que la polvo de polímero redispersable resultante se recoge en ciclones o alojamientos de mangas filtrantes.

21. Un método para fabricar un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 18, en la que se dosifica un agente antiapelmazamiento en el polvo de polímero mientras el polvo de polímero está suspendido en la corriente de aire.

22. Uso de un producto de condensación basado en ácido orto-cresolsulfónico como un coadyuvante redispersante en un polvo de polímero redispersable.

23. Un producto que incluye, como ligante, el polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1.

15 24. Un producto según la reivindicación 23, siendo seleccionado dicho producto de composiciones que fraguan hidráulicamente, adhesivos, composiciones de revestimiento, enlucidos de resina sintética y materiales de construcción modificados.

25. Uso de un polvo de polímero redispersable según la reivindicación 1 como ligante para un producto.

26. Uso según la reivindicación 25, en la que el producto se selecciona de composiciones que fraguan

20 hidráulicamente, adhesivos, composiciones de revestimiento, enlucidos de resina sintética y materiales de construcción modificados.