REVESTIMIENTOS DE BAJA ENERGÍA.

Una composición de revestimiento pigmentada acuosa, que comprende un aglutinante polimérico en partículas formador de película,

que comprende un polímero de estireno-acrílico, y un material en partículas no formador de película en cantidades que proporcionan un contenido en volumen de pigmento de 75 a 90% en la que el material no formador de película, calculado sobre el volumen total de sólidos, comprende a) partículas de pigmento opacificantes que comprenden i) de 2 a 8% de TiO2 ii) de 5 a 15% de partículas esféricas poliméricas huecas y b) partículas de extensor no opacificantes que comprenden i) de 10 a 40% de carbonato de calcio y magnesio ii) de 10 a 25% de carbonato de calcio iii) de 5 a 20% de talco y en donde la composición está exenta de perlas de polímero vesiculadas y pigmentadas.

Esta invención se refiere a composiciones de revestimiento pigmentadas con un contenido de energía reducido, especialmente pinturas pigmentadas de bajo lustre, también conocidas como pinturas mate. En particular se refiere a pinturas de un contenido en volumen de pigmento de 75 a 90% y que tienen un lustre menor que 15% cuando se mide a 85°.

Las pinturas pigmentadas de colores claros contienen usualmente altos niveles de dióxido de titanio, TiO2. Esto es debido a que tales tonos de pastel son predominantemente blancos, con una pequeña cantidad de color no blanco añadido. El dióxido de titanio es la mejor fuente de blancura, debido a su alto índice de refracción en relación a los aglutinantes típicos usados en las pinturas. Por desgracia, el TiO2 requiere grandes cantidades de energía para extraerlo del suelo y purificarlo después. De hecho, en las pinturas conocidas de alto contenido en volumen de pigmento (PVC, por sus siglas en inglés) de color pastel/claro, por ejemplo blancos mates y tonos claros mates como los descritos en la presente memoria más adelante, el alto contenido de TiO2 usado con el fin de conseguir el color y opacidad deseados es el contribuidor principal al contenido de energía total de la pintura.

Por contenido de energía, los autores de la invención quieren decir la energía requerida para extraer, refinar y fabricar los ingredientes que comprenden la pintura; y la energía requerida para fabricar la pintura en sí.

Dado que la mayor parte de la energía es generada quemando combustible fósil, un alto contenido de energía da como resultado usualmente unas altas emisiones de dióxido de carbono -de ahí el uso de la medida alternativa "CO2 alojado" para indicar el contenido de energía.

El efecto adverso de tales emisiones sobre el medio ambiente global, especialmente el cambio climático, está aceptado generalmente por los comentaristas más serios. Por tanto, hay una necesidad de reducir la energía consumida en la producción de tales pinturas.

Un método para esto es reducir el contenido de TiO2 de la pintura. Sin embargo, esto simplemente reduce la opacidad del revestimiento seco y, aunque cada capa de pintura seca bien puede tener un contenido de energía reducido, se requerirán capas adicionales para conseguir la opacidad. Por consiguiente, se pierde cualquier beneficio, o al menos, disminuye significativamente. Otros métodos sustituyen algo o todo del TiO2 por pigmentos extensores tales como tiza. Aunque tales extensores requieren menos energía que el TiO2 para extraerlos y refinarlos, el índice de refracción más bajo de tales extensores es muy cercano a los aglutinantes usados en las pinturas. Como tales, estos no dispersan la luz tan bien como el TiO2 y, para compensar la ausencia de TiO2, se necesita añadir más a la pintura para conseguir el color y opacidad correctos. Sin embargo, esto eleva más el PVC, al final hasta el punto en que el aire es atrapado en la película de pintura seca. Aunque esto aumenta la opacidad, también da como resultado usualmente una resistencia al frote más deficiente. Si el PVC es aumentado todavía más añadiendo aún más extensor, o de hecho cualquier otro material inorgánico no formador de película, aparecen grietas macroscópicas según se seca la película, dando como resultado una apariencia inaceptable.

Una posible salida a este dilema es usar arcilla calcinada, ya que esta tiene una buena opacidad y es menos perjudicial para la resistencia al frote. Sin embargo, esto requiere que la arcilla sea calentada hasta 1000°C, consumiendo de este modo grandes cantidades de energía. Claramente, esto no da como resultado ahorros de energía significativos, y por tanto no es una opción preferida.

La patente de EE.UU. 4.277.385 describe composiciones de pintura que tienen un PVC entre 75 y 85%, y enseña además que para evitar el agrietamiento en películas de pintura de alto PVC, la formulación debe estar exenta de pigmentos inorgánicos no opacificantes (otro nombre para los extensores), sustituyéndolos esencialmente por partículas sólidas de polímeros no formadores de película. Sin embargo, no se hace ningún intento de minimizar el contenido de TiO2 en estas formulaciones, y, por tanto, el problema del alto contenido de energía y las altas emisiones de CO2 no es abordado.

La solicitud de patente europea EP 0113435 describe una pintura acuosa que tiene un contenido de TiO2 reducido a un PVC de 20 a 80%. Esta patente enseña el uso de mezclas que comprenden perlas de polímero vesiculadas y pigmentadas y partículas de polímero opacas más grandes que tienen microporos, pero sin pigmentos, para sustituir al TiO2 a la vez de mantener la resistencia al pulido/frote. Sin embargo, como se apunta en esa solicitud, las propias perlas de polímero vesiculadas y pigmentadas contienen TiO2 y por tanto se añaden considerablemente al contenido de TiO2.

Esto hace poco, si es que hace algo, para reducir el contenido de energía total de la pintura. Las perlas de polímero vesiculadas y pigmentadas son partículas de polímero que contienen tanto TiO2 como microporos.

Por tanto, hay una necesidad de composiciones de pintura mejoradas que tengan un contenido de TiO2 reducido y por tanto un bajo contenido de energía a la vez que tengan también una buena opacidad sin agrietamiento de desecación.

Por consiguiente, se proporciona una composición de revestimiento pigmentada acuosa que comprende un aglutinante polimérico en partículas formador de película y un material en partículas no formador de película en cantidades que proporcionan un contenido en volumen de pigmento de 75 a 90%, en donde el material no formador de película, calculado sobre el volumen total de sólidos, comprende

a) partículas de pigmento opacificantes que comprenden

i) de 2 a 8% de dióxido de titanio de rutilo y

ii) de 5 a 15% de partículas de polímero esféricas huecas

y

b) partículas de extensor no opacificantes que comprenden

i) de 10 a 40% de carbonato de calcio y magnesio

ii) de 10 a 25% de carbonato de calcio

iii) de 5 a 20% de talco

y en donde la composición está exenta de perlas de polímero vesiculadas y pigmentadas.

Preferiblemente, el contenido en volumen de pigmento es de 77 a 85%, más preferiblemente de 78 a 82, incluso más preferiblemente de 79 a 81 y lo más preferiblemente es 80%

El aglutinante comprende preferiblemente una dispersión acuosa de partículas de polímero, denominadas a menudo látex. Más preferiblemente, tales dispersiones se preparan usando polimerización en emulsión.

Por simplicidad, la palabra “polímero” en esta memoria descriptiva se emplea para abarcar homopolímeros y copolímeros que comprenden dos o más variantes de monómeros.

Preferiblemente, el polímero que comprende el aglutinante en partículas procede de estireno y/o sus derivados, y los ésteres de ácido acrílico y/o ácido metacrílico, denominados en la presente memoria monómeros acrílicos. Tales polímeros se denominan a menudo estireno/acrílicos. Preferiblemente, las cantidades relativas de estireno, y/o sus derivados, y de acrílico es de 2:1 a 0,5:1, más preferiblemente de 1,5:1 a 0,8:1, incluso más preferiblemente de 1,2:1 a 0,8:1 y lo más preferiblemente es 1:1 calculadas en base a peso.

Los monómeros acrílicos incluyen (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de propilo y (met)acrilato de butilo. Los derivados del estireno incluyen α-metilestireno y viniltolueno.

Están copolimerizados ventajosamente de 2 a 10% de monómeros funcionales ácidos en el polímero que comprende las partículas. Los ejemplos adecuados de tales monómeros incluyen ácido acrílico y ácido metacrílico. Más preferiblemente, la cantidad es de 4 a 8%, e incluso más preferiblemente es de 5 a 7% en peso. La incorporación del ácido permite que se produzcan dispersiones que comprenden partículas más pequeñas, por ejemplo, que tienen un tamaño medio de partícula de no más que 0,3 µm. Se prefieren tales tamaños de partículas de polímero, ya que son mejores aglutinantes que las partículas de tamaño más grande.

La temperatura de transición vítrea, Tg, del aglutinante polimérico se puede controlar mediante la elección de los monómeros y las cantidades relativas copolimerizadas. Preferiblemente, es de -20 a 50°C, más preferiblemente de 15 a 30°C, incluso... [Seguir leyendo]

1. Una composición de revestimiento pigmentada acuosa, que comprende un aglutinante polimérico en partículas formador de película, que comprende un polímero de estireno-acrílico, y un

material en partículas no formador de película en cantidades que proporcionan un contenido en volumen de pigmento de 75 a 90% en la que el material no formador de película, calculado sobre el volumen total de sólidos, comprende a) partículas de pigmento opacificantes que comprenden

i) de 2 a 8% de TiO2 ii) de 5 a 15% de partículas esféricas poliméricas huecas y

b) partículas de extensor no opacificantes que comprenden i) de 10 a 40% de carbonato de calcio y magnesio ii) de 10 a 25% de carbonato de calcio iii) de 5 a 20% de talco

y en donde la composición está exenta de perlas de polímero vesiculadas y pigmentadas.

2. Una composición de revestimiento según la reivindicación 1, que está exenta de partículas sólidas de polímero no formador de película.

3. Una composición de revestimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que está exenta de arcilla calcinada.

4. Una composición de revestimiento según la reivindicación 3, en la que la relación de los monómeros de estireno a acrílico en el polímero es de 2:1 a 0,5:1 calculada en base al % en peso.

5. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones previas, en la que las partículas opacificantes consisten en de 2 a 8% de TiO2 y de 5 a 15% de partículas esféricas poliméricas huecas.

6. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones previas, en la que el carbonato de calcio y magnesio comprende una mezcla de un primer polvo y un segundo polvo, teniendo el primero un tamaño medio de partícula de 2 a 10 µm y teniendo el segundo un tamaño medio de partícula de 15 a 35 µm.

7. Una composición de revestimiento según la reivindicación 6, en la que la relación de los dos polvos es de 25:75 a 75:25 en peso.

8. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones previas, en la que el nivel de lustre es menor que 15% medido a 85° usando un medidor de brillo.

9. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones previas, y que tiene un color cuando está seca que satisface los criterios de C* < Ccrítico ecuación 1

Y > mC* + 35 ecuación 2 cuando se calcula usando m y Ccrítico según la tabla a continuación

10. Una composición de revestimiento según la reivindicación 9, que tiene un valor C* menor que 5 y un valor Y mayor que 85.

11. Una composición de revestimiento según una cualquiera de las reivindicaciones previas, y que comprende

5 además ingredientes seleccionados del grupo que consiste en antiespumas, desespumantes, biocidas, disolventes coalescentes, plastificantes, auxiliares de flujo, modificadores reológicos, dispersantes y arcillas.

12. Un método para revestir un artículo o estructura que tiene una superficie con una composición como la definida en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye las etapas de aplicar al menos una capa líquida del revestimiento mediante brocha, rodillo, almohadilla o pulverizador; dejar o causar que la capa se seque y/o

10 endurezca.

13. Un artículo o estructura que tiene una superficie revestida con una composición como la definida en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.