Revestimientos y pinturas de bajo VOC.

Una composición de revestimiento autooxidable que comprende un medio de dispersión líquido y un aglutinante,

en la que el aglutinante comprende un copolímero insaturado que comprende

(i) como mínimo un componente aceite secante de ácido graso insaturado formado por reacción del ácido grasoinsaturado con un grupo oxirano en un monómero etilénicamente insaturado y

(ii) uno o varios monómeros copolimerizables con (i), estando presente como mínimo 15% del aglutinante como unmicrogel.

Revestimientos y pinturas de bajo VOC

La presente invención se refiere a composiciones de revestimiento que tienen bajas emisiones y, en particular, pinturas con bajas emisiones de disolvente. La invención concierne en particular a composiciones de revestimiento de base acuosa, especialmente pinturas de base acuosa, aunque es igualmente aplicable a revestimientos transparentes tales como barnices y a ciertas composiciones adhesivas. La invención se refiere además a polímeros que se pueden usar como aglutinante en tales revestimientos.

Las composiciones de revestimiento, incluidas pinturas, típicamente comprenden un medio vehículo líquido y un polímero aglutinante que forma película junto con otros componentes tales como aditivos, incluidos espesativos y pinturas coloreadas, obviamente, pigmentos. El vehículo líquido puede comprender agua o disolvente orgánico, o una mezcla de ambos. El polímero aglutinante puede estar en forma de una dispersión en el líquido vehículo, por lo que el polímero está en forma de partículas, o puede estar disuelto en el líquido vehículo y ser una solución.

Las pinturas acuosas o pinturas de base acuosa, lo que significa pinturas en las que el líquido vehículo comprende más de 50 en peso de agua (siendo el resto líquido orgánico) , usualmente se formulan usando polímeros aglutinantes en dispersión, también conocidos como redes. Con frecuencia tales pinturas se denominan pinturas de emulsión. Entre los ejemplos de tales pinturas figuran las emulsiones mates y sedosas. A diferencia, las pinturas de base disolvente normalmente se formulan usando polímeros disueltos en líquido orgánico. Entre los ejemplos de tales pinturas figuran pinturas de brillo.

Más adelante se da en esta memoria una descripción de los tipos de polímero aglutinante.

Las composiciones de revestimiento deben satisfacer ciertos requerimientos. Por ejemplo, tres requerimientos importantes que se deben satisfacer es que deben aplicarse fácilmente para producir revestimientos uniformes del espesor deseado y que una vez aplicadas, los revestimientos sequen y endurezcan rápidamente produciendo el acabado requerido.

Típicamente, las pinturas y las composiciones de revestimiento se aplican a temperatura ambiente que, dependiendo de las condiciones locales, puede variar de aproximadamente 3ºC a aproximadamente 40ºC. Es importante que los revestimientos sequen y endurezcan formando una capa dura y que lo hagan tan rápidamente como sea posible. Por ejemplo, cuando se están fabricando paneles y puertas, es inconveniente que, después de haberse pintado o revestido tales artículos, se hayan de mantener durante períodos de tiempo prolongados para que la pintura o el revestimiento sequen y endurezcan antes de almacenarlos y/o transportarlos. Es igualmente importante cuando se pinta en el medio doméstico que endurezcan rápidamente, puesto que ello minimiza un daño a la pintura resultante de un contacto accidental por los ocupantes.

Usualmente, con el fin de formar buenas películas continuas cuando se usan pinturas de emulsión acuosas formuladas usando redes, es importante que el polímero aglutinante formador de película tenga una temperatura de transición vítrea Fox (también conocida como Tg) baja, que es la temperatura ambiente o inferior a la que se aplica el revestimiento o la pintura. Usualmente esto asegura que la temperatura mínima a la que el aglutinante forma una película (también conocida como MFFT) está también por debajo de esta temperatura. Sin embargo, para producir un revestimiento duro, no pegajoso, del aglutinante, después de su aplicación y secado, debe tener una Tg que es la temperatura ambiente o de servicio o más alta.

Composiciones de revestimiento acuosas conocidas basadas en aglutinantes de polímero en dispersión logran lo justamente indicado usando un polímero aglutinante duro en el que la Tg del mencionado aglutinante es superior a la temperatura ambiente, en combinación con disolventes coalescentes/plastificantes. El efecto del disolvente es reducir la Tg y MFFT del polímero aglutinante y por ello el revestimiento por debajo de la temperatura ambiente. Una vez aplicado al sustrato, la dureza final del revestimiento sólido aumenta a una temperatura por encima de la ambiente por pérdida del disolvente y/o el plastificante. Esto ocurre naturalmente a medida que seca el revestimiento, o se puede acelerar aumentando la temperatura o intensificando la corriente de aire.

Se pueden formular revestimientos acuosos conocidos usando polímeros aglutinantes que son capaces de autooxidación. Esto causa que se formen reticulaciones entre las cadenas de polímero cuando el revestimiento líquido se expone al aire, en particular a oxígeno, lo que a su vez aumenta la Tg y así la dureza del revestimiento secado después de la aplicación.

Ambos métodos tienen los inconvenientes de que la pérdida de disolvente y/o plastificante durante el secado da por resultado que se emitan a la atmósfera compuestos orgánicos volátiles (VOC) no deseados. Además, la transición desde la Tg baja durante la aplicación, sea por simple pérdida del líquido vehículo o por autooxidación, a

la Tg más alta requerida del revestimiento final secado, puede requerir un tiempo considerable durante el cual la pintura sobre la superficie revestida está pegajosa y no se puede tocar ni usar.

El reto presente al que se enfrentan quienes formulan las pinturas es el de formular revestimientos y pinturas con bajos componentes volátiles, o sin tales componentes, y también los criterios en cuanto a facilidad de aplicación, secado rápido y dureza mejorada.

Las pinturas acuosas conocidas contienen uno o varios polímeros aglutinantes formadores de película. A medida que un revestimiento de pintura líquida se seca sobre una superficie, el polímero aglutinante formador de película actúa formando una película (esto es, un revestimiento secado) que se une a la superficie y también une todos los componentes no volátiles de la pintura, incluidos en particular cualesquier opacificantes, pigmentos y extensores presentes. Hay disponibles una amplia variedad de polímeros aglutinantes convencionales formadores de película, pero los muy comúnmente usados en pinturas acuosas para arquitectura son de tres tipos amplios obtenidas a partir de monómeros monoetilénicamente insaturados, conocidos coloquialmente como los “acrílicos”, los “vinílicos” y los “estirénicos”. Los acrílicos usualmente son copolímeros de como mínimo dos ésteres alquílicos de uno o varios ácidos carboxílicos monoetilénicamente insaturados (por ejemplo, copolímero de metacrilato de metilo-acrilato de butilo) , mientras que los vinílicos comprenden copolímeros de un éster monovinílico de un ácido carboxílico saturado y al menos uno de entre un monómero acrílico o un éster monovinílico diferente, Los estirénicos son copolímeros que contienen estireno (o un monómero aromático de monovinilo similar) junto con un monómero copolimerizable que usualmente es un acrílico.

Tales copolímeros en solución o dispersión, útiles como polímeros aglutinantes que forman película, sean de base disolvente o de base acuosa, se pueden producir por procedimientos de polimerización en solución o de polimerización en emulsión, respectivamente, bien conocidos.

Como se ha mencionado antes, las partículas del polímero aglutinante preferiblemente deben coalescer formando una película sustancialmente continua con el fin de que el revestimiento secado tenga las propiedades necesarias para proteger el sustrato. La coalescencia se puede mejorar añadiendo a la formulación de pintura disolventes orgánicos denominados “disolventes coalescentes”, y son típicos disolventes orgánicos de esta clase etilenglicol, propilenglicol, alcohol bencílico y el disolvente de propiedad protegida “Texanol”, que es isobutirato de trimetilpentanodiol.

Con el fin de producir revestimientos y pinturas que son menos lesivos al medio ambiente la industria de revestimientos ha desarrollado el uso de dispersiones alquídicas acuosas, que ayudan a reducir las emisiones de VOC. La tecnología utiliza productos alquídicos de bajo peso molecular que se dispersan, usando tensioactivos, en agua y, aunque esta tecnología se usa crecientemente en revestimientos decorativos de baja emisión, el tiempo requerido para que el revestimiento seque y endurezca es demasiado largo y la dureza de los revestimientos es mala.

Las resinas alquídicas se hacen por polimerización con condensación de alcoholes dihidroxílicos o polihidroxílicos, ácidos polibásicos y un glicérido de aceite secante o ácido. Típicamente, el glicérido de aceite secante... [Seguir leyendo]

1. Una composición de revestimiento autooxidable que comprende un medio de dispersión líquido y un aglutinante, en la que el aglutinante comprende un copolímero insaturado que comprende

(i) como mínimo un componente aceite secante de ácido graso insaturado formado por reacción del ácido graso insaturado con un grupo oxirano en un monómero etilénicamente insaturado y

(ii) uno o varios monómeros copolimerizables con (i) , estando presente como mínimo 15% del aglutinante como un microgel.

2. Un revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el copolímero tiene una Tg FOX máxima calculada de 8ºC.

3. Una composición de revestimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende una dispersión acuosa.

4. Un revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las partículas del copolímero son de un tamaño entre 20 y 750 nanómetros.

5. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el monómero etilénicamente insaturado es acrilato o metacrilato de glicidilo.

6. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el ácido graso insaturado contiene como mínimo 40% de un aceite secante de ácido graso insaturado que contiene al menos dos dobles enlaces.

7. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el monómero copolimerizable es un monómero acrílico seleccionado entre ésteres de ácido acrílico o metacrílico, ácido acrílico, ácido metacrílico, ésteres de ácido acrílico y metacrílico de alcoholes alifáticos o aromátios, estireno, estirenos sustituidos y ésteres carboxilato de vinilo y olefinas seleccionadas entre etileno, propileno o buteno-1 y estireno o sus homólogos.

8. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el copolímero monómero deriva de, y contiene, uno o varios monómeros alfa beta-insaturados copolimerizados que contienen amida.

9. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende una pintura basada en agua.

10. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende una pintura.

11. Una composición de revestimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que contiene un compuesto que contiene vanadio como catalizador de secado.

12. Un revestimiento producido a partir de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

13. Una dispersión de partículas de copolímero insaturado, copolímero que comprende el producto de polimerización de

(i) como mínimo un componente aceite secante de ácido graso insaturado formado por reacción del ácido graso insaturado con un grupo oxirano en un monómero etilénicamente insaturado y

(ii) uno o varios monómeros copolimerizables con (i) , estando presente como mínimo 15% del aglutinante como un microgel.

14. Un copolímero de acuerdo con la reivindicación 13 que tiene una Tg Fox máxima de 8ºC.

15. Un copolímero de acuerdo con la reivindicación 13 o la reivindicación 14 en el que las partículas del copolímero son de un tamaño entre 20 y 750 nanómetros.

16. Un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 en el que el monómero etilénicamente insaturado es acrilato o metacrilato de glicidilo.

17. Un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16 en el que el ácido graso de aceite secante es ácido graso de aceite de talol.

18. Un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 en el que el monómero insaturado copolimerizado con monómeros acrílicos se selecciona entre ésteres de ácido acrílico o metacrílico,

ésteres de ácido acrílico o metacrílico de alcoholes ailfáticos o aromáticos, estireno, estirenos sustituidos, y ésteres carboxilato de vinilo y una olefina sustituida entre etileno, propileno o buteno-1 y estireno o sus homólogos.

19. Un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18 que contiene uno o varios monómeros alfa beta insaturados que contienen amida.

20. Un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19 que tiene una Tg Fox máxima de 10 8ºC.

21. Un copolímero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 20 que además contiene estireno y/o sus homólogos.

22. Una dispersión de copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, en el que la mencionada dispersión es acuosa.

23. Un procedimiento para la producción de una dispersión de copolímero insaturado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 22, que comprende copolimerizar un componente aceite secante de ácido graso insaturado y los monómeros copolimerizables en una emulsión empleando un sistema de iniciación redox, en el que la polimerización se realiza a una temperatura en el intervalo d.

3. 45ºC.

24. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 23, en el que se emplea de 0, 15% a 0, 50% en peso del sistema de iniciación redox en relación al peso de monómeros.