BR112012026737B1

BR112012026737B1 - composição aquosa de revestimento, método de revestimento de um artigo ou estrutura, e artigo ou estrutura

Info

Publication number: BR112012026737B1
Application number: BR112012026737-0A
Authority: BR
Inventors: Stephen Arthur Wheeler; Javier PEREZ-AMOROS; Anthony David Woods; Simon Nicholas Emmett
Original assignee: Akzo Nobel Coatings International B.V
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2020-12-22
Also published as: MA34104B1; RU2553895C2; US8435340B2; TN2012000474A1; AU2011246491B2; TW201141968A; WO2011134908A1; EP2563867B1; US20110311801A1; CN102858888B; EP2386610B1; UY33347A; ZA201207759B; AU2011246491A1; EP2563867A1; AR081184A1; BR112012026737A2; EP2386610A1; PL2386610T3; RU2012149232A

Abstract

COMPOSIÇÃO AQUOSA DE REVESTIMENTO, MÉTODO DE REVESTIMENTO DE UM ARTIGO OU ESTRUTURA, E ARTIGO OU ESTRUTURA. Composição aquosa de revestimento que possui PVC de 78 a 88% e compreende, com base no volume total de sólidos do revestimento seco, a menos que indicado em contrario: a. partículas de pigmentos opacificantes que compreendem: i. de 3 a 10% de dióxido de titânio; ii. de 0 a 20% de partículas poliméricas ocas; b. partículas extensoras não opacificantes que compreendem: i. carbonato de magnésio e cálcio; e/ou ii. carbonato de cálcio; e/ou iii. nefelina sienita; e/ou iv. caulim; em que i+ ii + iii + iv = 40 a 80% e iv é 0 a 20%; c. partículas aglutinantes de polímeros com Tg Fox calculada de 25 a 70 °C que possuem valor Acido de 15 a 65 mg de KOH/g de polímero e em que as partículas de polímero são derivadas de monômeros acrílicos e compreendem ainda opcionalmente estireno e/ou seus derivados; d. dispersante que possui peso molecular ponderal médio de pelo menos 3500 Daltons; e e. solvente coalescente fugitivo; em que a composição é livre de solvente coalescente não fugitivo.

Description

A presente invenção refere-se a composições de revestimento pigmentadas com teor de energia reduzido, especialmente tintas pigmentadas com brilho baixo a médio, também conhecidas como tintas foscas ou de baixo brilho. Particularmente, ela se refere a tintas com teor de volume de pigmento de 7 8 a 88%, que possuem brilho de menos de 3 0% quando medido a 85°.

Tintas pigmentadas com baixa coloração normalmente contêm altos níveis de dióxido de titânio, TiO2. Isso ocorre porque esses tons pastéis são predominantemente brancos, com uma pequena quantidade de coloração diferente de branco adicionada. Dióxido de titânio é a melhor fonte de branco devido ao seu alto índice de refração com relação aos aglutinantes típicos utilizados em tintas. Infelizmente, TiO2 necessita de grandes quantidades de energia para ser extraído do solo e purificado em seguida. De fato, em tintas com alto teor de volume de pigmento (PVC) com coloração clara/pastel, tais como brancos opacos e tonalidades claras opacas conforme descrito abaixo, o alto teor de TiO2 (tipicamente 10 a 20% em volume) utilizado para atingir a coloração e a opacidade desejada é o principal colaborador para o teor total de energia da tinta.

Por teor de energia, indicamos a energia necessária para extrair, refinar e fabricar os ingredientes que compreendem a tinta e a energia necessária para fabricar a própria tinta.

Como a maior parte da energia é gerada pela queima de combustível fóssil, alto teor de energia normalmente resulta em altas emissões de dióxido de carbono; daí o uso da medida alternativa "CO2 embutido" para indicar o teor de energia.

O efeito adverso dessas emissões sobre o meio ambiente global, especialmente alterações climáticas, é geralmente aceito pelos comentaristas mais sérios. Existe, portanto, a necessidade de reduzir a energia consumida na produção dessas tintas.

Uma abordagem é a redução do teor de TiO2 da tinta. Isso simplesmente reduz, entretanto, a opacidade do revestimento seco e, embora cada revestimento de tinta seca possa possuir teor de energia reduzido, serão necessários revestimentos adicionais para atingir a opacidade. Consequentemente, qualquer benefício é perdido ou, pelo menos, significativamente reduzido. Outras abordagens substituem, no todo ou em parte, o Ti02 por pigmentos extensores, tais como giz. Embora esses extensores necessitem de menos energia que TiO2 para sua extração e refino, o índice de refração mais baixo desses extensores é muito próximo dos aglutinantes utilizados na tinta. Desta forma, eles não difundem a luz tão bem quanto TiO2 e, a fim de compensar a quantidade reduzida de TiO2, mais extensor necessita ser adicionado à tinta para atingir a coloração e opacidade corretas. Isso eleva, entretanto, ainda mais o PVC, eventualmente até o ponto em que o ar é capturado no filme de tinta seca. Embora isso aumente a opacidade, também resulta normalmente em resistência mais baixa à fricção úmida.

Uma possível saída deste dilema é o uso de argila calcinada, pois ela possui boa opacidade e é menos prejudicial à resistência à fricção. A fabricação de argila calcinada requer, entretanto, o aquecimento da argila a 1000 °C, de forma a consumir grandes quantidades de energia. Claramente, isso não resulta em economia de energia significativa e, portanto, não é uma opção preferida.

A Patente Norte-Americana n° US 4.277.385 descreve composições de tinta que possuem PVC de 75 a 85% e ensina ainda que, para evitar rachaduras em filmes de tinta com alto PVC, a formulação deverá ser livre de pigmentos inorgânicos não opacificantes (outro nome para extensores), essencialmente substituindo-os por partículas de polímeros sólidos não formadores de filme. Nenhuma tentativa é feita, entretanto, para minimizar o teor de TiO2 nessas formulações e, portanto, o problema de alto teor de energia e altas emissões de CO2 não é abordado.

O Pedido de Patente Europeu EP 0113435 descreve uma tinta aquosa que contém teor reduzido de TiO2 em PVC de 20 a 80%. Ele ensina o uso de misturas que compreendem esferas de polímero vesiculadas pigmentadas e partículas de polímero opacas maiores que possuem microlacunas, mas não pigmentos, para substituir TiO2, mantendo ao mesmo tempo a resistência à fricção e queima. Conforme indicado naquele pedido, entretanto, as próprias esferas de polímero vesiculadas pigmentadas contêm TiO2 e, portanto, aumentam consideravelmente o teor de TiO2. Isso faz pouco, quando faz algo, para reduzir o teor total de energia da tinta.

Esferas de polímero vesiculadas pigmentadas são partículas de polímero que contêm ambos, TiO2 e microlacunas.

Existe, portanto, necessidade de aprimoramento de composições de tinta que contêm teor reduzido de TiO2 e, portanto, baixo teor de energia, também possuindo ao mesmo tempo boa opacidade e boa resistência à fricção úmida.

Consequentemente, é fornecida uma composição de revestimento pigmentada aquosa que possui PVC de 78 a 88% e compreende, com base no volume total de sólidos do revestimento seco, a menos que indicado em contrário: a. partículas de pigmentos opacificantes que compreendem: i. de 3 a 10% de dióxido de titânio; ii. de 0 a 20% de partículas poliméricasocas ; b. partículas extensoras não opacificantes que compreendem: i. carbonato de magnésio e cálcio; e/ou ii. carbonato de cálcio; e/ ou iii. . nefelina sienita; e/ou iv. caulim; em que i + ii + iii + iv = 40 a 8 0% e iv é 0 a 20%; c. partículas aglutinantes de polímeros com Tg

Fox calculada de 25 a 70 °C que possuem valor ácido de 15 a 65 mg de KOH/g de polímero e em que as partículas de polímero são derivadas de monômeros acrílicos e compreendem ainda opcionalmente estireno e/ou seus derivados; d. dispersante que possui peso molecular ponderai médio de pelo menos 3500 Daltons; e e. solvente coalescente fugitivo; em que a composição é livre de solvente coalescente não fugitivo.

Preferencialmente, o teor de volume de pigmento é de 79 a 85, de maior preferência de 80 a 85, de preferência ainda maior de 80 a 84 e, de preferência superior, de 81 a 83%. Qualquer diferença entre o PVC real e a soma de a e b é compensada com outros pigmentos extensores não opacificantes, conforme definido abaixo.

Preferencialmente, as partículas de pigmento opacificante são brancas.

De maior preferência, as partículas de pigmento opacificante consistem de TiO2 e partículas de polímero ocas. De preferência ainda maior, as partículas de pigmento opacificante consistem apenas de TiO2. TiO2 produzido por meio do processo de cloreto bem conhecido é preferido na presente invenção, pois necessita de menos energia para sua fabricação e, desta forma, introduz menos CO2 embutido no revestimento.

O dióxido de titânio encontra-se preferencialmente na forma de rutilo, pois anatase é um difusor menos eficiente e, portanto, é necessária maior quantidade para atingir o mesmo grau de opacidade.

Preferencialmente, TiO2 compreende de 3 a 9, de maior preferência de 3 a 8, de preferência ainda maior de 5 a 8, de preferência ainda maior de 6 a 8, de preferência ainda maior, de 5 a 7 e, de preferência superior, de 6 a 7% em volume da composição.

Partículas poliméricas ocas, preferencialmente esféricas, podem também ser utilizadas para fornecer opacidade branca. Adequadamente, essas partículas contêm uma lacuna de 30 a 50% em volume da partícula. Essas partículas são disponíveis na forma de dispersões aquosas com o nome comercial Ropaque®. . A composição contém preferencialmente, entretanto, menos de 10% em volume desses pigmentos brancos com esfera oca poliméricos, pois eles contribuem significativamente com o teor de energia da tinta. Além disso, eles tendem a fornecer brilho indesejado ao filme de tinta seca após a secagem. De maior preferência, a composição é livre dessas partículas poliméricas ocas.

De forma similar, argila calcinada, um pigmento branco, pode ser utilizada como substituto parcial para TiO2. Como a produção de argila calcinada, por si própria, apresenta consumo intensivo de energia, entretanto, deve-se tomar cuidado para limitar a quantidade de argila calcinada empregada na formulação. Para aproveitar a vantagem máxima das economias de energia a serem feitas, prefere-se que a composição de revestimento seja livre de argila calcinada. Preferencialmente, entretanto, até 30% em volume de argila calcinada podem ser utilizados, de maior preferência de 5 a 20% em volume e, de preferência superior, de 10 a 15% em volume. Também são preferencialmente evitadas esferas de polímero vesiculadas pigmentadas.

Naturalmente, pigmentos opacificantes coloridos com matiz diferente podem também ser adicionados às composições de acordo com a presente invenção, além das outras partículas de pigmentos opacificantes, para produzir cores claras/pastéis, conforme discutido com mais detalhes abaixo.

Por partículas extensoras não opacificantes, indica-se partículas inorgânicas que possuem um índice de refração idêntico ou similar ao do aglutinante polimérico. Como a resistência opacificante de um material particulado é uma consequência da diferença de índice de refração do material e do meio no qual é disperso e seu tamanho de partícula, esses extensores são considerados essencialmente não opacificantes; vide página 35 a 37, Paint and Surface Coatings - Theory and Practice, editado por R. Lambourne e publicado por John Wiley & Sons. Isso não significa que eles não contribuem com a opacidade, mas sim que qualquer contribuição é pequena em comparação com TiO2.

Extensores normalmente não são brancos puros e podem fornecer alguma tonalidade cinza ou amarela ao revestimento.

Exemplos apropriados de partículas extensoras não opacificantes incluem carbonato de magnésio e cálcio, carbonato de cálcio, nefelina sienita, caulim, talco, sílica, terra diatomácea, mica e sulfato de cálcio. Preferencialmente, as partículas extensoras não opacificantes são selecionadas a partir do grupo que consiste de carbonato de magnésio e cálcio, carbonato de cálcio, nefelina sienita e caulim. Preferencialmente, as partículas extensoras não opacificantes são selecionadas a partir da lista que consiste de carbonato de magnésio e cálcio, carbonato de cálcio, nefelina sienita e caulim. De preferência ainda maior, elas são selecionadas a partir do grupo que consiste de carbonato de magnésio e cálcio, carbonato de cálcio e caulim.

O mineral conhecido como dolomita é uma fonte conveniente e eficaz para o seu custo de carbonato de magnésio e cálcio, CaMg(CO3)2. Dolomita é uma fonte preferida de carbonato de magnésio e cálcio para uso na presente invenção. Ela é disponível em forma de pó com tamanhos médios de partículas diferentes.

Formas apropriadas de carbonato de cálcio incluem calcita, incluindo calcita precipitada. Socai P3 é um exemplo de carbonato de cálcio precipitado apropriado, na forma de calcita. Um carbonato de cálcio moído apropriado é Omyacoat 850 OG.

Nefelina sienita pode ser utilizada para substituir, no todo ou em parte, o carbonato de cálcio.

Caulim, Al2Si2O5 (OH) 4, é um tipo de argila. A adição de caulim acima de 20% em volume à composição (calculado com base no revestimento seco) resulta em baixa resistência à fricção úmida. Além disso, nesses altos níveis de caulim, a viscosidade de revestimento é alta demais para permitir fácil aplicação utilizando métodos de aplicação convencionais (tais como rolos ou pincéis) e permitir que o fluxo da tinta produza um acabamento suave aceitável. Convenientemente, a quantidade de caulim deverá ser de 0,5 a 20, de maior preferência de 5 a 15 e, de preferência superior, de 6 a 12% em volume.

Preferencialmente, as partículas extensoras não opacificantes compreendem de 60 a 75, de maior preferência de 65 a 75 e, de preferência superior, de 66 a 73% em volume do revestimento seco.

Convenientemente, de 20 a 5 0% do volume total de sólidos do revestimento seco deverão compreender partículas extensoras que possuem tamanho médio de partícula ds0 de 2 micra. Isso garante que as partículas de TiO2 sejam suficientemente espaçadas entre si, de forma que a difusão seja eficiente e, portanto, a opacidade seja otimizada.

Os tamanhos de partícula dos extensores são indicados como diâmetros d50. Isso significa que 50% das partículas em volume estão abaixo deste diâmetro.

O aglutinante compreende uma dispersão aquosa de partículas aglutinantes de polímeros, frequentemente denominada látex. De maior preferência, essas dispersões são elaboradas utilizando métodos de polimerização de emulsões.

Por simplicidade, a palavra "polímero" no presente relatório descritivo é utilizada para designar homopolímeros e copolímeros que compreendem duas ou mais variantes de monômeros.

O polímero que compreende as partículas aglutinantes é preferencialmente um polímero de acrílico- estireno ou um acrílico puro.

Por acrílico puro, indica-se que o polímero é derivado apenas de monômeros selecionados a partir dos ésteres de ácido acrílico e ácido metacrílico e dos próprios ácidos.

Por estireno-acrílico, indica-se que algum estireno e/ou seus derivados copolimerizáveis são copolimerizados no polímero. Esses derivados de estireno apropriados incluem ot- metil estireno e vinil tolueno.

São de maior preferência partículas de polímero acrílico e estireno, pois elas necessitam da menor quantidade de energia para sua produção em comparação com os acrílicos puros e, de preferência superior, o aglutinante de polímero de acordo com a presente invenção é derivado de estireno, acrilato de butila e um ácido copolimerizável. De preferência superior, o ácido copolimerizável é ácido acrílico e/ou ácido metacrílico.

Preferencialmente, o nível de aglutinante do revestimento é de 5 a 20%, de maior preferência de 5 a 15 e, de preferência superior, de 8 a 15%, calculado sobre o volume de sólidos.

Os monômeros acrílicos apropriados incluem alquil ésteres de ácido acrílico ou metacrílico, tais como metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de butila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de hexila, acrilato de n-octila, metacrilato de laurila, metacrilato de 2-etil-hexila, acrilato de nonila, acrilato de decila, metacrilato de benzila, metacrilato de isobutila, metacrilato de isobornila e os hidroxialquil ésteres desses ácidos, tais como acrilato de 2-hidroxietila, metacrilato de 2-hidroxietila e metacrilato de 2-hidroxipropila. O valor ácido do polímero é preferencialmente de 15 a 60, de maior preferência de 15 a 55, de preferência ainda maior de 15 a 45 e, de preferência superior, de 16 a 30 mg de KOH/g de polímero não volátil. Valor ácido abaixo de 15 mg de KOH/g de polímero produz tinta seca com resistência à fricção úmida mais baixa, enquanto mais de 65 mg de KOH/g de polímero tende a degradar a resistência à fricção úmida da tinta seca. O valor ácido varia por meio da copolimerização de monômeros funcionais ácidos no polímero que compreende as partículas. Esses monômeros apropriados incluem ácido acrílico, ácido metacrílico e ácido maleico ou seu anidrido. Preferencialmente, o ácido utilizado é ácido acrílico.

Polímeros com tamanho médio de partícula de não mais de 0,3 μm são preferidos, pois sua união dos componentes particulados da composição entre si é melhor.

Preferencialmente, o tamanho médio numérico de partícula das partículas de polímero é de 0,05 a 0,30 μm, de maior preferência de 0,07 a 0,15 μm e, de preferência superior, de 0,08 a 0,14 μm. O número designa o diâmetro das partículas. É preferido o menor tamanho de partícula, pois ele resulta em maior resistência à fricção, o que é particularmente importante no alto PVC de acordo com a presente invenção.

A temperatura de transição em vidro, Tg, do aglutinante de polímero pode ser ajustada por meio da seleção de monômeros e das quantidades relativas de cada um que compreende o polímero.

Preferencialmente, Tg é de 26 a 70 °C, de maior preferência de 26 a 55 °C, de preferência ainda maior de 26 a 45 °C e, de preferência superior, de 27 a 35 °C.

Para evitar dúvidas, qualquer referência a Tg no presente relatório descritivo designa Tg Fox calculada, a menos que indicado em contrário.

Ao utilizar-se polímeros com Tg mais alta, são necessários mais solventes coalescentes e/ou plastificantes para permitir a formação de um filme de revestimento coerente à temperatura ambiente normal de cerca de 20 a 25 °C. Polímeros com Tg mais baixa são preferidos, pois estes podem formar filme efetivamente com níveis reduzidos de solventes, de forma a manter o teor orgânico volátil da tinta e o teor de energia da tinta em um mínimo.

Os dispersantes de pigmentos geralmente compreendem uma parte hidrofílica e uma parte hidrofóbica e, dependendo da natureza do meio dispersante e da superfície do pigmento, uma parte possuirá maior afinidade para a superfície do pigmento e a outra parte, para o meio de dispersão. Desta forma, pode ser produzida uma dispersão estável de pigmento disperso no meio.

Na presente invenção, o dispersante é necessário para dispersar e estabilizar os pigmentos opacificantes não poliméricos (incluindo quaisquer pigmentos coloridos) e partículas extensoras não opacificantes. 0 peso molecular ponderai médio do dispersante deve ser de pelo menos 3500 Daltons, preferencialmente 4000, de maior preferência 5000 e, de preferência superior, 6000 Daltons. O limite superior do peso molecular ponderai médio é de preferencialmente 50.000 Daltons, de maior preferência 40.000, de preferência ainda maior 30.000, de preferência ainda maior de 20.000 e, de preferência superior, 15.000 Daltons. O peso molecular médio de preferência superior do dispersante é de 3500 a 20.000 Daltons.

Dispersantes apropriados para uso na presente invenção incluem Orotan® 681, Orotan® 731, Orotan 2002, Dispex HDN (um sal de sódio hidrofóbico de um copolímero acrílico) e Dispex N40 (um sal de sódio de um polímero acrílico) . Cada um destes possui peso molecular de mais de 3500 Daltons.

As cores pastéis são normalmente produzidas por meio da adição de pequenas quantidades de diversos pigmentos coloridos, na forma de uma dispersão concentrada (também conhecida como corantes ou tinturas), a uma tinta branca.

A fim de atingir a resistência à fricção desejada, é importante que o solvente coalescente seja fugitivo, o que significa que ele deve deixar o filme de tinta. Dependendo do solvente e da composição de polímero do aglutinante, isso pode acontecer muito rapidamente ou pode levar alguns dias. Para orientação, descobrimos que um revestimento tal como o Exemplo 1 de acordo com a presente invenção (2% em peso de Texanol sobre tinta líquida) contém apenas 0,06% em peso de Texanol no filme após 24 horas de secagem sob condições ambiente de secagem e apenas 0,01% em peso após seis dias adicionais.

Preferencialmente, o solvente coalescente fugitivo é capaz de reduzir a Tg Fox calculada do polímero de -10 para -80 °C, de maior preferência de -10 para -60 °C, de

preferência ainda maior de -10 para -40 °C e, de preferência superior, de -10 para -20 °C. A redução é preferencialmente atingida utilizando até 4% em peso, de maior preferência até 3% em peso, de preferência ainda maior até 2% em peso, de preferência ainda maior até 1% e, de preferência superior, até 0,5% em peso, calculada sobre a formulação líquida.

A extensão em que um solvente coalescente reduz a Tg Fox calculada de um polímero específico pode ser calculada de acordo com a Equação 1: l/Tg=Vp/Tgp+o(Vs/Tgs Equação 1 em que: Tgp e Tgs é a temperatura de transição em vidro do polímero e do solvente, respectivamente; Tg é a temperatura de transição em vidro do sistema plastificado; Vp e Vs são as frações em volume do polímero e do solvente, respectivamente; e α é um fator que compensa pequenas alterações da eficiência de plastificação e é considerado como sendo 1 para os propósitos da presente invenção.

Solventes coalescentes fugitivos apropriados incluem Lusolvan® FBH (di-isobutil éster de uma mistura de ácidos dicarboxílicos), Lusolvan® PP (di-isobutil éster de uma mistura de ácidos dicarboxílicos), Loxanol® EFC 300 (éster lineárico) , Buty Carbitol®, Butyl Cellosolve, Dowanol® EPh (fenil éter de etileno glicol), Dowanol® PPh (fenil éter de propileno glicol), Dowanol TPnB (n-butil éter de tripropileno glicol), Dowanol® DPnB, DBE_9® (uma mistura de gluterato de dimetila refinado e succinato de dimetila), solvente Eastman DB®, Eastman EB® (monobutil éter de etileno glicol), Texanol® (monoisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3- pentanodiol), Dapro® FX 511, Velate® 262, Arcosolve® DPNB, Arcosolve® TPnB e álcool benzílico.

Uma lista de solventes e suas temperaturas de transição em vidro podem ser encontradas no artigo An Applied Approach to Film Formation, de J. W. Taylor e T. D. Klots, apresentado no 29° Simpósio Anual de Revestimentos em Pó, com Alto Teor de Sólidos e Suspensos em Água.

Algumas temperaturas de transição em vidro de solventes representativas são relacionadas abaixo: Pamolyn® 300 -80 °C Texanol® -84 °C Arcosolv® PtB -88 °C Acetato de Carbitol® -95 °C Acetato de butil carbitol® -100 °C Espessantes são utilizados em composições de revestimento para controlar o perfil de reologia e viscosidade das composições. Modificadores de reologia apropriados para uso na presente invenção incluem tipos de carboximetil celulose tais como Blanose® 731; hidroxietil celulose tal como graus Natrosol® 250 e Tylose® H; hidroxietil celulose modificada hidrofobicamente tal como graus Natrosol® Plus e Tylose® HX; etil e etilmetil hidroxietil celulose, tal como graus Beromocoll® EHM; espessante associativo sintético não iônico (NSATs), tal como graus Acrysol® RM825, Acrysol® SCT 275, Acrysol® RM2020, Aquaflow® NHS300, Coapur® 830W, Rheolate® 450, Bermodol® PUR; espessantes de emulsão inchável alcalina modificada hidrofobicamente (EASE), tais como Acrysol® TT935, Acrysol® DR73, Ciba Rheovis®; espessantes sintéticos incháveis alcalinos , tais como Acrysol® ASE 60. Os espessantes do tipo NSAT, HASE, ASST e HEUR são preferidos sobre os tipos celulósicos.

Os benefícios da presente invenção são convenientemente atingidos em composições de revestimento coloridas que normalmente necessitam de altos níveis de TiO2.

Essas cores são os revestimentos cinza e de cores claras, frequentemente denominados cores pastéis ou claras e, naturalmente, os brancos.

Essas e todas as cores podem ser definidas utilizando o sistema Y, C*, h* bem conhecido. No sistema, qualquer cor pode ser representada por: i. sua matiz, ilustrada por h*; ii. sua saturação, C*; e iii. seu valor de luminosidade, Y.

Esses termos são definidos cientificamente pela Commission Internationale de 1'Eclairage (CIE) (vide International Lighting Vocabulary, quarta edição, publicado pela IEC/CIE 017.4-1987; ISBN 978 3 900734 07 7).

Para evitar qualquer dúvida, qualquer referência a cor de revestimento no presente relatório descritivo refere- se à cor do revestimento quando seco, a menos que indicado em contrário.

A matiz é uma medida da proximidade da cor ao vermelho, amarelo, verde e azul. Ela é ilustrada pelo ângulo de matiz que varia de 0 a 360°, em que o ângulo define a posição da matiz no espaço de coloração, em que vermelho, amarelo, verde e azul encontram-se em ângulos de 0, 90, 180 e 270°, respectivamente. Os ângulos entre esses "pontos cardeais" indicam cores intermediárias; um ângulo de matiz de 45°, por exemplo, é uma cor amarela avermelhada (laranja).

Saturação é uma medida da intensidade da coloração, ou seja, a extensão até a qual é uma cor pastel/clara, uma cor forte ou algo entre elas. A saturação pode assumir valores de 0 a 100, em que os números mais altos indicam cores mais fortes. As cores que possuem valor de saturação de 0 são cinzas "neutros" que repousam sobre um eixo de preto até branco. O valor de luminosidade é uma medida da claridade percebida da cor, que varia de 0 a 100, em que 0 representa preto e 100, branco.

A Figura 1 exibe uma representação simplificada do sistema Y, C*, h*. Ela exibe uma fatia de espaço de coloração aproximadamente no ponto intermediário da faixa de valor de reflexão de luz, Y. O eixo Y varia de 0 a 100. Vermelho, amarelo, verde e azul são exibidos nas suas posições apropriadas sobre a matiz, círculo. 0 eixo C* vai de zero na origem até 100 no perímetro. Em cada valor de Y, fatias adicionais de matiz são associadas, representando cores mais claras e mais escuras. Nas extremidades escura e clara da escala Y, as cores são menos intensas e, portanto, a saturação é inevitavelmente baixa. Por esta razão, o espaço de coloração é frequentemente ilustrado na forma de esfera, embora na verdade seja mais um cilindro com formato irregular. Utilizando a notação CIE, as composições com coloração cinza ou clara que mais se beneficiam da presente invenção podem ser identificadas como as cores, incluindo brancos, que satisfazem os critérios a seguir: C* < Ccrítico Equação 1 Y >mC* + 35 Equação 2 em que m e Ccrítíco assumem os valores da Tabela 1 abaixo. Tabela 1

Acima do valor Ccritico/ a intensidade de coloração é alta demais para ser percebida como cor pastel.

Os valores de m e Ccrítico em ângulos de matiz intermediários podem ser calculados por meio de interpolação 5 linear.

A tabela permite o cálculo de C* e Y para qualquer matiz dada e, desta forma, os brancos, cinza ou tons pastéis/claros são identificados explicitamente.

Revestimentos que possuem saturação C* de menos de cerca de 5 e valor Y de mais de 95 são percebidos pelo olho humano como brancos.

Os valores de C*, Y e h* de qualquer cor podem ser calculados a partir da curva de reflexão de espectro da cor,

medida utilizando um espectrofotômetro de acordo com as instruções do fabricante. Um espectrofotômetro apropriado é Datacolor Spectraflash SF 600.

Preferencialmente, as composições de revestimento secas de acordo com a presente invenção satisfazem as Equações 1 e 2. De maior preferência, as composições de revestimento secas possuem saturação de menos de 5 e valor Y de mais de 85.

Preferencialmente, o valor de brilho do revestimento seco é de menos de 30%, quando medido a 85°, de maior preferência menos de 20%, de preferência ainda maior menos de 10%, de preferência ainda maior menos de 5% e, de preferência superior, de 2 a 8%.

A composição de revestimento pode também conter outros ingredientes que são padrão para revestimentos tais como ceras, modificadores reológicos, tensoativos, antiespumantes, promotores de adesividade, plastificantes, agentes reticulantes, auxiliares de fluxo, biocidas e argilas.

Em um aspecto adicional da presente invenção, é fornecido um método de revestimento de um artigo ou estrutura que possui uma superfície com uma composição de acordo com a presente invenção que inclui as etapas de aplicação de pelo menos uma camada líquida do revestimento por meio de pincel, rolo, almofada ou pulverizador e permissão a uma camada que seque e/ou endureça.

Em ainda outro aspecto da presente invenção, é fornecido um artigo ou estrutura que possui uma superfície revestida com uma composição de acordo com a presente invenção. A presente invenção será agora ilustrada pelos exemplos a seguir. Os ingredientes a seguir foram utilizados na preparação dos exemplos. Tioxide® TR92 é uma forma de rutilo de TiO2 (densidade de 4,05 g/cm3) disponível por meio da Huntsman Tioxide Europe Ltd., Hartlepool, Cleveland, Reino Unido. Microdol® H200 e H600 são ambos dolomitas (densidade de 2,85 g/cm3) e são disponíveis por meio da Omya (Omya House, Derby, Reino Unido). Social® P3 é carbonato de cálcio precipitado (densidade de 2,70 g/cm3) e é disponível por meio da Solvay, Rheinberg, Alemanha. Caulim China Clay Supreme (densidade de 2,60 g/cm3) é disponível por meio da Imerys. Ropaque® Ultra E é uma dispersão não volátil a 3 0% de partículas esféricas poliméricas ocas (densidade de 0,591 g/cm3) e é disponível por meio da Rohm & Haas, Filadélfia, Estados Unidos. Steabright® é um talco (densidade de 2,78 g/cm3) disponível por meio da Rio Tinto PLC, Londres, Reino Unido. Texanol® é um coalescente álcool de éster disponível por meio da Eastman Chemical Company, Tennesse, Estados Unidos. TegMer® 804 é um tetra etileno glicol éster disponível por meio da Hallstar, 120 South Riverside Plaza, Suite 1620, Chicago, Illinois 60606, Estados Unidos. Orotan® 731 A é um agente dispersante de pigmentos (25% em peso não volátil; a densidade de não volátil é de 1 g/cm3) disponível por meio da Rohm & Haas, Filadélfia, Estados Unidos. Disponil® A1580 é um tensoativo (80% em peso de não volátil; a densidade de não volátil é de 1,00 g/cm3) e é disponível por meio da Cognis Deutschland GmbH & Co. KG, P. O. Box 130164, Alemanha. Dispex N40 é um dispersante disponível por meio daCiba. Dispelair® CF 823 é um desespumante (60% em peso não volátil; a densidade de não volátil é de 1,00 g/cm'3) e é disponível por meio da Blackburn Chemicals Ltd., Whitebirk Industrial Estate, Blackburn, Reino Unido. Blanose® 7M 31C SCS 9554 (densidade de 1,59 g/cm3) é disponível por meio da Hercules GmbH, Dusseldorf, Alemanha. Natrosol Plus 331 é um espessante celulósico disponível por meio da Hercules Aqualon. Acticide CHR 0107, biocida, é disponível por meio da Thor, Wincham Avenue, Wincham, Northwich, Cheshire, Inglaterra. Aquaflow® NHS 3 00 (23% em peso de não volátil; a densidade de não volátil é de 1,00 g/cm3) é disponível por meio da Hercules GmbH, Dusseldorf, Alemanha. China Clay Supreme (densidade de 2,60 g/cm3) é disponível por meio da Imerys. Látex 1 é um copolímero de estireno, acrilato de butila e ácido metacrílico com Tg de 10 °C, valor ácido de 23,5 mg de KOH/g de polímero e teor de sólidos de 50% em peso. Látex 2 é um copolímero de estireno, acrilato de butila e ácido metacrílico com Tg de 50 °C, valor ácido de 37,4 mg de KOH/g de polímero e teor de sólidos de 50% em peso. Látex 3 é um copolímero de estireno, acrilato de butila e ácido acrílico com Tg de 30 °C, valor ácido de 23,5 mg de KOH/g de polímero e teor de sólidos de 50% em peso.

Procedimentos de Teste

Foram utilizados os métodos de teste a seguir na avaliação dos exemplos:

Peso molecular de dispersante

Utilizou-se configuração de GPC aquosa para medir o peso molecular. O equipamento e as condições utilizadas foram: Colunas: duas colunas GPC GMPWXL TSK de 3 0 cm da Tosoh. Eluente: 0,3 M de nitrato de sódio, 0,01 M de fosfato de sódio com pH ajustado em 7,5 utilizando 0,1 M de NaOH. Velocidade de fluxo: 1,0 ml/min. Detector: detector de índice de refraçãodiferencial Waters 410. Software: Waters Millenium 32 v3.05.01. O instrumento foi calibrado com padrões Dextran cobrindo a faixa de 342 a 401000 g/mol. Amostras foram preparadas por meio de diluição de 0,1 g em 10 ml de eluente e filtragem através de uma membrana de PVDF de 0,45 micron. O volume de injeção foi de 100 μl.

Opacidade (razão de contraste)

A opacidade foi medida de acordo com BS 3900-D4. Pelo menos 90% são considerados aceitáveis. A opacidade medida não é linear no seu relacionamento com a forma como o olho percebe a opacidade. Desta forma, pequenas diferenças na opacidade medida são observadas pelo olho como diferenças muito maiores.

Brilho

O brilho foi medido de acordo com BS EN ISO 2813, BS 3900-D5.

Resistência à fricção úmida

A resistência à fricção do filme seco foi medida de acordo com BS EN ISO 11998 utilizando duzentos ciclos com a modificação de que a perda foi registrada como mg/cm2.Perda de menos de 6 mg/cm2 de remoção é aceitável.

Viscosidade de alto corte

A viscosidade de alto corte é medida a 25 °C utilizando um viscômetro de cone e placa ICI (disponível por meio da Research Equipment London Ltd., Londres, TW2 5NX) em operação a 10.000 s’1.

Viscosidade Rotothinner (tinta)

A viscosidade de corte média é medida a 25 °C utilizando um viscômetro Rotothinner (disponível por meio da Sheen Instruments Ltd., Kingston-upon-Thames, Surrey, Reino Unido) equipado com um rotor de disco padrão giratório a cerca de 562 rpm, que é equivalente a uma velocidade de corte de cerca de 250 s'1.

Tamanho de partícula de extensores

O tamanho de partícula dos extensores foi medido utilizando um Mastersizer de acordo com ISO 13323, parte 1 e 2 .

EXEMPLOS

A presente invenção será agora ilustrada pelos exemplos a seguir. Exemplos numerados são de acordo com a presente invenção e os exemplos comparativos são indicados com letras. Em todos os casos, o percentual em peso da formulação designa a tinta líquida e o percentual em volume para o revestimento seco. Foi utilizado o método a seguir para elaborar as tintas em cada caso.

Etapa de base de moagem

Utilizando um recipiente de dispersão metálico de cinco litros, carregue a água (1), Texanol, Orotan ou Dispex, Disponil, Acticide e metade da quantidade de Dispelair. Coloque o recipiente sob o Dispersor em Alta Velocidade equipado com uma lâmina de dente de serra. Agite sob baixa velocidade, de forma que não sejam observados esguichos. Adicione Microdol H200 e H600, Socai P3, China Clay Supreme, Steabright e Tioxide TR92, conduza por dois minutos sob baixa velocidade e adicione espessante Blanose ou Natrosol em seguida. Após cinco minutos, aumente lentamente a velocidade à medida que a tinta se torna mais espessa. A unidade deverá ser conduzida a cerca de 2500 rpm (dependendo do volume), mas sem esguichos. Agite por trinta minutos adicionais. Suspenda a unidade a meio caminho para garantir que nenhum pigmento tenha se aderido aos lados/base do recipiente por meio de agitação manual. Vire a unidade para trás em alta velocidade e, após trinta minutos, reduza para baixa velocidade. Verifique o estado de dispersão da base de moagem em busca de pedaços varrendo sobre uma placa. Se a quantidade de pedaços for aceitável, adicione água (2), conduza por dois minutos adicionais e, em seguida, desligue o agitador. A quantidade total de água exibida no exemplo de formulação foi da razão de: água (1) : água (2) : água (3) = 45,5 : 30,3 : 24,2

Estágio de tinta

Carregue Látex 1 em um recipiente com dimensões apropriadas e coloque sob um agitador equipado com uma lâmina de pá.

Carregue Ropaque, o restante do Dispelair, a base de moagem preparada acima, água (3) e Aquaflow. Ajuste a velocidade do agitador à medida que aumenta o volume no recipiente, com cuidado para evitar que espirre.

Agite por quinze minutos adicionais em baixa velocidade (cerca de 500 rpm).

Exemplos 1 e A

Os Exemplos 1 e A são essencialmente idênticos, diferindo apenas pela Tg das partículas aglutinantes de polímero. O Exemplo 1 de acordo com a presente invenção utilizando um látex que compreende partículas de polímero com Tg de 50 °C passa no teste de fricção úmida, enquanto o Exemplo Comparativo A, que utiliza partículas aglutinantes de polímero com Tg de 10 °C, é reprovado no teste de fricção úmida.

5 A Tg do aglutinante de polímero (Látex 2 com Tg 50°C) na presença do solvente coalescente é calculada utilizando a Equação 1 conforme discutido anteriormente. l/Tg=Vp/Tgp+o<Vs/Tgs Equação 1 A Tg de Texanol é -84 °C. As frações de volume são calculadas com base no 5 polímero e no solvente isoladamente. Assim, para o Exemplo 1, o % em peso total de polímero é de 3,25 (que é 50% de 6,5) e o de solvente é de 2,00. A gravidade específica do polímero e do solvente é de 1,08 e 0,95, respectivamente, e a fração em volume é, 10 portanto, de 0,151 e 0,84 9, respectivamente. Assim, a Tg do polímero na presença do Texanol é de -23,0 °C.

Exemplos 2 e B

Estes são essencialmente idênticos, exceto pelo PVC.O Exemplo Comparativo B, em PVC de 90,3%, éreprovado no teste de fricção úmida.

Exemplos 3 e C

O Exemplo 3 e o Exemplo Comparativo C sãoidênticos, exceto pelo fato de que a Tg do látex no formadoré de 3 0 °C, enquanto para o último é de 10 °C. Os dois revestimentos encontram-se em PVC maior que 1 e A.

Exemplos 4a e 4b

Efeito da seleção de dispersante: O uso de um dispersante hidrofobicamente modificado (Orotan 731A) ou um dispersante hidrofílico (Dispex N40) não causa diferença para a fricção úmida.

Exemplo 5 e D

Natrosol Plus é um espessante hidrofoticamentemodificado e Blanose 7M731 é uma carbóxi metilcelulose.Qualquer um dos dois pode ser utilizado na presente invenção.

Exemplos 6 e E

O efeito de solvente coalescente não fugitivo(Archer RC) pode ser observado pelo fato de que o ExemploComparativo E é reprovado no teste de fricção úmida.

Claims

1. COMPOSIÇÃO AQUOSA DE REVESTIMENTO, caracterizada por possuir PVC de 78 a 88% e compreender, com base no volume total de sólidos do revestimento seco: a. partículas de pigmentos opacificantes que compreendem: i. de 3 a 10% de dióxido de titânio; ii. de 0 a 20% de partículas poliméricas ocas; b. partículas extensoras não opacificantes que compreendem: i. carbonato de magnésio e cálcio; e/ou ii. carbonato de cálcio; e/ou iii. nefelina sienita; e/ou iv. caulim; em que i + ii + iii + iv = 40 a 80% e iv é 0 a 20%; c. partículas aglutinantes de polímeros com Tg Fox calculada de 26 a 70 °C que possuem valor ácido de 15 a 65 mg de KOH/g de polímero e em que as partículas de polímero são derivadas de monômeros acrílicos e compreendem ainda opcionalmente estireno e/ou seus derivados; d. dispersante que possui peso molecular ponderal médio de pelo menos 3500 Daltons; e e. solvente coalescente volátil; em que a composição é livre de solvente coalescente não volátil.

2. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que qualquer diferença entre o PVC real e a soma de a e b é composta com outras partículas extensoras não opacificantes.

3. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada em que os pigmentos opacificantes são brancos.

4. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada em que os pigmentos opacificantes brancos são selecionados a partir de dióxido de titânio e partículas poliméricas ocas.

5. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada em que as esferas ocas poliméricas compreendem menos de 10% em volume.

6. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado em que as partículas extensoras são selecionadas a partir do grupo que consiste de carbonato de magnésio e cálcio, carbonato de cálcio, nefelina sienita e caulim.

7. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada em que 20 a 50% do volume total de sólidos do revestimento seco compreendem partículas extensoras com d50 < 2 micra.

8. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada em que o aglutinante de polímero é derivado de estireno, acrilato de butila e ácido metacrílico.

9. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada em que o aglutinante compreende de 5 a 20% do revestimento seco.

10. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada em que o valor ácido do aglutinante de polímero é de 15 a 60 mg de KOH/g de polímero.

11. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada em que o componente ácido compreende ácido acrílico e/ou ácido metacrílico e/ou ácido maleico e/ou seu anidrido.

12. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada em que contém até 4% em peso de solvente coalescente volátil com base na formulação líquida.

13. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada em que o solvente coalescente reduz a Tg Fox calculada do aglutinante de polímero de -10 para -80 °C.

14. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada em que contém adicionalmente pigmentos coloridos.

15. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada em que possui brilho de menos de 15% quando medido a 85°.

16. MÉTODO DE REVESTIMENTO DE UM ARTIGO OU ESTRUTURA, caracterizado por possuir uma superfície com uma composição, tal como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, que inclui as etapas de aplicação de pelo menos uma camada líquida do revestimento por meio de pincel, rolo, almofada ou pulverizador e permissão a uma camada que seque e/ou endureça.

17. ARTIGO OU ESTRUTURA, caracterizado por possuir uma superfície revestida com uma composição, tal como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.