BR112013016920B1

BR112013016920B1 - Aditivo de mistura tripla coalescente de baixo voc para uso em uma composição de revestimento polimérica e composição de revestimento de baixo voc

Info

Publication number: BR112013016920B1
Application number: BR112013016920-6A
Authority: BR
Inventors: Willian D. Arendt; Emily MCBRIDE
Original assignee: Emerald Kalama Chemical, Llc
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2021-06-29
Also published as: KR101761288B1; SI2658728T1; MX347161B; JP2014507514A; RU2013135055A; RU2570439C2; MX344323B; SG191376A1; US20160053085A1; CN103687732B9; WO2012092370A1; KR101686562B1; EP2658728A1; RU2013135053A; CN103687732B; MX2013007628A; MX2013007626A; US9758637B2; CA2823206A1; WO2012092366A1

Abstract

novas misturas plastificantes/coalescentes de dibenzoato para revestimentos de baixo voc. é revelada uma nova combinação de plasticante/coalescente não-ftalato, de baixa volatilidade, para emprego em tinas e outros revestimentos poliméricos, compreendendo uma mistura tripla de dibenzoato de dietileno glicol, dibenzoato de dipropileno glicol e dibenzoato de 1,2-propileno glicol. a mistura tripla usada numa tinta ou em outros revestimentos proporciona uma tinta ou revestimento de baixo voc com viscosidade estável após três ciclos de congelamento/descongelamento e coeficientes de tempo de funcionamento/borda úmida equivalentes ou superiores, coeficientes de brilho, resistência ao atrito e resistência a bloqueio, quando comparada aos coalescentes tradicionais, incluindo, mais não limitado, a coalescentes de alto voc, coalescentes não-dibenzoato de baixo voc e outras misturas de dibenzoato. a mistura tripla pode ser empregada como um coalescente substituto ou alternativo em revestimentos de emulsão acrílica e em látex, dentro outros, com a finalidade de conseguir um teor menor de voc sem sacrificar as propriedades de desempenho.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Esta invenção é dirigida a novos auxiliares de formação de película para utilização em formulação de tintas e outras composições de revestimento. Em particular, esta invenção é dirigida a uma nova composição de dibenzoato em combi-nação tripla, tendo baixo teor de VOC e características de desempenho melhoradas sobre as composições plástico/coalescentes tradicionais, incluindo composições plas- tificantes de baixo teor de VOC, facilitando assim, a utilização em sistemas de emulsão bem conhecidos para a formulação de tintas e outros revestimentos. O novo auxiliar de formação de película da invenção é compatível, eficiente e funciona bem em emulsões comuns, incluindo, mas não limitado, a tintas de látex e revestimentos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Os compostos orgânicos voláteis ("VOC") são compostos contendo carbono, que se vaporizam facilmente ou evaporam-se ao ar, onde eles podem reagir com outros elementos ou compostos para a produção de ozônio. O ozônio, por sua vez, ocasiona a poluição do ar e uma série de problemas de saúde, incluindo problemas respiratórios, dor de cabeça, queimação, olhos lacrimejantes e náuseas, só para citar alguns. Alguns VOCs também têm sido associados ao câncer, bem como lesões aos rins e fígado.

[0003] VOCs são de particular preocupação na indústria de tintas e revesti-mentos na fabricação e aplicação de produtos utilizando VOC. O uso de VOCs na fabricação de tintas e revestimentos resulta em má qualidade do ar das instalações e exposição dos trabalhadores a substâncias químicas nocivas. As pessoas que são expostas a VOCs podem sofrer de um certo número de problemas de saúde, inclu-indo, mas não limitado, a vários tipos de cânceres, a função do cérebro danificado, disfunção renal e outros problemas de saúde.

[0004] Da mesma forma, pintores e outros usuários de tintas e revestimentos contendo VOCs que estão regularmente expostos aos vapores nocivos de VOCs po-dem sofrer de problemas de saúde. Produtos contendo VOC liberam VOCs prejudici-ais ao ar enquanto secam, especialmente com aplicações em interiores. Níveis de VOCs em interiores são rotineiramente 10 vezes mais altos do que os níveis externos e podem ser de até 1000 vezes mais altos imediatamente após a pintura. Além disso, embora os níveis de VOC sejam mais altos durante e logo após a pintura, eles conti-nuam escoando por vários anos. De fato, apenas 50 por cento dos VOCs podem ser liberados no primeiro ano.

[0005] Assim, os regulamentos foram implementados para proteger os traba-lhadores de manufatura e usuários finais.

[0006] Tintas e revestimentos com alto teor de VOC também são considera-dos riscos ambientais. Eles são a segunda maior fonte de emissões de VOC para a atmosfera depois dos automóveis, responsáveis, grosseiramente, por cerca de 11 bi-lhões de libras a cada ano.

[0007] Os consumidores estão exigindo alternativas mais seguras e os formuladores de revestimentos continuarão a ser confrontados com o desafio de reduzir os VOCs, enquanto, ao mesmo tempo, proporcionando um revestimento com as características de desempenho exigidas. Na maioria das vezes, os formuladores reduzem a quantidade dos componentes, ou substituem os componentes mais voláteis usados nas tintas, o que reduz as apreensões de VOC, em alguma extensão, podendo resultar, não obstante, num desempenho comprometido. Desejavelmente, uma tinta de baixo teor de VOC ou revestimentos devem ter um desempenho mínimo equivalente a tintas ou revestimentos com maior teor de VOC. Para isso, os fornecedores de matérias primas continuam a desenvolver novos produtos, com baixo teor de VOC's para uso em tintas e revestimentos, os quais não comprometem o desempenho.

[0008] Um componente volátil, tipicamente, muito necessário, mas muitas ve-zes, utilizados em composições de revestimento é o auxiliar de formação de película, ou seja, coalescente, que permite que um formulador utilize emulsões de látex con-vencionais e bem reconhecidos de custo mais baixo. Os coalescentes facilitam a for-mação da película, por amolecimento dos polímeros dispersos e permitindo que eles se liquefaçam ou formem uma película contínua. O coalescente irá volatilizar-se par-cialmente ou completamente para fora da película, permitindo que a mesma se recu-pere de suas propriedades físicas originais, tais como brilho e resistência esfoliação. Os coalescentes são selecionados para melhorar as propriedades da película de tinta/revestimento, tais como brilho, resistência à esfoliação e resistência a bloqueio. Os coalescentes também são selecionados com base numa serie de propriedades, incluindo, sem limitação, volatilidade, miscibilidade, estabilidade, compatibilidade, fa-cilidade de uso e custo. Os coalescentes tradicionais são altamente voláteis e podem contribuir significativamente para o teor de VOC de uma tinta ou revestimento.

[0009] Como uma alternativa para obter um teor de VOC mais baixo, sistemas de emulsão poliméricas que não exigem estes auxiliares de formação de película al-tamente voláteis estão sendo desenvolvidos. Os polímeros utilizados nestes sistemas de emulsão mais recentes tendem a ser macios o suficiente para permitir uma TMFP baixa (temperatura de formação de película mínima), no entanto, certos parâmetros de desempenho podem, por vezes, padecer, e estes sistemas de emulsão mais sua-ves são, o mais das vezes, caros.

[00010] Auxiliares de formação de película são conhecidos da técnica. Auxiliares de formação de película hidrofóbicos, tais como o padrão industrial, monoisobu- tirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol (TXMB), a divisão do polímero na emulsão e amolecimento das partículas dispersas da emulsão durante a fase de coalescência da aplicação. O coalescente então evapora parcialmente ou completamente do filme. Por sua natureza, este coalescente que "escapa" contribui significativamente para os VOCs do filme, iniciando com a fase de coalescência e perdurando por um período prolongado logo após, podendo este fato afetar a qualidade do ar em torno do filme e manifestar-se como um odor desagradável.

[00011] Devido a estes problemas, tem havido uma tendência no sentido do desenvolvimento e utilização de auxiliares de formação de filme menos voláteis e mais estáveis, tais como plastificantes, para a indústria de revestimentos.

[00012] Os plastificantes são conhecidos e usados há anos como excelentes coalescentes para tintas látex e outros revestimentos. Em alguns casos, eles também são desejados por sua função plastificante, devido ao amolecimento de um polímero de base mais rígida no revestimento ser muitas vezes desejado. É sabido ainda, que os plastificantes podem melhorar outras características de desempenho de tinta, como a fissuração de lama, borda molhada e tempo de funcionamento. Os plastificantes têm um maior grau de permanência do que outros coalescentes tradicionais e, em alguns casos, a permanência de plastificantes pode ser uma desvantagem. Para coalescen- tes, um equilíbrio deve ser atingido entre a maior permanência e, portanto, menos VOC's e boas propriedades finais do filme.

[00013] Plastificantes de ftalato, como di-n-butil-ftalato (DBP), ftalato de diisobutila (DIBP), ftalato de butil benzila (BBP), têm sido tradicionalmente utilizados na indústria de revestimentos, quando um verdadeiro plastificante é necessário, como é o caso quando polímeros com alta Tg de (temperaturas de transição vítrea) são empregados em uma aplicação ou outra. DPB e DIBP têm um teor de VOC mais baixo do que os coalescentes tradicionais, mas ainda são um pouco voláteis, enquanto BBP tem um teor de VOC muito baixo. Além do teor de VOC, no entanto, o emprego de éster ftalato tem algumas desvantagens, como o uso de DBP e BBP , em particular, são restritos devido a preocupações regulamentares.

[00014] Plastificantes de dibenzoato foram reconhecidos para uma série de aplicações desde cerca de 1938. A sua utilidade em revestimentos também é bem reconhecida. Os dibenzoatos por sua natureza, são não-ftalatos e não têm as restri-ções ou problemas de saúde associados com os ftalatos.

[00015] A tecnologia coalescente de éster monobenzoato vem sendo desen-volvida e evoluindo desde a década de 1980, quando isodecil benzoato (IDB) foi in-troduzido na indústria de revestimentos como um novo coalescente com menor teor de VOC. IDB possui compatibilidade com uma ampla variedade de polímeros que se verificou ser uma forma eficaz de coalescentes de baixo odor em formulações de tintas de látex como em relação ao uso tradicional de TXMB como o coalescente.

[00016] A Patente U.S N ° 5.236.987 de Arendt revela a utilização de benzoato de isodecila, benzoato de decila, benzoato de isooctila, nonilbenzoato, e benzoato de dodecila como coalescentes para tintas de látex.

[00017] No início do século XXI, 2-etil-hexil benzoato (2-EHB), foi criado como um novo auxiliar de formação de filme com menor teor de VOC. 2-EHB foi visto ter uma maior eficácia do que TXMB em muitas formulações, bem como um menor odor. Isononilbenzoato (INB) foi introduzido em 2009, como coalescente com uma taxa de evaporação formulada e eficiência comparável a 2 EHB, enquanto ao mesmo tempo, exibindo um comportamento de redução de MFFT mais eficaz do que IDB.

[00018] A segunda geração de tecnologia coalescente de éster benzoato foi desenvolvida com os ésteres de dibenzoato menos voláteis. Os dibenzoatos podem satisfazer exigências de VOC reduzido, onde as volatilidades de ésteres monobenzo- ato são consideradas muito altas. A tecnologia de dibenzoatos, tradicionalmente, baseia-se em misturas de dibenzoato de dipropilenoglicol (DPGDB) e dibenzoato de di- etilenoglicol (DEGDB). Películas formuladas com estas misturas foram consideradas por apresentarem propriedades de desempenho comparáveis às formuladas com TXMB, com melhorias na resistência ao atrito e resistência química com tempos de funcionamento incrementados.

[00019] As misturas de dibenzoatos junto com outros componentes para uso em composições aquosas poliméricas de revestimento com menor VOC e outras composições de revestimento formadoras de película são descritas na técnica.

[00020] A Publicação de Patente U.S. No. 2008/0182929 para Strepka et. al., divulga composições de revestimento aquosas de baixo conteúdo de VOC contendo dibenzoatos de dipropileno e dietileno glicol em combinação com pelo menos um dos monoésteres correspondentes para o propósito primário de prolongar o tempo de funcionamento exibido por composições aquosas de polímeros e, parcialmente, para substituir pelo menos uma parte de compostos orgânicos mais voláteis tipicamente usados como coalescentes.

[00021] A Publicação de Patente U.S. No. 2008/0076861 para Strepka et. al., revela uma composição formadora de película que compreende pelo menos um polí-mero acrílico ou de acetato de vinila ou um copolímero como um ingrediente de for-mação de película e uma mistura de benzoato de um álcool monoidrico de 6 carbonos, dibenzoato de dietilenoglicol, monobenzoato de dietilenoglicol para ser utilizado em polimento de pisos.

[00022] A publicação de Patente N° 2011/0218285 descreve um aditivo de revestimento com baixo VOC empregando um polímero dispersável em água, um plastificante insolúvel em água, cicloexanodimetanol, e, opcionalmente, um compo-nente anfifílico para revestimentos a fim de melhorar pelo menos uma característica de desempenho do revestimento, tal como as bordas molhadas, tempo de funciona-mento, resistência ao atrito, aderência em pavimento molhado e resistência à água. Dentre os plastificantes descritos estão dibenzoato de dietileno glicol, dibenzoato de dipropileno glicol e dibenzoato de tripropileno glicol.

[00023] Ainda assim, existe a necessidade de se prosseguir com os esforços na tecnologia de plastificantes/coalescentes na meta de atingir o mínimo possível de VOC's, melhorando as propriedades de desempenho. Uma próxima geração mais re-cente de mistura tripla de ésteres dibenzoato foi desenvolvida, que funciona tão bem como os plastificantes tradicionais ou coalescentes de baixo VOC em aplicações de revestimento, ao conseguir benefícios de desempenho inesperadamente melhores em brilho e resistência ao atrito, se comparado com a atual geração de tecnologia coalescente de baixo VOC, incluindo algumas melhorias sobre as misturas de diben- zoato tradicionais.

[00024] Um novo plastificante de dibenzoato em mistura tripla para o uso em tintas e revestimentos de baixo VOC foi desenvolvido. A presente invenção é dirigida a uma mistura de três plastificantes de dibenzoato, DEGDB, DPGDB e dibenzoato de 1,2-propileno glicol (PGDB), que permite a baixa coalescência de VOC, enquanto rende propriedades inesperadamente melhores sobre as misturas de dibenzoato tra-dicionais. A mistura tripla inventiva é uma melhoria sobre a tecnologia existente diben- zoato plastificante utilizada em tintas e revestimentos, e não tiver sido anteriormente conhecido ou usado em aplicações em tintas e revestimentos. O componente 1,2- dibenzoato de propileno glicol era previamente conhecido por seu uso como um agente plastificante, mas não na mistura inventiva aqui revelada. Mais especificamente, o 1,2-dibenzoato de propileno glicol ficou conhecido como um agente aroma- tizante para bebidas, como descrito na Patente dos EUA. No. 3.652.291 a Bedoukian.

[00025] A mistura tripla inventiva é particularmente útil em aplicações de re-vestimento de látex e acrílico e proporciona um melhor brilho, estabilidade de conge- lamento/descongelamento, resistência ao atrito, e resistência química e tempos de funcionamento comparáveis com as misturas tradicionais de plastificante dibenzoato. A nova mistura tripla é compatível com uma grande variedade de materiais utilizados em tintas e outros revestimentos. A nova mistura tripla de DPGDB, DEGDB, e PGDB não foi utilizada em tintas e outros revestimentos no passado.

[00026] O foco da presente invenção encontra-se no uso da mistura inventiva para formulação de tintas e de outros revestimentos arquitetônicos e industriais, porém, a invenção não está limitada a estas aplicações. A mistura tripla inventiva de plastificante pode ser utilizada, individualmente ou em combinação com outros agentes plastificantes em aplicações que incluem, mas não estão limitadas a: adesivos, vedantes, revestimentos OEM, plastissol, selantes sobre vernizes de impressão, polimentos, tintas, compostos vinílicos em fusão, poliuretanos, polissulfuretos, epóxis, acrílicos de estireno e suas combinações.

[00027] É um objeto da invenção proporcionar um auxiliar de formação de película que tem um baixo teor de VOC, eficiência e compatibilidade quando usado em emulsões de látex tradicionais ou outros revestimentos poliméricos,

[00028] Constitui ainda um outro objeto da invenção proporcionar uma tinta de emulsão polimérica ou revestimento com um baixo teor de VOC e melhores propri-edades de desempenho, incluindo, sem limitação, brilho, resistência química e resis-tência à esfoliação, do que o conseguido com as atuais tintas e revestimentos de emulsão de baixo VOC.

[00029] Constitui ainda um outro objeto da invenção proporcionar uma tinta ou revestimento de emulsão polimérica com baixo teor de VOC, que seja de baixo custo e eficácia para produção, e ainda ambientalmente inofensiva e seguros de ma-nusear, não estando sujeitos a controle regulamentar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00030] Combinações de plastificante da presente invenção compreendem as formulações originais de três ésteres dibenzoato: dibenzoato de dietileno glicol, (DEGDB), dibenzoato de dipropilenoglicol (DPGDB), e dibenzoato de 1,2-propileno- glicol (PGDB). Numa forma de realização, o plastificante é uma nova mistura tripla, compreendendo de cerca de 10% a cerca de 90% em peso de DEGDB, de cerca de 1% em peso a cerca de 50% em peso de DPGDB% e de cerca de 10% em peso a cerca de 90% em peso de PGDB%, com base no peso total da mistura.

[00031] Os plastificantes/coalescentes acima identificados são compatíveis uns com os outros e com vários polímeros usados em tintas e revestimentos, tais como, por exemplo, cloreto de polivinila e seus copolímeros, vários poliuretanos e seus copolímeros; vários poliacrilatos e copolímeros dos mesmos; vários polissulfetos, vários epóxis e seus copolímeros, e acetato de vinila e seus copolímeros. Em particular, a nova mistura tripla da invenção é particularmente compatível com o látex e outras emulsões poliméricas utilizadas na indústria de tintas e revestimentos.

[00032] A mistura tripla de dibenzoatos plastificante /coalescente inventiva possui baixa volatilidade e compara favoravelmente com o auxiliar de formação de filme padrão da indústria TXMB e o atual bis-(2-etilexanoato) de trietilenoglicol (TEGDO). Em particular, a tripla mistura de dibenzoato inventiva proporciona benefí-cios de desempenho equivalentes e, em alguns casos, até melhores, em brilho e re-sistência à esfoliação em relação a algumas alternativas atuais de coalescentes pa-drão de baixo VOC, incluindo misturas dibenzoato tradicionais. A tripla mistura inventiva mostra particularmente um benefício significativo em uso do sistema brilhante do copolímero acrílico mais exigentes, onde proporciona vantagens superiores de, tanto resistência à esfoliação como resistência a bloqueio. As formulações da invenção fornecem uma alternativa aos formuladores de tintas e revestimentos pelo fato de melhorar o panorama atual dos coalescentes de baixo VOC, incluindo coalescentes de dibenzoato tradicionais. Eles também oferecem opções para usar polímeros mais duros (Tg > 10 °C), em tintas e revestimentos. A mistura tripla inventiva pode também ser utilizada com polímeros mais macios destinados a revestimentos de baixo VOC, uma vez que irá ajudar o revestimento a formar um filme melhor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00033] A FIGURA 1 é um gráfico que reflete a volatilidade de ambos os plas- tificantes e coalescentes os não-dibenzoato e os dibenzoato.

[00034] A figura 2 é um gráfico que reflete a estabilidade da viscosidade da tinta acrílica lisa depois de três ciclos de congelamento/descongelamento para vários coalescentes de baixo teor de VOC.

[00035] A figura 3 é um gráfico que reflete a estabilidade da viscosidade da tinta semi-brilho acrílica, depois de três ciclos de congelamento/descongelamento para vários coalescentes.

[00036] A figura 4 é um gráfico que reflete avaliações em tempo de funciona- mento/ponta molhada de uma tinta lisa de vinil acrílico para vários coalescentes.

[00037] A figura 5 é um gráfico que reflete avaliações de tempo de funciona- mento/ponta molhada de uma tinta acrílica sendo semi-brilho para vários coalescen- tes.

[00038] A figura 6 é um gráfico que reflete avaliações de tempo de funciona- mento/ponta molhada de uma tinta acrílica com brilho copolimérica para vários coa- lescentes.

[00039] A figura 7 é um gráfico que reflete avaliações brilhante de uma tinta acrílica semi-brilhante para vários coalescentes.

[00040] A figura 8 é um gráfico que reflete avaliações brilhantes de uma tinta acrílica semi-brilhante, para vários coalescentes com baixo teor de VOC.

[00041] A figura 9 é um gráfico que reflete avaliações brilhante de uma tinta com brilho de copolímero acrílico para vários coalescentes de baixo teor de VOC.

[00042] A figura 10 é um gráfico que reflete a resistência ao atrito de uma tinta lisa de vinil acrílico e uma tinta semi-brilhante para vários coalescentes de baixo teor de VOC.

[00043] A figura 11 é um gráfico que reflete a resistência ao atrito de uma tinta brilhante de copolímero acrílico para vários coalescentes.

[00044] A figura 12 é um gráfico que reflete a resistência ao bloqueio de uma tinta acrílica semi-brilhante para vários coalescentes de baixo teor de VOC.

[00045] A figura 13 é um gráfico que reflete a resistência a bloqueio de uma tinta brilhante de copolímero acrílico para vários coalescentes de baixo teor de VOC.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00046] A presente invenção é dirigida a uma mistura tripla de plastificantes DEGDB, DPGDB e PGDB nas relações aqui discutidas. Os plastificantes da presente invenção podem, geralmente, ser utilizados como um plastificante/ coalescente, com numerosos polímeros termoplásticos, termoestáveis ou elastoméricos e as emulsões poliméricas, muitas vezes, como um substituto ou alternativa para os plastificantes/co- alescentes convencionais, dotados um teor de VOC superior. Quaisquer polímeros conhecidos que podem ser formulados numa tinta ou revestimento podem ser utilizados em combinação com a nova mistura tripla para preparar uma tinta ou revestimento de baixo teor de VOC de acordo com a presente invenção.

[00047] Os polímeros úteis incluem, mas não estão limitados, aos vários polí-meros de látex e polímeros de vinila, incluindo acetato de vinila, cloreto de vinilideno, fumarato de dietila, maleato de dietila, ou polivinilbutiral, uma variedade de poliuretanos e seus copolímeros; vários polissulfetos, nitrato de celulose, acetato de polivinila, acetato de vinil etileno, e copolímeros destes, e vários poliacrilatos e os seus copolí- meros.

[00048] Os acrilatos em particular, constituem um grande grupo de polímeros de diferentes graus de dureza para uso com a mistura tripla da presente invenção e, incluem sem limitação, os vários metacrilatos de polialquila, tais como metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de butila, metacrilato de cicloexila, ou metacri- lato de alila; vários metacrilatos aromáticos, tais como metacrilato de benzila; vários acrilatos de alquila, tais como acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, ou 2-etil-hexila, vários ácidos acrílicos, tais como, ácido metacrílico, vinil acrílicos, acríli-cos estirenados, e híbridos epoxi-acrílicos.

[00049] Outros polímeros incluem, sem limitação, os epóxis, tipos de fenol- formaldeído; melaminas e semelhantes.

[00050] A presente invenção não está limitada a qualquer polímero particular. Outros polímeros úteis em aplicações de pintura e revestimento serão conhecidos de um perito na técnica.

[00051] A presente invenção é aqui descrita em termos de látex ou outras emulsões, tais como acrílicos, tendo também utilidade com uma grande variedade de polímeros.

[00052] Os dibenzoatos preferenciais compreendendo a mistura tripla de plas- tificante/aglutinante, incluem DEGDB, DPGDB e 1,2-dibenzoato de propileno glicol (PGDB).

[00053] A quantidade de dibenzoatos individuais na mistura tripla da invenção pode variar amplamente, dependendo da utilização final particular, e das propriedades desejadas. Assim, a quantidade de DEGDB pode variar desde cerca de 10% a cerca de 90%, em peso, com base no peso total da composição de mistura tripla dibenzoato, de preferência superior a cerca de 60% em peso. São preferidas quantidades mais elevadas de DEGDB do que quaisquer dos outros dois agentes plastificantes, devido a considerações de custo. DEGDB é muito menos dispendioso do que PGDB e DPGDB. A quantidade de DPGDB geralmente pode variar entre cerca de 1% a 50% em peso com base no peso total da mistura tripla, de preferência superior a cerca de 15%. A quantidade de PGDB pode variar em grande parte, como de cerca de 10% a cerca de 90%, em peso, com base no peso total da mistura tripla de dibenzoatos, mas de preferência está presente em quantidades de cerca de 20% em peso. PGDB também é menos dispendioso do que DPGDB.

[00054] Uma forma de realização preferida é mostrada abaixo:a. 1,2-PGDB 20% em pesob. DEGDB / DPGDB 80/20 80% em pesoA nova mistura tripla de dibenzoatos da presente invenção pode ser utilizada como um substituto ou um plastificante/coalescente aceitável para várias tintas de baixo VOC e revestimentos arquitetônicos e industriais em aplicações de interiores e exteriores, como por exemplo, tinta brilhante, semi-brilho e tintas "casca de ovo".

[00055] As quantidades da mistura tripla de dibenzoatos usadas em tintas e revestimentos, podem variar, dependendo da composição da tinta ou revestimento em particular, das características, da sua aplicação ou utilização e dos resultados desejados. Como um objetivo alvo, a mistura tripla de plastificante/aglutinante inventiva é utilizada numa quantidade suficiente para formar uma película que não vai rachar a 4,44°C (40°F). Quantidades exemplares podem variar de cerca de 0,5 a cerca de 1,5% por 3,8 litros (1 galão) de tinta/revestimento arquitetônico. Revestimentos industriais luminosos ou outros revestimentos podem exigir uma faixa maior.

[00056] Outras quantidades úteis são dadas nos exemplos. Espera-se que um perito na arte seja capaz de chegar a valores aceitáveis adicionais com base no uso pretendido e desempenho desejado da aplicação do revestimento particular. A quantidade de aglutinante/plastificante necessária baseia-se na MFFT da emulsão básica. Quanto mais duro for o polímero (maior TMFP e Tg), mais plastificante/aglutinante será necessário. Em algumas aplicações, tanto quanto 20% ou mais de plastificante, com base nos sólidos da resina podem ser necessários.

[00057] As novas misturas triplas de plastificante/aglutinante da presente in-venção fornecem um baixo teor de VOC, estabilidade da viscosidade, isto é, um bom desempenho de congelamento/descongelamento, melhor ou equivalente desempe-nho de tempo de funcionamento/borda molhada, melhor brilho e inesperadamente melhora na esfoliação e resistência a bloqueio. Em muitos casos, a mistura tripla in-ventiva superou os coalescentes padrão da indústria, independentemente do teor de VOC, incluindo misturas de dibenzoato tradicionais e as mais recentes. A mistura tripla inventiva é particularmente útil como um coalescente quando se considera o uso de polímeros mais duros como alternativas para os polímeros mais macios para formulações de baixo teor de VOC.

[00058] A invenção é ainda descrita por meio dos exemplos a seguir:

Metodologia Experimental Revestimentos Testados:

[00059] Duas emulsões comuns de tinta látex arquitetônicas e uma emulsão comumente usada em aplicações de tinta industrial leves foram selecionadas para realizar uma série de testes na mistura tripla inventiva. A emulsão acrílica de vinila (TMFP = 12°C, Tg = 19 °C) apresentada na Tabela 1, a seguir, foi escolhida como o polímero para uma formulação de interior lisa, e a emulsão acrílica (TMFF <12 °C) apresentada na Tabela 2, foi escolhida como o polímero para uma formulação semi- brilhante de interiores. Além disso, uma emulsão brilhante de copolímero acrílico mais rígido (MFFT = > 30°C) apresentada na Tabela 3, foi selecionada a fim de proporcionar uma validação adicional de desempenho. Reconhece-se que o copolímero de acrílico duro não se destina a aplicações de tintas arquitetônicas particularmente, ao contrário, é concebido para aplicações industriais ligeiras. No entanto, esta emulsão foi escolhida para explorar a compatibilidade da mistura tripla inventiva plastificante/agluti- nante.

[00060] A metodologia de ensaio escolhida foi igual para todas as formulações de tinta/revestimento a fim de permitir comparações apropriadas, quando se considera a utilização de polímeros mais duros com plastificantes, como alternativas para os polímeros mais macios nas formulações de baixo teor de VOC. O uso de polímeros mais duros é um caminho alternativo para conseguir revestimentos de menor teor de VOC, que não o uso de polímeros macios e fornece mais opções para os formuladores de tinta a considerar o desenvolvimento de tintas e revestimentos com baixo teor de VOC.Listados abaixo estão os principais parâmetros dos revestimentos:Tinta de vinil acrílico lisa - Volume de sólidos = 34,8% e PVC = 58%Tinta acrílica semi-brilho - Volume de sólidos = 33,7% e PVC = 29,8% Copolímero acrílico brilhante - Volume de sólidos = 18% e PVC = 35%.

[00061] As formulações de partida genéricas estão relacionadas nas tabelas abaixo.

[00062] À exceção de um determinado nível adequado de coalescente necessário, não foi feita qualquer tentativa em otimizar a formulação para quaisquer coales-centes.Tabela 1 - Formulações de Tinta plana de vinil acrílico

Formulação de Tinta Brilhante Copolimérica AcrílicaComponentes testados: plastificante/coalescente

[00063] Os seguintes plastificantes/coalescentes na Tabela 4, foram avalia-dos:Tabela 4 - Abreviaturas de coalescentes

[00064] TXMB - monoisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, é um pro-duto muito utilizado, sendo que é uma norma da indústria, apesar do fato de ser con-siderado 100% volátil pelo método de teste EPA 24 ASTM D-2369di-2-etil-hexanoato de trietileno glicol (TEGDO) é um coalescente comercial de baixo VOC (CLVOC), que é o mais recente coalescente não-dibenzoato de baixo VOC utilizado como um controle primário.

[00065] Ambos K-FLEX 850S e BENZOFLEX LA-705 são as mais recentes misturas disponíveis comercialmente de dois dibenzoatos, K-FLEX 500 é uma mistura mais antiga tradicional de dois ésteres dibenzoato.

[00066] As formulações da invenção incluem X10 e X20, que são misturas de três ésteres dibenzoato em conformidade com a presente invenção, diferindo apenas nas proporções dos ésteres usados.

Métodos:Preparação da Tinta

[00067] As matérias-primas para a moagem foram misturadas durante 20 mi-nutos num dispersor de alta velocidade. A resina foi, em seguida adicionada, e a mistura principal foi dividida em lotes menores. Para cada pequeno lote foi adicionado coalescente, anti-espumante e água adicional. A tinta foi então misturada durante um período adicional de 10 minutos e deixada a assentar durante a noite antes do teste.

Forno de teste

[00068] ASTM D2369. Como a invenção é dirigida a coalescentes de baixo VOC, um primeiro teste principal foi a determinação do VOC de cada coalescente testado. ASTM D2369, conforme descrito no Método de EPA 24, é o procedimento de escolha para determinar voláteis em revestimentos para o efeito de cálculo do teor de matéria orgânica volátil em revestimentos sob condições de ensaio especificados. Esta informação é útil para o produtor de tintas e usuário e aos interesses ambientais para determinar os voláteis emitidos pelos revestimentos. Para este exemplo, 1/3 de grama de cada coalescente foi colocado em um prato de pesagem, sendo adicionado 3 ml de tolueno. Os coalescentes foram aquecidos durante uma hora a 110°C + 5°C. O percentual em peso de teor de sólidos (matéria não volátil) pode ser determinado pela diferença.

Teste de tinta/revestimento

[00069] As avaliações de tinta consistiram das seguintes determinações:

[00070] Tinta molhada e formação de filme - pH, viscosidade, KU e ICI, con- gelamento/descongelamento, fluxo e nivelamento, tempo de funcionamento/borda molhada, seco ao toque, respingos, formação de película de baixa temperatura, toque (temperatura ambiente e baixa temperatura) e rachaduras de lama.

[00071] Filmes secos - resistência ao atrito, a resistência a bloqueio, relação de contraste, cor e brilho.

[00072] Os detalhes dos métodos de ensaio são apresentados na Tabela 5 abaixo:Tabela 5 - Resumo dos Métodos de Teste Empregados

Exemplo 1 - Volatilidade do plastificante/coalescente

[00073] Embora a quantidade do coalescente utilizado em um galão de tinta não seja grande demais, minimizando todos os componentes a contribuir para o teor de VOC é essencial. Mesmo uma matéria-prima, geralmente utilizado a um nível rela-tivamente baixo, pode ser alterada para reduzir o VOC significativamente. Testes de forno são um método padrão para comparar a contribuição de VOC de componentes voláteis e semi-voláteis. Testes de forno como descrito acima, foram realizados sobre os plastificantes/coalescentes relacionados na Tabela 4 e DIBP, BBP e DBP.

[00074] A figura 1 ilustra a volatilidade dos coalescentes com base nos resul-tados determinados pelo teste de forno. Como visto na Figura 1, a formulação inventiva X20 tinha uma baixa volatilidade comparável, quando comparado com as misturas dos dois dibenzoatos (K-FLEX 850S (mais recente) e K-FLEX 500 (tradicional), embora os valores para o K-FLEX 500 fossem ligeiramente superiores. X20 também apresentou um perfil de volatilidade favorável quando comparado com o coalescente mais recente, de baixo VOC não-dibenzoato usado como o controle primário (TEGDO). Os valores obtidos para X10 foram substancialmente os mesmos que para X20, não sendo mostrados, no entanto, na Figura 1. Os valores para BENZOFLEX LA-705 eram comparáveis a K-FLEX 500 e também não são mostrados na Figura 1. Em geral, o K-FLEX 850S, X10 e X20 produziram os mesmos valores de baixa volatilidade.

[00075] A Figura 1 estabelece que todos os coalescentes de baixo VOC foram vistos ser muito baixos em volatilidade, em comparação com TXMB, o padrão industrial, e, como tal, foram considerados como alternativas de baixo VOC aceitáveis. Entre os plastificantes não-dibenzoato, DIBP é o mais volátil. O resto dos coalescen- tes/plastificantes de baixo VOC irão contribuir muito pouco para o VOC de um reves-timento, especialmente a baixos níveis de emprego.

Exemplo 2 - Eficiência do coalescente

[00076] Antes de se iniciar a avaliação da tinta, a eficiência de cada coales- cente foi determinada nas formulações de tintas básicas descritas nas Tabelas 1, 2 e 3 acima. A determinação da eficiência de um coalescente é muitas vezes feita sobre o par binário, determinando a MFFT da mistura de coalescente e emulsão básica. Neste caso, cada nível de eficiência de coalescente foi estabelecido por determinação da quantidade de coalescente (em libras) necessária para se obter a formação da película adequada a (40°F) 4,44°C, em cada uma das tintas/revestimentos descritos acima. Para este teste, TXMB foi usado como o controle primário para a eficiência, uma vez que ainda é considerado um ponto de referência neste tipo de teste. Para os coalescentes de baixo VOC, a melhor comparação é TEGDO, um coalescente de baixo VOC comercialmente disponível.

[00077] Para cada 380 litros (100 galões), a pintura lisa necessitou 2,7216 quilogramas (6 libras), os semi-brilhos 1,587 quilogramas (3,5 libras), e a tinta brilhante 17,23 quilogramas (38 libras), além do éter metílico de propileno glicol presente) de cada aglutinante para a apropriada coalescência (formação de filme). Determinou-se que cada coalescente tinha uma eficiência equivalente com base neste teste.

Exemplo 3 - Características de Filme Molhado e Seco

[00078] As tabelas 6 a 8 refletem os dados de desempenho obtidos para a tinta úmida ou a tinta seca usando vários coalescentes, como descrito acima. Como pode ser visto nas tabelas, o desempenho foi semelhante para cada pintura, em todos os casos, incluindo o pH, viscosidade inicial (Stormer e ICI), estabilidade térmica, fluxo e nivelamento, rachaduras de lama (somente plano, temperatura ambiente e baixa temperatura), retoque (temperatura ambiente e baixa temperatura), aceitação da cor, resistência a respingos e formação de película a baixa temperatura (sobre substratos lacrados e sem lacre). A maioria destes parâmetros são considerados muito importantes, pois a escolha do coalescente tem o potencial de prejudicar o desempenho em todas estas áreas. Para a formulação brilhante de copolímero acrílico mais robusto (Tabela 8), os dados são fornecidos apenas para KF850S, X20 e TEGDO.Tabela 6 - Dados de Tinta Úmida e Seca Para as Formulações de Semi-Brilho Acrílica

Exemplo 4 - Resistência ao Congelamento/Descongelamento

[00079] Um atributo da pintura que pode passar em tintas ou revestimentos com menor teor de VOC é a resistência ao congelamento/descongelamento. As Figuras 2 e 3 ilustram os resultados obtidos para três ciclos de congelamento/desconge- lamento em tintas lisas de vinil acrílico e tintas semi-brilhantes acrílicas. As tintas lisas com coalescentes dibenzoato tiveram melhores características de congelamento/ des-congelamento do que aquelas com o novo coalescente TEGDO de baixo teor de VOC. Para a formulação semi-brilhante, todas as tintas usando coalescentes dibenzoato foram superiores ao controle TEGDO, mas semelhante ao controle TXMB éster de álcool. Na formulação brilhante de copolímero acrílico, todos os sistemas estudados falharam depois de três ciclos de congelamento/descongelamento. Com base nestes resultados, a mistura tripla inventiva oferece algumas vantagens em formulações lisas e semi-brilhantes.

Exemplo 5 - Tempo de Funcionamento/Borda Molhada

[00080] O tipo de coalescente pode afetar a borda molhada/tempo de funcio-namento da tinta. Sabe-se que os plastificantes prolongarão a borda molhada melhor do que os coalescentes voláteis. As Figuras 4, 5 e 6 apresentam os dados obtidos para descrever esta característica para os plastificantes/coalescentes aqui descritos. O teste utilizado para considerar a borda molhada ou tempo de funcionamento para as formulações avaliadas está apresentado na Tabela 5 e foi um pouco diferente daqueles outros testes atuais serem considerados, tais como aquele a que o comitê da ASTM D01 considera para descrever este atributo de tinta.

[00081] Os dados obtidos indicaram que todas as tintas de baixo VOC coa- lescentes tem uma borda ligeiramente mais molhada do que o coalescente de alto VOC (TXMB) na pintura lisa; no entanto, a formulações inventiva X20 de mistura tripla superou tanto TEGDO e o controle dibenzoato KF850S na pintura lisa. Em sistemas de revestimento brilhante de copolímeros acrílicos e tinta acrílica semi-brilho, as ca-racterísticas de borda molhada para todos os coalescentes de baixo teor de VOC pa-receram equivalentes.

Exemplo 6 - Características de filme seco

[00082] O brilho é um bom indicador da qualidade da formação do filme de um revestimento. Os dados mostrados na Figura 7 indicam que, com a exceção de TEGDO, todos os coalescentes de baixo VOC tiveram um brilho um pouco mais elevado na formulação semi-brilhante quando comparado com TXMB. No caso de TEGDO, seu brilho era inferior ao dos outros coalescentes dibenzoato de baixo VOC e o coalescente TXMB. A figura 8 mostra os resultados para a formulação semi-bri- lhante, comparando apenas o KF850S (controle), X20 (mistura tripla inventiva) e coalescentes TEGDO. Os dados indicam que, os coalescentes dibenzoato de baixo VOC, KF850S (controle) e X20 (formulação da mistura tripla inventiva) renderam um brilho um pouco melhor na formulação semi-brilho do que TEGDO. No sistema bri-lhante de copolímero acrílico, a mistura de dibenzoato X20 conferiu um brilho ligeira-mente superior a TEGDO como mostrado na Figura 9.

Exemplo 7 - Resistência ao atrito

[00083] O trabalho de um coalescente em um látex (ou qualquer) composição de revestimento - seja ele um composto orgânico altamente volátil ou um verdadeiro plastificante para o polímero - é auxiliar no processo de formação da película, particu-larmente a temperaturas baixas. O aglutinante também deve ter um impacto mínimo sobre o desempenho do revestimento após o filme ser seco. Pode-se supor que, devido à sua relativa permanência, os plastificantes podem diminuir as propriedades do filme, tal como o atrito, no entanto, não precisa ser necessariamente assim. A Figura 10 ilustra que os dibenzoatos testados tinham uma resistência ligeiramente melhor à fricção do que os revestimentos formulados com TEGDO na pintura lisa. KF850S e TEGDO têm resistência ao atrito semelhante em tintas semi-brilhantes, e a mistura tripla inventiva X20 superou a ambos esses coalescentes de baixo teor de VOC em pintura semi-brilhante.

[00084] Na Figura 11, a melhoria dos coalescentes de baixo VOC de resistência ao atrito sobre TXMB é inesperadamente e significativamente melhor na formulação de brilho de copolímero acrílico, com o sistema de dibenzoato KF850S, demonstrando uma melhoria adicional sobre TEGDO. Isto indica que, a mistura tripla inventiva é útil para formulações de tintas de baixo teor de VOC e revestimentos que contêm polímeros mais duros, enquanto ainda consegue uma excelente resistência ao atrito.

Exemplo 8 - Resistência ao bloqueio

[00085] Um outro indicador de desempenho de filme com plastificantes é a resistência ao bloqueio. A Figura 12 ilustra os dados obtidos para a resistência ao bloqueio de tintas semi-brilho contendo coalescentes de baixo VOC. Notavelmente, os plastificantes de benzoato de baixo VOC superaram TEGDO tanto a temperatura ambiente e a elevadas temperaturas em sete dias de teste de bloqueio. Como afirmado acima, não houve qualquer tentativa em modificar as formulações para otimizar o desempenho. Em vez disso, este teste demonstrou a viabilidade do uso da nova geração de misturas triplas de plastificante/coalescente como um substituto ou alter-nativa para auxiliares de formação de filmes de baixo VOC, incluindo outras misturas de dibenzoato.

[00086] Na Figura 13, o sistema brilhante de copolímero acrílico formulado com a formulação inventiva X20 apresenta uma distinta vantagem de resistência ao bloqueio a temperaturas elevadas sobre, ambos, TEGDO e o controle dibenzoato KF850S, após sete dias de exposição, bem como uma vantagem sobre TEGDO após sete dias à temperatura ambiente.

[00087] Os dados apresentados acima indicam que a mistura tripla de diben- zoato inventiva funciona bem, tanto como um plastificante, como um coalescente de baixo VOC para aplicações de revestimentos. Além disso, o teste indicou que, a nova mistura tripla de dibenzoato proporciona benefícios de desempenho superiores em brilho e resistência à esfoliação em relação a algumas das atuais escolhas de coales- centes de baixo VOC e padrão. X20 mostra particularmente um benefício significativo na utilização no sistema de copolímero acrílico brilhante mais exigente, onde propor-ciona vantagens de resistência, tanto ao atrito como ao bloqueio. As formulações da invenção propiciam uma alternativa para os formuladores de tintas e revestimentos no sentido de melhorar o panorama atual dos coalescentes de baixo VOC, incluindo os coalescentes de dibenzoato tradicionais.

[00088] De acordo com os estatutos de patentes, o melhor modo e as con-cretizações preferenciais foram descritos; sendo que, o âmbito da invenção não está a eles limitado, mas sim pelo âmbito das reivindicações apensas.

Claims

1. Aditivo de mistura tripla coalescente de baixo VOC para uso em uma composição de revestimento polimérica, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:a. dibenzoato de dietileno glicol presente em quantidades que variam de 10 a 90% em peso,b. dibenzoato de dipropileno glicol presente em quantidades que variam de 1 a 50% em peso, ec. dibenzoato de 1,2-propileno glicol presente em quantidades que variam de 10 a 90% em peso,com base no peso total da composição de mistura tripla.

2. Aditivo de mistura tripla para uso, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de queo dibenzoato de dietileno glicol está presente em quantidades de pelo menos 60% em peso,o dibenzoato de dipropileno glicol está presente em quantidades de pelo menos 15% em peso, eo dibenzoato de 1,2-propileno glicol está presente em quantidades de pelo menos 20% em peso.

3. Aditivo de mistura tripla para uso, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mistura compreende 80% em peso de uma mistura de dibenzoato de dietileno glicol e dibenzoato de dipropileno glicol, em que a relação de DEGDB para DPGDB é 4:1, e 20% em peso de dibenzoato de 1,2-propileno glicol com base no peso total da mistura tripla de plastificante.

4. Composição de revestimento de baixo VOC, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:a. uma emulsão aquosa polimérica; e b. um coalescente não-ftalato de baixo VOC compreendendo o aditivo de mistura tripla coalescente de baixo VOC como definido na reivindicação 1,em que o coalescente tem baixa volatilidade e alcança um tempo de funcio- namento/borda úmida e coeficientes de brilho equivalentes ou melhores, resistência ao atrito e resistência ao bloqueio equivalentes ou melhores sobre os coalescentes de baixo VOC tradicionais, eem que a viscosidade da composição de revestimento permanece estável após três ciclos de congelamento/descongelamento.

5. Composição de revestimento de baixo VOC, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de queo dibenzoato de dietileno glicol está presente em uma quantidade que varia de 10% em peso a 90% em peso;o dibenzoato de dipropileno glicol está presente em uma quantidade que varia de 1% em peso a 50% em peso; eo dibenzoato de 1,2-propileno glicol está presente em uma quantidade que varia de 10% em peso a 90% em peso,com base no peso total da mistura tripla.

6. Composição de revestimento de baixo VOC, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de queo dibenzoato de dietileno glicol está presente em uma quantidade maior do que 60% em peso;o dibenzoato de dipropileno glicol está presente em uma quantidade maior do que 15% em peso; eo dibenzoato de 1,2-propileno glicol está presente em uma quantidade maior do que 20% em peso,com base no peso total da mistura tripla.

7. Composição de revestimento de baixo VOC, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a emulsão polimérica é uma emulsão brilhante copolimérica acrílica, semi-brilhante acrílica, de vinil acrílico ou de látex.

8. Composição de revestimento de baixo VOC, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a emulsão aquosa polimérica compreende acetato de vinila, acetato de polivinila, acetato de vinil etileno, e seus copolímeros; cloreto de vinilideno; fumarato de dietila; maleato de dietila; polivinilbutiral; poliuretanos e seus copolímeros; polissulfetos; nitrato de celulose; polialquil metacrilatos, como metil metacrilato, etil metacrilato, butil metacrilato, cicloexil metacrilato ou alil metacri- lato; vários metacrilatos aromáticos, como benzil metacrilato; vários acrilatos de alquila, como metil acrilato, etil acrilato, butil acrilato ou 2-etilexil acrilato; vários ácidos acrílicos como ácido metacrílico; vinil acrílicos; acrílicos estirenados; híbridos acrílico- epóxi; epóxis, polímero de fenol-formaldeído; melaminas; ou misturas destes.

9. Composição de revestimento de baixo VOC, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:a. uma emulsão polimérica compreendendo látex, um vinil acrílico ou um co- polímero acrílico; eb. uma mistura tripla coalescente não ftalato, compreendendo:i. 80% em peso de uma mistura de dibenzoato de dietileno glicol e dibenzoato de dipropileno glicol, em que a relação de DEGDB para DPGDB é 4:1; eii. 20% em peso de dibenzoato de 1,2-propileno glicol, com base no peso total da mistura tripla.