BR112014019011B1

BR112014019011B1 - composição, método para controlar a umectabilidade das superfícies do substrato, uso de uma composição, e, material

Info

Publication number: BR112014019011B1
Application number: BR112014019011-9A
Authority: BR
Inventors: Joachim Schoelkopf; Hans-Joachim Weitzel
Original assignee: Omya International Ag
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2021-05-18
Also published as: HUE029313T2; WO2013117511A1; BR112014019011A8; SI2626388T1; RU2014136461A; AU2013218156A1; CN104105763A; PL2626388T3; RU2599668C2; US11162001B2; KR101776373B1; AU2013218156B2; US10377920B2; ES2585833T3; EP2626388B1; HRP20160906T1; EP2626388A1; BR112014019011A2; US10047247B2; CN104105763B

Abstract

COMPOSIÇÃO, MÉTODO PARA CONTROLAR A UMECTABILIDADE DAS SUPERFÍCIES DO SUBSTRATO, USO DE UMA COMPOSIÇÃO, E, MATERIAL. A presente invenção refere-se a uma composição que compreende partículas na forma de ouriço, pelo menos um aglutinante, e pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, um método para controlar a umectabilidade das superfícies do substrato usando estas composições, assim como um material que compreende estas composições.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma composição para controlar a umectabilidade de superfícies, às formulações de revestimento que compreendem a mesma, a um método para controlar a umectabilidade de superfícies usadas nesta composição ou uma formulação de revestimento correspondente, e seus usos.

[0002] Existe um interesse contínuo no fornecimento de propriedades feitas de encomenda para materiais pelo controle de suas propriedades de estrutura de superfície. Um exemplo bem conhecido para tal é o efeito lótus que se refere à repelência de água muito alta (superhidrofobicidade) de certas folhas de planta, em que partículas de sujeira são coletadas pelas gotículas de água devido a uma arquitetura micro- e nanoscópica complexa da superfície, que minimiza a adesão.

[0003] Devido à sua tensão superficial alta, as gotículas de água tendem a minimizar sua superfície tentando obter uma forma esférica. No contato com uma superfície, as forças de adesão resultam na umectação da superfície.

[0004] Na natureza, as propriedades de autolimpeza são devido a uma estrutura dupla repelente à água hidrofóbica da superfície da folha formada de uma epiderme característica e as ceras de cobertura. A epiderme da planta de lótus tem papilas com 10 a 20 μm na altura e 10 a 15 μm na largura sobre as quais as chamadas ceras epicuticulares são fixadas. Estas ceras sobrepostas são hidrofóbicas e formam a segunda camada da estrutura dupla, que permite que a área de contato e a força de adesão entre a superfície e a gotícula seja significantemente reduzida resultando em um processo de autolimpeza.

[0005] A energia livre de superfície de uma cera é relativamente baixa e uma gota de água sobre uma superfície lisa deste material de cera apresentaria um ângulo de contato > 90°, mas provavelmente < 120°. O impacto estrutural deriva das pontas e bordas expostas das papilas que minimizam a área de contato sólido/líquido, resultando em um domínio das forças coesivas da gota líquida que se esforça para uma forma esférica (Cassie e Baxter, Trans. Faraday Soc. 1944, 40, 546).

[0006] Como um resultado, uma repelência completa pode ser observada com um ângulo de contato que se aproxima de 180° e a gotícula rola para fora da superfície sem deixar nenhum traço. Um fenômeno contrastante também é conhecido quando o ângulo de contato intrínseco é relativamente baixo, por exemplo, < 45°. Uma superfície texturizada planejada pode atuar para realçar a umectação, o ângulo de contato aparente torna-se 0° e o fenômeno é chamado de super-umectabilidade (Wenzel, Ind. Eng. Chem. 1936, 28, 988).

[0007] Especialmente o efeito lótus foi estudado intensivamente de um ponto de vista teórico (conforme, por exemplo, Narhe et al., Water Condensation on a super-hidrofobic spike surface, Europhys. Lett. 2006, 75(1), 98 - 104; Wier et al., Langmuir 2006, 22, 2433 - 2436; Gao et al., Langmuir 2007, 23, 3762 - 3765) assim como com respeito ao seu uso prático em aplicações técnicas, tais como tratamentos, revestimentos, tintas, telhas de telhado, panos e outras superfícies que podem permanecer secas e limpas por si só do mesmo modo como a folha de lótus.

[0008] A este respeito, a estrutura de superfície requerida foi obtida pelas técnicas bastante complicadas que modificam a própria superfície, por exemplo pela aplicação de irradiação a laser com excímero de KrF de 248 nm a vácuo sobre folhas de PET (Heitz et al., Dendritic Surfaces Structure on Excimer-Laser Irradiated PET Foils; Appl. Phys. A 1993, 56, 329 - 333), plasmapolimerização sobre os substratos, gravação com plasma de argônio, silanização de bolachas de silício, etc. (Chen et al., Ultrahydrofobic and Ultralyophobic Surfaces: Some Comments and Examples; Langmuir 1999, 15, 3395 - 3399; Oner et al., Ultrahidrofobic surfaces. Effects of Topography Length Scales on Wettability, Langmuir 2000, 16, 7777 - 7782); a preparação de nanoestruturas de ZnO complexas e orientadas usando cultivo de semeadura controlada e ânions de citrato que seletivamente adsorvem nos planos basais de ZnO como o agente que direciona estrutura (Tian et al., Complex and oriented ZnO nanostructures, nature materials 2003, 2, 821 - 826).

[0009] Em aplicações industriais, entretanto, problemas surgem da instabilidade mecânica, visto que as superfícies artificiais, diferentes das estruturas de planta, não são autorrenováveis, e existe adicionalmente necessidade quanto a outros materiais inovativos que fornecem uma possibilidade para controlar as propriedades de superfície de materiais diferentes.

[00010] Além disso, existe uma necessidade quanto a formulações facilmente aplicáveis, isto é, formulações que podem ser diretamente aplicadas sobre a superfície do substrato em uma maneira facilmente operável e disponível.

[00011] A este respeito, houve alguns métodos para fornecer substratos com o efeito lótus pelas formulações de revestimento. Assim, por exemplo, a EP 1 144 332 B1 descreve formulações de revestimento que consistem de uma dispersão de um agente de ligação, que inclui pelo menos uma resina hidrofóbica, material fabricado de resina e/ou cera, enchedor e opcionalmente aditivos usuais, em que o enchedor contido tenha uma distribuição do tamanho de partícula pelo menos bimodal, por meio do qual uma região de tamanho de partícula (A) tem um diâmetro de partícula médio de pelo menos 5 μm e a outra região de tamanho de partícula (B) tem um diâmetro de partícula de não mais do que 3 μm e a razão em peso das partículas da primeira região de tamanho de partícula (A) para as partículas da última região de tamanho de partícula (B) equivale a 0,01:1 a 12:1, e em que as características hidrofílicas dos componentes da dispersão são escolhidos em um tal modo que o ângulo de contato estático inicial é maior do que 130° depois de três minutos de equilíbrio.

[00012] Entretanto, nenhuma das soluções técnicas mencionadas direcionadas para o efeito lótus trataram de um método para controlar a umectabilidade por certas formulações, isto é controlar a umectabilidade em uma escala de superhidrofobicidade para superumectabilidade como desejado.

[00013] Foi verificado que partículas na forma de ouriço podem ser vantajosamente usadas nas aplicações que modificam a superfície pelo embutimento das mesmas dentro de uma camada de revestimento usando aglutinantes em um tal modo que a superfície sob um microscópio SEM adicionalmente mostre expostos espinhos e pontas. Se em combinação com tais partículas na forma de ouriço, e formulação de revestimento, um agente de hidrofobização e/ou hidrofilização é adicionado e/ou aplicado no topo em uma camada fina (monocamada a multicamada), a umectabilidade pode ser controlada acuradamente de extremamente hidrofóbica a extremamente hidrofílica.

[00014] Também foi verificado que misturas de partículas na forma de ouriço pré-hidrofobicizadas e pré-hidrofilizadas podem ser vantajosamente usadas. Quando a quantidade de partículas hidrofobicizadas ultrapassa o limiar de percolação o sistema pode ter um efeito lótus como a rolagem de gotículas enquanto adicionalmente mantém sítios hidrofílicos que coletam água pela adsorção e permitem o crescimento de gotícula a um dado tamanho onde as forças da gravidade superam as forças de adesão.

[00015] Assim, a presente invenção refere-se a uma composição que compreende - partículas na forma de ouriço, - pelo menos um aglutinante, e - pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante.

[00016] “Rcrtiewncu pc hqtoc fg qwtk>q” pq eqpVgzVq fc rtgugpVg invenção significa partículas tendo a forma de um ouriço, que significa que as partículas são formadas tal que os espinhos e/ou pontas essencialmente estão se estendendo radialmente de um núcleo. Esta forma pode ser devida a um crescimento de cristal correspondente ou pode ser obtida pela moldagem ou padronização das partículas pelas técnicas conhecidas pela pessoa habilitada na técnica.

[00017] Também é possível que a forma de ouriço seja devido à aglomeração ou formação de grupos de cristais como agulha para formar uma forma como ouriço.

[00018] No geral, as partículas na forma de ouriço podem ser compostas de qualquer material adequado. Em uma forma de realização pretendida, as partículas na forma de ouriço são compostas de um material selecionado do grupo que compreende material contendo carbonato de cálcio, especialmente carbonato de cálcio precipitado, material natural contendo carbonato de cálcio, branco fosco, e misturas destes.

[00019] Se as partículas na forma de ouriço são compostas de carbonato de cálcio precipitado (PCC), é especialmente preferido que as partículas na forma de ouriço sejam compostas de um material que compreende carbonato de cálcio precipitado aragonítico, calcítico, vaterítico, ou misturas dos mesmos.

[00020] Particularmente úteis na presente invenção são partículas na forma de ouriço que são compostas de um material que compreende grupos e/ou agregados de cristais de carbonato de cálcio precipitado escalenoédricos ou ortorrômbicos dipiramidais.

[00021] PCC que pode ser especialmente útil na presente invenção é obtido por um processo descrito no pedido de patente europeu não publicado No. 10 188 840,2, em que carbonatos de baixa qualidade podem ser transformados em carbonatos de cálcio precipitados muito puros com um brilho excelente e estrutura definida.

[00022] Isto é obtido por a) fornecer e calcinar material que compreende carbonato de cálcio; b) hidratar o produto de reação obtido da etapa a) com uma solução aquosa de cloreto de amônio; c) separar componentes insolúveis da solução de cloreto de cálcio obtida da etapa b); d) carbonatar a solução de cloreto de cálcio obtida da etapa c); e) separar o carbonato de cálcio precipitado obtido da etapa d).

[00023] O traço especial deste processo de produção de PCC é a combinação de óxido de cálcio obtido da etapa a) com uma solução aquosa de cloreto de amônio na etapa b), resultando na formação de cloreto de cálcio altamente solúvel, ao passo que impurezas indesejadas inicialmente contidas no material de alimentação de carbonato de cálcio permanecem insolúveis ou são pelo menos solúveis do que o cloreto de cálcio no meio amoniacal alcalino resultante possibilitando uma separação.

[00024] Além disso, devido ao uso de cristais de semente ou outros produtos químicos que modificam a estrutura à solução de cloreto de cálcio obtida da etapa c) antes da precipitação, é possível garantir que os produtos de precipitação cristalizam em uma certa forma e faixa de tamanho de partícula.

[00025] Além disso, PCC que pode ser vantajosamente usado na composição da presente invenção pode ser obtido por um processo descrito na EP 2 371 766, a saber um processo para preparar um produto de carbonato de cálcio precipitado que compreende as etapas de: (a) preparar uma suspensão aquosa de sementes de carbonato de cálcio precipitado pela carbonatação de uma suspensão de Ca(OH)2 na presença de 0,005 a 0,030 moles de estrôncio, na forma de Sr(OH)2, por mol de Ca(OH)2 antes ou durante a carbonatação; e (b) formar uma suspensão aquosa de um produto de carbonato de cálcio precipitado pela carbonatação de uma pasta fluida de Ca(OH)2 na presença de 0,5 a 5% em peso seco das sementes de carbonato de cálcio precipitado, em que as sementes de carbonato de cálcio precipitado têm uma d50 que é menor do que a d50 do produto de carbonato de cálcio precipitado e as sementes de carbonato de cálcio precipitado têm um teor polimorfo aragonítico maior do que ou igual ao produto de carbonato de cálcio precipitado.

[00026] Também existem, entretanto outras técnicas para se obter partículas na forma de ouriço de PCC úteis na presente invenção, que são bem conhecidas na técnica, por exemplo de L. Zhu et al., Journal of Solid State Chemistry 179 (2006), 1247 - 1252.

[00027] As partículas na forma de ouriço usadas na presente invenção preferivelmente têm uma área de superfície específica BET de 1 a 50 m2/g, de modo especialmente preferível de 2 a 40 m2/g, mais preferivelmente de 11 a 35 m2/g, o mais preferivelmente de 15 a 20 m2/g, medida usando nitrogênio e o método BET de acordo com a ISO 9277.

[00028] Em uma forma de realização pretendida, as partículas na forma de ouriço têm um diâmetro de partícula médio ponderado d50 de 1 μm a 50 μm, preferivelmente de 2 μm a 40 μm, mais preferivelmente de 3 μm a 30 μm determinado pelo método da sedimentação usando um dispositivo Sedigraph® 5100 da companhia Micromeritics, USA. A medição foi realizada em uma solução aquosa de 0,1% em peso de Na4P2O7. As amostras foram dispersadas usando um agitador de alta velocidade e ultrassom.

[00029] Os agentes hidrofobizantes, assim como agentes hidrofilizantes, que podem ser vantajosamente usados no contexto da presente invenção são aqueles bem conhecidos na técnica dos revestimentos, tintas, etc.

[00030] Em uma forma de realização especialmente preferida, o agente hidrofobizante é selecionado do grupo que compreende ácidos graxos, tais como ácido esteárico, ácido palmítico, e seus sais; dímero de alquilceteno; resinas de poliacrilamida; resinas de silicona, polissiloxanos, preferivelmente polissiloxano modificado com resina de silicona funcional, e misturas dos mesmos.

[00031] Os agentes hidrofilizantes especialmente preferidos são selecionados do grupo que compreende ácidos poliacrílicos, sais do ácido 1- hidroxietano-1,1-difosfônico, preferivelmente seus sais de metal alcalino, mais preferivelmente seus sais de potássio; e quelatos do ácido 1- hidroxietano-1,1-difosfônico, preferivelmente quelatos de hidróxido de alumínio do mesmo, mais preferivelmente hidróxido de alumínio / quelatos do ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfônico tendo uma razão em peso de 1:5, e misturas dos mesmos.

[00032] As quantidades do pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante também dependem do efeito de umectabilidade desejado, e será facilmente determinável pelos testes correspondentes com os agentes específicos usados.

[00033] Tipicamente, a quantidade total do pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante será de 0,1 a 10% em peso, preferivelmente de 0,2 a 5% em peso, mais preferivelmente de 0,3 a 2,4% em peso, o mais preferivelmente de 0,4 a 1,9% em peso, especialmente de 0,5 a 1,5% em peso, com base no peso das partículas na forma de ouriço.

[00034] O aglutinante usado na presente invenção pode ser qualquer aglutinante convencional usado no campo de revestimento de papel e papelão, tintas e revestimentos, e impregnações. É preferivelmente selecionado do grupo que compreende aglutinantes de látex, sistemas de aglutinante híbrido, preferivelmente homopolímeros ou copolímeros dos ácidos acrílico e/ou metacrílico, ácido itacônico; e ésteres ácidos, tais como, por exemplo, acrilato de etila, acrilato de butila; estireno, cloreto de vinila não substituído ou substituído, acetato de vinila, etileno, butadieno, acrilamidas e acrilonitrilas; resinas de silicona, resinas alquídicas diluíveis em água, combinações de acrílico/resina alquídica, álcool polivinílico, óleos naturais, preferivelmente óleo de linhaça, e misturas dos mesmos.

[00035] Se aglutinantes são usados tendo propriedades hidrofóbicas e/ou hidrofílicas, o aglutinantes pode atuar como o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante, isto é o aglutinante e pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante são compostos idênticos.

[00036] Dependendo do substrato e da natureza das partículas na forma de ouriço assim como dos agentes hidrofobizantes e/ou hidrofilizantes, uma quantidade apropriada do aglutinante é uma que garanta a aglutinação dos componentes diferentes entre si e com o substrato a ser revestido com a composição sem influenciar as suas propriedades.

[00037] Tipicamente, o aglutinante está presente em uma quantidade de até 250% em peso, preferivelmente até 200% em peso, mais preferivelmente até 150% em peso, o mais preferivelmente até 120% em peso, e de modo especialmente preferível está presente em uma quantidade de 1 a 50% em peso, preferivelmente de 3 a 25% em peso, mais preferivelmente de 5 a 20% em peso, de modo especialmente preferível de 10 a 15% em peso, com base no peso das partículas na forma de ouriço.

[00038] A composição pode ser fornecida em formas diferentes.

[00039] Em uma forma de realização da invenção, as partículas na forma de ouriço são combinadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, e o aglutinante.

[00040] Em uma outra forma de realização preferida, as partículas na forma de ouriço são pré-tratadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante. Subsequentemente, as partículas na forma de ouriço pré-tratadas com pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, ou misturas dos mesmos, são misturados com o aglutinante, em que, opcionalmente, adicionalmente pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, que podem ser os mesmos como, ou diferentes do agente usado no pré- tratamento podem ser adicionalmente acrescentados.

[00041] A composição também inclui formas de realização, onde as partículas na forma de ouriço são primeiro misturadas com o aglutinante e subsequentemente combinadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante.

[00042] A composição de acordo com a presente invenção pode ser fornecida na forma de uma formulação de revestimento, em que a composição, pode ser dissolvida ou dispersada em um meio adequado, por exemplo um meio selecionado do grupo que compreende água, éteres de álcool, álcoois, hidrocarbonetos alifáticos, ésteres, e misturas dos mesmos.

[00043] Em algumas formas de realização, também pode ser vantajoso usar misturas de solventes, tais como misturas de água com outros solventes como, por exemplo, aqueles mencionados acima, opcionalmente em combinação com aditivos convencionais, tais como agentes coalescentes, por exemplo, Texanol®; desespumantes, preferivelmente óleo mineral e/ou desespumantes com base em silicona; modificadores de reologia, preferivelmente éteres celulósicos, silicatos em camada, acrílicos associativos e não associativos, ou poliuretanos.

[00044] Entretanto também é possível usar a composição como tal, especialmente se um ou mais dos componentes são líquidos e estão presentes em uma quantidade suficiente para distribuir a mesma uniformemente sobre a superfície do substrato, por exemplo, se óleo de linhaça é usado como um aglutinante.

[00045] Além disso, uma formulação de revestimento que compreende a composição de acordo com a invenção pode compreender aditivos comuns, tais como agentes de dispersão, agentes siliconizantes, espessadores, modificadores de reologia, agentes antissedimentação, desespumantes, antioxidantes, agentes de formação da cor azul, tensoativos, reticuladores, retardantes de chama, catalisadores, tampões de pH, enchedores, corantes, pigmentos, abrilhantadores ópticos, ceras, agentes de coalescência, biocidas etc. Na forma livre ou encapsulada, por exemplo na forma de preparações de liberação lenta tais como aquelas descritas na EP 2 168 572, ou pedido de patente não publicado No. 11 188 597,6, e misturas dos mesmos.

[00046] Visto que as composições de acordo com a invenção permitem o controle da umectabilidade de superfícies, um método correspondente para o controle da umectabilidade de superfícies é um outro aspecto da presente invenção.

[00047] Isto é obtido pelo revestimento das composições descritas acima de acordo com a invenção sobre o substrato.

[00048] Para este propósito, a composição de acordo com a presente invenção é preferivelmente fornecida na forma de uma formulação de revestimento como descrito acima.

[00049] Assim, o substrato pode ser revestido com uma formulação de revestimento da composição que compreende as partículas na forma de ouriço, o pelo menos um aglutinante, e o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante.

[00050] O substrato também pode ser revestido com uma formulação de revestimento da composição que compreende as partículas na forma de ouriço que são pré-tratadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante e misturados com o pelo menos um aglutinante, em que, opcionalmente, adicionalmente pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, que podem ser os mesmos como ou diferentes do agente usado no pré-tratamento pode ser adicionalmente acrescentado, antes que a formulação de revestimento seja aplicada ao substrato.

[00051] Em uma outra forma de realização, a composição pode ser aplicada na forma de uma formulação de revestimento que compreende as partículas na forma de ouriço e o aglutinante, que são revestidos sobre o primeiro substrato, ao passo que o pelo menos um hidrofobizante e/ou agente hidrofilizante é aplicado no topo do revestimento de partículas na forma de ouriço e aglutinante como uma ou várias pós-camadas, tal que a composição da presente invenção seja formada diretamente sobre o substrato.

[00052] Tais pós-camadas de pelo menos um agente hidrofobizante e/ou hidrofilizante no geral podem ser aplicadas com respeito a qualquer uma das formulações de revestimento descritas acima, isto é também podem ser adicionalmente aplicadas sobre um revestimento de misturas das partículas na forma de ouriço, o pelo menos um hidrofobizante e/ou agente hidrofilizante, e o aglutinante, assim como misturas de partículas na forma de ouriço pré- tratadas com pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, ou misturas dos mesmos, e o aglutinante, em que, opcionalmente, adicionalmente pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, que podem ser os mesmos como ou diferentes do agente usado no pré-tratamento, ou na pós-camada, podem ser adicionalmente acrescentados.

[00053] Também pode ser vantajoso aplicar pós-camadas de outros ingredientes e aditivos sobre os revestimentos descritos acima, preferivelmente materiais selecionados do grupo que compreende resinas, siliconas, e compostos de tetrafluoro.

[00054] O revestimento assim como a aplicação de pós-camadas podem ser realizados pelas técnicas convencionais bem conhecidas na técnica e adequadas para os respectivos substratos, por exemplo, pela pulverização, revestimento de imersão, rolagem ou escovação, em que a aplicação da pós- camada vantajosamente é realizada na forma de uma solução ou dispersão correspondente do pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante ou outro ingrediente ou aditivo, quando o revestimento já secou.

[00055] Os revestimentos assim como as pós-camadas dos mesmos ou composições e ingredientes diferentes podem ser aplicados uma vez ou várias vezes.

[00056] O substrato no geral pode ser qualquer substrato, por exemplo, um substrato selecionado do grupo que compreende papel, papelão, papel de parede, madeira, compósitos de madeira tais como compensados, plásticos, lâmina, concreto, reboco revestido ou não revestido, argamassa, metais, cerâmicas, pedra, pedra de revestimento, vidro, etc.

[00057] O substrato revestido é vantajosamente seco, seja na temperatura ambiente ou temperaturas elevadas dependendo do solvente, que é opcionalmente usado.

[00058] Por uma seleção correspondente dos agentes hidrofobizantes, hidrofilizantes ou misturas dos mesmos, os substratos podem ser fabricados superhidrofóbicos para fornecer um efeito lótus à superfície do substrato, ou superhidrofílica para fornecer super-umectabilidade, e a hidrofobicidade/ hidrofilicidade pode ser controlada como desejado por uma mistura correspondente.

[00059] Assim, misturas de partículas pré-hidrofobicizadas e pré- hidrofilizadas na forma de ouriço podem ser vantajosamente usadas, em que, por exemplo, os primeiros sítios hidrofóbicos separados são formados combinando aos domínios hidrofóbicos em um ambiente hidrofílico. Quando a quantidade de partículas hidrofobicizadas excede o limiar de percolação o sistema pode ter um efeito lótus como a rolagem de gotículas enquanto adicionalmente mantêm sítios hidrofílicos que coletam água pela adsorção e permitem o crescimento de gotícula a um dado tamanho onde as forças da gravidade superam as forças de adesão.

[00060] Por uma seleção e mistura adequados de agentes hidrofobizantes e agentes hidrofilizantes, os ângulos de contato podem ser obtidos que são próximos a 0° até 160°. Por exemplo, os ângulos de contato podem ser obtidos de 2° a 145°, preferivelmente de 7° a 140°, mais preferivelmente de 29° a 133°, especialmente de 34° a 127°, particularmente de 44° a 110°, adicionalmente mais preferivelmente de 48° a 100°, o mais preferivelmente de 58° a 86°.

[00061] Consequentemente, o uso da composição descrita acima para controlar a umectabilidade de um substrato é um outro aspecto da presente invenção, assim como o uso da composição de acordo com a invenção em uma formulação de revestimento.

[00062] Como um resultado, os revestimentos podem ser feitos de encomenda como para propriedades de umectação, desumectação, coalescência de gota e outras interações fluídicas diferentes que são úteis em muitas aplicações tais como revestimentos protetivos para embalagens (papel, papelão, plásticos, lâmina), papel de parede, madeira, compósitos de madeira tais como compensados, plásticos, lâmina, concreto, reboco revestido ou não revestido, argamassa, metais, cerâmicas, pedra, pedra de revestimento, vidro, etc.

[00063] Consequentemente, um material que compreende a composição descrita acima é um aspecto final da invenção, por exemplo, um material, que é selecionado do grupo que compreende papel, papelão, papel de parede, madeira, compósitos de madeira tais como compensados, plásticos, lâmina, concreto, reboco revestido ou não revestido, argamassa, metais, cerâmicas, pedra, pedra de revestimento, vidro, etc.

[00064] As figuras, exemplos e testes que seguem ilustrarão a presente invenção, mas não são intencionados a limitar a invenção de nenhum modo.

[00065] Descrição das figuras: as Figuras 1a e 1b mostram imagens de SEM de partículas de PCC na forma de ouriço a serem usadas na invenção.

[00066] As Figuras 2a e 2b mostram imagens SEM de partículas de PCC na forma de ouriço a serem usadas na invenção.

[00067] As Figuras 3a e 3b mostram imagens de SEM de partículas de PCC na forma de ouriço a serem usadas na invenção.

[00068] A Figura 4 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com amostras diferentes de partículas na forma de ouriço pré- hidrofobicizadas e/ou pré-hidrofilizadas de acordo com a invenção.

[00069] A Figura 5 mostra uma fotografia de uma gotícula em um substrato que é revestida com uma formulação de revestimento de acordo com a invenção tendo um ângulo de contato alto.

[00070] A Figura 6 mostra ângulos de contato de substratos revestido com amostras diferentes de partículas na forma de ouriço pré- hidrofobicizadas e/ou pré-hidrofilizadas altamente revestidas de acordo com a invenção, assim como agentes hidrofilizantes adicionais.

[00071] A Figura 7 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com amostras diferentes de partículas na forma de ouriço pré- hidrofobicizadas e/ou pré-hidrofilizadas levemente revestidas de acordo com a invenção, assim como agentes hidrofilizantes adicionais.

[00072] A Figura 8 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com amostras diferentes de partículas na forma de ouriço pre- hidrofilizadas e aglutinantes diferentes.

[00073] A Figura 9 mostra uma fotografia de uma gotícula sobre um substrato que foi revestido com uma formulação de revestimento de acordo com a invenção tendo um ângulo de contato baixo.

[00074] A Figura 10 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com amostras diferentes de partículas pré-hidrofobicizadas e pré- hidrofilizadas na forma de ouriço de acordo com a invenção, assim como agentes hidrofilizantes e aglutinantes adicionais.

[00075] A Figura 11 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com amostras diferentes de partículas pré-hidrofobicizadas na forma de ouriço em combinação com pós-camadas de silicona.

[00076] A Figura 12 mostra uma fotografia que ilustra o comportamento de umectação de substratos revestidos com partículas pré- hidrofilizadas na forma de ouriço.

[00077] A Figura 13 mostra uma fotografia que ilustra o comportamento de umectação de substratos revestidos com partículas pré- hidrofobicizadas na forma de ouriço.

[00078] A Figura 14 mostra uma fotografia que ilustra o comportamento de umectação de substratos revestidos com partículas pré- hidrofobicizadas na forma de ouriço e duas pós-camadas de silicona.

[00079] A Figura 15 mostra uma fotografia que ilustra o comportamento de umectação de substratos revestidos com partículas pré- hidrofobicizadas na forma de ouriço e três pós-camadas de silicona.

[00080] A Figura 16 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com amostras diferentes de partículas pré-hidrofobicizadas na forma de ouriço usando agentes hidrofobizantes diferentes, e pós-camadas de agentes hidrofobizantes.

[00081] A Figura 17 mostra os ângulos de contato de substratos revestidos com formulações de revestimento e pós-camadas diferentes de acordo com a invenção.

EXEMPLOS

[00082] Os experimentos que seguem foram realizados para determinar as propriedades das composições de acordo com a invenção sobre a umectação dos substratos. Isto é obtido pela preparação de formulações de revestimento, aplicando as mesmas sobre os substratos, umectando a superfície do substrato, e medição subsequente dos ângulos de contato das gotículas de água presentes na superfície do substrato, em que o ângulo de contato é um indicador para a hidrofobicidade/hidrofilicidade de uma superfície.

[00083] Para este propósito, as formulações de revestimento dos PCCs na forma de ouriço pré-hidrofobicizados, pré-hidrofilizados e não tratados assim como misturas dos mesmos foram preparadas, opcionalmente compreendendo outros componentes.

[00084] Estas formulações de revestimento foram aplicadas às lâminas Synteape® e papel bruto, e, depois secando, e, em alguns casos, a aplicação de pós-camadas de agente hidrofobizante e outros agentes, o ângulo de contato e/ou comportamento de umectação foi determinado. Exemplo 1: Partículas na forma de ouriço pré-tratadas Material 1.1. Equipamento de laboratório e métodos de medição Para o revestimento dos substratos: - Revestidor de Barra Erichsen K-Control-Coater K202, Modelo 624 / Fabr. No. 57097-4 / bastão enrolado com arame No. 1 // Secador de correia 7,0 mmin-1 / 150°C

Medição da viscosidade

[00085] Toda as viscosidades de Brookfield são medidas com um Viscosímetro Brookfield DV-II equipado com um fuso LV-3 em uma velocidade de 100 rpm e temperatura ambiente (20 ± 3°C). Teor de sólidos de uma pasta fluida aquosa

[00086] Todo o teor de sólidos da preparação mineral (também eqpjgekfq eqoq “rguo ugeq”+ fok ogfkfq wucnfq wo Cncnkucfqt fg Wokfcfg HB 43 -S da Mettler Toledo. Para as imagens de SEM:

[00087] RDS-ARM-MIC Lims: 220017

[00088] Fotografia microscópica eletrônica de varredura (SEM) foram realizadas ajustando-se o teor de sólidos a uma concentração de 20% em peso em água usando um ultraturax (rotor-estator-misturador). Umas poucas gotas (aproximadamente 100 mg) foram diluídas em 250 ml de água destilada e filtrada através de filtro de membrana porosa de 0,2 μm. As preparações obtidas sobre o filtro de membrana deste modo foram ejetadas com ouro e avaliadas no SEM em várias ampliações.

[00089] Com respeito às imagens SEM de revestimentos, uma amostra do substrato revestido foi ejetada com ouro e avaliada no SEM em várias ampliações.

Para as medições de ângulo de contato:

[00090] Para medir o ângulo de contato, 4 gotas de água de 5 μl cada uma foram aplic adas sobre 4 lâminas Synteape®, uma fotografia foi tirada 120 s depois da aplicação. A determinação do ângulo de contato foi realizada visualmente com a ajuda do módulo de medição da base de dados Image Access Versão 8 com base nas fotos feitas das gotículas, e um valor médio foi calculado. Câmera: Objetiva: Ajuste de diferença: Anéis de distância: Tripé e iluminação: Obturador: Dados de registro: Equilíbrio de brilho: Abertura de lentes: Tempo de iluminação: Retardo do obturador: Tamanho da gota: Canon EOS 5D Mark II Canon EF 100 mm f/2 8L Macro IS USMDDDD 0,3 m anéis de distância Kenko 12+24+36 mm tripé microdrive Kaiser + equipamento de iluminação 2x Repro RB5055 HF Controle remoto Canon / Cronômetro TC-80N3 automaticamente ajuste de abertura de lente 32 automaticamente 120 s depois da aplicação da gota 5 μl 1.2. Matéria Prima - PCC 1: carbonato de cálcio precipitado; teor de sólidos 18% em peso; Área de superfície específica BET: 2 m2/g, d50: 8 μm; teor de calcita > 99%, os cristais tendo uma morfologia escalenoédrica agrupada (conforme as Figuras 1a e b) - PCC 2: carbonato de cálcio precipitado; teor de sólidos 14% em peso; Área de superfície específica BET: 11,7 m2/g (conforme as Figuras 2a e 2b)

[00091] PCC 2 foi preparado como segue:

a) Estágio 1: Preparação de semente

[00092] 160 kg de cal virgem CaO (por exemplo, a cal virgem fornecida pela Mississippi Lime Co., Ste. Genevieve, Mo) foi extinta pela adição do composto a 1,300 litros de água de torneira a 50°C em uma reator agitado. A cal virgem foi extinta por 30 minutos sob agitação contínua e a rcuVc flwkfc tguwlVcpVg fg jkft„zkfq fg eálekq *“kkVg fg ecl’’+ hok cjwuVcfc rctc 13% de teor de sólidos via diluição com 60°C de água e foi depois peneirada em uma peneira de 100 μm. Antes da carbonatação, 5,0% em peso de Sr(OH)2.8H2O (com base no peso seco de hidróxido de cálcio) foram adicionados ao leite de cal.

[00093] A precipitação da semente de PCC aragonítico foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico de 1 000 litros com defletor equipado com um agitador de gaseificação, um tubo de carbonatação de aço inoxidável para direcionar uma corrente gasosa de dióxido de carbono/ar para a hélice de impulsão e as sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. 800 litros da suspensão de hidróxido de cálcio obtidos na etapa de extinção acima, ajustados a uma temperatura de 60°C, foram adicionados ao reator de carbonatação. Um gás de 6% em volume de CO2 em ar foi depois borbulhado para cima através da pasta fluida em uma taxa de 100 m3/h por 15 minutos (calculados a partir do início da introdução do gás CO2) sob uma agitação da pasta fluida de 1.480 rpm. Depois disso, a fração de volume do CO2 no gás foi aumentada para 24% e a taxa de fluxo de gás foi aumentada para 200 m3/h. A fração de volume de CO2 e a taxa de fluxo de gás foram mantidos nesta taxa até o final da reação. Durante a carbonatação, a temperatura da mistura de reação não foi controlada e foi deixada elevar devido ao calor gerado na reação de precipitação exotérmica. Depois que a condutividade atingiu um mínimo que corresponde à conversão total de Ca(OH)2 no PCC, a gaseificação foi continuada por mais 8 minutos antes que a introdução de gás fosse interrompida. O tempo de carbonatação, calculado a partir da introdução do gás até o tempo de condutividade mínima, foi de 84 minutos. A pasta fluida de semente de PCC aragonítico foi depois peneirada em uma peneira de 45 μm e o produto peneirado foi recuperado como uma pasta fluida aquosa da semente de PCC aragonítico. A carbonatação da semente aragonítica com a adição de 5,0% em peso de Sr(OH)2.8H2O produziu uma pasta fluida de semente de PCC aragonítico tendo 96,1% de aragonita.

[00094] A pasta fluida de semente de PCC aragonítico foi submetida ao pós-processamento pela desidratação e trituração da mesma para produzir partículas tendo um SSA de 20,6 m2/g e um diâmetro médio ponderado de 0,22 μm.

b) Estágio 2: Fabricação de PCC2 aragonítico final

[00095] A extinção e carbonatação foram realizadas da mesma maneira como descrita acima no Estágio 1, exceto que nenhum Sr(OH)2.8H2O foi adicionado e 2,5% em peso (calculados como carbonato de cálcio seco com base no peso seco de hidróxido de cálcio) das sementes de PCC aragonítico triturado formado no Estágio 1 foi adicionado ao leite de cal antes da carbonatação. O teste conduzido no produto de PCC aragonítico final indicou que 77,6% em peso do produto foi da forma cristalina aragonítica. Além disso, o pós-processamento foi conduzido, como descrito no Estágio 1 acima, para produzir partículas tendo um SSA de 11,7 m2/g e um diâmetro médio de 0,41 g. Subsequentemente, uma pasta fluida aquosa foi preparada tendo um teor de sólidos de 14% em peso. A forma de partícula de ouriço de PCC2 pode ser perfeitamente observada nas Figuras 2a e 2b. Agentes hidrofobizantes: - Mistura do ácido palmítico e ácido esteárico (razão em peso: 1:1) (30% em peso em 95% de etanol): 0,4 g/100 g (0,4 pph) (levemente revestido) e 1,9 g/100 g (1,9 pph) (altamente revestido) com base no peso de PCC

[00096] Agentes hidrofilizantes: - Solução polimérica de ácido poliacrílico a 0,33% em peso parcialmente neutralizado com um peso em massa de 12 000 g/mol e uma polidispersividade D (Mw/Mn) de cerca de 3, em que cerca de 50% em mol dos grupos carboxílicos são neutralizados com íons Na+; e 0,17% em peso de NaH2PO4; 0,5 g/100 g (0,5 pph) com base no peso de PCC - K4-HEDP (sal de potássio do ácido hidróxi etano-1,1-difosfônico); teor de sólidos de 55% em peso; preparados sob agitação pela adição de hidróxido de potássio para HEDP até que um pH de 12 seja atingido: - Hidróxido de potássio (SIGMA-Aldrich Art. No.: 60370) - HEDP (ácido hidróxi etano-1,1-difosfônico; teor de sólidos de 60% em peso, CF Budenheim; marca registrada Budex 5120) - Al(OH)3-HEDP (quelato de hidróxido de alumínio / ácido hidróxi etano-1,1-difosfônico; razão em peso 1:5); teor de sólidos 53% em peso; preparado sob agitação pela adição de hidróxido de alumínio ao HEDP em uma razão em peso de 1:5 na temperatura ambiente até que uma mistura homogênea seja obtida; subsequentemente aquecer até 90°C por 1 h até que solução de quelato seja obtida) - Al(OH)3, Martinswerk (ALBEMARLE Corporation), MARTIFIN OL-107 - HEDP (ácido hidróxi etano-1,1-difosfônico; teor de sólidos 60% em peso, CF Budenheim; marca Budex 5120) Aglutinantes - Acronal® S360D (látex estireno-acrílico); teor de sólidos 50% em peso, BASF Art.: 50005 562 - Emulsão 1562X117 Hycar (meio acrilonitrila; látex polar); teor de sólidos 41,4% em peso, Emerald Performance Materials - PVA BF 05 (Álcool polivinílico) Chang Chun Petrochemicals Tailândia diluído na água de cozimento e esfriado, teor de sólidos 18% em peso - Óleo de linhaça, Aldrich Art. Nr. 430021-250 ML Agentes de tratamento da pós-camada - Agente de Liberação M da GE Bayer: (agente de siliconização) - Solução de ácido esteárico (saturada em 95% de etanol na temperatura ambiente (20 ± 3°C). Substrato: - YUPO (Synteape®)/ Art.: 675227, branco semi-fosco PP 18 x 26 (468 cm2); 62 g/m2 - Papel bruto: Sappi Magno fosco clássico 18 x 26 (468 cm) 82 g/m2

2. Métodos 2.1. Preparação da Amostra 2.1.1. Partículas hidrofobicizadas pré-tratadas

[00097] 4.000 g das respectivas pastas fluidas de PCC foram aquecidas até 80°C e uma mistura de ácido palmítico e ácido esteárico (razão em peso: 1:1) diluída em 95% de etanol quente (cerca de 50°C) foi adicionada durante 10 minutos. A mistura foi agitada por 1 h a 80°C em um vaso de aço de parede dupla de 5 litros adaptado com agitador viscojet e termostato para o controle de temperatura. Depois de esfriar, as pastas fluidas foram secadas em uma estufa por 15 h a 120°C.

2.1.2. Partículas hidrofilizadas pré-tratadas

[00098] A 8.000 g das respectivas pastas fluidas de PCC 0,5 pph da solução polimérica anteriormente mencionada de ácido poliacrílico parcialmente neutralizada foram adicionadas durante 10 minutos. A mistura foi agitada por 1 h na temperatura ambiente em μm balde plástico de 10 litros. As pastas fluidas foram secadas em uma estufa por 15 h a 120°C.

2.1.3. Formulações de revestimento

[00099] As formulações de revestimento foram produzidas pela adição das partículas de PCC pré-hidrofobicizadas e/ou pré-hidrofilizadas em porções, assim como opcionalmente adicionalmente componentes tais como outros agentes hidrofilizantes (como indicado abaixo) a uma mistura (idealmente uma solução) do respectivo aglutinante em água de torneira sob agitação em um VMA Dispermat® (VMA-Getzmann GmbH, Reichshof, Alemanha) com um disco de dispersão de 70 mm, e subsequentemente agitação da mistura por 1 hora. As formulações de revestimento foram peneiradas em uma peneira de chá pequena tendo μm tamanho de peneira de 500 μm, e a viscosidade e o teor de sólidos foram determinados (conforme as tabelas de 1 a 5).

[000100] Todas as formulações de revestimento mostraram propriedades tixotrópicas e de sedimentação. Todas as formulações de revestimento que contêm partículas hidrofóbicas mostraram propriedades anti-umectação.

[000101] As formulações de revestimento foram revestidas em um substrato plástico impermeável (Synteape®) (dois papéis por cor) e papel bruto para as amostras 20 (bruta) e 21 (bruta). Nas lâminas Synteape®, as formulações foram aplicadas, pré-secadas 3 vezes sob um aquecedor a 150°C por intermédio de uma correia transportadora de rolo e pós secado 24 h na temperatura ambiente. A espessura da película resultante foi de 0,1 a 0,3 mg/cm.

2.1.4. Pós-Camada

[000102] Para verificar o impacto da pós-camada, a amostra 1 foi pós- tratada pela aplicação da pós-camada de silicona no topo do revestimento de PCC depois da secagem. Isto foi realizado por meio de um agente de pulverização comercial pela aplicação por 3 segundos da névoa de pulverização sobre a superfície da composição revestida. Assim, 1 (amostra 22S1), 2 (amostra 22S2), e 3 (amostra 22S3) pós-camadas de silicona, respectivamente, foram formadas no topo do revestimento de PCC. Tabela 1: Misturas de PCC 1 pré-hidrofobicizado e pré-hidrofilizado

Tabela 2: Misturas de PCC 2 pré-hidrofobicizado e pré-hidrofilizado altamente revestido, e agentes de hidrofílização adicionais

Tabela 3: Misturas de PCC 2 pré-hidrofobicizado e pré-hidrofilizado levemente revestido, e agentes hidrofilizantes adicionais

Tabela 4: Aglutinantes diferentes usados com PCC1 pré-hidrofílizados

Tabela 5: PCCs diferentes na presença de outros agentes hidrofilizantes

2.2. Determinação do ângulo de contato

[000103] Para a determinação do ângulo de contato, gotas de água de 5 μl cada foram aplicadas sobre as lâminas de Synteape® revestidas. As gotas assim formadas foram fotografadas e o ângulo de contato foi determinado com a ajuda do módulo de medição da base de dados Image Access da Image Access Versão 8. Os ângulos de contato listados abaixo são uma média de várias medições da mesma configuração. Tabela 6: Chapas revestidas e ângulos de contato umedecidos

[000104] Como pode ser entendido a partir dos ângulos de contato acima, é possível controlar acuradamente a hidrofobicidade/ hidrofilicidade das superfícies do substrato pelos revestimentos feitos de encomenda usando PCC na forma de ouriço de acordo com a invenção.

[000105] Como pode ser observado a partir das amostras de 1 a 4, o ângulo de contato, e assim a hidrofobicidade da superfície do substrato pode ser acuradamente ajustada pela mistura de PCC na forma de ouriço hidrofobicizado e hidrofilizado (conforme a Fig. 4).

[000106] O ângulo de contato alto da amostra 1 é ilustrado pela figura 5.

[000107] O mesmo se aplica às amostras 5 a 8 usando uma forma de partícula levemente diferente. Também, nestes testes, o ângulo de contato, e assim a hidrofobicidade da superfície do substrato podem ser acuradamente ajustados pela mistura de PCC na forma de ouriço hidrofobicizado e hidrofilizado. Além disso, como pode ser observado a partir destas amostras, pela mistura de outros agentes hidrofilizantes, é possível diminuir a hidrofobicidade como desejado refletido pelos ângulos de contato mais baixos (conforme a Fig. 6)

[000108] Como pode ser observado a partir dos resultados das amostras de 9 a 12, que são essencialmente idênticos com as amostras de 5 a 8 independentemente do fato de que o PCC hidrofobicizado compreende menos agente hidrofobizante, os efeitos já podem ser observados em uma quantidade bastante baixa de agente hidrofobizante (conforme a Fig. 7)

[000109] Nas amostras 13 a 16, a influência de aglutinantes diferentes foi avaliada, e foi verificado que também pelo uso de aglutinantes diferentes as propriedades hidrofílicas podem ser adicionalmente controlada. Assim, com o mesmo tipo de PCC hidrofilizado, a hidrofilicidade pode ser aumentada pelo uso de Hycar ao invés de Acronal, e pode ser adicionalmente mais aumentada pelo uso de PVA (conforme a Fig. 8)

[000110] Como pode ser observado a partir dos resultados da amostra 17, este efeito pode mesmo ser aumentado pela adição de outros agentes hidrofilizantes levando a uma umectação quase completa da superfície do substrato. O ângulo de contato baixo da amostra 17 é ilustrado pela figura 9.

[000111] A influência de aglutinantes diferentes sobre o PCC hidrofobicizado pode ser observada a partir dos resultados das amostras de 18 a 21. Assim, PVA diminui a hidrofobicidade comparada com Acronal, em que o efeito é dependente da quantidade de água na formulação de revestimento. A este respeito, também foi mostrado que o controle da hidrofobicidade não é apenas possível com as formulações aquosas, mas também em formulações com base em óleo tais como aquelas fundamentadas no óleo de linhaça (conforme as amostras 20 e 21) para fornecer efeitos comparáveis (conforme a Fig. 10).

[000112] Além disso, olhando nos ângulos de contato das amostras 20 e 21 na lâmina Synteape® e papel bruto, pode ser observado que um ângulo de contato mais alto, isto é hidrofobicidade aumentada pode ser obtida no papel bruto.

[000113] Nas amostras 22S1, 22S2, 22S3, a influência de uma pós- camada de silicona foi verificada. Para este propósito um revestimento da amostra 1 foi de uma a três vezes revestido com pós-camadas de silicona. Os resultados mostram que o alto grau de hidrofobização da amostra 1 é essencialmente igual com as amostras siliconizadas (conforme a Fig. 11) 2.3. Umectação

[000114] Para investigar o comportamento da umectação, especialmente o comportamento da umectação com gotículas de água finamente divididas simulando névoa ou orvalho, as chapas revestidas com as amostras 1, 12, 22S2 e 22S3 foram montadas sobre um painel metálico. Água desionizada foi aplicada por um micro difusor. Depois de cada lance uma fotografia da chapa foi tirada e o peso da água desionizada aplicada foi medida. A partir da tabela 7, as quantidades de água desionizada aplicadas podem ser observadas. Tabela 7

[000115] A partir das imagens mostradas nas figuras de 12 a 15 claramente o comportamento de umectação (superumectação) da amostra de PCC hidrofilizada 12 que promove uma umectação de película e neutralização da formação de gota pode ser observado comparado com as amostras 1, 22S2 e 22S3, que mostram comportamento repelente/ super-hidrofóbico que promove a formação de gota e a rolagem da gota, em que qualquer uma destas amostras foram pulverizadas com a mesma quantidade de água de cerca de 5 g como pode ser observado a partir da tabela 7 (quantidades volumosas refletem as amostras ilustradas pelas figuras 12 a 15).

Exemplo 2: Partículas na forma de ouriço não tratadas

[000116] No Exemplo 2, ao invés da pré-hidrofobização/ pré- hidrofilização as partículas na forma de ouriço, as partículas não tratadas foram combinadas com os agentes de hidrofilização e/ou hidrofobização correspondentes na preparação da formulação de revestimento apenas, e/ou por vias de uma ou várias pós-camadas. 1. Material 1.1 . Equipamento de laboratório e métodos de medição Para revestimento dos substratos: - Revestidor de barra Erichsen K-Control-Coater K202, Modelo 624 / Fabr. No. 57097-4 / bastões de revestimento 1 a 5 (controle do fluxo líquido) // Secador de correia 7,0 mmin-1 / 150°C

Pulverização

[000117] Microdifusor Eco Spray, Labo Chimie Teor de sólidos de uma pasta fluida aquosa

[000118] Todos os teores de sólidos da preparação mineral (também eqpjgekfq eqoq “rguq ugeq”+ fotco ogfkfqu wucnfq wo Cncnkucfqt fg umidade HB 43 -S da Mettler Toledo. Para as imagens SEM: - RDS-ARM-MIC Lims: 220017

[000119] A fotografia microscópica eletrônica de varredura (SEM) foi realizada ajustando-se o teor de sólidos a uma concentração de 20% em peso em água usando um ultraturax (rotor-estator-misturador). Umas poucas gotas (aproximadamente 100 mg) foram diluídas em 250 ml de água destilada e filtradas através de filtro de membrana de 0,2 μm. As preparações obtidas no filtro de membrana deste modo foram ejetadas com ouro e avaliadas no SEM em várias ampliações. Para as medições do ângulo de contato: Câmera: Canon EOS 5D Mark II Objetiva: Canon EF 100 mm f/2 8L Macro IS USMDDDD Ajuste de diferença: 0,3 m Anéis de distância: Anéis de distância Kenko 12+24+36 mm Tripé e iluminação Tripé microdrive Kaiser + 2x equipamento de iluminação Repro RB5055 HF Obturação: Controle remoto Canon / Cronômetro TC-80N3 Dados de registro: Equilíbrio de brilho: automaticamente Abertura da lente: ajuste de abertura da lente 32 Tempo de iluminação: automaticamente Retardo de obturação: 120 s depois da aplicação da gota Tamanho da gota: 5 μl 1.2 Matéria prima - PCC 2: carbonato de cálcio precipitado; teor de sólidos 14% em peso; Área de superfície específica BET: 11,7 m2/g; preparado como descrito acima (conforme as Figuras 2a e 2b) - PCC 3: carbonato de cálcio precipitado Omya Syncarb® (disponível da Omya AG, Suíça); teor de sólidos: 14% em peso; Área de superfície específica BET: 3,5 a 6,5 m2/g (conforme as Figuras 3a e 3b) Agentes hidrofobizantes: - ASA Nalsize 7541 (Anidrido alquil succínico); teor de sólidos 22,29% em peso, Ondeo Nalco Co. - AKD DR28XL (dímero de alquilceteno); teor de sólidos 23,9% em peso, Eka Chemicals - Ácido esteárico, Sigma 54751-100G - Wiikoseal® 805; teor de sólidos 40% em peso; Süddeutsche Emulsions-Chemie GmbH (SEC), Mannheim-Neckarau, Alemanha - Silres BS 1306 (polissiloxano modificado com resina de silicona funcional), teor de sólidos 55% em peso; Wacker Chemie AG Aglutinantes - Acronal® S360D (látex de estireno-acrílico) teor de sólidos 50% em peso, BASF Art.: 50005 562 Substrato: - YUPO (Synteape)/ Art.: 675227, branco semi-fosco PP 18x26 (468 cm ); 62 g/m2c)

2. MÈtodos 2.1. PreparaÁ„o de Amostra

[000120] Com as amostras abaixo dadas nas tabelas 8 e 9, v·rias formas de realizaÁ„o da invenÁ„o foram verificadas: a) Amostras de 23 a 26 (PCC2) e 28 a 29 (PCC3): A combinaÁ„o de partÌculas na forma de ouriÁo com o aglutinante e o agente hidrofobizante de modo a se obter uma formulaÁ„o de revestimento correspondente b) Amostras 26 SA1 (PCC2), 26 SA2 (PCC2), 28 SA (PCC3) e 29 SA (PCC3): CombinaÁ„o da amostra 26 que compreende partÌculas na forma de ouriÁo, aglutinante e agente hidrofobizante com agentes hidrofobizantes adicionais na forma de uma a duas pÛs-camadas de ·cido este·rico depois de ter revestida a mesma sobre o substrato. Amostra 27 SA (PCC3):Combinação de partículas na forma de ouriço e aglutinante, ao passo que o agente hidrofobizante é combinado com esta mistura na forma de uma pós-camada de ácido esteárico depois de se ter revestido a mesma sobre o substrato. Tabela 8:

Tabela 9:

[000121] As formulações de revestimento foram preparadas pela adição de PCC2 ou PCC3, respectivamente, assim como os agentes hidrofobizantes (se presentes), em porções, a uma mistura (idealmente uma solução) do respectivo aglutinante em água de torneira sob agitação em um VMA Dispermat® (VMA-Getzmann GmbH, Reichshof, Alemanha) com um disco de dispersão de 70 mm, e agitação subsequentemente da mistura por 1 hora. As formulações de revestimento foram peneiradas em uma peneira de chá pequena tendo μm tamanho de peneira de 500 μm, e o teor de sólidos foi determinado (conforme as tabelas 8 e 9). Subsequentemente, o teor de sólidos foi ajustado pela adição de mais água.

[000122] As formulações de revestimento resultantes foram revestidas sobre um substrato plástico impermeável (Synteape®) com bastões de revestimento de 1 a 3. Dois papeis foram revestidos por cor e bastão de revestimento.

[000123] Os círculos de secagem foram realizados em um secador de correia a 150°C com uma velocidade de correia de 6 a 7 até que a cor estivesse seca.

[000124] Os papéis Synteape® revestidos com as amostras 26, 27, 28 e 29 foram adicionalmente pulverizados com uma solução de 2,8 g de ácido esteárico em 46,0 g de etanol (solução a 6% em peso) em uma capela pequena. A solução foi preparada pelo aquecimento do etanol a 50°C em μm banho de água. Depois que o solvente atingiu a temperatura, o ácido esteárico foi adicionado manualmente, misturado pela rotação em μm frasco de fundo redondo e depois pulverizado diretamente sobre a superfície dos papéis revestidos.

[000125] No caso das amostras 26SA1 e 26SA2 um ou dois ciclos de pulverização, respectivamente, foram realizados para se obter uma boa camada de revestimento (conforme a tabela 11). No caso das amostras 27 a 29 as chapas revestidas foram pulverizadas até que o peso da camada dado na tabela 12 fosse obtido.

2.2. Determinação do ângulo de contato

[000126] Para determinar o ângulo de contato, as chapas revestidas foram umedecidas pelo gotejamento de 5 μl de água desionizada durante 120 s sobre a superfície da chapa. A gota assim formada foi fotografada e o ângulo de contato foi determinado com a ajuda do módulo de medição da base de dados Image Access da Image Access Versão 8. Tabela 11: Pesos dos revestimentos

Tabela 12: Pesos de revestimento e pós-camada

[000127] A partir da Figura 16, a influência de PCC 2 não tratado combinado com agentes hidrofobizantes e aglutinante diferentes na preparação de uma formulação de revestimento é ilustrada pelos ângulos de contato das amostras 23 a 26, em que qualquer uma das amostras fornecem uma boa hidrofobicidade refletida pelos ângulos de contato em torno de 124 a 132°. A hidrofobização pode mesmo ser aumentada por uma combinação dos agentes hidrofobizantes como refletido pela amostra 26 para fornecer um ângulo de contato de 144°.

[000128] Além disso, vários testes foram feitos com respeito a uma outra hidrofobização da amostra 26 pelo pós-revestimento com ácido esteárico. Como pode ser observado a partir da Figura 16, este tratamento resultou em uma diminuição da hidrofobização.

[000129] O ângulo de contato da amostra 27 que exemplifica a hidrofobização apenas pelo pós-revestimento, ilustra que um alto grau de hidrofobização também pode ser obtido pelo pós-revestimento.

[000130] Finalmente, os ângulos de contato das amostras 28 e 29 mostram a influência de agentes hidrofobizantes diferentes combinados com PCC não tratado e aglutinante na preparação de uma formulação de revestimento, em que a hidrofobização em ambos os casos pode ser aumentada pelo pós-revestimento como exemplificado pelas amostras 28SA e 29SA (conforme a Fig. 17).

Claims

1. Composição, caracterizadapelo fato de que compreende: - partículas na forma de ouriço, - pelo menos um aglutinante, e - pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, em que as partículas na forma de ouriço são compostas de um material selecionado do grupo que compreende material contendo carbonato de cálcio, branco acetinado e misturas dos mesmos.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o aglutinante atua como o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadapelo fato que o material contendo carbonato de cálcio é selecionado de carbonato de cálcio precipitado, material natural contendo carbonato de cálcio e misturas dos mesmos.

4. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadapelo fato de que as partículas na forma de ouriço são compostas de um material que compreende carbonato de cálcio precipitado aragonítico, calcítico, vaterítico, ou misturas dos mesmos.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadapelo fato de que as partículas na forma de ouriço são compostas de um material que compreende grupos e/ou agregados de cristais de carbonato de cálcio precipitado escalenoédricos ou ortorrômbico-dipiramidal.

6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadapelo fato de que as partículas na forma de ouriço têm uma área de superfície específica BET de 1 a 50 m2/g, preferivelmente de 2 a 40 m2/g, mais preferivelmente de 11 a 35 m2/g, o mais preferivelmente de 15 a 20 m2/g, medida usando nitrogênio e o método BET de acordo com a ISO 9277.

7. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que as partículas na forma de ouriço têm um diâmetro de partícula médio ponderado dso de 1 μm a 50 μm, preferivelmente de 2 μm a 40 μm, mais preferivelmente de 3 μm a 30 μm.

8. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o agente hidrofobizante é selecionado do grupo que compreende ácidos graxos, tais como ácido esteárico, ácido palmítico, e seus sais; dímero de alquilceteno; resinas de poliacrilamida; resinas de silicona, polissiloxanos, preferivelmente polissiloxano modificado com resina de silicona funcional, e misturas dos mesmos.

9. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o agente hidrofilizante é selecionado do grupo que compreende ácidos poliacrílicos, sais do ácido 1- hidroxietano-1,1-difosfônico, preferivelmente seus sais de metal alcalino, mais preferivelmente seus sais de potássio; e quelatos do ácido 1- hidroxietano-1,1-difosfônico, preferivelmente quelatos de hidróxido de alumínio do mesmo, mais preferivelmente quelatos de hidróxido de alumínio / ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfônico tendo uma razão em peso de 1:5, e misturas dos mesmos.

10. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um agente hidrofobizante, ou o pelo menos um agente hidrofilizante, ou mistura dos mesmos, está presente em uma quantidade de 0,1 a 10% em peso, preferivelmente de 0,2 a 5% em peso, mais preferivelmente de 0,3 a 2,4% em peso, o mais preferivelmente de 0,4 a 1,9% em peso, especialmente de 0,5 a 1,5% em peso, com base no peso das partículas na forma de ouriço.

11. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o aglutinante é selecionado do grupo que compreende aglutinantes de látex, sistemas de aglutinante híbrido, preferivelmente homopolímeros ou copolímeros dos ácidos acrílicos e/ou metacrílicos, ácido itacônico; e ésteres ácidos, tais como por exemplo acrilato de etila, acrilato de butila; estireno, cloreto de vinila não substituído ou substituído, acetato de vinila, etileno, butadieno, acrilamidas e acrilonitrilas; resinas de silicona, resinas alquídicas diluíveis em água, combinações de resina acrílica/alquídica, álcool polivinílico, óleos naturais, preferivelmente óleo de linhaça, e misturas dos mesmos.

12. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o aglutinante está presente em uma quantidade de até 250% em peso, preferivelmente até 200% em peso, mais preferivelmente até 150% em peso, o mais preferivelmente até 120% em peso, e de modo especialmente preferível está presente em uma quantidade de 1 a 50% em peso, preferivelmente de 3 a 25% em peso, mais preferivelmente de 5 a 20% em peso, de modo especialmente preferível de 10 a 15% em peso, com base no peso das partículas na forma de ouriço.

13. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que as partículas na forma de ouriço são combinadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante, e o pelo menos um aglutinante.

14. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que as partículas na forma de ouriço são pré-tratadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante, e o pelo menos um aglutinante é adicionado às partículas na forma de ouriço pré-tratadas com pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, ou misturas dos mesmos.

15. Composição de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, que podem ser os mesmos que o, ou diferentes do, agente usado no pré-tratamento, são adicionalmente acrescentados.

16. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que as partículas na forma de ouriço são primeiro misturadas com o aglutinante e subsequentemente combinadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante.

17. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de que a mesma está na forma de uma formulação de revestimento.

18. Composição de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a mesma é fornecida na forma de uma solução ou dispersão em um meio líquido adequado, preferivelmente um meio selecionado do grupo que compreende água, éteres de álcool, álcoois, hidrocarbonetos alifáticos, ésteres, e misturas dos mesmos.

19. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 ou 18, caracterizada pelo fato de que a mesma compreende adicionalmente aditivos tais como agentes de dispersão, agentes de siliconização, espessantes, modificadores de reologia, agentes antissedimentação, desespumantes, antioxidantes, agentes de formação da cor azul, tensoativos, reticuladores, retardantes de chama, catalisadores, tampões de pH, enchedores, corantes, pigmentos, abrilhantadores ópticos, ceras, agentes de coalescência, biocidas e misturas dos mesmos.

20. Método para controlar a umectabilidade das superfícies de um substrato, caracterizado pelo fato de ser pelo revestimento do substrato com uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o substrato é revestido com uma formulação de revestimento da composição que compreende as partículas na forma de ouriço, o pelo menos um aglutinante, e o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante.

22. Método de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que o substrato é revestido com uma formulação de revestimento da composição que compreende as partículas na forma de ouriço que são pré-tratadas com o pelo menos um agente hidrofobizante e/ou o pelo menos um agente hidrofilizante e misturadas com o pelo menos um aglutinante, em que, opcionalmente, adicionalmente pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante, que podem ser os mesmos ou diferentes do agente usado no pré-tratamento podem ser adicionalmente acrescentados, antes que a formulação de revestimento seja aplicada ao substrato.

23. Método de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que o substrato é revestido com uma formulação de revestimento da composição que compreende as partículas na forma de ouriço e o pelo menos um aglutinante primeiro, e subsequentemente com uma ou mais pós-camadas do pelo menos um agente hidrofobizante e/ou do pelo menos um agente hidrofilizante no topo do revestimento de partículas na forma de ouriço e aglutinante.

24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 23, caracterizado pelo fato de que o substrato é adicionalmente revestido com uma ou mais pós-camadas de pelo menos um agente hidrofobizante e/ou pelo menos um agente hidrofilizante.

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 24, caracterizado pelo fato de que o substrato é adicionalmente revestido com uma ou mais pós-camadas de ingredientes e aditivos adicionais, preferivelmente materiais selecionados do grupo que compreende resinas, siliconas, compostos de tetrafluoro.

26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 25, caracterizado pelo fato de que o substrato é selecionado do grupo que compreende papel, papelão, papel de parede, madeira, compósitos de madeira tais como compensados, plásticos, lâmina, concreto, reboco revestido ou não revestido, argamassa, metais, cerâmicas, pedra, pedra de revestimento e vidro.

27. Uso de uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de ser como uma formulação de revestimento.

28. Material , caracterizado pelo fato de que compreende uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 19, em que o material é preferivelmente selecionado do grupo que compreende papel, papelão, papel de parede, madeira, compósitos de madeira tais como compensados, plásticos, lâmina, concreto, reboco revestido ou não revestido, argamassa, metais, cerâmicas, pedra, pedra de revestimento e vidro.