BR112018010302B1 - Processo para produzir um revestimento em um substrato - Google Patents

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Debra A. Kline
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Abstract

É fornecido um processo para produzir um revestimento num substrato compreendendo uma ou mais etapas de esmagamento de uma camada seca de uma composição aquosa de revestimento espumada, em que a composição aquosa de revestimento compreende uma coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios tendo um diâmetro médio ponderado de 2 a 20 µm, em que as referidas partículas de copolímero de múltiplos estágios compreendem um núcleo tendo uma temperatura de transição vítrea (Tg) de 20°C ou inferior. Também é fornecido um substrato revestido feito por esse processo.

Description

[001] Um método amplamente utilizado de revestimento de substratos é a aplicação de um revestimento de espuma esmagada. Um revestimento de espuma não penetra substratos porosos tanto quanto um revestimento comum, preservando assim as propriedades originais do substrato. Por exemplo, quando o substrato é um tecido, o uso de um revestimento de espuma reduz a penetração do revestimento no tecido, preservando assim a cobertura macia e a "mão"do tecido original. Secar e depois esmagar a espuma reduz a espessura do revestimento, o que é desejável numa variedade de utilizações, tais como tecidos revestidos usados como cortinas. Contudo, após o revestimento à espessura padrão e, em seguida, esmagamento com um processo de esmagamento padrão, é desejável fornecer um revestimento de espuma esmagada que tenha uma espessura maior do que outros revestimentos de espuma esmagada após os mesmos processos de revestimento e esmagamento padrão. É também desejável que, após o revestimento à espessura padrão e depois o esmagamento com um processo de esmagamento padrão, seja desejável proporcionar um revestimento de espuma triturada que tenha maior complemento (massa de revestimento por unidade de área) que os revestimentos anteriormente conhecidos. É também desejável que, após o revestimento à espessura padrão e depois o esmagamento com um processo de esmagamento padrão, seja desejável fornecer um revestimento de espuma esmagada que é mais suave ao toque (ou seja, que tem um "manuseio" mais macia) do que os revestimentos anteriormente conhecidos.
[002] US 7.829.626 descreve composições aquosas compreendendo um "componente polimérico mais opaco". US 7.829.626 descreve revestimentos convencionais aplicados diretamente a um substrato e secos. É desejável fornecer revestimentos de espuma esmagada que proporcionem uma ou mais das seguintes melhorias em relação aos revestimentos de espuma esmaga anteriormente conhecidos: maior espessura na mesma aplicação e condições de esmagamento; maior complemento na mesma aplicação e condições de esmagamento; "manuseio" mais suave ou qualquer combinação.
[003] O que se segue é uma declaração da invenção.
[004] Um primeiro aspecto da presente invenção é um processo para produzir um revestimento num substrato compreendendo uma ou mais etapas de esmagamento de uma camada seca de uma composição aquosa de revestimento em espuma, em que a composição aquosa de revestimento compreende uma coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios tendo um diâmetro médio ponderado de 2-20 μm, em que as referidas partículas de copolímero de múltiplos estágios compreendem um núcleo com uma temperatura de transição vítrea (Tg) de 20°C ou inferior.
[005] Um segundo aspecto da presente invenção é um artigo que compreende um revestimento num substrato produzido pelo processo do primeiro aspecto.
[006] O que se segue é uma descrição detalhada da invenção.
[007] Tal como aqui utilizado, os termos seguintes têm as definições designadas, a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[008] Uma "composição de revestimento" é uma composição líquida que é projetada para ser aplicada como uma camada na superfície de um substrato. As composições de revestimento contêm um meio líquido contínuo no qual um ou mais ingredientes adicionais são dissolvidos ou dispersos. Depois de uma camada de uma composição de revestimento ser aplicada a uma superfície, o meio líquido é evaporado ou deixado evaporar, e os ingredientes restantes formam um "revestimento" na superfície.
[009] Uma composição é aqui referida como sendo um líquido se estiver no estado líquido a 25°C.
[0010] Um "polímero", como aqui utilizado é uma molécula relativamente grande constituída dos produtos da reação de unidades de repetição químicas menores. Os polímeros podem ter estruturas lineares, ramificadas, em forma de estrela, em anel, hiper-ramificadas, reticuladas ou uma combinação destas. Polímeros com um único tipo de unidade de repetição são chamados de homopolímeros, e polímeros que têm mais de um tipo de unidade de repetição são chamados de copolímeros. Os copolímeros podem ter os vários tipos de unidades de repetição dispostos aleatoriamente, em sequência, em blocos, em outros arranjos, ou em qualquer mistura ou combinação dos mesmos. Polímeros têm peso molecular médio de 1.000 ou mais.
[0011] Tal como aqui utilizado, "peso de polímero"significa o peso seco do polímero.
[0012] As moléculas que podem reagir umas às outras para formar as unidades repetidas de um polímero são aqui conhecidas como "monômeros". As unidades de repetição assim formadas são aqui conhecidas como "unidades polimerizadas" do monômero.
[0013] Um polímero orgânico é um polímero no qual todas as unidades polimerizadas são unidades de monômeros que são compostos orgânicos. Compostos orgânicos são compostos que contêm átomos de carbono, exceto por um número relativamente pequeno de compostos de carbono que são geralmente considerados inorgânicos. Os compostos de carbono que são geralmente considerados inorgânicos são, por exemplo, compostos binários (como óxidos de carbono e dissulfeto de carbono), compostos ternários (como cianetos metálicos, carbonis metálicos, fosgênio e sulfeto de carbonil) e carbonatos metálicos (como carbonato de cálcio e carbonato de sódio). R2 R3
[0014] Monômeros de vinil têm a estrutura R1—C=C—R4onde cada um de R1, R2, R3, e R4é, independentemente, um hidrogênio, um halogênio, um grupo alifático (tal como, por exemplo, um grupo alquil), um grupo alifático substituído, um grupo aril, um grupo aril substituído, outro grupo orgânico substituído ou não substituído ou qualquer combinação dos mesmos.
[0015] Alguns monômeros de vinil adequados incluem, por exemplo, estireno, estirenos substituídos, dienos, etileno, outros alquenos, dienos, derivados de etileno e misturas dos mesmos. Os derivados de etileno incluem, por exemplo, versões não substituídas ou substituídas dos seguintes: etenil ésteres de ácidos alcanoicos substituídos ou não substituídos (incluindo, por exemplo, vinil acetato e vinil neodecanoato), acrilonitrila, ácidos (met)acrílicos, (met)acrilatos, (met)acrilamidas, cloreto de vinil, alquenos halogenados e misturas destes. Como aqui utilizado, "(met)acrílico"significa acrílico ou metacrílico; "(met)acrilato" significa acrilato ou metacrilato; e "(met)acrilamida" significa acrilamida ou metacrilamida. "Substituído"significa ter pelo menos um grupo químico fixado tal como, por exemplo, grupo alquil, grupo alquenil, grupo vinil, grupo hidroxil, grupo ácido carboxílico, outros grupos funcionais e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, os monômeros substituídos incluem, por exemplo, monômeros com mais de uma ligação dupla carbono-carbono, monômeros com grupos hidroxil, monômeros com outros grupos funcionais e monômeros com combinações de grupos funcionais.
[0016] Como aqui utilizado, os monômeros acrílicos são monômeros selecionados de ácido (met)acrílico, ésteres alquílicos de ácido (met)acrílico, ésteres alquílicos de ácido (met)acrílico tendo um ou mais substituintes no grupo alquil, (met)acrilamida, (met)acrilamida N-substituída e misturas dos mesmos. Como aqui utilizado, os monômeros vinilaromáticos são monômeros selecionados de estireno, alfa-alquil-estirenos e misturas dos mesmos.
[0017] Uma classe de monômeros de vinil é de monômeros multietilenicamente insaturados, que são monômeros tendo duas ou mais ligações duplas carbono-carbono polimerizáveis. Exemplos de monômeros multietilenicamente insaturados são divinilbenzeno, alil (met)acrilato e ésteres multiacrilatos de alquileno polióis. Os alquileno polióis são alcanos nos quais dois ou mais átomos de hidrogênio são substituídos por grupos hidroxil. Um éster multiacrilato de um alquileno poliol é um composto que tem a estrutura que seria formada se dois ou mais grupos hidroxil no poliol reagissem com ácido acrílico ou ácido metacrílico para formar uma ligação éster. Monômeros multietilenicamente insaturados, nos quais todas as ligações duplas carbono- carbono têm reatividade igual à polimerização por radicais livres, são aqui conhecidas como "monômeros de reticulação". Monômeros multietilenicamente insaturados nos quais pelo menos uma das ligações duplas carbono-carbono tem maior reatividade em relação à polimerização por radicais livres do que pelo menos uma das outras ligações duplas carbono- carbono são aqui conhecidas como "monômeros enxertados".
[0018] Como aqui utilizado, um monômero de vinil de reticulação latente é um monômero de vinil que tem um ou mais grupos vinil polimerizáveis e que também possui um ou mais grupos reativos que não reagem durante a polimerização de vinil, mas que são capazes de sofrer uma reação de reticulação após o polímero de látex ter sido aplicado a um substrato.
[0019] Um líquido é aqui referido como sendo "aquoso" se contiver 50% ou mais de água em peso com base no peso do líquido. Quando ingredientes adicionais são dispersos em um líquido aquoso, o líquido é referido como um meio aquoso. Ingredientes que são dissolvidos (em vez de dispersos) no líquido tornam-se parte do meio aquoso.
[0020] Um polímero feito por polimerização em emulsão aquosa é conhecido aqui como um polímero de "látex". Os polímeros de látex existem como partículas distribuídas ao longo de um meio aquoso.
[0021] Como aqui utilizado, um polímero de vinil é um polímero em que 90% ou mais das unidades polimerizadas são monômeros de vinil. Como aqui utilizado, um polímero "acrílico" é um polímero em que 30% ou mais das unidades polimerizadas são selecionadas de monômeros acrílicos e também em que 75% ou mais das unidades polimerizadas são selecionadas do grupo que consiste em monômeros acrílicos e monômeros vinilaromáticos. As porcentagens são em peso com base no peso do polímero.
[0022] Uma coleção de partículas pode ser caracterizada pelo diâmetro médio ponderado (WAD) das partículas na coleção. Além disso, a uniformidade da distribuição dos diâmetros pode ser caracterizada por W20, que é a porcentagem em peso da coleção de partículas feitas de partículas que têm diâmetro maior que 0,8 vezes a WAD e que é menor que 1,2 vezes a WAD. Além disso, a uniformidade da distribuição dos diâmetros pode ser caracterizada por W10, que é a porcentagem em peso da coleção de partículas feitas de partículas que têm diâmetro maior que 0,9 vez a WAD e que é menor que 1,1 vezes a WAD. O diâmetro médio ponderado é medido por Fotossedimentometria de Centrífuga de Disco, usando as seguintes condições: O instrumento é um Fotossedimentômetro ("DCP") (CPS Instruments, Inc.) que separa os modos por centrifugação e sedimentação através de um gradiente de sacarose. As amostras são preparadas adicionando 1-2 gotas em 10 cc de água DI contendo 0,1% de lauril sulfato de sódio. Um volume de 0,1cc da amostra é injetado no disco giratório preenchido com 15 cc. de gradiente de sacarose. As amostras são analisadas em relação a um padrão de calibração de poliestireno. As condições específicas são: gradiente de sacarose 2-8%; velocidade do disco 10.000 rpm; o padrão de calibração é poliestireno de 895 nm de diâmetro.
[0023] Algumas partículas esféricas têm índice homogêneo de refração, o que significa que o índice de refração é o mesmo em todo o volume da partícula. Outras partículas esféricas têm índice de refração não homogêneo, o que significa que diferentes porções de volume das partículas esféricas têm diferentes índices de refração. Algumas partículas esféricas não homogêneas são chamadas partículas de índice de gradiente ("GRIN"); em uma partícula GRIN, os valores do índice de refração são distribuídos com simetria esférica em torno do centro da partícula, e o índice de refração muda monotonicamente (aumentando ou diminuindo, e continuamente ou passo a passo ou uma combinação dos mesmos) do centro da partícula para a superfície externa.
[0024] Partículas esféricas podem ser caracterizadas pelo valor de K, que é uma medida da compressibilidade das partículas. O valor de K é definido em “Investigation for Surface Morphology and Mechanical Property Variations of Single Polymer Particles”, Journal of Applied Polymer Science Volume 104 (4) 2007, 2350, Dong Ok Kim, Jeong Hee Jin. K10 é o valor K com 10% de compressão e K0 é o valor K na compressão total. Os valores de K são medidos a uma taxa de compressão de 0,79 grama-força/s.
[0025] A temperatura de transição vítrea (Tg) é caracterizada pela calorimetria diferencial de varredura (DSC) em 10°C por minuto, usando o método do ponto médio.
[0026] Um polímero de múltiplos estágios é um polímero feito por dois ou mais processos de polimerização separados, onde o segundo processo de polimerização é feito na presença do polímero que foi feito no primeiro processo de polimerização, e qualquer processo de polimerização sucessivo, se realizado, é realizado na presença dos polímeros que foram feitos nos processos de polimerização anteriores. Cada um destes processos de polimerização separados produz um polímero conhecido aqui como um "estágio". Um "núcleo" é um estágio que não é o estágio final.
[0027] Como aqui utilizado, uma espuma é uma composição na qual estão presentes bolhas de gás, distribuídas num meio líquido. Espumas têm densidade de 0,6 g/cc ou menos. Quando uma composição líquida foi submetida a um processo que introduz bolhas de gás e transforma a composição líquida numa espuma, a espuma resultante é referida como uma "composição de espuma".
[0028] Depois de uma camada de uma composição aquosa ter sido aplicada a uma superfície para formar uma camada, essa camada é considerada "seca" quando a quantidade de água na camada é de 20% ou menos em peso com base no peso da camada, ou quando a quantidade de água é metade ou menos da quantidade de água que estava presente na camada quando a camada foi aplicada pela primeira vez à superfície, qualquer que seja a quantidade menor.
[0029] Quando uma camada de uma composição aquosa de revestimento foi aplicada à superfície de um substrato e seca, a camada resultante é aqui conhecida como um "revestimento" e o artigo que compreende tanto o substrato como o revestimento é aqui conhecido como "substrato revestido."
[0030] Tal como aqui utilizado, "esmagamento"é um processo de submeter uma camada de uma composição aquosa de revestimento seca à pressão aplicada mecanicamente, para reduzir a espessura do revestimento. A pressão mecânica pode ser aplicada ao revestimento, por exemplo, aplicando pressão mecânica ao substrato revestido, por exemplo pressionando o substrato revestido entre placas planas ou passando o substrato revestido entre rolos de aperto sob pressão.
[0031] Um polímero aglutinante é um polímero que está presente numa composição aquosa de revestimento, quer num estado dissolvido quer como partículas dispersas ou uma combinação das mesmas. Os polímeros aglutinantes formam um filme coerente após uma camada da composição aquosa de revestimento ser aplicada a um substrato sob as condições de utilização da presente invenção. Alguns polímeros aglutinantes requerem exposição a temperaturas acima de 25°C, a fim de formar um filme coerente, e outros polímeros aglutinantes não.
[0032] Um tensoativo aniônico é um composto que contém um ou mais grupos hidrocarbonetos e um ou mais grupos aniônicos. O grupo hidrocarboneto é um grupo químico que contém apenas átomos de carbono e hidrogênio e que contém 6 ou mais átomos de carbono.
[0033] Como aqui utilizado, um pigmento mineral é um composto inorgânico que tem a forma de uma coleção de partículas sólidas tendo um tamanho de partícula médio ponderado de 50 nm a 1 mm.
[0034] Como aqui utilizado, um composto é insolúvel em água se a quantidade desse composto se dissolver em 100 gramas de água a 25°C for 0,1 grama ou menos.
[0035] Como aqui utilizado, um óleo é um composto que é insolúvel em água a 25°C e que contém um ou mais grupos de hidrocarbonetos que possuam 10 ou mais átomos de carbono.
[0036] A "mão" é uma característica de um tecido, que pode ser tecido ou não tecido, e que pode ser revestido ou não revestido. A "mão"refere-se à facilidade com que o tecido cobre uma pequena forma, como uma mão humana. Para os fins da presente invenção, "mão" é o oposto de rigidez.
[0037] Quando se diz que uma razão é X:1 ou maior, entende-se que a razão é Y:1, em que Y é maior ou igual a X. Por exemplo, se se diz que uma razão é de 3:1 ou maior, essa razão pode ser de 3:1 ou 5:1 ou 100:1, mas não pode ser de 2:1. De modo semelhante, quando se diz que uma razão é de W:1 ou menos, significa que a razão é de Z:1, em que Z é menor ou igual a W. Por exemplo, se se diz que uma razão é de 15:1 ou menos, essa razão pode ser de 15:1 ou 10:1 ou 0,1:1, mas não pode ser 20:1.
[0038] A prática da presente invenção envolve a utilização de uma composição aquosa de revestimento que contém uma coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios tendo um diâmetro médio ponderal de 2-20 μm e um núcleo tendo uma temperatura de transição vítrea (Tg) de 20°C ou menos.
[0039] As partículas preferidas de copolímero de múltiplos estágios contêm um núcleo com Tg de 10°C ou inferior; mais preferencialmente 0°C ou inferior. Os núcleos preferidos são os polímeros de vinil; mais preferidos são os polímeros de vinil em que a quantidade de unidades polimerizadas de monômeros acrílicos é, em peso baseado no peso do polímero de vinil, 50% ou mais; mais preferencialmente 75% ou mais; mais preferivelmente 95% ou mais. Preferencialmente, o núcleo contém unidades polimerizadas de um ou mais ésteres alquílicos de ácido (met)acrílico. Mais preferencialmente, o núcleo contém unidades polimerizadas de um ou mais ésteres alquílicos não substituídos de ácido acrílico em que o grupo alquil tem 2 ou mais átomos de carbono; mais preferivelmente 3 ou mais átomos de carbono. Mais preferivelmente, o núcleo contém unidades polimerizadas de um ou mais ésteres alquílicos não substituídos de ácido acrílico em que o grupo alquil tem 20 ou menos átomos de carbono; mais preferivelmente 12 ou menos átomos de carbono; mais preferivelmente 8 ou menos átomos de carbono De preferência, a quantidade de unidades polimerizadas de ésteres alquílicos não substituídos de ácido (met)acrílico no núcleo é, em peso com base no peso do estágio, 50% ou mais; mais preferivelmente 70% ou mais.
[0040] De preferência, o núcleo tem unidades polimerizadas de um ou mais ligantes de enxerto. Preferencialmente, o núcleo contém unidades polimerizadas de ligante de enxerto numa quantidade de 0,5% ou mais; mais preferivelmente 1% ou mais. De preferência, o núcleo contém unidades polimerizadas de ligante de enxerto numa quantidade de 10% ou inferior; mais preferencialmente 7% ou inferior.
[0041] São preferidas as partículas de copolímero de múltiplos estágios que também contêm um ou mais estágios com Tg maior que 20°C; mais preferencialmente 30°C ou superior.
[0042] Entre os estágios com Tg maior que 20°C, são preferidos os polímeros de vinil; mais preferidos são os polímeros de vinil em que a quantidade de unidades polimerizadas de monômeros acrílicos é, em peso baseado no peso do polímero de vinil, 50% ou mais; mais preferencialmente 75% ou mais; mais preferivelmente 95% ou mais. De preferência, o estágio com Tg maior que 20°C contém unidades polimerizadas de um ou mais ésteres alquílicos não substituídos de ácido (met)acrílico. Mais preferencialmente, o estágio com Tg maior que 20° C contém unidades polimerizadas de um ou mais ésteres alquílicos não substituídos de ácido metacrílico em que o grupo alquil tem 6 ou menos átomos de carbono; mais preferivelmente 4 ou menos átomos de carbono. De preferência, o estágio com Tg maior que 20°C também contém unidades polimerizadas de um ou mais ésteres alquílicos não substituídos de ácido acrílico tendo 8 ou menos átomos de carbono; mais preferivelmente 4 ou menos átomos de carbono. De um modo preferido, a quantidade de unidades polimerizadas de éster alquílico não substituído de ácido (met)acrílico no estágio com Tg superior a 20°C é, em peso baseado no peso do estágio, 50% ou mais; mais preferencialmente 70% ou mais.
[0043] As partículas de copolímero de múltiplos estágios podem ter qualquer morfologia, incluindo uma casca que envolve um núcleo, um casco que envolve parcialmente um núcleo, estrutura de múltiplos lóbulos, estrutura de ilhas em matriz, outras estruturas ou uma combinação dos mesmos. De preferência, um estágio com Tg de mais de 20°C envolve o núcleo.
[0044] De preferência, uma coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios tem um diâmetro médio ponderado de 15 μm ou menos; mais preferencialmente 10 ou menos. De preferência, uma coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios tem um diâmetro médio ponderal de 3 μm ou mais.
[0045] De preferência, a razão em peso do núcleo para o estágio com Tg de mais que 20°C é 1:1 ou superior; mais preferivelmente 1,5:1 ou superior; mais preferivelmente 2.3:1 ou superior. De preferência, a razão em peso do estágio com Tg de 20°C ou menos para o estágio com Tg de mais que 20°C é 19:1 ou inferior; mais preferencialmente 9:1 ou inferior; mais preferivelmente 5,7:1 ou inferior.
[0046] As partículas de copolímero em múltiplos estágios preferencialmente têm valor de K10 inferior a 1,9 E + 10 N/m2. De um modo preferido, as partículas de copolímero de múltiplos estágios têm relação K0:K10 maior que 1,5:1, mais preferencialmente maior que 3:1.
[0047] De preferência, o W20 da coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios é 80% ou mais; mais preferencialmente 90% ou superior; mais preferivelmente 95% ou superior. De preferência, o W10 da coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios é de 75% ou superior; mais preferencialmente 80% ou superior; mais preferencialmente 85% ou superior.
[0048] De preferência, a coleta de partículas de copolímero de múltiplos estágios é uma coleção de partículas de copolímero GRIN. Entre as partículas GRIN, de preferência, o índice de refração é menor no centro da partícula do que na superfície externa. Entre partículas GRIN, preferencialmente a diferença entre o maior índice de refração e o menor é 0,005 ou mais; mais preferivelmente 0,01 ou mais. Entre as partículas GRIN, de preferência a diferença entre o maior índice de refração e o menor é de 0,1 ou menos; mais preferivelmente 0,06 ou menos; mais preferivelmente 0,02 ou menos.
[0049] Uma maneira de caracterizar a quantidade de partículas de copolímero de múltiplos estágios é o peso seco de partículas de copolímero de múltiplos estágios, expressa como uma porcentagem com base no peso sólido total da composição aquosa de revestimento. Por essa caracterização, a quantidade de partículas de copolímero de múltiplos estágios preferivelmente de 0,5% ou mais; mais preferivelmente 1% ou mais. Por essa caracterização, a quantidade de partículas de copolímero de múltiplos estágios preferivelmente de 15% ou menos; mais preferivelmente 12% ou menos; mais preferivelmente 10% ou menos; mais preferivelmente 8% ou menos.
[0050] De um modo preferido, a composição aquosa de revestimento contém um ou mais polímeros aglutinantes além da coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios. Um polímero aglutinante preferido está presente como uma coleção de partículas dispersas em um meio aquoso; mais preferidas são as partículas dispersas produzidas por polimerização em emulsão. Polímeros aglutinantes preferidos são polímeros acrílicos. Os polímeros aglutinantes preferidos não possuem unidades polimerizadas de monômeros multietilenicamente insaturados, ou possuem 1% ou menos de unidades polimerizadas de monômeros multietilenicamente insaturados, em peso com base no peso do polímero aglutinante. Polímeros aglutinantes preferidos têm 0,5% a 10% em peso de unidades polimerizadas de um ou mais monômeros vinílicos de reticulação latentes. Os monômeros vinílicos reticulados latentes preferidos são monômeros de vinil com grupos trialcoxissilil, monômeros de vinil com um ou mais grupos carbonil, monômeros de alquilol(met)acrilamida, monômeros de vinil com um ou mais grupos epóxi, ácidos dicarboxílicos (tais como, por exemplo, ácido itacônico), dimetilaminoetilmetacrilato-epicloridrina quaternária e misturas dos mesmos. Monômeros de vinil de reticulação latentes mais preferidos são monômeros de vinil com grupos trialcoxissilil, monômeros de vinil com um ou mais grupos carbonil, monômeros de alquilol(met)acrilamida, monômeros de vinil com um ou mais grupos epóxi e misturas dos mesmos.
[0051] Polímeros aglutinantes preferidos têm Tg de 30°C ou superior; mais preferencialmente 50°C ou superior. Polímeros aglutinantes preferidos têm Tg de 100°C ou inferior.
[0052] De um modo preferido, a quantidade total de polímero sólido na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso total da composição aquosa de revestimento, é 5% ou mais; mais preferivelmente 10% ou mais; mais preferivelmente 15% ou mais; mais preferivelmente 20% ou mais. De um modo preferido, a quantidade total de polímero sólido na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso total da composição aquosa de revestimento, é de 50% ou menos; mais preferivelmente 40% ou menos; mais preferivelmente 30% ou menos.
[0053] De preferência, a razão de peso seco das partículas de polímero de múltiplos estágios para o polímero aglutinante é 0,01:1 ou superior; mais preferivelmente 0,02:1 ou superior; mais preferivelmente 0,025:1 ou superior. De um modo preferido, a razão em peso seco de partículas de polímero de múltiplos estágios é de 0,4:1 ou inferior; mais preferivelmente 0,3:1 ou inferior; mais preferivelmente 0,2:1 ou inferior.
[0054] De um modo preferido, a composição aquosa de revestimento contém um ou mais tensoativos aniônicos. Os tensoativos aniônicos preferidos têm um ou mais grupos hidrocarboneto com 8 ou mais átomos de carbono. Preferencialmente, a composição aquosa de revestimento contém um ou mais tensoativos aniônicos em que grupo hidrocarboneto é um grupo alquil linear com 12 ou mais átomos de carbono; mais preferivelmente 14 ou mais átomos de carbono; mais preferivelmente 16 ou mais átomos de carbono. Preferencialmente, a composição aquosa de revestimento contém um ou mais tensoativos aniônicos em que o grupo aniônico é um grupo sulfossuccinato, um grupo sulfato, um grupo carboxilato ou uma mistura dos mesmos. Mais preferencialmente, a composição aquosa de revestimento contém um ou mais tensoativos aniônicos nos quais o grupo aniônico é um grupo carboxilato.
[0055] De preferência, a quantidade total de todos os tensoativos aniônicos na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso sólido de todos os polímeros na composição aquosa de revestimento, é 3% ou mais; mais preferivelmente 4% ou mais; mais preferivelmente 5% ou mais. De um modo preferido, a quantidade total de todos os tensoativos aniônicos na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso sólido de todos os polímeros na composição aquosa de revestimento, 10% ou menos; mais preferivelmente 9% ou menos; mais preferivelmente 8% ou menos.
[0056] A composição aquosa de revestimento contém opcionalmente um ou mais pigmentos minerais. Quando um ou mais pigmentos minerais estão presentes, de preferência as partículas do pigmento mineral são dispersas no meio aquoso. Pigmentos minerais preferidos são dióxido de titânio, carbonato de cálcio, argila e misturas dos mesmos.
[0057] Quando um ou mais pigmentos minerais estão presentes, a quantidade de pigmento mineral pode ser caracterizada pela razão W1:W2, onde W1 é o peso seco de todos os polímeros aglutinantes mais o peso seco de todas as partículas de copolímero de múltiplos estágios, e W2 é a soma dos pesos secos de todos os pigmentos minerais. De preferência, W1:W2 é 0,8:1 ou superior; mais preferencialmente 1:1 ou superior; mais preferivelmente 1,2:1 ou superior. De preferência, W1:W2 é 2:1 ou inferior; mais preferencialmente 1,8:1 ou inferior; mais preferivelmente 1,6:1 ou inferior; mais preferivelmente 1,4:1 ou inferior.
[0058] De um modo preferido, a quantidade total de água na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso da composição aquosa de revestimento, é de 70% ou menos; mais preferivelmente 60% ou menos; mais preferivelmente 55% ou menos. De preferência, a quantidade total de água na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso da composição aquosa de revestimento, é de 49% ou mais.
[0059] De um modo preferido, a composição aquosa de revestimento não contém nenhum agente antiespumante ou, se estiver o antiespumante estiver presente, a quantidade de antiespumante, em peso, com base no peso seco do polímero aglutinante, é de 0,01% ou menos. Os antiespumantes típicos são óleos insolúveis e polímeros de silicone. De um modo preferido, a quantidade total de todos os óleos insolúveis e polímeros de silicone na composição aquosa de revestimento, em peso com base no peso seco do polímero aglutinante, é zero ou é de 0,01% ou inferior.
[0060] Em modalidades preferidas, é proporcionada uma composição aquosa de revestimento inicial que não é uma espuma e que a composição aquosa de revestimento inicial é submetida a um processo que introduz bolhas de gás e transforma a composição líquida em uma espuma. De um modo preferido, a composição aquosa de revestimento inicial contém diversos ingredientes que são dissolvidos ou dispersos ou uma combinação da mesma no meio aquoso. De preferência, a densidade da composição aquosa inicial de revestimento é 07. g/cc ou superior; mais preferencialmente 0,8 g/cc ou superior; mais preferencialmente 0,9 g/cc ou superior. De um modo preferido, a densidade da composição aquosa de revestimento inicial é de 1,5 g/cc ou inferior; mais preferivelmente 1,4 g/cc ou inferior; mais preferivelmente 1,3 g/cc ou inferior.
[0061] Os processos que introduzem bolhas de gás envolvem, por exemplo, agitação mecânica, injeção de gás a partir de uma fonte à pressão superior à pressão atmosférica e misturas dos mesmos. Os preferidos são processos que incluem agitação mecânica.
[0062] Quando a composição aquosa de revestimento se torna uma composição espumada, preferivelmente a densidade é 0,05 g/cc ou superior; mais preferivelmente 0,08 g/cc ou superior; mais preferivelmente 0,1 g/cc ou superior; mais preferencialmente 0,13 g/cc ou superior. Quando a composição aquosa de revestimento se torna uma composição espumada, de preferência a densidade é de 0,5 g/cc ou inferior; mais preferivelmente 0,4 g/cc ou inferior; mais preferivelmente 0,3 g/cc ou inferior; mais preferivelmente 0,2 g/cc ou inferior.
[0063] Os substratos preferidos têm uma dimensão que é de 1 cm ou menor e as outras duas dimensões são de 10 cm ou maiores. Os substratos preferidos são filmes de polímero, tecidos tecidos, tapetes não ligados e tecidos não tecidos ligados; mais preferidos são tecidos tecidos e tecidos não tecidos ligados; mais preferidos são os tecidos tecidos.
[0064] Quando uma camada da composição aquosa de revestimento de espuma foi aplicada ao substrato, é útil caracterizar a espessura dessa camada antes de qualquer secagem ou esmagamento. De preferência, essa espessura é 5 μm ou mais; mais preferencialmente 10 ou mais; mais preferencialmente 20 ou mais. De preferência, essa espessura é de 70 μm ou menos; mais preferencialmente 50 μm ou menos; mais preferencialmente 30 μm ou menos.
[0065] De um modo preferido, a camada de composição aquosa de revestimento na superfície do substrato é seca por exposição da camada ao ar aquecido. Tal exposição é preferivelmente realizada colocando o substrato revestido num forno ou passando o substrato revestido através de um forno. A temperatura do ar aquecido durante o processo de secagem é preferencialmente 70°C ou superior; mais preferencialmente 80°C ou superior; mais preferencialmente 90°C ou superior. A temperatura do ar aquecido durante o processo de secagem é de preferência 115°C ou inferior; mais preferencialmente 110°C ou inferior. A duração de tempo durante o qual o substrato revestido é exposto ao ar aquecido durante um processo de secagem é preferencialmente 1 minuto ou mais; mais preferivelmente 2 minutos ou mais; mais preferivelmente 4 minutos ou mais. A duração de tempo durante o qual o substrato revestido é exposto ao ar aquecido durante um processo de secagem é de preferência de 20 minutos ou menos; mais preferivelmente 12 minutos ou menos; mais preferivelmente 8 minutos ou menos.
[0066] Após o processo de secagem ser concluído, a quantidade de água no revestimento seco é preferencialmente, em peso, com base no peso do revestimento seco, 0,5% ou mais; mais preferencialmente 1% ou mais; mais preferencialmente 2% ou mais. Após o processo de secagem ser concluído, a quantidade de água no revestimento seco é preferencialmente, em peso com base no peso do revestimento seco, 15% ou menos; mais preferivelmente 10% ou menos.
[0067] Após o processo de secagem, o revestimento seco é esmagado. O método preferido de esmagamento é passar o substrato revestido entre rolos paralelos que são configurados de modo que uma força mecânica empurre os rolos em direção um ao outro. A força mecânica é caracterizada pelo parâmetro FLINEAR, que é a força mecânica total exercida nos rolos dividida pelo comprimento dos rolos. De preferência, o FLINEAR é 2 kgf/cm (11,2 lbf/pol) ou maior; mais preferencialmente 4 kgf/cm (22,4 lbf/pol) ou superior; mais preferivelmente 5 kgf/cm (28 lbf/pol) ou superior. De preferência, o FLINEAR é 9 kgf/cm (50,4 lbf / in) ou menos; mais preferivelmente 8 kgf/cm (44,8 lbf/pol) ou menos; mais preferencialmente 7kgf/cm (39,2 lbf/pol) ou menos.
[0068] Depois de uma composição aquosa de revestimento ter sido espumada, aplicada a um substrato, seca e esmagada, o resultado é referido como um revestimento de espuma esmagada. Depois de uma primeira camada de um revestimento de espuma esmagada ter sido formada na superfície de um substrato, de preferência uma ou mais camadas adicionais de revestimentos de espuma esmagada são então formadas na superfície do revestimento de espuma esmagada anterior. Para cada camada subsequente, todas as características adequadas e preferidas, incluindo a composição da composição aquosa de revestimento e as características das etapas de formação do revestimento de espuma esmagada, são as mesmas discutidas acima.
[0069] Depois de todas as camadas de revestimento de espuma esmagada terem sido formadas, o revestimento resultante é de preferência aquecido. De um modo preferido, o revestimento aqueceu a uma temperatura suficiente e durante um tempo suficiente, de modo que os grupos reativos nos monômeros de reticulação latentes, se existirem, reajam para formar reticulações. Esta etapa de aquecimento é aqui conhecida como a etapa de aquecimento por cura.
[0070] De preferência, o revestimento de espuma esmagada é curado expondo a camada ao ar aquecido. Tal exposição é preferivelmente realizada colocando o substrato revestido num forno ou passando o substrato revestido através de um forno. A temperatura do ar aquecido durante o processo de secagem é preferencialmente 150°C ou superior; mais preferencialmente 160°C ou superior; mais preferencialmente 170°C ou superior. A temperatura do ar aquecido durante o processo de secagem é de preferência 210°C ou inferior; mais preferencialmente 190°C ou inferior. A duração de tempo durante o qual o substrato revestido é exposto ao ar aquecido durante o processo de cura é preferencialmente 1 minuto ou mais; mais preferivelmente 2 minutos ou mais; mais preferivelmente 4 minutos ou mais. A duração de tempo durante o qual o substrato revestido é exposto ao ar aquecido durante o processo de secagem é de preferência de 20 minutos ou menos; mais preferivelmente 12 minutos ou menos; mais preferivelmente 8 minutos ou menos.
[0071] Após o processo de cura ser concluído, a quantidade de água no revestimento curado é, em peso com base no peso do revestimento curado, de 0% a menos de 2%; mais preferivelmente 0% a 1%.
[0072] Um uso preferido para a presente invenção é produzir cortinas por um processo que inclui a aplicação de um revestimento de espuma esmagada a um tecido tecido. O revestimento de espuma esmagada fornece excelente opacidade, que é frequentemente desejada em cortinas.
[0073] Ao produzir um revestimento de espuma esmagada, é desejável que o "complemento" seja alto. O complemento é uma característica do revestimento de espuma esmagada acabada e curada. O complemento é o peso do revestimento por unidade de área da superfície do substrato. Se duas composições aquosas de revestimento são preparadas, e se essas duas composições aquosas de revestimento são espumadas, aplicadas, secas, esmagadas e curadas usando processos idênticos, então o revestimento com o maior acréscimo é considerado como tendo um acréscimo superior.
[0074] Ao produzir um revestimento de espuma esmagada, é desejável que a espessura final seja alta. Se duas composições aquosas de revestimento são preparadas, e se essas duas composições aquosas de revestimento espumadas, aplicadas, secas, trituradas e curadas usando processos idênticos, então o revestimento com a maior espessura é considerado como tendo uma espessura superior.
[0075] No passado, outras abordagens foram consideradas e/ou usadas para melhorar os revestimentos de espuma esmagada. Por exemplo, uma tal abordagem é a inclusão de partículas de polímero oco cheias com gás. Alguns exemplos de partículas de polímero oco cheias com gás são as microesferas Expancel™ (AkzoNobel). Considera-se que tais partículas se expandem quando o revestimento é aquecido durante as etapas de secagem e/ou cura de um processo de espuma esmagada. Considera-se que o uso de tais partículas pode afetar adversamente a aparência do produto acabado, criando uma superfície que não é lisa.
[0076] De um modo preferido, na prática da presente invenção, a composição aquosa de revestimento não contém partículas de polímero oco cheias com gás. Considera-se que os revestimentos feitos de acordo com a presente invenção são superiores aos revestimentos feitos com partículas de polímero oco cheias com gás porque os revestimentos feitos de acordo com a presente invenção seriam mais compactos e uniformes. Considera-se que um dos benefícios da utilização do método da presente invenção é que os revestimentos resultantes têm um aspecto liso após o esmagamento.
[0077] Geralmente, considera-se que os revestimentos feitos pelo método da presente invenção terão excelente desempenho em, ou em qualquer combinação das seguintes características: durabilidade da lavagem, durabilidade de limpeza a seco e flexibilidade a uma temperatura relativamente baixa.
[0078] O seguinte são exemplos da presente invenção.
[0079] As partículas de GRIN foram feitas de acordo com os métodos divulgados em US 7.829.626. Partículas de GRIN foram feitas pela primeira formação de uma partícula de sementes por polimerização de emulsão aquosa. A partícula de semente teve um diâmetro médio ponderado de 0,56 μm. A semente formou 0,031% em peso da partícula de GRIN final. Um núcleo foi formado por polimerização em emulsão aquosa na presença da partícula de semente. A composição do núcleo era 96% de butil acrilato e 4% de alil metacrilato, em peso com base no peso do primeiro estágio. A composição da segunda etapa era de 96% de metilmetacrilato e 4% etil de acrilato, em peso com base no peso do segundo estágio. A razão em peso do primeiro estágio para o segundo estágio foi de 80:20.
[0080] A coleção resultante de partículas de polímero de GRIN tinha um diâmetro médio ponderado entre 4 e 5 μm, tinha uma Tg abaixo de -20°C, e tinha outra Tg acima de 50°C.
[0081] O polímero aglutinante era um polímero de látex acrílico com unidades polimerizadas de um monômero reticulado latente. As formulações foram as seguintes. "Ex" significa exemplo e "CEx" significa exemplo comparativo. Nos Exemplos 2, 3 e 4, o látex aglutinante foi misturado com o látex de GRIN e a mistura resultante foi então misturada com os ingredientes restantes. Todas as quatro formulações mantiveram uma razão de peso constante, em base úmida, da soma do látex aglutinante mais o látex de partículas de GRIN para as pastas de pigmento. Tabela I: formulações (as quantidades mostradas são gramas de material úmido)
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SDSS = dioctilsulfossuccinato de sódio ALS = lauril sulfato de amônio Espessante = ACRYSOL™ ASE-95NP, da Dow Chemical Company AmNit = nitrato de amônio AmSt = estearato de amônio
[0082] Cada formulação foi testada da seguinte forma.
[0083] Um pedaço de tecido 70% de poliéster/30% de tecido tecido de algodão foi esticado por 41,9 cm X 76,2 cm (16,5 X 30 polegadas) e estruturado em pinos e colocado em um bloco de 34,3 cm X 68,6 cm (13,5 X 27 polegadas). Uma lâmina raspadora foi ajustada para ter uma folga de 25 μm.
[0084] 200 g da formulação foram adicionados à bacia de um misturador padrão KITCHENAID™. Usando o acessório de batedor, o composto foi batido usando a configuração "alta" por 2 minutos e 30 segundos. A espuma foi então suavizada diminuindo a velocidade para um ajuste de "2" por mais 30 segundos.
[0085] A espuma foi, então, aplicada ao tecido puxando a espuma do topo para o fundo usando a lâmina para produzir um revestimento uniforme. A estrutura do pino com o revestimento de espuma úmida foi então removida do bloco e colocada em um forno de 104° C (220°F) por 5 minutos.
[0086] Após os 5 minutos, o tecido foi removido da estrutura do pino e colocado através de um condensador semifixo Birch Brothers para esmagar o revestimento seco. A pressão dos rolos superior e inferior foi ajustada para 0,41 megapascal (60 psi), o que equivale a uma força de 5,91 kgf/cm (33,12 lbf/polegada); com uma velocidade de 8,44 metros (27,7 pés) por minuto. Após o esmagamento, o tecido foi então colocado de volta na estrutura de pinos e mais duas camadas foram aplicadas com secagem e esmagamento ocorrendo entre cada camada.
[0087] Uma vez que todas as 3 demãos foram aplicadas, secas e trituradas, o painel da cortina resultante foi curado em forno de 177°C (350°F) por 5 minutos. O produto acabado foi então avaliado quanto ao complemento e à espessura. Os resultados foram como se segue: Tabela II – Resultados
Figure img0003
[0088] Quantidades maiores de látex de partículas de GRIN resultaram em maior complemento e maior espessura. Além disso, observa-se que a presença dos grânulos de GRIN causa uma espessura maior do que seria esperado a partir de revestimentos comparativos. Ou seja, o revestimento comparativo CEx 1 mostra um complemento de 257 g/m2e espessura de 8,89 μm. Convencionalmente, seria de esperar que, se o complemento fosse aumentado, por exemplo, em 18%, então a espessura também aumentaria 18%. No entanto, o revestimento de Ex 2 apresenta um complemento de 18% em relação ao CEx 1, e o revestimento de Ex 2 mostra uma espessura que representa um aumento de 31% em relação ao CEx 1, muito mais espesso do que o esperado em 18%. Da mesma forma, quando comparado ao CEx 1, o revestimento de Ex 3 mostra um aumento de 42% no complemento e um aumento de 75% na espessura. Da mesma forma, quando comparado ao CEx 1, o revestimento de Ex 4 mostra um aumento de 64% no complemento e um aumento de 96% na espessura. Em todos os três exemplos, o aumento de % na espessura é muito maior do que o aumento de % no complemento.
[0089] É contemplado que esta capacidade de construir uma espessura desproporcionalmente elevada no revestimento de espuma esmagada permitirá que o processo da presente invenção proporcione revestimentos de espuma esmagada tendo um manuseio mais macio do que os revestimentos previamente conhecidos comparáveis.

Claims (4)

1. Processo para produzir um revestimento em um substrato, caracterizadopelo fato de que compreende uma ou mais etapas de esmagamento de uma camada seca de uma composição aquosa de revestimento em espuma formada por: a) introduzir gás na composição aquosa de revestimento para produzir uma espuma úmida, b) aplicar uma camada da espuma úmida ao substrato, c) secar a camada de espuma úmida até um teor de água de 2% a 20% em peso, para produzir uma camada de espuma seca, e d) ) esmagar a camada de espuma seca para produzir a camada de espuma seca esmagada, em que a composição aquosa de revestimento compreende um ou mais polímeros aglutinantes e uma coleção de partículas de copolímero de múltiplos estágios tendo um núcleo e uma casca, tendo um diâmetro médio ponderado de 2 a 20 μm, em que as referidas partículas de copolímero de múltiplos estágios são partículas de copolímero com índice de refração graduado em múltiplos estágios (GRIN) compreendendo um núcleo com uma temperatura de transição vítrea (Tg) de 20°C ou inferior.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de aquecer a camada seca de uma composição aquosa de revestimento espumada após a etapa de esmagamento da camada seca de uma composição aquosa de revestimento de espuma.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição aquosa de revestimento compreende ainda um ou mais tensoativos.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo compreende, após a etapa (d), repetir a sequência das etapas (b), (c) e (d) uma ou mais vezes.
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