ES2205310T3 - Composiciones antiespumantes para la supresion de la espuma de dispersiones de polimeros y sistemas de barnizado acuosos. - Google Patents
Composiciones antiespumantes para la supresion de la espuma de dispersiones de polimeros y sistemas de barnizado acuosos.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UNOS COMPUESTOS ANTIESPUMANTES DE ESTERES PARCIALES ALCOXILADOS (QUE SE OBTIENEN MEZCLANDO DE 3 A 60 MOL DE OXIDO DE PROPILENO Y EN CASO NECESARIO DE 1 A 10 MOL DE OXIDO DE ESTIRENO Y/O DE 1 A 10 MOL DE OXIDO DE BUTILENO) DE OLIGOGLICERINAS OBTENIDAS POR CONDENSACION A PARTIR DE 2 A 20 MOLECULAS DE GLICERINA CON ACIDOS GRASOS C 8 A C SUB,22 Y MATERIAS INORGANICAS U ORGANICAS PARA ELIMINAR LA ESPUMA DE LAS DISPERSIONES DE POLIMEROS Y SISTEMAS DE ESMALTADO ACUOSO.
Description
Composiciones antiespumantes para la supresión de
la espuma de dispersiones de polímeros y sistemas de barnizado
acuosos.
La invención se refiere a composiciones
antiespumantes a base de ésteres parciales alcoxilados de
oligoglicerinas que pueden obtenerse por condensación de 2 a 20
moléculas de glicerina con ácidos grasos C_{8} hasta C_{22} y
sólidos inorgánicos u orgánicos para la supresión de la espuma de
dispersiones de polímeros y sistemas de barnizado acuosos.
En muchos procesos técnicos se emplean sustancias
tensioactivas para la obtención de determinados efectos de manera
controlada. Así, las pinturas acuosas requieren una serie de
adyuvantes, como p. ej. emulsionantes para el emulsionamiento de los
ligantes insolubles en agua o aditivos para mejores humectación de
los sustratos y dispersión de los pigmentos. Como fenómeno
concomitante indeseable, estas sustancias tensioactivas provocan sin
embargo que el aire incorporado durante la preparación o durante la
aplicación se estabilice en forma de espuma.
El empleo de aceites de silicona, particularmente
dimetilpolisiloxanos de viscosidad baja a intermedia, para la
supresión de la espuma de soluciones o dispersiones acuosas es
conocido y se describe por ejemplo en el libro de W. Noll "Chemie
und Technologie der Silicone". Para la mejora del efecto supresor
de la espuma de los antiespumantes basados en aceites minerales y/u
organosilícicos se añaden con frecuencia sustancias inorgánicas u
orgánicas altamente dispersas, particularmente por lo general
sílices obtenidas pirogénicamente (documentos DE-C
10 67 003, DE-A-19 14 684). Es
conocido asimismo el empleo de copolímeros
polioxialquileno-polisiloxano como agentes
antiespumantes (documento US-A-3 763
021).
Estas preparaciones conocidas en la técnica
anterior que contienen aceites de silicona o copolímeros
polioxialquileno-polisiloxano son apropiadas en
proporción más o menos acusada para inhibir la formación de espuma
de dispersiones de polímeros o sistemas de barnizado acuosos o para
destruir la espuma ya formada. No obstante, se ha observado, que
los sistemas de barnizado acuosos mezclados con preparaciones de
esta naturaleza, ... que pueden atribuirse a la adición de estos
agentes antiespumantes.
Particularmente, se ha observado que las pinturas
en dispersión de brillo intenso, que se han añadido para la
supresión de la espuma de las formulaciones de polisiloxanos,
copolímeros polioxialquileno-polisiloxano o basadas
en aceite mineral, en su aplicación sobre las superficies exhiben
en muchos casos defectos de humectación y brillo reducido. Estos
defectos se observan en la humectación irregular del sustrato y
conducen a la formación de recubrimientos de espesor irregular y,
en caso extremo, a recubrimientos que exhiben puntos defectuosos de
diversa magnitud.
Además, la incorporación de productos basados en
silicona en los sistemas de barnizado acuosos provoca en muchos
casos problemas de adhesión de la capa intermedia, en el caso de la
incorporación en piletas de inmersión pueden evitarse sólo
difícilmente los cráteres después de un periodo de tiempo
prolongado, y en los procesos de aplicación, que van seguidos por
una post-combustión catalítica, se reduce el tiempo
de vida de los catalizadores.
Asimismo, el uso de productos basados en aceite
mineral no es oportuno en muchos casos. Además de los riesgos
fisiológicos y ecológicos, estos aceites vehículo reducen por
ejemplo en medios acuosos el grado de brillo de los barnices en
dispersión o conducen en las tintas de flexografía a un
hinchamiento indeseable de las planchas flexográficas.
En el documento
DE-A-36 36 086 se describen ésteres
de ácidos grasos de poliglicoléteres de poliglicerina, que se
obtienen haciendo reaccionar poliglicerinas de manera conocida en
sí misma con óxido de etileno y óxido de propileno, y esterificando
el producto de la adición de óxido de alquileno obtenido con ácidos
grasos, en los cuales se emplean 2 a 15 moles de óxido de etileno,
10 a 60 moles de óxido de propileno y 1 a 30 moles de ácido graso
por mol de grupos hidroxilo presentes en la poliglicerina. En los
sistemas de barnizado acuosos son sin embargo insuficientes sus
propiedades inhibidoras de la espuma, no pudiendo alcanzarse en
particular un efecto conveniente de larga duración en la
pintura.
La presente invención se propone por tanto como
objetivo encontrar formulaciones antiespumantes apropiadas exentas
de silicona y aceite mineral, que exhiben un efecto antiespumante
satisfactorio en las dispersiones de polímeros y sistemas de
barnizado acuosos que contienen éstas y mantienen este efecto
durante largo tiempo, pero con evitación al mismo tiempo de los
problemas descritos con anterioridad.
Este objetivo que constituye la base de la
invención se ha resuelto sorprendentemente por el empleo de ésteres
parciales alcoxilados de oligoglicerinas que pueden obtenerse por
condensación de 2 a 20 moléculas de glicerina con ácidos grasos
C_{8} hasta C_{22} y las composiciones preparadas a partir de
ellos, en los cuales se emplean 3 a 60 moles de óxido de propileno
y preferiblemente 1 a 10 moles de óxido de estireno y/o 1 a 10
moles de óxido de butileno.
Decisiva para la aplicabilidad como antiespumante
en sistemas de barnizado acuosos es la evitación de segmentos
hidrófilos de poli(óxido de etileno), así como la preparación de
composiciones con sólidos orgánicos y/o inorgánicos,
preferiblemente hidrófobos.
Se conocen ésteres parciales de oligoglicerinas
que pueden obtenerse por condensación de 2 a 20 moléculas de
glicerina con ácidos grasos (documento
DE-C-25 11 807). Estos ésteres
parciales se emplean con frecuencia como lubricantes internos y/o
aditivos antiestáticos para materias plásticas. Asimismo, el empleo
como aditivo dispersante en dispersiones de barnices acuosos ha sido
ya descrito (documento EP-B-0 479
819).
Los ésteres parciales a emplear de acuerdo con la
invención se preparan a partir de oligoglicerinas que se obtienen
por condensación de 2 a 20 moléculas de glicerina como componente
alcohol, en las cuales se prefieren oligoglicerinas, que formalmente
están constituidas por 2 a 10, particularmente por 4 a 6 unidades
de glicerina, para la preparación de los ésteres parciales. Pueden
emplearse también mezclas industriales de las oligoglicerinas que
tienen las longitudes de cadena indicadas. Para la preparación de
los ésteres parciales son también apropiadas oligoglicerinas que
pueden obtenerse de otros modos.
Tales oligoglicerinas se esterifican parcialmente
para la preparación de los ésteres parciales a emplear de acuerdo
con la invención con ácidos grasos C_{8} hasta C_{22}, quedando
preferiblemente sin modificar 1 a 2 grupos hidroxilo en la parte de
oligoglicerina. Como ejemplos ilustrativos de los ácidos grasos
C_{8} hasta C_{22} pueden mencionarse ácido caprílico, ácido
cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido
esteárico, ácido isoesteárico, ácido oleico, ácido ricinoleico y
ácido 12-hidroxiesteárico. Adicionalmente, pueden
están indicados dihidroxiácidos o ácidos dímeros. Habitualmente,
los ácidos grasos se pueden emplear para la preparación de los
ésteres parciales en forma de sus mezclas industriales.
Los ésteres parciales que pueden obtenerse de
este modo, que contienen todavía grupos hidroxilo libres, pueden
modificarse por adición de óxidos de alquileno, tales como óxido de
propileno, óxido de estireno y óxido de butileno, pudiendo
realizarse la adición de los diferentes óxidos de alquileno
estadísticamente o en bloques. Es particularmente preferida la
adición de 3 a 60 moles de óxido de propileno, siendo especialmente
preferida la adición de 10 a 30 moles de óxido de propileno y 1 a 10
moles de óxido de estireno y/o 1 a 10 moles de óxido de
butileno.
Los ésteres parciales a emplear de acuerdo con la
invención contienen normalmente también productos que pueden
obtenerse sometiendo en primer lugar las oligoglicerinas que
constituyen la base del material de partida a alcoxilación y
realizando a continuación la esterificación con los ácidos grasos
correspondientes. Las condiciones de reacción en la eterificación y
esterificación están de acuerdo con la técnica anterior. Para la
eterificación son apropiados tanto catalizadores ácidos como
básicos, siendo preferibles hidróxido de potasio, metilato de
potasio, metilato de sodio o eterato de BF_{3}. Es
particularmente preferido el empleo de eterato de BF_{3}.
Es habitual para los expertos, que los compuestos
están presentes en forma de una mezcla con una distribución
regulada esencialmente por leyes estadísticas.
Las composiciones a emplear de acuerdo con la
invención para la supresión de la espuma de las dispersiones de
polímeros y los sistemas de barnizado acuosos están constituidas
por:
- a)
- 85,0 a 99,9 partes en peso de un éster parcial alcoxilado de oligoglicerinas con ácidos grasos C_{8} a C_{22}, en la cual se emplean 3 a 60 moles de óxido de propileno y opcionalmente 1 a 10 moles de óxido de estireno y/o 1 a 10 moles de óxido de butileno,
- b)
- 0,1 a 15,0 partes en peso de un sólido inorgánico u orgánico.
Ejemplos de sólidos inorgánicos son opcionalmente
sílices hidrofobizadas, jabones metálicos, óxido de aluminio,
carbonatos alcalinotérreos o sólidos análogos finamente divididos
conocidos y habituales en la técnica anterior. Como sustancias
orgánicas finamente divididas pueden emplearse a este fin sales
alcalinotérreas conocidas de ácidos grasos de cadena larga con 12 a
22 átomos de carbono, las amidas de estos ácidos grasos, ceras
micronizadas u oligoureas producidas in situ.
Las preparaciones correspondientes a la invención
pueden emplearse como tales o en forma de emulsiones acuosas. En
este contexto se prefiere el empleo de emulsiones debido a las
mejores posibilidades de dosificación. Son particularmente
preferidas las emulsiones antiespumantes cuyo tamaño medio de
partícula está comprendido entre 1 y 10 \mum. Se emplean
particularmente emulsiones acuosas con un contenido de 5 a 50% de
las preparaciones correspondientes a la invención.
Las composiciones correspondientes a la invención
se añaden a las dispersiones de polímeros y los sistemas de
barnizado acuosos en cantidades de 0,01 a 3% en peso.
Ejemplos de ésteres parciales correspondientes a
la invención y particularmente apropiados en las composiciones
antiespumantes de oligoglicéridos son:
- A)
- Producto de alcoxilación de trilaurato de triglicerina + 30 moles de óxido de propileno + 3 moles de óxido de estireno + 3 moles de óxido de butileno
- B)
- Producto de alcoxilación de pentaoleato de pentaglicerina + 50 moles de óxido de propileno + 5 moles de óxido de butileno
- C)
- Producto de alcoxilación de pentalaurato de pentaglicerina + 50 moles de óxido de propileno + 5 moles de óxido de estireno.
Compuestos no correspondientes a la invención,
ensayados a fines de comparación son:
- D)
- Producto de alcoxilación de trioleato de triglicerina + 20 moles de óxido de propileno + 20 moles de óxido de etileno
- E)
- Producto de alcoxilación de pentaoleato de pentaglicerina + 30 moles de óxido de propileno + 5 moles de óxido de etileno
- F)
- Triacetato de triglicerina
- G)
- Polipropilenglicol a base de 50 moles de óxido de propileno.
Estos compuestos correspondientes a la invención
y no correspondientes a la invención se formulan en todos los casos
con 3% en peso de Sipernat D10 (sílice hidrófoba, Fa. Degussa) para
dar los composiciones antiespumantes respectivos A a G.
En lo que sigue, se indican las propiedades
técnicas de aplicación de las diferentes composiciones
correspondientes a la invención así como de los ejemplos de
comparación.
La comprobación de las propiedades técnicas de
aplicación se realiza en dos dispersiones de polímero que pueden
obtenerse comercialmente, una pintura en dispersión y una tinta de
flexografía de base acuosa.
Se han seleccionado los sistemas de ensayo
siguientes:
- a.
- Dispersión de acrilato de estireno Acronal 290 D, Fa. BASF
- b.
- Dispersión de acrilato puro Acronal A603, Fa. BASF
- c.
- Se formula de la manera convencional una pintura en dispersión de acuerdo con la formulación que se especifica a continuación (datos de cantidades en % en peso):
| Propilenglicol | 4,8 | |
| Collacral AS35 | 5,0 | BASF, agente humectante y dispersante |
| Dióxido de titanio | 23,2 | |
| Mergal K7 | 0,2 | Riedel de Haen, agente conservante |
| Butilglicol | 2,6 | |
| Dowanol DPM | 1,4 | |
| Agua | 6,9 | |
| Acronal A603 | 54,3 | BASF, dispersión de acrilato puro |
| Rheolate 278 | 4,0 | Rheox, espesante |
- d.
- Se formula de manera convencional una tinta de flexografía de acuerdo con la formulación que se especifica a continuación (datos de cantidades en % en peso):
| Material a moler: | ||
| Joncryl 81 | 18,7 | Solución de resina de acrilato, Johnson-Polymer |
| Foamex 840 | 0,1 | Antiespumante, Tego Chemie Service |
| Agua | 7,5 | |
| Heliogenblau D7080 | 11,2 | Azul de ftalocianina, BASF |
| Dispersión durante una hora (aparato: Scandex) | ||
| Rebarnizado: | ||
| Joncryl 8051 | 46,2 | Dispersión de acrilato, Johnson-Polymer |
| Jonwax 35 | 4,7 | Emulsión de cera de polietileno, Johnson-Polymer |
| Agua | 6,8 | |
| Isopropanol | 4,7 | |
| Dispersión durante 5 minutos (aparato: Scandex) |
Como último constituyente de la formulación, se
añade en todos los casos 0,2% de la composición antiespumante
correspondiente a la invención y no correspondiente a la invención.
En este caso, la incorporación se realiza durante un minuto a 1000
revoluciones/min.
En las dispersiones de polímeros aditivadas con
0,2% en peso de composición antiespumante se incorpora aire por
dispersión durante un minuto con 2500 revoluciones/min. por medio de
un agitador de turbina (diámetro 4 cm). La dispersión así tratada
se introduce luego, inmediatamente después de la retirada del
agitador, en una probeta graduada hasta la marca de calibración de
50 ml, y se pesa. El peso está afectado por la cantidad de aire
incorporada durante la agitación, y es una medida de la eficacia
del antiespumante.
50 g de la tinta acuosa para flexografía
aditivada con 0,2% en peso de la composición antiespumante se pesan
en un vaso de precipitados de 150 ml y se someten a cizallamiento
durante un minuto a 2500 revoluciones/min. con un disco disolvedor
(de 3 cm de diámetro). A continuación se pesan 45 g en una probeta
con pie y se indica la altura de espuma en ml.
En el ensayo de aplicación con rodillo se
distribuyen por medio de un rodillo esponjoso con poros abiertos 40
g de la pintura en dispersión a ensayar en una tarjeta de prueba no
absorbente con una superficie total de 500 cm^{2}. El rodillo
esponjoso se moja con agua antes de la aplicación de la pintura. De
este modo se garantiza que en todos los casos se incorpora la misma
cantidad de agua adicional en la pintura cargada inicialmente y con
ello se mantiene igual en todos los casos el tiempo de secado del
barniz. La capa de película húmeda asciende a aproximadamente a 300
g/m^{2} de superficie. Después de secado de la película durante
24 horas, se evalúan las tarjetas de prueba con respecto a la
macroespuma presente (número de burbujas en 100 cm^{2}), con
respecto a la microespuma presente (número de picaduras por
comparación con tarjetas de prueba con agentes causantes de
problemas más o menos acusados, en una escala de 1 (muy buena) a 5
(deficiente, muchas picaduras)) y en lo referente a eventuales
defectos de humectación.
Los resultados siguientes ponen de manifiesto la
amplia susceptibilidad de empleo de las composiciones
antiespumantes correspondientes a la invención.
| Resultados del ensayo de espuma para la dispersión de acrilato de estireno a | ||
| Composición | Concentración | Densidad de la muestra x g/50 ml |
| Muestra en blanco | 0 | 39,2 |
| A | 0,2 | 49,7 |
| B | 0,2 | 49,8 |
| C | 0,2 | 50,1 |
| D | 0,2 | 47,6 |
| E | 0,2 | 46,2 |
| F | 0,2 | 39,6 |
| F | 0,5 | 40,1 |
| G | 0,2 | 44,3 |
| G | 0,5 | 48,2 |
| Resultados del ensayo de espuma para la dispersión de acrilato puro b | ||
| Composición | Concentración | Densidad de la muestra x g/50 ml |
| Muestra en blanco | 0 | 38 |
| A | 0,2 | 48,9 |
| B | 0,2 | 49,1 |
| C | 0,2 | 49,3 |
| D | 0,2 | 45,1 |
| E | 0,2 | 44,3 |
| F | 0,2 | 38,9 |
| F | 0,5 | 40,2 |
| G | 0,2 | 45,1 |
| G | 0,5 | 47,9 |
| Resultados del ensayo de aplicación con rodillo para la pintura en dispersión c | ||||
| Composición | Concentración | Macroespuma | Microespuma | Defectos de |
| humectación | ||||
| Muestra en blanco | 0 | 80 | 5 | ninguno |
| A | 0,2 | 0 | 1 | ninguno |
| B | 0,2 | 0 | 1 | ninguno |
| C | 0,2 | 0 | 1 | ninguno |
| D | 0,2 | 5 | 2 | ninguno |
| E | 0,2 | 7 | 3 | pocos |
| F | 0,2 | 72 | 5 | Ninguno |
| F | 0,5 | 65 | 5 | Ninguno |
| G | 0,2 | 10 | 2 | Ninguno |
| G | 0,5 | 3 | 2 | pocos |
| Resultados del ensayo de espuma para la tinta de flexografía d | ||
| Composición | Concentración | Valor de espuma en ml/45 g |
| Muestra en blanco | 0 | 62 |
| A | 0,2 | 46 |
| B | 0,2 | 47 |
| C | 0,2 | 45 |
| D | 0,2 | 52 |
| E | 0,2 | 50 |
| F | 0,2 | 62 |
| F | 0,5 | 65 |
| G | 0,2 | 53 |
| G | 0,5 | 49 |
Claims (4)
1. Composiciones antiespumantes para la supresión
de la espuma de dispersiones de polímeros y sistemas de barniz
acuosos, constituidas por
- a)
- 85,0 a 99,9 partes en peso de un éster parcial alcoxilado de oligoglicerinas con ácidos grasos C_{8} a C_{22}, en la cual se emplean 3 a 60 moles de óxido de propileno y opcionalmente 1 a 10 moles de óxido de estireno y/ó 1 a 10 moles de óxido de butileno,
- b)
- 0,1 a 15,0 partes en peso de un sólido inorgánico u orgánico.
2. Composiciones antiespumantes de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizadas porque los ésteres
parciales se forman a partir de oligoglicerinas que pueden
obtenerse por condensación de 2 a 10 moléculas de glicerina y ácidos
grasos C_{8} a C_{22}.
3. Composiciones antiespumantes de acuerdo con la
reivindicación 1 a 2 en forma de una emulsión acuosa.
4. Composiciones antiespumantes de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizadas porque el tamaño medio de
gotita de la emulsión está comprendido entre 1 y 10 \mum.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| DE19720870 | 1997-05-17 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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