ES2237390T3

ES2237390T3 - Procedimiento para mejorar el tiempo de secado de un revestimiento grueso.

Info

Publication number: ES2237390T3
Application number: ES00310319T
Authority: ES
Inventors: Donald Craig Schall; Jeffrey Joseph Sobczak
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2005-08-01
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: EP1118391B1; MXPA00011859A; EP1118391A3; BR0005683A; JP2001214409A; SG85220A1; EP1118391A2; DE60018698T2; DE60018698D1; AU7180300A; ATE290931T1; CN1298769A; KR20010085259A; US6645552B1; CN100351022C; KR100810945B1; AU783067B2; CN101104165A

Abstract

Un procedimiento de mejora del tiempo de secado de un revestimiento de marca de tráfico o vial, que comprende las etapas de: (a) preparar una formulación de revestimiento con vehículo acuoso que contiene un aglutinante de endurecimiento rápido; (b) aplicar una primera porción de dicha formulación de revestimiento a un sustrato para formar un primer revestimiento húmedo; (c) aplicar al menos una segunda porción de dicha formulación de revestimiento al primer revestimiento húmedo antes de que dicho primer revestimiento húmedo se haya secado, para formar al menos un segundo revestimiento húmedo; y (d) permitir que se sequen el primer revestimiento húmedo y dicho al menos un segundo revestimiento; en el que el grosor total de dicho primer revestimiento húmedo y dicho al menos un segundo revestimiento es de 0, 4 mm a 5, 0 mm; en el que dicha primera porción es de un 25% a un 75% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total; y en el que dicha al menos una segunda porción esuna sola aplicación y es de 25% a un 75% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total.

Description

Procedimiento para mejorar el tiempo de secado de un revestimiento grueso.

Esta invención se refiere a un procedimiento de mejora del tiempo de secado de un revestimiento acuoso grueso. Más particularmente, esta invención se refiere a un procedimiento de mejora del tiempo de secado de un revestimiento acuoso grueso que contiene un aglutinante de endurecimiento rápido aplicando el revestimiento en forma de al menos dos capas separadas.

Los revestimientos pueden aplicarse en forma de una capa gruesa (concretamente un grosor en húmedo de al menos 0,4 mm) para mejorar la durabilidad y para mejorar ciertas propiedades, incluyendo humectación profunda, aislamiento, ocultamiento y protección del sustrato subyacente. Típicamente, las aplicaciones en que pueden necesitarse revestimientos gruesos incluyen revestimientos de tejados y marcas viales o pinturas de tráfico. Uno de los inconvenientes de aplicar un revestimiento grueso es que el tiempo de secado es demasiado largo. Esto es particularmente problemático para aplicaciones de revestimiento exterior en las que la temperatura y humedad son variables y el tiempo es impredecible. Exacerba adicionalmente este problema la necesidad en aplicaciones tales como pinturas de marcas viales de permitir pasar el tráfico sobre marcas recién pintadas en un periodo de tiempo tan corto como sea practicable.

La industria de revestimientos está llena de productos químicos y procedimientos para acelerar el tiempo de secado de productos utilizados en dichos revestimientos gruesos exteriores. Una serie de productos utilizan revestimientos de secado rápido basados en disolvente. Los disolventes orgánicos volátiles de bajo punto de fusión se evaporan rápidamente después de la aplicación del revestimiento a la carretera, proporcionando las características de secado rápido deseadas de una marca vial recién aplicada. Sin embargo, además de liberar disolventes orgánicos volátiles al entorno, este tipo de formulación de pintura tiende a exponer a los trabajadores a los vapores de los disolventes orgánicos. Debido a estos inconvenientes y a normas medioambientales cada vez más severas de gobiernos y comunidades, es altamente deseable desarrollar revestimientos más respetuosos con el medio ambiente reteniendo las propiedades y/o características de secado rápido.

Se ha dirigido mucho esfuerzo en desarrollar sistemas de revestimiento acuosos o con vehículo acuoso. Principalmente debido a una combinación de alto punto de ebullición, alto calor latente de vaporización, alta polaridad y fuertes enlaces de hidrógeno del agua, los tiempos de secado de los revestimientos con vehículo acuoso son generalmente más largos que los exhibidos por los revestimientos basados en disolvente orgánico. El tiempo de secado depende en gran medida de la humedad relativa de la atmósfera en la que se aplican los revestimientos. Una pintura acuosa puede requerir varias horas o más para secar con gran humedad. El problema de la velocidad de secado retardada se agrava especialmente para la pintura de tráfico aplicada más espesamente. Los largos tiempos de secado limitan seriamente la idoneidad de utilizar pinturas acuosas, particularmente pinturas de tráfico y pinturas de marcas viales debido a interrupciones más largas del tráfico.

En un intento de producir revestimientos acuosos con tiempos de secado más cortos, concretamente revestimientos de secado o endurecimiento rápido o veloz, se han desarrollado procedimientos que utilizan sal o ácido o combinaciones de los mismos, para inducir la coagulación, ya que tienen sistemas aglutinantes sensibles al pH. Dichos revestimientos incluyen aquellos dados a conocer en las siguientes solicitudes de patente publicadas y patentes concedidas:

(a): El documento EP-A-0.066.108 da a conocer una composición de marca vial acuosa en la que el aglutinante es una mezcla de una resina acrílica pura, un copolímero carboxilado de estireno/fumarato de dibutilo y una amina polimérica polifuncional tal como polipropilenimina.

(b): El documento EP-B-0.322.188 da a conocer composiciones de revestimiento acuosas que contienen polímero de látex formador de película, polímero de látex sintético funcional de base débil y base volátil.

(c): El documento EP-B-0.409.459 da a conocer una composición de revestimiento acuoso que incluye un polímero de emulsión estabilizada aniónicamente que tiene una Tg no menor de 0ºC, un polímero funcional de poliamina y una base volátil en una cantidad tal que la composición tiene un pH en el que sustancialmente todo el polímero de poliamina funcional está en estado no iónico, y en el que más de un 50% en peso del polímero de poliamina funcional será soluble a valores de pH de 5 a 7 con evaporación de la base volátil. En el estado no iónico (concretamente desprotonado), se elimina la interacción de poliamina con la emulsión estabilizada aniónicamente y cualquier otro ingrediente aniónico que pueda estar presente en la composición. La base volátil debe ser suficientemente volátil para liberarse en condiciones de secado con aire. En ausencia de la base volátil, los restos amina protonados interaccionan con los ingredientes aniónicos para desestabilizar la composición de revestimiento.

(d): El documento US-A-5.804.627 da a conocer procedimientos de producción de revestimientos de secado rápido en superficies exteriores que incluyen aplicar a estas superficies una composición acuosa que incluye un polímero de emulsión estabilizada aniónicamente que tiene una Tg mayor de aproximadamente 0ºC, un polímero de poliamina funcional que tiene de aproximadamente un 20% a aproximadamente un 100% de unidades monoméricas en peso que contienen un grupo amina, y una cantidad de base volátil suficiente para elevar el pH de la composición a un punto en el que esencialmente todo el polímero de poliamina funcional está en estado no iónico, y evaporar la base volátil para producir el revestimiento.

(e): El documento US-A.5.922.398 da a conocer composiciones de revestimiento con vehículo acuoso que contienen partículas de látex que tienen grupos amina funcionales pendientes. Las partículas de látex tienen una Tg mayor de aproximadamente 0ºC y son capaces de formación de película a las temperaturas de aplicación. Se añade una cantidad de base (por ejemplo amoniaco) para elevar el pH de la composición a un punto en el que esencialmente todos los grupos amina funcionales están en estado no iónico. Tras la formación de una película, la base se evapora, permitiendo que los restos amina pendientes se protonen. Los restos amonio pendientes resultantes interaccionan después con tensioactivos aniónicos para desestabilizar el sistema acuoso y acelerar así el secado.

(f): El documento US-A-5.824.734 da a conocer una composición de revestimiento con vehículo acuoso que incluye un polímero de látex con amina funcional que tiene de 0,1 a 5% en peso, basado en el peso sólido del polímero, de un acrilato de amino secundario o terciario, un monómero reticulante y menos de 5% en peso de monómeros hidrófilos. La composición incluye también pigmentos minerales. El polímero de látex con amina funcional se prepara a un pH de al menos 7. Después de la polimerización, se ajusta el pH hacia arriba, preferiblemente a entre 8 y 9,5, para mantener la estabilidad del sistema. Tras reducir el pH, se reduce la estabilidad de la dispersión de partículas poliméricas y partículas de pigmento mineral, conduciendo a la precipitación de las partículas poliméricas y minerales y el secado.

(g): El documento US-A-5.947.632 da a conocer composiciones de revestimiento con vehículo acuoso que incluyen una serie de categorías generales de materiales, incluyendo talco, polímeros de esfera hueca, un polímero sólido (por ejemplo perlas de resina de intercambio iónico en forma ácida, de sodio o de potasio) y compuestos inorgánicos (por ejemplo gel superabsorbente inorgánico, Sumica gel). Estos materiales comparten la característica de que aceleran el secado de revestimientos cuando se aplican en la misma primera etapa con el aglutinante con vehículo acuoso o en una etapa posterior.

Existe, sin embargo, una necesidad continua de procedimientos mejorados, particularmente aquellos con gasto mínimo que aceleran el tiempo de secado de revestimientos acuosos gruesos exteriores.

Exposición de la invención

Esta invención está dirigida a un procedimiento de mejora del tiempo de secado de un revestimiento que incluye las etapas de:

(a): preparar una formulación de revestimiento acuoso que contiene un aglutinante de endurecimiento rápido;

(b): aplicar una primera porción de la formulación de revestimiento a un sustrato para formar un primer revestimiento húmedo;

(c): aplicar al menos una segunda porción de la formulación de revestimiento al primer revestimiento húmedo antes de que el primer revestimiento húmedo se haya secado, para formar al menos un segundo revestimiento húmedo; y

(d): permitir que se sequen el primer revestimiento húmedo y el al menos un segundo revestimiento húmedo;

en el que el grosor total del primer revestimiento húmedo y el al menos un segundo revestimiento es de 0,4 mm a 5,0 mm, preferiblemente de 0,5 mm a 2,5 mm y lo más preferiblemente de 0,6 mm a 1,5 mm.

El procedimiento de la invención emplea una primera porción a un nivel de un 25% a un 75% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total.

El procedimiento de la invención emplea al menos una segunda porción que es una sola aplicación y es de un 25% a un 75% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total.

En una realización preferida de la invención, el procedimiento emplea una primera porción a un nivel de un 50% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total, y una segunda porción individual a un nivel de un 50% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total.

En una realización más preferida de la invención, el procedimiento incluye adicionalmente una etapa de aplicar un absorbente al sustrato antes o después de la aplicación del primer revestimiento húmedo, incluyendo antes o después de la aplicación de cualquier segundo revestimiento o posterior.

Como se utiliza en la presente memoria, el término "acuoso" significa una composición que contiene más de un 60% en peso, preferiblemente un 70% en peso y lo más preferiblemente un 80% en peso, basado en el peso total de la composición, de agua como vehículo para la formulación de revestimiento. Por tanto, las formulaciones de revestimiento que contienen hasta un 40% en peso de un disolvente orgánico están dentro del alcance de la definición.

Como se utiliza en la presente memoria, el término "carretera" se utiliza como término genérico e incluye cualquier superficie sólida de interior o exterior que está o puede estar expuesta a peatones, vehículos en movimiento, tractores o aviones continua, constante o intermitentemente. Algunos ejemplos no limitantes de una "carretera" incluyen autopistas, calles, caminos, aceras, senderos, áreas reservadas a taxis, áreas asfaltadas, zonas de aparcamiento, tejados, suelos de interior (tales como suelos de fábrica, interior de un centro comercial) y otros. El material de superficie puede ser mampostería, alquitrán, asfalto, resinas, hormigón, cemento, piedra, estuco, azulejos, madera, materiales poliméricos y combinaciones de los mismos.

El procedimiento de la presente invención puede utilizarse para mejorar el tiempo de secado de pinturas de tráfico, marcas viales, pinturas de casas, revestimientos de mantenimiento para superficies exteriores o interiores de edificios, paredes, tejados y otras estructuras. La superficie del sustrato puede ser madera, metal (tal como aluminio, acero y otros), polímeros, escayola y otros. Otras aplicaciones incluyen el revestimiento de sustratos metálicos presentes en una amplia variedad de artículos manufacturados tales como señales, barcos y coches. Todos los sustratos pueden tener ya una o más capas de revestimiento o pintura existentes que pueden ser frescas o antiguas.

La formulación de revestimiento puede aplicarse a la superficie de un sustrato mediante una serie de modos conocidos por los expertos en la técnica. Algunos ejemplos son pintura con brocha, pulverizado, extrusión, inmersión y combinaciones de los mismos.

Las formulaciones de revestimiento útiles en el procedimiento de la presente invención requieren la presencia de un aglutinante de endurecimiento rápido. Son conocidos una serie de estos aglutinantes de endurecimiento rápido en la técnica como se discutieron anteriormente. Los aglutinantes de endurecimiento rápido adecuados incluyen:

(a): una dispersión acuosa que incluye:

(i): un polímero estabilizado aniónicamente que tiene una Tg de al menos -10ºC;

(ii): un polímero de poliamina funcional formado por monómero de amina o imina; y

(iii): una base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero de poliamina funcional;

(b): una dispersión acuosa que incluye:

(i): un polímero de poliamina funcional que es un polímero de látex que tiene grupos amina funcionales pendientes, en el que dicho polímero de látex tiene una Tg de al menos -10ºC; y

(ii): un base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado de dicho polímero de poliamina funcional;

(c): una dispersión acuosa que incluye:

(i): un polímero de poliamina funcional que es un polímero de látex que tiene grupos amino funcionales pendientes y grupos ácido funcionales pendientes,

: en el que la relación de grupos amina funcionales a grupos ácido funcionales es mayor de 3 a 1, y

: en el que dicho polímero de látex tiene una Tg de al menos - 10ºC;

: y

(ii): una base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado de dicho polímero de poliamina funcional;

(d): una dispersión acuosa que incluye:

(i): un polímero de poliamina funcional que es un polímero de látex que tiene grupos amina funcionales pendientes,

: en el que dicho polímero de látex que tiene grupos amina funcionales pendientes tiene una Tg de al menos -10ºC;

(ii): un polímero de látex que tiene grupos ácido funcionales pendientes,

: en el que dicho polímero de látex que tiene grupos ácido funcionales pendientes tiene una Tg de al menos -10ºC; y

(iii): una base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado de dicho polímero de poliamina funcional;

(e): una dispersión acuosa que incluye:

(i): una emulsión acuosa que contiene un polímero de poliamina funcional que tiene una Tg de al menos -10ºC, formado a partir de monómeros polimerizables, que incluye:

(A): ésteres alquílicos de ácido acrílico o metacrílico que tienen una porción de éster alquílico que contiene entre 1 y 18 átomos de carbono;

(B): de 0,1 a 5% en peso, basado en dicho polímero formador de película acrílica, de al menos un monómero de aminoacrilato secundario o terciario, o monómero de aminometacrilato secundario o terciario; y

(C): de 0,1 a 5% en peso, basado en el polímero formador de película acrílica, de monómero reticulable seleccionado del grupo constituido por acrilamida, metacrilamida, y N-alquilolacrilamida; y dicho polímero de poliamina funcional tiene menos de un 3% en peso, basado en dicho polímero formador de película, de monómero hidrófilo incorporado al mismo; y

(ii): base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado de dicho polímero de poliamina funcional;

(f): una composición que incluye:

(i): una dispersión acuosa que incluye polímero que tiene grupos catiónicos fuertes pendientes,

: en la que dicho polímero que tiene grupos catiónicos fuertes pendientes tiene una Tg de al menos -10ºC; y

(ii): una dispersión acuosa que incluye un polímero que tiene grupos ácido débil pendientes,

: en la que el polímero que tiene grupos ácido débil pendientes tiene una Tg igual o mayor a -10ºC; y

(g): una dispersión acuosa que incluye un polímero que tiene tanto grupos catiónicos fuertes pendientes como grupos ácido débil pendientes, teniendo el polímero una Tg de al menos -10ºC.

Además del aglutinante de endurecimiento rápido, la formulación de revestimiento puede contener opcionalmente un absorbente que acelere adicionalmente el secado del revestimiento. Los absorbentes adecuados incluyen polímeros orgánicos superabsorbentes, resinas de intercambio iónico, polímeros de esfera hueca, tamices moleculares, talcos, absorbentes inorgánicos tales como gel superabsorbente inorgánico y gel Sumica, materiales carbonáceos porosos, materiales carbonáceos no porosos y mezclas de los mismos.

El nivel de absorbente utilizado en la presente invención está en el intervalo de 0,01% en peso a 90% en peso, basado en el peso total del aglutinante de endurecimiento rápido. Es un intervalo preferido de 0,1% en peso a 70% en peso, más preferiblemente de 1% en peso a 30% en peso.

La formulación de revestimiento puede contener también componentes de revestimiento convencionales, especialmente aquellos utilizados en aplicaciones de revestimiento exterior incluyendo, pero sin limitación, espesantes; modificantes de la reología; tintes; agentes ecuestrantes; biocidas; dispersantes; pigmentos tales como dióxido de titanio, pigmentos orgánicos, negro de carbón; expansores, tales como carbonato de calcio, talco, arcillas, sílices y silicatos; cargas, tales como vidrio o microesferas poliméricas, cuarzo y arena; coalescentes; agentes humectantes; tensioactivos; aditivos de deslizamiento y antideslizantes; agentes reticulantes; antiespumantes; colorantes; adhesivos; ceras; conservantes; protectores de congelamiento/descongelamiento; inhibidores de la corrosión y antifloculantes.

Todos los intervalos dados a conocer en la presente memoria son inclusivos, y los mínimos y máximos de los intervalos anidados son combinables.

Ejemplos

Se preparó una formulación de pintura según la Tabla I.

TABLA I Formulación de pintura A

1

La formulación de pintura A se evaluó utilizando varios procedimientos de aplicación diferentes. El tiempo de secado de cada procedimiento se midió de la siguiente manera:

(1): aplicando líneas de 0,1016 m de ancho de cada formulación de pintura a un grosor de capa húmeda especificado sobre marcas viales existentes;

(2): aplicando opcionalmente una porción posterior de cada formulación de pintura sobre la primera porción aplicada mientras la porción anterior está húmeda (repetir esta etapa el número de aplicaciones deseadas);

(3): a un intervalo de tiempo especificado, conduciendo una camioneta Ford modelo F-350 aproximadamente a 32 km/h sobre las líneas;

(4): examinando en la superficie de carretera circundante la pintura blanca que se levantara por los neumáticos del vehículo y se depositara en otro sitio sobre la superficie de la carretera; y

(5): indicando el tiempo indicado en que había muy poca o ninguna pintura depositada sobre la carretera ("tiempo hasta sin marcas").

Las condiciones y resultados se muestran en la Tabla II.

TABLA II Evaluación de la formulación de pintura A

2

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  \begin{minipage}[t]{148mm}  \dagger  Aplicada aproximadamente
0,5 s después de aplicar la primera porción ( en húmedo sobre
húmedo ). \end{minipage} \cr 
 \begin{minipage}[t]{148mm} * Resina de intercambio iónico
Amberlite IR 120H a 150 g/m ^{2}  (aplicada entre la primera y
segunda porciones de revestimiento), disponible en Rohm and Haas
Company, Filadelfia, PA.
\end{minipage} \cr}

Los inventores han descubierto inesperadamente que el tiempo de secado se reduce significativamente al aplicar dos revestimientos separados de pintura ("en húmedo sobre húmedo"), en comparación con un revestimiento individual de pintura al mismo grosor de película húmeda total [procedimiento 2 frente a procedimiento 1 (comparativo) y procedimiento 4 frente a procedimiento 3 (comparativo)].

Claims

1. Un procedimiento de mejora del tiempo de secado de un revestimiento de marca de tráfico o vial, que comprende las etapas de:

(a): preparar una formulación de revestimiento con vehículo acuoso que contiene un aglutinante de endurecimiento rápido;

(b): aplicar una primera porción de dicha formulación de revestimiento a un sustrato para formar un primer revestimiento húmedo;

(c): aplicar al menos una segunda porción de dicha formulación de revestimiento al primer revestimiento húmedo antes de que dicho primer revestimiento húmedo se haya secado, para formar al menos un segundo revestimiento húmedo; y

(d): permitir que se sequen el primer revestimiento húmedo y dicho al menos un segundo revestimiento;

en el que el grosor total de dicho primer revestimiento húmedo y dicho al menos un segundo revestimiento es de 0,4 mm a 5,0 mm;

en el que dicha primera porción es de un 25% a un 75% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total; y

en el que dicha al menos una segunda porción es una sola aplicación y es de 25% a un 75% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha primera porción es de un 50% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total, y en el que dicha al menos una segunda porción es de un 50% en peso, basado en el peso de la formulación de revestimiento total.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho aglutinante de endurecimiento rápido comprende:

(a): un polímero estabilizado aniónicamente que tiene una Tg mayor de -10ºC;

(b): un polímero de poliamina funcional formado por monómero de amina o monómero imina; y

(c): una base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado de dicho polímero de poliamina funcional.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho aglutinante de endurecimiento rápido comprende:

(i): un polímero de poliamina funcional que comprende un polímero de látex que tiene grupos amina funcionales pendientes,

en el que dicho polímero de látex tiene una Tg de al menos -10ºC;

y

(ii): una base volátil en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado de dicho polímero de poliamina funcional.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la etapa de aplicar un absorbente a dicho sustrato antes o después de la aplicación de dicho primer revestimiento húmedo;

en el que dicho absorbente se selecciona del grupo constituido por resinas de intercambio iónico, polímeros de esfera hueca, tamices moleculares, talco, gel inorgánico superabsorbente, gel Sumica, material carbonáceo poroso, material carbonáceo no poroso y mezclas de los mismos.