ES2314463T3 - Composiciones de recubrimiento no acuoso. - Google Patents
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Abstract
Una composición de pigmento que comprende a) al menos un pigmento que comprende un producto de carbono modificado, que comprende un producto de carbono que tiene unido al menos un grupo orgánico, en el que el grupo orgánico comprende al menos un grupo iónico, al menos un grupo ionizable o una mezcla de los mismos, y b) al menos una composición dispersante que comprende i) al menos un tensioactivo aniónico que no se disuelve en agua a temperatura ambiente a concentraciones superiores al 2% y permanece soluble en estas condiciones durante más de un día, y ii) al menos un polímero que comprende al menos una sal de un grupo ácido carboxílico.
Description
Composiciones de recubrimiento no acuoso.
La presente invención se refiere a una
composición de pigmento modificado y a una composición de
recubrimiento no acuoso que comprende una composición dispersante
que comprende al menos un tensioactivo aniónico y al menos un
polímero que comprende al menos una sal de un grupo ácido
carboxílico.
Se usan composiciones de recubrimiento para
tratamientos decorativos, protectores y funcionales de muchas
clases de superficies. Estas superficies incluyen bobinas, metales,
electrodomésticos, muebles, aglomerados, maderos y madera
contrachapada, flotas, automóviles, latas y cartón. Algunos
recubrimientos, tales como de tuberías submarinas, son con fines
protectores. Otros, tales como recubrimientos exteriores de
automóviles, cumplen funciones tanto decorativas como protectoras.
Otros más proporcionan control de la fricción en la cubierta de
barcos o asientos de coches. Algunos recubrimientos controlan las
incrustaciones biológicas en el casco de embarcaciones, otras
protegen alimentos y bebidas en latas. Chips de silicio, paneles de
circuitos impresos, recubrimientos sobre fibras guiaondas para
transmisión de señales y recubrimientos magnéticos sobre cintas de
vídeo y discos de ordenador están entre muchas de las denominadas
aplicaciones de alta tecnología para recubrimientos.
Generalmente las composiciones de recubrimiento
de superficies son líquidos más o menos viscosos con tres
componentes básicos: una sustancia o combinación de sustancias
formadora de películas denominada la resina o el aglutinante, un
pigmento o una combinación de pigmentos y un líquido volátil. La
combinación de resina y líquido volátil con frecuencia se denomina
el vehículo. Los vehículos pueden ser acuosos o no acuosos y pueden
estar en forma de solución o como una dispersión de partículas de
aglutinante finas en un no disolvente. Los componentes y la
fabricación de composiciones de recubrimiento tales como
recubrimientos acuosos se describen adicionalmente en la Concise
Encyclopedia of Polymers, Science and Engineering, páginas
160-171 (1990), que se incorpora en este documento
como referencia.
Los pigmentos son partículas sólidas insolubles
finamente divididas dispersadas en el vehículo de recubrimiento y se
distribuyen por toda la resina o aglutinante en la película final.
Se ha usado una amplia diversidad de pigmentos negros y coloreados
convencionales en composiciones de recubrimiento. Además, se
describen tintas acuosas y no acuosas y composiciones de
recubrimiento que comprenden productos de carbono modificado que
tienen unidos grupos orgánicos en las patentes de Estados Unidos Nº
5.672.198 y 5.713.988, ambas incorporadas en su totalidad en este
documento como referencia.
También pueden añadirse tensioactivos a
composiciones de recubrimiento para ayudar a mejorar el rendimiento.
Típicamente, estos tensioactivos se usan en combinación con los
pigmentos de las composiciones de recubrimiento y, como tales, se
denominan por lo tanto dispersantes. Se han usado varias clases o
tipos diferentes de dispersantes en composiciones de recubrimiento.
La selección del dispersante depende de una diversidad de factores,
incluyendo las propiedades del pigmento, tamaño de partícula y el
tipo de resina o aglutinante. Sin embargo, el dispersante puede
tener con frecuencia un impacto negativo sobre propiedades tales
como el desarrollo del color. Por lo tanto, la cantidad de
dispersante debe ajustarse para los componentes usados para obtener
composiciones de recubrimiento con buenas propiedades globales.
Por lo tanto, aunque se han usado dispersantes
en composiciones de recubrimiento, sigue existiendo una necesidad de
composiciones dispersantes que permitan que se dispersen tipos
específicos de pigmentos en un vehículo no acuoso al tiempo que
también den como resultado un buen rendimiento de color.
La presente invención se refiere a una
composición de pigmento como se define en las reivindicaciones 1 a 3
y 8 a 12. La composición de pigmento puede estar en una forma seca o
estar presente en un vehículo acuoso.
La presente invención se refiere además a una
composición de recubrimiento no acuoso como se define en las
reivindicaciones 4 a 7.
Debe entenderse que tanto la descripción general
anterior como la descripción detallada siguiente son ejemplares y
explicativas solamente y pretenden proporcionar una explicación
adicional de la presente invención, según se reivindica.
La presente invención se refiere a composiciones
de pigmento y de recubrimiento no acuoso que comprenden
composiciones dispersantes.
La composición dispersante usada en la presente
invención comprende al menos un tensioactivo aniónico y al menos un
polímero que comprende al menos una sal de un grupo ácido
carboxílico. Además, la composición dispersante puede comprender
además un disolvente. El disolvente puede ser acuoso o no acuoso,
pero preferiblemente es un disolvente acuoso -es decir, el
disolvente comprende agua y, opcionalmente, disolventes solubles o
miscibles con agua. Preferiblemente, el disolvente es agua y la
composición dispersante es una composición dispersante a base de
agua.
El tensioactivo aniónico puede ser cualquier
tensioactivo que comprenda al menos un grupo iónico cargado
negativamente. Preferiblemente, el tensioactivo aniónico comprende
al menos una sal de un grupo sulfonato, tal como un alquil o
arilsulfonato. Por lo tanto, para esta realización preferida, el
tensioactivo aniónico comprende al menos un grupo que tiene la
fórmula con grupos R-SO_{3}^{-}M^{+}. R puede
ser cualquier grupo alquilo o uno arilo pero generalmente contiene
menos de 20 carbonos, por las razones de solubilidad que se
describen con más detalle a continuación. Son más preferidos los
tensioactivos aniónicos que comprenden una sal de un grupo
sulfosuccinato. La sal puede ser un contraión inorgánico o uno
orgánico del grupo aniónico del tensioactivo. Los ejemplos incluyen
Na^{+}, K^{+}, Li^{+}, NH_{4}^{+} y NR'_{4}^{+}, en
los que R' representa hidrógeno o un grupo orgánico tal como un
grupo arilo y/o alquilo sustituido o no sustituido. Se prefieren
sales inorgánicas tales como sal sódica o potásica. Por lo tanto, un
tensioactivo aniónico más preferido es un sulfosuccinato sódico,
incluyendo dialquil sulfosuccinatos sódicos tales como dioctil
sulfosuccinato sódico.
La composición dispersante usada en la presente
invención comprende además al menos un polímero que comprende al
menos una sal de un grupo ácido carboxílico. Los ejemplos incluyen
homopolímeros o copolímeros preparados a partir de ácido acrílico o
metacrílico y poliésteres, poliamidas o policarbonatos que contienen
grupos terminales -COOH. Preferiblemente, el polímero es un
copolímero de ácido acrílico o metacrílico y el polímero comprende
al menos una sal de un grupo repetido de ácido acrílico o
metacrílico.
La sal puede ser una sal inorgánica u orgánica.
Por lo tanto, la sal de un grupo ácido carboxílico tiene la fórmula
general -COO^{-} M^{+}, en la que M^{+} puede ser un contraión
inorgánico o un contraión orgánico. Los ejemplos incluyen Na^{+},
K^{+}, Li^{+}, NH_{4}^{+} y NR'_{4}^{+}, en los que R'
representa hidrógeno o un grupo orgánico tal como un grupo arilo y/o
alquilo sustituido o no sustituido. Preferiblemente, el polímero
comprende una sal de amonio de un grupo ácido carboxílico.
El peso molecular determina muchas propiedades
tanto de tensioactivos como de polímeros, incluyendo solubilidad,
viscosidad y estabilidad. Por lo tanto, aunque el tensioactivo
aniónico y el polímero usados en la composición dispersante pueden
tener cualquier peso molecular, generalmente, no se prefieren pesos
moleculares muy elevados. Por lo tanto, se prefiere que el peso
molecular del tensioactivo aniónico sea entre aproximadamente 100 y
10000, mas preferiblemente de aproximadamente 200 a 5000 y mucho más
preferiblemente, entre aproximadamente 400 y 1000. El peso
molecular del polímero que contiene un grupo ácido carboxílico puede
ser similar al descrito para el tensioactivo aniónico.
Preferiblemente, el peso molecular del polímero está entre
aproximadamente 500 y 100000, más preferiblemente entre
aproximadamente 5000 y 50000 y mucho más preferiblemente, entre
aproximadamente 10000 y 40000.
La composición dispersante puede comprender
además componentes adicionales, tales como antioxidantes, biocidas
y similares. Como se ha descrito anteriormente, en una realización
preferida, la composición dispersante comprende además un
disolvente acuoso, tal como agua. Además, el pH de la composición
puede ajustarse dependiendo del uso deseado del material. Por lo
tanto, la composición dispersante puede comprender además al menos
una base. Esta base puede corresponderse con la sal del polímero
que comprende al menos una sal de un ácido carboxílico. Los
ejemplos de bases incluyen aminas tales como reactivos de amoniaco e
hidróxido, tales como una sal que tiene un contraión hidróxido
incluyendo, pero sin limitación, hidróxido de sodio, hidróxido de
potasio, hidróxido de litio e hidróxido de amonio. También pueden
usarse otras sales de hidróxido, así como mezclas de reactivos de
hidróxido. Además, también pueden usarse otros reactivos alcalinos
que generan iones OH^{-} en un medio acuoso. Los ejemplos incluyen
carbonatos tales como carbonato de sodio, bicarbonatos tales como
bicarbonato de sodio y alcóxidos tales como metóxido de sodio y
etóxido de sodio.
La cantidad de cada componente puede variarse
dependiendo del uso pretendido de la composición dispersante. La
cantidad de tensioactivo no iónico está típicamente entre
aproximadamente el 5% y el 20%, preferiblemente entre
aproximadamente el 9% y el 16% y, más preferiblemente, entre
aproximadamente el 11% y el 14%, en base al peso total de la
composición dispersante. La cantidad de polímero que comprende al
menos una sal de un grupo ácido carboxílico está generalmente entre
aproximadamente el 3% y el 25%, preferiblemente entre
aproximadamente el 7% y el 20% y, más preferiblemente, entre
aproximadamente el 10% y el 15% en base al peso total de la
composición dispersante.
Como se ha descrito anteriormente,
preferiblemente la composición dispersante comprende además un
disolvente acuoso, tal como agua. Para esta realización preferida,
el % de sólidos de la composición dispersante es preferiblemente
superior al 10%, más preferiblemente, superior al 15% y, más
preferiblemente, superior al 25%.
El tensioactivo aniónico es un material
insoluble en agua. Mediante "insoluble" se entiende que no se
disuelve en agua a temperatura ambiente a concentraciones
superiores al 2% y que permanece soluble en estas condiciones
durante más de un día. La insolubilidad puede ser el resultado de
muchos factores diferentes. Por ejemplo, cuando el tensioactivo
aniónico es una sal de un alquilsulfonato, la insolubilidad puede
ser el resultado del tipo de grupo alquilo y el tipo de sal o
contraión. Puesto que el tensioactivo aniónico es insoluble en
agua, el polímero que comprende al menos una sal de un grupo ácido
carboxílico debe ser soluble en agua. Por lo tanto, puede decirse
que el polímero actúa como un agente dispersante o solubilizante
para el tensioactivo no iónico insoluble en agua, produciendo de
este modo una solución o dispersión acuosa del tensioactivo
insoluble.
La presente invención se refiere a una
composición de pigmento que comprende al menos un pigmento y la
composición dispersante descrita anteriormente.
La composición de pigmento de la presente
invención comprende un pigmento modificado que tiene unido al menos
un grupo orgánico, como se describe adicionalmente a continuación.
Preferiblemente, el pigmento modificado es un producto de carbono
modificado. El producto de carbono modificado puede tener valores de
área superficial BET entre aproximadamente 350 y 600 m^{2}/g y,
más preferiblemente, entre aproximadamente 350 y 500 m^{2}/g.
Aunque puede usarse cualquier producto de carbono modificado con
valores de área superficial BET superiores o iguales a 350
m^{2}/g en la composición de pigmento de la presente invención, se
prefieren los que tienen adicionalmente valores de DBPA entre
aproximadamente 60 y 150 ml/100 g. Son más preferidos los que tienen
adicionalmente un valor de DBPA entre 80 y 120 ml/100 g.
Los productos de carbono modificados se preparan
usando métodos conocidos por los especialistas en la técnica, de tal
modo que se unen grupos químicos (por ejemplo, poliméricos y
orgánicos) al pigmento, proporcionando una unión más estable de los
grupos sobre el pigmento en comparación con grupos adsorbidos, por
ejemplo, polímeros, tensioactivos y similares. Por ejemplo, los
productos de carbono modificado pueden prepararse usando los métodos
descritos en las patentes de Estados Unidos Nº 5.554.739, 5.851.280,
6.042.643, 5.707.432 y 5.837.045 y la Publicación PCT WO 99/23174.
Los productos de carbono modificado pueden prepararse a partir de
cualquiera de los productos de carbono descritos a continuación.
Por ejemplo, los negros de humo pueden
denominarse negros colorantes fuertes, negros colorantes medios o
negros colorantes normales en base a su intensidad de color. Puede
usarse cualquiera de estos negros de humo para la composición de
pigmento de la presente invención. Preferiblemente, la composición
de pigmento comprende productos de carbono denominados en la técnica
negros colorantes fuertes que tienen generalmente valores de área
superficial BET superiores o iguales a aproximadamente 240
m^{2}/g. Preferiblemente, los negros de humo colorantes fuertes
usados en la composición de pigmentos de la presente invención tiene
unos valores de área superficial BET superiores o iguales a
aproximadamente 300 m^{2}/g, más preferiblemente superiores o
iguales a 400 m^{2}/g y mucho más preferiblemente, superiores o
iguales a aproximadamente 500 m^{2}/g. Los ejemplos de negros
colorantes fuertes incluyen, pero sin limitación Monarch® 1000,
Monarch® 1100, Monarch® 1300, Monarch® 1400, Monarch® 1500, Black
Pearls® 1000, Black Pearls® 1100, Black Pearls® 1300 y Black Pearls®
1400.
Estos denominados negros de humo colorantes
fuertes tienen además valores de DBPA (absorción de dibutil ftalato)
definidos. La DBPA es una medida de la estructura o ramificación del
producto de carbono. Cuanto mayor la estructura, en general, mejor
la dispersabilidad del producto de carbono en, por ejemplo, una
composición de recubrimiento. Sin embargo, cuanto mayor la
estructura, mayor la viscosidad de la composición de recubrimiento.
Además, generalmente una estructura mayor da como resultado un
rendimiento de color más escaso -menor brillo y profundidad de color
negro. Por lo tanto, los negros de humo colorantes fuertes
preferidos tendrán valores de DBPA entre aproximadamente 50 y 150
ml/100 g. Son más preferidos los que tienen además un valor de DBPA
de entre aproximadamente 50 y
100 ml/100 g.
100 ml/100 g.
La composición de pigmento de la presente
invención puede comprender productos de carbono denominados en la
técnica negros colorantes medios y, generalmente, tienen valores de
área superficial BET de entre aproximadamente 150 m^{2}/g y 240
m^{2}/g. Preferiblemente, los negros de humo colorantes medios
usados en la composición de pigmento de la presente invención tienen
valores de área superficial BET de entre aproximadamente 170 y 240
m^{2}/g y, más preferiblemente, de entre aproximadamente 200 y 230
m^{2}/g. Los negros colorantes medios tienen además valores de
DBPA de entre aproximadamente 50 y 150 ml/100 g. Son más preferidos
los que tienen además un valor de DBPA de entre aproximadamente 60 y
130 ml/100 g. Los ejemplos de negros colorantes medios incluyen,
pero sin limitación, Monarch® 700, Monarch® 800, Monarch® 880,
Monarch® 900, Black Pearls® 700, Black Pearls® 800. Black Pearls®
880 y Black Pearls® 900.
La composición de pigmento de la presente
invención puede comprender negros de humo que se han oxidado para
aumentar la cantidad de funcionalidades de oxígeno en la superficie.
Se conocen bien en la técnica negros de humo oxidados y,
típicamente, se preparan mediante la reacción de un oxidante, tal
como ácido nítrico u ozono, con un negro humo de base. Típicamente,
el aumento de funcionalidad en la superficie da origen a una
disminución en el pH. Por lo tanto, los negros de humo oxidados son
típicamente ácidos.
Preferiblemente, el producto de carbono es negro
de humo o un negro de humo oxidado.
El grupo orgánico unido se selecciona
dependiendo de una diversidad de factores, incluyendo los
componentes específicos de la composición dispersante, así como el
uso pretendido de la composición de pigmento. De acuerdo con la
presente invención, el grupo orgánico puede comprender un grupo
iónico, un grupo ionizable o una mezcla de un grupo iónico y un
grupo ionizable. Un grupo iónico es aniónico o catiónico y se asocia
con un contraión de la carga opuesta, incluyendo contraiones
inorgánicos u orgánicos tales como Na^{+}, K^{+}, Li^{+},
NH_{4}^{+}, NR'_{4}^{+} acetato, NO_{3}, SO_{4}^{-2},
OH^{-} y Cl^{-}, donde R' representa hidrógeno o un grupo
orgánico tal como un grupo arilo y/o alquilo sustituido o no
sustituido. Un grupo ionizable es uno que es capaz de formar un
grupo iónico en el medio de uso. Por lo tanto, preferiblemente el
grupo orgánico es un grupo iónico orgánico. Los grupos iónicos
orgánicos incluyen los descritos en la Patente de Estados Unidos Nº
5.698.016.
Preferiblemente, el grupo orgánico comprende al
menos un grupo aniónico, que es un grupo iónico cargado
negativamente. Pueden generarse grupos aniónicos a partir de grupos
que tienen sustituyentes ionizables que pueden formar aniones, tales
como sustituyentes ácidos, o puede ser el anión en las sales de
sustituyentes ionizables. Preferiblemente, cuando el sustituyente
ionizable forma un anión, el sustituyente ionizable tiene un pKa de
menos de 11. El grupo iónico orgánico puede generarse
adicionalmente a partir de una especie que tiene grupos ionizables
con un pKa de menos de 11 y sales de sustituyentes ionizables que
tienen un pKa de menos de 11. El pKa del sustituyente ionizable se
refiere al pKa del sustituyente ionizable como una totalidad, no
sólo del sustituyente ácido. Más preferiblemente, el pKa es menor de
10 y, más preferiblemente, menor de 9.
Los ejemplos representativos de grupos iónicos
incluyen -COO^{-}, -SO_{3}^{-}, HPO_{3}- y -PO_{3}^{-2}.
Los ejemplos representativos de grupos ionizables incluyen -COOH,
-SO_{3}H, -PO_{3}H_{2}, -SO_{2}NH_{2} y -SO_{2}NHCOR',
donde R' representa hidrógeno o un grupo orgánico tal como un grupo
arilo y/o alquilo sustituido o no sustituido. Son especies
particularmente preferidas -COO^{-} y -SO_{3}^{-}.
Preferiblemente, el grupo iónico orgánico se genera a partir de un
grupo carboxifenilo sustituido o no sustituido o un grupo
sulfofenilo sustituido o no sustituido. Son grupos iónicos orgánicos
específicos -C_{6}H_{4}CO_{2}^{-} y
-C_{6}H_{4}CO_{3}^{-}. Son más preferidos los grupos unidos
que comprenden grupos iónicos o ionizables cuando la composición de
pigmento comprende además un vehículo acuoso.
La cantidad de grupos unidos puede variarse
dependiendo del uso pretendido de la composición de pigmento. Por
ejemplo, la cantidad de grupos orgánicos unidos sobre los productos
de carbono modificados se selecciona para obtener el rendimiento
deseado de la composición de pigmento en las composiciones de
recubrimiento de la presente invención. En general, la cantidad de
grupos orgánicos unidos es de aproximadamente 0,001 a
aproximadamente 10,0 micromoles de grupo orgánico por m^{2} de
área superficial de pigmento (área superficial como se mide por
adsorción de nitrógeno y, en particular, el método del área t).
Preferiblemente, la cantidad de grupos orgánicos unidos está entre
aproximadamente 0,1 y aproximadamente 5,0 micromoles por m^{2} y
mucho más preferiblemente, la cantidad de grupos orgánicos unidos
está entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,7 micromoles por
m^{2}. La cantidad unida puede variarse dependiendo del grupo
unido específico y puede ajustarse dependiendo de, por ejemplo, el
tamaño del grupo unido o la funcionalidad del grupo iónico. Además,
también está dentro del alcance de la presente invención tener más
de un tipo de grupo unido sobre el producto de carbono para
proporcionar el mejor rendimiento global.
Los productos de carbono modificados pueden
purificarse por lavado, tal como mediante filtración, centrifugación
o una combinación de los dos métodos para eliminar materiales sin
procesar sin reaccionar, sales subproducto y otras impurezas de la
reacción. Los productos también pueden aislarse, por ejemplo, por
evaporación o pueden recuperarse por filtración y secado usando
técnicas conocidas por los especialistas en la técnica. Las
dispersiones de los productos de carbono modificados pueden
purificarse adicionalmente o clasificarse para eliminar impurezas y
otras especies libres indeseables que pueden coexistir en la
dispersión como resultado del proceso de fabricación. Por ejemplo,
una dispersión del producto de carbono modificado puede someterse a
una etapa de clasificación, tal como centrifugación, para eliminar
sustancialmente partículas que tienen un tamaño superior a
aproximadamente 1,0 micrómetros. Además, la dispersión puede
purificarse para eliminar cualquier especie libre no deseada, tal
como agente de tratamiento sin reaccionar. Pueden usarse técnicas
conocidas de ultrafiltración/diafiltración usando una membrana o
intercambio de iones para purificar la dispersión y eliminar una
cantidad sustancial de especies iónicas y no deseadas libres.
Además, un intercambio opcional de contraiones, por el que los
contraiones que forman parte de los productos de carbono modificados
pueden intercambiarse o sustituirse con contraiones alternativos
(incluyendo, por ejemplo, iones anfífilos) utilizando técnicas de
intercambio de iones conocidas tales como ultrafiltración, ósmosis
inversa, columnas de intercambio iónico y similares. Los ejemplos
particulares de contraiones que pueden intercambiarse incluyen,
pero sin limitación, Na^{+}, K^{+}, Li^{+}, NH_{4}^{+},
Ca^{2+}, Mg^{2+}, Cl^{-}, NO_{3}^{-}, NO_{2}^{-},
acetato y Br. La eliminación de impurezas de los productos de
carbono modificados también puede mejorar el rendimiento de las
composiciones de pigmento, en particular, en las composiciones de
recubrimiento descritas a continuación.
Las composiciones de pigmento pueden prepararse
por cualquier método conocido por el especialista en la técnica. En
particular, los componentes pueden añadirse en cualquier orden. Por
ejemplo, para una composición de pigmento que comprende un producto
de carbono modificado, la composición dispersante puede añadirse al
producto de carbono modificado o viceversa. Además, la composición
dispersante puede añadirse en cualquier momento a lo largo del
proceso de preparación y aislamiento del pigmento. Por ejemplo, para
una composición de pigmento que comprende un producto de carbono
modificado, la composición dispersante puede añadirse antes o
después de una etapa de granulación (u otras etapas para modificar
la forma del producto para una manipulación mejorada), una etapa de
secado o una etapa de preenvasado.
Las composiciones dispersante y de pigmento de
la presente invención pueden usarse en una diversidad de
aplicaciones. Los ejemplos incluyen tintas, incluyendo tintas de
impresión por chorro de tinta, recubrimientos, adhesivos, plásticos
y selladores. En particular, se ha descubierto que las composiciones
dispersante y de pigmento descritas en este documento son útiles en
aplicaciones de recubrimientos acuosos.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a
una composición de recubrimiento acuoso que comprende un vehículo
acuoso, al menos un pigmento y al menos una composición dispersante.
La composición de pigmento y dispersante son como se han descrito
anteriormente.
En general, como se ha analizado anteriormente,
una composición de recubrimiento comprende un pigmento dispersado en
un disolvente y un aglutinante o resina (el vehículo). El vehículo
para las composiciones de recubrimiento de la presente invención es
un vehículo no acuoso y comprende un disolvente no acuoso y una
resina. La composición del vehículo puede variar dependiendo de las
condiciones y necesidades del recubrimiento final. Por ejemplo, el
contenido de resina puede variar entre aproximadamente el
70-100%.
La resina puede ser cualquier resina usada en
composiciones de recubrimiento no acuoso. Los ejemplos de resinas o
aglutinantes útiles para la composición de recubrimiento no acuoso
de la presente invención incluyen, pero sin limitación, resinas
acrílicas, resinas alquídicas, resinas de poliuretano, resinas epoxi
y resinas de copolímero de cloruro de vinilo. El disolvente no
acuoso puede incluir cualquier disolvente orgánico tal como un
disolvente aromático (tal como xileno), un disolvente acetato (tal
como butil acetato), un disolvente cetona (tal como acetona o
metiletil cetona) o un glicol. El disolvente no acuoso
frecuentemente está relacionado con el tipo de resina o aglutinante
y también dependerá de la formulación usada y la aplicación final.
El disolvente no acuoso puede ser miscible en agua. Por lo tanto, el
disolvente no acuoso puede incluir algo de agua, pero en cantidades
que son reducidas, tal como aproximadamente el 0% y el 20%.
El vehículo también puede contener aditivos
opcionales que pueden usarse para mejorar propiedades tales como
viscosidad, nivelación y tiempo de secado. Los ejemplos incluyen
codisolventes (en particular, disolventes solubles en agua para
recubrimientos acuosos), tensioactivos y cargas tales como arcillas,
talcos, sílices y carbonatos. Además, pueden añadirse modificadores
de flujo, adyuvantes de nivelación y biocidas.
Las composiciones de recubrimiento de la
presente invención pueden prepararse usando cualquier técnica
conocida por los especialistas en la técnica. Por lo tanto, por
ejemplo, el pigmento puede combinarse con un vehículo líquido y
otros componentes de recubrimiento en una mezcladora y/o molino de
alta velocidad. La cantidad de producto de carbono usado en las
composiciones de recubrimiento de la presente invención depende del
rendimiento deseado del recubrimiento resultante. En general, estas
composiciones de recubrimiento comprenden hasta aproximadamente el
30% en peso de pigmento, tal como un producto de carbono. La
cantidad de producto de carbono puede ajustarse para optimizar
propiedades tales como profundidad de color negro, viscosidad y
estabilidad de la dispersión.
Las composiciones de recubrimiento de la
presente invención pueden usarse en una diversidad de aplicaciones
de uso final diferentes, tales como, por ejemplo, capa de pintura
final de automóviles, para dar recubrimientos con propiedades de
rendimiento global mejoradas. Las composiciones de pigmento de la
presente invención pueden dispersarse fácilmente en las
composiciones de recubrimiento para obtener recubrimientos con una
profundidad de color negro y un matiz azul mejorados. Esta invención
se aclarará adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, que
pretenden ser puramente ejemplares de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Este ejemplo describe la preparación de una
composición dispersante ejemplar para el uso en la presente
invención.
En un vaso de precipitados colocado sobre una
placa caliente ajustada a 70ºC se añadieron 250 g de agua. Una vez
que la temperatura alcanzó 70ºC, se añadieron lentamente 75 g de
Aerosol OT (un tensioactivo aniónico). Después de aproximadamente 45
minutos de agitación continua, se añadió una premezcla de 3,5 g de
amoniaco y 56,5 g de agua y mezcla se agitó con buena agitación
durante aproximadamente 5 minutos. A esto se añadieron 75 g de
NeoCryl BT-24 (una resina acrílica acuosa). Mientras
que la temperatura se mantuvo aproximadamente en 60ºC, la mezcla se
agitó con buena agitación durante otros 10 minutos. La composición
dispersante resultante se usó después para la preparación de una
composición de pigmento, como se describe en más detalle a
continuación.
Este ejemplo describe la preparación de una
composición de pigmento ejemplar de la presente invención.
Se calentó una granuladora de dientes (10
caballos de vapor) a 70ºC. Se añadieron 300 g de negro pigmento
Emperor® 2000 (un negro de humo modificado que tiene unidos grupos
-C_{6}H_{4}-SO_{3}Na disponibles en Cabot
Corporation) a la cámara granuladora y se premezclaron a 400 rpm
durante 2 minutos. También se añadieron 85 g de la composición
dispersante del Ejemplo 1 a la cámara y se continuó con la mezcla
durante otros 10 minutos a 500 rpm. La composición de pigmento
resultante se retiró después de la cámara, se secó a
60-70ºC en un horno durante 3 horas y se usó para
preparar composiciones de recubrimiento como se describe en más
detalle a continuación.
Ejemplo 3 y Ejemplos comparativos
1-5
El Ejemplo 3 demuestra la preparación y el
análisis de una composición de recubrimiento ejemplar de la presente
invención.
Para este ejemplo y los ejemplos comparativos,
se siguió el procedimiento siguiente. Se preparó una base de
molienda por premezcla de 35 partes de xileno con 15 partes de
DisperBYK 161 (un agente dispersante disponible en BYK Chemie) en
presencia de 45 partes de Macrynal 510 (una resina disponible en
UCB), en una mezcladora DisperMat de alta velocidad con buena
agitación durante 2-3 minutos. A esta premezcla se
añadieron 10 partes del pigmento deseado (mostrado en la siguiente
Tabla 1) a 2000 rpm durante 2 minutos. Después, la velocidad de
mezcla se aumentó hasta 4000 rpm durante otros 5 minutos. La mezcla
resultante se recirculó después a través de un molino Eiger a
velocidad periférica de 10,0 m/s durante 20 minutos a temperatura
ambiente usando perlas de silicato de circonio
(0,6-0,8 mm). La base de molienda resultante se usó
después para la preparación de una composición de recubrimiento.
Se preparó una composición de recubrimiento por
mezcla de 400 partes de Setalux Macrynal 510 con 97,5 partes de
resina de melamina Cymel 325 (disponible en Cytec) en presencia de
100 partes de acetato de butilo hasta que se consiguió una solución
homogénea para crear una mezcla madre diluida. Se combinaron 59,75
partes de esta mezcla madre diluida y 10 partes de la base de
molienda que se ha descrito anteriormente con buena agitación para
preparar una composición de recubrimiento final.
Se preparó un recubrimiento base por
pulverización de la composición de recubrimiento sobre acero
laminado en frío. Esto se usó para un sistema de monorrecubrimiento.
Los paneles se sometieron a vaporización instantánea a temperatura
ambiente durante 10 minutos y a secado forzado a 150ºC durante 20
minutos para curarlos.
Se midieron las propiedades de los
recubrimientos resultantes y se muestran en la siguiente Tabla 1. Se
usó un Colorímetro Hunter para medir los valores L (profundidad de
color negro), a (matiz rojo) y b (matiz azul). Un valor L inferior
significa un mayor nivel de profundidad de color negro mientras que
cuanto más negativo un valor para b, mejor el matiz azul. Mc es el
valor de negro dependiente del color que puede calcularse a partir
de L, a y b. Un valor Mc superior también indica un mayor nivel de
profundidad de color negro.
Como puede observarse a partir de los resultados
de la Tabla 1, la composición de recubrimiento del Ejemplo 3 tiene
un valor Mc considerablemente superior junto con un valor L mucho
menor tanto en los sistemas de monorrecubrimiento como de
recubrimiento base/recubrimiento transparente. Además, el matiz azul
es comparable o, en la mayoría de los casos, también mejoró. Por lo
tanto, de acuerdo con la presente invención, las composiciones de
dispersante pueden usarse para preparar composiciones de pigmentos
que proporcionen una composición de recubrimiento con una buena
profundidad de color negro y matiz azul en comparación con
composiciones de recubrimiento de los Ejemplos Comparativos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 4 y Ejemplos Comparativos 6
-10
El Ejemplo 4 demuestra la preparación y el
análisis de una composición de recubrimiento ejemplar de la presente
invención.
Para este ejemplo y los ejemplos comparativos,
se preparó una base de molienda usando un procedimiento similar al
del Ejemplo 3. Se preparó una base de molienda por premezcla de 35
partes de xileno con 15 partes de DisperBYK 161 (un agente
dispersante disponible en BYK Chemie) en presencia de 45 partes de
Setalux 17-1445 (una resina disponible en Azko
Nobel) en una mezcladora DisperMat de alta velocidad con buena
agitación durante 2-3 minutos. A esta premezcla se
añadieron 10 partes del pigmento deseado (mostrado en la siguiente
Tabla 2) a 2000 rpm durante 2 minutos. Después, la velocidad de
mezcla se aumentó hasta 4000 rpm durante otros 5 minutos. La mezcla
resultante se recirculó después a través de un molino Eiger a
velocidad periférica de 10,0 m/s durante 20 minutos a temperatura
ambiente usando perlas de silicato de circonio
(0,6-0,8 mm). La base de molienda resultante se usó
después para preparar una composición de recubrimiento.
Se preparó una composición de recubrimiento por
mezcla de 400 partes de Setalux 17-1445 con 97,5
partes de resina de melamina Cymel 325 (disponible en Cytec) en
presencia de 100 partes de acetato de butilo hasta que se consiguió
una solución homogénea para crear una mezcla madre diluida. Se
combinaron 59,75 partes de esta mezcla madre diluida y 10 partes de
la base de molienda que se ha descrito anteriormente con buena
agitación para preparar una composición de recubrimiento final.
Se preparó un recubrimiento base por
pulverización de la composición de recubrimiento sobre acero
laminado en frío. Esto se usó para un sistema de monorrecubrimiento.
Los paneles se sometieron a vaporización instantánea a temperatura
ambiente durante 10 minutos y a secado forzado a 150ºC durante 20
minutos para curarlos.
Se midieron las propiedades de los
recubrimientos resultantes y se muestran en la siguiente Tabla 1. Se
usó un Colorímetro Hunter para medir los valores L (profundidad de
color negro), a (matiz rojo) y b (matiz azul). Un valor L inferior
significa un mayor nivel de profundidad de color negro mientras que
cuanto más negativo un valor para b, mejor el matiz azul. Mc es el
valor de negro dependiente del color que puede calcularse a partir
de L, a y b. Un valor Mc superior también indica un mayor nivel de
profundidad de color negro.
\vskip1.000000\baselineskip
Como puede observarse a partir de los resultados
de la Tabla 1, la composición de recubrimiento del Ejemplo 3 tiene
un valor de Mc considerablemente superior junto con un valor de L
mucho menor tanto en los sistemas de monorrecubrimiento como de
recubrimiento base/recubrimiento transparente. Además, el matiz azul
es comparable o, en la mayoría de los casos, también mejoró. Por lo
tanto, de acuerdo con la presente invención, las composiciones
dispersantes pueden usarse para preparar composiciones de pigmento
que proporcionen una composición de recubrimiento con buena
profundidad de color negro y matiz azul en comparación con
composiciones de recubrimiento de los Ejemplos Comparativos.
Como resultado, se ha descubierto que las
composiciones de recubrimiento de la presente invención, que
contienen las composiciones de pigmento y las composiciones
dispersantes descritas en este documento, proporcionan un
rendimiento de color elevado en aplicaciones de recubrimiento.
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas de la presente invención se ha presentado con fines de
ilustración y descripción. No pretende ser exhaustiva o limitar la
invención a la forma exacta descrita. Son posibles modificaciones y
variaciones a la luz de los contenidos anteriores o pueden
adquirirse de la práctica de la invención. Las realizaciones se
seleccionaron y se describieron para explicar los principios de la
invención y su aplicación práctica para permitir a un especialista
en la técnica utilizar la invención en diversas realizaciones y con
diversas modificaciones según sean convenientes para el uso
particular que se contemple. Se pretende que el alcance de la
invención se defina por las reivindicaciones adjuntas a este
documento.
Claims (12)
1. Una composición de pigmento que comprende
- a)
- al menos un pigmento que comprende un producto de carbono modificado, que comprende un producto de carbono que tiene unido al menos un grupo orgánico, en el que el grupo orgánico comprende al menos un grupo iónico, al menos un grupo ionizable o una mezcla de los mismos, y
- b)
- al menos una composición dispersante que comprende
- i)
- al menos un tensioactivo aniónico que no se disuelve en agua a temperatura ambiente a concentraciones superiores al 2% y permanece soluble en estas condiciones durante más de un día, y
- ii)
- al menos un polímero que comprende al menos una sal de un grupo ácido carboxílico.
2. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que el grupo orgánico comprende al menos un
grupo carboxílico, un grupo sulfonato, o sales de los mismos,
preferiblemente un grupo carboxifenilo, un grupo sulfofenilo o sales
de los mismos.
3. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que el tensioactivo aniónico de la
composición dispersante es un dialquil sulfosuccinato sódico, el
polímero es una sal de amonio de un copolímero de ácido acrílico y
metilmetacrilato y el pigmento es un producto de carbono modificado
que comprende un producto de carbono que tiene unido al menos un
grupo sulfonato.
4. Una composición de recubrimiento no acuoso
que comprende:
- a)
- un vehículo no acuoso que comprende una resina y un disolvente no acuoso y
- b)
- una composición de pigmento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
5. La composición de recubrimiento no acuoso de
la reivindicación 4, en la que la resina es una resina acrílica, una
resina de poliuretano, una resina epoxi, una resina de poliéster,
una resina alquídica o una resina de copolímero de cloruro de
vinilo, preferiblemente una resina acrílica.
6. La composición de recubrimiento no acuoso de
la reivindicación 4, en la que el disolvente no acuoso es un
disolvente aromático, un disolvente acetato, un disolvente cetona o
un glicol, preferiblemente xileno, butil acetato, acetona o
metiletil cetona.
7. La composición de recubrimiento no acuoso de
la reivindicación 4, en la que el tensioactivo aniónico y el
polímero de la composición dispersante son respectivamente un
dialquil sulfosuccionato sódico y una sal de amonio de un copolímero
de ácido acrílico y metilmetacrilato y el pigmento de la composición
de pigmento es un producto de carbono modificado que comprende un
producto de carbono que tiene unido al menos un grupo sulfonato.
8. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que la composición de pigmento comprende
además un vehículo acuoso.
9. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que el al menos un grupo iónico comprende un
grupo aniónico.
10. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que el al menos un polímero comprende un
copolímero de ácido acrílico.
11. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que el al menos un polímero es soluble en
agua.
12. La composición de pigmento de la
reivindicación 1, en la que el al menos un polímero tiene un peso
molecular entre aproximadamente 5.000 y 50.000.
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