ES2316004T3 - Pintura y procedimiento de produccion de la misma. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para producir una pintura mate fotocatalíticamente efectiva, autolimpiante, altamente hidrófuga, de secado oxidativo, a base de agua y que se puede enjugar con características antibacterianas y de barrera, que presenta unas características mecánicas y químicas mejoradas tales como resistencia a los rayos UV, resistencia a los álcalis, resistencia a la abrasión, resistencia a la corrosión, repelencia de la suciedad; que comprende las etapas siguientes: i. hidrólisis parcial de silanos portadores de metiltrietoxisilano, metilmetoxisilano, orto-silicato de tetrametilo, silicato de tetraetilo, 3-glicidiloxipropiltrimetoxisilano, etc. o silanos no hidrolizados, silanos portadores de grupo vinilo, metacriloílo, fenilo, flúor, amino, mercapto, etc., o silanos seleccionados de entre las combinaciones de dichos silanos en unas proporciones determinadas, a temperatura de interior durante por lo menos 24 horas, en un medio cuyo pH no es superior a 2, ii. modificación de las superficies de dióxido de titanio calcinado a una temperatura ambiente de 100ºC por la adición de los hidrolizados obtenidos mediante la hidrólisis parcial de silanos a 5-25 nm, preferentemente aproximadamente 5 nm, partículas de dióxido de titanio calcinado de tipo anatasa que comprenden el carbonato cálcico, iii. dispersión de los dióxidos de titanio calcinados de tamaño nanométrico con las superficies modificadas en resinas a base de agua, de secado oxidativo, iv. mezclar el producto obtenido con cargas de pintura conocidas en la técnica en unas proporciones determinadas.
Description
Pintura y procedimiento de producción de la
misma.
La presente invención se refiere a la capa de
acabado de una pintura de secado oxidativo, autolimpiante, que
presenta un efecto fotocatalítico y que es a base de agua, y el
procedimiento de producción de la misma.
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Las pinturas que presentan un efecto
fotocatalítico se realizan mediante formas de realización conocidas
en la técnica.
El documento CN 1424365 da a conocer un acabado
antibacteriano y el procedimiento de preparación del mismo, que
utiliza dióxido de titanio de tamaño nanométrico degradable
fotocatalíticamente. Dicho acabado se realiza mezclando
respectivamente y proporcionalmente, hexametafosfato de sodio,
silicato, agentes solidificantes inorgánicos y agua con nano
TiO_{2} de tipo anatasa.
El documento CN 1392210 describe una pintura de
emulsión acuosa ecológica con una resistencia elevada a la abrasión
y el procedimiento de producción de la misma. Dicha pintura se
realiza mediante una emulsión de agua, materia estructurada en red,
materia con función nanométrica, materia con radicales hidrófilos e
hidrófobos, un agente solidificante y elementos auxiliares.
El documento JP 2000234070 describe una pintura
impermeable al agua y antibacteriana con una resistencia elevada al
ensuciamiento, realizada al mezclar silicato de etilo y un
aglutinante de silano con una disolución de alcohol que comprende
un agente fotocatalítico disperso tal como dióxido de titanio o
dióxido de silicona y añadiendo una composición de siloxano
polialquílico a la mezcla realizada y metilmetoxisiloxano en una
disolución de alcohol isopropílico disuelto.
El documento JP 2001055799 da a conocer un
revestimiento trasparente para paredes exteriores, que comprende
dióxido de titanio nanométrico de tipo anatasa.
Sin embargo, en las formas de realización
mencionadas anteriormente la característica de resistencia al agua
por parte de los productos obtenidos es baja debido a sus
estructuras hidrófilas. Resulta necesario aplicar una pintura de
revestimiento separada antes de aplicar la pintura fotocatalítica.
Dicha capa significa una pérdida de tiempo e incrementa los costes
de la mano de obra y el coste final. Además, los productos de las
técnicas anteriores no presentan unas buenas características
mecánicas de resistencia ante la oxidación y la suciedad, los rayos
UV, la abrasión y los álcalis. Y asimismo no presentan las
características requeridas de barrera y antibacterianas.
\vskip1.000000\baselineskip
El objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar una capa de acabado de pintura de secado oxidativo
autolimpiante, que presente un efecto fotocatalítico y que sea a
base de agua, y el procedimiento de producción de la misma.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar una pintura con unas buenas características
mecánicas de resistencia a los rayos UV, resistencia a los álcalis,
resistencia a la corrosión y al ensuciamiento y a la abrasión, que
presente un efecto fotocatalítico y un procedimiento de producción
de la misma.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar una pintura mate que se pueda enjugar y que resulte
fotocatalíticamente efectiva, que presente unas características
antibacterianas y de barrera y el procedimiento de producción de la
misma.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar una pintura mate que presente un efecto
fotocatalítico, que requiera menos energía para su producción, unos
costes inferiores en mano de obra y que resulte más económica y un
procedimiento de producción de la misma.
Con el fin de alcanzar los objetivos de la
presente invención, dicho procedimiento comprende básicamente las
etapas siguientes:
- -
- hidrólisis parcial de silanos,
- -
- modificación de la superficie de las partículas de óxidos metálicos de tamaño nanométrico con el hidrolizado obtenido,
- -
- dispersión de los óxidos metálicos de tamaño nanométrico con las superficies modificadas en las resinas,
- -
- mezcla del producto obtenido con determinadas formulaciones de pinturas conocidas en la técnica.
Las diversas características de la pintura
obtenida mediante las formas de realización de la presente invención
se representan en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 representa la vista de un panel tras
un ensayo con rayos UV + chorro de gases + rayos UV, revestido con
pintura conocida en las técnicas anteriores.
La figura 2 representa la vista de un panel tras
un ensayo con rayos UV + chorro de gases + rayos UV, revestido con
la pintura de la presente invención.
La figura 3 representa la vista de un panel tras
un ensayo con rayos UV + chorro de gases, revestido con pintura
conocida en la técnica anterior.
La figura 4 representa la vista de un panel tras
un ensayo con rayos UV + chorro de gases, revestido con la pintura
de la presente invención.
La figura 5 representa la vista de un panel tras
un ensayo de frotación, revestido con pintura conocida en las
técnicas anteriores.
La figura 6 representa la vista de un panel tras
un ensayo de frotación, revestido con la pintura de la presente
invención.
La figura 7 representa la vista de un panel
antes del ensayo de decoloración, revestido con pintura conocida en
las técnicas anteriores (hilera superior, de izquierda a derecha:
lodo, aceite; hilera central, de izquierda a derecha: lápiz,
ketchup; hilera inferior: acuarelas).
La figura 8 representa la vista de un panel
antes del ensayo de decoloración, revestido con la pintura de la
presente invención (hilera superior, de izquierda a derecha: lodo,
aceite; hilera central, de izquierda a derecha: lápiz,
ketchup; hilera inferior: acuarelas).
La figura 9 representa la vista de un panel tras
el ensayo de decoloración, revestido con pintura conocida en las
técnicas anteriores (hilera superior, de izquierda a derecha: lodo,
aceite; hilera central, de izquierda a derecha: lápiz,
ketchup; hilera inferior: acuarelas).
La figura 10 representa la vista de un panel
tras el ensayo de decoloración, revestido con la pintura de la
presente invención (hilera superior, de izquierda a derecha: lodo,
aceite; hilera central, de izquierda a derecha: lápiz,
ketchup; hilera inferior: acuarelas).
La figura 11 representa la vista de un panel
tras el ensayo de resistencia al ensuciamiento, revestido con
pintura conocida en las técnicas anteriores y con la pintura de la
presente invención.
La pintura de la presente invención con efecto
fotocatalítico se realiza en un procedimiento que comprende un
reactor un mezclador potente, un condensador conocido en la técnica
y un dispositivo de separación.
Los silanos se hidrolizan parcialmente
controlando sus pesos moleculares. La hidrólisis por lo menos
durante 24 horas a temperatura ambiente; el valor del pH del medio
se ajusta preferentemente como máximo a 2,0 durante la reacción.
Los catalizadores ácidos utilizados son preferentemente ácidos muy
ionizados. La proporción de catalizadores ácidos con respecto a los
silanos es como máximo del 0,5% en peso. El hidrolizado obtenido es
trasparente y su período de conservación mínimo es de 6 meses.
En la etapa siguiente los silanos parcialmente
hidrolizados se añaden al dióxido de titanio nanométrico de tipo
anatasa. La proporción del hidrolizado utilizado con respecto al
dióxido de titanio se encuentra comprendida entre el 25 y el 100%
en peso. El tamaño de las nanopartículas se puede encontrar entre 5
y 25 nm. El procedimiento se realiza por lo menos a 100ºC.
Los silanos hidrolizados se pueden añadir solos
o con algunos disolventes en otra forma de realización preferida de
la presente invención. Los silanos utilizados se pueden seleccionar
de entre los silanos siguientes que comprenden un grupo
hidrolizado, metiltrietoxisilano, metilmetoxisilano,
orto-silicato de tetrametilo, silicato de
tetraetilo, 3-glicidiloxipropiltrimetoxisilano, etc.
o silanos no hidrolizados, silanos que presentan un grupo vinilo,
metacriloílo, fenilo, flúor, amino, mercapto, etc., o una mezcla de
los mismos en unas proporciones determinadas. La superficie del
dióxido de titanio se modifica con el hidrolizado obtenido. Dicho
dióxido de titanio se dispersa en resinas con base de agua y de
secado oxidativo tal como son conocidos en la técnica.
Se realiza una última mano de pintura con efecto
fotocatalítico añadiendo el producto producido a las formulaciones
de pinturas conocidas en la técnica en distintas proporciones.
En otra forma de realización preferida de la
presente invención. la característica hidrófila de la pintura con
efecto fotocatalítico se puede mejorar utilizando cera y/o silicona,
etc.
En una forma de realización alternativa de la
presente invención se pueden utilizar catalizadores básicos para la
reacción de hidrólisis y tiene lugar en medio básico.
\vskip1.000000\baselineskip
Como resultado del procedimiento de producción
de la presente invención se obtiene la pintura con efecto
fotocatalítico, con unas características hidrófugas y
autolimpiantes. La pintura con la característica fotocatalítica
presenta unas características mecánicas y químicas superiores tales
como resistencia a la frotación, resistencia a la corrosión y
resistencia a los rayos UV y es inarañable, a prueba de golpes y
difícil de ensuciar cuando se compara con las pinturas de las
técnicas anteriores. Dicha pintura es una pintura mate
antibacteriana y que se puede enjugar con características de
barrera. La durabilidad de la pintura es elevada y la producción
resulta sencilla, por lo tanto más económica, con los costes en
energía y mano de obra son bajos ya que no se necesita una
aplicación adicional.
El rendimiento de la presente invención se
analizó mediante los siguientes ensayos:
Ensayo
1
Se aplicaron las pinturas en superficies de
pasta en 2 manos diluyéndose en función de sus proporciones de
dilución. Los paneles de ensayo se mantuvieron secándose durante 24
horas. Los paneles se sometieron a un ensayo en dos etapas. En la
primera etapa, los paneles tratados se sometieron a un chorro de
gases desde una distancia de 5 cm durante 5 minutos. Se analizó la
suciedad del panel debida al chorro de gases. Una mitad del panel
sucio se cubrió con papel de aluminio y a continuación se analizó si
los paneles se limpiaron con el paso del tiempo (máximo 24 horas)
sometiéndose a rayos UV-C.
En la segunda etapa los paneles tratados se
sometieron a rayos UV-C durante 24 horas. A
continuación los paneles tratados se sometieron a un chorro de
gases desde una distancia de 5 cm durante 5 minutos. Se analizó la
suciedad del panel debida al chorro de gases. Una mitad del panel
sucio se cubrió con papel de aluminio y a continuación se analizó
si los paneles se limpiaron con el paso del tiempo (máximo 24 horas)
sometiéndose a rayos UV-C.
Ensayo
2
Se aplicaron las pinturas en superficies de
pasta en dos manos diluyéndose en función de sus proporciones de
dilución. Los paneles de ensayo se mantuvieron secándose durante 24
horas. Una disolución preparada de azul de metileno al 0,05% en
agua se pulverizó homogéneamente con hidrato desde 100 cm. La
disolución de azul de metileno no debería rezumar de la superficie.
Los paneles viraron de un color blanco a azul con el paso del tiempo
(máximo 24 horas) bajo la luz solar.
Ensayo
3
Se aplicó rápidamente una película húmeda de 180
\mum a una cartulina Lenetta negra con la ayuda de un aplicador
automático de películas a 25,4 mm/sn. Las películas aplicadas a 3
paneles separados se mantuvieron a 23 \pm 2ºC en una cámara con
un 50% \pm 5% de humedad en posición horizontal durante 7
días.
Tras 7 días de secado las películas de pintura
se frotaron con un dispositivo de frotación Sheen. Se dispusieron
los paneles en perpendicular con respecto a las bandas metálicas del
dispositivo, y los cepillos se encuentran en la disposición
superior del dispositivo, son de 454 g y realizados con cerdas de
nilón duro que se mantuvieron durante una noche en una disolución
de detergente al 1% y que presentan una junta de estanqueidad de
plástico y un dispositivo de retención. Se dispusieron 10 g de
líquido de abrasión estándar (medio de frotación normalizado
Lenetta, de tipo abrasivo) en las cerdas del cepillo y la zona de
frotación del panel se remojó con 5 ml de agua. Se reinició el
contador del dispositivo de frotación y se añadieron 10 g de líquido
de abrasión con 5 ml de agua bajo el cepillo cada 400 pases.
Se grabó el número de pases necesarios para
realizar la abrasión completa de la película de pintura apropiada
para la anchura de 12,7 mm de la banda metálica en la que se dispuso
la cartulina Lenetta. Atacando una media de 3 paneles analizados,
se registró el número de pases de resistencia a la frotación.
Ensayo
4
Se aplicaron las pinturas en superficies de
pasta en 2 manos diluyéndose en función de sus proporciones de
dilución. Los paneles de ensayo se mantuvieron secándose durante 24
horas. Se realizaron manchas sobre los paneles tratados utilizando
materiales tales como aceite, ketchup, lodo aceitoso, lápices
y acuarelas. Se mantuvieron las manchas a temperatura ambiente
durante por lo menos una hora para secarlas. Se limpiaron las
manchas con un paño húmedo con detergente realizando 20 veces un
movimiento de avance y retroceso. Se secaron las superficies
limpiadas con un paño seco. Se analizó mancha que quedó en la
superficie en la que se había pasado un paño y el cambio en el
brillo.
Ensayo
5
Se aplicó una mano preparada para una pared
exterior sobre un panel de eternita con la ayuda de un rodillo
para pintar. A continuación se mantuvieron los paneles tratados
durante una noche en un medio con un 50% de humedad a 23ºC. Tras
una noche de secado, se cubrió una parte del panel con papel de
aluminio y se dispuso con un ángulo de 45º en una zona en la que
pudiera recibir la luz del sol. Los paneles se sometieron a la luz
del sol en la misma zona durante tres días. Tras tres días, los
paneles se dispusieron en una zona interior y se retiró el papel de
aluminio, y se aplicó una mezcla de óxido de hierro y pigmento sobre
la misma con un cepillo. Se secó la mezcla a temperatura ambiente
durante tres horas. Se secó en una estufa secadora durante una hora
a 60ºC y a continuación se mantuvo a temperatura ambiente de nuevo
durante una hora. Se lavaron los paneles con un paño bajo el grifo
durante una hora a temperatura ambiente. Se analizó la repelencia a
la suciedad al considerar la proporción del pigmento de óxido de
hierro que permanecía en el área sometida a la luz del sol y el
área cubierta con papel de aluminio. Cuando la pintura presenta una
repelencia elevada a la suciedad, el área sometida a la luz del sol
no se ha de ensuciar. Los paneles se analizaron siguiendo dicho
criterio.
La formulación de la mezcla de pigmento de óxido
de hierro es de 245 g de agua, 125 g de pigmento de óxido de hierro
marrón y 5 g de agente dispersante.
Dentro del marco del presente concepto básico,
se pueden desarrollar diversas formas de realización para la
pintura de la presente invención y el procedimiento de producción de
la misma, y no se pretende que la presente invención se vea
limitada a los ejemplos proporcionados anteriormente, y la invención
es tal como se estipula en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (3)
1. Procedimiento para producir una pintura mate
fotocatalíticamente efectiva, autolimpiante, altamente hidrófuga,
de secado oxidativo, a base de agua y que se puede enjugar con
características antibacterianas y de barrera, que presenta unas
características mecánicas y químicas mejoradas tales como
resistencia a los rayos UV, resistencia a los álcalis, resistencia
a la abrasión, resistencia a la corrosión, repelencia de la
suciedad; que comprende las etapas siguientes:
- i.
- hidrólisis parcial de silanos portadores de metiltrietoxisilano, metilmetoxisilano, orto-silicato de tetrametilo, silicato de tetraetilo, 3-glicidiloxipropiltrimetoxisilano, etc. o silanos no hidrolizados, silanos portadores de grupo vinilo, metacriloílo, fenilo, flúor, amino, mercapto, etc., o silanos seleccionados de entre las combinaciones de dichos silanos en unas proporciones determinadas, a temperatura de interior durante por lo menos 24 horas, en un medio cuyo pH no es superior a 2,
- ii.
- modificación de las superficies de dióxido de titanio calcinado a una temperatura ambiente de 100ºC por la adición de los hidrolizados obtenidos mediante la hidrólisis parcial de silanos a 5-25 nm, preferentemente aproximadamente 5 nm, partículas de dióxido de titanio calcinado de tipo anatasa que comprenden el carbonato cálcico,
- iii.
- dispersión de los dióxidos de titanio calcinados de tamaño nanométrico con las superficies modificadas en resinas a base de agua, de secado oxidativo,
- iv.
- mezclar el producto obtenido con cargas de pintura conocidas en la técnica en unas proporciones determinadas.
2. Procedimiento para producir una pintura según
la reivindicación 1, caracterizado porque los ácidos que se
van a utilizar se seleccionan de entre el grupo de ácidos
fuertes.
3. Procedimiento para producir una pintura según
la reivindicación 1, caracterizado porque como resultado de
la utilización de catalizadores básicos para la hidrólisis de los
silanos, la reacción se realiza en un medio básico.
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