ES2340291T3 - Sistema de espesamiento y composiciones de revestimiento acuosas, y metodos de obtencion y uso. - Google Patents
Sistema de espesamiento y composiciones de revestimiento acuosas, y metodos de obtencion y uso. Download PDFInfo
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Abstract
Una composición de recubrimiento acuoso que comprende: una goma de xantano; al menos un éster de un ácido graso insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA; y un biocida.
Description
Sistemas de espesamiento y composiciones de
revestimiento acuosas, y métodos de obtención y uso.
Varias realizaciones no limitantes descritas en
la presente memoria se refieren de forma a general a sistemas de
espesamiento que incluyen goma de xantano que pueden usarse en
composiciones de recubrimiento acuoso y composiciones acuosas de
recubrimiento preparadas usándolos. Otras realizaciones no
limitantes adicionales descritas en la presente memoria se refieren
a métodos para fabricar y usar sistemas de espesamiento que incluyen
goma de xantano, y a métodos para fabricar y usar composiciones de
recubrimiento acuoso que incluyen goma de xantano.
Las composiciones de recubrimiento acuoso, tales
como pinturas de látex, comprenden de forma general un polímero de
látex (es decir, una suspensión o emulsión de polímero en agua), uno
o más pigmentos inorgánicos, y una variedad de componentes
adicionales que son seleccionados para modificar una o más de las
características de procesado, aplicación y formación de película de
las composiciones de recubrimiento acuoso. Por ejemplo, además de
un polímero de látex y pigmentos inorgánicos, las pinturas de látex
típicas generalmente incluyen al menos un dispersante que ayuda a
dispersar los pigmentos inorgánicos en la composición de pintura, al
menos un espesante que modifica las características reológicas de
la composición de pintura y al menos un aditivo de coalescencia que
ayuda a la formación de la película durante el secado de la pintura.
Otros aditivos comunes de las composiciones de pintura de látex
incluyen, por ejemplo, tensioactivos, disolventes, modificadores del
pH, desespumantes, biocidas, colorantes y humectantes.
Un espesante habitual para composiciones de
recubrimiento acuoso, tales como las composiciones de pintura de
látex, es la hidroxietilcelulosa ("HEC"). La HEC modifica la
viscosidad y la reología de la composición que recubrimiento acuoso
confiriendo a la composición de recubrimiento un comportamiento
tixotrópico (o ablandable con la tensión de cizalla). Más
específicamente, cuando se añade a una composición de recubrimiento
acuoso, se produce un aumento del volumen hidrodinámico
(hinchamiento) de las cadenas poliméricas de HEC debido a formación
de enlaces de hidrógeno entre la HEC y el agua de la composición de
recubrimiento. El hinchamiento y el enredamiento de las cadenas de
polímero HEC provocan que la viscosidad de la composición de
recubrimiento aumente. Sin embargo, cuando se aplica una fuerza de
cizalla a la composición de recubrimiento acuoso, por ejemplo
cuando la composición de recubrimiento se aplica a un sustrato, la
viscosidad de la composición de recubrimiento acuoso espesada con
HEC disminuye, permitiendo una buena fluidez del recubrimiento sobre
el sustrato. Cuando se deja de aplicar la fuerza de cizalla la
viscosidad vuelve a aumentar, reduciendo con ello la tendencia del
recubrimiento a desplazarse.
La hidroxietilcelulosa modificada
hidrofóbicamente ("HMHEC") también es un espesante conocido
para composiciones de recubrimiento acuoso. Como la HEC, la HMHEC
modifica la viscosidad y la reología de la composición de
recubrimiento acuoso confiriéndole un comportamiento tixotrópico (o
ablandable con la tensión de cizalla). Además, como la HEC, la
HMHEC puede aumentar la viscosidad de la composición de
recubrimiento debido a la interacción con el agua de la composición
de recubrimiento. Sin embargo, al contrario que la HEC y debido a
que la HMHEC contiene grupos hidrofóbicos (por ejemplo, grupos
alquilo de cadena larga) unidos a la cadena de polímero HEC, la
HMHEC también contribuye a la viscosidad a través de una asociación
de los grupos hidrofóbicos.
La goma de xantano es un polisacárido natural de
alto peso molecular producido mediante la fermentación de glucosa
con Xanthomonia campestris. Como la HEC o la HMHEC discutidas
antes, la goma de xantano puede usarse como espesante para conferir
comportamiento tixotrópico a composiciones de recubrimiento acuoso.
Sin embargo, al contrario que la HEC y la HMHEC, cuando se
incorporan a agua las moléculas de goma de xantano presentan una
estructura rígida en forma de varillas. Por tanto, más que
contribuir a la viscosidad mediante enredamiento y/o asociaciones
hidrofóbicas de las cadenas de polímero, se cree de forma general
que la goma de xantano contribuye a la viscosidad en composiciones
de recubrimiento acuoso mediante la formación de un entramado
tridimensional de moléculas de goma de xantano que se mantienen
unidas mediante enlaces de hidrógeno. Puesto que dicha estructura
de red puede ser colapsada fácilmente mediante la aplicación de una
fuerza de cizalla externa a la estructura, las composiciones de
recubrimiento acuoso espesadas con goma de xantano son muy
ablandables por tensión de cizalla. Además, puesto que la estructura
de red que confiere viscosidad de goma de xantano hidratada se
reestablece rápidamente cuando se deja de aplicar la fuerza de
cizalla externa, las composiciones de recubrimiento acuoso
espesadas con goma de xantano tienden a recuperar la viscosidad más
rápidamente que las composiciones de recubrimiento espesadas con HEC
o HMHEC.
Sin embargo, debido a la rápida hidratación de
la goma de xantano no modificada en agua, la incorporación directa
de goma de xantano no modificada en composiciones de recubrimiento
acuoso puede ser difícil. Por ejemplo, añadir directamente polvo de
goma de xantano no modificada a una composición de recubrimiento
acuoso puede dar como resultado un aumento extremadamente rápido de
la viscosidad de la composición de recubrimiento acuoso y la
formación de un gel que contiene aglomerados o grumos de goma de
xantano no hidratada. Dicha formación de gel generalmente no es
deseable, ya que puede dificultar el mezclamiento de la composición
de recubrimiento y la incorporación de otros componentes a la
composición de recubrimiento. Por tanto, aunque la HEC y la HMHEC
pueden añadirse directamente a una composición de recubrimiento
acuoso en forma de polvo, los intentos de añadir polvos de goma de
xantano que han sido encapsulados o modificados superficialmente con
otra sustancia para retrasar la hidratación.
Aunque es posible premezclar los anteriores
espesantes con un disolvente tal como propilenglicol o un aditivo
de coalescencia tal como un éster de alcohol antes de la adición del
espesante a la composición de recubrimiento, el uso de estos
disolventes y aditivos de coalescencia generalmente no es deseable
en composiciones de recubrimiento acuoso debido a su alto contenido
en COV (compuestos orgánicos volátiles). Además, aunque se pueden
preparar premezclas de HEC y HMEC con agua que no contribuyen al
contenido de COV de la composición de recubrimiento, tal como se ha
discutido antes, generalmente es difícil incorporar goma de xantano
directamente en agua a menos que se use un mezclamiento
especializado o polvos modificados superficialmente. Adicionalmente,
puesto que las premezclas de agua no ayudan a la formación de la
película durante el secado de la composición de recubrimiento,
incluso cuando se emplean dichas premezclas basadas en agua no
reducen o eliminan la necesidad de añadir aditivos de coalescencia
a la composición de recubrimiento.
Por consiguiente, sería útil desarrollar
composiciones de recubrimiento acuoso que incluyan un espesante de
goma de xantano y un aditivo de coalescencia que no contribuya al
contenido de COV de la composición de recubrimiento, así como
sistemas de espesamiento basados en goma de xantano que podrían
incorporarse fácilmente en una variedad de composiciones de
recubrimiento acuoso y que no contribuirían al contenido de COV de
las composiciones de recubrimiento acuoso a las que se
incorporasen. Además, sería deseable si dichos sistemas de
espesamiento también pudieran reducir o eliminar la necesidad de
usar otros aditivos de coalescencia en la composición de
recubrimiento que contribuyan al contenido de COV de la composición
de recubrimiento acuoso.
Los aspectos de la invención descritos en la
presente memoria se refieren a composiciones de recubrimiento
acuoso, tales como las pinturas de látex, aunque sin limitarse a
ellas. Por ejemplo, un aspecto proporciona una composición de
recubrimiento acuoso que comprende goma de xantano y al menos un
éster de ácido graso insaturado que está esencialmente libre de
compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de
Referencia 24 de la EPA, y un biocida. Otro aspecto proporciona una
pintura de látex que comprende un polímero reticulable de alto peso
molecular de tipo adición o de tipo condensación, al menos un
pigmento, goma de xantano, y al menos un monoéster de poliol de un
ácido graso insaturado de aceite vegetal que está esencialmente
libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el
Método de Referencia 24 de la EPA.
Otros aspectos se refieren al uso de una
composición de recubrimiento acuoso para recubrir al menos
parcialmente una porción de un sustrato en el que la composición de
recubrimiento acuoso comprende goma de xantano no modificada y al
menos un éster de ácido graso insaturado que está esencialmente
libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el
Método de Referencia 24 de la EPA, y en el que el sustrato se
selecciona entre una pared, un tejado, un suelo, un techo, un
elemento de infraestructura, mobiliario, un objeto decorativo, ropa,
papel y equipamiento.
Otros aspectos adicionales de la invención
descritos en la presente memoria se refieren a sistemas de
espesamiento y a composiciones de recubrimiento acuoso fabricadas
con ellos. Por ejemplo, un aspecto proporciona un sistema de
espesamiento que comprende goma de xantano, un vehículo que
comprende al menos un éster de ácido graso insaturado que está
esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado
mediante el Método de Referencia 24 de la EPA, y un
desespumante.
Otros aspectos de la invención se refieren a
métodos para formar sistemas de espesamiento y a métodos para
formar una composición de recubrimiento acuoso. Por ejemplo, un
aspecto proporciona un método para formar un sistema de
espesamiento que comprende combinar goma de xantano y un vehículo
que comprende al menos un éster de un ácido graso insaturado, que
está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles,
determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA; y
dispersar al menos una porción de la goma de xantano en al menos
una porción del vehículo.
Otro aspecto de la invención proporciona un
método para formar una composición de recubrimiento acuoso que
comprende formar un sistema de espesamiento que comprende una mezcla
de goma de xantano y un vehículo que comprende al menos un éster de
un ácido graso insaturado, que está esencialmente libre de
compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de
Referencia 24 de la EPA, combinar al menos una porción del sistema
de espesamiento con al menos una porción de una composición de
recubrimiento acuoso; e hidratar al menos parcialmente una porción
de la goma de xantano.
Las diversas realizaciones no limitantes
descritas en la presente memoria serán comprendidas mejor si se leen
en combinación con las figuras, en las que:
Figura 1A: es una fotografía de un sustrato de
ENSAYO DE RESISTENCIA AL CORRIMIENTO MODIFICADO con un recubrimiento
de 30 mils (762 \mum) de espesor de una composición de
recubrimiento acuoso de acuerdo con las diversas realizaciones no
limitantes descritas en la presente memoria;
Figura 1B: es una fotografía de un sustrato de
ENSAYO DE RESISTENCIA AL CORRIMIENTO MODIFICADO con un recubrimiento
de 30 mils (762 \mum) de espesor de una composición de
recubrimiento acuoso convencional;
Figura 2: es una fotografía de una tarjeta de
dibujo para una composición de pintura de látex que incluye goma de
xantano;
Figura 3: es una fotografía de una tarjeta de
dibujo para una composición de pintura de látex que incluye
hidroxietilcelulosa ("HEC"); y
Figura 4: es una gráfica que muestra
representaciones de viscosidad frente a tasa de cizalla para una
dispersión acuosa de goma de xantano y para una dispersión acuosa
de HEC.
\vskip1.000000\baselineskip
Para los propósitos de esta especificación, a
menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan
cantidades de ingredientes, condiciones de mezcla y otras
propiedades o parámetros usados en la especificación, deben
considerarse en todos los casos como modificados por el término
"aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique de
otro modo, debería entenderse que los parámetros numéricos
establecidos en la siguiente especificación y en las
reivindicaciones anexas son aproximaciones. Como mínimo, y no como
un intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes
al alcance de las reivindicaciones, los parámetros numéricos
deberían leerse en base al número de dígitos significativos
presentados y a la aplicación de técnicas de redondeo
ordinarias.
Adicionalmente, aunque los intervalos numéricos
y los parámetros que establecen el alcance general de la invención
son aproximaciones, tal como se ha discutido antes, los valores
numéricos de la sección de Ejemplos se presentan de forma lo más
precisa posible. Sin embargo, debería entenderse que dichos valores
numéricos contienen inherentemente un determinado error que procede
del equipo de medida y/o de la técnica de medida.
Cualquier patente, publicación, u otro material
de descripción, totalmente o en parte, que se mencione como
incorporada a modo de referencia en la presente memoria se incorpora
únicamente en la medida que el material incorporado no entre en
conflicto con las definiciones, enunciados y demás material descrito
existente en la presente memoria. Como tal, y en la medida
necesaria, la descripción explícitamente descrita en la presente
memoria desbanca cualquier material incorporado a modo de referencia
que entre en conflicto. Cualquier material, o porción del mismo,
que se indique como incorporado a modo de referencia a la presente
memoria, pero que entre en conflicto con definiciones, enunciados y
demás material fijados en la presente memoria, sólo será
incorporado en la medida que no surjan conflictos entre el material
incorporado y el material existente en la descripción.
Tal como se ha discutido previamente, varias
realizaciones no limitantes de la presente invención están dirigidas
a sistemas de espesamiento que pueden usarse en conjunción con
composiciones de recubrimiento acuoso. Tal como se usa en la
presente memoria, la expresión "composición de recubrimiento
acuoso" significa una mezcla de agua y al menos otro componente
que se adapta para formar un recubrimiento, al menos parcial, cuando
se aplica sobre un sustrato. Adicionalmente, tal como se usa en la
presente memoria, el término "mezcla" se refiere a cualquier
combinación de al menos dos componentes e incluye, por ejemplo,
mezclas, dispersiones, disoluciones, emulsiones, suspensiones y
combinaciones de las mismas. Los ejemplos específicos no limitantes
de composiciones recubrimiento acuoso con las que pueden usarse los
sistemas de espesamiento de acuerdo con las diversas realizaciones
no limitantes incluyen, aunque sin limitación: pinturas de látex,
imprimaciones, composiciones de tallaje textil, sellados, rellenos
y adhesivos.
Tal como se usa en la presente memoria, la
expresión "pintura de látex" se refiere a una composición de
recubrimiento acuoso que comprende una suspensión o emulsión acuosa
de un polímero combinada con uno o más aditivos adicionales. Los
ejemplos no limitantes de dichos aditivos incluyen tensioactivos,
dispersantes, disolvente, modificadores del pH, desespumantes,
biocidas, humectantes, colorantes, pigmentos, aditivos de
coalescencia y espesantes. Los ejemplos no limitantes de pinturas
de látex incluyen pinturas de látex destinadas principalmente a
aplicaciones interiores o exteriores de mantenimiento industrial.
Además, las pinturas de látex de acuerdo con las diversas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria pueden
tener cualquier nivel de brillo.
A continuación se describen varias realizaciones
no limitantes de los sistemas de espesamiento de acuerdo con la
presente invención. A partir de aquí se describirán en más detalle
métodos no limitantes para fabricar sistemas de espesamiento de
acuerdo con varias realizaciones no limitantes.
Tal como se ha discutido anteriormente, la goma
de xantano es un polisacárido natural de alto peso molecular que es
útil como espesante. Sin embargo, aunque la goma de xantano puede
usarse como espesante para composiciones de recubrimiento acuoso,
la incorporación directa de goma de xantano en una composición de
recubrimiento acuoso generalmente es difícil debido a la rápida
hidratación de goma de xantano en agua. Sin embargo, los inventores
han descubierto que formando un sistema de espesamiento que
comprende una mezcla de goma de xantano y un vehículo, la goma de
xantano puede dispersarse fácilmente en la composición de
recubrimiento acuoso sin necesidad de usar un equipamiento de
mezcla de alta cizalla, o polvos de goma de xantano modificada.
Además, debido a que los sistemas de espesamiento de acuerdo con
varias realizaciones no limitantes descritas están esencialmente
libres de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el
Método de Referencia 24 de la EPA, no contribuyen al contenido de
COVs de la composición de recubrimiento acuosa a la que se
incorporan.
Tal como se usa en la presente memoria, la
expresión "esencialmente libre de compuestos orgánicos
volátiles" significa menos de 10 gramos de COVs por litro de
material, evaluado de acuerdo con el Método de Referencia 24 de la
EPA. El Método de Referencia 24 de la EPA se puede consultar en 40
C.F.R. página 60, Apéndice A, y se incorpora aquí específicamente a
modo de referencia. Además, de acuerdo con diversas realizaciones no
limitantes descritas en la presente memoria, los sistemas de
espesamiento y los vehículos que están esencialmente libres de
compuestos orgánicos volátiles, determinado a través del Método de
Referencia 24 de la EPA, pueden ser estar libres de compuestos
orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24
de la EPA. Tal como se emplea en la presente memoria en referencia
a los sistemas de espesamiento y a los vehículos, la expresión
"libre de compuestos orgánicos volátiles" significa que la
cantidad de COVs medida usando el Método de Referencia 24 se
encuentra dentro del error estándar del método de ensayo y por tanto
es estadísticamente no significativo. El error correspondiente al
Método de Referencia 24 de la EPA se describe en el artículo de
Mania y col., en el número de Agosto de 2001 de The Journal of
Coatings Technology, que se incorpora específicamente a modo de
referencia a la presente memoria.
Las gomas de xantano que son adecuadas para su
uso en conjunción con varias realizaciones no limitantes descritas
en la presente memoria incluyen, aunque sin limitación, gomas de
xantano no modificadas tales como la goma de xantano XG614; y gomas
de xantano modificadas superficialmente (es decir, gomas de xantano
que han sido tratadas en cuanto a su dispersabilidad), tales como
la goma de xantano XG625; y mezclas de las mismas. Las gomas de
xantano XG614 y XG615 se encuentran disponibles comercialmente en
Archer Daniels Midland Company de Decateur, IL, como las marcas
OptiXan^{TM} y OptiXan^{TM}-D, respectivamente.
En una realización específica no limitante, el sistema de
espesamiento comprende una goma de xantano no modificada.
Los ejemplos no limitantes de ésteres de ácidos
grasos insaturados que son adecuados para su uso en los sistemas de
espesamiento de acuerdo con varias realizaciones no limitantes
descritas en la presente memoria incluyen: monoésteres de
propilenglicol de ácidos grasos insaturados, monoésteres de
dipropilenglicol de ácidos grasos insaturados, monoésteres de
etilenglicol de ácidos grasos insaturados, monoésteres de
dietilenglicol de ácidos grasos insaturados y ésteres metílicos de
ácidos grasos insaturados. Los métodos no limitantes para fabricar
ésteres de ácidos grasos insaturados se describen en la Solicitud de
EE.UU. Nº 10/758.267, que se incorpora específicamente a modo de
referencia a la presente memoria.
Además, de acuerdo con varias realizaciones no
limitantes descritas en la presente memoria, el al menos un éster
de un ácido graso insaturado puede ser un éster de ácido graso
insaturado de aceite vegetal. Aunque se contempla el uso de
cualquier éster de ácido graso insaturado de aceite vegetal en
conjunción con los sistemas de espesamiento de acuerdo con diversas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria,
algunos ésteres de ácido graso insaturado de aceite vegetal, tales
como los ésteres de ácido graso de aceite de linaza y aceite de
soja, pueden provocar un color amarillento en la composición de
recubrimiento a la que se incorporen. Por tanto, de acuerdo con
varias realizaciones no limitantes en las que el amarilleo de la
composición de recubrimiento puede ser problemática, el éster de
ácido graso insaturado de aceite vegetal puede seleccionarse entre
ésteres de ácido graso insaturado de aceite vegetal que no
amarilleen, tales como los ésteres de ácido graso de aceite de maíz
y los ésteres de ácido graso de aceite de girasol. Sin embargo, en
determinadas realizaciones no limitantes en las que el amarilleo no
es problemático y/o se emplea una etapa o un aditivo de
decoloración, el vehículo puede comprender un éster de ácido graso
insaturado de aceite vegetal que provoque amarilleo, tanto solo
como en conjunción con un éster de ácido graso que no
amarillee.
amarillee.
Por ejemplo, en una realización no limitante, el
éster de ácido graso insaturado puede ser un monoéster de poliol de
un ácido graso insaturado de aceite vegetal seleccionado del grupo
que consiste en ácidos grasos de aceite de maíz, ácidos grasos de
aceite de girasol, y mezclas de los mismos. Por ejemplo, de acuerdo
con una realización no limitante, el monoéster de poliol de un
ácido graso insaturado de aceite vegetal puede ser un monoéster de
propilenglicol de un ácido graso insaturado de aceite vegetal
seleccionado del grupo que consiste en ácidos grasos de aceite de
maíz, ácidos grasos de aceite de girasol, y mezclas de los mismos.
Un ejemplo no limitante de un monoéster de propilenglicol disponible
comercialmente de un ácido graso insaturado de aceite vegetal es el
coalescente ARCHER RC^{TM}, que se encuentra disponible en Archer
Daniels Midland Company de Decatur, IL.
Los ésteres de ácidos grasos insaturados
contemplados para su uso en la presente memoria están esencialmente
libres de COVs, determinados mediante el Método de Referencia 24 de
la EPA, y pueden actuar como aditivos de coalescencia cuando se
añaden a una composición de recubrimiento acuoso. Por consiguiente,
cuando los sistemas de espesamiento descritos en la presente
memoria se incorporan a composiciones de recubrimiento se puede
reducir o eliminar la necesidad de usar otros aditivos de
coalescencia que contienen COVs en la composición de
recubrimiento.
Los sistemas de espesamiento descritos en la
presente memoria pueden comprender cualquier cantidad de goma de
xantano necesaria para producir las propiedades reológicas deseadas
cuando son añadidos a una composición de recubrimiento acuoso,
solos o en conjunción con uno o más espesantes adicionales. Por
ejemplo, si es necesario alcanzar las propiedades reológicas
deseadas para la composición de recubrimiento acuoso, además de goma
de xantano los sistemas de espesamiento de acuerdo con determinadas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria pueden
comprender uno o más espesantes adicionales, tales como, aunque sin
limitación, espesantes celulósicos (tales como HEC y HEC modificada
hidrofóbicamente (o "HMHEC")) y espesantes sintéticos. Los
ejemplos no limitantes de espesantes sintéticos adecuados incluyen
espesantes asociativos sintéticos, tales como uretanos etoxilados
modificados hidrofóbicamente (o "HEURS"), que consisten en una
cadena de óxido de etileno terminada en un grupo hidrófobo tal como
octadecilo, y espesantes hinchables alcalinos modificados
hidrofóbicamente polimerizados con etil-acrilato,
ácido metacrílico y un grupo hidrófobo tal como
nonil-fenol (o "HASE"); y varios polímeros
solubles en agua, tales como derivados de polietilenglicol,
monoéteres de poliol, éteres de polioxialquileno de glicerol o
propano-1,2-diol, o de otros
alcoholes polihídricos, esterificados con ácidos grasos, y ésteres
de ácido graso de éter de alquilpolietilenglicol. Éstos y otros
espesantes sintéticos adecuados son descritos en la Publicación de
Patente de EE.UU. Nº 2003/0187103, que se incorpora específicamente
en la presente memoria a modo de referencia.
Los sistemas de espesamiento descritos en la
presente memoria pueden comprender cualquier cantidad de vehículo
necesaria para dispersar la goma de xantano, proporcionar las
propiedades de hidratación deseadas y/o conferir las
características de formación de película deseadas a la composición
de recubrimiento acuoso. Por ejemplo, en una realización no
limitante en la que al menos un éster de un ácido graso insaturado
del sistema de espesamiento es el único aditivo de coalescencia que
se va a añadir a la composición de recubrimiento acuoso, la cantidad
de éster de ácido graso insaturado puede ser la cualquier cantidad
necesaria para conferir las características de formación de
película deseadas a la composición de recubrimiento acuoso. En otras
realizaciones no limitantes, en las que se añaden uno o más
aditivos de coalescencia adicionales a la composición de
recubrimiento acuoso además del éster de ácido graso insaturado, la
cantidad de éster de ácido graso insaturado usada en el sistema de
espesamiento puede ser cualquier cantidad efectiva para dispersar la
goma de xantano y/o proporcionar las propiedades de coalescencia
deseadas en conjunción con el(los) otro(s)
aditivo(s) de coalescencia.
El sistema de espesamiento descrito en la
presente memoria puede comprender una mezcla no acuosa de goma de
xantano y el vehículo o la mezcla pueden comprender además agua. Tal
como se usa en la presente memoria, la expresión "mezcla no
acuosa" significa una mezcla en la que no se añade agua como un
componente separado de la mezcla. Por tanto, tal como se usa en la
presente memoria, la expresión "mezcla no acuosa" incluye
mezclas que incluyen componentes que pueden contener pequeñas
cantidades de agua (por ejemplo agua que está adsorbida sobre la
superficie del componente o que está contenida dentro del
componente), siempre que el agua no sea añadida a la mezcla como un
componente separado.
Otra realización no limitante proporciona un
sistema de espesamiento de pintura de látex que comprende una
mezcla de una goma de xantano y un vehículo que comprende al menos
un monoéster de poliol de un ácido graso insaturado, en donde el
sistema de espesamiento de pintura de látex está esencialmente libre
de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método
de Referencia 24 de la EPA. De acuerdo con esta realización no
limitante, la mezcla puede ser una mezcla no acuosa o la mezcla
puede comprender además agua. Los ejemplos no limitantes de gomas
de xantano que son adecuadas para uso en conjunción con esta
realización no limitante son los fijados anteriormente.
Los ejemplos no limitantes de monoésteres de
poliol de ácidos grasos insaturados que son adecuados para uso en
conjunción con esta realización no limitante se han fijado
anteriormente. Aunque generalmente se contempla que el sistema de
espesamiento de pintura de látex de acuerdo con diversas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria puede
comprender un monoéster de poliol de cualquier ácido graso de aceite
vegetal, tal como se ha discutido previamente, algunos ésteres de
ácido graso de aceite vegetal pueden producir un amarilleo de la
composición de recubrimiento a la que se incorporan. Dado que el
amarilleo de las pinturas de látex generalmente no es deseado, el
sistema de espesamiento de pintura de látex de acuerdo con diversas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria puede
comprender un monoéster de poliol que no amarillee de un ácido
graso de aceite vegetal. Por ejemplo, de acuerdo con una realización
no limitante específica, el al menos un monoéster de poliol de un
ácido graso insaturado puede ser un monoéster de glicol de un ácido
graso de aceite vegetal seleccionado entre ácidos grasos de aceite
de maíz y ácidos grasos de aceite de girasol. En otra realización
no limitante específica, el al menos un monoéster de poliol de un
ácido graso insaturado del sistema de espesamiento de pintura de
látex puede ser un monoéster de propilenglicol de un ácido graso
insaturado seleccionado entre ácidos grasos de aceite de maíz y
ácidos grasos de aceite de girasol. Sin embargo, tal como se ha
discutido previamente, en determinadas realizaciones no limitantes
en las que el amarilleo no es problemático y/o se emplea una etapa
o un aditivo de decoloración, el vehículo puede comprender un éster
de ácido graso de aceite vegetal que puede provocar amarilleo, tanto
solo como en conjunción con un éster de ácido graso que no
amarillee.
Además, tal como se ha discutido antes con
respecto a las diversas realizaciones no limitantes de los sistemas
de espesamiento, además de goma de xantano, los sistemas de
espesamiento de pintura de látex de acuerdo con las diversas
realizaciones no limitantes puede comprender adicionalmente uno o
más espesantes adicionales, que incluyen, sin limitación,
espesantes celulósicos y espesantes sintéticos.
Otras realizaciones no limitantes descritas en
la presente memoria se refieren a composiciones de recubrimiento
acuoso y a pinturas de látex preparadas a partir de los sistemas de
espesamiento descritos en la presente memoria. Por ejemplo, una
realización no limitante proporciona una composición de
recubrimiento acuoso preparada a partir de un polímero de látex, y
un sistema de espesamiento que comprende una mezcla de una goma de
xantano y un vehículo que comprende al menos un éster de un ácido
graso insaturado, en donde el sistema de espesamiento está
esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado
mediante el Método de Referencia 24 de la EPA. Los ejemplos no
limitantes de gomas de xantano y de ésteres de ácido graso
insaturados que son adecuados para uso en conjunción con las
composiciones de recubrimiento acuoso de acuerdo con las diversas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria se
describen más arriba más detalladamente. Las realizaciones no
limitantes de métodos de preparación de dichas composiciones de
recubrimiento acuoso se describen más adelante con más detalle.
Tal como se usa en la presente memoria, la
expresión "polímero de látex" se refiere a una suspensión y/o
emulsión de un polímero en agua. Además, tal como se usa en la
presente memoria el término "polímero" significa un material
polimerizado al menos parcialmente e incluye tanto homopolímeros
como copolímeros. Los polímeros adecuados para su uso como
polímeros de látex de acuerdo con ésta y otras realizaciones no
limitantes descritas en la presente memoria incluyen, aunque sin
limitación, polímeros reticulables de alto peso molecular de tipo
adición o de tipo condensación. Los ejemplos de dichos polímeros
incluyen, aunque sin limitación, polímeros acrílicos, polímeros
estirenacrílicos y polímeros vinilacrílicos.
Otras realizaciones no limitantes adicionales
descritas en la presente memoria generalmente se refieren a
composiciones de recubrimiento acuoso, y más específicamente se
refieren a pinturas de látex. Tal como se ha discutido previamente
en la presente memoria, aunque la incorporación directa de goma de
xantano no modificada a composiciones de recubrimiento acuoso
generalmente es difícil debido a la rápida hidratación y formación
de gel, los inventores han descubierto que si se añade la goma de
xantano a la composición de recubrimiento acuoso en forma de una
mezcla de goma de xantano y un vehículo que comprende al menos un
éster de un ácido graso insaturado, la goma de xantano puede
dispersarse fácilmente en la composición de recubrimiento sin
necesidad de usar un mezclamiento de alta cizalla o materiales
tratados de forma especial. Cuando se añade a la composición de
recubrimiento acuoso, la goma de xantano del sistema de espesamiento
puede actuar como un espesante que modifica la reología de la
composición de recubrimiento, mientras que el al menos un éster de
ácido graso insaturado puede actuar como aditivo de coalescencia en
la formación de película durante el secado de la composición de
recubrimiento. Además, puesto que el al menos un éster de ácido
graso insaturado no contribuye al contenido de COVs de la
composición de recubrimiento acuoso a la que se añade, las
composiciones de recubrimiento acuoso pueden presentar un contenido
de COVs reducido en comparación con una composición de recubrimiento
acuoso preparada con cantidades equivalentes de aditivos de
coalescencia que contengan COVs.
Por ejemplo, de acuerdo con varias realizaciones
no limitantes se proporciona una composición de recubrimiento
acuoso que comprende una goma de xantano y al menos un aditivo de
coalescencia que comprende al menos un éster de un ácido graso
insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos
volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la
EPA. Los ejemplos no limitantes adecuados de gomas de xantano y
ésteres de ácidos grasos insaturados que pueden usarse en
conjunción con esta realización no limitantes han sido establecidos
más arriba. Adicionalmente, de acuerdo con variar realizaciones no
limitantes, la composición de recubrimiento acuoso puede comprender
uno o más aditivos de coalescencia adicionales además del al menos
un éster de un ácido graso insaturado.
Además, tal como se ha discutido antes con
respecto a las diversas realizaciones no limitantes de sistemas de
espesamiento, además de la goma de xantano, las composiciones de
recubrimiento acuoso de acuerdo con las diversas realizaciones no
limitantes pueden comprender adicionalmente uno o más espesantes,
que incluyen, sin limitación, espesantes celulósicos y espesantes
sintéticos.
En una realización no limitante específica, la
composición de recubrimiento acuoso puede ser una pintura de látex
que comprende un polímero de látex, al menos un pigmento, un
espesante que comprende una goma de xantano, y al menos un aditivo
de coalescencia que comprende al menos un monoéster de poliol de un
ácido graso insaturado que está esencialmente libre de compuestos
orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia
24 de la EPA. Los ejemplos no limitantes adecuados de polímeros de
látex, gomas de xantano y monoésteres de poliol de ácidos grasos
insaturados que pueden usarse en conjunción con esta realización no
limitante, se han establecido más arriba.
En otra realización no limitante específica, la
composición de recubrimiento acuoso puede ser una pintura de látex
exterior de fuerte constitución, tal como una pintura de tejado o
una masilla de tejado. Tal como se usa en la presente memoria, la
expresión "fuerte constitución" con referencia a pinturas de
látex significa pinturas que son resistentes al corrimiento con un
espesor de recubrimiento de al menos 14 mils (357 \mum),
determinado mediante el ENSAYO DE CORRIMIENTO MODIFICADO (discutido
más adelante), o pinturas que no se corren cuando son evaluadas con
un espesor de recubrimiento de al menos 14 mils (357 \mum) usando
un Medidor Anti-Corrimiento. La medida de
corrimiento usando un Medidor Anti-Corrimiento se
discute con más detalle en los Ejemplos.
Por ejemplo, de acuerdo con una realización no
limitante, la composición de recubrimiento acuoso no se corre
cuando es evaluada con un espesor de recubrimiento de al menos 14
mils (357 \mum) usando un Medido Anti-Corrimiento.
De acuerdo con otra realización no limitante, la composición de
recubrimiento acuoso no se corre cuando se evalúa con un espesor de
recubrimiento de al menos 35 mils (889 \mum) usando un Medidor
Anti-Corrimiento. De acuerdo con otra realización
no limitante adicional, la composición de recubrimiento acuoso no se
corre cuando es evaluada con un espesor de recubrimiento de al
menos 60 mils (1524 \mum) usando un Medidor Anti-
Corrimiento.
Corrimiento.
En otra realización no limitante adicional, las
composiciones de recubrimiento acuoso pueden ser resistentes al
corrimiento con un espesor de recubrimiento de 30 mils (762 \mum),
determinado mediante el ENSAYO DE CORRIMIENTO MODIFICADO. De
acuerdo con el ENSAYO DE CORRIMIENTO MODIFICA, se aplica un espesor
de recubrimiento de 30 mils (762 \mum) de la composición de
recubrimiento acuoso a un sustrato plano, se puntúa con un lápiz
para formar líneas paralelas en el recubrimiento, y el sustrato es
colgado de tal modo que el sustrato plano está perpendicular al
plano del suelo y las líneas formadas en el recubrimiento están
horizontales y paralelas al suelo. En dicha orientación la fuerza
de la gravedad tenderá a provocar que el recubrimiento se desplace
sobre las líneas marcadas. Una vez que el recubrimiento de 30 mils
(762 \mum) se ha secado se inspecciona visualmente el sustrato.
Si la porción del recubrimiento por encima de la sección central de
cada línea no se desplazó hasta oscurecer la sección central de la
línea por debajo de la porción, se dice que la composición de
recubrimiento es resistente al corrimiento con un espesor de 30 mils
(762 \mum), determinado mediante el ENSAYO DE CORRIMIENTO
MODIFICADO.
Por ejemplo, en referencia a la Figura 1A, se
muestra una fotografía de un sustrato del ENSAYO DE CORRIMIENTO
MODIFICADO (generalmente indicado 10a) para un recubrimiento 12a con
un espesor de 30 mils (762 \mum) de una composición de
recubrimiento acuoso ("Composición A", que se describe en
detalle en el Ejemplo 2 de la sección de Ejemplos presentada más
adelante) de acuerdo con las diversas realizaciones no limitantes
descritas en la presente memoria. Como puede observarse en la
Figura 1A, la porción 14a del recubrimiento 12a sobre la sección
central de la línea 16a no muestra corrimiento hasta el punto de
oscurecer la sección central de la línea 16a. De forma similar, las
porciones 18a y 20a del recubrimiento 12a por encima de la sección
central de las líneas 22a y 24a, respectivamente, no muestra
corrimiento hasta el punto de oscurecer la sección central de las
líneas 22a y 24a. En comparación, la Figura 1B muestra una
fotografía de un sustrato de ENSAYO DE CORRIMIENTO MODIFICADO
(indicado de forma general 10b) para un recubrimiento 12b con un
espesor de 30 mils (762 \mum) de una composición de recubrimiento
acuoso convencional ("Composición Comparativa B", que se
describe en detalle en el Ejemplo 2 de la sección de Ejemplos
presentada más adelante). Como puede observarse en la Figura 1B, la
sección central de la línea 16b está oscurecida por la porción 14b
de recubrimiento 12b por encima de la sección central de la línea
16b. Otro método para medir la resistencia al corrimiento se
describen en la norma ASTM D 4400-99 "Standard
Test Method for Sag Resistance of Paints Using a Multinoch
Applicator", que se incorpora aquí a modo de
referencia.
referencia.
Otra realización no limitante adicional
proporciona un sustrato que comprende un recubrimiento al menos
parcial de una composición de recubrimiento acuoso sobre al menos
una porción de una superficie del sustrato, composición de
recubrimiento acuoso que comprende un espesante que comprende una
goma de xantano y al menos un aditivo de coalescencia que comprende
al menos un éster de un ácido graso insaturado, en donde el aditivo
de coalescencia está esencialmente libre de compuestos orgánicos
volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la
EPA. Los ejemplos no limitantes de gomas de xantano y de ésteres de
ácido graso insaturado que pueden usarse en conjunción con la
realización no limitante se han fijado anteriormente. Los métodos no
limitantes para formar recubrimientos al menos parciales de
composiciones de recubrimiento acuoso sobre al menos una porción de
un sustrato se describen a continuación con más detalle.
Tal como se usa en la presente memoria, el
término "sustrato" se refiere a cualquier objeto sobre el cual
se puede formar un recubrimiento, al menos parcial, de la
composición de recubrimiento acuoso. Por ejemplo, aunque sin
limitación, de acuerdo con determinadas realizaciones no limitantes
el sustrato puede ser una superficie interior o exterior de un
edificio, por ejemplo una pared interior o exterior, un tejado, un
suelo, un techo o cualquier porción de los mismos. En una
realización no limitante específica, el sustrato es al menos una
porción de un tejado. En otra realización no limitante específica,
el sustrato es al menos una porción de una pared interior o
exterior. Otros ejemplos no limitantes de sustratos adecuados
incluyen elementos estructurales (por ejemplo, puentes y otras
estructuras), mobiliario, objetos, telas o papel decorativos, y
equipos.
Tal como se usa en la presente memoria, el
término "recubrimiento" se refiere a una película o capa
formada a partir de una composición de recubrimiento acuoso,
independientemente del espesor de la película o capa, y además
incluye recubrimientos secos, parcialmente secos y húmedos (es
decir, los recubrimientos que no han sido al menos parcialmente o
totalmente secados). Tal como se usan en la presente memoria en
relación a los recubrimientos, los términos "seco",
"secado" o "secar" se refieren a la evaporación de
disolventes (tales como agua y/o disolventes orgánicos, si están
presentes) desde la composición de recubrimiento. Por tanto, un
recubrimiento parcialmente seco se refiere a un recubrimiento en el
que al menos una porción de los disolventes ha sido evaporada desde
el recubrimiento. Adicionalmente, el término "recubrimiento"
tal como se usa en la presente memoria incluye recubrimientos tanto
curados como no curados. Tal como se usa en la presente memoria, el
término "curado" significa que cualquier componente reticulable
o que puede reaccionar de forma cruzada de la composición está, al
menos parcialmente, reticulado o ha reaccionado. Los especialistas
en la técnica apreciarán que los recubrimientos curados pueden ser
recubrimientos secos, parcialmente secos o húmedos.
Además, los recubrimientos de acuerdo con las
diversas realizaciones no limitantes pueden aplicarse o
proporcionarse sobre o por encima de la superficie del sustrato,
aunque no necesariamente adyacentes. Por ejemplo, aunque sin
limitación en la presente memoria, el recubrimiento puede aplicarse
directamente sobre el sustrato, o se pueden aplicar entremedias uno
o más recubrimientos adicionales (por ejemplo un recubrimiento de
imprimación).
De acuerdo con una realización no limitante, al
menos un recubrimiento al menos parcial es un recubrimiento al
menos parcialmente secado que está esencialmente libre de grietas de
lodo. Tal como se usa en la presente memoria, la expresión
"grietas de lodo" se refiere a grietas irregulares en un
recubrimiento seco o al menos parcialmente seco, y se asocia
típicamente a recubrimientos de mayor grosor. Tal como se usa en la
presente memoria, la expresión "esencialmente libre de grietas de
lodo" significa que el recubrimiento seco, o al menos
parcialmente seco, no presenta grietas de lodo visibles.
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Tal como se ha discutido previamente, la
presente invención además contempla métodos para formar sistemas de
espesamiento para composiciones de recubrimiento acuoso y métodos
para espesar composiciones de recubrimiento acuoso. Por ejemplo,
una realización no limitante proporcionar un método para formar un
sistema de espesamiento que comprende combinar una goma de xantano
y al menos un vehículo que comprende al menos un éster de un ácido
graso insaturado, estando el al menos un vehículo esencialmente
libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el
Método de Referencia 24 de la EPA; y dispersar al menos una porción
de la goma de xantano en al menos una porción del al menos un
vehículo para formar el sistema de espesamiento. Tal como se discute
más adelante, de acuerdo con esta realización no limitante, la
combinación de la goma de xantano y del al menos un vehículo y la
dispersión de al menos una porción de la goma de xantano en al menos
una porción del al menos un vehículo pueden producirse
sustancialmente al mismo tiempo o pueden darse por separado. Los
ejemplos no limitantes de gomas de xantano y de ésteres de ácidos
grasos insaturados que son útiles en conjunción con los métodos de
formación de sistemas de espesamiento de acuerdo con las diversas
realizaciones no limitantes descritas en la presente memoria se han
establecido más arriba.
Los métodos de combinación y/o dispersión de la
goma de xantano y el vehículo de acuerdo con esta realización no
limitante incluyen aquellos métodos de combinación y/o dispersión de
polvos y vehículos que se conocen de forma general en la técnica.
Por ejemplo, aunque sin limitación en la presente memoria, al menos
una porción de la goma de xantano puede combinarse con al menos una
porción del vehículo añadiendo la goma de xantano al vehículo sin
agitación. Por tanto, la goma de xantano puede dispersarse en el
vehículo mediante agitación o mezcla del vehículo y la goma de
xantano. Alternativamente, la combinación y la dispersión de la goma
de xantano y del vehículo pueden producirse sustancialmente al
mismo tiempo añadiendo la goma de xantano al vehículo con
agitación.
Otra realización no limitante proporciona un
método para formar una composición de recubrimiento acuoso que
comprende formar un sistema de espesamiento que comprende una mezcla
de una goma de xantano y al menos un vehículo que comprende al
menos un éster de un ácido graso insaturado, estando el sistema de
espesamiento esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles,
determinados mediante el Método de Referencia 24 de la EPA;
combinar al menos una porción del sistema de espesamiento con al
menos una porción de una composición de recubrimiento acuoso; e
hidratar al menos parcialmente una porción de la goma de xantano.
Además, de acuerdo con esta realización no limitante, la goma de
xantano puede ser hidratada, al menos parcialmente, antes de su
incorporación a la porción de la composición de recubrimiento
acuoso, después de su incorporación o ambas, antes y después de su
incorporación a la porción de la composición de recubrimiento
acuoso. Adicionalmente, de acuerdo con esta realización no
limitante, al menos una porción del sistema de espesamiento puede
combinarse con al menos una porción de la composición de
recubrimiento acuoso sin el uso de un mezclamiento de alta
cizalla.
Otras realizaciones de la presente invención
contemplan métodos para formar recubrimientos al menos parciales de
una composición de recubrimiento acuoso. Por ejemplo, una
realización no limitante proporciona un método para formar un
recubrimiento al parcial de una composición de recubrimiento acuoso
sobre al menos una porción de un sustrato, método que comprende
proporcionar una composición de recubrimiento acuoso que comprende
un polímero de látex, un espesante que comprende goma de xantano y
al menos un aditivo de coalescencia que comprende al menos un éster
de un ácido graso insaturado, en donde el al menos un aditivo de
coalescencia está esencialmente libre de compuestos orgánicos
volátiles, determinados mediante el Método de Referencia 24 de la
EPA; y aplicar al menos una porción de la composición de
recubrimiento acuoso a al menos una porción del sustrato para formar
el recubrimiento al menos parcial sobre al menos una porción del
sustrato. Los ejemplos no limitantes de sustratos y composiciones
de recubrimiento acuoso que son adecuados para uso con la anterior
realización no limitante se han establecido anteriormente con más
detalle.
Los métodos no limitantes para aplicar al menos
una porción de la composición de recubrimiento acuoso a al menos
una porción del sustrato para formar un recubrimiento al menos
parcial incluyen el uso de brocha, pulverizador, recubrimiento de
flujo, inmersión, esponja y rodillo. Dichos métodos de aplicación de
composiciones de recubrimiento acuoso a al menos una porción de un
sustrato son conocidos de forma general en la técnica.
En una realización no limitante específica en la
que el sustrato es una pared interior y la composición de
recubrimiento acuoso es una pintura de látex, los métodos de
aplicación del recubrimiento al menos parcial pueden elegirse entre
brocha, rodillo y pulverizador. En una realización no limitante
específica en la que el sustrato es un tejado y la composición de
recubrimiento acuoso es una pintura de látex exterior de fuerte
constitución, los métodos para aplicar el recubrimiento al menos
parcial pueden seleccionarse entre brochas, rodillo y
pulverizador.
Además, de acuerdo con diversas realizaciones no
limitantes, tras aplicar al menos una porción de la composición de
recubrimiento acuoso a al menos una porción del sustrato para formar
el recubrimiento al menos parcial, al menos una porción del
recubrimiento al menos parcial puede ser secado al menos
parcialmente. Aún más, una vez que el recubrimiento al menos
parcial está al menos parcialmente seco o seco, de acuerdo con
diversas realizaciones no limitantes, el recubrimiento al menos
parcial puede estar esencialmente libre de grietas de lodo.
Varias realizaciones descritas en la presente
memoria serán ilustradas a continuación a través de los siguientes
ejemplos no limitantes.
Se preparó un sistema de espesamiento para una
composición de recubrimiento acuoso que comprende una mezcla no
acuosa de goma de xantano y un vehículo que comprende un éster de un
ácido insaturado como se indica a continuación: se añadieron 7,26
libras (3,29 Kg) de coalescente ARCHER RC^{TM}, que es un
monoéster de propilenglicol de un ácido graso de aceite vegetal
insaturado a un recipiente de premezcla. Según el fabricante, el
coalescente ARCHER RC^{TM} no contribuye a las emisiones de COVs
cuando se ha evaluado como parte de una formulación de pintura
representativa usando el Método de Referencia 24 de la EPA. Después
de eso se añadieron 4,39 libras (1,99 Kg) de Goma de Xantano 614
(goma de xantano no modificada disponible comercialmente en Archer
Daniel Midland Company de Decatur, IL, bajo la marca comercial
OptiXan^{TM}) al recipiente de premezcla y se agita el contenido
del recipiente de premezcla hasta que la goma de xantano se dispersó
en el vehículo para formar el sistema de espesamiento. Se observó
que la goma de xantano podía dispersarse fácilmente en el vehículo
sin formación de gel.
Se preparó una premezcla comparativa con goma de
xantano y agua de la siguiente manera. Se añadió un (1) gramo de
Goma de Xantano 614 a 20 gramos de agua en un recipiente de
premezcla con agitación. Se observó que la goma de xantano no podía
dispersarse fácilmente en el agua ya que se formó un gel con
aglomerados de goma de xantano no hidratada inmediatamente después
de añadir la goma de xantano al agua.
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Se prepararon dos composiciones de recubrimiento
acuoso para aplicaciones de recubrimiento de tejado de fuerte
constitución y se evaluaron como se indica a continuación. Se
preparó una composición de recubrimiento acuoso ("Composición
A") mezclando un sistema de espesamiento que comprende una mezcla
no acuosa de goma de xantano de marca OptiXan^{TM} y coalescente
ARCHER RC^{TM} en el resto de la composición de recubrimiento de
acuerdo con diversas realizaciones no limitantes descritas en la
presente memoria. La composición y el procedimiento de mezcla para
la Composición A se establece en la Tabla I. En la Tabla I las
cantidades de materias primas se presentan en libras por 100
galones de pintura (entre paréntesis en kilogramos por metro
cúbico).
La otra composición de recubrimiento acuoso
("Composición Comparativa B") se preparó añadiendo un espesante
HEC convencional (hidroxietilcelulosa NATROSOL® 250 MXR, que se
encuentra disponible comercialmente en Hercules, Inc. de
Wilmington, Delaware), a la composición de recubrimiento usando
métodos de incorporación convencionales. La composición y el
procedimiento de mezcla para la Composición Comparativa B se
presenta en la Tabla II. En la Tabla II, las cantidades de materias
primas se presentan en libras por 100 galones de pintura (entre
paréntesis en kilogramos por metro cúbico).
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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Tras la preparación se midió el contenido de
COVs de cada composición de acuerdo con el Método de Referencia 24
de la EPA. Tal como se muestra a continuación en la Tabla III, la
Composición A presentó un menor contenido de COVs que la
Composición Comparativa B, según el Método de Referencia 24 de la
EPA.
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Además, se evaluó la resistencia al corrimiento
de cada composición usando tanto el MÉTODO DE CORRIMIENTO
MODIFICADO (que se ha descrito en detalle anteriormente en la
presente memoria) como un Medidor Anti-Corrimiento,
tal como se describe más adelante.
En referencia a las Figuras 1A y 1B, tal como se
ha discutido previamente, la Figura 1A es una fotografía del
sustrato del ENSAYO DE CORRIMIENTO MODIFICADO (indicado de forma
general como 10a) para un recubrimiento 12b de un espesor de 30
mils (762 \mum) de la Composición Comparativa B. Como puede
observarse en las Figuras 1A y 1B, cuando se evalúan usando el
ENSAYO DE CORRIMIENTO MODIFICADO, el recubrimiento de Composición A
de espesor 30 mils (762 \mum) se mostró resistente al
corrimiento, mientras que la Composición Comparativa B de 30 mils
(762 \mum) no.
En referencia a las Figuras 2 y 3, en donde la
Figura 2 es una fotografía de una tarjeta pintada usando la
Composición A y la Figura 3 es una fotografía de una tarjeta pintada
usando la Composición Comparativa B, las composiciones de
recubrimiento fueron evaluadas usando un Medidor
Anti-Corrimiento (indicado como
Anti-Sag Meter-3
("ASM-3") en la norma ASTM D
4400-99) tal como se indica a continuación. Se
empleó una cantidad dada de la composición de recubrimiento a
evaluar para pintar una tarjeta oscura opaca usando un aplicador
multiboquilla de Medidor Anti-Corrimiento
(disponible en Leneta Co., de Mahwah, NJ) para formar una serie de
tiras de recubrimiento paralelas con espesores crecientes (que
oscilan entre 14 mils (356 \mum) y 60 mils (1524 \mum)) sobre
la tarjeta. El espesor de cada tira de recubrimiento correspondió a
la boquilla del aplicador multiboquilla que se usó para formar la
tira. Tal como se muestra en las Figuras 2 y 3, las tiras de
recubrimiento se separaron mediante una línea o región sin cubrir.
Inmediatamente después de aplicar la composición de recubrimiento
se colgó la tarjeta perpendicularmente al suelo de tal modo que las
tiras quedaron en posición horizontal (como peldaños de una
escalera de mano vertical) con la tira con un espesor de14 mils (356
\mum) en la parte superior de la tarjeta. Se dejó que la
composición de recubrimiento se secara en dicha posición. Tras
secar, se observó la tarjeta para determinar qué tira(s), si
es que había alguna, se había(n)
corrido o desplazado hasta la siguiente tira de mayor espesor, y se anotó la tira de mayor espesor que no se había visto afectada por corrimiento.
corrido o desplazado hasta la siguiente tira de mayor espesor, y se anotó la tira de mayor espesor que no se había visto afectada por corrimiento.
En base a las tarjetas pintadas mostradas en las
Figuras 2 y 3, se determinó que la Composición A es resistente al
corrimiento para todos los espesores evaluados usando un Medidor
Anti-Corrimiento (es decir, la Composición A no se
corrió cuando se evaluó con espesores de recubrimiento de 60 mils
(1524 \mum) o inferiores usando un Medidor
Anti-Corrimiento), mientras que la Composición
Comparativa B se mostró resistente al corrimiento hasta un espesor
de 30 mils (762 \mum). Es decir, la Composición Comparativa B no
se corrió cuando se evaluó en espesores de 30 mils (762 \mum) o
inferiores usando un Medidor Anti-Corrimiento.
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Se prepararon dos sistemas de espesamiento
basados en agua como se indica a continuación. Se preparó un sistema
de espesamiento (indicado como "XG" en la Tabla IV) añadiendo
6,0 gramos de goma de xantano modificada dispersable en agua
(OptiXan^{TM}-D, disponible comercialmente en
Archer Daniels Midland Company de Decatur, Illinois), tal cual se
adquiere, a 294,0 gramos de agua de grifo simulada (descrita más
adelante) con mezclamiento. Se preparó un sistema de espesamiento
comparativo (indicado como "HEC" en la Tabla IV) añadiendo 6,0
gramos de HEC tal cual se adquiere (NATROSOL® 250 MXR) a 294,0
gramos de agua de grifo simulada, con mezclamiento. El pH de los
sistemas de espesamiento se ajustó a 10,0 con NH_{4}OH tras la
adición del espesante (es decir, la goma de xantano o la HEC). El
agua de grifo simulada se preparó añadiendo 1,0 gramos/litro de NaCl
y 0,15 gramos/litro de CaCl_{2}\cdot2H_{2}O a agua
desionizada.
Se midió la viscosidad de los sistemas de
espesamiento a velocidades de cizalla que oscilan entre
aproximadamente 0,03 s^{-1} y 100 s^{-1} usando un Reómetro
Rheolyst AR1000N de TA Instruments. Los resultados de los ensayos
de viscosidad de presentan en la Tabla IV. La Figura 4 muestra los
gráficos de viscosidad frente a velocidad de cizalla para cada
sistema de espesamiento. Como puede observarse a partir de los
resultados de la Tabla IV y de los gráficos de la Figura 4, a la
menor velocidad de cizalla ensayada (por ejemplo, a velocidades de
cizalla inferiores a aproximadamente 1 s^{-1}) el sistema de
espesamiento XG presentó una mayor viscosidad que el sistema de
espesamiento HEC; mientras que a las mayores velocidades de cizallas
evaluadas (por ejemplo, velocidades de cizalla de aproximadamente
10-100 s^{-1}), el sistema de espesamiento XG
presentó una menor viscosidad que el sistema de espesamiento
HEC.
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\vskip1.000000\baselineskip
Las composiciones de recubrimiento
1-8 definidas en la Tabla V se prepararon usando
diferentes sistemas de espesamiento. El sistema de espesamiento
para la Composición de Recubrimiento 1 fue un sistema de
espesamiento estándar que incluye HEC (NATROSOL® 240 MXR), y un
vehículo que incluye el éster de alcohol TEXANOL® (un aditivo de
coalescencia) y etilenglicol. El sistema de espesamiento de la
Composición de Recubrimiento 2 incluyó HEC NATROSOL® 240 MXR y agua
como vehículo. Los sistemas de espesamiento de las Composiciones de
Recubrimiento 3,4 y 8 incluyó una goma de xantano (OptiXan^{TM}),
y un vehículo que incluía caolescente ARCHER RC^{TM} y agua;
mientras que los sistemas de espesamiento de las Composiciones de
Recubrimiento 5-7 incluyeron una mezcla no acuosa
de goma de xantano (OptiXan^{TM}) y coalescente ARCHER RC^{TM}
como vehículo. Adicionalmente, todos los sistemas de espesamiento
que incluían goma de xantano también incluían el desespumante
FOAMASTER® NXZ.
FOAMASTER® NXZ.
Las composiciones de recubrimiento incluidas en
la Tabla V fueron preparadas como se indica a continuación. Se
formó una premezcla ("Premezcla 1") mezclando las sustancias
incluidas en las entradas 1-6 de la Tabla V en un
recipiente de premezcla usando una baja velocidad para incorporar
las materias primas, y a continuación una alta velocidad de mezcla
para dispersar los pigmentos. Después de eso se añadieron las
sustancias 7 a 9 a la Premezcla 1 usando una velocidad de
mezclamiento más baja para evitar el deterioro de los materiales de
látex. En un recipiente separado se mezclaron los componentes del
sistema de espesamiento (es decir, las sustancias
10-16, según cada caso) para formar la Premezcla 2.
A continuación se añadió la Premezcla 2 a la Premezcla 1 usando una
velocidad de mezclamiento media, y se mezcló la composición de
recubrimiento hasta que quedó suave y sin grumos.
Tras la preparación se evaluó el contenido de
COVs (determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA),
la viscosidad de Stormer (medida usando un Viscosímetro Brookfield
KU-1+) y la resistencia al corrimiento (usando un
Medidor Anti-Corrimiento tal como se ha descrito
anteriormente) para cada composición de recubrimiento. Los
resultados se muestran en la Tabla VI.
Tal como indican los datos de la Tabla VI, la
Composición Comparativa 1, que contenía un sistema de espesamiento
estándar, presentó el nivel más alto de COVs de todas las
composiciones de recubrimiento. Como era de esperar, la Composición
Comparativa 2, que no contenía un coalescente o etilenglicol, y las
Composiciones 3-8, que contenían coalescente ARCHER
AC®, presentaron niveles de COVs relativamente bajos.
Adicionalmente, tal como indican los datos de la
Tabla VI, las Composiciones Comparativas 1 y 2, que contenían
sistemas de espesamiento basados en HEC, fueron resistentes al
corrimiento hasta 25 y 30 mils (635 y 762 \mum), respectivamente.
Es decir, la Composición Comparativa 1 no mostró corrimiento cuando
fue evaluada con espesores de recubrimiento de 25 mils (635 \mum)
o menos usando un Medidor Anti-Corrimiento, y la
Composición Comparativa 2 no mostró corrimiento cuando fue evaluada
con espesores de recubrimiento de 30 mils (762 \mum) o menos
usando un Medidor Anti-Corrimiento. Por el
contrario, las composiciones de recubrimiento que incluían el
sistema de espesamiento que incluye la goma de xantano fueron
resistentes al corrimiento para espesores mayores.
Se preparó una composición de recubrimiento
acuoso usando el siguiente procedimiento. Se formó la Premezcla 1
añadiendo las sustancias 1-6 de la Tabla VII una en
una a un recipiente de premezcla con mezclamiento simultáneo usando
una turbina Cowles. Tras combinar las sustancias
1-6, la Premezcla 1 fue mezclada en condiciones de
alta cizalla hasta lograr una dispersión esencialmente homogénea de
los pigmentos. Cuando se obtuvo la dispersión se redujo la
velocidad de mezcla y se añadieron las sustancias 7 y 8 a la
Premezcla 1. En un recipiente separado se mezclaron las sustancias
9-11 para formar una Premezcla 2. Después de eso, se
añadió lentamente la Premezcla 2, usando un agitador, a la
Premezcla 1. Entonces se elevó la velocidad de mezcla para hidratar
parcialmente la goma de xantano de la Premezcla 2. A continuación
se añadieron lentamente las sustancias 12 y 13 a la mezcla anterior
(de Premezcla 1 y Premezcla 2) y se mezcló la pintura hasta obtener
una consistencia suave.
Se observó que usando el procedimiento de mezcla
anterior en la composición de recubrimiento quedaba menos aire
atrapado durante la preparación.
Debe entenderse que la presente descripción
ilustra los aspectos de la invención que son relevantes para obtener
una comprensión clara de la misma. A fin de simplificar la presente
descripción, no se han presentado determinados aspectos de la
invención que serían evidentes para los especialistas en la técnica
y que, por tanto, no facilitarían una mejor comprensión de la
invención. Aunque la presente invención ha sido descrita en relación
a determinadas realizaciones, la presente invención no está
limitada a las realizaciones particulares descritas, sino que
pretende cubrir las modificaciones que estén dentro del espíritu y
el alcance de la invención, tal como se define en las
reivindicaciones anexas.
Claims (37)
1. Una composición de recubrimiento acuoso que
comprende:
- una goma de xantano;
- al menos un éster de un ácido graso insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA; y
- un biocida.
2. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 1, en la que la composición de recubrimiento acuoso
es resistente al corrimiento a un espesor de recubrimiento de al
menos 30 mils (762 \mum), determinado mediante el ENSAYO DE
CORRIMIENTO MODIFICADO.
3. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 1, en la que la composición de recubrimiento acuoso
no muestra corrimiento cuando es evaluada con un espesor de
recubrimiento de al menos 14 mils (356 \mum), preferiblemente de
al menos 35 mils (889 \mum), más preferiblemente de al menos 60
mils (1524 \mum) usando un Medidor
Anti-Corrimiento.
4. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que la composición de
recubrimiento acuoso es una pintura de látex.
5. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 4, en la que la pintura de látex se selecciona del
grupo que consiste en pinturas de látex para interior y pinturas de
látex para exterior.
6. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 4, en la que la pintura de látex es una pintura de
látex para exterior de fuerte constitución.
7. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que la goma de xantano
se selecciona del grupo que consiste en una goma de xantano no
modificada, una goma de xantano modificada y mezclas de las
mismas.
8. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que el al menos un éster
de un ácido graso insaturado se selecciona del grupo que consiste en
monoésteres de propilenglicol de ácidos grasos insaturados,
monoésteres de dipropilenglicol de ácidos grasos insaturados,
monoésteres de etilenglicol de ácidos grasos insaturados,
monoésteres de dietilenglicol de ácidos grasos insaturados, ésteres
de metilo de ácidos grasos insaturados, y mezclas de los
mismos.
9. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 1, en la que el al menos un éster de ácido graso
insaturado es un éster de un ácido graso de aceite vegetal
insaturado.
10. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 1, en la que el al menos un éster de un ácido graso
insaturado es un monoéster de poliol de un ácido graso de aceite
vegetal insaturado seleccionado del grupo que consiste en ácidos
grasos de aceite de maíz, ácidos grasos de aceite de girasol y
mezclas de cualquiera de ellos.
11. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 10, en la que el monoéster de poliol de un ácido
graso de aceite vegetal insaturado es un monoéster de propilenglicol
de un ácido graso de aceite vegetal insaturado.
12. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que el al menos un éster
de ácido graso insaturado está libre de compuestos orgánicos
volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la
EPA.
13. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que la composición de
recubrimiento acuoso además comprende un polímero de látex.
14. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que la composición de
recubrimiento acuoso además comprende al menos un espesante
celulósico y/o un espesante sintético.
15. La composición de recubrimiento acuoso de
cualquier reivindicación precedente, en la que la composición de
recubrimiento acuoso además comprende al menos un aditivo
seleccionado del grupo que consiste en tensioactivos, dispersantes,
disolventes, modificadores de pH, desespumantes, humectantes,
colorantes, pigmentos y mezclas de los mismos.
16. El uso de una composición de recubrimiento
acuoso para recubrir al menos parcialmente una porción de una
superficie de un sustrato, en el que la composición de
recubrimiento acuoso comprende una goma de xantano no modificada y
al menos un éster de un ácido graso insaturado que está
esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado
mediante el Método de Referencia 24 de la EPA, y en el que el
sustrato se elige entre una pared, un tejado, un suelo, un techo,
un elemento estructural, mobiliario, un objeto decorativo, tela,
papel y equipamiento.
17. El uso de acuerdo con la reivindicación 16,
en el que la superficie se selecciona entre al menos una superficie
interior y una superficie exterior.
18. El uso de acuerdo con la reivindicación 16,
en el que el recubrimiento al menos parcial está esencialmente
libre de grietas de lodo cuando es secado al menos parcialmente.
19. Una pintura de látex que comprende:
- un polímero reticulable de alto peso molecular de tipo adición o de tipo condensación;
- al menos un pigmento;
- una goma de xantano; y
- al menos un monoéster de poliol de un ácido graso de aceite vegetal insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA.
\vskip1.000000\baselineskip
20. Un sistema de espesamiento que
comprende:
- una goma de xantano,
- un vehículo que comprende al menos un éster de un ácido graso insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA; y
- un desespumante.
\vskip1.000000\baselineskip
21. El sistema de espesamiento de la
reivindicación 20, en el que el al menos un éster de un ácido graso
insaturado se selecciona del grupo que consiste en monoésteres de
propilenglicol de ácidos grasos insaturados, monoésteres de
dipropilenglicol de ácidos grasos insaturados, monoésteres de
etilenglicol de ácidos grasos insaturados, monoésteres de
dietilenglicol de ácidos grasos insaturados, metil ésteres de ácidos
grasos insaturados, y mezclas de los
mismos.
mismos.
22. El sistema de espesamiento de la
reivindicación 20, en el que el al menos un éster de un ácido graso
insaturado es un éster de un ácido graso de aceite vegetal
insaturado.
23. El sistema de espesamiento de la
reivindicación 20, en el que el al menos un éster de un ácido graso
insaturado es un monoéster de poliol de un ácido graso de aceite
vegetal insaturado seleccionado del grupo que consiste en ácidos
grasos de aceite de maíz, ácidos grasos de aceite de girasol, y
mezclas de los mismos.
24. El sistema de espesamiento de la
reivindicación 23, en el que el monoéster de poliol de un ácido
graso de aceite vegetal insaturado es un monoéster de
propilenglicol de un ácido graso de aceite vegetal insaturado.
25. El sistema de espesamiento de cualquiera de
las reivindicaciones 20 a 24, en el que la goma de xantano se
selecciona del grupo que consiste en una goma de xantano no
modificada, una goma de xantano modificada, y una combinación de
las mismas.
26. El sistema de espesamiento de cualquiera de
las reivindicaciones 20 a 25, en el que el sistema de espesamiento
está libre de compuestos orgánicos volátiles, determinados mediante
el Método de Referencia 24 de la EPA.
27. El sistema de espesamiento de cualquiera de
las reivindicaciones 20 a 26, en el que el sistema de espesamiento
además comprende al menos un espesante adicional seleccionado del
grupo que consiste en espesantes celulósicos, espesantes
sintéticos, y mezclas de cualquiera de ellos.
28. El sistema de espesamiento de cualquiera de
las reivindicaciones 20 a 27, en el que el sistema de espesamiento
además comprende agua.
29. El sistema de espesamiento de la
reivindicación 20, que además comprende un polímero reticulable de
alto peso molecular de tipo adición o de tipo condensación, y en el
que la goma de xantano no está modificada.
30. Una composición de recubrimiento acuoso
preparada a partir del sistema de espesamiento de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 20 a 29.
\newpage
31. Una pintura de látex preparada a partir del
sistema de espesamiento de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 20 a 29.
32. Un método para formar un sistema de
espesamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 20 a
29 que comprende:
- combinar una goma de xantano y un vehículo que comprende al menos un éster de un ácido graso insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA; y
- dispersar al menos una porción de la goma de xantano en al menos una porción del vehículo.
\vskip1.000000\baselineskip
33. Un método para formar una composición de
recubrimiento acuoso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15 que comprende:
- formar un sistema de espesamiento que comprende una mezcla de una goma de xantano y un vehículo que comprende al menos un éster de un ácido graso insaturado que está esencialmente libre de compuestos orgánicos volátiles, determinado mediante el Método de Referencia 24 de la EPA; y
- hidratar al menos parcialmente al menos una porción de la goma de xantano.
\vskip1.000000\baselineskip
34. Una composición de recubrimiento acuoso de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que la goma de xantano es
goma de xantano no modificada que forma parte de una composición
espesante, y la composición comprende además un polímero
reticulable de alto peso molecular de tipo adición o de tipo
condensación.
35. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 35, que además comprende un espesante celulósico.
36. La composición de recubrimiento acuoso de la
reivindicación 35 que además comprende un espesante sintético.
37. Una composición de recubrimiento acuoso de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que la goma de xantano no
está ligado covalentemente al al menos un éster de ácido graso
insaturado, y la composición comprende además un polímero
reticulable de alto peso molecular de tipo adición o de tipo
condensación.
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