ES2585833T3

ES2585833T3 - Una composición y método para controlar la humectabilidad de superficies

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Publication number: ES2585833T3
Application number: ES12154687.3T
Authority: ES
Inventors: Joachim Schoelkopf; Hans-Joachim Weitzel
Original assignee: Omya Development AG
Current assignee: Omya Development AG
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2016-10-10
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: RU2014136461A; PL2626388T3; CL2014002006A1; RU2599668C2; PT2626388T; BR112014019011B1; US11162001B2; US20180016466A1; EP2812401A1; BR112014019011A8; CN104105763B; EP2626388B1; MX2014008987A; AU2013218156B2; US20190309189A1; CA2863150A1; EP2626388A1; WO2013117511A1; SI2626388T1; KR101776373B1

Abstract

Una composición que comprende - partículas con forma de erizo, - al menos un aglutinante, y -al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, en el que las partículas con forma de erizo están compuestas de un material seleccionado de carbonato de calcio que contiene material, blanco satinado y mezclas de los mismos.

Description

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DESCRIPCIÓN

Una composición y método para controlar la humectabilidad de superficies

La presente invención se relaciona con una composición para controlar la humectabilidad de superficies, con formulaciones de recubrimiento que comprenden la misma, con un método para controlar la humectabilidad de 5 superficies usando esta composición o una formulación de recubrimiento correspondiente, y sus usos.

Existe un continuo interés en proveer propiedades hechas a la medida para materiales al controlar sus propiedades de estructura superficial. Un ejemplo muy conocido por lo tanto es el efecto loto que se refiere a la repelencia de agua muy alta (superhidrofobicidad) de ciertas hojas de planta, en el que las partículas de suciedad son recogidas por gotas de agua debido a una arquitectura micro y nanoscópica compleja de la superficie, que minimiza la

10 adhesión.

Debido a su tensión superficial alta, las gotas de agua tienden a minimizar su superficie tratando de lograr una forma esférica. En contacto con una superficie, las fuerzas de adhesión resultan en humectación de la superficie.

En la naturaleza, las propiedades de autolimpieza se deben a una estructura doble repelente de agua hidrófoba de la superficie de la hoja formada a partir de una epidermis característica y las ceras de recubrimiento. La epidermis

15 de la planta de loto tiene papilas con 10 a 20 µm de altura y 10 a 15 µm de ancho en la cual las llamadas ceras epicuticulares son impuestas. Las ceras superpuestas son hidrófobas y forma la segunda capa de estructura doble, permitiendo que el área de contacto y la fuerza de adhesión entre la superficie y la gota se reduzcan significativamente lo cual resulta en un proceso de autolimpieza.

La energía libre superficial de una cera es relativamente baja y una gota de agua en una superficie suave de este

20 material de cera mostrará un ángulo de contacto > 90°pero probablemente < 120°. El impacto estructural se deriva de las puntas y bordes expuestos de las papilas que minimizan el área de contacto sólida/líquida, que resulta en un dominio de las fuerzas cohesivas del esfuerzo de la gota líquida por una forma esférica (Cassie and Baxter, Trans. Faraday Soc. 1944, 40, 546). Como resultado, se pudo observar una completa repelencia con un ángulo de contacto cercano a 180° y la gota sale de la superf icie sin dejar rastro. También se conoce un fenómeno de

25 contraste cuando el ángulo de contacto intrínseco es relativamente bajo, por ejemplo < 45°. Una superf icie de textura diseñada pueda actuar para mejorar la humectabilidad, el ángulo de contacto aparente se convierte en 0°y el fenómeno es llamado superhumectabilidad (Wenzel, Ind. Eng. Chem. 1936, 28, 988).

Se estudió de manera intensiva especialmente el efecto loto desde un punto de vista teórico (cf. por ejemplo Narhe et al., Water Condensation on a super-hydrophobic spike surface, Europhys. Lett. 2006, 75(1), 98-104; Wier et al.,

30 Langmuir 2006, 22, 2433-2436; Gao et al., Langmuir 2007, 23, 3762-3765) así como con respecto a su uso práctico en aplicaciones técnicas, tales como tratamientos, recubrimientos, pinturas, tejas, telas y otras superficies que pueden permanecer secas y limpias por sí mismas de la misma forma como la hoja de loto.

Con respecto a esto, se obtuvo la estructura de superficie requerida por técnicas bastante complicadas que modifican la superficie misma, por ejemplo por aplicación de irradiación de láser excimer de KrF 248 nm a en vacío

35 en láminas de PET (Heitz et al., Dendritic Surface Structures on Excimer-Laser Irradiated PET Foils; Appl. Phys. A 1993, 56, 329-333), plasmapolimerización en los sustratos, grabado por plasma de argón, silanización de las obleas de silicona, etc. (Chen et. al., Ultrahydrophobic and Ultralyophobic Surfaces:

Algunos comentarios y ejemplos; Langmuir 1999, 15, 3395-3399; Öner et al., Ultrahydrophobic surfaces. Effects of Topography Length Scales on Humectabilidad, Langmuir 2000, 16, 7777-7782); la preparación de nano estructuras

40 de ZnO complejas y orientadas que usan un crecimiento controlado de semillas y aniones de citrato que selectivamente absorben en planos basales de ZnO como el agente direccionador de la estructura (Tian et al., Complex and oriented ZnO nanostructures, nature materials 2003, 2, 821-826).

En aplicaciones industriales, sin embargo, surgen problemas desde la inestabilidad mecánica, como superficies artificiales, a diferencia de la estructuras de planta, no son autorenovadoras, y aún existe la necesidad de un

45 material innovador adicional que proporciona una posibilidad de controlar las propiedades de la superficie de materiales diferentes. Adicionalmente, existe una necesidad de formulaciones de fácil aplicación, es decir formulaciones que pueden ser aplicadas directamente en la superficie de sustrato de una manera fácilmente accesible y disponible.

Con respecto a esto, hubo algunos acercamientos para proporcionar sustratos con el efecto loto de formulaciones

50 de recubrimiento. Así, por ejemplo el documento EP 1 144 332 B1 divulga formulaciones de recubrimiento que consisten en una dispersión de un agente aglutinante, que incluyen por lo menos una resina hidrófoba, material fabricado de resina y/o cera, aditivos usuales de relleno y opcionales, en los que la carga contenía al menos una distribución de tamaño de partícula bimodal, donde una región de tamaño de partícula (A) tiene un diámetro partícula promedio de por lo menos 5 µm y la otra región de tamaño de partícula (B) tiene un diámetro de partícula no mayor de 3 µm y la proporción de peso de las partículas de la primera región de tamaña partícula (A) a las partículas del última región de tamaño de partícula (B) asciende de 0.01:1 a 12:1, en el que las características hidrofílicas de los componentes de la dispersión se escogen de tal manera que el ángulo de contacto estático inicial es mayor de 130°después de tres minutos de equilib rio.

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5 En Hu, Z. et al., Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspcts 351 (2009), 65-70, la producción de papeles celulósicos superhidrófobos o semisuperhidrófobos, donde se usaron partículas de PCC comerciales, ácido esteárico hidrófobo y partículas de látex de polímero para control de la rugosidad de la superficie, como agente de modificación de superficie hidrófoba, y polímero aglutinante, respectivamente. Se usó un método simple de recubrimiento o inmersión para producir un ángulo de contacto alto y papeles de alta resistencia al agua. Se

10 encontró que el pretratamiento de superficie de PCC con sales de ácido graso antes de la mezcla con el aglutinante de polímero juega un papel importante para mejorar el ángulo de contacto del agua (WCA). La combinación del recubrimiento de la superficie con un tratamiento de inmersión se incrementa adicionalmente el ángulo de contacto del agua y resistencia al agua del papel (cf. resumen).

En Wang C. et al., Powder Technology 200 (2010), 84-86, se describió un método sintético para la preparación de

15 vaterita laminar superhidrófoba, en el que la cristalización de vaterita fue conducida por la reacción de carbonato de sodio con cloruro de calcio en la presencia de ácido oleico y heptadecafluorodeciltrimetoxisilano (FAS-17), llevando a una modificación de la propiedad la superficie del CaCO3 in situ, transformando el material hidrofílico naturalmente a hidrófobo, y finalmente a superhidrófobo.

Sin embargo, ninguna de las soluciones técnicas mencionadas dirigidas al efecto loto, abordan un método para

20 controlar la humectabilidad por ciertas formulaciones, es decir para controlar la humectabilidad en una escala de superhidrofobicidad a superhumectabilidad como se desea.

Ahora se encontró que las partículas con forma de erizo pueden ser usadas ventajosamente en aplicaciones para modificar superficies incrustándolas en una capa de revestimiento usando aglutinantes de tal forma que la superficie bajo un microscopio SEM aún muestra picos expuestos y puntas. Si en combinación con tales partículas

25 con forma de erizo, y formulación de recubrimiento, se añade un agente de hidrofobización y/o hidrofilización y/o aplicado en la parte superior en una capa delgada (monocapa a multicapa), la humectabilidad puede ser controlada con precisión desde extremadamente hidrófoba a extremadamente hidrófila.

También se encontró que mezclas de partículas con forma de erizo prehidrofobizadas y prehidrofilizadas pueden ser usadas ventajosamente. Cuando la cantidad de partículas hidrofobizadas supera el umbral de percolación el

30 sistema puede tener un efecto loto tipo rodamiento de las gotas mientras se mantienen los sitios hidrofílicos que recogen agua por adsorción y permitir el crecimiento de las gotas a un tamaño dado donde las fuerzas de gravedad superan las fuerzas de adhesión.

Así, la presente invención se relaciona con una composición que comprende

-partículas con forma de erizo,

35 -al menos un aglutinante, y

-y al menos un agente hidrofobizante y/o al menos un agente hidrofilizante, en el que las partículas con forma de erizo están compuestas de material seleccionado de carbonato de calcio que contiene material, satén blanco y mezclas de los mismos.

"Partículas con forma de erizo" el contexto de la presente invención indica partículas que tienen la forma de un

40 erizo, que indica que las partículas están formadas de tal manera que los picos y/o puntas se extienden de manera esencial radialmente desde un núcleo. Esta forma se puede deber a un crecimiento de cristal correspondiente o puede ser lograda al moldear o hacer plantillas de las partículas por técnicas conocidas por la persona experta en la técnica.

También es posible que la forma de erizo se deba a la aglomeración o formación de racimos de agujas como 45 cristales para formar una forma como la forma de erizo.

En una realización preferida, el carbonato de calcio que contiene material es seleccionado de carbonato de calcio precipitado, carbonato de calcio natural que contiene material, y mezclas de los mismos.

Si las partículas con forma de erizo están compuestas por carbonato de calcio precipitado (PCC), se refiere especialmente que las partículas con forma de erizo están compuestas de un material que comprende carbonato de

50 calcio precipitado aragonítico, calcítico, vaterítico, o mezclas de los mismos.

Son particularmente útiles en la presente invención, las partículas con forma de erizo que están compuestas de un material que comprende racimos y/o agregados de cristal de carbonato de calcio precipitado escalenohédrico u ortorrómbico-dipiramidal.

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El PCC que puede ser especialmente útil en la presente invención se obtiene por un proceso descrito en el documento europeo No. 10 188 840.2, en el que carbonatos de calidad baja pueden ser transformados en 5 carbonatos de calcio precipitados muy puros con un excelente brillo y estructura definida.

Esto es logrado por:

a) proporcionar y calcinar carbonato de calcio que comprende material;

b) apagar el producto de reacción obtenido del paso a) con una solución de cloruro de amonio acuosa;

c) separar componentes insolubles de la solución del cloruro de calcio obtenida del paso b);

10 d) carbonar la solución de cloruro de calcio obtenida del paso c);

e) separar el carbonato de calcio precipitado del paso d).

La característica especial de este proceso de producción de PCC es la combinación de óxido de calcio obtenido del paso a) con una solución acuosa de cloruro de amonio en el paso b), que resulta en la formación de cloruro de calcio altamente soluble, mientras impurezas indeseadas contenidas inicialmente en el material de alimentación de

15 carbonato de calcio permanecen insolubles o son, por lo menos, menos solubles que cloruro de calcio en el medio de amoníaco alcalino resultante que permite una separación.

Adicionalmente, debido al uso de cristales de semilla u otras sustancias químicas que modifican la estructura a la solución de cloruro de calcio obtenida del paso c) antes de la precipitación, es posible asegurar que los productos de precipitación se cristalicen en una cierta forma e intervalo de tamaño de partícula.

20 Adicionalmente, un PCC que puede ser ventajosamente usado en la composición de la presente invención puede ser obtenido por un proceso descrito en el documento EP 2 371 766, a saber, un proceso para preparar un producto de carbonato de calcio precipitado que comprende los pasos de:

(a) preparar una suspensión acuosa de semillas de carbonato de calcio precipitado por carbonatación de una

suspensión de Ca(OH)2 en la presencia de 0.005 a 0.030 moles de estroncio, en la forma de Sr(OH)2, por mole de 25 Ca(OH)2 antes o durante la carbonatación; y

(b) formar una suspensión acuosa de producto de carbonato de calcio por carbonatación de una pasta de Ca(OH)2 en la presencia de 0.5 a 5 % por peso seco de las semillas de carbonato de calcio precipitado,

en la que las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un d50 que es menor que el d50 del producto de carbonato de calcio precipitado, y las semillas de carbonato de calcio precipitado tienen un contenido polimorfo

30 aragonítico mayor o igual que el producto de carbonato de calcio precipitado.

Existen sin embargo también otras técnicas para obtener partículas con forma de erizo de PCC útil en la presente invención, que son bien conocidas en la técnica, por ejemplo de L. Zhu et al., Journal of Solid State Chemistry 179 (2006), 1247-1252.

Las partículas con forma de erizo usadas en la presente invención preferiblemente tienen un área de superficie

35 específica de BET desde 1 hasta 50 m2/g, de manera especial preferiblemente 2 hasta 40 m2/g, más preferiblemente 11 hasta 35 m2/g, más preferiblemente 15 a 20 m2/g, medido usando nitrógeno y el método de BET de acuerdo con ISO 9277.

En una realización preferida las partículas con forma de erizo tienen un diámetro de partícula medio de peso d50 desde 1 µm hasta 50 µm, preferiblemente desde 2 µm hasta 40 µm, más preferiblemente desde 3 µm hasta 30 µm

40 determinado por el método de sedimentación que usa un artefacto Sedigraph™ 5100 de la compañía Micromeritics, EEUU. La medición fue llevada a cabo en una solución acuosa de 0.1 % en peso de Na4P2O7. Las muestras se dispersaron usando un agitador de alta velocidad y ultrasonido.

Los agentes de hidrofobización, tanto como los agentes de hidrofilización, que pueden ser usados ventajosamente en el contexto de la presente invención son aquellos conocidos en la técnica de recubrimientos, pinturas, etc.

45 En una realización especialmente preferida, el agente de hidrofobización es seleccionado del grupo consiste en ácidos grasos, tales como ácido esteárico, ácido palmítico, y sus sales; dímero de alquilceteno; resinas de poliacrilamida; resinas de silicona, polisiloxanos, preferiblemente polisiloxano modificado con resina de silicona funcional, y mezclas de los mismos.

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Agentes de hidrofilización especialmente preferidos son seleccionados del grupo que comprende ácidos poliacrílicos, sales de ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfónico, preferiblemente sales de metales alcalinos de los mismos, más preferiblemente sales de potasio de los mismos; y quelatos de ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfónico, preferiblemente quelatos de hidróxido de aluminio de los mismos, más preferiblemente quelatos de hidróxido de

5 aluminio/ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfónico que tienen una proporción en peso de 1:5 , y mezclas de los mismos.

Las cantidades de al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización también dependen del efecto de humectabilidad deseado, y serán fácilmente determinables por pruebas correspondientes con los agentes específicos usados.

Típicamente, la cantidad total de al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización

10 será desde 0.1 a 10 % en peso, preferiblemente 0.2 a 5 % en peso, más preferiblemente 0.3 a 2.4 % en peso, lo más preferiblemente 0.4 a 1.9 % en peso, especialmente 0.5 a 1.5 % en peso, basada en el peso total de las partículas con forma de erizo.

El aglutinante usado en la presente invención puede ser cualquier aglutinante convencional usado en el campo del papel y recubrimiento de cartón, pinturas y recubrimientos, e impregnaciones. Es preferiblemente seleccionado del 15 grupo que comprende aglutinantes de látex, sistemas ligantes híbridos , preferiblemente homopolímeros o copolímeros de ácidos acrílicos y/o metacrílicos, ácido itacónico; y ésteres de ácidos , tales como, por ejemplo, acrilato de etilo, acrilato de butilo; estireno, cloruro de vinilo no sustituido o sustituido, acetato de vinilo, etileno, butadieno, acrilamidas y acrilonitrilos; resinas de silicona, resinas alquídicas diluibles en agua, combinaciones de resina acrílica/alquídica , alcohol de polivinilo aceites naturales, aceite de linaza preferiblemente, y mezclas de los

20 mismo.

Si se usan aglutinantes que tienen propiedades hidrofóbicas y/o hidrofílicas, los aglutinantes pueden actuar como el al menos un agente de hidrofobización y/o el al menos un agente de hidrofilización, es decir el aglutinante y al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización son compuestos idénticos.

Dependiendo del sustrato y la naturaleza de las partículas con forma de erizo así como los agentes de

25 hidrofobización y/o de hidrofilización, una cantidad apropiada del aglutinante es una que asegura la unión de los diferentes componentes entre sí y con el sustrato que va a ser recubierto con la composición sin influenciar sus propiedades.

Típicamente, el aglutinante está presente en una cantidad de hasta 250% en peso, preferiblemente hasta 200% en peso, más preferiblemente hasta 150% en peso, más preferiblemente hasta 120% en peso, y de manera especial

30 preferiblemente está presente en una cantidad desde 1 a 50% en peso, preferiblemente desde 3 a 25% en peso, más preferiblemente desde 5 a 20% en peso, de manera especial preferiblemente desde 10 a 15% en peso, basado en el peso total de las partículas con forma de erizo.

La composición puede ser proporcionada en diferentes formas.

En una realización de la invención, las partículas con forma de erizo son combinadas con al menos un agente de 35 hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, y el aglutinante.

En otra realización preferida, las partículas con forma de erizo son pretratadas con al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización. Posteriormente, las partículas con forma de erizo pretratadas con al menos un agente de hidrofobización y al menos un agente de hidrofilización, o mezclas de los mismos, son mezclados con el aglutinante, en el que, opcionalmente, adicionalmente al menos un agente de

40 hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, que puede ser el mismo que, o diferente del agente usado en el pretratamiento, puede ser añadido adicionalmente.

La composición también incluye realizaciones, donde las partículas con forma de erizo son primero mezcladas con el aglutinante y posteriormente combinadas con al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización.

45 La composición de acuerdo con la presente invención puede ser proporcionada en la forma de una formulación de recubrimiento, en la que la composición, puede ser disuelta o dispersa en un medio adecuado, por ejemplo un medio seleccionado del grupo que comprende agua, alcohol éteres, alcoholes, hidrocarburos alifáticos, ésteres, y mezclas de los mismos.

En algunas realizaciones, también puede ser ventajoso el uso de mezclas de solventes, tales como mezclas de

50 agua con otros solventes como por ejemplo aquellos mencionados anteriormente, opcionalmente en combinación con aditivos convencionales, tales como agentes de coalescencia, por ejemplo Texanol®; antiespumantes, preferiblemente aceite mineral y/o antiespumantes a base de silicona; modificadores de la reología, preferiblemente éteres de celulosa, silicatos de capa, acrílicos asociativos y no asociativos, o poliuretanos.

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Sin embargo también es posible el uso de composiciones tales como, especialmente si uno o más de los componentes son líquidos y están presentes en una cantidad suficiente para distribuirlos uniformemente en la superficie del sustrato, por ejemplo si se usa aceite de linaza como una aglutinante.

Adicionalmente, una formulación de recubrimiento que comprende la composición de acuerdo con la invención

5 puede comprender aditivos comunes, tales como agentes dispersantes, agentes siliconados, espesantes, modificadores de la reología, agentes de antisedimentación, antiespumantes, antioxidantes, agentes de azulado, surfactantes, reticulantes, retardantes de llama , catalizadores, amortiguadores de pH, cargas, colorantes, pigmentos, abrillantadores ópticos, ceras, agentes de coalescencia, biocidas, etc. en una forma libre o encapsulada, por ejemplo en la forma de preparaciones de liberación lenta tales como las descritas en el documento EP 2 168

10 572, o no publicadas en la solicitud No. 11 188 597.6, y mezclas de los mismos.

Puesto que las composiciones de acuerdo con la invención permiten el control de la humectabilidad de las superficies, un método correspondiente para el control de la humectabilidad de las superficies es un aspecto adicional de la presente invención.

Esto es logrado por recubrimiento de las composiciones anteriormente descritas de acuerdo con la invención sobre 15 el sustrato.

Para este propósito, la composición de acuerdo con la presente invención es preferiblemente proporcionada en la forma de una formulación de recubrimiento como se describió anteriormente.

Así, el sustrato puede ser recubierto con una formulación de recubrimiento de la composición que comprende las partículas con forma de erizo, el al menos un aglutinante, y el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos

20 un agente de hidrofilización.

El sustrato también puede ser recubierto con una formulación de recubrimiento que comprende las partículas con forma de erizo que son pretratadas con el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización y mezclado con el al menos una aglutinante, en el que, opcionalmente, adicionalmente al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, que puede ser el mismo que o diferente de un

25 agente usado en el pretratamiento puede ser añadido adicionalmente, antes de ser aplicada a la formulación de recubrimiento al sustrato.

En una realización adicional, la composición puede ser aplicada en la forma de una formulación de recubrimiento que comprende las partículas con forma de erizo y el aglutinante, que están recubiertos sobre el primer sustrato, mientras el al menos un agente de hidrofobización y/o de hidrofilización se aplica en la parte superior del

30 recubrimiento de las partículas con forma de erizo y aglutinante como una o varias postcapas, tal que la composición de la presente invención es formada directamente en el sustrato.

Tales postcapas de al menos un agente de hidrofobización y/o de hidrofilización pueden ser generalmente aplicadas con respecto a una cualquiera de las formulaciones de recubrimiento mencionadas anteriormente, es decir pueden ser adicionalmente aplicadas sobre un recubrimiento de mezclas de las partículas con forma de erizo,

35 el al menos un agente de hidrofobización y/o de hidrofilización, y el aglutinante, así como mezclas de partículas con forma de erizo pretratadas con al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, o mezclas de los mismos, y el aglutinante, en las que, opcionalmente, adicionalmente al menos un agente de hidrofobización y al menos un agente de hidrofilización, que puede ser el mismo que o diferente del agente usado en el pretratamiento, o puede ser añadido adicionalmente la postcapa.

40 También puede ser ventajoso aplicar postcapas de ingredientes adicionales y aditivos sobre los recubrimientos descritos anteriormente, preferiblemente materiales seleccionados del grupo que comprende resinas, siliconas, compuestos de tretafluoro.

El recubrimiento así como la aplicación de postcapas puede ser llevada a cabo por técnicas convencionales bien conocidas en la técnica y adecuadas para sustratos respectivos, por ejemplo por atomización, revestimiento de

45 inmersión, laminado cepillado, en los que la aplicación de la postcapa es llevada a cabo ventajosamente en la forma de una solución o dispersión correspondiente de el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización u otro ingrediente o aditivo, cuando recubrimiento ya ha sido secado.

Pueden ser aplicados los recubrimientos así como postcapas de las mismas o diferentes composiciones una o varias veces.

50 El sustrato puede ser generalmente cualquier sustrato, por ejemplo un sustrato seleccionado del grupo que comprende papel, cartón, papel de pared, madera , compuestos de madera tales como cartones de escamas, plásticos, papel de aluminio, hormigón, representación recubierta o sin recubrir, yeso, metales, cerámica, piedra, ladrillo, vidrio , etc..

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El sustrato recubierto es ventajosamente secado, ya sea a temperatura ambiente o temperaturas elevadas dependiendo del solvente, que es usado opcionalmente.

Por una selección correspondiente de los agentes de hidrofobización, de hidrofilización o mezclas de los mismos, el sustrato puede ser hecho superhidrófoba proporcionando un efecto loto a la superficie del sustrato, o 5 superhhidrofilica proporcionando superhumectabilidad, y la hidrofobicidad/hidrofilicidad puede ser controlada como se desea por una mezcla correspondiente.

Así, las mezclas de las partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizado y antes de ser hidrofilizado pueden ser ventajosamente usadas, en las que, los primeros sitios discretos son formados combinándose con dominios hidrófobos en un ambiente hidrofílico. Cuando la cantidad partículas convertidas en hidrófobos exceden el umbral

10 de percolación el sistema puede tener un efecto loto como rodamiento de gotas mientras se mantienen en los sitios hidrofílicos que recolectan agua por adsorción y permite el crecimiento de las gotas a un tamaño dado donde las fuerzas de gravedad superan las fuerzas de adhesión.

Por una selección adecuada y mezcla de agentes de hidrofobización y agentes de hidrofilización, los ángulos de contacto puede ser logrados, que estén cerca de 0° hasta 160°. Por ejemplo, los ángulos de contacto pue de ser

15 logrados desde 2° hasta 145°, preferiblemente desde 7° hasta 140°, más preferiblemente desde 29° hasta 133°, especialmente desde 34° hasta 127°, particularmente desde 44° hasta 110°, aún más preferiblemente desd e 48° hasta 100°, más preferiblemente desde 58°hasta 86° .

En consecuencia, el uso de la composición descrita anteriormente para controlar la humectabilidad de un sustrato es un aspecto adicional de la presente invención, así como el uso de la composición de acuerdo con la invención en

20 una formulación de recubrimiento.

Como resultado, los recubrimientos pueden ser hechos a la medida como diferente humectación, deshumectación, coalescencia de gota y otras propiedades de la interacción de fluidos que son útiles en muchas aplicaciones tal como recubrimientos protectores para empaquetados (papel, cartón, plásticos, papel de aluminio), papel de pared, madera , compuestos de madera tales como cartones de escamas, plásticos, papel de aluminio, hormigón,

25 representación recubierta o sin recubrir, yeso, metales, cerámica, piedra, ladrillo, vidrio , etc..

En consecuencia, un material que comprende la composición descrita anteriormente es un aspecto final de la invención, por ejemplo un material, que es seleccionado del grupo que comprende papel, cartón, papel de pared, madera, compuestos de madera tales como cartones de escamas, plásticos, papel de aluminio, hormigón, representación recubierta o sin recubrir, yeso, metales, cerámica, piedra, ladrillo, vidrio, etc..

30 Las siguientes figuras, ejemplos y pruebas ilustrarán la presente invención, pero no pretenden limitar la invención de ninguna manera.

Descripción de las figuras:

Figuras 1a y 1b muestran imágenes SEM de partículas de PCC con forma de erizo para ser usadas en la invención.

Figuras 2a y 2b muestran imágenes SEM de partículas de PCC con forma de erizo para ser usadas en la invención.

35 Figuras 3a y 3b muestras imágenes SEM de partículas de PCC con forma de erizo para ser usadas en la invención.

Figura 4 muestra ángulos de contacto de sustrato recubiertos con diferentes muestras de partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizadas y/o antes de ser hidrofilizadas de acuerdo con la invención.

Figura 5 muestra una fotografía de una gota en un sustrato que es recubierto con una formulación de recubrimiento de acuerdo con la invención que tiene un ángulo de contacto alto.

40 Figura 6 muestra ángulos de contacto de sustratos recubiertos con diferentes muestras de partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizadas y/o antes de ser hidrofilizadas altamente recubiertas de acuerdo con la invención, así como agentes de hidrofilización adicionales.

Figura 7 muestra ángulos de contacto de sustratos recubiertos con diferentes muestras de partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizadas y/o antes de ser hidrofilizadas ligeramente recubiertas de acuerdo con la

45 invención, así como agentes de hidrofilización adicionales.

Figura 8 muestra ángulos de contacto de sustratos recubiertos con diferentes muestras de partículas con forma de erizo antes de ser hidrofilizadas y aglutinantes diferentes.

Figure 9 muestra una fotografía de una gota en un sustrato que ha sido recubierto con una formulación de recubrimiento de acuerdo con la invención que tiene un ángulo de contacto bajo.

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Figure 11 muestra ángulos de contacto de sustratos recubiertos con diferentes muestras de partículas con forma de 5 erizo antes de ser hidrofobizadas en combinación con postcapas de silicona.

Figure 12 muestra una fotografía que ilustra el comportamiento de humectación de sustratos recubiertos con partículas con forma de erizo antes de ser hidrofilizadas.

Figure 13 muestra una fotografía que ilustra el comportamiento de humectación de sustratos recubiertos con partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizadas.

10 Figure 14 muestra una fotografía que ilustra el comportamiento de humectación de sustratos recubiertos con partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizadas y dos postcapas de silicona.

Figure 15 muestra una fotografía que ilustra el comportamiento de humectación de sustratos recubiertos con partículas con forma de erizo antes de ser hidrofobizadas y tres postcapas de silicona.

Figure 16 muestra ángulos de contacto de sustratos recubiertos con diferentes muestras de partículas con forma de

15 erizo antes de ser hidrofobizadas que usan diferentes agentes de hidrofobización, y postcapas de agentes de hidrofobización.

Figure 17 muestra ángulos de contacto de sustratos recubiertos con formulaciones de recubrimiento y postcapas de acuerdo con la invención.

Ejemplos

20 Los siguientes experimentos se llevaron a cabo para determinar las propiedades de las composiciones de acuerdo con la invención en la humectación de los sustratos. Esto se logra por preparación de formulaciones de recubrimiento, aplicando la misma en el sustrato, humectando la superficie del sustrato, y posterior medición de los ángulos de contacto de las gotas de agua presentes en la superficie de sustrato, en la que el ángulo de contacto es un indicador de la hidrofobicidad/hidrofilicidad de una superficie.

25 Para este propósito, se prepararon las formulaciones de recubrimiento de PPCs con forma de erizo antes de ser hidrofobizado, antes de ser hidrofilizado y no tratados así como mezclas de los mismos, opcionalmente que comprenden componentes adicionales.

Estas formulaciones de recubrimiento fueron aplicadas a papeles de aluminio de Synteape® y papel en bruto, y, después de secar, y, en algunos casos, la aplicación de postcapas de agentes de hidrofobización y otros agentes,

30 se determinaron el ángulo de contacto y/o el comportamiento de humectación.

Ejemplo 1: Partículas con forma de erizo pretratadas

1. Material

1.1. Equipamiento de laboratorio y métodos de medición Para recubrimiento de sustratos:

35 -Erichsen Bar Coater K-Control-Coater K202, Modelo 624 /Fabr. No. 57097-4 /varilla enrollada de alambre No. 1 //Secador de banda 7.0 mmin-1 /150°C

Medición de viscosidad Todas las viscosidades de Brookfield son medidas con un viscosímetro Brookfield DV-II equipado con un eje LV-3 a una velocidad de 100 rpm y temperatura ambiente (20 ± 3°C).

40 Contenidos sólidos de una pasta acuosa

Todos los contenidos sólidos de preparación mineral (también conocidos como "peso seco") se midieron usando un Mettler Toledo HB Analizador de Humedad 43 -S. Para imágenes de SEM: RDS-ARM-MIC Lims: 220017

imagen8

Se llevaron a cabo micrográficas de electrón de barrido (SEM) por ajuste de contenidos sólidos a una concentración de 20% en peso en agua usando una ultraturax (mezclador estator rotor). Unas pocas gotas (aproximadamente 100 mg) se diluyeron en 250 ml de agua destilada se filtraron a través de un filtro de membrana de poro de 0.2 µm. Las preparaciones obtenidas en el filtro de membrana de esta forma, fueron bombardeadas con oro y evaluadas en el

5 SEM en diferentes ampliaciones.

Con respecto a las imágenes SEM de recubrimientos, una muestra del sustrato recubierto fue bombardeada con oro y evaluada en el SEM en diferentes ampliaciones.

Para mediciones de ángulo de contacto:

Para medir el ángulo de contacto, se aplicaron 4 gotas de agua de 5 µl cada una en 4 láminas de Synteape®, se

10 tomó una fotografía 120 s después de la aplicación. La determinación del ángulo de contacto fue llevada a cabo visualmente con la ayuda del módulo de medición de la base de datos de Image Access Versión 8 basada en las fotos hechas de las gotas, y se calculó un valor promedio.

Cámara: Canon EOS 5D Mark II

Objetivo: Canon EF 100 mm f/2 8L Macro IS USMDDDD

Ajuste de diferencia: 0.3 m

Anillos de distancia: anillos de distancia Kenko 12+24+36 mm

Trípode y liberación de trípode de microdisco Kaiser + equipo de iluminación 2x Repro RB5055

iluminación: HF control remoto Canon/temporizador TC-80N3

Datos de registro:

Balance de brillo: automáticamente

Apertura del lente: ajuste 32 de apertura del lente

Tiempo iluminación: automáticamente

Retraso de liberación: 120 s después de la aplicación de la gota

Tamaño de la gota: 5 µl

1.2. Materias primas

-PCC 1: carbonato de calcio precipitado; contenidos sólidos 18% en peso; área de superficie específica de BET: 2

15 m2/g, d50: 8 µm; contenido de calcita > 99%, los cristales tienen una morfología escalenoédrica agrupada (cf. Figuras 1a y b)

-PCC 2: carbonato de calcio precipitado; contenidos sólidos 14% en peso; área de superficie específica de BET:

11.7 m2/g (cf. Figuras 2a y 2b)

El PCC 2 se preparó como sigue:

20 a) Etapa 1: Preparación de semilla

Se redujeron 160 kg de CaO de cal viva (por ejemplo, la cal viva suministrada por Mississippi Lime Co., Ste. Geneviève, Mo) por adición del compuesto a 1.300 litros de 50°C de agua del grifo en un reactor agitad or. La cal viva fue reducida por 30 minutos bajo agitación continua y la pasta resultante de hidróxido de calcio ("leche de cal")

25 se ajustó a 13% de contenidos sólidos a través de dilución con 60°C de agua y fue entonces cribada en una criba de 100 µm. Antes de la carbonatación, se añadieron 5.0% en peso porcentaje de Sr(OH)2·8H2O (basado en el peso seco del hidróxido de calcio) a la leche de cal.

Se condujo la precipitación de semilla PCC aragonítica en un reactor de acero inoxidable cilíndrico regulado de 1000 litros equipado con un agitador de gaseado, un tubo de carbonatación de acero inoxidable para dirigir una 30 corriente de gas de dióxido/aire de carbono al impulsor y sondas para monitorear la conductividad y pH de la suspensión. Se añadieron 800 litros de la suspensión de hidróxido de calcio obtenida en el paso de reducción anterior, ajustados a la temperatura de 60°C, a un reactor de carbonatación. Un gas de 6% por volumen de CO2 en aire y luego se hizo burbujeando hacia arriba a través de la pasta a una rata de 100 m3/h por 15 minutos

(calculados desde el inicio de la introducción del gas de CO2) bajo una agitación de la pasta de 1480 rpm. Después de eso, la fracción del volumen de CO2 en el gas se aumentó a 24% y la rata de flujo de gas fue aumentada a 200 m3/h. La fracción del volumen de CO2 y rata de flujo de gas se mantuvieron a esta rata hasta el final de reacción. Durante la carbonatación, la temperatura de la mezcla de reacción no fue controlada y se le permitió aumentar debido al calor generado en la reacción de precipitación exotérmica. Después que la conductividad alcanzó un mínimo correspondiente a la conversión total de Ca(OH)2 en PCC, la gasificación continuó por otros 8 minutos antes que la introducción del gas fuera parada. El tiempo de carbonatación, calculado desde el inicio de la introducción del gas al tiempo de conductividad mínima, fue 84 minutos. La pasta de semilla de PCC aragonítica fue entonces cribada en una criba de 45 µm y el producto cribado fue recuperado como una pasta acuosa de semilla de PCC aragonítica. La carbonatación de semilla con la adición de 5.0 % en peso Sr(OH)2·8H2O produjo una pasta de semilla de PCC aragonítica que tienen 96.1% de aragonito.

La pasta de semilla de PCC aragonítica fue enviada al postprocesamiento por deshumectación y moliéndola para producir de partículas que tienen un SSA de 20.6 m2/g y un diámetro medio de peso de 0.22 µm.

b) Etapa 2: Producción de PCC2 aragonítico final

Se llevó a cabo la reducción y la carbonatación de la misma manera como describió anteriormente en la Etapa 1, excepto que no se añadió Sr(OH)2·8H2O y se añadieron 2.5% de porcentaje en peso (calculado como carbonato calcio seco basado en peso seco de hidróxido de calcio) de las semillas de PCC aragoníticas molidas formadas en la Etapa 1 a leche cal antes de la carbonatación. Las pruebas realizadas en el producto de PCC aragonítico final indicaron que 77.6 % en peso del producto fue de la forma de cristal aragonítica. Adicionalmente, después que el postprocesamiento se llevó a cabo, como se describió en la Etapa 1 anteriormente, para producir partículas que tienen un SSA de 11.7 m2/g y un diámetro medio de 0.41 µm. Posteriormente, se preparó una pasta acuosa que tiene un contenido sólido de 14% en peso. La forma de partícula de erizo de PCC2 puede ser vista perfectamente en las Figuras 2a y 2b.

Agente de hidrofobización:

-Mezcla de ácido palmítico y ácido esteárico (proporción de peso: 1:1) (30% en peso en 95% de etanol): 0.4 g/100 g (0.4 pph) (ligeramente recubierto) y 1.9 g/100 g (1.9 pph) (altamente recubierto) basado en el peso de PCC

Agentes de hidrofilización:

-Solución de polímero de 0.33% en peso de ácido poliacrílico neutralizado parcialmente de 12000 g/mol y una polidispersidad D (Mw/Mn) de aproximadamente 3, en la que aproximadamente 50% mol de los grupos carboxílicos son utilizados con iones de Na+; y 0.17% en peso de NaH2PO4; 0.5 g/100 g (0.5 pph) basado del peso total de PCC

-K4-HEDP (sales de potasio de ácido de hidroxi etano-1,1-difosfónico); contenidos sólidos 55% en peso; preparados bajo agitación por adición de hidróxido de potasio de HEDP hasta que se alcanza un pH de 12:

-Hidróxido de potasio (SIGMA-Aldrich Art.No.: 60370)

-HEDP (ácido hidroxi etano-1,1-difosfónico; contenidos sólidos 60% en peso, CF Budenheim; nombre comercial Budex 5120)

-Al(OH)3-HEDP (hidróxido de aluminio/ácido hidroxi etano-1,1-difosfónico quelado; proporción de peso 1:5); contenidos sólidos 53% en peso; preparados bajo agitación por adición de hidróxido aluminio a HEDP en una proporción de peso de 1:5 a temperatura ambiente artificial tiene una mezcla homogénea; posteriormente calentándola hasta 90°C por 1 h hace que se obtiene una solución quelada)

-Al(OH)3, Martinswerk (ALBEMARLE corporación), MARTIFIN OL-107

Aglutinantes

-Acronal® S360D (látex de estireno acrílico); contenidos sólidos 50% en peso, BASF Art.: 50005 562

-Emulsión Hycar 1562X117 (medio acrilonitrilo; látex polar); contenidos sólidos 41.4% en peso, materiales de desempeño de Emerald

-PVA BF 05 (Polivinilalcohol) Chang Chun Petrochemicals Taiwan diluido en agua de cocción y enfriada, contenidos sólidos 18% en peso

imagen9

-Aceite de linaza, Aldrich Art. Nr. 430021-250 ML

Agentes del tratamiento postcapa

-Agente de liberación de GE Bayer M: (agente siliconado)

-Solución de ácido esteárico (saturado en 95% de etanol a temperatura ambiente (20 ± 3°C).

5 Sustrato:

-YUPO (Synteape®)/Art.: 675227, PP blanco mate medio 18x26 (468 cm2); 62 g/m2

-Papel crudo: mate clásico Sappi Magno 18x26 (468 cm2) 82 g/m2

2. Métodos

2.1. Preparación de la mezcla

10 2.1.1 Partículas hidrofobizadas pretratadas

Se calentaron 4000 g de las respectivas pastas de PCC hasta 80°C y se añadió una mezcla de ácido palmíti co y ácido esteárico (proporción de peso: 1:1) diluida en calor 95% de etanol (aproximadamente 50°C) durant e 10 minutos. La mezcla fue agitada por 1 h a 80°C en un recipiente de acero de doble pared de 5 litros llenado con agitador viscojet y termostato para control de la temperatura. Después de enfriarlas, las pastas fueron secadas en

15 un horno por 15 h a 120°C.

2.1.2. Partículas hidrofilizadas precalentadas

A 8000 g de las respectivas pastas de PCC se añadieron 0.5 pph de la solución de polímero anteriormente mencionada de ácido poliacrílico neutralizada parcialmente durante 10 minutos. La mezcla fue agitada por 1 h a temperatura ambiente en un balde plástico de 10 litros. Las pastas se secaron en un horno por 15 h a 120°C.

20 2.1.3. Formulaciones de recubrimiento

Se produjeron las formulaciones de recubrimiento por adición de partículas de PCC antes de ser hidrofobizadas y/o antes de ser hidrofilizadas en porciones, así como opcionalmente componentes adicionales tales como agentes de hidrofilización adicionales (como se indica abajo) a una mezcla (idealmente una solución) del respectivo aglutinante en agua de grifo o habitación en un Dispermat® VMA (VMA-Getzmann GmbH, Reichshof, Alemania) con un disco

25 dispersión de 70 mm, y a continuación agitar la mezcla por 1 hora. Se cribaron las formulaciones de recubrimiento sobre un tamiz de té pequeño que tiene un tamaño de criba de 500 µm, y se determinaron viscosidad y contenidos sólidos (cf. tablas 1 a 5).

Todas las formulaciones de recubrimiento mostraron propiedades tixotrópicas y de sedimentación. Todas las formulaciones de recubrimiento que contienen partículas hidrófobas mostraron propiedades antihumectación.

30 Las formulaciones de recubrimiento fueron recubiertas en un sustrato plástico impermeable (Synteape®) (dos papeles por color) y papel crudo para muestras 20 (crudo) y 21 (crudo). En las láminas de Synteape®, se aplicaron las formulaciones, presecadas 3 veces bajo un calentador de 150°C a través de una cinta transportadora rotadora y postsecadas por 24 h a temperatura ambiente. El grosor de película resultante fue desde 0.1 a 0.3 mg/cm2.

2.1.4. Postcapa

35 Para verificar el impacto después de la estratificación, la muestra 1 fue postratada por aplicación de una postcapa de silicona en la parte de arriba del recubrimiento de PCC después de ser secada. Esto se llevó a cabo por medio de un agente de atomización comercial por aplicación por 3 segundos del nebulizado del atomizador sobre la superficie de la composición de recubrimiento. Así, las post capas de silicona 1 (muestra 22S1), 2 (muestra 22S2), y 3 (muestra 22S3), respectivamente, se formaron en la parte superior del recubrimiento de PCC.

40 Tabla 1: Mezclas de PCC1 antes de ser hidrofobizado y antes de ser hidrofilizado

Muestra 1: Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4

PCC 1 hidrofobizado (seco) (0.4 pph): 190.5 g 133.3 g 57.1 g ---

PCC 1 hidrofilizado (seco): -- 57.1 g 133.2 g 190.5 g

imagen10

Acronal S 360 D: 19.0 g 19.0 g 19.0 g 19.0 g

Agua del grifo: 290.5 g 290.5 g 290.5 g 290.5 g

Total: 500.0 g 500.0 g 500.0 g 500.0 g

Viscosidad mPa·s/100 rpm: 130 102 160 152

ContenidoS sólidos finales, % en peso: 38.9 37.9 39.6 39.8

Tabla 2: Mezclas de PCC 2 antes de ser hidrofobizado y antes de ser hidrofilizado ligeramente recubiertos, y de hidrofilización adicional

agentes

Muestra 5: Muestra 6 Muestra 7 Muestra 8

PCC 2 hidrofobizado (seco) (1.9 pph): 94.1 g 85.8 g 36.8 g ---

PCC 2 hidrofilizado (seco): -- 36.8 g 85.8 g 122.5 g

Acronal S 360 D: 9.4 g 12.3 g 12.3 g 12.3 g

Agua del grifo: 294.3 g 362.8 g 362.7 g 362.8 g

K4-HEDP, 55%: 2.0 g 2.2 g 2.2 g 2.2 g

Al(OH)3-HEDP, 53%: 0.2 g 0.2 g 0.2 g 0.2 g

Total: 400.0 g 500.0 g 500.0 g 500.0 g

Viscosidad mPa·s/100 rpm: 340 170 130 121

Contenido sólidos finales, % en peso: 24.9 24.9 24.8 25.3

Tabla 3: Mezclas de PCC 2 antes de ser hidrofobizado y antes de ser hidrofilizado ligeramente recubiertos, y agente de hidrofilización adicionales

Muestra 9: Muestra 10 Muestra 11 Muestra 12

PCC 2 hidrofobizado (seco) (0.4 pph): 151.9 g 86.0 g 36.9 g ---

PCC 2 hidrofilizado (seco): -- 36.9 g 86.0 g 122.9 g

Acronal S 360 D: 15.2 g 12.3 g 12.3 g 12.3 g

Agua del grifo: 561.1 g 363.0 g 363.0 g 363.0 g

K4-HEDP, 55%: 1.6 g 1.6 g 1.6 g 1.6 g

Al(OH)3-HEDP, 53%: 0.2 g 0.2 g 0.2 g 0.2 g

Total: 730.0 g 500.0 g 500.0 g 500.0 g

Viscosidad mPa·s/100 rpm: 110 130 130 127

Contenidos sólidos finales, % en peso: 21.9 26.0 26.0 26.0

Tabla 4: Aglutinantes diferentes usados con PCC1 antes de ser hidrofilizado

Muestra 13: Muestra 14 Muestra 15 Muestra 16

PCC 1 hidrofilizado (seco): 152.0 g 145.5 g 142.9 g 136.5 g

Hycar, 41.4 % en peso: 18.4 g 35.1 g -- ---

PVA, 15 % en peso: -- -- 49.3 g 94.1 g

Agua del grifo: 249.6 g 319.4 g 182.9 g 164.4 g

Total: 420.0 g 500.0 g 275.0 g 395.0 g

Viscosidad mPa·s/100 rpm: 177 177 719 388

Contenido sólidos finales, % en peso: 37.4 31.4 39.5 38.1

Tabla 5: PCCs diferentes en la presencia de agentes de hidrofilización adicionales

Muestra 17: Muestra 18 Muestra 19 Muestra 20 Muestra 21

PCC 1 hidrofilizado (seco): 73.5 g -- -- -- ---

PCC 1 hidrofilizado (seco): -- -- -- -- 10.0 g

PCC 2 hidrofilizado (seco) (1.9 pph): -- 10.4 g 10.4 g 10.0 g ---

Acronal S 360 D: -- -- -- -- ---

Aceite de linaza: -- -- -- 20.0 g 20.0 g

K4-HEDP: 1.3 g -- -- -- ---

Al(OH)3-HEDP: 0.1 g -- -- -- ---

PVA, 18 % en peso: 20.1 g 69.6 g 69.6 g -- ---

Agua del grifo: 205.0 g -- 120.0 g -- ---

Total: 300.0 g 80.0 g 200.0 g 30.0 g 30.0 g

Viscosidad mPa·s/100 rpm: 102

Contenidos sólidos finales, % en peso: 25.2 24.1 10.6

5 2.2. Determinación del ángulo de contacto

Para determinar el ángulo de contacto, se aplicaron gotas de agua de 5 ml cada una en la lámina de Synteape® recubierta. Así, las gotas formadas se fotografiaron y se determinó el ángulo de contacto con la ayuda del módulo de medición Image Access de Image Access Versión 8. Los ángulos de contacto listados abajo son un promedio de varias mediciones de la misma configuración.

10 Tabla 6: Láminas recubiertas y ángulos de contacto humectados Como puede ser tomado de los ángulos de contacto anteriores, es posible controlar acertadamente la hidrofobicidad/hidrofilicidad de las superficies del sustrato por recubrimientos hechos a la medida usando PCC con forma de erizo de acuerdo con la invención.

Muestra: Recubrimiento/lá mina (lámina 1) [mg] Recubrimien to /lámina (lámina 1) [mg/cm2] Recubrimiento /lámina (lámina 2) [mg] Recubrimiento /lámina (lámina 2) [mg/cm2] Proporción de peso Hidrófob./H idrofíl. PCC Ángulo de contacto promedio [°] Desv. Estand. [°]

imagen11

1: 148.8 0.3 115.6 0.3 100:0 139 9

2: 129.8 0.3 110.7 0.3 70:30 112 4

3: 133.4 0.3 163.2 0.3 30:70 107 10

4: 140.2 0.3 86.8 0.2 0:100 102 2

5: 59.8 0.2 49.2 0.2 100:0 100 4

6: 45.9 0.2 37.5 0.2 70:30 67 3

7: 50.3 0.2 51.3 0.2 30:70 61 9

8: 56.8 0.2 51.4 0.2 0:100 44
8

9: 38.6 0.1 42.7 0.2 100:0 102 2

10: 50.7 0.1 55.7 0.2 70:30 58 9

11: 62.5 0.2 60.0 0.2 30:70 44 9

12: 66.0 0.2 54.3 0.2 0:100 29 7

13: 70.5 0.3 84.6 0.3 0:100 86 2

14: 85.5 0.3 72.8 0.3 0:100 81 4

15: 115.8 0.3 105.1 0.3 0:100 48 11

16: 134.2 0.3 113.4 0.3 0:100 30 8

17: 205.3 0.7 197.0 0.7 0:100 7 1

18: 300.5 0.8 332.5 0.8 100:0 46 3

19: 158.2 0.5 157.6 0.5 100:0 34 3

20: 472.5 1.5 405.5 1.3 100:0 88 2

20 crudo: -- -- -- -- 100:0 110 3

21: -- -- -- -- 100:0 85 2

21 crudo: -- -- -- -- 100:0 103 3

22S1: -- -- -- -- 100:0 132 2

22S2: -- -- -- -- 100:0 133 5

22S3: -- -- -- -- 100:0 130 4

5 Como se puede ver en los ejemplos 1 a 4, el ángulo de contacto, y en consecuencia la hidrofobicidad de la superficie del sustrato puede ser ajustada acertadamente por mezcla de PCC con forma de erizo hidrofobizado y hidrofilizado (cf. Fig. 4).

El alto ángulo de contacto de la muestra 1 es ilustrado por la Figura 5.

Lo mismo aplica a los ejemplos 5 a 8 usando una forma de partícula ligeramente diferente. También, en estas 10 pruebas, el ángulo de contacto, y en consecuencia la hidrofobicidad de la superficie del sustrato puede ser ajustado

5

10

15

20

25

30

acertadamente por mezcla de PCC con forma de erizo hidrofobizado y hidrofilizado. Adicionalmente, como puede ser tomado de estos ejemplos, mediante la mezcla de agentes de hidrofilización adicionales, es posible disminuir la hidrofobicidad como se desea reflejada por los ángulos de contacto bajos (cf. Fig. 6).

Como puede ser tomado de los resultados de las muestras 9 a 12, que son esencialmente idénticas con las muestras 5 a 8 aparte el hecho que el PCC hidrofobizado comprende menos agente de hidrofobización, los efectos ya se pueden observar a una cantidad bastante baja de agente de hidrofobización (cf. Fig. 7).

En las muestras 13 a 16, la influencia de aglutinantes diferentes fue evaluada, y se encontró que también por el uso de aglutinantes diferentes, las propiedades hidrofílicas pueden ser controladas adicionalmente. Así, con la misma clase de PCC hidrofilizado, se puede aumentar la hidrofilicidad usando Hycar en vez de Acronal, y puede aumentar aún más por uso de PVA (cf. Fig. 8).

Como puede ser tomado de los resultados de la muestra 17, éste efecto puede aumentar por adición de agentes de hidrofilización adicionales que conducen a una humectación completa cercana que conduce a una humectación casi completa de la superficie del sustrato. El bajo ángulo de contacto de la muestra 17 es ilustrado por la figura 9.

La influencia de aglutinantes diferentes en PCC hidrofobizado puede ser tomada de los resultados de las muestras 18 a 21. Así, PVA disminuye la hidrofobicidad comparada con Acronal, en la que el efecto es dependiente de la cantidad de agua en la formulación de recubrimiento. En este aspecto, también se mostró que el control de la hidrofobicidad no es únicamente posible con formulaciones acuosas, pero también en formulaciones basadas en aceite tal como aquellas basadas en aceite de linaza (cf. muestras 20 y 21) que suministran efectos comparables (cf. Fig. 10).

Adicionalmente, observando los ángulos de contacto de las muestras 20 y 21 en la lámina de Synteape® y papel crudo, se puede observar que sobre papel crudo puede obtenerse un mayor ángulo de contacto, es decir puede obtenerse aumento en la hidrofobicidad.

En las muestras 22S1, 22S2, 22S3, se verifico la influencia de una postcapa de silicona. Para este propósito un recubrimiento de la muestra 1 fue recubierto de una a tres veces con postcapas de silicona. Los resultados mostraron que el alto grado de hidrofobización de la muestra 1 es esencialmente igual con las muestras siliconadas (cf. Fig. 11).

2. 3. Humectación

Para investigar el comportamiento de humectación, especialmente el comportamiento de humectación con gotas de agua divididas finamente que simulan nebulización o rocío, se montaron láminas recubiertas con las muestras 1, 12, 22S2 y 22S3 en un panel metálico. Se aplicó agua desionizada por medio de un microdifusor. Después de cada golpe se hizo una foto de la lámina y se midió el peso del agua desionizada. Se pueden tomar de la tabla 7 las cantidades de agua desionizada.

Tabla 7

Golpe No.: Muestra 1 [g] Muestra 12 [g] Muestra 22S2 [g] Muestra 22S3 [g]

0: 0.000 0.000 0.000 0.000

1: 0.327 0.375 0.256 0.483

2: 0.756 0.807 0.668 0.889

3: 1.253 1.143 1.185 1.240

4: 1.783 1.467 1.643 1.759

5: 2.277 1.758 2.022 2.152

6: 2.753 2.110 2.520 2.623

7: 3.546 2.480 3.064 3.090

8: 3.528 2.796 3.599 3.555

9: 3.970 3.120 4.359 4.005

10: 4.411 3.421 4.941 4.516

imagen12

11: 4.797 3.685 5.491 4.956

12: 5.271 3.950 6.022 5.468

13: 5.767 4.209 6.556 5.983

14: 6.178 4.607 7.044 6.492

15: 6.677 5.039 7.577 6.959

16: 7.129 5.461 8.006 7.393

17: 7.639 5.944 8.422 7.920

18: 7.992 6.355 8.859 8.363

19: 8.366 6.799 9.325 8.879

20: 8.740 7.200 9.828 9.323

21: 9.129 7.701 10.253 9.874

22: 9.466 8.149 10.731 10.366

23: 9.870 8.636 11.185 10.970

24: 10.143 9.275 11.609 11.529

25: 10.542 9.776 12.090 11.987

Se puede ver claramente de las imágenes mostradas en las figuras 12 a 15 el comportamiento de humectación (superhumectación) de la muestra 12 de PCC hidrofilizado que promociona la película de humectación y deshabilita la formación de gotas comparada con las muestras 1, 22S2 y 22S3, mostrando comportamiento

5 repelente/superhidrófobo, promocionando la formación de gotas y rodamiento de gotas, en el que cualquiera de estas muestras fue atomizada con la misma cantidad de agua de aproximadamente 5 g como puede ser tomado de la tabla 7 (las cantidades resaltadas reflejan las muestras ilustradas por las figuras 12 a 15).

Ejemplo 2: Partículas con forma de erizo no tratadas

En el Ejemplo 2, en vez de la prehidrofobización/prehidrofilización de las partículas con forma de erizo, las 10 partículas no tratadas fueron combinadas con los correspondientes agentes de hidrofilización y/o hidrofobización en la preparación de la formulación de recubrimiento únicamente, y/o por formas de una o varias post capas.

1. Material

1.1. Equipo de laboratorio y métodos de medición Para recubrir los sustratos:

15 -Erichsen Bar Coater K-Control-Coater K202, Modelo 624 /Fabr. No. 57097-4 /varilla enrollada de alambre 1-5 (control del flujo líquido) //Secador de banda 7.0 mmin-1 /150°C Atomización Microdifusor de Atomizador Eco, Labo Chimie Contenidos sólidos de una pasta acuosa

20 Todos los contenidos sólidos de preparación mineral (también conocido como "peso seco") se analizaron usando un Analizador de Humedad de Mettler Toledo HB 43-S. Para imágenes SEM: -RDS-ARM-MIC Lims: 220017 Se llevaron a cabo micrográficas de electrón de barrido (SEM) por ajuste de los contenidos sólidos a una

imagen13

concentración de 20% en peso en agua usando una ultraturax (rotor-estator-mezclador). Unas pocas gotas (aproximadamente 100 mg) se diluyeron en 250 ml de agua destilada a través de un filtro de membrana de poro de

0.2 µm. Las preparaciones obtenidas en el filtro de membrana de esta forma, fueron bombardeadas con oro y evaluadas en el SEM en diferentes ampliaciones. 5 Para mediciones de ángulo de contacto: Cámara: Canon EOS 5D Mark II Objetivo: Canon EF 100 mm f/2 8L Macro IS USMDDDD Ajuste de diferencia: 0.3 m

Anillos de distancia: anillos de distancia Kenko 12+24+36 mm Trípode y liberación de trípode de microdisco Kaiser + equipo de iluminación 2x Repro RB5055 HF iluminación: control remoto Canon / temporizador TC-80N3

Datos de registro: Balance de brillo: automáticamente Apertura del lente: ajuste 32 de apertura del lente Tiempo iluminación: automáticamente Retraso de liberación: 120 s después de la aplicación de la gota Tamaño de la gota: 5 µl

1.2. Material Crudo: -PCC 2: carbonato de calcio precipitado; contenidos sólidos 14% en peso; área de superficie específica de BET:

11.7 m2/g; preparados como se describe anteriormente (cf. Figuras 2a y 2b)

10 -PCC 3: carbonato de calcio precipitado Omya Syncarb® (disponible de Omya AG, Suiza); contenidos sólidos: 14% en peso; área de superficie específica de BET: 3.5 -6.5 m2/g (cf. Figuras 3a y 3b) Agentes de hidrofobización: -ASA Nalsize 7541 (anhídrido succínico alquilo); contenidos sólidos 22.29% en peso, Ondeo Nalco Co. -AKD DR28XL (alquilceteno dímero); contenidos sólidos 23.9% en peso, Eka Chemicals

15 -Ácido esteárico, Sigma S4751-100G

-Wükoseal® 805; contenidos sólidos 40% en peso; Süddeutsche Emulsions-Chemie GmbH (SEC), Mannheim-Neckarau, Alemania -Silres BS 1306 (polisiloxano modificado con resina de silicona funcional), contenidos sólidos 55% en peso;

Wacker Chemie AG

20 Aglutinantes -Acronal® S360D (látex de estireno -acrílico) contenidos sólidos 50% en peso, BASF Art.: 50005 562 Sustrato: -YUPO (Synteape®)/Art.: 675227, PP blanco mate medio 18x26 (468 cm2); 62 g/m2

2. Métodos

25 2.1. Preparación de la muestra Con las muestras de abajo dadas en las tablas 8 y 9, se verificaron varias realizaciones de la invención: a) Muestras 23 a 26 (PCC2) y 28 a 29 (PCC3): combinación de partículas con forma de erizo con el aglutinante y el agente de hidrofobización con el fin de obtener una formulación de recubrimiento correspondiente.

imagen14

b) Muestras 26 SA1 (PCC2), 26 SA2 (PCC2), 28 SA (PCC3) y 29 SA (PCC3): combinación de la muestra 26 que comprende partículas con forma de erizo, aglutinante y agente de hidrofobización con agente de hidrofobización adicional en la forma de una o dos postcapas de ácido esteárico después de haberlas sobe el sustrato.

c) Muestras 27 SA (PCC3): combinación de las partículas con forma de erizo y aglutinante, mientras el agente de hidrofobización se combina con esta mezcla en la forma de una postcapa de ácido esteárico después de haberlas recubierto sobre el sustrato.

Tabla 8:

Muestra 23: Muestra 24 Muestra 25 Muestra 26

PCC 2 (seco): 238.5 g 242.1 g 249.6 g 236.0 g

Acronal S360D: 6.9 g 7.0 g 7.0 g 6.8 g

AKD Eka DR 28 XL: 5.8 g -- -- 5.7 g

Wükoseal 805: -- 0.9 g -- 0.9 g

Silres BS 1306: -- -- 0.6 g 0.6 g

Agua del grifo: 148.8 g 150.0 g 211.8 g 150.0 g

Peso total: 400.0 g 300.0 g 460.0 g 400.0 g

Contenidos sólidos finales, % en peso: 18.5 18.0 15.7 18.8

10 Tabla 9

Material: Muestra 27 Muestra 28 Muestra 29

PCC 3 (seco): 82.8 g 82.2 g 44.3 g

Acronal S360D: 3.1 g 3.1 g 1.7 g

AKD Eka DR 28 XL: -- 2.6 g ---

ASA Nalsize: -- -- 1.5 g

Agua del grifo: 14.1 g 12.1 g 2.5 g

Peso total: 100.0 g 100.0 g 100.0 g

Contenidos sólidos finales, % en peso: 33.2 % en peso 33.6 % en peso 36.2 % en peso

Las formulaciones de recubrimiento se prepararon por adición de PCC2 o PCC3, respectivamente, así como el agente de hidrofobización (si está presente), en porciones, a una mezcla (idealmente una solución) del aglutinante respectivo en agua del grifo bajo agitación en un Dispermat® VMA (VMA-Getzmann GmbH, Reichshof, Alemania)

15 con un disco de dispersión de 70 mm, y posteriormente agitando la mezcla por 1 hora. Las formulaciones de recubrimiento fueron cribadas sobre un tamiz de té pequeño que tiene un tamaño de criba de 500 µm, se determinaron los contenidos sólidos (cf. tablas 8 y 9). Posteriormente, los contenidos sólidos se ajustaron por adición de agua adicional.

Las formulaciones de recubrimiento resultantes se recubrieron sobre un sustrato plástico impermeable (Synteape®) 20 con varillas de recubrimiento 1-3. Se recubrieron dos papeles por color y varilla de recubrimiento.

Se llevan a cabo círculos de secado en un secador de banda a 150°C con una velocidad de banda de 6-7 ha sta que el color está seco.

imagen15

Los papeles recubiertos de Synteape® con las muestras 26, 27, 28 y 29 se atomizaron adicionalmente con una solución de 2.8 g de ácido esteárico en 46.0 g de etanol (6% en peso de solución) en una pequeña campana de humos. La solución se preparó por calentamiento del etanol a 50°C en un baño de agua. Después que el s olvente ha alcanzado la temperatura, se añadió el ácido esteárico manualmente, mezclado por rotación en un matraz de

5 fondo redondo y después se atomizo directamente en la superficie de los papeles recubiertos.

En el caso de las muestras 26SA1 y 26 SA2 se llevaron a cabo uno o dos ciclos de atomización, respectivamente, para obtener una buena capa de recubrimiento (cf. tabla 11). En el caso de las muestras 27 a 29 se atomizaron las láminas recubiertas hasta que se obtuvo el peso de la capa dado en la tabla 12.

2.2. Determinación del ángulo de contacto

10 Para determinar el ángulo de contacto, se humedecieron las láminas recubiertas dejando caer 5 µl de agua desionizada durante 120 s en la superficie de la lámina. Se fotografió la caída así formada y se determinó el ángulo de contacto con la ayuda del módulo de medición de la base de datos de Image Access de Image Access Version

8.

Tabla 11: Pesos de recubrimientos

Prueba: Recubrimiento promedio/lamina [mg] Recubrimiento promedio/lamina [mg/cm2] Ángulo de contacto promedio [°] Desviación estándar [°]

Muestra 23: 265.0 0.1 128 5

Muestra 24: 321.0 0.1 132 2

Muestra 25: 200.5 0.1 124 3

Muestra 26: 313.5 0.1 144 5

Muestra 26SA2: 313.5 0.1 140 3

Muestra 26SA2: 313.5 0.1 131 6

Tabla 12: Recubrimiento y Pesos de postcapas

Prueba: Recubrimiento promedio/lámina [mg] Recubrimiento promedio/lámina [mg/cm2] Postcapa promedio/lámina [mg] Postcapa promedio/lámina [mg/cm2] Ángulo de contacto promedio [°] Desviación estándar [°]

Muestra 27SA: 34.7 0.1 149.7 0.3 139.8 9.5

Muestra 28: 140.3 0.3 -- -- 130.9 3.0

Muestra 28SA: 140.3 0.3 149.2 0.3 144.9 8.1

Muestra 29: 105.6 0.2 -- -- 103.2 12.1

Muestra 29SA: 105.6 0.2 148.8 0.3 122.7 12.5

A partir de la Figura 16, se ilustró la influencia de PCC 2 combinado con diferentes agentes de hidrofobización y aglutinante sobre la preparación de una formulación de recubrimiento por los ángulos de contacto de las muestras 20 23 a 26, en la que una cualesquiera de las muestras proporcionaron una buena hidrofobicidad reflejada por ángulos de contacto de aproximadamente 124 a 132°.

Se puede aumentar la hidrofobización por una combinación de agentes de hidrofobización como es reflejado por la muestra 26 proporcionando un ángulo de contacto de 144°.

Adicionalmente, se hicieron varias pruebas con respecto a una hidrofobización adicional de la muestra 26 por postestratificación con ácido esteárico. Como se puede ver a partir de la Figura 16, este tratamiento resultó en una 5 disminución de la hidrofobización.

El ángulo de contacto de la muestra 27 que muestra a manera de ejemplo la hidrofobización por postestratificación únicamente, ilustra que un alto grado de hidrofobización se puede lograr también por postestratificación.

Finalmente, los ángulos de contacto de las muestras 28 y 29 muestran la influencia de diferentes agentes de hidrofobización combinados con PCC no tratados y aglutinante sobre la preparación de una formulación de 10 recubrimiento, en la que la hidrofobización en ambos casos puede ser aumentada por postestratificación como se muestra a manera de ejemplo por las muestras 28SA y 29SA (cf. Fig. 17).

Claims

imagen1

REIVINDICACIONES

1. Una composición que comprende

-partículas con forma de erizo,

-al menos un aglutinante, y

5 -al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización,

en el que las partículas con forma de erizo están compuestas de un material seleccionado de carbonato de calcio que contiene material, blanco satinado y mezclas de los mismos.
2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada en que el aglutinante actúa como el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización.

10 3. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada en que el carbonato de calcio que contiene material es seleccionado de carbonato de calcio precipitado, carbonato de calcio natural que contiene material y mezclas de los mismos.
4. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que las

partículas con forma de erizo están compuestas de un material que comprende carbonato de calcio precipitado 15 aragonítico, calcítico, vaterítico, o mezclas de los mismos.
5.

La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que las partículas con forma de erizo están compuestas de un material que comprende racimos y/o agregados de cristales de calcio precipitado de escalenohédrico u ortorrómbico-dipiramidal.
6.

La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que las

20 partículas con forma de erizo tienen un área de superficie específica de BET desde 1 a 50 m2/g, preferiblemente 2 a 40 m2/g, más preferiblemente 11 a 35 m2/g, lo más preferiblemente 15 a 20 m2/g, medida usando nitrógeno y el método de BET de acuerdo con ISO 9277.
7. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que las

partículas con forma de erizo tienen un diámetro de peso de partícula medio d50 desde 1 µm a 50 µm, 25 preferiblemente 2 µm a 40 µm, más preferiblemente 3 µm a 30 µm.
8. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el agente de hidrofobización es seleccionado del grupo que consiste en ácidos grasos, tales como ácido esteárico, ácido palmítico, y sus sales; dímero de alquilceteno; resinas de poliacrilamida; resinas de silicona, polisiloxanos, preferiblemente polisiloxano modificado con resina de silicona funcional, y mezclas de los mismos.

30 9. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el agente de hidrofilización es seleccionado del grupo que consiste en ácidos poliacrílicos, sales de ácido 1-hidroxietano-1,1difosfónico, preferiblemente sales de metales alcalinos de los mismos, más preferiblemente sales de potasio de los mismos; y quelatos de ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfónico, preferiblemente quelatos de hidróxido de aluminio de los mismos, más preferiblemente quelatos de hidróxido de aluminio/ácido 1-hidroxietano-1,1-difosfónico que tienen

35 una proporción en peso de 1:5 , y mezclas de los mismos.
10. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el al menos un agente de hidrofobización, o al menos un agente de hidrofilización, o está presente una mezcla del mismo en una cantidad desde 0.1 a 10% en peso, preferiblemente 0.2 a 5% en peso, más preferiblemente 0.3 a 2.4% en peso, lo más preferiblemente 0.4 a 1.9% en peso, especialmente 0.5 a 1.5% en peso, basada en el peso

40 de las partículas con forma de erizo.
11. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el aglutinante es seleccionado del grupo que consiste en aglutinantes de látex, sistemas ligantes híbridos , preferiblemente homopolímeros o copolímeros de ácidos acrílicos y/o metacrílicos, ácido itacónico; y ésteres de ácidos , tales como, por ejemplo, acrilato de etilo, acrilato de butilo; estireno, cloruro de vinilo no sustituido o

45 sustituido, acetato de vinilo, etileno, butadieno, acrilamidas y acrilonitrilos; resinas de silicona, resinas alquídicas diluibles en agua, combinaciones de resina acrílica/alquídica , alcohol de polivinilo aceites naturales, aceite de linaza preferiblemente, y mezclas de los mismo.
12. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que el

aglutinante está presente en una cantidad de hasta 250% en peso, preferiblemente hasta 200% en peso, más 50 preferiblemente hasta 150% en peso, lo más preferiblemente hasta 120% en peso, y de manera especial

21

imagen2

preferiblemente está presente en una cantidad desde 1 a 50% en peso, preferiblemente desde 3 a 25% en peso, más preferiblemente desde 5 a 20% en peso, de manera preferiblemente desde 10 a 15% en peso, basada en el peso total de las partículas con forma de erizo.
13. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que las

5 partículas con forma de erizo son combinadas con al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, y al menos un aglutinante.
14. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que las partículas con forma de erizo son pretratadas con el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, y se añadió el al menos un aglutinante a las partículas con forma de erizo pretratadas con al

10 menos un agente de hidrofobización y/o a al menos un agente de hidrofilización, o mezclas de los mismos.
15.

La composición de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada en que adicionalmente al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, que puede ser la misma que, o diferente del agente usado en el pretratamiento, añadido adicionalmente.
16.

La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada en que las

15 partículas con forma de erizo son primero mezcladas con el aglutinante y posteriormente combinada con al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización.
17.

La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que está en la forma de una formulación de recubrimiento.
18.

La composición de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizada en que es proporcionada en la forma de una

20 solución o dispersión en un medio líquido adecuado, preferiblemente un medio seleccionado del grupo que comprende agua, éteres de alcoholes, alcoholes, hidrocarburos alifáticos, ésteres y mezclas de los mismos.
19. La composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 o 18, caracterizada en que comprende adicionalmente aditivos tales como agentes dispersantes, agentes siliconados, espesantes, modificadores de la reología, agentes de antisedimentación, antiespumantes, antioxidantes, agentes de azulado,

25 surfactantes, reticulantes, retardantes de llama , catalizadores, amortiguadores de pH, cargas, colorantes, pigmentos, abrillantadores ópticos, ceras, agentes de coalescencia, biocidas y mezclas de los mismos.
20.

Un método para controlar la humectabilidad de superficies de sustratos por recubrimiento del sustrato con una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
21.

El método de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado en que el sustrato es recubierto con una

30 formulación de recubrimiento de la composición que comprende las partículas con forma de erizo, el al menos un aglutinante, y el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización.
22. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 o 21, caracterizado en que el sustrato es recubierto con una formulación de recubrimiento de la composición que comprende las partículas con forma de erizo que son pretratadas con el al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización y

35 mezcladas con el al menos un aglutinante, en la que, opcionalmente, al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización, que puede ser el mismo que o diferente del agente usado en el pretratamiento puede ser añadido adicionalmente, antes que se aplique la formulación de recubrimiento al sustrato.
23. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 o 21, caracterizado en que el sustrato es recubierto con una formulación de recubrimiento de la composición que comprende las partículas con forma de

40 erizo y al menos un primer aglutinante, y posteriormente con una o más postcapas del al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un agente de hidrofilización en la parte superior del recubrimiento de las partículas con forma de erizo y aglutinante.
24. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, caracterizado en que el sustrato es

recubierto adicionalmente con una o más postcapas del al menos un agente de hidrofobización y/o al menos un 45 agente de hidrofilización.
25.

El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, caracterizado en que el sustrato es recubierto adicionalmente con una o más postcapas de ingredientes adicionales y aditivos, preferiblemente materiales seleccionados del grupo que comprende resinas, siliconas, compuestos de tetrafluoro.
26.

El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 25, caracterizado en que el sustrato es

50 seleccionado del grupo que consiste en papel, cartón, papel de pared, madera , compuestos de madera tales como cartones de escamas, plásticos, papel de aluminio, hormigón, representación recubierta o sin recubrir, yeso,

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metales, cerámica, piedra, ladrillo, vidrio.
27.

Uso de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 como la formulación de recubrimiento.
28.

El material que comprende una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en la que el material preferiblemente es seleccionado del grupo que consiste en papel, cartón, papel de pared, madera, compuestos de madera tales como cartones de escamas, plásticos, papel de aluminio, hormigón, representación recubierta o sin recubrir, yeso, metales, cerámica, piedra, ladrillo, vidrio.

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