ES2624425T3 - Composición de pintura antimicrobiana de alta calidad que comprende un compuesto de amonio cuaternario - Google Patents

Composición de pintura antimicrobiana de alta calidad que comprende un compuesto de amonio cuaternario Download PDF

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Abstract

Una composición de pintura, que comprende: (a) un líquido portador; (b) al menos 10% en peso de pigmento; (c) un polímero aglutinante de látex seleccionado de aglutinante acrílico, aglutinante acrílico de vinilo o aglutinante acrílico de estireno que tiene una puntuación de compatibilidad de 0,7 o inferior; en donde la compatibilidad del aglutinante con el compuesto de amonio cuaternario se determina observando y midiendo el grado de precipitación de aglutinante y pigmento cuando se añade el compuesto de amonio cuaternario a la composición de pintura descrita en la presente memoria descriptiva; y (d) un compuesto de amonio cuaternario, en donde la composición de pintura comprende 0,25% a 3% en peso de compuesto de amonio cuaternario.

Description

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DESCRIPCION
Composicion de pintura antimicrobiana de alta calidad que comprende un compuesto de amonio cuaternario Campo de la invencion
Esta invencion se refiere a una pintura de latex de alta calidad que contiene un agente antimicrobiano, en particular un compuesto de amonio cuaternario.
Antecedentes
Las pinturas contienen tfpicamente cuatro ingredientes esenciales: lfquido portador, aglutinante, pigmento y aditivos. Cada uno de tales ingredientes puede comprender un unico componente o varios elementos diferentes mezclados en la pintura.
El lfquido portador es un componente fluido de la pintura que sirve para contener todos los demas componentes de la pintura. El lfquido portador es parte de la pintura humeda, y habitualmente se evapora mientras la pintura forma una pelmula y se seca sobre una superficie. En las pinturas de latex, el lfquido portador es habitualmente agua. En pinturas a base de aceite, el lfquido portador es habitualmente un disolvente organico. La cantidad y tipo de lfquido es determinado habitualmente por los rasgos de los otros componentes de la pintura.
El componente aglutinante de una pintura es el que causa que la pintura forme una pelmula sobre, y se adhiera a, una superficie. En una pintura de latex, el aglutinante comprende una resina de latex, seleccionada habitualmente de acnlicos, acnlicos de vinilo o acnlicos de estireno. En una pintura de latex, las partmulas de la resina de latex estan habitualmente en una dispersion con agua como lfquido portador.
Los pigmentos dotan a la pintura de rasgos tanto decorativos como protectores. Los pigmentos son partmulas solidas usadas para dotar a la pintura de diversas cualidades, que incluyen, pero no se limitan a, color, opacidad y durabilidad. La pintura tambien puede contener otras partmulas solidas, tales como perlas de poliuretano u otros solidos. Los pigmentos y otros solidos anaden volumen a la pintura, y sus niveles estan relacionados con el brillo o lisura de la pintura.
Se pueden incluir en las pinturas una multitud de aditivos. Los aditivos se usan tfpicamente en niveles relativamente bajos en la formulacion de la pintura, pero contribuyen a diversas propiedades de las pinturas, que incluyen reologfa, estabilidad, rendimiento de la pintura y calidad de aplicacion.
Los biocidas, o espedficamente, agentes antibacterianos, son aditivos que tienen propiedades bacteriostaticas y bactericidas. Los biocidas tienen la funcion de matar las bacterias mediante uno o mas de varios mecanismos diferentes, que incluyen, pero no se limitan a, interferir con la smtesis de la pared celular, danar las membranas celulares, inhibir la smtesis de protemas, e interferir con la smtesis de acidos nucleicos. Algunos biocidas tambien pueden tener efectos antivirales, sirviendo para inactivar virus, tales como los virus del resfriado y de la gripe.
Se conocen bien diversos agentes biocidas, y se usan para diversos fines. Tales biocidas incluyen agentes biocidas inorganicos, por ejemplo, los que contienen iones metalicos, tales como plata, cinc y cobre. Otros biocidas inorganicos incluyen fosfatos, zeolitas o hidroxiapatitas que contienen iones metalicos, metales u otros biocidas. Hay tambien biocidas organicos, que incluyen acidos organicos, fenoles, alcoholes y compuestos de amonio cuaternario.
Los compuestos de amonio cuaternario actuan como biocidas danando las membranas celulares y matando las bacterias. Este mecanismo es debido probablemente a la carga positiva sobre los compuestos de amonio cuaternario, que interactua con los sitios de carga negativa de las bacterias.
Tfpicamente no se anaden compuestos de amonio cuaternario a las pinturas de latex, debido a un efecto negativo sobre la calidad de la pintura. La tecnica anterior ha reconocido que cuando se anaden a las pinturas de latex, los compuestos de amonio cuaternario causan un indeseable aumento en la viscosidad, y causan que el polfmero y los pigmentos precipiten. Sin estar limitado a ninguna teona particular, se cree que la naturaleza cationica de los compuestos de amonio cuaternario no es compatible con la naturaleza generalmente anionica de las formulaciones de pinturas de latex, lo que da como resultado la precipitacion de los componentes desde la dispersion. La precipitacion causa que la pintura tenga una apariencia indeseable, ya que las partmulas del precipitado causan que la pelmula de pintura seca tenga una apariencia o textura granuda.
El documento US 5 096 488 A, por ejemplo, describe composiciones de revestimiento antiensuciamiento que comprenden aproximadamente 35% en peso de una sal de amonio cuaternario, en donde las composiciones formaban una emulsion lechosa estable despues de mezclar lentamente durante 30 minutos a una hora. El documento US 2006/287218 A1 se refena a composiciones acuosas fungicidas que comprenden de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25% en peso de al menos un compuesto de amonio cuaternario, un latex copolimerico que contiene un tensioactivo no ionico y aproximadamente 0,5 a aproximadamente 12% en peso de un absorbente de UV.
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Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion comprende una composicion de pintura que comprende un Kquido portador, al menos 10% en peso de pigmento, un poUmero aglutinante de latex seleccionado de aglutinante acnlico, aglutinante acnlico de vinilo o aglutinante acnlico de estireno y 0,25 a 3% en peso de un compuesto de amonio cuaternario.
La resina aglutinante de latex y el compuesto de amonio cuaternario tienen una puntuacion de compatibilidad menor que 0,7 g, por ejemplo, menor que 0,5 g, y ademas, por ejemplo, menor que 0,35 g, medida por el Ensayo de Compatibilidad de Polfmero/Compuesto de Amonio Cuaternario (en lo sucesivo “Ensayo de Compatibilidad”) descrito en la presente memoria. En otra realizacion, la invencion comprende una composicion de pintura de alta calidad que tiene capacidades biocidas de amplio espectro. En una realizacion util, la pelfcula de pintura seca es capaz de reducir bacterias gram positivas, bacterias gram negativas y virus en mas que 3 logs a las 2 horas de la aplicacion de las bacterias o los virus a la superficie revestida. La reduccion bacteriana y vmca se mide en un ensayo basado en el Estandar Industrial Japones (JIS) Z 2801 descrito en la presente memoria, y se compara con una pintura de control que no contiene un compuesto de amonio cuaternario.
En una realizacion particularmente util, la composicion de pintura de la presente invencion tiene una o mas de las siguientes caractensticas: concentracion en volumen de pigmento (PVC) menor que 60, aproximadamente 25% a aproximadamente 65% en peso de solidos, al menos 17% en peso de aglutinante hasta aproximadamente 55% en peso de solidos de polfmero aglutinante, y al menos 10% en peso de un pigmento cubriente, por ejemplo, dioxido de titanio. En una realizacion util de la invencion, los pigmentos usados en la composicion de pintura tienen una finura de molienda minima por calibrador Hegman de al menos 4, por ejemplo, al menos 5. Ademas, la composicion de pintura puede tener una o mas de las siguientes cualidades: buena aplicacion y apariencia, buena estabilidad y buena durabilidad. Buena aplicacion y apariencia se refiere a una o mas de las siguientes propiedades: fluidez y nivelacion, uniformidad de color, durabilidad del revestimiento coloreado al cizallamiento, relacion de contraste, poder colorante, y cubrimiento aplicado. Buena durabilidad se refiere a una o mas de las siguientes propiedades: resistencia al frotamiento abrasivo, medida por ASTM Metodo de Ensayo D 2486-74A (>400 frotamientos), resistencia al bloqueo, medida por ASTM-D 4946-89 (>6 despues de 1 dfa y 7 dfas), y adhesion, medida por ASTM- D3359 Metodo de Ensayo A (mayor que 3 A). En otra realizacion util, la composicion de pintura, cuando se aplica a una superficie y se seca, tiene un Brillo a 60° de 5-85 unidades, por ejemplo, por encima de 5 hasta 85 unidades.
La expresion “compuestos de amonio cuaternario”, como se emplea en la presente memoria, se refiere a agentes bacterianos de sales de amonio cuaternario que tienen la formula estructural:
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Formula 1
en donde R1 y R2 son grupos o mezclas de grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que tienen 1-7 carbonos, R3 es un grupo o mezclas de grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que contienen 6-20 carbonos, y R4 se selecciona de grupos o mezclas de grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que tienen 6-20 carbonos, grupos bencilo o alquil-C1-C18-bencilo, o
donde R3 y R4 pueden ser los mismos o diferentes uno del otro, y X representa un haluro, en particular cloruro, bromuro o yoduro, carbonato, metosulfato, o sacarinato. En una realizacion particularmente util el compuesto de amonio cuaternario no contiene o esta sustancialmente exento de especies de silicio. Los ejemplos utiles de compuestos de amonio cuaternario incluyen, pero no se limitan a, cloruros de n-alquil-(C8-C18)-dimetilbencilamonio, cloruro de benzalconio (donde la cadena lateral de alquilo es C8, C10, C12, C14, C16 o C18 o mezclas de los mismos), cloruros de n-alquil-(C8-C18)-dimetiletilbencilamonio, cloruros de dialquildimetilamonio (donde la cadena lateral de alquilo es C6-C12), cloruro de n-alquil-dimetilbencilamonio, y cloruro de didecildimetilamonio, cloruro de octildecildimetilamonio, cloruro de dioctildimetilamonio, cloruro de didecildimetilamonio, y mezclas de los mismos. Estan disponibles en el mercado diversos compuestos de amonio cuaternario utiles, que incluyen, pero no se limitan a, los compuestos de amonio cuaternario Barquat®MB-50, Barquat®MB-80, y Bardac® 2250, disponibles en Lonza, Inc, BTC®1010, BTC®2125, y BTC®818-80%, disponibles en Stepan Company. Otros compuestos de amonio cuaternario utiles pueden incluir compuestos que tienen las siguientes estructuras:
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Formula II
o
A* Formula III
donde Ri es alquilo C8-C18 o alquenilo C8-C18, por ejemplo, alquilo C8-C18, donde R2 es alquilo C8-C18 o alquenilo C8- C18, por ejemplo, alquilo C8-C18, arilo o aralquilo C7-C18, en el que los anillos aromaticos pueden estar adicionalmente sustituidos, por ejemplo por cloro y/o bromo, donde R3 es alquilo C1-C4, por ejemplo, metilo, y pueden ser identicos o diferentes, donde R4 es H o metilo, y donde A es un aniOn de un acido organico o inorganico. Los aniones A posibles son, por ejemplo, cloruro, bromuro, acetato, propionato, benzoato o 1 equivalente de sulfato. Los radicales R1 y R2 en la Formula II pueden ser identicos o diferentes. Por ejemplo, en una realizaciOn util, se pueden usar compuestos de Formula II en los que R1 y R2 son alquilo C10-C12 o ambos radicales R1 y R2 son alquilo C10-C12. Los compuestos de las Formulas II y III son, por ejemplo, bromuro de octiltrimetilamonio, cloruro de deciltrimetil-amonio, cloruro de didecildimetilamonio, propionato de didecilmetilhidroxietilamonio, cloruro de lauriltrimetilamonio, cloruro de laurilpiridinio, cloruro de hexadeciltrimetilamonio, cloruro de esteariltrimetilamonio y cloruro de estearildimetilbencilamonio. Las composiciones de pintura de acuerdo con la presente invenciOn pueden contener un unico compuesto de amonio cuaternario, como se describen anteriormente, o mezclas de dos o mas compuestos de amonio cuaternario.
Una composiciOn de pintura preparada de acuerdo con la presente invenciOn comprende 0,25% en peso hasta 3% en peso, por ejemplo, aproximadamente 0,5% a aproximadamente 1,5% en peso de al menos un compuesto de amonio cuaternario.
Las composiciones de pintura de acuerdo con la presente invenciOn comprenden generalmente al menos aproximadamente 17%, por ejemplo, al menos aproximadamente 17,5% en peso, a aproximadamente 55% en peso de sOlidos de polfmero aglutinante. Los aglutinantes utiles en las composiciones de pintura de latex son conocidos en la tecnica, e incluyen aglutinantes polimericos, tales como aglutinantes acnlicos, acnlicos de vinilo, o acnlicos de estireno. En una realizaciOn de la presente invenciOn, la composiciOn de pintura se formula para tener un aglutinante que sea particularmente compatible con el compuesto de amonio cuaternario para evitar la precipitaciOn. La compatibilidad del aglutinante con el compuesto de amonio cuaternario se determina observando y midiendo el grado de precipitaciOn de aglutinante y pigmento cuando se anade el compuesto de amonio cuaternario a la composiciOn de pintura descrita en detalle a continuaciOn:
Ensayo de Compatibilidad de Polfmero/Compuesto de Amonio Cuaternario
PreparaciOn del polfmero: Se diluyeron polfmeros seleccionados disponibles en el mercado y de propietario hasta 23,5% en peso de sOlidos en agua.
PreparaciOn del compuesto de amonio cuaternario: Se diluyeron compuestos de amonio cuaternario seleccionados disponibles en el mercado hasta 50% de su concentraciOn original en agua para potenciar una entrega precisa. (Los compuestos de amonio cuaternario BTC®2125M-80, BTC®1210, BTC®1010 y BTC®818 de Stepan Company y los compuestos de amonio cuaternario Barquat®MB-50 y Bardac® 2250 de Lonza).
Se mezclaron a mano 20,0 g de polfmero diluido con suficiente compuesto de amonio cuaternario diluido para dar una concentraciOn de 0,28% de compuesto de amonio cuaternario activo en los 20,0 g de polfmero. Se agitO lentamente la mezcla durante 5 minutos y se dejO reposar a temperatura ambiente, tapada, durante 1 hora. Se escurriO del recipiente cualquier lfquido. Los sOlidos remanentes se dejaron secar durante una noche a 21-25°C (70- 77°F), despues se pesaron. Se preparO un control para cada polfmero sin compuesto de amonio cuaternario y se restO el peso de los sOlidos del control del peso de las muestras de polfmero/compuesto de amonio cuaternario correspondientes, a fin de dar cuenta de cualquier perdida durante la manipulaciOn. El peso de los sOlidos observado menos el peso de los sOlidos del control da como resultado la puntuaciOn de compatibilidad. Los polfmeros aglutinantes ensayados se enumeran en la Tabla 1. Los compuestos de amonio cuaternario ensayados se enumeran en la Tabla 2. Los resultados del ensayo de compatibilidad para pares seleccionados de polfmero/compuesto de amonio cuaternario se enumeran en la Tabla 3. La expresiOn “puntuaciOn de compatibilidad” para un polfmero, como se emplea en la presente memoria, se refiere a la puntuaciOn de compatibilidad media para ese polfmero con los seis compuestos de amonio cuaternario ensayados y enumerados en la Tabla 3.
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Tabla 1
PoKmero
Qmmica del monomero Qmmica de estabilizacion Potencial Zeta (mV) pH Diametro* (nm)
UCARim 60451
Acnlico de vinilo No ionico -7,75 4,79 220
UCARim 4612
Acnlico de estireno No ionico -7,08 9,03 98,5
ROVACEim 6613
Acetato de vinilo/acrilato de butilo No ionico -2,6 4,33 328
JONCRYL® 5374
Acnlico Anionico/No ionico -13,14 9,08 64
JONCRYL® 15305
Acnlico Anionico/No ionico -24,77 8,14 135
VINNAPAS® EF-8116
Acnlico de vinilo Anionico -20,66 4,15 214
ACRONAL OPTIVE® 130'
Acnlico Anionico -14,82 7,98 162
Polfmero de propietario A8
Acnlico de vinilo Anionico/No ionico -10,1 4,76 277
Polfmero de propietario B8
Acnlico Anionico/No ionico -5,49 8,79 89,6
PoKmero de propietario C8
Alquido acnlico de latex Anionico -20,69 7,89 111,3
PoKmero de propietario D8
Estireno- acrilico Anionico -13,71 8,55 93,1
PoKmero de propietario E8
Estireno- acrilico Anionico -21,75 8,36 89,9
PoKmero de propietario F8
Estireno- acrilico Anionico -7,75 4,79 220
Polfmero de propietario G8
Estireno- acrilico Anionico -17,26 7,98 87,4
PoKmero de propietario H8
Estireno- acrilico Anionico/No ionico -22 7,96 153
PoKmero de propietario I8
Acnlico de vinilo No ionico -3,22 5,15 311
Combinacion de UCARTM6045/Prop B (75/25)
No ionico -4,3 5,15
Combinacion de Prop D y Prop E (50/50)
Anionico -18,64 8,46
* Diametro medio por intensidad medido por un instrumento de dispersion de luz Malvern Zetasizer Nano-S Dynamic
5 1 Disponible en Arkema, Inc.
2 Disponible en Arkema, Inc.
3 Disponible en Dow.
4 Disponible en BASF.
5 Disponible en BASF.
6 Disponible en Wacker Chemie.
7 Disponible en BASF.
8 Polfmeros de propietario preparados por el cesionario de la presente solicitud. 5 Tabla 2
Nombre comercial del compuesto de amonio cuaternario
Estructura quimica (% Activo)
BTC® 2125 M
Cloruro de n-alquil-(60% C14, 30% C16, 5% C12, 5% C18)-dimetilbencilamonio (40%)
Cloruro de n-alquil-(68% C12, 32% C14)- dimetiletilbencilamonio (40%)
BTC® 1210
Cloruro de didecildimetilamonio (48,0%)
Cloruro de alquil-(50% C14, 40% C12, 10% C16)- dimetilbencilamonio (32,0%)
BARQUAT® MB-50
Cloruro de alquil-(C14 50%, C16 10%, C12 40%)- dimetilbencilamonio (50%)
BTC® 1010
Cloruro de didecildimetilamonio (80%)
BARDAC® 2250
Cloruro de didecildimetilamonio (50%)
BTC® 818
Cloruro de octildecildimetilamonio (80%)
Tabla 3
BTC2125 M BTC 1210 BARQUAT MB-50 BTC 1010 BARDAC 2250 BTC 818
PoKmero
Puntuacion (g) Puntuac. (g) Puntuac. (g) Puntuac. (g) Puntuac. (g) Puntuac. (g) Media Desviacion estandar
PropI
0,06 0,02 0,07 0,04 0,01 0,01 0,04 0,03
UCARlm 6045/PropB (75/25)
0 0,05 0,04 0,1 0 0,07 0,04 0,04
PropA
0,06 0,04 0,01 0 0,07 0,1 0,05 0,04
PropB
0 0,04 0,05 0,11 0,04 0,08 0,05 0,04
PropC
0,12 0,05 0,03 0,04 0,08 0,03 0,06 0,04
UCARlm 6045
0,15 0,11 0,08 0,05 0,11 0,09 0,10 0,03
Rovace"™ 661
0,14 0,12 0,19 0,15 0,09 0,05 0,12 0,05
PropF
0,04 0,06 0 0,47 0,14 0,08 0,13 0,17
Joncryl® 537
0,02 0,23 0,08 0,27 0,04 0,19 0,14 0,11
UCAR'™ 461
0,09 0,16 0,07 0,16 0,19 0,21 0,15 0,06
5
10
15
20
25
30
35
40
PropD
0,11 0,38 0,03 0,4 0,4 0,37 0,28 0,17
PropE
0 0,27 0,08 0,51 0,64 0,31 0,30 0,24
D/E (50/50)
0,15 0,52 0,13 0,03 0,53 0,6 0,33 0,25
PropG
0 0,38 0,34 0,34 0,5 0,51 0,35 0,19
Joncryl® 1530
0,25 0,5 0,55 0,33 0,54 0,48 0,44 0,12
Vinnapas® EF811
0,97 0,23 1,52 0,42 0,36 0,72 0,70 0,48
PropH
0,78 0,86 0,89 0,82 0,8 0,8 0,83 0,04
Acronal Optive® 130
0,54 0,73 1,58 0,76 1,19 0,98 0,96 0,38
La puntuacion de compatibilidad para cada poKmero es la puntuacion media para el ensayo anterior para todos los seis compuestos de amonio cuaternario ensayados. En una realizacion de la invencion, el poKmero tiene una puntuacion de compatibilidad de 0,7 o menos. En una realizacion particularmente util, el polfmero usado en las composiciones de pintura de acuerdo con la presente invencion tiene una puntuacion de compatibilidad de 0,5 o menos. En una realizacion particularmente preferida, el polfmero usado en las composiciones de pintura de acuerdo con la presente invencion tiene una puntuacion de compatibilidad de 0,35 o menos. Se debe senalar que se usa la media como puntuacion de compatibilidad en lugar de la puntuacion para pares de polfmero/compuesto de amonio cuaternario individuales. Se ha determinado que para polfmeros que tienen una puntuacion de compatibilidad media de 0,7 o superior, incluso si un par espedfico de polfmero/compuesto de amonio cuaternario tema una puntuacion individual menor que 0,7, ese par no fue capaz de hacer una composicion estable como se define en la presente memoria. Se ha determinado tambien que para polfmeros que tienen una puntuacion de compatibilidad media de 0,5 o menos, ese par que tiene una puntuacion individual por encima de 0,5 fue capaz de hacer una composicion estable.
La tecnica anterior tfpicamente ha excluido de sus descripciones el uso de compuestos de amonio cuaternario en pinturas de latex, porque la combinacion da como resultado precipitacion, es decir, una composicion menos estable. En una realizacion util, la composicion de pintura de la presente invencion es estable a temperatura ambiente durante al menos una semana, por ejemplo, al menos dos semanas, y es estable tambien a 49°C (120°F) durante al menos una semana, por ejemplo, al menos dos semanas.
Como se emplea en la presente memoria, una composicion “estable” tiene un cambio en viscosidad menor que 15 Unidades Krebs (“KU”), medido por un Viscosfmetro Stormer Electronic Modelo KU1+ (muestra medida en una lata de pintura de medio litro de tamano, llena a % de su capacidad y ajustada a 25°C (77±1°F) despues de 1 semana a 49°C (120°F) despues de la adicion de un compuesto de amonio cuaternario a la composicion. En otra realizacion util de la invencion, la composicion de pintura tiene una viscosidad por debajo de 120 KU, por ejemplo de 85-120 KU, por ejemplo ademas, aproximadamente 90-110 KU, medida por un Viscosfmetro Stormer Electronic Modelo KU1+.
Los resultados del ensayo de estabilidad son inesperados y sorprendentes, considerando el potencial zeta de los polfmeros ensayados. En general, la magnitud del potencial zeta es un indicador de la estabilidad del polfmero. Las partfculas de polfmero con un potencial zeta grande (negativo o bien positivo) tienden a repelerse unas a otras, y es menos probable que se unan y floculen o precipiten de la dispersion. En general, las partfculas con potenciales zeta mas positivos que +30 mV o mas negativos que -30 mV se consideran mas estables. De hecho, las partfculas con potenciales zeta de -5 mV a +5 mV tienen generalmente una floculacion rapida, siendo las partfculas que tienen potenciales zeta de ±5 mV a ±30 mV solo ligeramente mas estables. En una realizacion de la presente invencion, los polfmeros utiles incluyen aquellos con potenciales zeta entre 0 mV y ±30 mV, por ejemplo, polfmeros con potenciales zeta entre 0 mV y ±25 mV.
La composicion de pintura de la presente invencion comprende ademas al menos aproximadamente 10% en peso de pigmentos. Tales pigmentos pueden comprender pigmentos inorganicos, tales como dioxido de titanio. La composicion de pintura de alta calidad comprende, por ejemplo, al menos aproximadamente 11% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 12% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 13% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 14% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 15% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 16% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 17% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 18% en peso, por ejemplo ademas, al menos aproximadamente 19% en peso, e incluso por ejemplo ademas, al menos
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aproximadamente 20% hasta aproximadamente 30% en peso de dioxido de titanio. En otra realizacion util, la composicion de pintura de alta calidad comprende mas que 10% de dioxido de titanio. Se pueden anadir tambien otros pigmentos o tintes coloreados a la pintura, en solitario o en combinacion, para producir un amplio intervalo de pintura coloreada. Los pigmentos adicionales adecuados pueden incluir carbonato de calcio, talco, arcilla, silicatos, silicatos de aluminio, metasilicatos de calcio, silicatos de aluminio y potasio, silicatos de magnesio, sulfatos de bario, sienita nefelmica, feldespato, oxidos o sulfuros de cinc, u otros conocidos por los expertos en la tecnica. Tales pigmentos coloreados adicionales se pueden incluir en cantidades hasta aproximadamente 30% en peso, por ejemplo, aproximadamente 10% a aproximadamente 20%. En algunos casos, “pigmentos” tambien puede hacer referencia a cargas funcionales que son solidos no solubles en agua. Tales cargas funcionales pueden incluir solidos que proporcionan caractensticas funcionales adicionales a la pintura, por ejemplo, ingredientes intumescentes, tales como polifosfatos de amonio, melaminas, pentaeritritol y compuestos similares. En una realizacion util, la composicion de revestimiento de la presente invencion esta sustancialmente exenta o totalmente exenta de ingredientes intumescentes tales como polifosfatos de amonio, melaminas, y pentaeritritol y compuestos similares.
La concentracion en volumen de pigmento, o PVC, de un revestimiento es la relacion del volumen de pigmentos (incluyendo cargas funcionales) al volumen de material no volatil total (es decir, pigmento y aglutinante) presente en el revestimiento. El revestimiento de la presente invencion tiene preferiblemente un PVC de aproximadamente 5 a aproximadamente 60. Ademas, la composicion de revestimiento de la presente invencion tiene un contenido de solidos maximo menor que 65% en peso, por ejemplo, aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 60% en peso, por ejemplo ademas, aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 58% en peso.
La composicion tambien puede incluir diversos otros aditivos, que incluyen, pero no se limitan a, espesantes, tales como espesantes de uretano y espesantes acnlicos en cantidades hasta aproximadamente 10% en peso, por ejemplo aproximadamente 1% a aproximadamente 2%. Tambien se podnan incorporar materiales organicos sinteticos; estos incluyen perlas de plastico, esferas huecas u otros materiales similares. Otros componentes opcionales incluyen glicoles tales como etilenglicol y/o propilenglicol en cantidades hasta aproximadamente 7% y otros disolventes tales como dibenzoato de dietilenglicol y dibenzoato de dipropilenglicol en cantidades hasta aproximadamente 3%. La composicion de revestimiento tambien puede contener agentes dispersantes del pigmento, que pueden ser disolventes o tensioactivos; conservantes de la pintura humeda; conservantes de la pelfcula seca; agentes de control de espuma tales como aceites, acidos grasos y silicona; aditivos de deslizamiento y contra el deterioro; promotores de la adhesion, y/o otros aditivos de pintura conocidos.
La composicion de pintura de la presente invencion tambien puede comprender otros biocidas, que incluyen, pero no se limitan a, compuestos que contienen iones metalicos, biocidas polimericos, compuestos heterodclicos, fenoles, organometalicos, aldehfdos, protemas, peroxfgenos, alcoholes, enzimas, polipeptidos, y compuestos liberadores de halogenos.
Las pinturas preparadas de acuerdo con la presente invencion se formulan generalmente para que tengan un pH entre 7 y 10.
Se ha observado que premezclando los compuestos de amonio cuaternario con una mezcla de esteres de alcoholes y monoester de acido oleico de propilenglicol se pueden conseguir concentraciones mas altas de sales de amonio cuaternario. Este metodo comprende mezclar entre sf el compuesto de amonio cuaternario con un ester de alcohol, tal como el disolvente Texanol™, y monoester de acido oleico de propilenglicol, tal como Loxanol® EFC, y anadir despues la mezcla a la composicion de pintura. En una realizacion, el ester de alcohol y el monoester de acido oleico de propilenglicol se anaden a la composicion de pintura solo por este metodo. En otra realizacion, se usan porciones de las cantidades usadas normalmente del ester de alcohol y el monoester de acido oleico de propilenglicol para preparar la premezcla. Por ejemplo, en una realizacion, se puede mezclar aproximadamente la mitad de las cantidades usadas normalmente del ester de alcohol y el monoester de acido oleico de propilenglicol con el compuesto de amonio cuaternario para la adicion a la composicion de pintura.
En otra realizacion, el compuesto de amonio cuaternario incluido en la composicion de pintura puede ser encapsulado dentro de una vaina de material solido (“microcapsula”). La microencapsulacion del compuesto de amonio cuaternario sirve para proteger a la pintura de la floculacion, minimizando o eliminando interacciones directas entre los compuestos de amonio cuaternario y el aglutinante de latex y otros ingredientes de la pintura. En una realizacion, la microcapsula afsla completamente al compuesto de amonio cuaternario de la interaccion con los otros componentes de la pintura. La microcapsula puede tener una estructura que la permita aislar al compuesto de amonio cuaternario del resto de los componentes de la pintura, pero que se abra o estalle tras el secado de la pelfcula de pintura para permitir al compuesto de amonio cuaternario contactar con, y matar o inactivar, los microorganismos o virus que entren en contacto con la superficie de la pelfcula de pintura seca. Por ejemplo, la capsula se podna disenar para abrirse cuando el pH del sistema cambie segun se seca la pintura. En otra realizacion, la evaporacion del agua del sistema podna causar que la capsula se deseque y estalle. Los medios para encapsular materiales activos (denominados tambien sistemas de entrega) son conocidos por los expertos en la tecnica. Se puede usar en esta invencion cualquiera de tales metodos que sean conocidos o sean desarrollados en el futuro.
Se debe senalar que para preparar una formulacion de pintura de latex, se necesita un sistema
dispersante/tensioactivo apropiado para dispersar los pigmentos en la formulacion de pintura. El procedimiento para seleccionar dispersantes/tensioactivos para formulaciones de pintura es bien conocido por los expertos habituales en la tecnica de la formulacion de pinturas. Despues de seleccionar un polfmero compatible y un compuesto de amonio cuaternario como se describe en la presente memoria, un experto habitual en la tecnica podna seleccionar 5 una combinacion de dispersante/tensioactivo para preparar una composicion de pintura deseada.
En una realizacion util, la pelfcula de pintura seca es capaz de reducir bacterias gram positivas, bacterias gram negativas y virus en mas que 3 logs a las 2 horas de la aplicacion. La reduccion bacteriana y vmca se mide en un ensayo basado en el JIS Z 2801 modificado para pinturas descrito en la presente memoria, y se compara con una pintura de control que no contiene un compuesto de amonio cuaternario.
10 Ejemplos
Se prepararon formulaciones de pintura de alta calidad estables ilustrativas mezclando los siguientes componentes, usando tecnicas conocidas por los expertos habituales en la tecnica:
Ejemplo Comparativo
COMPONENTE
% en peso
UCARiM 6045
30,62
Polfmero de propietario B (55% de solidos)
8,19
Desespumante1
0,25
agua
19,73
Espesante de hidroxietilcelulosa2
0,02
Dispersante3
0,49
Dioxido de titanio (seco)
23,29
Pigmento4
9,05
Pigmento5
3,45
Coalescente6
0,26
Modificador de la reologfa'
2,85
Modificador de la reologfa8
1,29
Tensioactivo no ionico9
0,43
Amoniaco acuoso
0,08
Total
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8 9
BYK® 024 de Byk Chemie CELLOSIZE™ QP-4400H de Dow TAMOLtm 1254 de Dow MINEX™ 4 de Unimin Specialty Chemicals MINEXTM 2 de Unimin Specialty Chemicals LOXANOL™ EFC 100 de Cognis ACRYSOL™ RM-8W de Dow ACRYSOL™ RM-2020 NPR de Dow TRITON™ X-102 de Dow
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El Ejemplo 1 se preparo anadiendo 0,65 g del compuesto de amonio cuaternario Barquat MB-80 a una pintura preparada de acuerdo con el Ejemplo Comparativo, agitando despues con un mezclador de aire a temperatura ambiente durante 10 minutos.
Las composiciones de pintura descritas en la presente memoria se ensayaron en cuanto a la actividad antimicrobiana. Se prepararon cupones de pintura para el ensayo bacteriano usando el siguiente procedimiento: Se uso un aplicador de pelfcula humeda de 7 miles (0,18 mm) para extender la pintura de latex acnlico para interiores HARMONY® (lisa, blanco extra) sobre una carta de frotamiento Leneta negra P121-10N. La capa base se seco al aire durante una noche y despues se uso un aplicador de pelfcula de 7 miles (0,18 mm) para extender la pintura del Ejemplo 1 sobre ella. Despues de secar al aire durante una noche, se aplico un segundo revestimiento del Ejemplo 1 de 7 miles (0,18 mm) y se dejo secar al aire durante una noche. Se preparo un control con una capa base de la pintura de latex acnlico para interiores Harmony® y dos capas de la pintura del Ejemplo Comparativo usando el mismo procedimiento. Se ensayo una muestra de control adicional que consistfa en una carta Leneta sin pintar, de la misma manera que las muestras de pintura.
Para ensayar la capacidad de matar bacterias de la pintura, se uso el Estandar Industrial Japones JIS Z 2801 con las siguientes adaptaciones: Se uso el E. coli ATCC 11229 en lugar de ATCC8739 y se anadieron 0,3 ml de carga de tierra organica (25 ml de Suero Bovino Fetal + 5 ml de Triton X-100) al cultivo. Se pusieron tres trozos de 2,54 cm x 2,54 cm (1 pulgada x 1 pulgada) de pelfcula de laboratorio Parafilm en una placa de Petri de vidrio esteril y se puso una muestra de 20 cm x 20 cm desde el centro de la pintura extendida sobre cada uno de los cupones preparados. Se pusieron veinticinco pl de inoculo sobre la superficie de la pintura. Despues de la inoculacion, se cubrieron las muestras con un cubreobjetos de vidrio y se incubaron durante 2 horas en humedad a saturacion. La pintura del ejemplo comparativo se proceso de la misma manera que la pintura del Ejemplo 1. Las bacterias se recuperaron poniendo el cuadrado de pintura, el parafilm y el cubreobjetos en un tubo conico esteril de 50 ml llenado con 5 ml de suero salino tamponado con fosfato (PBS) y se pusieron en un vortex durante 15-30 segundos para liberar las bacterias remanentes de vuelta a la disolucion. Se realizo un recuento de viables totales (TVC) en la disolucion eluyente. Se calcularon las Unidades Formadoras de Colonias/mililitro (CFU/ml) de las bacterias recuperadas de cada muestra, y los resultados se reportaron como la reduccion de log en CFU/ml de la pintura antimicrobiana comparado con la pintura no tratada. Se hizo una medida de la CFU/ml del inoculo transfiriendo 25 pl de cultivo bacteriano directamente a un tubo esteril de 50 ml que contema 5 ml de PBS, y completando el metodo de ensayo. Se determino que el CFU/ml del inoculo Staph fue 9,7 x 105, y se determino que el CFU/ml del inoculo E.coli fue 1,0 x 106. Se juzgo que la eficacia de las condiciones de ensayo fue adecuada, porque el CFU/ml del inoculo estuvo entre 2,5 x 105 y 1 x 107 CFU/ml, y el CFU/ml de la carta Leneta sin pintar y el control de parafilm y el ejemplo comparativo estuvieron entre 5 y 6,7 Log-i0 CFU/ml.
Los resultados del ensayo antimicrobiano para estas pinturas se resumen en la Tabla 4.
Tabla 4
Muestra
Log-10 CFU/ml, S. aureus 2 h Log-10 CFU/ml, E. coli 2 h
Control sin pintar
5,6 5,9
Ejemplo Comparativo:
5,5 5,3
Ejemplo 1:
1,2 1,3
Reduccion de Log
4,4 4,6
Se prepararon cupones de pintura independientes para un ensayo vmco usando el mismo procedimiento que el descrito anteriormente para el ensayo bacteriano, excepto que no se usaron pelfculas sin pintar. Para ensayar la capacidad de inactivar virus de la pintura, se uso el siguiente procedimiento. Se uso un Patron del virus de la Gripe A (Cepa ATCC VR-544, Hong Kong) en Medio Esencial Mmimo, que contema 1% de suero bovino fetal. El patron del virus se almaceno a < -70°C. En el dfa del ensayo, el patron del virus se titulo mediante diluciones en serie de factor 10 y se ensayo en cuanto a infectividad para determinar el tftulo de partida del virus. El tttulo de partida para el ensayo fue 1 x 107,75 TCID50%/0,10 ml.
Se pusieron cupones de 2,54 cm x 2,54 cm (1 pulgada x 1 pulgada) replicados revestidos con las pinturas del Ejemplo Comparativo y el Ejemplo 1 en placas de Petri esteriles. Se irradiaron los cupones con luz UV durante aproximadamente 15 minutos en cada lado. Las muestras se inocularon con una alfcuota de 100 pl del virus de ensayo. El inoculo se cubrio con pelfcula portadora (20 mm x 20 mm preparada a partir de una bolsa Stomacher esteril) y la pelfcula portadora se presiono para que el virus de ensayo se extendiera sobre la pelfcula pero no se derramara por el borde de la pelfcula. El tiempo de exposicion empezo cuando se inoculo cada muestra. Las muestras se transfirieron a una camara controlada ajustada a 20°C en una humedad relativa de 40% durante la duracion de los tiempos de exposicion. Los cupones se mantuvieron en contacto con el virus durante 1 o 2 horas a 20°C y 40% de humedad relativa.
Despues de cada tiempo de exposicion, se pipeteo individualmente una aKcuota de 1,00 ml de medio de ensayo (Medio Esencial Mmimo suplementado con 1% en volumen de suero bovino fetal inactivado por calor, 10 microgramos/ml de gentamicina, 10 unidades/ml de penicilina, y 2,5 microgramos/ml de anfotericina B) sobre cada cupon de pintura de ensayo y de control, asf como en la cara inferior de la pelfcula usada para cubrir cada muestra. 5 La superficie de cada cupon de pintura se raspo con un raspador de celdas de plastico esteril. El medio de ensayo se recogio, se mezclo usando un mezclador de tipo vortex y se prepararon diluciones en serie de factor 10. Las diluciones en serie se ensayaron en cuanto a infectividad sobre celulas de rinon de mono Rhesus. Se determino la media geometrica de dos replicados de TCID50% (Dosis Infectiva de Cultivo Tisular)/0,1 ml para cada uno del Ejemplo Comparativo y Ejemplo 1, y se calcularon las reducciones de log en cada tiempo de contacto restando el 10 resultado del Ejemplo 1 del Ejemplo Comparativo.
Los resultados del ensayo vmco para las pinturas preparadas de acuerdo con la presente invencion se resumen en la Tabla 5.
Tabla 5
Muestra
TCID50%/0,1 ml media (Dosis Infectiva de Cultivo Tisular) en 1 hora TCID50%/0,1 ml media (Dosis Infectiva de Cultivo Tisular) en 2 horas
Control comparativo:
7,63 Log-io 7,38 Log10
Ejemplo inventivo:
^ 1,5 Log-10 ^ 1,5 Log10
Reduccion de Log
> 6,13 > 5,88

Claims (14)

  1. 5
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    15
    20
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    30
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    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion de pintura, que comprende:
    (a) un lfquido portador;
    (b) al menos 10% en peso de pigmento;
    (c) un polfmero aglutinante de latex seleccionado de aglutinante acnlico, aglutinante acnlico de vinilo o aglutinante acnlico de estireno que tiene una puntuacion de compatibilidad de 0,7 o inferior;
    en donde la compatibilidad del aglutinante con el compuesto de amonio cuaternario se determina observando y midiendo el grado de precipitacion de aglutinante y pigmento cuando se anade el compuesto de amonio cuaternario a la composicion de pintura descrita en la presente memoria descriptiva; y
    (d) un compuesto de amonio cuaternario, en donde la composicion de pintura comprende 0,25% a 3% en peso de compuesto de amonio cuaternario.
  2. 2. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde el lfquido portador comprende agua, y/o en donde la composicion de pintura tiene una concentracion en volumen de pigmento (PVC) por debajo de 60.
  3. 3. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde el pigmento comprende dioxido de titanio, preferiblemente en donde la composicion comprende 13% a 30% en peso de dioxido de titanio.
  4. 4. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde la composicion de pintura tiene aproximadamente 25% a aproximadamente 65% en peso de solidos, preferiblemente aproximadamente 30% a aproximadamente 60% en peso de solidos.
  5. 5. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde la composicion de pintura comprende 0,5% a 1,5% en peso de compuesto de amonio cuaternario.
  6. 6. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde el compuesto de amonio cuaternario tiene la formula estructural:
    imagen1
    en donde R1 y R2 son grupos o mezclas de grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que tienen 1-7 carbonos, R3 es un grupo o mezclas de grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que contienen 6-20 carbonos, y R4 se selecciona de grupos o mezclas de grupos alquilo de cadena lineal o ramificada que tienen 6-20 carbonos, grupos bencilo o alquilbencilo C1-C18, o
    imagen2
    ,0
    donde R3 y R4 pueden ser los mismos o diferentes uno del otro, y X representa un haluro, en particular cloruro, bromuro o yoduro, carbonato, metosulfato, o sacarinato, preferiblemente en donde el compuesto de amonio cuaternario esta sustancialmente exento de silicio.
  7. 7. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde el compuesto de amonio cuaternario tiene la formula estructural:
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    o
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    imagen4
    donde R1 es alquilo C8-C18 o alquenilo C8-C18, por ejemplo, alquilo C8-C18, donde R2 es alquilo C8-C18 o alquenilo Ca- C18, donde R3 es alquilo C1-C4, donde R4 es H o metilo, y donde A es un anion de un acido organico o inorganico, y/o en donde el compuesto de amonio cuaternario se selecciona de cloruros de n-alquil-(C8-C18)- dimetilbencilamonio, cloruro de benzalconio (donde la cadena lateral de alquilo es C8, C10, C12, C14, C16 o C18 o mezclas de los mismos), cloruros de n-alquil-(C8-C18)-dimetiletilbencilamonio, cloruros de dialquildimetilamonio (donde la cadena lateral de alquilo es C6-C12), cloruro de n-alquildimetilbencilamonio, y cloruro de didecildimetilamonio, cloruro de octildecildimetilamonio, cloruro de dioctildimetilamonio, cloruro de didecildimetilamonio, bromuro de octiltrimetilamonio, cloruro de deciltrimetilamonio, cloruro de didecildimetilamonio, propionato de didecilmetilhidroxietilamonio, cloruro de lauriltrimetilamonio, cloruro de laurilpiridinio, cloruro de hexadeciltrimetilamonio, cloruro de esteariltrimetilamonio, cloruro de estearildimetilbencilamonio y mezclas de los mismos.
  8. 8. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde la pelfcula de pintura seca tiene un brillo de 5 a 85 unidades de brillo medido a 60°.
  9. 9. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde el compuesto de amonio cuaternario esta en una microcapsula, y preferiblemente en donde la microcapsula estalla tras el secado de la composicion de pintura.
  10. 10. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, que comprende ademas uno o mas biocidas seleccionados de compuestos que contienen iones metalicos, biocidas polimericos, compuestos heterodclicos, fenoles, organometalicos, aldehfdos, protemas, peroxfgenos, alcoholes, enzimas, polipeptidos, y compuestos liberadores de halogenos.
  11. 11. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde la pintura tiene una viscosidad por debajo de 120 KU, y/o en donde la composicion de pintura tiene un cambio en viscosidad menor que 15 KU despues de 1 semana a 49°C (120°F).
  12. 12. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde el polfmero aglutinante de latex tiene una puntuacion de compatibilidad menor que 0,5, preferiblemente menor que 0,35.
  13. 13. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, en donde la composicion de pintura comprende al menos 17% en peso de solidos de polfmero aglutinante.
  14. 14. La composicion de pintura de la reivindicacion 1, que comprende:
    (a) 7% a 30% en peso de solidos de polfmero aglutinante, en donde dicho polfmero aglutinante tiene una puntuacion de compatibilidad de 0,5 o inferior y un potencial zeta entre 0 mV y ±30 mV;
    (b) 0,25% a 3% en peso de compuesto de amonio cuaternario, en donde dicho compuesto de amonio cuaternario se selecciona de cloruros de n-alquil-(C8-C18)-dimetilbencilamonio, cloruro de benzalconio (donde la cadena lateral de alquilo es C8, C10, C12, C14, C16 o C18 o mezclas de los mismos), cloruros de n-alquil-(C8-C18)-dimetiletilbencilamonio, cloruros de dialquildimetilamonio (donde la cadena lateral de alquilo es C6-C12), cloruro de n-alquildimetilbencilamonio, y cloruro de didecildimetilamonio, cloruro de octildecildimetilamonio, cloruro de dioctildimetilamonio, cloruro de didecildimetilamonio, y mezclas de los mismos;
    (c) al menos 10% a 30% en peso de dioxido de titanio;
    (d) agua;
    en donde la composicion de pintura tiene un contenido de solidos total menor que 60 y una viscosidad de 85 KU a 120 KU, medida a 25°C (77°F).
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