ES2654163T7 - Composiciones en suspensión para uso en recubrimientos ignífugos e hidrófobos - Google Patents

Composiciones en suspensión para uso en recubrimientos ignífugos e hidrófobos Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones en suspensión para uso en recubrimientos ignífugos e hidrófobos
Referencia a una solicitud relacionada
Esta Solicitud se presentó el 22 de febrero de 2016, como Solicitud de Patente Internacional PCT y reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional Estadounidense núm., 62/121,790, presentada el 27 de febrero de 2015.
Antecedentes de la invención
Pueden usarse suspensiones acuosas convencionales de productos ignífugos inorgánicos, como alúmina trihidratada, para formar recubrimientos en varios sustratos. Sin embargo, dichos recubrimientos carecen de hidrofobicidad o repelencia al agua. La aplicación de ciertos tratamientos superficiales sobre productos ignífugos inorgánicos puede usarse para impartir hidrofobicidad o repelencia al agua, pero dichos productos ignífugos tratados no pueden usarse en sistemas con base acuosa.
Sería beneficioso producir suspensiones acuosas de un producto ignífugo inorgánico que pueda usarse para formar recubrimientos caracterizados tanto por sus propiedades ignífugas como por su repelencia al agua. De acuerdo con esto, es a estos fines a los que se refiere la presente invención.
Sumario de la invención
Este sumario se proporciona para introducir de forma simplificada una selección de conceptos, que se describen además, a continuación, en la descripción detallada. Con este sumario no se pretende identificar los elementos requeridos o esenciales del contenido reivindicado. Ni se pretende con este sumario limitar el alcance del contenido reivindicado.
Se proporciona un método para recubrir un sustrato, y una composición de recubrimiento, según las reivindicaciones 1 y 6, respectivamente.
En la presente memoria se presentan y se describen ejemplos de composiciones de recubrimiento. Según un aspecto reivindicado de esta invención, dichas composiciones de recubrimiento comprenden (i) un producto ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, y (iii) agua. En algunos ejemplos, la composición de recubrimiento puede comprender además (iv) un agente de suspensión.
Inesperadamente, los recubrimientos en seco resultantes producidos a partir de estas composiciones de recubrimiento pueden proporcionar una combinación única de propiedades ignífugas y de repelencia al agua.
También se proporcionan en la presente memoria métodos para recubrir un sustrato, así como en un aspecto reivindicado de esta invención; dichos métodos comprenden: (a) proporcionar una composición de recubrimiento (es decir, una composición de recubrimiento como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas), (b) aplicar la composición de recubrimiento sobre una superficie del sustrato y (c) curar la composición de recubrimiento para formar un recubrimiento en seco sobre el sustrato. En algunos ejemplos, los sustratos típicos pueden incluir, sin limitación, metal, madera, papel, plástico, vidrio, fibra de vidrio, y similares, así como combinaciones de los mismos.
Tanto el sumario anterior como la siguiente descripción detallada proporcionan ejemplos y son solo aclaratorios. De acuerdo con esto, el sumario anterior y la siguiente descripción detallada no deberían considerarse restrictivos. Además, pueden proporcionarse elementos o variaciones además de los explicados en la presente memoria. Por ejemplo, ciertos aspectos pueden ir dirigidos a varias combinaciones y subcombinaciones de elementos descritos en la descripción detallada.
Definiciones
Para definir más claramente los términos usados en la presente memoria, se proporcionan las siguientes definiciones. A menos que se indique de otro modo, las siguientes definiciones son aplicables a esta descripción. Si se usa un término en esta descripción, pero no está definido específicamente en la presente memoria, puede aplicarse la definición de la IUPAC compendium of Chemical terminology, 2a Ed. (1997), siempre que la definición no entre en conflicto con otra descripción o definición cualquiera aplicada en la presente memoria, o haga indefinida o no permitida cualquier reivindicación a la que se aplique esa definición. En la extensión en que cualquier definición o uso proporcionados por cualquier documento incorporado en la presente memoria como referencia entre en conflicto con la definición o el uso proporcionados en la presente memoria, gobierna la definición o el uso proporcionados en la presente memoria.
Si bien se describen composiciones y métodos en la presente memoria en términos de «que comprende» varios componentes o varias etapas, las composiciones y los métodos también pueden «consistir esencialmente en» o «consistir en» los diversos componentes o etapas, a menos que se indique de otro modo. Por ejemplo, una composición de recubrimiento consistente con los aspectos de la presente invención puede comprender; alternativamente, puede consistir esencialmente en; o alternativamente, puede consistir en; (i) un producto ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, y (iii) agua.
Los términos «un», «una» y «el/la» incluyen las alternativas plurales, por ejemplo, al menos una, a menos que se
especifique de otro modo.
Generalmente, los grupos de elementos se indican usando el esquema de numeración indicado en la versión de la
tabla periódica de los elementos publicada en Chemical and Engineering News, 63(5), 27, 1985. En algunos casos,
un grupo de elementos puede indicarse usando un nombre común asignado al grupo; por ejemplo, metales alcalinos
para los elementos del grupo 1, metales alcalinotérreos para los elementos del grupo 2, etc.
El término «puesta en contacto» se usa en la presente memoria para referirse a materiales o a componentes que
pueden mezclarse, juntarse, suspenderse, disolverse, hacerse reaccionar, tratarse, o de otro modo ponerse en
contacto o combinarse de alguna otra manera o por cualquier método adecuado. Los materiales o los componentes
pueden ponerse en contacto entre sí en cualquier orden, de cualquier manera, y durante cualquier extensión de tiempo,
a menos que se especifique de otro modo.
Aunque se puede usar cualquier método, dispositivo y material, similar o equivalente a los descritos en la presente
memoria, en la práctica o en el análisis de la invención, los métodos, dispositivos y materiales, típicos, se describen
en la presente memoria.
Todas las publicaciones y patentes mencionadas en la presente memoria se incorporan en la presente memoria como
referencia para el fin de describir y presentar, por ejemplo, las construcciones y metodologías que se describen en las
publicaciones, que podían usarse en relación con la invención descrita en el momento presente. Las publicaciones
comentadas por todo el texto se proporcionan solamente para su descripción, previamente a la fecha de presentación
de la presente solicitud.
Los solicitantes describen varios tipos de intervalos en la presente invención. Cuando los solicitantes describen o
reivindican un intervalo de cualquier tipo, la intención de los solicitantes es describir o reivindicar de manera individual
cada posible número que pueda incluir dicho intervalo razonablemente, incluyendo los extremos del intervalo, así
como cualquier subintervalo y combinación de subintervalos incluidos en el mismo. Como ejemplo representativo, el
porcentaje en peso del producto ignífugo inorgánico en la composición de recubrimiento puede estar en ciertos
intervalos en varios aspectos de esta invención. Mediante la descripción de que la composición de recubrimiento
contiene de aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 80 %, en peso, de producto ignífugo inorgánico, los
solicitantes se refieren a que el porcentaje en peso puede ser cualquier porcentaje en peso dentro del intervalo y, por
ejemplo, puede ser igual a aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 25 %, aproximadam aproximadamente el 35 %, aproximadamente el
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aproximadamente el 45 %, aproximadam aproximadamente el 55 %, aproximadamente el 60 %, aproximadamente el 65 %, aproximadam aproximadamente el 75 % o aproximadamente el 80 %, en peso. Adicionalmente, el porcentaje en peso del producto
ignífugo inorgánico en la composición de recubrimiento puede estar dentro de cualquier intervalo de aproximadamente
el 20 % a aproximadamente el 80 %, en peso, (por ejemplo, de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 75
%, en peso), y esto incluye también cualquier combinación de intervalos entre aproximadamente el 20 % y
aproximadamente el 80 %, en peso, (por ejemplo, el porcentaje en peso puede estar en el intervalo de
aproximadamente el 25 % a aproximadamente el 40 %, en peso, o de aproximadamente el 60 % a aproximadamente
el 80 %, en peso). Asimismo, todos los demás intervalos descritos en la presente memoria deberían interpretarse de
una manera similar a la de este ejemplo.
Descripción detallada de la invención
Se describen en la presente memoria composiciones de recubrimiento, métodos para recubrir sustratos con las
composiciones de recubrimiento, recubrimientos en seco o curados producidos a partir de las composiciones de
recubrimiento y los sustratos recubiertos. Los recubrimientos descritos en la presente memoria pueden proporcionar
tanto propiedades ignífugas como de repelencia al agua para una diversidad de sustratos.
Composiciones de recubrimiento
Esta invención se refiere a composiciones, recubrimientos y artículos, de fabricación, que además incluye, que
contienen un producto ignífugo inorgánico. Por ejemplo, una composición de recubrimiento consistente con los
aspectos de la presente invención puede comprender, o consistir esencialmente en, o consistir en, (i) un producto
ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, y (iii) agua. En más aspectos, y opcionalmente, la
composición de recubrimiento puede comprender además un agente de suspensión. En estos y en otros aspectos, la
composición de recubrimiento puede comprender, o consistir esencialmente en, o consistir en, (i) un producto ignífugo
inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, (iii) agua, y (iv) un agente de suspensión.
En un aspecto, la composición de recubrimiento puede comprender de aproximadamente el 10 % a aproximadamente
el 90 %, en peso, de producto ignífugo inorgánico. Con frecuencia, la cantidad del producto ignífugo inorgánico en la
composición de recubrimiento puede encontrarse dentro de un intervalo de aproximadamente el 10 % a
aproximadamente el 80 %, en peso, de aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 90 %, en peso, o de
aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 80 %, en peso. En más aspectos, la cantidad del producto ignífugo
inorgánico en la composición de recubrimiento puede estar en un intervalo de aproximadamente el 40 % a
aproximadamente el 80 %, en peso, de aproximadamente el 55 % a aproximadamente el 85 %, en peso, de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 85 %, en peso, de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 75 %, en peso, o de aproximadamente el 60 % a aproximadamente el 80 %, en peso. Otros intervalos apropiados para la cantidad del producto ignífugo inorgánico en la composición de recubrimiento son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.
En un aspecto, la composición de recubrimiento puede comprender de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 10 %, en peso, del compuesto anfifílico orgánico. Alternativamente, la cantidad del compuesto anfifílico orgánico en la composición de recubrimiento puede estar en un intervalo de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 5 %, en peso; alternativamente, de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 4 %, en peso; alternativamente, de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 10 %, en peso; alternativamente, de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 5 %, en peso; alternativamente, de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 3 %, en peso; alternativamente, de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 8 %, en peso; alternativamente, de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 5 %, en peso; o alternativamente, de aproximadamente el 2 % a aproximadamente el 4 %, en peso. Otros intervalos apropiados para la cantidad del compuesto anfifílico orgánico en la composición de recubrimiento son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.
Cuando hay en la composición, la cantidad del agente de suspensión en la composición puede encontrarse generalmente dentro de un intervalo de aproximadamente el 0,05 % a aproximadamente el 8 %, en peso, de la composición de recubrimiento. Por ejemplo, en un aspecto, la composición de recubrimiento puede comprender de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 4 %, en peso, del agente de suspensión. En otro aspecto, la composición de recubrimiento puede comprender de aproximadamente el 0,2 % a aproximadamente el 3 %, en peso, del agente de suspensión. En otro aspecto más, la composición de recubrimiento puede comprender de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 2 %, en peso, del agente de suspensión. En otro aspecto más, la composición de recubrimiento puede comprender de aproximadamente el 0,2 % a aproximadamente el 2 %, en peso, del agente de suspensión. Otros intervalos apropiados para la cantidad del agente de suspensión en la composición de recubrimiento, cuando hay, son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.
Como se indica en la presente memoria, la composición de recubrimiento puede comprender: (i) un producto ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, y (iii) agua. Los productos ignífugos inorgánicos adecuados pueden incluir alúmina trihidratada, hidróxido de magnesio, molibdato de calcio, molibdato de cinc, molibdato de amonio, así como combinaciones de los mismos. De acuerdo con esto, el producto ignífugo inorgánico puede comprender alúmina trihidratada; alternativamente, hidróxido de magnesio; alternativamente, carbonato de calcio; alternativamente, molibdato de calcio o alternativamente, molibdato de amonio.
Según varios aspectos de esta invención, el producto ignífugo inorgánico puede comprender alúmina trihidratada. Por ejemplo, el producto ignífugo inorgánico puede comprender alúmina trihidratada precipitada (P-ATH). En más aspectos, la alúmina trihidratada puede ser alúmina trihidratada sin tratar, es decir, la alúmina trihidratada no es recubierta superficialmente o no es tratada superficialmente para mejorar la compatibilidad con los polímeros y los plásticos. Sin ánimo de apoyar ninguna teoría, los solicitantes creen que el tratamiento superficial puede dar como resultado un rendimiento más deficiente en las composiciones acuosas de recubrimiento descritas en la presente memoria. Opcionalmente, sin embargo, la ATH puede ser tratada superficialmente con algún agente adecuado que pueda mejorar la adhesión, la dispersibilidad, la procesabilidad, las propiedades ignífugas, la longevidad, o la vida útil, y similares, así como combinaciones de estas propiedades. El tamaño de partícula de la alúmina trihidratada no está limitado a ningún intervalo particular; sin embargo, las alúminas trihidratadas adecuadas con frecuencia pueden presentar tamaños de partícula D50 que varían de aproximadamente 0,25 pm a aproximadamente 5 pm o de aproximadamente 0,5 pm a aproximadamente 3 pm, y similares.
Con referencia ahora al compuesto anfifílico orgánico en la composición de recubrimiento, el compuesto anfifílico orgánico puede comprender, por ejemplo, un dímero de alquilceteno, un anhídrido alquenilsuccínico, colofonia neutra, y similares, así como combinaciones de los mismos. En un aspecto, el compuesto anfifílico orgánico puede comprender un dímero de alquilceteno, como un dímero de alquilceteno C8-C36, un dímero de alquilceteno C12-C32, o un dímero de alquilceteno C12-C24. Se pueden usar mezclas de más de un dímero de alquilceteno. En otro aspecto, el compuesto anfifílico orgánico puede comprender un anhídrido alquenilsuccínico, como anhídrido alquenilsuccínico C8-C36, un anhídrido alquenilsuccínico C12-C32 o un anhídrido alquenilsuccínico C12-C24. Se pueden usar mezclas de más de un anhídrido alquenilsuccínico. En otro aspecto más, el compuesto anfifílico orgánico puede comprender una colofonia neutra. Se pueden preparar colofonias neutras adecuadas por la reacción de una colofonia (por ejemplo, que contenga ácido abiético) con una base sódica, como hidróxido de sodio, o carbonato de sodio, y similares.
Como se observa en la presente memoria, los aspectos de esta invención se refieren a composiciones de recubrimiento que comprenden: (i) un producto ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, (iii) agua, y (iv) un agente de suspensión. Aunque sin limitación, los agentes de suspensión adecuados pueden incluir dispersantes, espesantes, y similares, así como combinaciones de los mismos. Los agentes de suspensión ilustrativos pueden incluir, sin limitación, un dispersante de poliacrilato, un emulsionante soluble en álcali (ASE, en inglés), un emulsionante soluble en álcali hidrófobamente modificado (HASE, en inglés), una resina de uretano etoxilada hidrófobamente modificada (HEUR, en inglés), y similares, así como combinaciones de dos o más de estos materiales. Por ejemplo, el agente de suspensión puede comprender una combinación de un agente ASE y un dispersante de poliacrilato.
En un aspecto, el agente de suspensión puede comprender un emulsionante soluble en álcali (ASE), como un copolímero de poliacrilato aniónico. El copolímero de poliacrilato aniónico puede sintetizarse a partir de comonómeros de ácido y acrilato por polimerización en emulsión. Los ejemplos comercialmente disponibles de agentes de suspensión ASE adecuados incluyen Acrysol ASE-60 (Dow Chemical Company) y Viscalex HV30 (BASF).
En un aspecto, el agente de suspensión puede comprender un emulsionante soluble en álcali hidrófobamente modificado (HASE), como un copolímero de poliacrilato aniónico hidrófobamente modificado. El copolímero de poliacrilato aniónico hidrófobamente modificado puede sintetizarse a partir de la cadena principal de copolímero de ácido/acrilato e incluyendo un compuesto hidrófobo etoxilado. Los ejemplos comercialmente disponibles de agentes de suspensión HASE incluyen Acrysol DR-180 (Dow Chemical Company) y Rheovis 112 (BASF).
En un aspecto, el agente de suspensión puede comprender una resina de uretano etoxilada hidrófobamente modificada (HEUR). La resina de uretano etoxilada hidrófobamente modificada (HEUR) puede sintetizarse a partir de un alcohol, un diisocianato y un polietilenglicol. Los ejemplos comercialmente disponibles de agentes de suspensión HEUR incluyen Acrysol RM-300 (Dow Chemical Company) y DSX 3100 (BASF).
Con frecuencia, las composiciones de recubrimiento consideradas en la presente memoria pueden ser suspensiones acuosas que tengan un contenido de aproximadamente el 40 % a aproximadamente el 80 %, en peso, de sólidos, o de aproximadamente el 55 % a aproximadamente el 75 %, en peso, de sólidos, y similares. De acuerdo con esto, la cantidad de agua en las composiciones de recubrimiento con frecuencia se puede encontrar dentro de un intervalo de aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 60 %, en peso, o de aproximadamente el 25 % a aproximadamente el 45 %, en peso, pero puede variar significativamente dependiendo de los componentes específicos de las composiciones de recubrimiento y la aplicación de uso final deseada (por ejemplo, las composiciones de recubrimiento pueden contener un mínimo de aproximadamente el 10 %, en peso, de agua, en algunos aspectos, y un máximo de aproximadamente el 90 %, en peso, de agua, en otros aspectos). Aunque sin que sea limitante, tales composiciones de recubrimiento pueden tener una viscosidad de Brookfield que varíe de aproximadamente 0,2 Pas (200 cP) a aproximadamente 50 Pa s (5000 cP) (centipoise) a 25 °C y 1 atm, o de aproximadamente 0,2 Pa s (200 cP) a aproximadamente 1,5 Pas (1500 cP), o de aproximadamente 0,4 Pas (400 cP) a aproximadamente 2500 cP, o de aproximadamente 0,4 Pas (400 cP) a aproximadamente 10,2 Pas (1200 cP), o de aproximadamente 0,7 Pas (700 cP) a aproximadamente 1,5 Pas (1500 cP).
Inesperadamente, las composiciones de recubrimiento pueden formar emulsiones estables. Como ejemplo, la composición de recubrimiento puede ser una emulsión que sea estable durante al menos una semana a 25 °C y 1 atm. En un aspecto, la composición de recubrimiento puede ser una emulsión que sea estable durante al menos un mes a 25 °C y 1 atm, mientras en otro aspecto, la composición de recubrimiento puede ser una emulsión que sea estable durante al menos 2 meses a 25 °C y 1 atm. De acuerdo con aspectos de esta invención, las composiciones de recubrimiento pueden formar emulsiones estables durante periodos de tiempo que pueden durar tanto como de 3 a 6 meses a 25 °C y 1 atm.
Cualquiera de las composiciones de recubrimiento descritas en la presente memoria puede contener opcionalmente otros ingredientes o aditivos, dependiendo de las propiedades deseadas y el rendimiento de la composición de recubrimiento deseado, del descubrimiento resultante, de la aplicación de uso final, etcétera.
Recubrimientos
También se consideran en la presente memoria recubrimientos en seco (por ejemplo, después de secar o curar para formar materiales en forma de partículas sólidos o curados o películas o capas) producidos a partir de las composiciones de recubrimiento (composiciones de recubrimiento en húmedo) descritas en la presente memoria, que contienen (i) un producto ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, (iii) agua, y (iv) opcionalmente, un agente de suspensión. El peso de recubrimiento de los recubrimientos en seco según la presente invención puede variar típicamente de aproximadamente 10 a aproximadamente 500 gmc (gramos por metro cuadrado), dependiendo de la aplicación de uso final, del sustrato objetivo, de las condiciones medioambientales esperadas, etcétera. Por ejemplo, el recubrimiento puede tener un peso de recubrimiento en un intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 300 gmc, de aproximadamente 40 a aproximadamente 450 gmc, de aproximadamente 35 a aproximadamente 350 gmc o de aproximadamente 40 a aproximadamente 150 gmc.
Inesperadamente, los recubrimientos en seco descritos y presentados en la presente memoria pueden proporcionar tanto propiedades ignífugas como hidrofobicidad (o repelencia al agua). Un análisis típico usado para medir o cuantificar la hidrofobicidad (o repelencia al agua) del recubrimiento es un análisis de penetración superficial descrito en la sección ejemplo a continuación. En un aspecto, los recubrimientos de esta invención pueden superar el análisis de penetración superficial durante 30 minutos (alternativamente, durante 1 hora) usando una disolución acuosa de análisis. Adicional o alternativamente, los recubrimientos descritos pueden superar el análisis de penetración superficial durante 5 minutos (alternativamente, durante 15 minutos) usando una disolución de análisis que consiste en el 28 % en vol. de etanol y el 72 % en vol. de agua. Adicional o alternativamente, los recubrimientos descritos pueden superar el análisis de penetración superficial durante 1 minuto (alternativamente, durante 10 minutos) usando una disolución de análisis que consiste en el 40 % en vol. de etanol y el 60 % en vol. de agua.
También se consideran en la presente memoria artículos manufacturados, que pueden comprender un sustrato al menos parcialmente cubierto con un recubrimiento, por ejemplo, producido a partir de cualquiera de las composiciones de recubrimiento que contengan cualquier producto ignífugo inorgánico, cualquier compuesto anfifílico orgánico, y opcionalmente, cualquier agente de suspensión, descritos en la presente memoria. De acuerdo con esto, los sustratos recubiertos que comprenden un sustrato al menos parcialmente cubierto con los recubrimientos descritos en la presente memoria también están dentro del alcance de esta invención. Generalmente, los sustratos que pueden emplearse en esta invención pueden comprender metal, madera, papel, plástico, vidrio, fibra de vidrio, y similares, así como combinaciones de los mismos.
Esta invención también describe métodos para recubrir un sustrato o para producir un sustrato recubierto. Dicho método puede comprender: (a) proporcionar una composición de recubrimiento descrita en la presente memoria, (b) aplicar la composición sobre una superficie del sustrato y (c) curar la composición para formar un recubrimiento en seco sobre el sustrato. Pueden aplicarse composiciones de recubrimiento al sustrato por una diversidad de técnicas, incluyendo, por ejemplo, inmersión, laminación, barnizado, pulverización, limpieza con escobilla, repasado con rodillo, vertido, llaneado, y similares. También se pueden usar combinaciones de estas técnicas. La composición de recubrimiento puede usarse en superficies tanto interiores como exteriores de sustratos, si se desea. Como se describe en la presente memoria, los pesos de recubrimiento típicos pueden variar de aproximadamente 10 a aproximadamente 500 gmc, de aproximadamente 10 a aproximadamente 300 gmc, de aproximadamente 40 a aproximadamente 450 gmc, de aproximadamente 35 a aproximadamente 350 gmc o de aproximadamente 40 a aproximadamente 150 gmc.
Las condiciones en las que se cura la composición de recubrimiento para formar el recubrimiento en seco sobre el sustrato no están particularmente limitadas. No obstante, las temperaturas de curado adecuadas con frecuencia varían de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 200 °C o de aproximadamente 125 °C a aproximadamente 175 °C. Sin ánimo de apoyar ninguna teoría, se cree que pueden usarse temperaturas de curado inferiores, pero puede verse afectada adversamente la repelencia al agua. Los tiempos de curado pueden variar significativamente dependiendo del peso de recubrimiento, de la temperatura de curado, etc., pero típicamente pueden variar de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 8 horas, de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 2 horas o de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 30 minutos.
Los recubrimientos en seco y los sustratos recubiertos producidos en la presente memoria, inesperadamente, pueden presentar propiedades tanto ignífugas como de hidrofobicidad (o repelencia al agua). En un aspecto, los recubrimientos (o sustratos recubiertos) de esta invención pueden superar el análisis de penetración superficial durante 30 minutos (alternativamente, durante 1 hora) usando una disolución acuosa de análisis. Adicional o alternativamente, los recubrimientos descritos (o sustratos recubiertos) pueden superar el análisis de penetración superficial durante 5 minutos (alternativamente, durante 15 minutos) usando una disolución de análisis que consiste en el 28 % en vol. de etanol y el 72 % en vol. de agua. Adicional o alternativamente, los recubrimientos descritos (o sustratos recubiertos) pueden superar el análisis de penetración superficial durante 1 minuto (alternativamente, durante 10 minutos) usando una disolución de análisis que consiste en el 40 % en vol. de etanol y el 60 % en vol. de agua. Como se describe en la presente memoria, los sustratos típicos incluyen, sin limitación, metal, madera, papel, plástico, vidrio, fibra de vidrio, y similares, así como combinaciones de los mismos.
Ejemplos
La invención se ilustra además por los siguientes ejemplos, que no debe interpretarse de ningún modo que impongan limitaciones al alcance de esta invención. Otros diversos aspectos, realizaciones, modificaciones y sus equivalentes, después de la lectura de la descripción de la presente memoria, pueden ser evidentes para un experto en la materia, sin apartarse del espíritu de la presente invención, o del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Se prepararon composiciones de recubrimiento por adición de agua, en orden, un dispersante de poliacrilato (0,6 %, en peso, de la composición de recubrimiento), alúmina trihidratada (70 %, en peso, de la composición de recubrimiento), un agente de suspensión ASE (Acrysol ASE-60, 0,3 %, en peso, de la composición de recubrimiento), y un compuesto anfifílico orgánico (si se usa, del 1,5 % al 2,8 %, en peso, de la composición de recubrimiento), y mezcla durante 20 min a 25 °C. La tabla I resume cierta información sobre las composiciones de recubrimiento de los ejemplos 1-4.
En los ejemplos 1 -4, la alúmina trihidratada que se usó en las composiciones de recubrimiento era alúmina trihidratada precipitada (P-ATH) sin recubrir, que tiene un tamaño de partícula de valor de la mediana D50 de 1,2 pm. El dímero de alquilceteno fue una mezcla del 60 %, en peso, de C16 y el 40 %, en peso, de dímero de alquilceteno C18, y el anhídrido alquenilsuccínico fue una mezcla del 40 %, en peso, de C16 y el 60 %, en peso, de anhídrido alquenilsuccínico C18. Ethoquad 18/25 es cloruro de octadecilmetil[polioxietileno (15)]amonio, disponible en Akzo Nobel N. V.
Tabla I. Composiciones de los ejemplos 1-4
Figure imgf000007_0001
Se usó una máquina de recubrimiento para preparar recubrimientos (300 gmc seco, excepto para el ejemplo 2, en que se usaron 60 gmc seco) de estas composiciones de recubrimiento sobre material de velo no tejido de fibra de vidrio con un peso de base de 8 gmc. Después de aplicar la composición de recubrimiento al no tejido, se curó el material a 160 °C durante aproximadamente 10 minutos. Se analizó la hidrofobicidad (o repelencia al agua) de las bandas de fibra de vidrio recubiertas y curadas usando un análisis de penetración superficial. Una sola gota de una disolución de análisis - o (a) agua, (b) el 28 % vol. de etanol y el 72 % vol. de agua o (c) el 40 % vol. de etanol y el 60 % vol. de agua - se puso sobre el sustrato de no tejido de fibra de vidrio recubierto. Se registraron la cantidad de tiempo entre la colocación de la gota y su desaparición de la superficie recubierta y la penetración en el sustrato. La tabla II resume los resultados del análisis de penetración superficial para los sustratos recubiertos de los ejemplos 1-4, en la que periodos de tiempo más prolongados signifiquen mayor hidrofobicidad (repelencia al agua). Los campos en la tabla II con un «0» quieren decir que la gota de disolución de análisis penetró en el sustrato inmediatamente, es decir, no hay hidrofobicidad (no repelencia al agua).
Inesperadamente, en la tabla II se demuestra que los recubrimientos de los ejemplos 1-2 eran muy superiores a los de los ejemplos 3-4 para cada tipo de disolución de análisis que se evaluó. La gota de agua permaneció en la superficie de los sustratos recubiertos de los ejemplos 1-2 durante al menos 1 hora, mientras que la gota de agua permanecía en la superficie durante solo 7 min en el ejemplo 3, y penetró inmediatamente para el sustrato de control (no aditivo) del ejemplo 4. Asimismo, la gota de la disolución de análisis consistió en el 28 % vol. de etanol y el 72 % vol. de agua restantes en la superficie de los sustratos recubiertos de los ejemplos 1-2 durante al menos 30 min, mientras que la gota de la disolución de análisis consistía en el 28 % vol. de etanol y el 72 % vol. de agua penetrada inmediatamente en los sustratos de los ejemplos 3-4. En cuanto a la disolución de análisis que consistía en el 40 % en vol. de etanol y el 60 % en vol. de agua, solo el recubrimiento del ejemplo 1 evitó la penetración rápida en la superficie.
Tabla II. Rendimiento del recubrimiento en los ejemplos 1-4
Figure imgf000007_0002
La invención se describe ahora con referencia a los numerosos aspectos y realizaciones y a los ejemplos específicos. Para los expertos en la materia serán evidentes muchas variaciones a la luz de la descripción detallada anterior. Todas esas variaciones obvias están dentro del alcance total deseado de las reivindicaciones adjuntas. Otras realizaciones de la invención pueden incluir, sin limitación, lo siguiente (las realizaciones se describen como «que comprenden» pero, alternativamente, pueden «consistir esencialmente en» o «consistir en»):
Realización 1. Una composición de recubrimiento que comprende (i) un producto ignífugo inorgánico, (ii) un compuesto anfifílico orgánico, y (iii) agua.
Realización 2. La composición definida en la realización 1, en donde el producto ignífugo inorgánico comprende cualquier producto ignífugo adecuado, o cualquier producto ignífugo descrito en la presente memoria, por ejemplo, alúmina trihidratada, hidróxido de magnesio, molibdato de calcio, molibdato de cinc, molibdato de amonio, etc., o una combinación de los mismos.
Realización 3. La composición definida en la realización 1, en donde el producto ignífugo inorgánico comprende alúmina trihidratada.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un método para recubrir un sustrato, comprendiendo el método:
(A) aplicar una composición de recubrimiento sobre una superficie del sustrato, en donde la composición de recubrimiento comprende:
(i) un producto ignífugo inorgánico; que comprende trihidrato de alúmina, hidróxido de magnesio, molibdato de calcio, molibdato de zinc, molibdato de amonio o una combinación de los mimos.
(ii) un compuesto anfifílico orgánico que comprende un dímero de alquilceteno, un anhídrido alquenilsuccínico, una colofonia neutra, o una combinación de los mismos; y
(iii) agua y
(B) curar la composición de recubrimiento para formar el recubrimiento en seco sobre el sustrato.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la composición de recubrimiento comprende además un agente de suspensión y, opcionalmente, en donde:
la composición de recubrimiento es una emulsión que es estable durante al menos una semana a 25 °C y 1 atm y el agente de suspensión comprende un dispersante de poliacrilato, un emulsionante soluble en álcali (ASE), un emulsionante soluble en álcali hidrófobamente modificado (HASE), una resina de uretano etoxilada hidrófobamente modificada (HEUR), o una combinación de los mismos.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa (B) se efectúa a una temperatura en un intervalo de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 200 °C.
4. El método de la reivindicación 1, en donde un peso de recubrimiento del recubrimiento en seco está en un intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 500 gmc.
5. El método de la reivindicación 1, en donde el sustrato comprende metal, madera, papel, plástico, vidrio, fibra de vidrio, o combinaciones de los mismos.
6. Una composición de recubrimiento que comprende:
(i) un producto ignífugo inorgánico que comprende trihidrato de alúmina, hidróxido de magnesio, molibdato de calcio, molibdato de zinc, molibdato de amonio o una combinación de los mimos;
(ii) un compuesto anfifílico orgánico que comprende un dímero de alquilceteno, un anhídrido alquenilsuccínico, una colofonia neutra, o una combinación de los mismos; y
(iii) agua.
7. La composición de la reivindicación 6, en donde:
la composición de recubrimiento comprende un contenido de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 90 %, en peso, de producto ignífugo inorgánico; y
el producto ignífugo inorgánico es alúmina trihidratada precipitada sin tratar, que tiene un tamaño de partícula D50 en el intervalo de aproximadamente 0,25 pm a aproximadamente 5 pm.
8. La composición de la reivindicación 6, en donde:
la composición de recubrimiento comprende un contenido de aproximadamente el 0,1 % a aproximadamente el 10 %, en peso, de compuesto anfifílico orgánico; y
el compuesto anfifílico orgánico es un dímero de alquilceteno.
9. La composición de la reivindicación 6, en donde:
la composición de recubrimiento comprende además un contenido de aproximadamente el 0,05 % a aproximadamente el 8 %, en peso, de agente de suspensión; y
el agente de suspensión comprende un emulsionante soluble en álcali (ASE).
10. La composición de la reivindicación 6, en donde:
la composición de recubrimiento es una suspensión acuosa que comprende un contenido de aproximadamente el 55 % a aproximadamente el 75 %, en peso, de sólidos; y
la composición de recubrimiento presenta una viscosidad de Brookfield en un intervalo de aproximadamente 0,2 Pas (200 cP) a aproximadamente 50 Pas (5000 cP) a 25 °C y 1 atm.
11. Un recubrimiento en seco producido a partir de la composición de recubrimiento de la reivindicación 6, en donde el recubrimiento en seco tiene un espesor en un intervalo de aproximadamente 35 a aproximadamente 350 gmc.
12. Un artículo manufacturado que comprende un sustrato al menos parcialmente recubierto con el recubrimiento en seco de la reivindicación 11.
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