ES2953331T3 - Resistencia al agua para fachadas orgánicas - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación proporciona una formulación de recubrimiento que incluye un pigmento, una emulsión acuosa orgánica y un ácido organofosfónico de fórmula: donde R es un alquilo saturado o insaturado que tiene de 2 a 10 átomos de carbono o un arilo sustituido o no sustituido que tiene de 5 a 10 átomos de carbono. átomos. La formulación del recubrimiento se puede utilizar para formar una capa superior en un sistema de acabado y aislamiento exterior (EIFS). La presente divulgación también proporciona un método para formar una capa superior sobre una superficie del EIFS que ayuda a proteger el contrapiso del EIFS contra la intemperie y la humedad mientras ayuda a mantener la retención del color. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Resistencia al agua para fachadas orgánicas
Campo de la descripción
La presente descripción se refiere generalmente a recubrimientos y más particularmente a recubrimientos para proporcionar resistencia al agua a fachadas orgánicas.
Antecedentes
La resistencia al agua en fachadas orgánicas es importante para mantener la integridad estructural del material de construcción. Las fachadas orgánicas típicas tales como los “ Sistemas de acabado y aislamiento exterior (EIFS, por sus siglas en inglés) y los “ Sistemas compuestos de aislamiento térmico exterior” (ETICS, por sus siglas en inglés) son formulaciones de pintura altamente texturizadas. Estas formulaciones de pintura usan aglutinantes poliméricos que ayudan a potenciar el adhesivo y los morteros de refuerzo utilizados en los EIFS y ETICS.
Un problema importante con los EIFS y ETICS es la capacidad de minimizar la infiltración de humedad. La humedad puede provocar daños estructurales a la estructura subyacente además de reducir la capacidad de aislamiento térmico del material de construcción. El exceso de humedad también puede provocar la propagación de algas, eflorescencias salinas y daños en el mortero asociados a los ciclos de congelación y descongelación. Por lo tanto, uno de los trabajos más importantes de la fachada exterior es proteger el contrapiso contra la intemperie y la humedad. Se han utilizado materiales hidrófobos tales como siliconas para transmitir resistencia al agua en recubrimientos exteriores. El desafío con los materiales de silicona es que proporcionan una resistencia inicial al agua, pero tienen una repercusión negativa en la retención del color del recubrimiento.
Por lo tanto, se necesita un nuevo enfoque para mejorar tanto la resistencia al agua como la retención del color en fachadas orgánicas.
El documento EP 1518 846 A1 describe un artículo de hormigón moldeado que tiene un alto brillo, un método para fabricar el mismo y el uso del mismo. El documento WO 2016/196252 A1 describe composiciones formadoras de película curables que contienen silicatos de litio como inhibidores de la corrosión y sustratos metálicos recubiertos con múltiples capas. El documento ES 2309972 A se refiere a composiciones de recubrimiento inhibidoras de la corrosión para metales, compuestas por compuestos que contienen fósforo. El documento EP 1 845 131 A1 describe composiciones reticulables a base de compuestos de organosilicio.
Descripción detallada
La presente descripción proporciona una formulación de recubrimiento para una capa superior en un sistema de acabado y aislamiento exterior (EIFS) que ayuda a proteger el contrapiso del EIFS contra la intemperie y la humedad mientras ayuda a mantener la retención del color.
En la presente descripción, las referencias a porcentaje o porcentaje en peso se basan en el peso seco de la composición, a menos que se especifique lo contrario. A menos que se indique lo contrario, todas las unidades de temperatura y presión son temperatura ambiente (23 °C) y presión convencional (101,3 kPa, STP, por sus siglas en inglés). Todos los rangos enumerados en la descripción son inclusivos y combinables. Todas las expresiones que comprenden paréntesis indican uno o ambos de la materia entre paréntesis incluida y su ausencia. Por ejemplo, la expresión “ (met)acrilato” incluye, como alternativa, acrilato y metacrilato.
Los sistemas de acabado y aislamiento exterior (EIFS), como se usan en la presente descripción, son una clase general de sistemas de revestimiento de edificios que no soportan carga y proporcionan a las paredes exteriores una superficie acabada, aislada y resistente al agua en un sistema de material compuesto integrado. Los sistemas como EIFS incluyen los conocidos como sistema de aislamiento de paredes externas y sistema de revestimiento de aislamiento térmico externo (ETICS). El uso de EIFS y ETICS se puede usar indistintamente en la presente descripción. Como se sabe en la técnica, las dos clases de EIFS son de Clase PB (a base de polímero, identificado como PB EIFS) y de Clase PM (modificado con polímero, identificado como PM EIFS). Los PB EIFS tienen un panel de aislamiento (p. ej., poliestireno expandido (EPS, por sus siglas en inglés) o poliisocianurato) adherido al sustrato con una malla (p. ej., malla de fibra de vidrio) incrustado en una capa base nominal. PM EIFS tiene un aislamiento de poliestireno extruido (XEPS, por sus siglas en inglés) y una capa base cementosa gruesa aplicada sobre una malla de refuerzo unida mecánicamente. La formulación de recubrimiento de la presente descripción se puede usar para formar la capa base o como una capa superior o capa de acabado del EIFS.
La concentración de volumen de pigmento (PVC, por sus siglas en inglés) es la cantidad de un pigmento particular que se puede humedecer adecuadamente una vez que se añade a una formulación de recubrimiento. El pigmento en la formulación de recubrimiento necesita suficiente “ humectación” por parte del polímero para crear un recubrimiento protector. El punto en el que hay suficiente polímero para humedecer las partículas de pigmento se conoce como
concentración de volumen de pigmento crítica (CPVC, por sus siglas en inglés). Por debajo del CPVC hay suficiente polímero para la humectación del pigmento y por encima del CPVC no lo hay. Hay cambios abruptos en las propiedades del recubrimiento en el CPVC. Calcular el PVC usando la siguiente ecuación:
% de PVC — 100*Vpigmento/(Vpigmento+Vaglutinante)
Vpigmento — Volumen de pigmento
Vaglutinante — Aglutinante acrílico presente en el volumen de la Emulsión acuosa acrílica
Referencia: W. K. Asbeck; Maurice Van Loo Ind. Eng. Chem. 1949, 41 (7), 1470-1475. Sarah Sands Golden Artist Colors 2016, 34, 1, que se incorpora en la presente descripción como referencia en su totalidad.
Delta E (A E) es una métrica para comprender cómo el ojo humano percibe la diferencia de color. AE es un número único que representa la 'distancia' entre dos colores. En una escala típica, el valor de AE variará de 0 a 100. Un AE de 1,0 es la diferencia de color más pequeña que puede ver el ojo humano. Cualquier AE inferior a 1,0 es imperceptible y es lógico que cualquier AE superior a 1,0 sea perceptible.
AE* (diferencia de color total) se calcula basándose en las diferencias de color AL*, a*, b* y representa la distancia de una línea entre la muestra y el patrón. Se usó la fórmula CIE76 de la Comisión internacional de iluminación (CIE, por sus siglas en inglés) para calcular todos los valores:
Donde la fórmula anterior se encuentra en cualquiera de los siguientes: Hunter Lab (https://www.hunterlab.com); Digital Color Imaging Handbook (1.7.2 ed.) Sharma, Gaurav (2003) CRC Press (ISBN 0-8493-0900-X), que se incorporan en la presente descripción por referencia en su totalidad.
Como se usa en la presente descripción, el término “ acrílico” se refiere a polímeros que comprenden el producto de polimerización de mezclas de monómeros que contienen más del 50 % en peso, basándose en sólidos monoméricos totales, de cualquier monómero acrílico tal como, por ejemplo, acrilatos, metacrilatos, (met)acrilamidas y ácidos (met)acrílicos. Otros monómeros acrílicos también son posibles y se proporcionan en la presente descripción.
La formulación de recubrimiento de la presente descripción incluye un pigmento, una emulsión acuosa orgánica y un ácido organofosfónico de fórmula:
en donde el ácido organofosfónico se selecciona del grupo que consiste en ácido 4-metoxifenilfosfónico, ácido bencilfosfónico, ácido butilfosfónico, ácido carboxietilfosfónico, ácido difenilfosfónico, ácido dodecilfosfónico, ácido etilidendifosfónico, ácido heptadecilfosfónico, ácido metilbencilfosfónico, ácido naftilmetilfosfónico, ácido octadecilfosfónico, ácido octilfosfónico, ácido pentilfosfónico, ácido metilfenilfosfínico, ácido fenilfosfónico, ácido estirenofosfónico, ácido dodecil bis-1,12-fosfónico y combinaciones de los mismos.
El pigmento está presente en una cantidad para proporcionar a la formulación de recubrimiento un contenido de concentración de volumen de pigmento (PVC, por sus siglas en inglés) total del 70 al 90 por ciento. Preferiblemente, el pigmento está presente en una cantidad para proporcionar a la formulación de recubrimiento un contenido de PVC total del 75 al 85 por ciento. Para evitar dudas, el PVC se calcula usando la fórmula que se cita a continuación, donde Vpigmento representa el volumen de pigmento dentro de la formulación de recubrimiento, y Vaglutinante representa el volumen de aglutinante polimérico dentro de la composición
PVC (%) — Vpigmento/(Vpigmento+Vaglutinante) x100
Preferiblemente, la formulación de recubrimiento exterior comprende del 10 al 30 % en peso de agua, basándose en el peso total de la formulación de recubrimiento exterior. Preferiblemente, la formulación de recubrimiento exterior es una capa superior en un sistema de acabado y aislamiento exterior (EIFS).
El pigmento puede ser un pigmento inorgánico, p. ej., un pigmento de titanio, aluminio, cobalto, cobre, hierro, cromo, plomo, manganeso, titanio o estaño, o el pigmento puede ser un pigmento orgánico, p. ej., negro de carbón. Preferiblemente, el pigmento es un pigmento inorgánico, más preferiblemente un pigmento de titanio y con la máxima preferencia dióxido de titanio (TO 2). Cuando está presente en forma de una formulación de mezcla seca, preferiblemente comprende dicho pigmento o pigmentos en una cantidad no superior al 10 % en peso, preferiblemente de 1 a 10 en peso, basándose en el peso total de la formulación de mezcla seca.
Para las diversas realizaciones, la emulsión acuosa orgánica se selecciona del grupo que consiste en una emulsión acuosa acrílica, una dispersión de poliuretano, una dispersión de poliolefina y combinaciones de las mismas. La formulación de recubrimiento de la presente descripción puede incluir del 4 al 10 por ciento en peso (% en peso) de la resina polimérica de la emulsión acuosa orgánica. Preferiblemente, la formulación de recubrimiento puede incluir del 5 al 8 % en peso de la resina polimérica de la emulsión acuosa orgánica. Lo más preferiblemente, la formulación de recubrimiento puede incluir del 6 al 7 % en peso de la resina polimérica de la emulsión acuosa orgánica. El % en peso de la resina polimérica es el peso seco de la emulsión acuosa orgánica basándose en el peso total de sólidos de la formulación de recubrimiento.
Para las diversas realizaciones, la emulsión acuosa orgánica es preferiblemente una emulsión acuosa acrílica. La emulsión acuosa acrílica de las diversas realizaciones se forma con una resina polimérica seleccionada del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina acrílica de estireno y combinaciones de las mismas. La formulación de recubrimiento de la presente descripción puede incluir del 4 al 10 por ciento en peso (% en peso) de la resina polimérica de la emulsión acuosa acrílica. Preferiblemente, la formulación de recubrimiento puede incluir del 5 al 8 % en peso de la resina polimérica de la emulsión acuosa acrílica. Lo más preferiblemente, la formulación de recubrimiento puede incluir del 6 al 7 % en peso de la resina polimérica de la emulsión acuosa acrílica. El % en peso de la resina polimérica es el peso seco de la resina polimérica de la emulsión acuosa acrílica basándose en el peso total de sólidos de la formulación de recubrimiento.
Para las realizaciones, la resina polimérica (por ejemplo, la resina acrílica o la resina de estireno-acrílico) de la emulsión acuosa acrílica se forma con un monómero seleccionado del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, metacrilato de metilo, acrilonitrilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, estireno y combinaciones de los mismos. Se pueden copolimerizar otros monómeros etilénicamente insaturados con la resina acrílica o la resina de estireno-acrílica. La composición del copolímero de resina resultante depende en gran medida de la aplicación. Los ejemplos de estos otros monómeros para formar la resina acrílica o la resina de estireno-acrílica pueden incluir acrilamida, metacrilato de t-amilo, metacrilato de n-decilo, acrilato de n-dodecilo, acrilato de n-hexilo, metacrilato de n-octilo y combinaciones de los mismos. Preferiblemente, la resina polimérica se forma con monómeros seleccionados del grupo que consiste en acrilato de butilo, ácido acrílico de metilo y metacrilato de metilo. En una realización adicional, la resina polimérica se forma a partir de ácido acrílico, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y estireno.
La resina polimérica utilizada en la emulsión acuosa acrílica tiene una Tg de 0 a 35 °C medida según la norma ASTM D6604-00 (2017). Preferiblemente, la resina polimérica utilizada en la emulsión acuosa acrílica tiene una Tg de 10 a 30 °C medida según la norma ASTM D6604-00 (2017). La Tg de la resina polimérica se puede calcular usando la ecuación de Fox (T. G. Fox, Bull. Am. Physics Soc., Volume 1, Issue No. 3, page 123 (1956)), donde calculando la Tmezcla de un copolímero de monómeros M1 a M i se determina usando la ecuación:
1/Tg ,mezcla ~ S i COi/T g, i
en donde la Tmezcla es la temperatura de transición vítrea calculada para el copolímero; Wi es la fracción en peso del monómero M i en el copolímero; Tgi es la temperatura de transición vítrea del homopolímero de Mi, estando todas las temperaturas en grados Kelvin. Las temperaturas de transición vítrea de los homopolímeros pueden encontrarse, por ejemplo, en “ Polymer Handbook” , editado por J. Brandrup y E. H. Immergut, Interscience Publishers. Al calcular las Tg en la presente descripción, se excluye la contribución de los monómeros de unión por injerto copolimerizados. La Tg calculada se calcula a partir de la composición global total de la resina polimérica.
La resina polimérica utilizada en la emulsión acuosa acrílica puede tener un peso molecular promedio en peso de 50.000 a 1.000.000. Las técnicas para medir el peso molecular promedio en peso incluyen, pero sin limitación, dispersión de luz estática o cromatografía de permeación en gel (GPC, por sus siglas en inglés) usando patrones de poliestireno, como se sabe en la técnica.
Las técnicas de polimerización utilizadas para preparar la emulsión acuosa acrílica son bien conocidas en la técnica (p. ej., los ejemplos descritos en las patentes US-4.325.856; US-4.654.397; y US-4.814.373 entre otros). Como se indica en la presente descripción, la resina polimérica de la emulsión acuosa acrílica se puede preparar como una emulsión acuosa de polímero acrílico formada usando técnicas de polimerización en emulsión. Se pueden usar tensioactivos convencionales tales como, por ejemplo, emulsionantes aniónicos y/o no iónicos tales como, por ejemplo, alquilsulfatos de metales alcalinos o de amonio, ácidos alquilsulfónicos, ácidos grasos y alquilfenoles oxietilados. La cantidad de tensioactivo utilizado puede ser del 0,1 % al 6 % en peso, basándose en el peso de monómero total. Se
pueden usar procesos de inicio térmicos o redox. Se pueden usar iniciadores de radicales libres convencionales, tales como, por ejemplo, peróxido de hidrógeno, hidroperóxido de t-butilo, hidroperóxido de t-amilo, persulfatos de amonio y/o alcalinos, típicamente a un nivel del 0,01 % al 3,0 % en peso, basándose en el peso de monómero total. Se pueden usar sistemas redox que usan los mismos iniciadores acoplados con un reductor adecuado tal como, por ejemplo, sulfoxilato de sodio formaldehído, hidrosulfito de sodio, ácido isoascórbico, sulfato de hidroxilamina y bisulfito de sodio, a niveles similares, opcionalmente en combinación con iones metálicos tales como, por ejemplo, hierro y cobre, incluyendo opcionalmente además agentes complejantes para el metal. La mezcla de monómeros para una etapa puede añadirse pura o como una emulsión en agua. La mezcla de monómeros para una etapa se puede añadir en una única adición o más adiciones o continuamente durante el período de reacción asignado para esa etapa usando una composición uniforme o variable; se prefiere la adición de la emulsión de monómero o monómeros de polímero como una única adición. Pueden añadirse ingredientes adicionales tales como, por ejemplo, iniciadores de radicales libres, oxidantes, agentes reductores, agentes de transferencia de cadena, agentes quelantes, agentes estabilizantes, neutralizadores, tensioactivos y dispersantes antes, durante o después de cualquiera de las etapas.
Los ejemplos de emulsiones acuosas acrílicas incluyen aquellas proporcionadas bajo el designador comercial UCAR™ de The Dow Chemical Company (Midland, MI), emulsiones de marca PRIMAL™ disponibles en The Dow Chemical Company, emulsiones acrílicas de marca RHOPLEX™ disponibles en The Dow Chemical Company y polímeros de dispersión acuosa de marca HYDRHOLAC™ disponibles en The Dow Chemical Company. El agua puede representar del 10 % en peso al 99 % en peso del peso total de la composición acuosa.
Los ejemplos de dispersión de poliuretano (dispersión de PU) útiles en la presente descripción incluyen aquellos preparados haciendo reaccionar polioles con poliisocianatos a través de los procesos y en las condiciones bien conocidos en la técnica. También se pueden usar dispersiones de PU disponibles en el mercado en la presente descripción. Los ejemplos de dispersiones de PU disponibles en el mercado incluyen PRIMAL™ U-91 disponible en Dow Chemical Company, BAYHYDROL™ UH 240, BAYHIDROL™ UH XP 2648 e IMPRANIL™ DL 1537 disponibles en Bayer Material Science AG. Los ejemplos de la dispersión de poliolefina (dispersión de PO) útiles en la presente descripción incluyen, por ejemplo, dispersiones basadas en propileno y etileno como se conocen en la técnica. Los ejemplos de dispersión de PO útiles en la presente descripción también incluyen aquellos basados en copolímeros de bloques de olefina. Los ejemplos de las dispersiones de PO útiles en la presente descripción incluyen las disponibles en el mercado con el nombre comercial HYPDOD™ y CANVERA™, ambos disponibles en The Dow Chemical Company.
Para el ácido organofosfónico, el grupo orgánico puede ser un grupo monomérico, oligomérico o polimérico. El ácido organofosfónico de la presente descripción tiene la fórmula:
en donde el ácido organofosfónico se selecciona del grupo que consiste en ácido 4-metoxifenilfosfónico, ácido bencilfosfónico, ácido butilfosfónico, ácido carboxietilfosfónico, ácido difenilfosfónico, ácido dodecilfosfónico, ácido etilidendifosfónico, ácido heptadecilfosfónico, ácido metilbencilfosfónico, ácido naftilmetilfosfónico, ácido octadecilfosfónico, ácido octilfosfónico, ácido pentilfosfónico, ácido metilfenilfosfínico, ácido fenilfosfónico, ácido estirenofosfónico, ácido dodecil bis-1,12-fosfónico y combinaciones de los mismos. Los ejemplos de grupos orgánicos que pueden comprender R incluyen hidrocarburos alifáticos de cadena larga y corta, hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos alifáticos sustituidos e hidrocarburos aromáticos sustituidos. Los ejemplos de sustituyentes incluyen carboxilo tal como ácido carboxílico, hidroxilo, amino, imino, amido, tio, ciano, fluoro tal como CF3(CnF2n)CH2CH2PO3H2 donde n = 3 a 15, CF3(CF2)xO(CF2CF2)y--CH2CH2--PO3H2 donde x es de 0 a 7, y es de 1 a 20 y x y ≤ 27, fosfonato, fosfinato, sulfonato, carbonato y sustituyentes mixtos.
La formulación de recubrimiento de la presente descripción puede incluir del 0,5 al 5 % en peso del ácido organofosfónico. Preferiblemente, la formulación de recubrimiento puede incluir del 0,7 a 1,5 % en peso del ácido organofosfónico basándose en el peso total de sólidos de la formulación de recubrimiento. El % en peso del ácido organofosfónico se basa en el peso total de sólidos de la formulación de recubrimiento.
Para las diversas realizaciones, los ácidos organofosfónicos representativos se seleccionan del grupo que consiste en ácido 4-metoxifenilfosfónico, ácido bencilfosfónico, ácido butilfosfónico, ácido carboxietilfosfónico, ácido difenilfosfónico, ácido dodecilfosfónico, ácido etilidendifosfónico, ácido heptadecilfosfónico, ácido metilbencilfosfónico, ácido naftilmetilfosfónico, ácido octadecilfosfónico, ácido octilfosfónico, ácido pentilfosfónico, ácido metilfenilfosfínico, ácido fenilfosfónico, ácido estireno fosfónico, ácido dodecil bis-1,12-fosfónico y combinaciones de los mismos. Otros ácidos organofosfónicos incluyen ácido aminotrismetilenfosfónico, ácido aminobencilfosfónico, ácido 3-aminopropilfosfónico, ácido O-aminofenilfosfónico, ácido 4-metoxifenilfosfónico, ácido aminofenilfosfónico, ácido
aminopropilfosfónico, ácido benzhidrilfosfónico, ácido bis-(perfluoroheptil)fosfónico y ácido perfluorohexilfosfónico. Además de los ácidos organofosfónicos monoméricos, se pueden usar ácidos organofosfónicos oligoméricos o poliméricos resultantes de la autocondensación de los respectivos ácidos monoméricos.
El ácido organofosfónico se puede disolver o dispersar en un diluyente. Los diluyentes adecuados incluyen alcoholes tales como metanol, etanol o propanol; hidrocarburos alifáticos tales como hexano, isooctano y decano, éteres, por ejemplo, tetrahidrofurano y dialquiléteres tales como dietiléter. Además, se pueden usar como diluyente soluciones alcalinas acuosas tales como hidróxido de sodio y potasio.
Además, la formulación de recubrimiento de la presente descripción puede incluir además otros aditivos convencionales tales como, por ejemplo, un agente antiespumante, que normalmente está presente en una cantidad de hasta el 1,5 % en peso, basándose en sólidos totales. Otros aditivos que se pueden emplear, en cantidades convencionales, incluyen una o más sales, tales como CaClz, MgClz, monosacáridos, disacáridos, dispersantes o superplastificantes.
La formulación de recubrimiento de la presente descripción puede incluir además una carga y/o partículas de diluyente. Dichas partículas de relleno o extensor se incluyen para proporcionar opacidad a la formulación de recubrimiento. Si están presentes, las partículas de carga o extensor se incluyen preferiblemente en una cantidad del 2 al 30 % en peso, más preferiblemente del 4 al 25 en peso, incluso más preferiblemente del 10 al 15 en peso, basándose en el peso seco de la formulación de recubrimiento.
Para las diversas realizaciones, la carga se selecciona del grupo que consiste en dióxido de silicio, arena, áridos y combinaciones de los mismos. La formulación de recubrimiento de la presente descripción también puede incluir además un extensor seleccionado del grupo que consiste en arcilla, carbonato de calcio, silicatos, silicatos de alúmina, talco, dolomita, minerales de silicato y combinaciones de los mismos. Lo más preferiblemente, las partículas de carga o diluyente se seleccionan de carbonato de calcio, silicatos y combinaciones de los mismos.
La formulación de recubrimiento de la presente descripción se puede usar para formar una capa superior en un sistema de acabado y aislamiento exterior (EIFS), como se proporciona en la presente descripción. Como apreciará un experto en la materia, la capa más exterior de un EIFS se denomina capa superior. Otras capas del EIFS incluyen una capa interna de aislamiento de espuma plástica (p. ej., cartón de poliestireno) y una capa intermedia de carga adhesiva aplicada en la cara externa del aislamiento de espuma plástica. La capa de carga adhesiva rodea sustancialmente y rellena una malla de refuerzo, que está incrustada en la capa de carga adhesiva.
La capa superior normalmente es un material similar a una pintura coloreada (p. ej., incluye un pigmento) y texturizada que se aplica con una llana o mediante pulverización. Hay disponible una amplia variedad de colores y texturas para la capa superior. Los ejemplos de texturas incluyen superficies lisas, texturas ásperas similares al estuco, astillas de piedra incrustadas, mezclas similares al granito y tratamientos similares a los ladrillos, entre otros.
Las realizaciones de la presente descripción incluyen un método para formar la capa superior sobre una superficie del EIFS. El método incluye aplicar la formulación de recubrimiento como se analiza en la presente descripción sobre la superficie del EIFS y permitir que la formulación de recubrimiento se seque sobre la superficie del EIFS para formar una capa superior sobre la superficie del EIFS. La aplicación y el secado de la formulación de recubrimiento de la presente descripción para formar la capa superior pueden tener lugar a una temperatura ambiente de 5 °C a 30 °C y una humedad relativa inferior al 85 %. Como se analiza en la presente descripción, la capa superior sobre la superficie del EIFS puede ayudar a proteger las capas intermedias e internas del EIFS contra la intemperie y la humedad mientras ayuda a mantener la retención del color.
Ejemplos
Obtener todos los datos evaluando un aglutinante orgánico con materiales seleccionados (p. ej., ácidos organofosfónicos, siliconas) en una formulación de Sistemas de acabado y aislamiento exterior (EIFS) o “ Sistemas compuestos de aislamiento térmico externo” (ETICS). En la Tabla 1 se resumen ambas formulaciones. Todas las materias primas enumeradas en la Tabla 1 se obtuvieron como muestras comerciales o se adquirieron y se evaluaron tal como se recibieron.
Formulaciones de EIFS
Usar múltiples formulaciones de EIFS para evaluar la repercusión de los ácidos organofosfónicos tanto en la absorción de agua como en la retención del color. La Formulación de EIFS 1 y Formulación de EIFS 2 (Tabla 1) son formulaciones de látex que se encuentran en las hojas de datos técnicas actuales para Rhoplex™ EI-2000 (The Dow Chemical Company, Norteamérica) y UCAR™ 424 (The Dow Chemical Company, Europa), respectivamente. Las principales diferencias entre la Formulación 1 de EIFS y la Formulación 2 de EIFS son los extensores y la concentración de volumen de pigmento (PVC). La Formulación 1 de EIFS tiene un PVC de 78,8 y usa Minex™ (nefileno sinita, AkSiyOz) como extensor. La Formulación 2 de EIFS tiene un PVC de 82,7 y usa carbonato de calcio como extensor. Usar Rhoplex™ EI-2000 (The Dow Chemical Company) y UCAR™ 424 (The Dow Chemical Company, Europa) como
controles de EIFS para todos los ensayos. Usar estos materiales tal como se recibieron. Los ejemplos en la presente descripción también usan “ Dispersión 1” donde el procedimiento para preparar la Dispersión 1 se observa a continuación. La Tabla 1 proporciona un resumen de cada formulación de EIFS.
Tabla 1. Resumen de formulaciones de EIFS
Tabla 2. Materiales utilizados en los Ejemplos
Procedimiento
Dispersión 1
A un reactor de vidrio de 5 l equipado con agitador mecánico (IKA modelo RW20), termopar, condensador y un tubo de inmersión de acero inoxidable, añadir 660 gramos (g) de agua desionizada (DI) a temperatura ambiente (21 °C) y calentada a 84 °C. Preparar una emulsión de monómero (ME) mezclando 435 g de agua DI, 50,0 g de Rhodacal® DS-4, 1135,7 g de acrilato de n-butilo, 24,7 g de ácido metacrílico, 726,1 g de metacrilato de metilo y 11,2 g de éster de metacrilato de 2-hidroxietilo de ácido fosfórico. Con el agua DI en el reactor a 84 °C, se añadió una solución acuosa compuesta por 4,25 g de Rhodacal® DS-4 y 18 g de agua DI al reactor de vidrio. Añadir 75,7 g de ME al reactor de vidrio seguido de una solución acuosa de 4,7 g de persulfato de sodio y 53 g de agua DI. Reducir la temperatura del reactor a 76 °C. La reacción es exotérmica y hace que la temperatura del contenido del reactor alcance los 84 °C en 5 minutos. A continuación, bombear el ME con una bomba FMI (Medidor de fluido incorporado, del inglés Fluid Meter Incorporated, Syosset, NY) a 14 g/min en el reactor. Simultáneamente, añadir solución acuosa A (compuesta por 2,82 g de persulfato de sodio y 207 g de agua DI) y solución acuosa B (compuesta por 9,38 g de hidróxido de amonio (30 % de sustancia activa) y 177 g de agua DI) a 1,24 g/min en el reactor usando una bomba de jeringa. Mantener la temperatura del reactor entre 84-86 °C. Después de 20 minutos, aumentar las velocidades de alimentación del ME y las soluciones acuosas A y B a 28 y 2,48 g/min, respectivamente. Después de 90 min, se completaron las alimentaciones tanto de ME como de las soluciones acuosas A y B. Aclarar la línea de alimentación ME con 43 g de agua DI. Enfriar el reactor a 75 °C. A continuación, añadir tres soluciones al reactor secuencialmente: 1) una solución acuosa compuesta por 0,0015 g de sulfato ferroso heptahidratado, 0,010 g de sal tetrasódica de ácido etilendiaminotetraacético hidratado y 9 g de agua DI, 2) 0,11 g de ácido isoascórbico y 9 g de agua DI y 3) 0,31 g de una solución acuosa de hidroperóxido de terc-butilo (t-BHP, 70 %) y 9 g de agua DI. Añadir cada solución secuencialmente al reactor durante aproximadamente 30 segundos. Añadir dos soluciones acuosas al reactor durante 30 minutos. Estas soluciones acuosas: La Solución 1 se compone de 0,44 g de ácido isoascórbico y 22 g de agua DI y la Solución 2 se compone de 1,20 g de t-BHP y 22 g de agua DI. Enfriar el reactor de aproximadamente 75 a 60 °C durante estas alimentaciones. A 50 °C, añadir 10,38 g de una solución de hidróxido de amonio (30 % de sustancia
activa) al reactor. Añadir 27,0 g de tensioactivo Aerosol™ 22 al reactor. Alimentar una solución compuesta por 15,7 g de solución de hidróxido de sodio (50 % de sustancia activa) y 146 g de agua DI al reactor durante 30 minutos. La Dispersión 1 resultante se aisló y analizó: 45,4 % de sólidos; pH 10,0, 4 ppm de MMA y 219 ppm de BA. El tamaño de partícula de la dispersión fue de 169 nm usando un analizador de tamaño de partícula Brookhaven Instruments 90 Plus.
Ejemplo (EJ) y Ejemplo comparativo (EC) de Formulación de recubrimiento
Preparar cada ejemplo (EJ) y ejemplo comparativo (EC) de la formulación de recubrimiento usando un Mezclador Hobart® Stand (Modelo N-50 Hobart Mixer, Troy, Ohio) añadiendo los materiales en el orden indicado en la Tabla 3 comenzando con el aglutinante orgánico especificado. Los niveles de uso informados se comparan con el contenido de polímero activo y no con el peso total de la formulación. Preparar cada EJ y EC a temperatura ambiente (23 °C). Usar la configuración de baja velocidad para el modelo de mezclador Hobart®, a menos que se especifique lo contrario. Mezcle el EJ o EC completo durante 30 minutos. Equilibrar todas las formulaciones de recubrimiento durante 24 horas antes de su uso.
Tabla 3
Absorción de agua en películas de formulaciones de recubrimiento de EJ y EC
Extraer cada formulación de recubrimiento con un espesor de película de 3,175 mm (1/8 de pulgada) y después curar durante 14 días a una humedad relativa (HR) del 50 % y 22,2 °C (72 °F). Cortar cada formulación en paneles de 3,81 cm x 3,81 cm (1,5 pulgadas x 1,5 pulgadas) y someter a ensayo por triplicado colocando cada uno en 50 gramos (g) de agua desionizada (DI). Retirar cada panel a las 24, 48 y 168 horas, secar con toalla y pesar. El % de absorción de agua es el % de aumento de peso después de la inmersión en agua.
Repercusión en la permeabilidad al vapor de agua
Se introducen materiales de silicona en las formulaciones de fachadas orgánicas para mejorar su transpirabilidad. Evaluar la Formulación de EIFS 1 con dos coaglutinantes de silicona al 25 % en peso frente al peso activo del aglutinante orgánico (EC Q y EC R, Tabla 4). Evaluar las formulaciones de recubrimiento enumeradas en la Tabla 4 usando un método de ensayo modificado de la norma ASTM E-96. La modificación de este procedimiento de ensayo implicó el uso de latas de pintura de 118,3 ml (% de pinta). Retirar el borde de la tapa de la lata con un abrelatas. La retirada del borde de la tapa normalmente deja un diámetro interior abierto de 6 cm. Perforar un agujero de 3,175 mm (agujero de 6,35 mm de diámetro para el método desecador) a través de la lata en el extremo abierto y aproximadamente 6,35 mm por debajo del borde de la lata. El agujero permite que se inyecte agua o desecador en la lata después de que la muestra de ensayo se epoxide en el extremo abierto de la lata.
Preparar los recubrimientos aplicando con llana la formulación de recubrimiento sobre papel protector del adhesivo recubierto con un espesor húmedo de 3,175 mm. Curar los recubrimientos durante 14 días a una humedad relativa (HR) del 50 % y 22,2 °C. Cortar el recubrimiento usando unas tijeras o una sierra perforadora de diámetro interior adecuada en el taladro de columna, a un diámetro ligeramente mayor que la abertura de la lata (es decir, 8 cm). Medir el espesor del recubrimiento para cada uno antes de fijar el recubrimiento en la lata (la permanencia depende del espesor de la película). Epoxidar los recubrimientos al extremo abierto de la lata para formar un conjunto usando una gota de adhesivo epoxi de dos partes Miller-Stephenson 907 para garantizar la resistencia al agua en el sello, donde el recubrimiento se coloca con la cara normal “ en servicio” “ hacia arriba” u opuesta al fondo de la lata. Dejar que el conjunto se cure durante 24 horas a 23,9 °C (75 °F) y una humedad relativa del 50 % antes de comenzar el ensayo.
Inyectar 75 ml de agua, con jeringa, en el conjunto a través del agujero de 3,175 mm de diámetro. Después de añadir el agua, sellar el agujero con un trozo pequeño de cinta aislante. Pesar el conjunto sellado (extremo del recubrimiento “ hacia arriba” ) con cuatro decimales para obtener un peso inicial o basal.
Pesar el conjunto cada 24 horas durante 10 días. Durante las primeras 48 horas, se pueden observar grandes fluctuaciones en la pérdida (método en húmedo) o ganancia (método en seco) de peso. Por lo general, después de 48 horas, las pérdidas o ganancias de peso se vuelven constantes hasta que se alcanza una tasa de pérdida/ganancia de peso estable. Tras alcanzar a una pérdida/ganancia de peso constante (que se observa cuando un gráfico de pérdida de peso frente al tiempo se convierte en una línea bastante recta), detener el pesaje y registrar el tiempo total (en horas) durante el cual se produjo la pérdida/ganancia de peso. La diferencia entre el peso inicial y el peso final en estado estable de pérdida/ganancia es la pérdida/ganancia de peso por el paso de vapor de humedad a través del material de ensayo hacia la atmósfera CTR.
Transmisión de vapor de agua (WVT, por sus siglas en inglés), expresada en granos vapor de agua/hora/pie2 = (pérdida de peso, en gramos) x 15,43 granos por gramo dividido por el tiempo total para que ocurra la pérdida de peso (en horas) dividido por el área de apertura de la lata (en pies cuadrados). Permeancia (en inglés perms), expresada en granos de vapor de agua/hora/pie2/pulgada de Hg diferencial de presión = valor WVT dividido por 0,437 (para las siguientes condiciones de ensayo). Tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR, por sus siglas en inglés): la tasa de flujo constante de vapor de agua en la unidad de tiempo a través de la unidad de área de un cuerpo, normal a superficies paralelas específicas, en condiciones específicas de temperatura y humedad en cada superficie. Condiciones de ensayo típicas: suponer una HR del 100 % dentro del conjunto de la lata sellada y una HR del 50 %/23,9 °F (75 °F) en una atmósfera de sala de temperatura controlada (CTR, por sus siglas en inglés). Los cambios de estas condiciones de ensayo darían como resultado cambios en los cálculos para las determinaciones tanto de WVT como de permeancia.
No se observó una repercusión significativa en la permeabilidad al vapor de agua con la adición del ácido organofosfónico.
Tabla 4
Repercusión en la retención del tinte
Tinte la Formulación de EIFS 1 y la cantidad especificada de ácido fenilfosfónico como se observa en la Tabla 5 con 1 g de Colorante azul Colortrend™ Blue 888-7214 (www.chromaflo.com/) por cada 100 g de formulación. Aplicar con llana la formulación de recubrimiento sobre paneles de aluminio con un espesor húmedo de 3,175 mm y dejar curar durante 7 días a una humedad relativa (HR) del 50 % y 22,2 °C. Colocar los paneles en un analizador de intemperie QUV (Q-Panel Company) con una lámpara QUV UVA-340 (N.° de pieza LU-8054a de Q-Panel Company). Los recubrimientos se sometieron a las condiciones descritas en el método ASTM G154 (punto de referencia de irradiación de 0,68 W/m2*nm a 340 nm y ciclos de 8 horas de luz a 60 °C seguidas de 4 horas de condensación a 50 °C). Medir el valor de AE en las horas especificadas de exposición usando Spectro-Guide (modelo N.° 6801 de BYK-Gardner GmbH) para medir los valores Hunter CIE L*, a* y b*. Calcular AE* (diferencia de color total) basándose en las diferencias de color delta L*, a*, b* y representa la distancia de una línea entre la muestra y el patrón. Los valores de color CIE L*, a*, b* proporcionan un descriptor numérico completo del color, en un sistema de coordenadas rectangulares. Delta E (a Eh ) = raíz cuadrada ((AL)2 + (Aa)2 + (Ab)2). La adición de este aditivo repercute en el valor de A E para el recubrimiento. Como se observa en los datos de la Tabla 5, el nivel del aditivo es importante.
Tabla 5
Evaluaciones en formulaciones de recubrimiento de PVC inferiores
Se evaluó una formulación de recubrimiento de PVC inferior para determinar si el aditivo de ácido organofosfónico mejora la resistencia al agua de una formulación de recubrimiento de PVC 43. Se preparó una formulación descrita en la Tabla 6 con el aditivo especificado en la Tabla 7. Las formulaciones se prepararon y se dejaron reposar durante un día antes de que los recubrimientos se extendieran a un espesor de película húmeda de 0,76 mm (30 mil). Estos recubrimientos se dejaron curar durante 14 días a una humedad relativa (HR) del 50 % y 22,2 °C. Los recubrimientos se cortaron en discos de 3,81 cm (1,5 pulgadas) de diámetro. Cada recubrimiento se sometió a ensayo por triplicado colocando cada disco en 50 gramos (g) de agua desionizada (DI). Cada disco se retiró a las 24 y 168 horas, se secó con una toalla y se pesó. El % de absorción de agua es el % de aumento de peso después de la inmersión en agua.
Los datos para el hinchamiento por agua se presentan en la tabla 7. Estos datos no muestran ninguna mejora en la formulación de recubrimiento en comparación con el recubrimiento sin aditivo.
Tabla 6
Tabla 7
Claims (12)
- REIVINDICACIONESi. Una formulación de recubrimiento, que comprende:un pigmento;una emulsión acuosa orgánica; yun ácido organofosfónico de fórmula:
en donde el ácido organofosfónico se selecciona del grupo que consiste en ácido 4-metoxifenilfosfónico, ácido bencilfosfónico, ácido butilfosfónico, ácido carboxietilfosfónico, ácido difenilfosfónico, ácido dodecilfosfónico, ácido etilidendifosfónico, ácido heptadecilfosfónico, ácido metilbencilfosfónico, ácido naftilmetilfosfónico, ácido octadecilfosfónico, ácido octilfosfónico, ácido pentilfosfónico, ácido metilfenilfosfínico, ácido fenilfosfónico, ácido estirenofosfónico, ácido dodecil bis-1,12-fosfónico y combinaciones de los mismos. - 2. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde el pigmento está presente en una cantidad para proporcionar a la formulación de recubrimiento un contenido de concentración de volumen de pigmento (PVC) total del 70 al 90 por ciento.
- 3. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde el pigmento está presente en una cantidad que proporciona a la formulación de recubrimiento un contenido de PVC total del 75 al 85 por ciento.
- 4. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde el pigmento es dióxido de titanio.
- 5. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde la emulsión acuosa orgánica se selecciona del grupo que consiste en una emulsión acuosa acrílica, una dispersión de poliuretano, una dispersión de poliolefina y combinaciones de las mismas.
- 6. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde la emulsión acuosa orgánica es una emulsión acuosa acrílica.
- 7. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 6, en donde la resina polimérica se forma con un monómero seleccionado del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, metacrilato de metilo, acrilonitrilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, estireno y combinaciones de los mismos.
- 8. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 6, en donde la formulación de recubrimiento incluye del 4 al 12 por ciento en peso (% en peso) de la resina polimérica de la emulsión acuosa acrílica, en donde el % en peso de la resina polimérica es el peso seco de la emulsión acuosa acrílica basándose en el peso total de sólidos de la formulación de recubrimiento.
- 9. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde la formulación de recubrimiento incluye del 0,5 al 5 % en peso del ácido organofosfónico basándose en el peso total de sólidos de la formulación de recubrimiento.
- 10. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde la formulación de recubrimiento incluye además una carga seleccionada del grupo que consiste en dióxido de silicio, arena, áridos y combinaciones de los mismos.
- 11. La formulación de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde la formulación de recubrimiento incluye además un diluyente seleccionado del grupo que consiste en arcilla, carbonato de calcio, silicatos, silicatos de alúmina, talco, dolomita, minerales de silicato y combinaciones de los mismos.
- 12. Una capa superior en un sistema de acabado y aislamiento exterior (EIFS) formada usando la formulación de recubrimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11.
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