ITMI940336A1 - Vernici ad acqua a basso contenuto di sostanze volatili per il rivestimento antiaderente di pentole in alluminio - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Vernici ad acqua a basso contenuto di sostanze volatili per il rivestimento antiaderente di pentole in alluminio."
A. Campo dell ' invenzione
La presente invenzione si riferisce a vernici ad acqua a basso contenuto di sostanze volatili per il rivestimento antiaderente di pentole in alluminio.
In particolare si descrivono composizioni vernicianti costituite da dispersioni acquose di miscele di polimeri fluorurati, e poi iammidi immidi ( PAI ) parzialmente salificate con ammine alifatiche, oltre a pigmenti e tensioattivi , che hanno un contenuto di sostanze volatili pari o inferiore a quello prescritto dalle direttive CEE N . 80/779 , 82/884 , 84/360 e 85/203 ( attuate in Italia dal D . P . R . 203 del 24 maggio 1988 ) , concernenti la qualità dell ' aria e la riduzione dell ' inquinamento prodotto da impianti industriali .
Nel presente testo, con il termine "pentole" si indicano le pentole, i loro coperchi , le padelle, le teglie da forno, i vassoi da forno, le griglie per tostapane o per forno, gli utensili da cucina, le spatole, i mestoli e tutti gli altri strumenti di lavoro che vengono normalmente utilizzati nella preparazione e nella cottura dei cibi.
B.Stato della tecnica
E ' sempre più forte l ’attenzione dedicata alla natura ed alla quantità di emissioni gassose degli impianti industriali da parte degli organismi preposti alla tutela dell'ambiente e della salute pubblica, con la conseguente emanazione di norme e regolamenti per ridurre al minino dette emissioni.
Nel settore della verniciatura industriale sono state emesse norme che definiscono le quantità massimali di sostanze organiche volatili (SOV) che possono essere contenute nelle formulazioni utilizzate, con la conseguenza di sottoporre a profonda revisione tutte le formulazioni che erano state studiate ed utilizzate antecedentemente a dette norme.
L'uso in cucina di pentole anti-aderenti si è sviluppato in modo straordinario nel corso degli ultimi trent'anni. Questo fatto ha comportato che si sono studiate, e si continuano a studiare, sia le formulazioni di vernici adatte per ottenere l'antiaderenza delle pentole al cibo che viene cotto in esse, sia i metodi di applicazione di dette vernici alle superfici del materiale di cui è formata la pentola e che vengono a contatto con il cibo da cuocere.
I materiali di costruzione delle pentole sono molti, ma nel campo delle pentole antiaderenti quello principalmente utilizzato è l ' alluminio.
Fra le vernici acquose antiaderenti hanno avuto particolare successo le formulazioni a base di polimeri fluorurati ( PTFE ) . Questi polimeri sono insolubili in acqua e vengono normalmente utilizzati sotto forma di dispersioni acquose.
Per migliorare l'adesione di questi polimeri al supporto metallico al quale vengono applicati si sono studiate sia formulazioni contenenti altre sostanze oltre il PTFE sia procedimenti di trattamento della superficie metallica prima del suo rivestimento con la vernice.
Così, ad esempio, il brevetto italiano 1.226.347 della Richiedente descrive un sistema di decapaggio particolarmente efficace per preparare una superficie di alluminio all'ancoraggio di una vernice antiaderente.
Fra le sostanze aggiunte al PTFE per migliorare l'ancoraggio della vernice al substrato metallico sono state studiate in particolare le poliammidiimmidi (PAI), che formano film tenaci e resistenti sia dal punto di vista chimico che termico.
Le PAI vennero utilizzate come sostanze filmogene in combinazione con il PTFE, venendo impiegate sotto forma di soluzioni in solventi organici, come descritto nel brevetto inglese GB-A-1,228,438.
Purtroppo le PAI sono scarsamente resistenti all'acqua, nel senso che quando immesse in un ambiente acquoso (come le dispersioni di PTFE) o anche semplicemente esposte all'umidità dell ' atmosfera , tendono ad idrolizzarsi con conseguente variazione della loro struttura molecolare.
Nella tecnica sono state quindi messi a punto vari metodi per migliorare la stabilità all ' acqua delle PAI, come descritto ad esempio nel brevetto inglese GB-A-1, 207, 577, dove si insegna a salificare le PAI con animine, in particolare terziarie. Nel brevetto USA 4 , 014 , 834 è stato anche descritto come stabilizzare le PAI salificandole e contemporaneamente solubilizzandole in acqua unitamente a riduttori di viscosità ( alcool furfurilico) , oltre ai solventi nei quali esse vengono commercializzate ( N-metilpirrolidone ) , e quindi a miscelarle con le dispersioni di PTFE , per ottenere formulazioni aventi forte potere di adesione ai substrati metallici .
Purtroppo le formulazioni del brevetto USA 4, 014, 834 hanno un contenuto di sostanze volatili ( SOV) che supera ampiamente i valori massimi consentiti dal DPR 203 del 24.5.88 suddetto . Questo fatto comporta un dimensionamento adeguato ed economicamente pesante delle apparecchiature di post-combustione previste dalla legge per l ’ eliminazione delle sostanze inquinanti dagli ef fluenti gassosi degli impianti di verniciatura.
Il DPR 203 classifica le varie sostanze inquinanti in classi e più bassa è la classe maggiore è il potenziale tossicologico della sostanza . Le ammine utilizzate per salificare le PAI sono comprese fra i prodotti a classe più bassa, perché hanno un forte e sgradevole odore, fastidioso già a livello di 8 ppm, ed obbligano quindi alla bonifica dell ' ambiente, perché mentre i solventi altobollenti ( alcool furfurilico, N-metilpirrolidone ) evaporano per la maggior parte nel forno di essiccazione, le animine utilizzate per la salificazione cominciano a disperdersi nell ' ambiente in quantità sufficienti a dover attuare la bonifica dell ' ambiente di lavoro già al momento dell ' applicazione ai substrati . E ' così necessario trattare negli impianti di post-combustione degli effluenti non solo l ' aria proveniente dai forni di essiccamento ma anche quella proveniente dalle cabine di applicazione, che è volumetricamente da tre a sei volte maggiore di quella dei forni . Nella tecnica nota l ' uso delle soluzioni acquose di PAI nel campo delle vernici ad acqua a base di PTFE è comunque fortemente condizionato dalle grandi quantità di cosolventi e basi neutralizzanti necessarie per solubilizzare e rendere stabili in acqua le PAI, con la conseguente introduzione nelle vernici ad acqua finali di grandi quantitativi di sostanze organiche volatili ( SOV) , specie se si considera che le PAI in commercio sono sotto forma di soluzioni in N-metilpirrolidone con una concentrazione di PAI dal 30% al 44% in peso.
Considerando che le PAI hanno ottime proprietà filmogene e danno buoni risultati di finitura quando associate con il PTFE, è evidente l ' interesse a cercare nuove formulazioni che permettano l ' uso di PAI e PTFE riducendo al minimo la quantità di solventi e sostanze volatili associate al loro impiego come attualmente descritto nella tecnica, senza superare i valori di SOV consentiti dalla legge.
La Richiedente ha già descritto, nella copendente domanda di brevetto italiano n. MI93AQ00056, alcune formulazioni di vernici ad acqua a base di PTFE, PPS e PAI che possono essere applicate a dischi di alluminio semplicemente sgrassati prima della loro formatura a pentole. Il vantaggio delle suddette formulazioni risiede nel fatto che si possono applicare per semplice rullatura e quindi si evitano i problemi di trattamento dell'aria delle cabine di applicazione con la tecnica a spruzzo.
La revisione in atto delle normative sui rifiuti e sull'inquinamento ambientale e la messa a punto di tecniche analitiche sempre più sofisticate per accertare la presenza e la provenienza di sostanze negli ambienti di lavoro e nell'atmosfera in genere, costituiscono una continua pressione sull 'industria per mettere a punto nuove formulazioni di vernici che permettano di conservare o migliorare i gradi di finitura già realizzabili con le formulazioni presenti sul mercato ed al tempo stesso siano sempre meno inquinanti.
E' in questo quadro che vanno inserite le ricerche svolte dalla Richiedente per migliorare le vernici ad acqua a base di PTFE di propria produzione.
C.Problema tecnico
L ’ uso delle PAI nelle vernici ad acqua a base di PTFE è fortemente condizionato dalla soluzione del problema di aumentare la solubilità delle PAI in acqua in modo da ottenere vernici ad acqua che abbiano un buon contenuto di secco (oltre il 50% in peso ) ed al tempo stesso un contenuto di sostanze volatili inferiore a quello previsto dal DPR 203.
Come già detto sopra, le soluzioni adottate finora sono state quelle di salificare con vari tipi di animine le PAI e di utilizzare quantitativi considerevoli di solventi organici miscibili anche con acqua per facilitare la miscelazione con le sospensioni di PTFE perché è ben noto che se si miscelano direttamente le soluzioni di PAI in N-metilpirrolidone con le dispersioni di PTFE, si verifica il fenomeno della cosiddetta rottura del colloide, cioè la dispersione di PTFE non è più stabile e si formano grumi.
D. Descrizione dettagliata dell ' Invenzione
Proseguendo le proprie ricerche nel campo, la Richiedente ha ora trovato che è possibile preparare vernici ad acqua a base di PTFE e PAI, riducendo in modo sostanziale il loro valore di SOV, in particolare quelle di classe I , che sono le più pericolose per l ' ambiente di lavoro.
Secondo un aspetto fondamentale della presente invenzione, vernici ad acqua a basso contenuto di sostanze volatili , adatte per il rivestimento antiaderente di pentole in alluminio sono costituite da dispersioni acquose di miscele di PAI e PTFE caratterizzate dal fatto di avere un contenuto di PAI compreso fra il 10% ed il 30% in peso ed un rapporto PAI : PTFE compreso fra 50 : 50 e 80 : 20 peso/peso , dette PAI essendo state parzialmente salificate con un anunina alifatica prima della miscelazione con la dispersione acquosa di PTFE. in particolare, dette PAI parzialmente salificate sono ottenute trattando una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone con una quantità di ammina alifatica pari a dal 55% al 65% in peso di quella stechiometricamente necessaria per avere la salificazione completa dei gruppi acidi liberi della PAI .
Preferibilmente si usano le soluzioni di PAI disponibili in commercio ed aventi un contenuto di PAI in N-metilpirrolidone ha un contenuto di PAI compreso fra il 25% ed il 45% in peso. Si è sorprendentemente trovato che le PAI parzialmente salificate possono essere miscelate con le dispersioni acquose di PTFE senza necessità di aggiungere cosolventi ( glicoli , glicolieteri ) ed utilizzando tensioattivi a basso impatto ambientale ed in quantità ridotte . Questo risultato è molto interessante se si considera che nella tecnica anteriore non è possibile miscelare le PAI interamente salificate con le dispersioni di PTFE , pena la rottura dell ’ equilibrio colloidale del PTFE con formazione di grumi, anche a rapporti PAI : PTFE ( 20 : 80 ) . E ' per questo motivo che nella tecnica anteriore si sono utilizzati cosolventi e tensioattivi stabilizzanti ( alchilfenoli polietossilati ) , con il conseguente aumento di SOV nella vernice finale.
Costituisce quindi un aspetto fondamentale della presente invenzione un procedimento per salificare parzialmente una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone , con un contenuto di PAI compreso fra il 25% ed il 45%, comprendente i seguenti stadi
a ) caricamento di detta soluzione di PAI nel recipiente di reazione sotto atmosfera di azoto;
b ) regolazione della temperatura di detta soluzione fra i 25° ed i 35 ° C ed immissione nel recipiente di reazione della ammina scelta per la salificazione in quantità compresa fra il 45% ed il 65% di quella stechiometricamente necessaria per neutralizzare la PAI , con successivo innalzamento della temperatura a 50“ C ed immissione di un tensioattivo non ionico , in quantità compresa fra il 10% ed il 20% in peso rispetto alla PAI e di acqua in quantità compresa fra il 40% ed il 50% in peso rispetto alla PAI;
c ) mantenimento della miscela di reazione ad una temperatura compresa fra i 90°C ed i 110°C per un periodo di tempo da 4 a 10 ore.
Particolarmente adatte per la realiz zazione delle PAI parzialmente salificate dell ' invenzione sono le armine enfatiche, in particolare le sminine terziarie ; fra queste le preferite sono la metildietilammina , la trietilammina, la dimetiletanolammina e la dietiletanolammina.
Fra i tensioattivi non-ionici a basso impatto ambientale utili per la realizzazione dell'invenzione, ricordiamo gli alcoli polietossilati, in particolare alcoli alifatici con da 10 a 30 atomi di carbonio condensati con da 10 a 20 moli di ossido di etilene per molecola.
Utilizzando le PAI parzialmente salificate secondo l'invenzione è possibile ottenere delle vernici ad acqua con un carico di SOV che rientra nelle norme del citato decreto 203.
La miscelazione della soluzione di PAI parzialmente salificata con la dispersione acquosa di PTFE avviene facilmente senza la rottura del colloide.
Sorprendentemente, le PAI parzialmente salificate con ammine, una volta miscelate con le dispersioni di PTFE per ottenere le vernici ad acqua utili per il rivestimento antiaderente di pentolame da cucina, non conferiscono alla vernice la proprietà di stratificare, come descritto nella tecnica anteriore per le PAI totalmente salificate. I rivestimenti ottenuti con queste vernici sono quindi omogenei, senza che si possa constatare una migrazione della sostanza filmogena (PAI) verso la parte metallica e di quella antiaderente (PTFE) verso l'esterno.
Mancando la stratificazione della vernice in fase di essiccamento, è necessario elevare fortemente il contenuto di PAI rispetto al PTFE nella vernice per ottenere adesioni dello strato al supporto metallico che siano comparabili con quelle ottenibili con vernici a stratificazione.
In particolare si è trovato che è necessario avere un rapporto PAI :PTFE nella vernice superiore a 50:50, preferibilmente superiore a 60:40 peso/peso (base secca).
Al di sopra di questi rapporti, la pellicola di vernice aderisce in modo soddisfacente al supporto metallico, in quanto le particelle di PTFE sono totalmente inglobate nel film di PAI. La presenza del PTFE nella pellicola non è sufficiente a conferire proprietà di antiaderenza al film ottenuto, per cui le vernici secondo l’invenzione vengono utilizzate come primo strato di copertura di un supporto metallico e sono seguite, dopo essiccamento, da un secondo strato di vernice ad acqua con elevati contenuti di PTFE e con bassi o senza contenuti di PAI.
Si è comunque potuto osservare che vernici ad acqua aventi un rapporto PAI:PTFE inferiore a 50:50 peso/peso, anche nel caso di PAI completamente salificata con ammina e l'aggiunta di agenti di coalescenza alla soluzione di PAI, danno film stratificati e con buona adesione al supporto ma raggrumati e quindi non adatti per il rivestimento di pentolame.
Nelle forme preferite di realizzazione dell’invenzione il rapporto PAI:PTFE è compreso fra 60:40 e 70:30.
Le vernici ad acqua antiaderenti a base di PTFE e PAI parzialmente salificate come descritte sopra sono particolarmente interessanti perché i rivestimenti ottenuti sono molto omogenei , asciugano rapidamente ( rapidità di fuori tatto) e, dopo essiccamento e trattamento termico, danno rivestimenti particolarmente duri e resistenti .
Un' altra caratteristica interessante delle vernici ad acqua a base di PTFE ottenute utilizzando le PAI parzialmente salificate della presente invenzione consiste nel fatto che i tensioattivi a base di alcoli polietossilati utilizzati durante la loro preparazione, si decompongono alle temperature di cottura delle vernici , liberando come gas la parte eterea della molecola e senza lasciare residui indesiderati di tipo aromatico o comunque estraibili nel rivestimento.
Se le PAI parzialmente salif icate vengono utilizzate in sostituzione della PAI totalmente salificate nelle vernici ad acqua descritte nella contemporanea domanda di brevetto italiano N. MI93A002740 a nome della Richiedente, queste ultime hanno un carico di sostanze organiche volatili che rientra nei limiti previsti dal citato DPR 203 o comunque obbliga al trattamento di post-combustione della sola aria proveniente dai forni di essiccamento senza necessità di trattare tutta l ' aria dell ' impianto di verniciatura, dato il ridotto contenuto di solventi e prodotti volatili .
Le vernici ad acqua secondo l ' invenzione sono adatte per la formazione di una prima pellicola di vernice immediatamente a contatto con la superf icie metallica , particolarmente di alluminio, previamente decapata e sabbiata, utilizzando le normali tecniche di applicazione a spruzzo.
I rivestimenti ottenuti con le vernici ad acqua secondo l ' invenzione oltre ad offrire il vantaggio di ridotti carichi di SOV durante la loro applicazione, sono particolarmente resistenti alla migrazione del PTFE contenuto nelle vernici che vengono utilizzate per ottenere gli strati successivi di rivestimento della pentola , senza tuttavia diminuire l ’ ancoraggio dello strato esterno di vernice.
I seguenti esempi servono per meglio illustrare alcune forme di realizzazione preferite dell ' invenzione.
Nei seguenti esempi si fa uso delle denominazioni commerciali Le vernici ad acqua utilizzate per le prove vennero preparate utilizzando prodotti reperiti in commercio sotto le seguenti denominazioni :
- Algoflon D 60, marchio registrato della Montefluos Spa, utilizzato per contraddistinguere dispersioni acquose di PTFE; - Printex 85 della Degussa, utilizzato per contraddistinguere il carbon black.
- Resistherm , marchio registrato della Bayer Spa per contraddistinguere soluzioni di PAI in N-metilpirrolidone;
- Rhodeftal , marchio registrato della Rhóne Poulenc per contraddistinguere soluzioni di PAI in N-metilpirrolidone. Esempi 1-9
727 g di Rhesisterm al 44% in peso in N-metipirrolidone furono caricati sotto atmosfera di azoto in una autoclave munita di agitatore e camicia di riscaldamento. Si portò la temperatura della soluzione a 30°C e si immisero quindi in autoclave 76 g di trimetilammina (pari al 50% della quantità stechiometrica necessaria per neutralizzare la PAI). Al termine dell'immissione dell'ammina si portò la temperatura della soluzione a 50"C e si aggiunsero 54 g di alcool tridecilico polietossilato (10 molecole di ossido di etilene per mole). Si portò quindi la temperatura della miscela a 100°C e si introdussero nell'autoclave 143 g di acqua distillata. Si mantenne la temperatura a 100°C per 6 ore e quindi si raffreddò a temperatura ambiente e si scaricò il contenuto dell'autoclave, costituito da una soluzione limpida di PAI parzialmente salificata.
651 g della soluzione di PAI ottenuta furono miscelati con 149 g di Algoflon D 60 (una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3,5% di tensioattivi) e con 200 g di acqua distillata, sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente (25 °C). Si ottenne così una dispersione omogenea di vernice ad acqua trasparente, avente un contenuto di secco (PAI+PTFE) pari a 29,8% in peso e con un rapporto ponderale PAI:PTFE pari a 70:30.
Il carico di sostanze organiche volatili (SOV) totali della vernice ottenuta fu di 355, di cui 49,5 di classe 1 e 305,5 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L'utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti ammessi dalla legge. E' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Procedendo come descritto sopra, si prepararono varie vernici aventi un differente rapporto fra PAI e PTFE, da 10:90 a 90:10, salvo che nel caso dei rapporti PAI:PTFE uguali o superiori a 80:20 si aggiunse alla miscela l'l% in peso rispetto alla somma PAI+PTFE di Triton X 100, denominazione commerciale utilizzata dalla Rohm & Haas per indicare l'ottilfenolo condensato con 10 moli di ossido di etilene per mole. Tutte le vernici ottenute furono sottoposte al test di antiaderenza secondo il metodo British Standard 7069.
I risultati ottenuti sono riportati nella seguente Tabella 1.
Tabella 1.
N. es. PAI PTFE ASPETTO FILM ANTIAD. <0 >°
1 70 30 omogeneo opaco 3
2 10 90 omogeneo lucido 1
3 20 80 Il II 2
4 30 70 I. .. x_2
5 40 60 " " 2
6 50 50 " " 2-3
7 60 40 omogeneo semilucido 3
8* 80 20 omogeneo opaco 3-4
9* 90 10
NOTE:
* = aggiunta di 1% di emulsionante
° <β >= valore antiaderenza - metodo British Standard 7069.
*************
Esempio 10
800 g di soluzione di PAI parzialmente salificata come descritto nell ’ esempio 1 furono introdotti in un mulino a sfere di steatite unitamente a 200 g di carbon black ( Printex 85 ) e macinati per 100 ore a temperatura ambiente ( 25 °C ) , in modo da assicurare una perfetta omogeneizzazione della miscela e la riduzione delle particelle solide a dimensioni inferiori agli 8 um.
50 g della dispersione di carbon black in PAI così preparata, furono miscelati con 611 g della soluzione di PAI ottenuta come descritto nell'esempio 1, con 149 g di Algoflon D 60 (una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3,5% di tensioattivi) e con 190 g di acqua distillata, sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente (25 °C). Si ottenne così una dispersione omogenea di vernice ad acqua di colore nero, avente un contenuto di secco pari a 30,8% in peso ed un rapporto ponderale PAI:PTFE pari a 70:30.
Il carico di sostanze organiche volatili (SOV) totali della vernice ottenuta fu di 355, di cui 49,5 di classe 1 e 305,5 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L'utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti stabiliti dalla legge. E' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Esempio 11
Operando come descritto nell'esempio 10, si macinarono 300 g di biossido di titanio con 700 g di soluzione di PAI parzialmente salificata preparata come descritto nell'esempio 1.
600 g della dispersione di biossido di titanio in PAI cosi preparata, furono miscelati con 231 g della soluzione di PAI ottenuta come descritto nell ' esempio 1, con 149 g di Algoflon D 60 ( una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3 , 5% di tensioattivi ) e con 20 g di acqua distillata, sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente ( 25 °C ) . Si ottenne così una dispersione omogenea di vernice ad acqua di colore bianco, avente un contenuto di secco pari a 47 , 8% in peso ed un rapporto ponderale PAI : PTFE pari a 70: 30.
Il carico di sostanze organiche volatili ( SOV ) totali della vernice ottenuta fu di 355, di cui 49, 5 di classe 1 e 305, 5 di classe 2 , secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L’ utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell ' ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti stabiliti dalla legge . E ' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Esempio 12
792 g di Rhodeftal al 30% in peso in N-metipirrolidone furono caricati, sotto atmosfera di azoto, in una autoclave munita di agitatore e camicia di riscaldamento. Si portò la temperatura della soluzione a 30°C e si immisero quindi in autoclave 57 g dì trimetilammina ( pari al 50% della quantità stechiometrica necessaria per neutral izzare la PAI ) . Al termine dell'immissione dell'ammina si portò la temperatura della soluzione a 50 “C e si aggiunsero 44 g di alcool tridecilico polietossilato (10 molecole di ossido di etilene per mole). Si portò quindi la temperatura della miscela a 100°C e si introdussero nell’autoclave 107 g di acqua distillata. Si mantenne la temperatura a 100°C per 6 ore e quindi si raffreddò a temperatura ambiente e si scaricò il contenuto dell'autoclave, costituito da una soluzione limpida di PAI parzialmente salificata.
779 g della soluzione di PAI ottenuta furono miscelati con 132 g di Algoflon D 60 (una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3,5% di tensioattivi) e con 89 g di acqua distillata, sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente (25 "C). Si ottenne cosi una dispersione omogenea di vernice ad acqua trasparente avente un contenuto di secco (PAI+PTFE) pari a 26,4% in peso e con un rapporto ponderale PAI:PTFE pari a 70:30.
Il carico di sostanze organiche volatili (SOV ) totali della vernice ottenuta fu di 515 di cui 44 di classe 1 e 471 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L’utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti ammessi dalla legge. E' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Esempi 13-21 (di confronto)
548 g di Rhesisterm al 44% in peso in N-metipirrolidone furono caricati sotto atmosfera di azoto in una autoclave munita di agitatore e camicia di riscaldamento. Si portò la temperatura della soluzione a 30 "C e si immisero quindi in autoclave 86 g di dimetiletanolammina, ( pari alla quantità stechiometrica necessaria per neutralizzare la PAI ) . Al termine dell ' immissione dell ' ammina si portò la temperatura della soluzione a 50 ° C e si aggiunsero 258 g di cellosolve ( etilenglicol monometiletere ) , come riduttore di viscosità. Si portò quindi la temperatura della miscela a 100 ° C e si introdussero nell ' autoclave 108 g di acqua distillata. Si mantenne la temperatura a 100 e C per 6 ore e quindi si raffreddò a temperatura ambiente e si scaricò il contenuto dell ' autoclave, costituito da una soluzione limpida di PAI totalmente salificata.
813 g della soluzione di PAI ottenuta furono miscelati con 140 g di Algoflon D 60 ( una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3, 5% di tensioattivi ) e con 47 g di acqua deionizzata, sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente ( 25 °C) . Si ottenne cosi una dispersione omogenea di vernice ad acqua trasparente con un contenuto di secco ( PAI+PTFE ) pari a 28 , 0% in peso e con un rapporto ponderale PAI : PTFE pari a 70: 30.
Il carico di sostanze organiche volatili ( SOV ) totali della vernice ottenuta fu di 534, 2 di cui 279, 7 di classe 1 e 254, 5 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L ' utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV di classe 1 risulta al di sopra dei limiti ammessi dalla legge. E' anche necessario effettuare la post-combustione degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Procedendo come descritto sopra, si prepararono varie vernici aventi un differente rapporto fra PAI e PTFE, da 10:90 a 90:10. Dato che in tutti i casi si ottennero vernici che davano film raggrumati o comunque con alcuni grumi anche nei casi più favorevoli, si ripeterono le prove con l'aggiunta dall '1% al 15% in peso rispetto alla somma PAI+PTFE di Triton X 100, denominazione commerciale utilizzata dalla Rohm & Haas per indicare l ' ottilfenolo condensato con 10 moli di ossido di etilene per mole.
Tutte le vernici ottenute furono sottoposte al test di antiaderenza secondo il metodo British Standard 7069.
I risultati ottenuti sono riportati nella seguente Tabella 2.
Tabella 2 .
N. es. PAI PTFE % EMULS ASPETTO FILM ANTIAD. ° <0>
13 70 30 15 alcuni grumi — (*) 14 10 90 1 omogeneo lucido 1
15 20 80 3 1
16 30 70 6 " " 1
17 40 60 8 omogeneo opaco 3
18 50 50 12 " " 3
19 60 40 15 " ” 3
20 80 20 15 alcuni grumi — (*) 21 90 10 15 alcuni grumi — (*)
NOTE:
<OQ >= valore antiaderenza - metodo British Standard 7069.
(* ) = valore non determinato a causa della presenza di grumi .
***********
Esempio 22
556 g di soluzione di PAI parzialmente salificata come descritto nell ’ esempio 1 furono miscelati con 444 g di Algof lon D 60 ( una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3 , 5% di tensioattivi ) , sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente ( 25 °C ) . Si ottenne così una dispersione omogenea di vernice ad acqua trasparente con un contenuto di secco ( PAI+PTFE ) pari a 44, 4% in peso e con un rapporto ponderale PAI:PTFE pari a 40:60.
Il carico di sostanze organiche volatili (SOV) totali della vernice ottenuta fu di 314,1 di cui 42,3 di classe 1 e 271,8 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L'utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti ammessi dalla legge. E' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Esempio 23
49,5 g di una dispersione di carbon black in PAI preparata come descritto nell'esempio 10, furono miscelati con 511 g della soluzione di PAI ottenuta come descritto nell'esempio 1, con 439,5 g di Algoflon D 60 (una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3,5% di tensioattivi), sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente (25 °C). Si ottenne così una dispersione omogenea di vernice ad acqua di colore nero, avente un contenuto di secco pari al 45% in peso ed un rapporto ponderale PAI:PTFE pari a 40:60.
Il carico di sostanze organiche volatili (SOV) totali della vernice ottenuta fu di 311,3, di cui 41,8 di classe 1 e 269,5 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L’utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti stabiliti dalla legge. E' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Esempio 24
9 g di una dispersione di carbon black in PAI preparata come descritto nell’esempio 10, furono miscelati con 512 g della soluzione di PAI ottenuta come descritto nell’esempio 1, con 19 g di mica piatelata, con 439,5 g di Algoflon D 60 (una dispersione acquosa di PTFE al 60% di PTFE e contenente il 3,5% di tensioattivi) e con 46 g di acqua deionizzata, sotto blanda agitazione, a temperatura ambiente (25 °C). Si ottenne così una dispersione omogenea di vernice ad acqua di colore nero metallizzato, avente un contenuto di secco pari al 43,5% in peso ed un rapporto ponderale PAI:PTFE pari a 40:60.
Il carico di sostanze organiche volatili (SOV) totali della vernice ottenuta fu di 293,5, di cui 39,5 di classe 1 e 254 di classe 2, secondo le classificazioni della succitata legge 203.
L'utilizzazione della vernice ad acqua ottenuta non richiede la bonifica dell'ambiente applicativo in quanto il valore di SOV risulta entro i limiti stabiliti dalla legge. E' quindi necessario effettuare la post-combustione solo degli effluenti gassosi provenienti dai forni di essiccamento e cottura.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Vernici ad acqua a basso contenuto di sostanze volatili, adatte per il rivestimento antiaderente di pentole in alluminio, costituite da dispersioni acquose di miscele di PAI e PTFE caratterizzate dal fatto di avere un contenuto di PAI compreso fra il 10% ed il 30% in peso ed un rapporto PAI:PTFE compreso fra 50:50 e 80:20 peso/peso, dette PAI essendo state parzialmente salificate con animine alifatiche prima della miscelazione con la dispersione acquosa di PTFE.
- 2. Vernici ad acqua come rivendicato in 1. caratterizzate dal fatto che detto rapporto PAI:PTFE è compreso fra 60:40 e 70:30 peso/peso.
- 3. Vernici ad acqua come rivendicato in 1. caratterizzate dal fatto che dette PAI parzialmente salificate sono state ottenute trattando una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone con una quantità di ammina alifatica pari a dal 55% al 65% in peso di quella stechiometricamente necessaria per avere la salificazione completa dei gruppi acidi liberi della PAI.
- 4. Vernici ad acqua come rivendicato in 3. caratterizzate dal fatto che detta soluzione di PAI in N-metilpirrolidone ha un contenuto di PAI compreso fra il 25% ed il 45% in peso.
- 5. Vernici ad acqua come rivendicato in 1. caratterizzate dal fatto che detta ammina alifatica è un'ammina terziaria.
- 6. Vernici ad acqua come rivendicato in 5. caratterizzate dal fatto che detta ammina terziaria è scelta nel gruppo costituito da metri1dietilaminine, trietilammina, dimetiletanolammina e dietiletanolammina .
- 7. Procedimento per salificare parzialmente una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone, con un contenuto di PAI compreso fra il 25% ed il 45%, comprendente i seguenti stadi a) caricamento di detta soluzione di PAI nel recipiente di reazione sotto atmosfera di azoto; b) regolazione della temperatura di detta soluzione fra i 25 “ ed i 35°C ed immissione nel recipiente di reazione della ammina scelta per la salificazione in quantità compresa fra il 45% ed il 65% di quella stechiometricamente necessaria per neutralizzare la PAI, con successivo innalzamento della temperatura a 50°C ed immissione di un tensioattivo non ionico, in quantità compresa fra il 10% ed il 20% in peso rispetto alla PAI e di acqua in quantità compresa fra il 40% ed il 50% in peso rispetto alla PAI; c) mantenimento della miscela di reazione ad una temperatura compresa fra i 90°C ed i 110°C per un periodo di tempo da 4 a 10 ore.
- 8. Procedimento per salificare parzialmente una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone come rivendicato in 7. caratterizzato dal fatto che il tensioattivo non ionico utilizzato nello stadio b) è un alcol alifatico con da 10 a 30 atomi di carbonio, condensato con da 10 a 20 moli di ossido di etilene per molecola.
- 9. Procedimento per salificare parzialmente una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone come rivendicato in 7. caratterizzato dal fatto che detta ammina è un’ammina alifatica terziaria.
- 10. Procedimento per salificare parzialmente una soluzione di PAI in N-metilpirrolidone come rivendicato in 9. caratterizzato dal fatto che detta ammina alifatica terziaria è scelta nel gruppo costituito da metildietilammina, trietilammina, dimetiletanolammina e dietiletanolammina. (RE/lm)
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