ITVA20060017A1 - Composizioni svernicianti contenenti idrossipropil guar - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE:
Composizioni svernicianti contenenti idrossipropil guar.
CAMPO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione riguarda composizioni svernicianti contenenti idrossipropil guar ad elevato grado di sostituzione con funzione addensante.
STATO DELL'ARTE
Gli svernicianti sono composizioni chimiche utilizzate per rimuovere o facilitare la rimozione di pitture, vernici, smalti, e vari rivestimenti usati per proteggere e abbellire le superfici.
La rimozione chimica di questi rivestimenti, perfezionata nel corso degli anni con l'individuazione di composizioni sempre più efficienti, è sempre più diffusa sia a livello industriale che domestico e ha largamente soppiantato i più tradizionali metodi fisici, che utilizzano alte temperature per degradare lo strato di rivestimento, con conseguente formazione di vapori tossici, e i metodi puramente meccanici, che comportano l'abrasione tramite spazzole o superfici abrasive in movimento ed una elevata manualità.
I più comuni tipi di svernicianti chimici comprendono come elemento essenziale un solvente organico o, più frequentemente, miscele di solventi organici, oltre ad una serie di additivi atti a migliorare le prestazioni di sverniciatura.
Per una trattazione generale sulla composizione degli svernicianti si rimanda all'articolo di T. Wollbrinck in JAIC, 32 (1993), 43-57.
II solvente organico penetra nello strato di vernice, causandone il rigonfiamento e la separazione dal substrato.
I solventi organici di uso più comune sono cloruro di metilene, toluene, N-metilpirrolidone, glicol eteri, metanolo.
II cloruro di metilene è il solvente più utilizzato; recentemente, però, solventi più compatibili con l'ambiente, come ad esempio limonene e glicol eteri, sono entrati a far parte di numerose formulazioni svernicianti. Gli svernicianti comprendono anche normalmente un addensante che permette alla composizione di aderire e permanere sulle superfici, in particolare su quelle verticali, permettendo così al solvente di agire sullo strato sottostante.
Gli addensanti quindi aumentano il tempo di contatto della composizione con la superficie da sverniciare e inoltre riducono l'evaporazione delle sue componenti volatili, diminuendo drasticamente la dispersione nell'aria del solvente.
Molti svernicianti a base solvente contengono, come addensanti, derivati di cellulosa, quali, l'idrossipropil cellulosa e la idrossipropil metil cellulosa ad elevato grado di sostituzione.
Questi derivati sono largamente utilizzati grazie alla loro compatibilità con i solventi e al loro elevato potere addensante.
E' stato ora trovato che idrossipropil guar aventi grado di sostituzione molare compreso tra 2,0 e 4 e viscosità Brookfield al 2% in acqua compresa tra 5.000 e 30.000 mPa*s (20 rpm, 20°C) possono essere utilizzati come agenti addensanti di svernicianti, in alternativa ai derivati di cellulosa.
Questi particolari idrossialchil guar ad elevato grado di sostituzione sono in grado di garantire la stabilità dello sverniciante nel tempo e la sua perfetta adesione al substrato da trattare.
Nella domanda di brevetto italiana VA2005A000039, il Richiedente aveva descritto veicoli ceramici costituiti per almeno l'89% in peso da acqua e glicoli (alcoli contenenti due gruppi ossidrilici), e addensati con idrossialchil guar avente sostituzione molare compresa tra 1,4 e 3.
VA2005A000039 tuttavia non descrive l'utilizzo di idrossialchilguar ad elevata sostituzione molare in composizioni comprendenti eteri di glicoli o altri solventi organici.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA.
E<1>un oggetto fondamentale della presente invenzione una composizione, utile come sverniciante, avente viscosità Brookfield compresa tra 800 e 30.000 mPa*s., comprendente:
a) da 0,5 a 10% in peso di idrossipropil guar avente sostituzione molare compresa tra 2,0 e 4 e viscosità Brookfield al 2% in acqua compresa tra 5.000 e 30.000 mPa*s.
b)da 80 a 99,5% in peso di un solvente o di una miscela di solventi costituiti da: idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metilpirrolidone, esteri di acidi carbossilici dibasici, alcoli alifatici mono-ossidrilati miscibili con acqua, acqua, e in cui l'acqua rappresenta dallo 0 al 60% in peso.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il solvente o la miscela di solventi della composizione sverniciante secondo l'invenzione sono costituiti da:
i) da 0 a 95% in peso di idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, esteri di acidi carbossilici dibasici, e loro miscele;
ii) da 0 a 99,5 % in peso di eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metil-pirrolidone, e loro miscele; iii) da 0 a 60% in peso di acqua, alcoli alifatici monoossidrilati miscibili con acqua scelti tra alcol metilico, alcol etilico, alcol isopropilico, alcol tbutilico, e loro miscele,
e la somma in peso di ii) e iii) rappresenta almeno il 5% in peso del solvente o della miscela solvente.
L'idrossipropil guar (HPG) è ampiamente utilizzato nelle più svariate applicazioni industriali, nelle quali viene principalmente sfruttata la sua capacità di addensare e regolare la reologia di soluzioni acquose.
Secondo un aspetto particolarmente vantaggioso della presente invenzione, l'idrossipropil guar avente elevata sostituzione molare, cioè sostituzione molare compresa tra 2,0 e 4,0, è però particolarmente utile anche per addensare composizioni svernicianti non acquose (con "non acquose" si intende contenenti meno del 5% di acqua), contenenti opportune quantità di uno o più alcoli alifatici mono-ossidrilati miscibili con acqua, quali l'alcol metilico, alcol etilico, alcol isopropilico, alcol t-butilico, e loro miscele.
Nel presente testo, con l'espressione "sostituzione molare" (MS) si intende la sostituzione molare dell'idrossipropil guar misurata mediante<1>H-NMR.
L'idrossipropil guar viene ottenuto per reazione chimica di ossido di propilene, in presenza di catalizzatori basici (ad esempio soda), sugli ossidrili del polisaccaride galattomannano che costituisce quella che viene commercialmente definita gomma di guar o brevemente guar.
L'idrossipropil guar più comunemente commercializzato ha sostituzione molare compresa tra 0,3 e 1,2 e non è adatto alla realizzazione della presente invenzione; idrossipropil guar con un grado di sostituzione molare compreso tra 2,0 e 4,0 è reso commercialmente disponibile da Lamberti SpA con il nome Esacol ®.
I solventi da utilizzarsi nelle composizioni svernicianti dell'invenzione vengono principalmente scelti in funzione del tipo di vernice da aggredire e della loro capacità di solubilizzare l'idrossipropil guar ad elevata sostituzione molare, tenendo presente che, nei comuni solventi organici che abbiamo citato, la solubilità dell'idrossipropil guar ad elevata sostituzione è del tutto simile a quella delle idrossipropil cellulose ad elevato grado di sostituzione.
Anche il potere sverniciante delle composizioni della presente invenzione è del tutto simile, a parità di viscosità e di composizione solvente, a quella di svernicianti contenenti idrossipropil cellulose ad elevato grado di sostituzione.
II potere sverniciante delle composizioni della presente invenzione è stato valutato mediante il metodo descritto nella norma ASTM D6189-97.
Tra gli idrocarburi alifatici clorurati utili per la realizzazione della presente invenzione ricordiamo: il cloruro di metilene, 1'1,1,1-tricloroetano, 1'1,2-dicloro etano; tra gli idrocarburi aromatici ricordiamo il toluene, lo xilene, e le miscele commerciali di idrocarburi aromatici; tra i chetoni alitatici ciclici o aliciclici citiamo l'acetone e il metil etil chetone; tra gli eteri ciclici o aliciclici ricordiamo in particolare: 1,3-diossolano, dibutiletere, metil-, etil- o butil- cellosolve, metil-, etil- o butil- carbitolo, propileneglicol monometil-, monoetil- o monobutil- etere, dipropileneglicol monometil-, monopropil- o monobutil- etere, dipropileneglicol monometiletere acetato, propileneglicol monometiletere acetato, dimetossi metano.
Tra gli esteri di acidi carbossilici dibasici utili per la realizzazione della presente invenzione citiamo i metil esteri dell'acido adipico o succinico, che possono essere utilizzati in percentuali significative nelle composizioni svernicianti della presente invenzione perchè particolarmente utili per limitare l'uso del cloruro di metilene e di altri solventi che per motivi eco-tossicologici sono attualmente poco graditi.
Svernicianti contenti etanolo sono per utilizzati per lacche a base shellac, quelli contenenti metil etil chetone per le nitrocellulose, e così via, secondo quanto è ben noto all'esperto del ramo.
Altre sostanze organiche o inorganiche possono essere utilizzate come ingredienti aggiuntivi delle composizioni dell'invenzione in qualità di attivatori, quali l'acido formico, l'acido acetico e l'acido ossalico, l'idrossido d'ammonio, la monoetanolammina.
Le composizioni svernicianti dell'invenzione possono inoltre comprendere additivi di uso comune, quali cere e paraffine, tensioattivi, inibitori di corrosione, chelanti e sequestranti. La quantità totale di attivatori e additivi costituisce generalmente dallo 0 al 10 % delle composizioni della presente invenzione.
Le composizioni dell'invenzione sono utili per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura; rimuovono efficacemente una grande varietà di rivestimenti, quali smalti alchidici, poliuretanici, acrilici, dispersioni viniliche, vernici all'acqua, shellac, lacche nitrocellulosiche...
Secondo un aspetto particolarmente vantaggioso della presente invenzione, la preparazione delle composizioni svernicianti non richiede particolari accorgimenti legati all'uso dell'idrossipropilguar.
Per quanto a conoscenza del Richiedente, le composizioni dell'invenzione non sono descritte nello stato dell'arte, né tantomeno era noto l'uso di idrossipropil guar come addensanti e stabilizzanti di svernicianti.
E' pertanto un ulteriore oggetto della presente invenzione l'uso di idrossipropil guar avente sostituzione molare compresa tra 2,0 e 4,0, preferibilmente tra 2,5 e 3,5 come addensanti e stabilizzanti di svernicianti.
E' un ulteriore oggetto della presente invenzione un metodo per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura comprendente i seguenti stadi:
I) si prepara uno sverniciante avente viscosità Brookfield compresa tra 800 e 30.000 mPa*s., comprendente:
a) da 0,5 a 10% in peso di idrossipropil guar avente grado di sostituzione molare compreso tra 2,0 e 4 e viscosità Brookfield al 2% in acqua compresa tra 5.000 e 30.000 mPa*s.
b)da 80 a 99,5% in peso di un solvente o di una miscela di solventi costituiti da: idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metilpirrolidone, esteri di acidi carbossilici dibasici, alcoli alifatici mono-ossidrilati miscibili con acqua, acqua, e loro miscele, e in cui l'acqua rappresenta dallo 0 al 60% in peso.
II) si applica lo sverniciante sul substrato da trattare e si lascia agire per 5-120 minuti.
Ili) si rimuove meccanicamente dalla superficie il rivestimento e la composizione sverniciante.
Eventuali additivi e attivanti di uso comune, quali quelli descritti sopra, possono essere presenti nello sverniciante dello stadio I), e costituire fino al 10% in peso dello sverniciante stesso.
Preferibilmente la rimozione meccanica dello III) viene effettuata con una spatola di plastica, evitando di danneggiare il substrato, o anche mediante risciacquo. Negli Esempi che seguono è riportata la preparazione di alcune composizioni svernicianti secondo l'invenzione. Esempi 1-3.
Si miscelano a temperatura ambiente:
- 2 g di idrossipropil guar (si veda Tabella 1)
- 198 g di N-metil-pirrolidone.
Si ottengono le composizioni descritte in Tabella 1.
Tabella 1
MS= sostituzione molare HPG
Vac= viscosità Brookfield HPG 2% in acqua (20 rpm, 20°C)
V3h= viscosità Brookfield composizione dopo 3h (20 rpm, 20°C)
* = Esempio comparativo
La composizione dell'Esempio 1 (comparativa), anche dopo 48 ore a temperatura ambiente, non presenta addensamento rilevabile.
Esempio 4-6
Si prepara una miscela SI costituita da:
20 parti in peso di toluene
30 parti in peso di metanolo
23 parti in peso di metil etil chetone
25 parti in peso di acetone
Si miscelano a temperatura ambiente per tre ore:
■ 2 g di idrossipropil guar (si veda Tabella 2)
■ 98 g miscela SI
Tabella 2
MS= sostituzione molare HPG
Vac= viscosità Brookfìeld HPG 2% in acqua (20 rpm, 20°C) V3h= viscosità Brookfìeld composizione dopo 3h (20 rpm, 20°C)
* = Esempio comparativo
Esempi 7-8
Si prepara una miscela S2 costituita da:
22.5 parti in peso di acqua
14 parti in peso di N-metil-pirrolidone
45 parti in peso di dibutiletere
8 parti in peso di butil carbitolo (dietileneglicol monobutil etere)
8.5 parti in peso di dodecilbenzene solfonato sodico 0,8 parti in peso di fibra di cellulosa
Si miscelano a temperatura ambiente per tre ore:
■ 1 g di addensante (si veda Tabella 3)
■ 99 g miscela S2
Tabella 3
MS Add = sostituzione molare Addensante
Vac= viscosità Brookfield HPG 2% in acqua (20 rpm, 20°C) V2d= viscosità Brookfield composizione dopo 2 giorni (20 rpm, 20°C)
* = Esempio comparativo
** = idrossipropilcellulosa commercializzata da Aqualon
Esempi 9-10.
Si miscelano a temperatura ambiente:
■ 1 g di addensante (si veda Tabella 4)
■ 99 g di N-metil-pirrolidone.
Si ottengono le composizioni descritte in Tabella 4.
Tabella 4
MS Add= sostituzione molare Addensante
V3h= viscosità Brookfield composizione dopo 3h (20 rpm, 20°C)
* = Esempio comparativo
** = idrossipropilcellulosa commercializzata da Aqualon
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Composizione avente viscosità Brookfield compresa tra 800 e 30.000 mPa*s., comprendente: a) da 0,5 a 10% in peso di idrossipropil guar avente grado di sostituzione molare compreso tra 2,0 e 4 e viscosità Brookfield al 2% in acqua compresa tra 5.000 e 30.000 mPa*s. b)da 80 a 99,5% in peso di un solvente o di una miscela di solventi costituiti da: idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metilpirrolidone, esteri di acidi carbossilici dibasici, alcoli alifatici mono-ossidrilati miscibili con acqua, acqua, e loro miscele, e in cui l'acqua rappresenta dallo 0 al 60% in peso.
- 2. Composizione secondo la rivendicazione 1. in cui il solvente o la miscela di solventi sono costituiti da: i) da 0 a 95% in peso di idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, esteri di acidi carbossilici dibasici, e loro miscele; ii) da 0 a 99,5 % in peso di eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metil-pirrolidone, e loro miscele; iii) da 0 a 60% in peso di acqua, alcol metilico, alcol etilico, alcol isopropilico, alcol t-butilico, e loro miscele, e la somma in peso di ii) e iii) rappresenta almeno il 5% in peso del solvente o della miscela solvente.
- 3. Composizione secondo la rivendicazione 1. o 2., in cui l'acqua rappresenta meno del 5% in peso del solvente o della miscela solvente.
- 4. Composizione secondo la rivendicazione 1., o 2., o 3., in cui gli idrocarburi alitatici clorurati sono scelti tra cloruro di metilene, 1,1,1-tricloroetano, 1,2-dicloro etano; gli idrocarburi aromatici sono scelti tra toluene, xilene, e miscele commerciali di idrocarburi aromatici; i chetoni alitatici ciclici o aliciclici sono scelti tra acetone e metil etil chetone; gli eteri ciclici o aliciclici sono scelti tra: 1,3-diossolano, dibutiletere, metil-, etil- o butil- cellosolve, metil-, etil- o butil- carbitolo, propileneglicol monometil-, monoetil- o monobutiletere, dipropileneglicol monometil-, monopropil- o monobutil- etere, dipropileneglicol monometiletere acetato, propileneglicol monometiletere acetato, dimetossi metano; gli esteri di acidi carbossilici dibasici sono scelti tra i metil esteri dell'acido adipico o succinico.
- 5. Composizione secondo la rivendicazione 4., in cui l'idrossipropil guar ha grado di sostituzione molare compreso tra 2,5 e 3,5.
- 6. Uso di idrossipropil guar avente sostituzione molare compresa tra 2,0 e 4,0 come addensanti e stabilizzanti di svernicianti.
- 7. Uso di idrossipropil guar avente sostituzione molare compresa tra 2,5 e 3,5 come addensanti e stabilizzanti di svernicianti.
- 8. Metodo per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura comprendente i seguenti stadi: I) Si prepara uno sverniciante avente viscosità Brookfield compresa tra 800 e 30.000 mPa*s., comprendente: a) da 0,5 a 10% in peso di idrossipropil guar avente grado di sostituzione molare compreso tra 2,0 e 4 e viscosità Brookfield al 2% in acqua compresa tra 5.000 e 30.000 mPa*s. b)da 80 a 99,5% in peso di un solvente o di una miscela di solventi costituiti da: idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metil-pirrolidone, esteri di acidi carbossilici dibasici, alcoli alifatici mono-ossidrilati miscibili con acqua, acqua, e loro miscele, e in cui l'acqua rappresenta dallo 0 al 60% in peso. II) Si applica lo sverniciante sul substrato da trattare e si lascia agire per 5-120 minuti. Ili) Si rimuove meccanicamente dalla superficie il rivestimento e la composizione sverniciante.
- 9. Metodo per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura secondo la rivendicazione 8., in cui il solvente o la miscela di solventi dello sverniciante sono costituiti da: i) da 0 a 95% in peso di idrocarburi alifatici clorurati, idrocarburi aromatici, limonene, chetoni alifatici ciclici o aliciclici, esteri di acidi carbossilici dibasici, e loro miscele; ii) da 0 a 99,5 % in peso di eteri alifatici ciclici o aliciclici, N-metil-pirrolidone, e loro miscele; iii) da 0 a 60% in peso di acqua, alcol metilico, alcol etilico, alcol isopropilico, alcol t-butilico, e loro miscele, e la somma in peso di ii) e iii) rappresenta almeno il 5% in peso del solvente o della miscela solvente.
- 10. Metodo per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura secondo la rivendicazione 8. o 9., in cui l'acqua rappresenta meno del 5% in peso del solvente o della miscela di solventi dello sverniciante.
- 11. Metodo per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura secondo la rivendicazione 8. o 9. o 10., in cui nello sverniciante gli idrocarburi alifatici clorurati sono scelti tra cloruro di metilene, 1,1,1-tricloroetano, 1,2-dicloro etano; gli idrocarburi aromatici sono scelti tra toluene, xilene, e miscele commerciali di idrocarburi aromatici; i chetoni alifatici ciclici o aliciclici sono scelti tra acetone e metil etil chetone; gli eteri ciclici o aliciclici sono scelti tra: 1,3-diossolano, dibutiletere, metil-, etil- o butil- cellosolve, metil-, etil- o butil- carbitolo, propileneglicol monometil-, monoetil- o monobutil- etere, dipropileneglicol monometil-, monopropil- o monobutil- etere, dipropileneglicol monometiletere acetato, propileneglicol monometiletere acetato, dimetossi metano; gli esteri di acidi carbossilici dibasici sono scelti tra i metil esteri dell'acido adipico o succinico.
- 12. Metodo per la sverniciatura di superfici metalliche, di legno o di muratura secondo la rivendicazione 10. in cui l'idrossipropil guar ha grado di sostituzione molare compreso tra 2,5 e 3,5.
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