MX2012011950A - Composiciones de dispersiones de pigmentos a base de solventes con bajo contenido de voc para teñir recubrimientos basados en solventes. - Google Patents

Abstract

Una dispersión de pigmentos a base de solventes que tiene un contenido de químicos orgánicos volátiles (VOC) que es menor a 250 g/l para teñir recubrimientos de superficie basados en solventes se formula al utilizar lo siguiente: a. un componente de solvente derivado de aceites vegetales que es uno o más metil ésteres de aceites vegetales; b. una resma acrílica que contiene por lo menos 60% de sólidos; c. uno o más surfactantes altamente concentrados que contienen hasta 100% en peso de constituyentes activos y que no contienen PMA o porciones aromáticas libres; y d. uno o más pigmentos orgánicos o uno o más pigmentos inorgánicos, o una combinación de los mismos.

Description

COMPOSICIONES DE DISPERSIONES DE PIGMENTOS A BASE DE SOLVENTES CON BAJO CONTENIDO DE VOC PARA TEÑIR RECUBRIMIENTOS BASADOS EN SOLVENTES CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con composiciones de dispersión de pigmentos a base de solventes, o dispersiones de pigmentos, que contienen un contenido relativamente bajo de químicos orgánicos volátiles (VOC) para su uso para preparar recubrimientos basados en solventes teñidos. Como se utiliza en este documento, el término "colorantes," "composiciones de colorantes" y "dispersiones de pigmentos" pretenden tener el mismo significado y pueden utilizarse de manera intercambiable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Diversas agencias federales y estatales en Estados Unidos, así como europeas y otras agencias reguladoras nacionales han anunciado o establecido regulaciones que requieren una reducción en los químicos orgánicos volátiles (VOCs) liberados de los recubrimientos de superficie o pinturas. En general, los recubrimientos de superficie basados en solventes se preparan eventualmente para su uso por la adición de una o más dispersiones de pigmentos que contienen pigmentos y otros aditivos con el fin de lograr los colores, tonos y matices deseados por parte del usuario. En algunos casos, las dispersiones de pigmentos, se agregan en la instalación de fabricación de pintura a una base transparente o a una base opaca que contiene dióxido de titanio o algún otro pigmento blanco para producir la pintura terminada, o una base precursora de color. En muchos otros casos, la coloración personalizada se presenta en el punto de venta (POS), o en un depósito, o en la planta en la instalación de fabricación de pintura por la adición de una o más dispersiones de pigmentos a una base transparente o a una base opaca que contiene un pigmento blanco.

Las regulaciones que conciernen al contenido de VOC varían, lo que depende de la región o estado en E.U. o las jurisdicciones internacionales. Los límites más estrictos se desarrollaron originalmente en California para recubrimientos de mantenimiento arquitectónico e industrial (AIM). En Europa, en un esfuerzo para combatir la contaminación aérea a nivel de calle, se promulgó la Directiva de la Unión Europea 2004/42/EC para minimizar, monitorear y controlar los efectos de los VOCs.

Actualmente, en algunas jurisdicciones, el contenido de VOC de las dispersiones de pigmentos no se incluye en el cálculo de VOC para el punto de venta, aunque debe incluirse para la coloración en panta de la base o pintura terminada. Sin embargo, los cambios propuestos en la legislación podrían incluir la contribución de los VOC de la dispersión de pigmentos que se agrega en el POS así como colorante de depósito. Por lo tanto, la selección de las materias primas es un criterio importante para el formulador de pinturas desde el punto de vista de la contribución de los VOC de las dispersiones de pigmentos al recubrimiento o pintura terminados.

Con el fin de minimizar el contenido de VOC del recubrimiento de superficie o pintura teñidos terminados, debe darse consideración a cualquier VOC que se contiene en la dispersión de pigmentos utilizada para teñir la base de pintura para producir la pintura terminada.

Los colorantes a base de solvente, o dispersiones de pigmentos, para teñir los recubrimientos basados en solventes pueden tener un contenido de VOC que varía desde 300 g/l y superior. Históricamente, estos valores de VOC han sido comercialmente aceptables para los fabricantes de pinturas terminadas en las cuales se incorporaron las dispersiones de pigmentos en la instalación del fabricante, o para los fabricantes que comercializaron bases de pintura para. la coloración personalizada en el punto de venta, por ejemplo, en tiendas de pinturas al por menor y el departamento de pinturas de tiendas de materiales para construcción. Sin embargo, dado que la conciencia y preocupaciones ambientales de los consumidores han crecido, y las agencias gubernamentales han impuesto regulaciones más estrictas con respecto a la liberación a la atmósfera de los VOCs, la industria de las pinturas ha buscado medios para reducir el contenido de VOC de sus productos. Por lo tanto, sería deseable proporcionar una dispersión de pigmentos y sistemas que contienen una serie de dispersiones de pigmentos de diferentes colores que tengan un contenido bajo o reducido de VOC para su uso por los fabricantes de pinturas en sus propias instalaciones, en instalaciones de coloración de terceros, y para los detallistas que proporcionan servicios de coloración personalizados en el punto de venta, lo cual puede en consecuencia reducir el contenido global de VOC de las pinturas terminadas que contienen las dispersiones de pigmentos.

La presente invención se dirige al problema de formular composiciones de dispersiones de pigmentos a base de solventes que tiene un contenido reducido de VOC en comparación con las dispersiones de pigmentos de la técnica anterior y proporcionar dispersiones de pigmentos que pueden utilizarse para teñir bases de pinturas a base de solventes que tienen una diversidad de químicas diferentes.

La invención también aborda el problema de formular una dispersión de pigmentos a base de solventes de contenido de VOC relativamente bajo que tiene mínimos efectos adversos sobre las propiedades físicas deseables de las bases de pinturas a las cuales se agrega, incluyendo las propiedades Teológicas de la pintura terminada y las propiedades de la película de pintura curada.

Un problema adicional abordado por la presente invención es proporcionar una dispersión de pigmentos que pueda utilizarse para colorear recubrimientos de superficie basados en solventes para proporcionar un recubrimiento de superficie terminado que tendrá un contenido reducido de VOC en relación con los productos disponibles comparables con el fin de ayudar a los fabricantes y comerciantes de pinturas a cumplir con las regulaciones cada vez más estrictas con respecto a las emisiones de VOCs a la atmósfera.

Más específicamente, una finalidad de la presente invención es proporcionar composiciones de dispersiones de pigmentos a base de solventes que tienen no más, y preferiblemente menos de 250 g/l de VOC.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los problemas identificados anteriormente se resuelven y otras ventajas se logran por las dispersiones de pigmentos de la presente invención que tienen un contenido de VOC de 250 g/l, o menos, cuyas dispersiones de pigmentos comprenden: 1. por lo menos un pigmento orgánico o por lo menos un pigmento inorgánico, o mezclas de los mismos; 2. un solvente que es por lo menos una composición de metil éster derivada de un aceite vegetal; 3. por lo menos un solvente del grupo de solventes B en la Tabla 1 ; 4. una resina con alto contenido de sólidos, o mezcla de resinas, que contiene por lo menos 60 por ciento de sólidos; 5. uno o más surfactantes que no contienen porciones de etoxilato alquil fenólico o compuestos aromáticos volátiles libres; y 6. uno o más aditivos Teológicos, según se requiera.

Se ha encontrado que los metil ésteres derivados de aceites vegetales pueden utilizarse de manera favorable como el solvente de elección para formular las dispersiones de pigmentos a base de solventes utilizadas para teñir las pinturas basadas en solventes. Una prueba exhaustiva se describe posteriormente para metil ésteres de soya, metil ésteres de cañóla, metil ésteres de palma, y metil ésteres de semilla de colza.

En las Tablas que siguen las abreviaturas se refieren a los compuestos indicados: SME metil éster de soya CME metil éster de cañóla PME metil éster de palma RME metil éster de semilla de colza PMA monometil éter acetato de propilenglicol Como se entenderá por un experto en la técnica, la formulación precisa de los surfactantes, asi como otros productos identificados en esta descripción, generalmente son propiedad del fabricante/proveedor del producto particular. Información adicional con respecto a los productos comerciales identificados en esta descripción de la presente invención pueden obtenerse fácilmente mediante la internet. Por ejemplo, además de las caracterizaciones generales de la naturaleza de productos específicos vendidos por el nombre comercial que se proporcionan por el fabricante/proveedor, una Hoja de Seguridad de Datos de Materiales, o MSDS, se requiere legalmente por la ley en la mayor parte de las jurisdicciones en todo el mundo. La MSDS incluye información sobre los químicos utilizados en la formulación para el producto. Se entenderá que las descripciones utilizadas en esta especificación son generales y que la identificación de productos específicos por nombre comercial y proveedor permitirán a un experto en la técnica practicar la invención reclamada.

Como se entenderá por un experto en la técnica, los solventes tales como PMA se han utilizado para ajustar y para mantener la viscosidad de las formulaciones de dispersiones de pigmentos en un valor predeterminado, o dentro de un intervalo de valores. El solvente de ajuste de viscosidad, o mezcla de solventes, generalmente se presenta en la dispersión de pigmentos terminada en un porcentaje en peso del total inferior al de los metil ésteres derivados de aceites vegetales, y se refiere como solvente secundario. Los solventes adecuados se identifican en el Grupo B en la Tabla 1. Este uso novedoso del lactato de etilo como solvente alternativo se describe con mayor detalle posteriormente.

Tabla 1 Los resultados de la prueba extensiva descrita abajo indican que las propiedades de los metil ésteres de base natural como grupo son tan similares que las mezclas de dos o más de los productos pueden utilizarse para formular las dispersiones de pigmentos de la invención.

También es sorprendente el hallazgo de que los metil ésteres derivados de aceites vegetales pueden utilizarse en las mismas proporciones, o cargas, como el solvente que los respectivos metil ésteres de aceites vegetales reemplazados. Este hallazgo se basó en pruebas extensivas en las formulaciones representantas al utilizar tanto un pigmento inorgánico de óxido amarillo como un pigmento orgánico de azul de ftalato en una base epóxica y una base de poliuretano (PU). De esta manera, el uso favorable y beneficios de las dispersiones de pigmentos de la invención se respaldaron al probar cada composición de metil éster derivado de aceite vegetal en cuatro diferentes formulaciones.

Los metil ésteres de soya, también conocidos como soyato de metilo, funcionan como solvente en la composición de dispersiones de pigmentos. Este producto es un alquil éster de ácidos grasos y se deriva del aceite de soya que contiene un contenido de VOC relativamente bajo, por ejemplo, menos de 50 g/l, cuando se determina por el Método EPA 24. No se sabe que tenga un efecto adverso sobre la capa de ozono, tiene un punto de inflamabilidad mayor a 182 "C/360 °F, y es no es irritante para los ojos y piel. Se produce a partir de semillas de soya, que son un producto agrícola de consumo que se cultiva en todo el mundo. Como tal, es un recurso renovable y uno que es biodegradable. Es una mezcla de metil ésteres C16 - C18. Un producto adecuado se encuentra disponible de CFC, Inc., de Des Plaines, Illinois 60018-1945, USA, que comercia bajo el nombre de Columbus Vegetable Oils, y se vende bajo el nombre comercial EnviroSaver® Soybean Methyl Esters.

Los metil ésteres de aceite de cañóla se encuentran disponibles de Lake Erie Biofuels LLC de Erie, Pennsylvania, 16511 E.U.A.

Los metil ésteres de aceite de semilla de colza y metil ésteres de aceite de. palma se encuentran disponibles de G.C. Rutteman & Co., Beursplein 37, 3011AA Rotterdam, Países Bajos.

Los metil ésteres de ácidos grasos se sintetizan por reacciones de trans-esterificación de aceite vegetal y metanol en presencia de un catalizador. El tri-éster de glicerina se reemplaza por monoésteres de metanol y el ácido graso. La información de composición, es decir, longitudes de cadena y número de enlaces (in)saturados (0, 1 , 2, o 3) para los metil ésteres sometidos a pruebas extensivas que se describe posteriormente se expone en la Tabla 1A.

Tabla 1A Las fuentes de estos productos naturales son como sigue: Materia prima de RME - cultivos principales de E.U., China, y Canadá; Materia prima de SME - cultivos principales de E.U; Materia prima de PME - cultivos principales de India y Malasia; y Materia prima de Cañóla - cultivos principales de Canadá y Estados Unidos; Los metil y etil ésteres de aceites vegetales se encuentran generalmente disponibles en cantidades comerciales en diversos mercados en todo el mundo. Los aceites se producen típicamente donde las materias primas naturales se originan, por ejemplo, aceite de palma en países del sureste asiático. La demanda de productos de metilo y éster ha crecido debido a su uso incrementado como biocombustibles para motores automotrices y calentadores en lugar de combustibles diesel y de aeronaves derivados de petróleo.

Los ésteres deseados se producen fácilmente al mezclar el aceite vegetal con el alcohol, por ejemplo, metanol y/o etanol, y un catalizador; la mezcla se destila y el producto de éster puede recuperarse como corriente separada de alta pureza Además de los cuatro metil ésteres derivados de aceites vegetales con los cuales se han llevado a cabo las pruebas extensivas, con el resultado estableciendo claramente su utilidad, la clase de aceites vegetales que pueden utilizarse en la práctica de la invención incluye metil ésteres de coco, metil ésteres de maíz, metil ésteres de semilla de algodón, metil ésteres de oliva, metil ésteres de cacahuate, metil ésteres de cártamo, metil ésteres de ajonjolí y metil ésteres de girasol. Las cantidades comerciales de los metil ésteres para su uso en la presente invención pueden comprarse de proveedores en el mercado internacional, o el o los productos de aceites vegetales pueden comprarse como materia prima para la producción local de los metil ésteres.

Una resina acrílica con alto contenido de sólidos adecuada que se ha encontrado que funciona bien en la formulación de la invención es una resina registrada en solución con 2-metoxi-1 -metil etil acetato y 2-metoxi propil acetato vendida bajo el nombre comercial DEGALAN resin por Evonik Rohm GmbH de Darmstadt, Alemania.

Como se indica anteriormente, se prefiere que el o los surfactantes utilizados en la composición se constituyan de 100% de material activo, es decir, el surfactante se encuentra sustancialmente libre de cualquier solvente y/o portador. Específicamente, el surfactante también debe estar sustancialmente libre de, o no contener porciones de etoxilato alquil fenólico o compuestos aromáticos volátiles libres.

Un surfactante adecuado en forma de un copolímero con un grupo ácido en forma de un éster fosfatado y ácido fosfórico (residual) se vende comercialmente bajo la marca comercial DISPERBYK 111 por BKY USA Inc. de Wallingford, Connecticut 06492 E.U.A.

Otro surfactante adecuado que mejora la dispersión de pigmentos y la estabilidad es un agente de dispersión polimérico activo al 40% en MPA (2-metoxi-1-metiletil acetato) vendido bajo la marca comercial SOLSPERSE 38500 por Lubrizol Ltd. De Manchester M98ZS Reino Unido.

Tabla 2 Uno o más modificadores reoiógicos se agregan con el fin de desarrollar las características deseadas de las dispersiones de pigmentos terminadas de acuerdo con los métodos que se conocen por los expertos en la técnica. Los modificadores reoiógicos adecuados para su uso en las dispersiones de pigmentos se identifican en la Tabla 3.

Tabla 3 Las composiciones colorantes de acuerdo con la presente invención pueden prepararse al utilizar los pigmentos orgánicos e inorgánicos seleccionados de los listados a continuación en la Tabla 4.

Tabla 4 Una paleta representativa de dispersiones de pigmentos para producir sistemas colorantes que contienen más de dos mil tintes y tonos individuales pueden prepararse a partir de los pigmentos identificados en la Tabla 5. Como se entenderá por los expertos en la técnica, el número de dispersiones de pigmentos requerido para soportar un sistema colorante de un fabricante de pinturas dado puede ser menor o mayor al número de pigmentos incluidos en esta tabla.

Tabla 5 Las formulaciones de dispersiones de pigmentos adecuadas para preparar las dispersiones de pigmentos de la invención, incluyendo aquellas para su uso en máquinas dispensadoras, pueden contener ingredientes en los intervalos indicados en la Tabla 6, todo en partes en peso del producto terminado.

Tabla 6 Como se entenderá por los expertos en la técnica, el mismo tipo de componentes funcionales, por ejemplo, surfactantes, suministrados por diferentes fabricantes comerciales, representan formulaciones regitradas que contienen diferentes cantidades de portadores y otros ingredientes en conjunto con el o los compuestos activos. Por esta razón, las siguientes formulaciones se refieren a los componentes funcionales "tal como se suministran," y las partes en peso, o porcentaje, de productos comerciales específicos a utilizarse dentro del intervalo deben determinarse con base en la experiencia y/o pruebas de rutina.

Las tres composiciones de dispersiones de pigmentos preparadas al utilizar los metil ésteres en lugar de PMA como el solvente y de acuerdo con las formulaciones descritas antes, se agregaron a cuatro bases de pinturas comerciales de los tipos álcide, poliuretano, uretano acrílico y epóxico.

Las composiciones de pinturas comparables se prepararon al utilizar dispersiones de pigmentos comercialmente disponibles de la técnica anterior que tienen un contenido de VOC en el intervalo superior a 300 g/l.

Se realizó la siguiente serie de pruebas estandarizadas: bloqueo, adhesión de corte cruzado, arnés pendular, impacto, viscosidad, compatibilidad, peso/gal., VOC, punto de inflamabilidad y estabilidad en horno.

Los protocolos de prueba AST estandarizados que se utilizaron para probar las propiedades de las pinturas se exponen en la Tabla 7.

Tabla 7 Sustancialmente en todos los casos, los resultados de prueba en las formulaciones de pinturas preparadas al utilizar las dispersiones de pigmentos de la presente invención fueron por lo menos comparables con las formulaciones de dispersiones de pigmentos de la técnica anterior y, en algunos casos, produjeron resultados de prueba superiores.

En el método de práctica de la invención a escala comercial, la dispersión de pigmentos se prepara de acuerdo con los procesos de mezclado y trituración que se conocen por los expertos en la técnica.

Uso de lactato de etilo como solvente También se ha encontrado que el lactato de etilo puede utilizarse como solvente alternativo para su uso en lugar de monometil éter acetato de propilenglicol (PMA) el cual típicamente se emplea en composiciones de colorantes a base de solventes en una carga o concentración de alrededor de 5 por ciento en peso. El lactato de etilo es completamente biodegradable and está aprobado por la FDA, por ejemplo, para preparar saborizantes.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los resultados de las pruebas discutidas antes establecen que los metil ásteres de soya que tienen un muy bajo contenido de VOC pueden utilizarse para formular las dispersiones de pigmentos a base de solventes con base en pigmentos orgánicos es inorgánicos. Al utilizar los metil ésteres de soya como producto estándar o referencia que posee características que lo hacen un solvente deseable para su uso en las dispersiones de pigmentos a base de solventes, se realizó una serie de protocolos de prueba para comparar las características de rendimiento de los metil ésteres de cañóla, metil ésteres de palma y metil ésteres de semilla de colza con las de los metil ésteres de soya.

Protocolos de prueba comparativos para metil ésteres de aceites vegetales de cañóla, palma y semilla de colza Con el fin de demostrar la utilidad de los metil ésteres de los aceites vegetales de cañóla, palma y semilla de colza, y su rendimiento sustancialmente equivalente como reemplazos para el solvente en las dispersiones de pigmentos a base de solventes para teñir recubrimientos basados en solventes, se estableció un protocolo de prueba comparativo. Un pigmento de óxido amarillo se seleccionó como representante de los ejemplos basados en pigmentos inorgánicos y un ftalo azul para el ejemplo basado en pigmentos orgánicos. Se utilizaron fórmulas operativas de laboratorio, se enfatizó la consistencia a través de todas las pruebas, lo cual incluyó el uso del mismo lote de materiales de principio a fin y procesamiento de todos los materiales en un aparato de trituración y mezclado Scandex®; los productos resultantes se recuperaron al utilizar un filtro de cono de latón que tiene un cedazo fino.

El método para mezclar y triturar las dispersiones de pigmentos formuladas de acuerdo con la presente invención generalmente sigue los procedimientos que se conocen en la técnica. Se describirá la preparación de una dispersión de pigmentos de dióxido de titanio (??02) de la presente invención.

Ejemplo - Preparación de dispersión de pigmentos de dióxido de titanio a base de solventes El siguiente método para preparar la dispersión de pigmentos es representativo y no debe interpretarse como limitante, dado que otros métodos conocidos por los expertos en la técnica también pueden aplicarse, y utilizar diferente equipo y estándares.

A. La preparación de un lote se inicia al agregar la resina especificada en la fórmula al recipiente.

B. Los surfactantes líquidos, por ejemplo, Disperbyk 111 y Rhodafac RS 710, se agregan a la resina en el recipiente.

C. El monometil éster acetato de propilenglicol (P A) y solventes de metil éster de soya se agregan a los surfactantes y resina.

D. El lote se mezcla durante por lo menos 15 minutos con el fin de combinar completamente todas las materias primas liquidas.

E. El pigmento entonces se agrega lentamente al lote mientras se mezcla para minimizar el polvo y la formación de grandes aglomerados.

F. El lote entonces se pre-mezcla a una velocidad de 1000-3000 rpm durante 30 minutos hasta que el pigmento se humedezca completamente y no haya grandes aglomerados de pigmento.

G. El material pre-mezclado se hace pasar a través de un molino Premier que contiene un auxiliar de trituración, tal como Zirconox® 0.8-1.0 mm según se necesite hasta que se logre una trituración de 7.5+ Hegman. La temperatura de la mezcla debe mantenerse por debajo de 48.889 °C (120 °F) para evitar cualquier efecto adverso de cambio de color que las temperaturas superiores pueden tener sobre ciertos tipos de pigmentos, y en consecuencia sobre la dispersión de pigmentos provista.

H. El lote se evalúa para trituración, viscosidad y firmeza de color antes de agregar los ingredientes restantes de la fórmula específica.

I. El lote se ajusta para firmeza con la adición de solvente (PMA y metil ésteres de soya) o resina, o una combinación de ambos.

Las fórmulas típicamente utilizadas para los pigmentos orgánicos de ítalo azul e inorgánicos de óxido amarillo comercialmente aceptables se utilizaron a las mismas concentraciones para los metil ésteres derivados de aceites vegetales cambiando sólo el solvente en la sustitución. No se observaron problemas reológicos adversos visibles. Las fórmulas para cada uno se exponen en las Tablas 8 y 9.

Tabla 8 Tabla 9 Una comparación de las propiedades físicas de los metil ésteres derivados de aceites vegetales expone en la Tabla 10.

Tabla 10 Los resultados de la evaluación comparativa de propiedades físicas en las dos formulaciones de la presente invención como se expone en la Tabla 10 mostraron propiedades comparables y no mostraron cambio de las dispersiones de pigmentos comerciales estándar aceptables.

Tabla 1 1 Como se muestra por los valores reportados en la Tabla 1 1 , los resultados de pandeo para las cuatro formulaciones de metil ésteres basados en aceites vegetales en las dispersiones amarilla y azul estuvieron por debajo de los de las bases solas.

Tabla 12 Como se muestra por los datos reportados en la Tabla 12, los valores de nivelación para ambos colores en las formulaciones de esmaltes epóxicos de 2 componentes fueron comparables con la base sola para todos los metil ésteres basados en aceites vegetales. Los valores para el poliuretano alifático fueron inferiores.

Tabla 13 Como se muestra por los resultados reportados en la Tabla 13, el brillo de 60° cuando se mide por esta prueba, fue comparable, o mejoró, con el uso de los metil ésteres basados en aceites vegetales.

Tabla 14 En cada una de las pruebas de dureza Peroz (segundos) a siete días reportadas en las Tablas 14 y 15, 236.588 mi (8 onzas) de las respectivas formulaciones amarilla y azul se agregaron a las bases. Los valores de dureza observados de las formulaciones que contienen los cuatro metil ésteres en los esmaltes epóxicos fueron un poco inferiores a la base; una disminución significativa de la dureza para ambos colores del poliuretano alifático se notó con el metil éster.

Tabla 15 Tabla 16 La evaluación de los metil ésteres derivados de aceites vegetales en las dispersiones de pigmentos a base de solventes con bajo contenido de VOC confirmó que esta clase de compuestos puede sustituirse fácilmente para el o los solventes de la técnica anterior de contenido de VOC superior comúnmente utilizados en las formulaciones de la técnica anterior. Todas las pruebas para propiedades físicas y compatibilidad mostraron poca a ninguna variación, independientemente de cuál metil éster se utilizó o en cuál dispersión de pigmentos se utilizaron, basada ya sea en pigmentos orgánicos o inorgánicos. Como se muestra por la Tabla 16, los niveles de VOC fueron comparables entre sí dado que los valores produjeron una desviación estándar calculada de +1-5 g/l, lo cual está dentro de las tolerancias de prueba para las mediciones de VOCs.

Tabla 17 Diferentes a los resultados para la resistencia al pandeo de la dispersión de pigmentos inorgánicos con metil éster de semilla de colza (RME) en la base epóxica, la prueba de todas las propiedades de película en las bases epóxicas y de poliuretano también resultó en poca a ninguna variación, también independientemente del tipo de metil éster y dispersión de pigmentos. Los resultados soportan la conclusión de que cualquier metil éster derivado de aceites vegetales puede utilizarse en las formulaciones de dispersiones de pigmentos industriales a base de solventes con bajo contenido de VOCs sin comprometer significativamente ninguna especificación física establecida para la línea de dispersiones de pigmentos o ninguna propiedad de película establecida que la línea de dispersiones de pigmentos imparte a las bases epóxicas y de PU.

Evaluación de lactato de etilo Como se indica anteriormente, el uso de una resina con alto contenido de sólidos, o mezcla de resinas, se prefiere; sin embargo, el porcentaje reducido, o peso, del solvente en la solución de resina incrementa la viscosidad de la mezcla de dispersiones de pigmentos. Con el fin de reducir y mantener la viscosidad requerida, debe agregarse un solvente separado. El solvente habitualmente empleado para controlar y para ajustar la viscosidad en tales casos es PMA, un VOC derivado de petróleo.

De manera sorprendente, se ha encontrado que el lactato de etilo (EL) puede sustituirse para todo o una porción del PMA utilizado para ajustar la viscosidad de la dispersión de pigmentos. Como se describirá con detalle luego, las propiedades físicas y características del EL son comparables con las del PMA y puede utilizarse en lugar del PMA e las mismas cargas.

Los materiales de inicio para producir EL, ácido láctico y alcohol etílico, o etanol, pueden derivarse naturalmente de recursos renovables. El producto de EL también tiene el atributo deseable de ser biodegradable. Desde un punto de vista de la segundad, el EL tiene un punto de inflamabilidad superior y una presión de vapor inferior a los del PMA que reemplaza.

Como se evidencia por los resultados de las pruebas comparativas, la sustitución directa del EL para PMA puede realizarse de manera favorable en las formulaciones de dispersiones de pigmentos de la presente invención sin una disminución significativa de las características de rendimiento en relación con la aplicación de las pinturas teñidas terminadas y el recubrimiento curado.

Las pruebas con ftalo azul utilizaron la fórmula en la Tabla 8 y las pruebas con óxido amarillo utilizaron la fórmula en la Tabla 7. Todas las materias primas se utilizaron en las mismas concentraciones que la fórmula original cambiando sólo el solvente de PMA, pero también se utilizaron a la misma carga. Una matriz de las fórmulas se proporciona a continuación en las Tablas 18 y 19. Todas las pruebas se procesaron bien de igual modo y no se observaron problemas reológicos visuales.

Los resultados de la evaluación de lactato de etilo para cada prueba realizada se exponen en las Tablas que siguen, en conjunto con una descripción de las pruebas y resultados.

Una comparación de las propiedades físicas relevantes del PMA y lactato de etilo (EL) se.expone en la Tabla 17.

Tabla 18 Tabla 19 Tabla 20 Las propiedades físicas relevantes de las formulaciones para las dos dispersiones de pigmentos se exponen en la Tabla 21.

Tabla 21 Los efectos sobre la firmeza de color y compatibilidad en las dispersiones de pigmentos de óxido amarillo y ftalo azul se muestran en la Tabla 22.

Tabla 22 Los resultados de las pruebas de adhesión de corte cruzado para los dos colores agregados a 236.588 mi (8 onzas) se muestran por la Tabla 22 como comparables para el EL y SME.

Tabla 23 Los resultados de las pruebas de resistencia al pandeo con 236.588 mi (8 onzas) agregados de las respectivas dispersiones de pigmentos amarilla y azul se muestran en la Tabla 24, los cuales en general son un poco inferiores a la base sola.

Tabla 24 Los resultados de las pruebas de nivelación con la adición de 236.588 mi (8 onzas) se muestran imparados con la base sola en la Tabla 25.

Tabla 25 Los resultados de la evaluación de brillo a 60° en la Tabla 25 con 236.588 mi (8 onzas) agregados a cada base muestran un brillo mejorado sobre la base sola para la formulación de lactato de etilo.

Tabla 26 En cada una de las pruebas de dureza Peroz (segundos) a siete días reportadas en las Tablas 26 y 27, 236.588 mi (8 onzas) de las respectivas formulaciones de óxido amarillo y ftálo azul se agregaron a las bases. La dureza fue un poco inferior con el uso del SME y EL en la base de poliuretano alifático.

Tabla 27 Tabla 28 El contenido de VOC para SME y EL en las respectivas dispersiones de pigmentos se muestran en la Tabla 28, todos estando por debajo del valor de 250 g/l.

Tabla 29 Mientras diversas modalidades de la invención se han descrito e ilustrado como ejemplo, numerosas variaciones diferentes, cambios y sustituciones serán aparentes para los expertos en la técnica con base en esta descripción, y el alcance de protección para la invención debe determinarse por las reivindicaciones que siguen.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Una dispersión de pigmentos a base de solventes que tiene un contenido de químicos orgánicos volátiles (VOC) que es menor a 250 g/l para teñir recubrimientos de superficie basados en solventes, la dispersión de pigmentos comprende: a. un componente de solvente derivado de aceites vegetales que es una mezcla de metil ésteres de uno o más aceites vegetales; b. una resina con alto contenido de sólidos, o mezcla de resinas, que contiene por lo menos 60 por ciento de sólidos; c. uno o más surfactantes que no contienen porciones de etoxilato alquil fenólico o compuestos aromáticos libres; d. por lo menos un pigmento orgánico o por lo menos un pigmento inorgánico, o mezclas de los mismos.

2. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 1 , que contiene de 5 a 40 por ciento en peso de los metil ésteres derivados de aceites vegetales.

3. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 1 , en la cual el componente de solvente derivado de aceites vegetales se selecciona de metil ésteres de soya, metil ésteres de cañóla, metil ésteres de palma y metil ésteres de semilla de colza.

4. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 3, en la cual el componente de solvente derivado de aceites vegetales es metil ésteres de soya.

5. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 1 , en la cual el componente de solvente derivado de aceites vegetales es una combinación de por lo menos dos diferentes metil ésteres de aceites vegetales.

6. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 1 , la cual además comprende por lo menos un solvente alternativo de control de viscosidad que reduce y mantiene la viscosidad de la dispersión de pigmentos en un valor predeterminado.

7. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 6, en la cual el solvente alternativo de control de viscosidad se selecciona del grupo que consiste en PMA, lactato de etilo, un biosolvente basado en éster de lactato, alcoholes minerales, acetato de butilo terciario, y combinaciones de los mismos.

8. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 7, en la cual el solvente alternativo es lactato de etilo.

9. La dispersión de pigmentos a base de solventes de conformidad con la reivindicación 1 , la cual contiene por lo menos dos diferentes pigmentos.

10. La dispersión de pigmentos de conformidad con la reivindicación 1 , la cual incluye por lo menos un modificador reológico.

11. Una pintura terminada basada en solventes que contiene una dispersión de pigmentos a base de solventes formulada de acuerdo con la reivindicación 1.

12. La pintura terminada basada en solventes de conformidad con la reivindicación 11 , que incluye lactato de etilo y uno o más metil ésteres derivados del grupo de aceites vegetales que consiste en aceite de soya, aceite de palma, aceite de cañóla y aceite de semilla de colza, y mezclas de los mismos.