MXPA00011859A - Un metodo para mejorar el tiempo de secado de un recubrimiento grueso. - Google Patents

Abstract

Se da a conocer un metodo para mejorar el tiempo de secado de un recubrimiento grueso, exterior, que lleva agua, el cual contiene un aglutinante de endurecimiento rapido, por la aplicacion del recubrimiento como al menos dos capas separadas y como capas de tipo, "humedo sobre humedo" .

Description

UN MÉTODO PARA MEJORAR EL TIEMPO DE SECADO DE UN RECUBRIMIENTO GRUESO Esta invención se refiere a un método para mejorar 5 el tiempo de secado de un recubrimiento acuoso, grueso. Más particularmente, esta invención se refiere a un método para mejorar el tiempo de secado de un recubrimiento acuoso, grueso, que contiene un aglutinante de secado rápido, por la aplicación del recubrimiento como al menos dos capas 10 separadas. Los recubrimientos se pueden aplicar como una capa gruesa (es decir, un espesor en húmedo de cuando menos 0.4 mm) para mejorar la durabilidad y mejorar ciertas propiedades que incluyen el amortiguamiento del sonido, 15 aislamiento y ocultación del substrato subyacente. Típicamente, aplicaciones donde los recubrimientos gruesos pueden ser necesarios incluyen los recubrimientos para el techo y las marcas de carreteras o pinturas de tráfico. Uno de los inconvenientes de aplicar un recubrimiento grueso es 20 que el tiempo de secado es demasiado largo. Esto es particularmente problemático para aplicaciones de recubrimientos exteriores, donde la temperatura y la humedad son variables y el clima no es predecible. Agravando más este problema es la necesidad en tales aplicaciones, como en MMt ¡UJttS¡ttÉj fe >MJMill. las pinturas de marcas de carretera, de permitir que el tráfico pase sobre las marcas recién pintadas, en un período de tiempo tan corto como sea practicable. La industria de recubrimientos está repleta de productos químicos y métodos para acelerar el tiempo de secado de los productos usados en tales recubrimientos exteriores, gruesos. Un número de productos utilizan recubrimientos de secado rápido, a base de solventes. Los solventes orgánicos volátiles, de bajo punto de ebullición, se evaporan rápidamente después de la aplicación del recubrimiento sobre la carretera, para suministrar las características deseadas de secado rápido de las marcas de carretera recién aplicadas. Sin embargo, además de liberar solventes orgánicos volátiles en el ambiente, este tipo de formulación de pintura tiende a exponer a los trabajadores a los vapores de los solventes orgánicos . Debido a estos inconvenientes y los reglamentos cada vez más estrictos ambientalmente de los gobiernos y las comunidades, es altamente conveniente desarrollar recubrimientos más adecuados ambientalmente, mientras retienen las propiedades y/o las características de secado rápido. Se han dirigido muchos esfuerzos a desarrollar sistemas de recubrimiento acuosos o que lleven agua. Primariamente, debido a una combinación del punto de ebullición alto, el calor latente de vaporización alto, la alta polaridad y el fuerte enlace del hidrógeno del agua, los tiempos de secado de los recubrimientos que llevan agua son generalmente mayores de aquéllos exhibidos por los recubrimientos a base de solventes orgánicos. El tiempo de 5 secado depende fuertemente de la humedad relativa de la atmósfera en la cual se aplican los recubrimientos. Una pintura acuosa puede tomar varias horas más para secar en alta humedad. Este problema del régimen de secado retardado es especialmente agravado para las pinturas de tráfico 10 aplicadas en forma más gruesa. Los tiempos de secado largos limitan severamente la conveniencia de usar pinturas acuosas, particularmente las pinturas de tráfico y las pinturas de marcas de carretera, debido a las interrupciones de tráfico más prolongadas. 15 En un intento para producir recubrimientos acuosos con tiempos de secado más cortos, es decir, recubrimientos que endurecen o secan en forma rápida, se han ideado métodos que utilizan sal o ácido, o una combinación de ellos, para inducir la coagulación, como sistemas aglutinantes sensibles 20 al pH. Tales recubrimientos incluyen aquéllos revelados en las siguientes solicitudes de patente publicadas y patentes otorgadas : (a) La patente EP-A- 0 , 066 , 108 , revela una composición acuosa de marcas de carretera, en la cual el 25 aglutinante es una mezcla de una resina acrílica pura, un copolímero de estireno carboxilado / fumarato de dibutilo, y una amina polifuncional polimérica, tal como la imina de polipropileno. (b) La patente EP-B-0, 322 , 188 revela composiciones acuosas de recubrimiento que contienen un polímero de látex que forma película, un polímero de látex sintético funcional básico y una base volátil. (c) La patente EP-B-0, 409, 459 revela una composición acuosa de recubrimiento, que incluye un polímero en emulsión, estabilizado aniónicamente, que tiene una temperatura de transición a vidrio (Tg) no menor de 0°C, un polímero funcional de poliamina y una base volátil, en una cantidad tal que la composición tenga un pH donde substancialmente todo el polímero funcional de poliamina esté en un estado no iónico, y donde más del 50% en peso del polímero funcional de poliamina sea soluble a valores del pH de 5 a 7, en la vaporación de la base volátil. En el estado no iónico (es decir, desprotonado) , la interacción de la poliamina con la emulsión estabilizada aniónicamente y cualquier otro ingrediente aniónico, que pudiera estar presente en la composición, se eliminan. La base volátil debe ser suficientemente volátil para ser liberada bajo las condiciones de secado al aire. En la ausencia de la base volátil, las partes de amina desprotonadas interactúan con los ingredientes aniónicos, para desestabilizar la composición de recubrimiento. (d) La patente US-A-5, 804 , 627 revela métodos para producir recubrimientos de secado rápido sobre superficies exteriores, que incluyen aplicar sobre esas superficies una composición acuosa que incluye un polímero en emulsión, estabilizado aniónicamente, que tenga una Tg mayor de aproximadamente 0°C, un polímero funcional de poliamina, que tenga aproximadamente del 20 al 100% de unidades de monómero en peso, que contengan un grupo de amina, y una cantidad de base volátil, suficiente para elevar el pH de la composición a un punto donde esencialmente todo el polímero funcional de poliamina esté en un estado no iónico, y evaporar la base volátil para producir el recubrimiento. (e) La patente US-A-5 , 922 , 398 , revela composiciones de recubrimiento que llevan agua, que contienen partículas de látex, que tienen grupos funcionales de amina suspendidos. Las partículas de látex tienen una Tg mayor de aproximadamente 0°C y son capaces de formar películas a las temperaturas de aplicación. Una cantidad de la base (por ejemplo el amoníaco) se agrega para elevar el pH de la composición a un punto, donde esencialmente todos los grupos funcionales de amina están en un estado no iónico. En la formación de una película, la base se evapora, permitiendo que las partes de amina suspendidas lleguen a ser protonadas. Las partes de amonio suspendidas resultantes luego interactúan con agentes tensoactivos aniónicos, para desestabilizar el sistema acuoso y, así, acelerar el secado, (f) La patente US-A-5, 824 , 734 revela una composición de recubrimiento que lleva agua, la cual incluye un polímero de látex funcional de amina, que tiene del 0.1 al 5% en peso, con base en el peso sólido del polímero, de un acrilato de amino secundario o terciario, un monómero entrelazador y menos del 5% en peso de monómeros hidrofílicos. La composición también incluye pigmentos minerales. El polímero de látex funcional de amina se prepara a un pH de cuando menos 7. En seguida de la polimerización, el pH se ajusta hacia arriba, preferiblemente entre 8 y 9.5, para mantener la estabilidad del sistema. Al reducir el pH, la estabilidad de la dispersión de las partículas del polímero y las partículas del pigmento mineral disminuye, conduciendo a la precipitación del polímero y las partículas minerales y el secado. (g) La patente US-A-5, 947, 632 revela composiciones de recubrimiento que llevan agua, que incluyen un número de categorías generales de materiales, que incluyen el talco, polímero de esferas huecas, un polímero sólido (por ejemplo, una resina de perlitas de intercambio de iones, en forma de ácido, sodio o potasio) y compuestos inorgánicos (por ejemplo, gel inorgánica súper absorbente, la gel Sumica) . Estos materiales comparten la características que ellas aceleran el secado de los recubrimientos cuando se aplican o en la misma primera etapa con el aglutinante que lleva agua o en una etapa subsiguiente . Sin embargo, existe una necesidad continua para métodos mejorados, particularmente esos con costo mínimo que aceleren el tiempo de secado de los recubrimientos acuosos, gruesos, para exteriores.

Exposición de la Invención Esta invención se dirige a un método para mejorar el tiempo de secado de un recubrimiento, este método comprende las etapas de: (a) preparar una formulación acuosa de recubrimiento, que contiene un aglutinante de endurecimiento rápido; (b) aplicar una primera porción de la formulación de recubrimiento a un substrato, para formar un primer recubrimiento húmedo; (c) aplicar al menos una segunda porción de la 5 formulación de recubrimiento al primer recubrimiento húmedo, antes que este primer recubrimiento en húmedo haya secado, para formar al menos un segundo recubrimiento húmedo; y (d) permitir que el primer recubrimiento húmedo y al 10 menos un segundo recubrimiento sequen; en que el espesor total del primer recubrimiento húmedo y al menos un segundo recubrimiento, es de 0.4 mm hasta 5.0 mm, preferiblemente de 0.5 mm hasta 2.5 mm y, más preferiblemente, de 0.6 mm hasta 1.5 mm. 15 En una modalidad de la invención, el método emplea una primera porción a un nivel del 25 al 75% en peso, con base en el peso de la formulación de recubrimiento total . En otra modalidad de la invención, el método emplea al menos una segunda porción, que es una aplicación 20 sencilla y consta del 25 al 75% en peso, con base en el peso de la formulación total de recubrimiento. En una modalidad preferida de la invención, el método emplea una primera porción a un nivel del 50% en peso, con base en el peso de la formulación total de 25 recubrimiento, y una sola segunda porción, a un nivel del ? t iti? i imim tiim 50% en peso, con base en el peso de la formulación total de recubrimiento . En una modalidad más preferida de la invención, el método además incluye una etapa de aplicar un absorbente al substrato, antes o después de la aplicación del primer recubrimiento en húmedo, que incluye, la aplicación, antes o después, de cualquier segundo recubrimiento o recubrimiento subsiguiente . Según se usa aquí, el término de "acuoso" significa una composición que contiene más del 60% en peso, preferiblemente el 70% en peso y más preferiblemente el 80% en peso, con base en el peso total de la composición, de agua, como el vehículo para la formulación de recubrimiento. Así, las formulaciones de recubrimientos que contienen hasta el 40% en peso de un solvente orgánico, se encuentran dentro del ámbito de la definición. Según se usa aquí, el término de "carretera" se usa como un término genérico e incluye las superficies sólidas interiores o exteriores, que son o pueden ser expuestas a peatones, vehículos móviles, tractores o aviones, continuamente, constante o intermitentemente. Algunos ejemplos no limitativos de una "carretera" incluyen las supercarreteras, calles, caminos, aceras, pistas, áreas de carros de alquiler, áreas asfaltadas, lotes de estacionamiento, partes superiores de techos, pisos al interior (tal como los pisos de fábricas dentro de un galerías de compras) y otros. El material de la superficie puede ser de mampostería, alquitrán, asfalto, resinas, concreto, cemento, piedra, estuco, losas, madera, materiales poliméricos y sus combinaciones. El método de la presente invención se puede usar para mejorar el tiempo de secado de pinturas de tráfico, macas de carretera, pinturas domésticas, recubrimientos de mantenimiento para superficies exteriores o interiores de construcciones, muros, techos y otras estructuras. La superficie del substrato puede ser de madera, metal (tal como de aluminio, acero y otros), polímeros, yeso y otros. Otras aplicaciones incluyen los substratos de metales de recubrimiento presentes en una amplia variedad de artículos fabricados, tal como señales, botes y carros. Todos los substratos pueden tener ya una o más capas de recubrimientos o pinturas existentes, los cuales pueden ser frescos o envejecidos . La formulación de recubrimiento puede ser aplicada a la superficie de un substrato por un número de maneras, conocidas a los expertos ordinarios en la materia. Algunos ejemplos son por brocha, rociado, extrusión, inmersión y sus combinaciones . Las formulaciones de recubrimiento útiles en el método de la presente invención requieren la presencia de un aglutinante de endurecimiento rápido. Un número de estos aglutinantes de endurecimiento rápido se conocen en el arte y se discutieron previamente. Algunos aglutinantes de secado rápido incluyen: (a) una dispersión acuosa, que incluye: (i) un polímero, estabilizado aniónicamente, que tiene una Tg de cuando menos -10 °C; (ii) un polímero funcional de poliamina, formado de cualquier monómero de amina o de imina; y (iii) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina; (b) una dispersión acuosa que incluye: (i) un polímero funcional de poliamina, que es un polímero de látex que tiene grupos funcionales de amina suspendidos, donde este polímero de látex tiene una Tg de al menos -10 °C; y (ii) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina; (c) una dispersión acuosa, la cual incluye: (i) un polímero funcional de poliamina, que es un polímero de látex que tiene grupos funcionales de amina suspendidos, y grupos funcionales de ácido suspendidos en que la relación de los grupos funcionales de amina a los grupos funcionales de ácido es mayor de 3 a 1, y en que el polímero de látex tiene una Tg de cuando menos -10 °C; e (ii) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina; (d) una dispersión acuosa, que incluye: (i) un polímero funcional de poliamina, que es un polímero de látex que tiene grupos funcionales de amina suspendidos, en que el polímero de látex, que tiene grupos funcionales de amina suspendidos, tiene una Tg de cuando menos -10°C; (ii) un polímero de látex, que tiene grupos funcionales de ácido suspendidos, en que este polímero de látex, que tiene grupos funcionales de ácido, tiene una Tg de cuando menos - 10°C; y (iii) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina; (e) una dispersión acuosa, que incluye: (i) una emulsión acuosa, que contiene un polímero funcional de poliamina, que tiene una Tg de cuando menos -10°C, formada de monómeros polimerizables, que comprende : (A) esteres de alquilo del ácido acrílico o metacrílico, que tienen una porción de éster de alquilo que contiene entre 1 y 18 átomos de carbono; (B) del 0.1 al 5% en peso, con base en el polímero acrílico que forma una película, de cuando menos un monómero de aminoacrilato, secundario o terciario, o un monómero de aminometacrilato, secundario o terciario; y (C) del 0.1 al 5% en peso, con base en el polímero acrílico que forma película, de un monómero entrelazable, seleccionado del grupo que consta de la acrilamida, metacrilamida y N-alquilol- acrilamida; y este polímero funcional de poliamina tiene menos del 3 por ciento en peso, con base en el polímero que forma película, de un monómero hidrofílico incorporado en él; e (ii) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina; (f) una composición, que incluye: (i) (i) una dispersión acuosa, que incluye un polímero que tiene grupos catiónicos fuertes suspendidos, en que el polímero que tiene grupos catiónicos fuetes suspendidos, tiene una Tg de al menos -10°C; y (ii) una dispersión acuosa, que incluye un polímero que tiene grupos de ácidos débiles suspendidos, en que el polímero que tiene grupos de ácidos débiles suspendidos tiene una Tg igual a o mayor de 10 -10°C; y (g) una dispersión acuosa que incluye un polímero que tiene grupos catiónicos fuertes suspendidos y grupos de ácidos débiles suspendidos, donde este polímero tiene una Tg de 15 cuando menos -10°C. Además del aglutinante de endurecimiento rápido, la formulación de recubrimiento puede contener, opcionalmente, un absorbente, que acelera más el secado del recubrimiento. .Absorbentes adecuados incluyen los polímeros 20 orgánicos super-absorbentes, resinas de intercambio de iones, polímeros de esferas huecas, tamices moleculares, talcos, absorbentes inorgánicos, tal como un gel súper absorbente inorgánico, y el gel Sumica, materiales carbonosos porosos, materiales carbonosos no porosos, y sus 25 mezclas.

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El nivel del absorbente usado en la presente invención está en el intervalo del 0.01 al 90% en peso, con base en el peso total del aglutinante de endurecimiento rápido. Un intervalo preferido es del 0.1 al 70% en peso, más preferiblemente del 1 al 30% en peso. La formulación del recubrimiento puede también contener componentes convencionales de recubrimientos, en especial aquéllos usados en aplicaciones de recubrimiento gruesas, para exteriores, que incluyen, pero no se limitan a, espesadores; modificadores de la reología, tintes; agentes de secuestro; biocidas; dispersantes; pigmentos, tal como, el dióxido de titanio, pigmentos orgánicos, negro de carbón; diluentes tal como, el carbonato de calcio, talco, arcillas, sílices y silicatos; rellenos, tal como microesferas de vidrio o poliméricas, cuarzo y arena; agentes anti-congelantes; plastificantes; promotores de la adhesión, tal como los silanos; coalescentes; agentes de remojo; agentes tensoactivos; aditivos de deslizamiento y anti-resbalamiento; agentes entrelazadores; desespumantes; colorantes; agentes de pegajosidad; ceras; preservativos; protectores de congelación / derretido; inhibidores de la corrosión; y anti-floculantes . Todos los intervalos aquí expuestos son inclusive y los mínimos y máximos de los intervalos comprendidos se pueden combinar.

Ejemplos Se preparó una formulación de pintura, de acuerdo con la Tabla I .

Tabla I - Formulación de Pintura A La Formulación de Pintura A se evaluó usando varios diferentes métodos de aplicación. El tiempo de secado de cada método se midió de la siguiente manera: (1) . aplicar líneas con 10.16 cm de ancho de cada formulación de pintura a un espesor de película húmeda especificado, sobre las marcas de tráfico existentes; (2) . opcionalmente, aplicar una porción subsiguiente de 10 cada formulación de pintura sobre la primera porción aplicada, mientras la porción previa está húmeda (repetir este paso para el número de aplicaciones deseado) ; ? u?^ÉS t?^^K m (3) . en un intervalo de tiempo especificado, llevar un camión "Pickup" Ford Modelo F-350, a aproximadamente 32 km/hora, sobre las líneas; (4) . examinar la superficie de carretera que rodea, en la pintura blanca que se recogió por las llantas del camión y se depositó en otro sitio sobre la superficie de la carretera; y (5) . señalar el momento indicado cuando existe muy poca o nada de pintura depositada sobre la carretera 10 ("Tiempo sin dejar rodada") . Las condiciones y resultados se muestran en la Tabla II.

Tabla II - Evaluación de la Formulación de Pintura A £ Aplicado alrededor de 0.5 segundos después de aplicar la primera porción ("húmedo sobre húmedo") * Amberlite IR 120H, resina interambiadora de iones a 150 g/m2 (aplicada entre la primera y segunda porciones de recubrimiento), disponible de Rohm and Haas Company, Philadelphia, PA.

Hemos descubierto, inesperadamente, que el tiempo de secado se reduce significantemente aplicando dos recubrimientos separados de pintura ("húmedo sobre húmedo" (, en comparación con un solo recubrimiento de pintura al mismo espesor de película en húmedo total. [Método 2 v. Método 1 (Comparativo) y Método 4 v. Método 3 (Comparativo)] .

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un método para mejorar el tiempo de secado de un recubrimiento exterior, este método comprende las etapas 5 de : (a) preparar una formulación de recubrimiento, que lleva agua, la cual contiene un aglutinante de endurecimiento rápido; (b) aplicar una primera porción de la formulación de 10 recubrimiento a un substrato, para formar un primer recubrimiento húmedo ; (c) aplicar al menos una segunda porción de la formulación de recubrimiento al segundo recubrimiento húmedo, antes de secar el primer 15 recubrimiento húmedo, para formar cuando menos un segundo recubrimiento húmedo; y (d) permitir que el primer recubrimiento húmedo y al menos un segundo recubrimiento, sequen; en que el espesor total del primer recubrimiento 20 húmedo y al menos un segundo recubrimiento es de 0.4 mm hasta 5.0 mm. ~* mi miii? *

2. El método de la reivindicación 1, en que la primera porción es del 25 al 75% en peso, con base en el peso de la formulación total del recubrimiento.

3. El método de la reivindicación 1, en que esta 5 al menos una segunda porción es de una sola aplicación y es del 25 al 75% en peso, con base en el peso de la formulación total de recubrimiento.

4. El método de la reivindicación 1, en que esta primera porción es del 50% en peso, con base en el peso de 10 la formulación total de recubrimiento, y donde esta al menos una segunda porción es del 50% en peso, con base en el peso de la formulación total del recubrimiento.

5. El método de la reivindicación 1, en que el aglutinante de endurecimiento rápido comprende: 15 (a) un polímero, estabilizado aniónicamente, que tiene una temperatura de transición a vidrio (Tg) mayor de -10°C; (b) un polímero funcional de poliamina, formado de un monómero de amina o un monómero de imina; y 20 (c) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina. i¡y|

6. El método de la reivindicación 1, en que el aglutinante de endurecimiento rápido comprende: (i) un polímero funcional de poliamina, que comprende un polímero de látex que tiene grupos funcionales de amina suspendidos en que el polímero de látex tiene una Tg de cuando menos -10°C; y (ii) una base volátil, en una cantidad suficiente para desprotonar el ácido conjugado del polímero funcional de poliamina.

7. El método de la reivindicación 1, que además comprende la etapa de aplicar un absorbente al substrato, antes o después de la aplicación del primer recubrimiento húmedo, en que este absorbente se selecciona del grupo que consta de resinas de intercambio de iones, polímeros de esferas huecas, tamices moleculares, talco, geles inorgánicos súper absorbentes, gel de Sumica, materiales carbonosos porosos, materiales carbonosos no porosos, y sus mezclas.