PT90528B

PT90528B - Processo de producao de tintas alquidicas nao-gotejantes com base em solventes

Info

Publication number: PT90528B
Application number: PT90528A
Authority: PT
Inventors: Ronald Christopher Knight; Michael James Yates Foley; Thomas Graham
Original assignee: Crown Berger Europ
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1994-11-30
Also published as: IE62324B1; CN1032313C; ATE113980T1; CA1339957C; PT90528A; ES2063126T3; EP0341916A3; AU614365B2; GB8811110D0; GB2218423A; CN1038115A; DE68919271D1; DE68919271T2; GB8910293D0; ZA893499B; AU3468789A; JPH0218477A; GR3014984T3; JP2749364B2; IE891502L

Description

Processo de produção de tintas alqui. dicas não-gotejantes com base em sol ventes para que

CROWN BERGER EUROPE LIMITED, pretende obter privilégio de invenção em Portugal.

RESUMO presente invento refere-se ao processo de produção de uma tinta alquídica não-gotejante, com base em solventes, que tem ur.a estrutura cremosa, não resiliente, com pelo menos 60 g.cm sete dias após o fabrico, caracterizado por se misturar uma resina alquídica de base e uma resina alquídica auxiliar que pode interactuar com a primeira produzindo um efeito espessante, jun tamente com um modificador reológico com base em argilas.

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-2MEMORIA DESCRITIVA invento refere-se à produção de tintas alquídicas à ba se de solventes possuindo um. caracter não-gote jante.

As tintas não-gotejantes apresentam muitas vantagens que atraem particularmente o utilizador não profissional (D.I.Y.). Permitem uma grande carga no pincel sem pingar. Devido ao nível muito elevado de tixotropia, a elevada viscosidade ao corte (em pintura) que determina o grau de arrastamento do pincel, pode ser mais baixa do que com as tintas liquidas. Podem aplicar-se revestimentos espessos a superfícies verticais com peque_ na tendência a escorrer ou a descair, pois que o restabelecimen to da tixotropia evita o escorrimento devido à gravidade. Numa tinta bem formulada o desaparecimento das marcas do pincel ocor re imediatamente após aplicação e antes da tixotropia se estabe lecer para impedir o escorrimento. Devido à facilidade de apli cação e pequeno arrastamento da escova e facilidade de aplicar uniformemente revestimentos grossos, é normalmente possível obter cobertura numa demão, em todos os trabalhos de decoração.

As tintas do tipo acima indicado são bem conhecidas e ca racterizam-se por possuírem uma estrutura gel (tipo gelatina) re siliente. 0 procedimento usual para a sua produção envolve o u so de compostos alquídicos modificados quimicamente (poliamidas, p. ex.). Estes compostos alquídicos têm a desvantagem de serem em geral fornecidos no estado sólido o que envolve complicados problemas de manuseio para o fabricante de tintas. Os compostos alquídicos tixotropicamente modificados por poliamidas usados em larga escala são usualmente aquecidos antes de os liquefazer. Se possível deve evitar-se este aquecimento pois que o escurece, detiora e frequentemente aumenta o risco de incêndio e os problemas de saúde devidos ao aumento de emissão do solvente.

As tintas de gel resiliente não-gotejantes sofrem também da desvantagem de, se agitadas (como é necessário fazer se acontecer a separação do liquido devida a sinerese), apresentarem grumos inconvenientes, como acontece quando se carrega o pincel.

A formação de grumos pode também ocorrer durante a aplicação da

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-3tinta, o que dificulta a obtenção de uma película uniforme de tinta e de um bom contorno quando se pintar, secções estreitas como os caixilhos de janelas. Assim, muitos pintores, ainda que apreciem as propriedades não-gotejantes, voltam-se contudo para as tintas liquidas, algumas das quais têm um baixo nível de tixotropia, sob uma forma cremosa conferida por vários prode_ dimentos de espessamento (como adiante se refere) e sacrificando portanto os aspectos vantajosos de um produto que não gotejante.

E objectivo do presente invento apresentar uma tinta al quídica com base em solventes, não gotejante, com uma melhor es trutura e utilidade.

invento inclui duas' técnicas conhecidas de espessamen to de tintas que têm sido usadas para conferir um grau de tixotropia a tintas alquídicas com base em solvente, líquidas, convencionais (isto é, tintas que gotejam) mas de um modo tal que se obtém um inesperado grau de tixotropia (com uma força de gel de pelo menos 60 g.cm, sete dias após o fabrico) enquanto que, ao mesmo tempo, apresentam um caractér não gotejante com base numa estrutura cremosa (não resiliente) que, durante a aplicação, escorre bem e com baixo risco de descaimento, mesmo em revestimentos grossos.

A primeira técnica de espessamento compreende resinas que interagem entre si: ver Thixotropic Alkyd Resin Paints Through Resin Interaction por W. H. Ellis et al- Journal of Paint Techno logy, Vol. 40, NS. 521, Junho de 1968. Esta técnica confere uma ligeira tixotropia (ver Introduction nesta referência).

A outra técnica de espessamento compreende o uso de um modificador da reologia, à base de argilas como a argila smectite Ver, p. ex.: Handbook of Coating Additives editado por Leonard J. Caibo, na página 1.

Tem interesse mencionar genericamente os processos conhe eidos para modificar a reologia de tintas alquídicas com base em solventes:

Pode-se agregar partículas finas para formar uma estru- ·.

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-4tura que modifique a viscosidade de líquidos nos quais sejam dis persas. Algumas argilas muito finas são particularmente eficientes e existem no comércio como modificadores da reologia para uso em tintas, para evitar o assentamento de pigmentos e para lhes conferir uma ligeira tixotropia,vários produtos nos quais os grupos polares são usados para melhorar o seu efeito. Estes baseiam-se tipicamente em argilas de smectite acima referidas (bentonites, p. ex. montmorilonites; hectorites, etc) e uma modificação orgânica polar típica é uma amina quaternária. São vulgarmente usadas em tintas alquídicas, brilhantes, com base em solventes em quantidades até cerca de 0,5$. Níveis maiores, p. ex. acima de cerca de 2,5$, podem ser usados, mas o efeito espe_s sante não é maior e o custo torna-se proibitivo, enquanto que o brilho e o desaparecimento das marcas do pincel se tornam inacei_ táveis e a sua incorporação cada vez mais difícil a altos níveis.

São conhecidos outros aditivos para espessar tintas base_ adas em solventes, p. ex., sílicas em partículas finas, mas estas são agentes eficazes de acabamento fosco e reduzem o brilho. Ou tros produtos de argilas, p. ex. argilas atalpulgite, conferem tixotropia quando usadas na região de entre 5 e 15$ mas, uma vez mais, não são adequadas para tintas brilhantes.

em quan, podem nitidamen

Pigmentos diferentes, como os caulinos, usados tidade muito superior em tinras mate e de baixo brilho induzir tixotropia mas, naquelas quantidades, alteram te as características da tinta.

Os óleos de rícino hidrogenados têm sido usados para es pessar tintas mas podem não servir por provocar seeding inesperado à medida que a tinta envelhece. Os sabões metálicos, p. ex. estearato de alumínio, têm sido usados para obter uma ligei ra tixotropia em tintas alquídicas.

Tem de facto sido possível conferir uma ligeira tixotro_ pia a tintas alquídicas com base em solventes por vários meios, mas os únicos sistemas que têm estado disponíveis para os altos níveis de tixotropia, requeridos para tintas não gotejantes, sem afectarem seriamente a eficiência da tinta, têm sido os das

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-5resinas alquídicas quimicamente modificadas, já referidas. A mg dificação química mais largamente usada é a com resinas de poli, amidas preparadas a partir de ácidos gordos diméricos. Estas modificações mostram invariavelmente uma estrutura de gel resiliente .

São usados vários instrumentos para estudar a reologia das tintas.

viscosímetro de cone-disco de Ferranti-Shirley é capaz de aplicar taxas de corte variáveis e determina a viscosidade de modo contínuo à medida que a taxa de corte varia. A ta xa de corte é registada, em gráfico, em função das rpm variáveis do cone.

viscosímetro de Stormer é usado de acordo com o método padrão de ensaio ASTM D562-81 e mede a viscosidade a uma taxa de corte baixa, determinando a carga necessária para provocar u ma frequência de rotação de 200 rpm de uma pá padrão imersa na tinta a 212C. Expressa-se em Unidades Kreb (K.^TJ.) as quais são uma função log da carga medida.

A resistência do gel é medida no Sheen/I.0.1. Gel Strenght Tester, usando uma pá de 4 cmx 2 cm, a 21^0, e mede o ponto no qual o gel quebra quando se aumenta o momento de torção da pá imersa na tinta. Os valores são dados em g.cm e são obtidos se te dias após o fabrico da tinta.

viscosímetro cone-disco REL/I.C.I. mede a viscosidade a 10.000 s a 252c. A unidade é 0 Pascal (Pa)(convertida a partir ie Poise). Esta viscosidade está intimamente relacionada com o arrastamento do pincel, isto é, com a facilidade de aplicação.

Se as tintas forem produzidas a uma viscosidade cone-disco RSL/ ICI constante, pode-se usar a viscosidade Stormer para comparar os níveis de tixotropia exibidos.

presente invento é descrito como: uma tinta alquídica não gotejante, com base em solventes, caracterizada por ter uma estrutura cremosa não resiliente, de pelo menos 60 g.cm, 7 dias após fabrico, induzida pelo uso de uma resina alquídica de base e de uma resina alquídica auxiliar que podem interactuar para bad original

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-6produzirem utn efeito de espessamento, juntamente com um modificador da reologia à base de argila.

A resina de base e a resina auxiliar podem cada uma delas, ser uma resina simples ou um grupo de duas ou mais resinas.

invento tem particular significado para as tintas com brilho, isto é, tintas que apresentam, no Byk-Kallinckrodt Glos meter, Single Head (ASTL1 D523) uma medida de brilho de pelo me. nos, 75% a 60%. Como acima se referiu na menção geral aos modos conhecidos para modificar a reologia, não se poderia esperar a inclusão de mais de 0,5;^ de um modificador de reologia, à base de argilas, numa tinta de brilho. As tintas brilhantes que podem ser aplicadas como uma camada espessa, sem descaimento, têm um valor especial para o utilizador não profissional (B.I.Y.).

invento pode fornecer esse tipo de tinta.

Ainda que acima se tenha referido uma resistência do gel de 60 g.cm, 7 dias após o fabrico (para um ensaio directo assoei, ado ao Quadro I, adiante descrito), podem, esperar-se valores tí. picos de reologia na gama de 100 a 240 g.cm na altura em que a tinta é usada pelo pintor ou decorador.

Preparou-se uma gama de tintas brilhantes, ..de base alqu/ dica, para estudar o efeito sobre viscosidade Stormer e sobre a resistência do gel (ambas medidas sete dias após o fabrico) quan do se faz variar o nível de modificador de reologia à base de argilas (Bentone SB 3) e a razão Resina de Base/Resina Auxiliar.

Todas as tintas foram ajustadas a uma viscosidade de 0,35 Pa (com essência de terebentina mineral) usando o Yiscosímetro de cone-disco RSL/ICI (taxa de corte 10000 s a 25²C.

Bentone SB 3 é um modificador típico de reologia, à base de argilas, disponível no comércio.

Quadro 1 mostra os resultados.

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-7QUADRO 1

V /0 Bentone SB 3	Resina Proporção:	100/0	95/5	90/10	85/15
0	Resistência do Gel	0	0	0	0
	Stormer	72	78	79	75
0,5	Resistência do Gel	0	0	0	0
	Stormer	80	85	88	82
co o	Resistência do Gel	0	5	10	10
	Stormer	84	95	99	109
1,0	Resistência do Gel	0	60	85	65
	Stormer	89	110	115	109
1,5	Resistência do Gel	5	85	110	90
	Stormer	91	118	130	116
As	unidades da resistência do	Gel são	g.cm.

As unidades de Viscosidade Stormer são Kreb.

Bentone SB3 é una marca registada.

Proporção de Resinas é a proporção em peso, com base nos não voláteis das resinas.

Podem tirar-se várias conclusões do Quadro 1:

1. Sem Bentone SD3 (1§ fila horizontal) há um aumento de tixotropia para algumas proporções das resinas alquídicas. Não se obtém resistência do gel.

2. Só com resina alquídica de base (lê coluna vertical) há um aumento de tixotropia quando aumenta o nível de Bentone SD3. Não se obtém resistência do gel significativa.

3. Com níveis mais elevados de Bentone SD3 (1% e acima)

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-8juntamente com misturas de resinas alquídicas que já tinham mos. trado um efeito espessante, obtém-se aumentos maiores de tixotro pia e resistências de gel inesperadamente elevadas (área sombre. ada).

4. Com níveis muito mais elevados de Bentone SD3, p. ex. 3$, foi difícil a sua incorporação e produzem-se tintas não satisfatórias, com brilho reduzido e marcas de pincel muito acentuadas .

5. As misturas de resina de base e auxiliar variam quan. to ao seu efeito espessante. Estão disponíveis muitos modifica dores da reologia, à base de argilas , e a sua eficácia pode variar de tal ínodo que um tipo pode ser até três vezes mais efi^ caz, no seu efeito espessante, do que outro e todos são altamen te dependentes do modo como são dispersos.

São exemplos de tintas brancas produzidas de acordo com o presente invento, as seguintes. (Todas as partes são em peso e todas as viscosidades são verificadas usando o Viscosímetro de Cone-Disco REl/ICI a 25^0 com uma taxa de corte de 10 000 s í^-)

Exemplo 1 - Tinta com Brilho

Dióxido de Titânio ...................

BENTONE (R.T.I4.) SD 1 ................

Resina alquídica A (ver abaixo) .... Resina alquídica B (ver abaixo) .... Secante de cálcio (10$ de cálcio) .... Secante de cobalto (3$ de cobalto) ... Essência de terebentina (mineral) ....

Anti-pelícuia ........................

$ de modificador da reologia,à base de

Viscosidade ..........................

$ de não voláteis ....................

Resistência do Gel ...................

Proporção, Resina A: Resina B ........

900 . 60 1307

136 . 23

............. 325

............... 5,6 argila ........ 2,2

............... 0,35

.............. 74

.............. 81

.............. 90:10

Pa

g. cm

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-9Exemplo 2 - Tinta com Brilho

Dióxido de Titânio ...........................

BENTONE (R.T.M.) SD 3 ........................

Resina alquídica C (ver abaixo) ............

Resina alquídica B (ver abaixo) ............

Solução Secante ..............................

Essência de Terebentina (mineral) ...........

Anti-pelícuia ................................

% de Modificador da Reologia, à Base de Argila

Viscosidade ..................................

% de não-voláteis ............................

Resistência do. Gel ...........................

Proporção, Re.sina C: Resina B ................

1400 . 60 2613

236

525 . 6 • 1,2 . 0,30

90:10

Pa

g. cm

Exemplo 3 - Subcapa

Dióxido de Titânio ................................. 663

Diluente Carbonato ................................ 1000

BENTONE (R.T.M.) SD 3 ............................... 60

Resina alquídica D (ver abaixo) ................. 1237

Resina alquídica B (ver abaixo) .................. 112

Secante de cálcio (10% de cálcio) ................... 17,3

Secante de cobalto (8% de cobalto) .................. 13,2

Anti-pelícuia ........................................ 4,4

Essência de Terebentina (mineral) .................. 453

Resistência do Gel .................................. 126 g.cm

Proporção Resina D: Resina B ........................ 90:10 % de Modificador da Reologia, à base de Argila ....... 1,7

Viscosidade .......................................... 0,2 Pa % de não-voláteis ................................... 74

Exemplo 4 - Subcapa

Dióxido de Titânio ................................. 730

Diluente Carbonato ................................. 911

BENTONE (R.T.M.) SD 1 ............................... 90

Resina alquídica E (ver abaixo) .................. 881

Resina alquídica B (ver abaixo) ................... 66 ρ,.,η obiginal

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-10Secante de cálcio (10% de cálcio) .................... 6,6

Secante de cobalto (8% de cobalto) .................. 10,0

Anti-pelícala ........................................ 3,9

Essência de Terebentina (mineral) .................. 448 % de Ilodificador da Reologia, à base de Argila ....... 2,8

Viscosidade .......................................... 0,2 Pa % de não-voláteis ................................... 71

Resistência do Gel ................................. 119 g.cm

Proporção, Resina E: Resina B ....................... 90:10

Exemplo 5 - Casca de Ovo

Dióxido de Titânio ................................. 750

Diluente Carbonato ................................. 750

BENTOKE (R.T.M.) SD 1 ............................... 50

Resina alquídica A (ver abaixo) ................. 1210

Resina alquídica B (ver abaixo) ................... 85

Essência de Terebentina (mineral) .................. 293 % de Modificador da Reologia, à base de Argila ....... 1,6

Viscosidade ...........................................0,25 Pa % de não-voláteis ................................... 80

Resistência do Gel .................................. 73 g.cc

Proporção, Resina A: Resina B ....................... 93:7

Resina Alquídica z

A. Oleo de cadeia longa, elevado teor de sólidos, resina alquídica de ácidos gordos, 75% de não voláteis.

3. Oleo de cadeia média, elevado teor de sólidos, resina alquídica modificada pelo poiietileno-glicol,

80% de não voláteis.

z

C. Oleo de cadeia longa, resina alquídica de ácidos gor dos, 65% de não voláteis.

z

D. Oleo de cadeia longa, resina alquídica de óleo de so ja, 65% de não voláteis.

E. Oleo de cadeia média, resina alquídica de soja, 50% de não voláteis.

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-11Tipicamer.te as propriedades das tintas brilhantes descri, tas nos Exemplos 1 e 2 são diferentes das das tintas brilhantes tixotrópicas produzidas a partir de resinas alquídicas modifica das por poliamidas, vulgarmente usadas, e ainda de outras tintas conhecidas.

Elas têm a aparência inicial, no seu recipiente, de uma tinia alquídica, não gotejante, comercial convencional. Uma agitação suave produz uma consistência espessa, cremosa, atraen te, mantendo-se as propriedades não gotejantes. A tinta pode ser usada igualmente bem como produto espesso, gelificado, não perturbado ou após agitação.

Esta diferença do modo em que a viscosidade do novo pro_ duto varia so'b corte, confere-lhe melhores características. A consistência pastosa ou cremosa permite uma maior carga do pincel com tinta isenta de grumos. Como a viscosidade da tinta, prod_u zida de acordo com o invento, baixa suavemente é mais fácil dis_ tribuir a tinta uniformemente; e a pintura de objectos estreitos, p. ex. os caixilhos de uma janela, é mais fácil pois que não há tendência para formar grumos durante a aplicação.

A baixa Viscosidade Cone-Disco destas tintas, de 0,2 a 0,35 Pa, (c.f. a viscosidade típica de uma tinta brilhante, líquida, convencional é de 0,45 ?a) assegura uma fácil aplicação a pincel.

A simples variação na formulação permite um excelente controlo do desaparecimento das marcas do pincel, do brilho e da resistência ao descaimento em superfícies verticais, enquanto que com as tintas tixotrópicas já conhecidas isto representa um compromisso difícil.

Os Exemplos acima mencionados dão propriedades de preen chimento de espaços do que outras tintas brilhantes, p. ex. o preenchimento de um espaço (z,0 mm largura) entre um friso e uma superfície lisa à qual aquele está fixado. Em contraste, as tin. tas convencionais dificilmente preenchem espaços mesmo com 1,0 mm de largura. Além disso, os Exemplos acima proporcionam uma tin. ta não gotejante com não voláteis elevados (69-80%), quando

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-12comparados com as tintas não gotejantes de base alquídica tixo trópicas já conhecidas (p. ex. 55%-7O%).

Comentários semelhantes aos anteriores, são aplicáveis às propriedades adequadas dos Exemplos dados de tintas de subca pa e de casca de ovo .

As diferenças nítidas entre as tintas não gotejantes, re silientes, tipo gelatina, já conhecidas e as tintas não gotejan. tes, não resilientes, cremosas do presente invento, são observa veis considerando a Pigura 1 em anexo que mostra os gráficos ti. picos de ambos os tipos de tinta, obtida num Viscosímetro de Cone-Disco de Eerranti-Shirley, relacionando o número de revoluções por segundo (rpm) do cone com a viscosidade da tinta.

gráfico A (linha a cheio) refere-se à tinta conhecida e o gráfico B (linha a tracejado) refere-se a uma tinta de acor do com o invento. Vê-se que o gráfico A possui um nítido calcanhar ouespigão C que representa o Valor de Rendimento (Yield Value) da tinta à medida que a estrutura semelhante a gelatina diminui.

No gráfico Β o espigão C ou não está presente ou é tão pequeno que não é facilmente observado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Processo de produção de uma tinta alquídica não-gote jante, com base em solventes, que tem uma estrutura cremosa, não resiliente, com pelo menos 60 g.cm sete dias após o fabrico, ca racterizado por se misturar uma resina alquídica de base e uma resina alquidica auxiliar que pode interactuar com a primeira pro duzindo um efeito espessante, juntamente com um modificador re. ológico com base em argilas.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteri. zado por se incorporar um modificador reológico à base de argilas numa quantidade de pelo menos 1%.

p - Processo de acordo com a reivindicação 1, para produzir tinta brilhante, caracterizado por se incorporar um modificador reológico à base de argilas numa quantidade inferior a
4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracteri zado por os produtos não voláteis serem incorporados numa quantidade na gama de 60-80% em peso.
5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteri zado por a razão resina de base/resina auxiliar estar entre 97/3 e 30/20.