Dow Corning Coatings

Cristina Deangelo Dias

Ariane Ventura

Al Report 2012

Soluciones Dow Corning para el mercado de Pinturas

Aditivos

Slip, Resistencia al Rajado

Control de espuma

Nivelación, Humectación

Resistencia al agua

Tratamiento de Pigmento

Facilidad de desmolde

Resinas & Intermedios

Alta temperatura

Durabilidad Exterior

Resinas libre de solventes

Curado libre de isocyanato

Resistencia a la abrasión

Tecnología de Siliconas para Pinturas

R1

SiO- R2

Controle Espuma Nivelación Humectación

Resistencia al Rajado/Slip Anti-blocking

Emulsificante Slip Resistencia al rajado Nivelación Controle de Espuma Grupos Carbinoles reactivos

Phenyl, Alkyl Amino, Fluoro

Gums Polyethers

n

Linear PDMS

Lubrificación/Slip Nivelación Controle Espuma

T

Resinas

Resistencia Intemperie Flexibilidad Estabilidad Térmica

Elastómeros

Textura Resistencia al agua

Silanos RSi(OMe)3 • Reactivo • Adhesión • Hydrophobico

Siloxanos

Resinas de Siliconas y Intermediarios Reactivos

• Primera Producción hecha en 1945

• Generalmente son utilizadas en formulaciones de alto desempeño del mercado decorativo y en revestimientos de protección.

• Resistencia a temperatura y intemperie es proporcional a cantidad de silicona en la formulación.

• Pueden ser utilizadas solo o mezcladas con resinas orgánicas ( cold blend)

• Los intermediarios reactivos son utilizados para modificación química de polímeros orgánicos originando copolimeros organo-silicona

Resinas de Silicona

Las propiedades de las resinas de silicona van a depender de algunos factores ejemplo.. :

• Sustituyentes y razón Phenyl:Methyl:Silicone • Methyl and Phenyl: los dos sustituyentes más comunes • Cada uno de los grupos can a impactar propiedades de la resina de silicona, como

compatibilidad con resinas orgánicas, dureza…)

• Grado de Reticulación

• Peso Molecular • Impacto en la viscosidad y propiedades mecánicas

• Funcionalidad (grupos terminales) : naturaleza • Methoxy • Silanol • Epoxy • Amine • Carbinol • SiH =

Principales Parámetros

Están relacionados con las

“Propiedades y Estructura”

Sustituyentes – Grado de Reticulación

SiO4/2

Q

O

O

Si

O

O

R3SiO

1/2

M

O

Si

CH3 H

3C

H3C

R2SiO

2/2

D

O

O

Si

H3C

CH3

RSiO3/2

T

O

O

Si

O

CH3

Degree of substitution:

Me2SiO

Phe2SiO

Softness

Phe:Me ratio

PheSiO3/2

MeSiO3/2

PheMeSiO

Hardness

Estabilidad Térmica Resistencia a Oxidación Compatibilidad Orgánica

Fast cure

« Phenyl rich resins »

« Methyl rich resins » Flexibilidad

Slow cure

Estabilidad Térmica Resina de Silicona Amino Funcional

7

Thermal Stability With a Cycloaliphatic Epoxy

Resina de Silicona Amino funcional reduces

la degradación térmica

Resistencia Quimica

# Chemical

1 Acetic Acid (10%)

2 Formic Acid (10%)

3 Hydrochloric Acid (36%)

4 Nitric Acid (50%)

5 Phosphoric Acid (50%)

6 Sulfuric Acid (50%)

7 Ammonium Hydroxide (20%)

8 Potassium Hydroxide (20%)

9 Sodium Hydroxide (20%)

Evaluación - 3 Gotas cada producto. La película fuera recubierta con una

lamina de vidrio pro 24 horas.

Cycloaliphatic Epoxy

With Dow Corning®

Cycloaliphatic Epoxy With Organic Amine

8

Propiedades Beneficios

Previne Flotación y floculación Mejora la consistencia del color

Efectivo en bajas concentraciones costo /beneficio

Multi funcional – también mejora las propiedades de slip costo /beneficio

Puede ser agregado en la etapa de molienda o let down Flexibilidad en la formulación

Baja viscosidad Facilidad de incorporación

Baja contribución en VOC (típicamente <0.01 g/l)

Puede ser aplicado formulaciones de bajo VOC

Desempeño de Resina de Silicona OH-funcional para mejorar estabilidad de dispersiones

9

Definiciones

10

• Ocurre en pinturas y revestimientos de color blanco

(TiO2 based), tones pasteles y gris

• El pigmento se separa de la resina o de otros

pigmentos en la pintura debido a la incompatibilidad y

migran para la superficie de la lata

• Ocurre en pinturas o revestimientos coloridos (multi

pigmentados) debido a la separación y concentración de un pigmento en la superficie de la película durante el secado

Call out

Coating

Substrate

FLOTACIÓN

FLOCULACIÓN

Pigment floating

Pigment flooding

1 3 5

Metodología de Evaluación: In-Can Observation

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• Los aditivos se añaden a la pintura durante la etapa de molienda o en el let down

• La pintura bien mezclada se vierte en una lata y se deja reposar durante 30 minutos

• Se observa la superficie de la pintura y se da una calificación entre 1 y 5 de acuerdo con el grado de pigmento flotando en la superficie.

Comparación nivel de Flotación – in can

Rating 1: Fuerte grado de Flotación

Rating 3: Algún grado de Flotación

Rating 5: Ausencia de Flotación

Metodología de Evaluación : Rub-Out

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• Los aditivos se añaden a la pintura durante la etapa de molienda o en la fase de let down

• La pintura bien mezclada se distribuye sobre una tabla Leneta

• La película húmeda recién aplicada, es friccionada con el dedo

• La diferencia de color (AE) entre la superficie y la parte friccionada si mide por espectrofotometría

Evaluación de Flotación - Rub-out

Cuanto más alto el valor de ΔE = peor es el nivel de flotación

Desempeño de Resina de Silicona OH-funcional para mejorar estabilidad de dispersiones

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Con el aditivo de Dow Corning no si observó flotación del pigmento

• Se observa cierto grado de flotación con materiales de mercado en el mismo nivel de adición

• Si observó también reducción del nivel de floculación con el aditivo Dow Corning ® través del bajo valor de ΔE en la prueba de Rub-out

In-can observation and rub-out results in a solvent based 2K PU gray wood coating. All additives added during grinding of base white coating.

Desempeño de Resina de Silicona OH-funcional para mejorar estabilidad de dispersiones

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Competitor 1 – Rating 1

Competitor 2 – Rating 3

Dow Corning® Additive – Rating 5

Heavy floating Slight floating No floating

Resultados de Flotación in-can dosis de 2% en peso con respecto a cantidad de TiO2 o 0.22 % sobre el peso total de la formulación)

Aditivos – Quimica de las Silicona Poliéteres

CH3 CH3 CH3 CH3

CH3 –Si-O – (Si-O)x – (Si-O)y –Si – CH3

CH3 CH3 (CH2)3 CH3

(EO)m(PO)nOR

Rake or pendant

CH3 CH3 CH3

RO(PO)n(EO)m(CH2)3-Si – O – (Si-O)x – Si – (CH2)3(EO)m(PO)nOR

CH3 CH3 CH3

ABA – typically Si-C linkage • Primariamente utilizadas para mejora de nivelación,

Humectación y Slip en formulaciones UV/Solvente

Additives Silicone Poliéteres – Quimica

CH3 CH3 CH3

CH3 –Si-O – (Si-O)x – Si- CH3

CH3 (CH2)3 CH3

(EO)mOR

Trisiloxane

• Primariamente utilizadas para mejora de nivelación, Humectación en formulaciones base agua

Additives Alkyl aryl and Fluorate fluids - Chemistry

CH3 CH3 CH3 CH3

CH3 –Si-O – (Si-O)x – (Si-O)y –Si – CH3

CH3 Alkyl Aryl CH3

• Grupos Alquil/Aril distribuidos aleatoriamente en la cadena

CH3 CH3 CH3

CH3 –Si-O – (Si-O)x –Si – CH3

CH3 Fluor CH3

• Grupos Florados distribuidos aleatoriamente en la cadena

Conceptos

• Nivelación Habilidad del revestimiento en distribuirse uniformemente en la superficie antes del secado/curado de la película. Cascara de Naranja (superficie con defectos como brush marks, peaks, etc. )son consecuencia de un bajo nivel de nivelación.

Generalmente ocasionadas por gradientes de concentración o diferencia en la tensión superficial del revestimiento en cuando ocurre el secado

Low ST High ST

wet coating surface

Conceptos

Un agente de superficie activo va a reducir la tensión superficial igualando la tensión superficial por

toda la película durante el secado de la película ( si previne la formación de las Células de Bernard) La velocidad de migración para la superficie de la película va a depender del peso molecular y de la solubilidad del aditivo en la formulación del revestimiento.

Low ST

High ST

liquids flow from areas of low g

to areas of high g

Para atingir un buen nivel de humectación el revestimiento debe tener la misma o una más baja tensión superficial que la energía de superficie del sustrato.

(Marangoni flow)

Conceptos

• Humectación El nivel que el revestimiento liquido moja la superficie del substrato uniformemente y rápidamente

q = 110° q = 30° q = 0°

Conceptos

Las condiciones de la interface liquido /superficie también deben ser consideradas

En la interface liquido/superficie cuando más bajo el ángulo de contacto mejor va a ser el esparcimiento. Agentes de humectación trabajan en la reducción de la tensión superficial del liquido. La velocidad de migración para la superficie es esencial y va a depender del peso molecular y de la solubilidad del aditivo en la formulación.

Conceptos

•SLIP Nivel de lubrificación en la superficie de la película seca del revestimiento. Permite un mas rápido procesamiento en condiciones donde un articulo necesita ser empilado Mejora el resistencia al rajado. •Resistencia al Rajado Resistencia al rajado liviana ( resistencia de la película a arañazo y danos por fregarla) Es alcanzado primariamente por la modificación de la superficie con aditivos.

CH3

Si

O

Si

O

Si

O

Si

CH3 CH

3CH

3 CH3

CH3CH

3CH

3

Superficie activa - debido a baja ST las siliconas si orientan a la interface aire / polímero, formando así una capa de lubricante muy delgada sobre la superficie del revestimiento para reducir el coeficiente de fricción.

dried coating

Históricamente el PMDS puro fue utilizado como un aditivo para deslizamiento – la resistencia al rayado es excelente, sin embargo, la compatibilidad limitada delPDMS resultó en defectos superficiales.

Aditivos de deslizamiento más modernos consisten en emulsiones de PDMS de alto MW o surfactantes de silicona glicol (combinaciones EO / PO), que ofrecen buena resistencia al rayado, sin crear defectos en la superficie.

Mínimo MWt necesario para mejorar el deslizamiento y proporcional la resistencia al rajado.

.

Doses típicas : 0.1-2 % de silicona para sí obtener la resistencia al rajado

Conceptos

Aditivos base Silicona

• Los aditivos de silicona proporcionan una combinación de beneficios :

– Pueden ser utilizados en sistemas base agua, solvente o UV.

– La mayoría de los aditivos son multifuncionales

– Son efectivos a bajas concentraciones contribuyendo para disminuir costos de la formulación.

– Los aditivos de siliconas concentrados poseen bajo VOC

Desempeño de un aditivo base Silicona Poliéter en una formulación UV en PVC

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Sin aditivo Con Aditivo Dow Corning®

0.2% by weight 0.4% by weight

Desempeño de un aditivo base Silicona Poliéter en una formulación PUD base agua

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Sin aditivo Con Aditivo Dow Corning®

0.2% by weight

Desempeño de un aditivo base Silicona Poliéter en Sustratos Aceitosos

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La aplicación fue hecha en sustratos conteniendo aceites . Los Aditivos Dow Corning ® presentaran una mejora en la

humectación del sustrato

•

Desempeño de un aditivo base Silicona Poliéter como Antiespumante

• Baja generación de defectos superficiales

• 100% Silicona Organo cambiada

• Puede ser auto emulsionable

• De fácil incorporación en la formulación

• Puede ser utilizado también en conjunto con solventes polares

• Bajas dosis

• Alto efecto Residual

• Atienden las reglamentaciones para contacto con alimentos

Antiespumante con Sílice Antiespumante sin Sílice

Emulsión Silicona Aditivo base Silicona Poliéter

Presencia de defectos en la película Ausencia de defectos en la película

Desempeño de un antiespumante Dow Corning® base Silicona Poliéter en una tinta acrílica base agua

• 100% activo silicona organo funcional sin sílice – excelente apariencia de la superficie y buen efecto residual • Dosis típicas de 0.1 – 0.5 wt% en peso sobre el total de la formulación..

Waterborne acrylic emulsion based formulation

Waterborne acrylic emulsion based formulation

Desempeño de un aditivo base Silicona Poliéter como Antiespumante

Desempeño de un aditivo base Silicona Fluorada como Antiespumante

• Pruebas hecha en Pintura base solvente – alto sólidos

Foam height after mixing paint at 5000 rpm for 1 min

Desempeño de una dispersión de PDMS de alto peso molecular para mejora de slip y resistencia al rajado

• Dispersión 85% activos base PDMS de alto peso molecular. • Promueve excelente propiedades de slip y resistencia al rajado pra tintas y revestimientos base agua.

• Ceras orgánicas promueven efectos inferiores en las mismas dosis. • Dosis típicas de 0.05 – 01 wt% en peso sobre el total de la formulación.

Dynamic Coefficient of Friction with Dow Corning ® SPE Additive in a WB acrylic emulsion based formulation

Rub resistance of Dow Corning ® SPE Additive with addition level in a WB acrylic emulsion based formulation

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Ru

b r

esis

tan

ce (

1=se

vere

dam

age,

4=n

o

dam

age)

1 2 3 4 5 6

Dow Corning® A Additive

Dow Corning® B Additive

0.0 0.2 1.0 1.5 2.5 3.0

Desempeño de aditivos base silano-siloxano para Repelencia al Agua

• Aditivos base silano-siloxano promueven la reducción en la absorción de agua en dosis bajas, 2% de adición en formulaciones de pinturas con resinas acrílicas, mejorando también el efecto beading ( aumento del ángulo de contacto mismo después de 1500 horas de exposición en cameras de UV.

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Water Absorption in an Acrylic Emulsion Contact Angle With Dow Corning® Silane -Siloxano

Additive

1,500 hours QUV: 146°

Contact Angle Without Dow Corning® Silane-

Siloxano Additive

1,500 hours QUV: 61°

Hydrophobic

Hydrophilic

146

61

Attention/Atenção/Atención: The attached document was revised by Latin American Law Department. This approval is related exclusively to any legal matter and/or any claim’s reference that might be contained in the document./ O Documento em anexo foi revisado pelo Departamento Judídico da América Latina. Essa aprovação refere-se, exclusivamente, à quaisquer pontos jurídicos e/ou referências que sustentam os “ claims” que possam existir no documento. /El documento adjunto se lo fue revisado por el Departamento Jurídico de Latinoamérica. Esa aprobación es relativa, solamente, a cualquier tema jurídico y/o referencia a los “claims” que puedan estar contenidos en el documento.

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