CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la industria de la pintura. En particular, la presente invención se relaciona con una pintura biocida, específicamente una pintura con nanopartículas de cobre con amplio espectro de aplicaciones.

ESTADO DEL ARTE

Las poblaciones urbanas transcurren la mayor parte de su tiempo en el interior de casas, departamentos y otras construcciones, por lo tanto, las condiciones ambientales en estos espacios reducidos, tiene gran impacto en la salud humana en general. Es por ello por lo que, los materiales estructurales de estos espacios habitacionales resultan sensibles a la colonización microbiológica y la constitución de biopelículas. Los microorganismos (mayormente virus, hongos y bacterias) que conforman estas biopelículas deterioran los materiales, el ambiente circundante y se asocian con alergias, irritación de las vías aéreas, asma e infecciones.

Cuando una pintura corriente se aplica a una superficie, los microorganismos pueden llegar a duplicar su cantidad cada 20 minutos. Esto puede dar lugar al desarrollo de manchas, olores desagradables y bacterias que causan enfermedades que afectan la estética, la durabilidad y la higiene de la superficie. Muchas veces, una vez que los microorganismos han comenzado a proliferar en una superficie ya pintada, se requiere limpieza constante para mantener el crecimiento bajo control. Reconociendo que la capacidad para limpiar constantemente no es razonable en la mayoría de los entornos, la mejor arma contra el crecimiento de microorganismos es una pintura activa, principalmente antimicrobiana con protección integrada.

Por otra parte, es bien sabido que las superficies que forman parte de entornos críticos para la higiene, como hospitales, escuelas, residencias e instalaciones de producción de alimentos, albergan bacterias patógenas, virus y otros microorganismos durante mucho tiempo. Por ejemplo, se conoce que el genoma de H1N1 sobrevive en superficies hasta 24 horas. Por su parte, diversos estudios han demostrado que el virus de la COVID-19 puede sobrevivir hasta 72 horas en superficies de plástico. Lo anterior, combinado con la mayor prevalencia de resistencia a los antibióticos e informes de que los productos de limpieza están teniendo un efecto reducido sobre la colonización microbiana, es la razón por la que el uso de pinturas biocidas sobre superficies se i vislumbra como una solución a la problemática de espacios que albergan sobre todo muchas personas.

Es por ello que, actualmente la utilización de pinturas con alguna actividad biocida para la protección de espacios contra la colonización y/o invasión de diferentes organismos vivos es una necesidad que va en aumento. Muchos tipos de microorganismos tales como bacterias, hongos, virus, pueden tomar contacto con las superficies y la función de estas pinturas consiste en eliminar o repeler a los distintos microorganismos.

Hasta ahora se han desarrollado pinturas que logran su funcionalidad mediante modificaciones en el polímero formador de película y/o por la incorporación de un biocida orgánico.

En la búsqueda de biocidas para agregar a pinturas, muchos se han aventurado con sustancias orgánicas naturales tales como taninos, cumarinas, extractos vegetales, aceites esenciales, etc. Aunque algunas de estas sustancias orgánicas logran una eficacia biocida al ser incorporada en la pintura, por medio de un soporte o encapsuladas, no logran mantener su acción biocida durante toda la vida útil de la pintura lo que ha desmotivado su uso.

Es el caso del documento US2007243237A1 que describe un recubrimiento de película fina biocida y antimicrobiana. El revestimiento de película delgada es una película de complejo de polielectrolito, que se aplica a un sustrato, teniendo el material de complejo de polielectrolito propiedades biocidas. En particular, el complejo de polielectrolito se forma a partir de un primer material de polielectrolito que tiene una carga eléctrica positiva y un segundo material de polielectrolito que tiene una carga eléctrica negativa, que se aplican ambos al sustrato en solución. Este tipo de compuestos complejos aunque tienen una gran función biocida no siempre son aplicables a todos los tipos de pinturas, impactan en sus características de secado, en su opacidad o brillantez y en sus propiedades de resistencia.

La pintura descrita en esta invención corresponde a una pintura biocida con nanopartículas de cobre metálico, que a diferencia de las pinturas biocidas conocidas en el estado del arte mantienen todas las propiedades de las pinturas actualmente utilizadas tales como secado, opacidad o brillantez y resistencia, así como mantener las propiedades biocidas durante toda la vida útil de la pintura. Esta invención ofrece una pintura que puede mejorar las superficies con protección biocida activa, de manera durable y con las mismas características de las pinturas actuales y corrientes. DESCRIPCION RESUMIDA DE LA INVENCIÓN

Los materiales estructurales de espacios habitacionales resultan sensibles a la colonización microbiológica y la constitución de biopelículas. Los microorganismos, mayormente virus, hongos y bacterias, que conforman estas biopelículas deterioran los materiales, el ambiente circundante y se asocian con alergias, irritación de las vías aéreas, asma e infecciones.

La pintura descrita aquí corresponde a una pintura biocida con nanopartículas de cobre metálico o cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado, que a diferencia de las pinturas biocidas conocidas mantiene todas las propiedades de secado, opacidad o brillantez y resistencia, así como la característica de mantener sus propiedades biocidas durante toda la vida útil de la pintura como lo hacen las pinturas que se comercializan actualmente.

Principalmente, la pintura biocida de la presente invención comprende: a) 1% a 25 % p/p de cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado; b) 0,1% a 5% p/p de al menos una biocida in can c) 15% a 50% p/p de agua d) 0,1% a 2% de al menos un aditivo antiespumante en donde la pintura se completa con al menos una resina y en donde la pintura tiene una densidad de entre 1,00-1,40 g/ml y un pH de entre 8, 0-9, 5.

DESCRIPCION (DETALLADA) DE LA INVENCIÓN

En la presente invención se describe una pintura biocida con nanopartículas de cobre metálico, que a diferencia de las pinturas biocidas conocidas actualmente mantiene todas las propiedades de secado, opacidad o brillantez y resistencia, y mantiene todas sus propiedades biocidas durante toda la vida útil de la pintura.

La presente invención tiene relación con una pintura biocida que comprende: a) 1% a 25 % p/p de cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado; b) 0,1% a 5% p/p de al menos una biocida in can c) 15% a 50% p/p de agua d) 0,1% a 2% de al menos un aditivo antiespumante en donde la pintura se completa con al menos una resina y en donde la pintura tiene una densidad de entre 1,00-1,40 g/ml y un pH de entre 8, 0-9, 5.

El cobre de cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado tiene un tamaño de partícula £20nm, preferentemente <10 nm y se encuentra en una dispersión acuosa en estado líquido en una concentración de entre 5.000 y 10.000 ppm, preferentemente entre 6.500 y 8.500 PPm.

El al menos una biocida in can es seleccionado de entre 5-cloro-2-metil-4isotiazolin-3-ona, 2metil-4-isotiazolin-3-ona y 2 bromo-2-nitro-1,3-propandiol.

Respecto al aditivo antiespumante, ellos corresponden a aceites de siliconas polisiloxanos emulsionados.

De manera particular, la resina se encuentra en una concentración entre 15% y 45% p/p y se selecciona entre resina epóxica, resina acrílica elastomérica, resina acrílica modificada y resina de poliamida.

En donde la resina epóxica es seleccionada de entre epiclorohidrina-Bisfenol A y etoxipropanol.

En donde la resina acrílica elastomérica corresponden a resinas acrílicas termoplásticas y elastoméricas junto a polietileno clorosulfonado; la resina acrílica modificada corresponde a una dispersión acuosa de copolímero estireno-acrílico o a una dispersión acuosa de copolímero vinil-acrílico y la resina de poliamida corresponde al producto de una reacción ente una amina y ácido carboxílico de cadena alifática.

Por su parte, la pintura además comprende al menos un aditivo industrial que se encuentra en una concentración entre 0,1% hasta 25% p/p, y en donde el al menos un aditivo industrial se selecciona de entre un estabilizador, sílica micronizada, dióxido de titanio, carbonato de calcio, solvente de nivelación, regulador de pH, aditivo humectante, aditivo reológico, agentes coalescentes y agente dispersante.

En donde el solvente de nivelación se selecciona de entre propilenglicol, butilglicol o mezcla de ellos; el regulador de pH se selecciona del grupo de las alcanolaminas; el aditivo reológico puede ser un espesante asociativo; los agentes coalescentes corresponden a derivados de pentanodiol y el agente dispersante corresponde a una solución acuosa de un polímero modificado con grupos de afinidad de pigmentos. Por otra parte, la pintura además comprende al menos un espesante que se encuentra entre 0,1% hasta 5% p/p, y en donde el al menos un espesante se selecciona de entre un espesante celulósico y un espesante asociativo, en donde el espesante celulósico corresponde a hidroxietilcelulosa y el espesante asociativo corresponde a poliacrilato hidrofóbico.

Una configuración particular de la presente invención selecciona como resina a una resina acrílica modificada en una concentración de entre 25% a 35% p/p. Además, cuenta con aditivos seleccionados de un estabilizador en una concentración de entre 0,1% a 1% p/p, dióxido de titanio en una concentración de entre 15% a 25% p/p, carbonato de calcio en una concentración de entre 5% a 18% p/p, un aditivo reológico en una concentración de entre 0,1% a 1% p/p, y al menos un agente coalescente en una concentración de entre 2,5% a 7,5% p/p. Finalmente, comprende al menos un espesante que se encuentra entre 0,1% hasta 5% p/p, y en donde el al menos un espesante se selecciona de entre un espesante celulósico y un espesante asociativo. Una configuración preferente de esta invención comprende entre 28,3% de resina acrílica modificada, 0,2% de estabilizador, 20,5% de dióxido de titanio, 7,4% de carbonato de calcio, 0,2% de aditivo reológico, 3,7% de agentes coalescentes y 0,4% de espesante celulósico, 0,5% de espesante asociativo, 0,6% de aditivo antiespumante, 2,0% de una biocida in can, entre 34,2-35,2% de agua y entre 1-2 % de cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado.

En otra configuración particular de la presente invención se seleccionan como resinas a una resina epóxica en una concentración de entre 25% a 40% p/p y a una resina acrílica elastomérica en una concentración entre 5% y 20% p/p. Además, se seleccionan como aditivos a sílica micronizada en una concentración de entre 0,1 a 1% p/p, a dióxido de titanio en una concentración de entre 15% a 25% p/p, carbonato de calcio en una concentración de entre 5% a 18% p/p, un regulador de pH en una concentración de entre 0,1% a 1% p/p, un aditivo humectante en una concentración de entre 0,1% a 1% p/p, un agente dispersante en una concentración de entre 0,5% a 5% p/p y un solvente en una concentración de entre 0,5% a 1,5%. Una configuración preferente de esta invención comprende entre 32,1% de resina epóxica, 1,1% de aditivo dispersante, 0,2% de sílica micronizada, 9, 8% de resina acrílica elastomérica, 0,2% de aditivo humectante, 19,3% de agua, 0,4% de una biocida in can, 0,4% de aditivo antiespumante, entre 16,6-19,6% de dióxido de titanio, 15,9% de resina acrílica modificada, 0,8% de solvente de nivelación, 0,2% de regulador de pH y entre 1-3 % de cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado. En una nueva configuración, se tiene una pintura biocida en donde se selecciona como resina a una resina de poliamida en una concentración de entre 35% a 45% p/p.

Finalmente, la pintura biocida tiene una viscosidad de entre 65-100 KU y una cantidad de sólidos de entre 40-60% p/p.

La pintura biocida de la presente invención tiene una duración de 36 meses en su envase original y en almacenaje bajo las condiciones de temperatura estándares para pinturas.

En las pruebas realizadas se observa que la película de pintura aplicada tiene una larga duración dependiendo de las condiciones del ambiente y el trato recibido en el lugar aplicado, tanto como la duración y calidad de las pinturas epóxicas, de esmalte, esmalte al agua y acrílicos estándares que se encuentran en el comercio hoy en día.

La efectividad biocida de la película aplicada es ilimitada dependiendo de las condiciones a que este sometida la superficie pintada, mientras la película de pintura no sea dañada, la duración del efecto biocida permanece en el tiempo.

Del mismo modo las características de la pintura biocida de la presente invención no varían y se mantienen respecto a las pinturas actualmente comercializadas, ya que el objetivo de esta pintura es que su acción y componente biocida mantenga no reduzca la calidad de la pintura y sobre todo las mantengan, es decir, el usuario tendrá en sus manos un producto de la calidad más alta en pinturas y además con la capacidad biocida. Con una distribución homogénea de la molécula del biocida en toda la película de la pintura, sin decantaciones o reaglomeración del biocida cobre metálico (Cu ⁰ ) nano particulado.

Es por ello por lo que se observa que el brillo de la pintura biocida de esmalte al agua de la presente invención en el estándar satinado, controlado por norma ASTM D 523, tiene un brillo con ángulo de 60° de 14-18%.

Por su parte la pintura biocida epóxica tiene un brillo según ASTM D 523 con ángulo de 60° de 20-25%.

Con respecto, a la resistencia a la intemperie, la cual está relacionada a la medición de su resistencia al frote húmedo. Las pinturas biocidas de esmalte tienen un resultado de más de 2.000 ciclos respecto al estándar de estos productos de alta calidad realizado de acuerdo a norma ASTM D2486. Las pinturas biocidas epóxica de la presente invención tiene como resultado alrededor de los 4.500 ciclos. EJEMPLOS DE APLICACIÓN Ejemplo 1.

Se elaboran 100 kg de pintura biocida acrílica para cubrir y proteger la fachada e interior de una casa, en base a los siguientes componentes:

35.2 Kg de agua

0,2 Kg de estabilizador 0,4 Kg de espesante celulósico 0,5 Kg de espesante asociativo 0,2 Kg de aditivo reológico 2,0 Kg de biocida In Can 0,6 Kg de aditivo antiespumante 20,5 Kg de dióxido de titanio 7,4 Kg de carbonato de calcio

28.3 Kg de resina acrílica modificada 1,0 Kg de componente nano cobre 3,7 Kg. de agentes coalescentes

La pintura biocida acrílica se analiza y se obtienen los siguientes parámetros técnicos: Viscosidad : 83 KU Densidad : 1,28 g/ml pH : 8,7

Sólidos p/p : 43 +/- 2%

Sólidos v/v : 28 +/- 2%

Ejemplo 2.

Se elaboran 100 kg de pintura biocida de esmalte al agua para uso en espacios hospitalarios, en base a los siguientes componentes:

34,2 Kg de agua 0,2 Kg de estabilizador

0,4 Kg de espesantes celulósico

0,5 Kg de espesante asociativo

0,2 Kg de aditivo reológico

2,0 Kg de biocidas in can

0,6 Kg de aditivo antiespumante

20.5 Kg de dióxido de titanio 7,4 Kg de carbonato de calcio

2,0 Kg de componente nano cobre

28.3 Kg de resina acrílica

3,7 Kg de agentes coalescentes

La pintura biocida de esmalte al agua se analiza y se obtienen los siguientes parámetros técnicos:

Viscosidad : 95 KU Densidad : 1,3 gr/ml pH : 9,0

Sólidos P/P : 43 +/- 2%

Sólidos VA/ : 28 +/- 2%

Ejemplo 3.

Se elaboran 100 kg de pintura biocida epóxica A para uso en espacios hospitalarios, en base a los siguientes componentes:

32.1 Kg. de resina epóxica

19.3 Kg. de agua

1.1 Kg. de agente dispersante

18.6 Kg. de dióxido de titanio 15,9 Kg. de carbonato de calcio

0,2 Kg. de sílica micronizada

9,8 Kg. de resina acrílica elastomérica

0,2 Kg. de aditivo humectante

0,4 Kg. de biocida in can

0,4 Kg. de aditivo antiespumante

0,8 Kg. de solvente de nivelación

0,2 Kg. de regulador de pH

1,0 Kg de componente nano cobre

La pintura biocida epóxica A se analiza y se obtienen los siguientes parámetros técnicos: Viscosidad : 65 KU Densidad : 1,37 gr/ml pH : 8,00

Sólidos P/P : 56 +/- 2%

Sólidos VA/ : 41 +/- 2%

Ejemplo 4.

Se elaboran 15,8 kg de pintura biocida epóxica B en base a los siguientes componentes:

6,30 Kg. de resina de poliamida

6,34 Kg. de agua

0,13 Kg. de aditivo antiespumante

0,03 Kg. de biocida in can

3,00 Kg. de componente nano cobre

La pintura biocida epóxica B se analiza y se obtienen los siguientes parámetros técnicos: Viscosidad : 92 KU Densidad : 1,10 gr/ml pH : 8,8 Sólidos P/P : 44 +/- 2%

Sólidos VA/ : 45 +/- 2%

Ejemplo 5

Análisis de antimicrobianos en muestras de pinturas biocidas:

- Titulación de los cultivos overnight

2,89x108 UFC/mL para Escherichia coli DH5a (bacteria)

3,66x108 UFC/mL para Staphylococcus aureus MRSA (bacteria)

4,44x107 UFC/mL para Candida albicans (hongo)

Se midió la reducción de carga bacteriana con respecto a inoculo inicial (%l) y con respecto al control (%R)

El resultado de la actividad antimicrobiana para Escherichia coli DH5a se observa en la Tabla 1 , 2 y 3, para Staphylococcus aureus MRSA se muestra en la Tabla 4,5 y 6, y para Candida albicans, los resultados se muestran en la tabla 7,8 y 9.

Tabla 1 : Resultado de las UFC/ml, l% ±S.D, R(C1 )%± S.D y R(C2)%± S.D de Escherichia coli DH5a ante las diferentes muestras a las 6 horas de incubación a 37°C.

Tabla 2: Resultado de las UFC/ml, 1% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Escherichia coli DH5a ante las diferentes muestras a las 8 horas de incubación a 37°C.

Tabla 3: Resultado de las UFC/ml, 1% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Escherichia coli DH5a ante las diferentes muestras a las 24 horas de incubación a 37°C.

Tabla 4: Resultado de las UFC/ml, l% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Staphylococcus aureus MRSA ante las diferentes muestras a las 6 horas de incubación a 37°C.

Tabla 5: Resultado de las UFC/ml, 1% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Staphylococcus aureus MRSA ante las diferentes muestras a las 8 horas de incubación a 37°C.

Tabla 6: Resultado de las UFC/ml, l% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Staphylococcus aureus MRSA ante las diferentes muestras a las 24 horas de incubación a 37°C. Tabla 7: Resultado de las UFC/ml, l% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Candida albicans ante las diferentes muestras a las 6 horas de incubación a 37°C.

Tabla 8: Resultado de las UFC/ml, 1% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Candida albicans ante las diferentes muestras a las 8 horas de incubación a 37°C.

Tabla 9: Resultado de las UFC/m , l% ±S.D, R(C1)%± S.D y R(C2)%± S.D de Candida albicans ante las diferentes muestras a las 24 horas de incubación a 37°C.

Los resultados indican que las tres muestras presentan una actividad de reducción de la carga bacteriana con respecto a los inóculos iniciales (%l) y con respecto a los controles %R(C1) y %R(C2).