DESCRIPCIÓN El objeto de la presente invención es una pintura reflectante y su procedimiento de obtención que comprende una pluralidad de prismas de un material óptico tal que refleja totalmente la luz dependiendo del ángulo de incidencia de la misma sobre la superficie pintada.

Estado de la técnica

Un problema técnico a resolver en las pinturas con capacidad reflectante es el control directo de las propiedades ópticas de los materiales sin alterar sus propiedades electrónicas.

Para solventar dicho problema, se recurre a las propiedades intrínsecas del material en cuestión. Tal es el caso de, por ejemplo, la fibra óptica, ya que al estructurar un material transparente de forma fibrilar, éste guía la luz por su interior. Este efecto es debido a que la fibra óptica posee un índice de refracción mayor que su entorno y la luz se guía por el interior mediante un efecto de reflexión total en las paredes de la propia fibra. Intuitivamente, es posible observar que la luz procedente de una fuente viaja en línea recta hasta un determinado objeto y de ahí al ojo del observador. Este fenómeno resulta más aparente cuando el objeto en cuestión tiene brillo. En tal caso, el objeto actúa como un espejo, porque la luz adopta cambios desde la fuente de iluminación al ojo, produciendo un reflejo que hasta podría llegar a ser molesto.

En general, el modelo más sencillo para descubrir la luz es el de un rayo que viaja en línea recta, ya que resultan más sencillos de visualizar, por ejemplo, en ambientes polvorientos, en el cine o cuando el sol atraviesa una nube en una tarde lluviosa. Sin embargo, pueden darse casos de curvaturas o flexiones de rayos de luz, como sucede cuando se contempla un objeto sumergido bajo el agua que nunca está situado en el lugar donde aparentemente se ve. Este efecto se conoce como efecto refractivo o refracción.

Por otro lado, cuando un haz de luz llega a la superficie de separación entre dos medios, parte de la luz se transmite, parte se absorbe y el resto es reflejado. La superficie lisa de vidrio o de un metal pulimentado refleja la luz en una dirección particular. En general todas las pinturas reflectantes están basadas en el empleo de esferas de vidrio, metálicas u otro material con tal que reflejan la luz incidente. No obstante, el empleo de esferas imposibilita su empleo eficaz en superficies verticales, ya que debido a su peso y forma esférica tienden a deslizarse hacia abajo.

Descripción de la invención

Para resolver el problema técnico planteado, en un primer aspecto de la invención, la pintura reflectante que comprende una resina, un solvente o una base acuosa y un aditivo dispersante, así como un pigmento formado por una pluralidad de prismas metálicos laminados. En una realización particular, la pintura reflectante comprende una resina, pudiendo ser estas en bases acrílicas, epoxis, poliuretánicas, cloro caucho, polimetil metacrilato o similares, un solvente polar donde las cargas eléctricas positiva y negativa están separadas ejemplo agua o alcohol, y también en solventes no polares en que las cargas coinciden el xileno, tolueno, ciclohexanona, sustancias del tipo orgánico como pueden ser constituidas como ejemplo y un aditivo dispersante tipo poli electrolito, un alto polímero que contienen constituyentes iónicos pudiendo ser catiónicos o amónicos, así como un pigmento formado por una pluralidad de prismas metálicos o no metálicos laminados.

Gracias a la especial forma de los prismas metálicos y no metálicos, que en una realización preferente tienen forma hexagonal, el pintado puede realizarse en vertical, frente a los métodos que emplean esferas, donde dichas esferas se deslizarían por la superficie pintada debido a su peso y forma esférica, del mismo modo que ocurriría el deslizamiento si éstas se añadieran con posterioridad.

Así, si se ilumina la pintura de la invención con un foco, es decir con un solo rayo de luz que viaje desde la fuente a la pintura, pasa posteriormente convertirse en muchos rayos distintos que parten desde la pintura en múltiples direcciones. Además, a ciertos ángulos, que dependen de la posición del foco de luz, se podrá observar un reflejo directo del foco en la pintura. La intensidad del reflejo dependerá del satinado de la pintura, de la posición del pigmento, de los agujeros o zonas más oscuras en la aplicación de la misma, etc.

Por lo tanto la descripción detallada del comportamiento de la superficie iluminada tendrá mucho que ver con el modo como se acepta la luz en la propia superficie y que gracias a las láminas prismáticas mejora notablemente lo conocido en el estado de la técnica. Es decir, la pintura objeto de la presente invención efectúa la reflexión dentro del espectro visible (380 - 750 nm aproximadamente). En un segundo aspecto de la invención, el procedimiento de obtención de la pintura de la invención comprende las etapas de: a) quitar todo el aire presente de la superficie del pigmento y reemplazarlo por una resina;

b) romper los aglomerados de pigmento por impacto y cizallamiento; e

c) incorporar aditivos para estabilizar la dispersión.

Finalmente, en un último aspecto de la invención, el procedimiento de pintado de una superficie que comprende las etapas de:

a) aplicar una primera capa de pintura que comprende una resina, un solvente o una base acuosa y una pigmentación blanca birrefringente;

b) secar la primera capa de pintura; y

c) aplicar una segunda capa de una pintura como la descrita en la presente invención, con la misma resina y solvente o base acuosa que la primera capa.

Es necesario indicar en este punto que se considera una pintura como una mezcla uniforme dispersada con mayor o menor viscosidad dependiendo de su utilidad, y que contiene una resina o ligante, un pigmento orgánico, un disolvente volátil y unas cargas. La resina es un elemento con una naturaleza química muy diversa. En la presente invención por resina se entiende una resina acrílica en polvo (para la realización con solvente) o una resina acrílica al agua y poliuretanos (para la realización con base acuosa). En todo caso, los monómeros son fácilmente polimerizados a bajas temperaturas. Los aditivos que se emplean en el caso de la resina acrílica en polvo son antiespumantes, humectantes para la carga del pigmento y dispersante en base alcohólica que contienen un poder de dispersión manteniendo el pigmento y la resina en suspensión evitando posibles floculaciones. Las diferencias entre pintura al solvente o al agua son básicamente que la pintura al solvente necesita un disolvente puesto que la resina es en polvo. Este disolvente es un compuesto químico que se introduce en la fabricación de la pintura con la finalidad de mantener la resina, cargas y aditivos en estado líquido. Como ejemplo, se utilizan derivados alcohólicos o acetatos (tolueno, dimetilbenzol). Por otro lado, la pintura en base acuosa o al agua el disolvente que utiliza es el agua- En el proceso de fabricación de la pintura se necesitara de emulsionantes, antiespumante, plastificantes y diluyentes para mantener y homogenizar la pintura con el pigmento y las carga. Para ello se utilizara diluyentes que son compuestos químicos que darán la viscosidad adecuada y evitaran la floculación con el agua. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

Exposición de un modo detallado de realización de la invención La pintura objeto de la invención, que es del tipo que comprende una resina y un solvente o una base acuosa, se caracteriza porque incluye un pigmento en forma de prismas que son cuñas de material óptico que pueden refractar totalmente la luz, dependiendo del ángulo de incidencia. Estos prismas están hechos a partir de láminas metálicas, en una realización particular aluminio, plata u otros.

La forma de los prismas es variable. Así, los prismas pueden ser de forma triangular, cuadrada, pentagonal, hexagonal, heptagonal y así sucesivamente hasta un máximo de forma dodecagonal. No obstante, durante las pruebas realizadas se ha encontrado sorpresivamente que la forma hexagonal es la que maximiza la reflexión de la luz incidente, especialmente frente a las formas esféricas.

Además, como los prismas son superficies planas (láminas de planta prismática) es posible aplicar la pintura en vertical, ya que no deslizan como lo hacen las esferas, puesto que los prismas quedarán distribuidos en todas direcciones una vez aplicada la pintura con el pigmento. Los prismas son, en una realización particular, de color gris perla o blanco, aunque pueden hacerse en cualquier otro color en función de las circunstancias concretas de cada aplicación. En otra realización práctica, los prismas son transparentes.

Un aspecto fundamental en el proceso de fabricación de una pintura es la distribución homogénea de las partículas de pigmento en la disolución del ligante. Si esta etapa no es óptima, pueden aparecer una gran variedad de defectos, como la floculación, la disminución del brillo, el cambio de color, la flotación, las células de Bénard y la sedimentación. Todos estos aspectos son muy importantes para una pintura reflectante. Además, también pueden verse negativamente afectadas propiedades relacionadas con la reología de la pintura, como pueden ser el descuelgue y la nivelación. Así pues, en una primera etapa del procedimiento de obtención de la pintura descrita, se ha de quitar todo el aire presente en el pigmento (es decir, las láminas prismáticas) y reemplazarlo por una resina. Así pues, la interfaz sólido/gas (pigmento/aire) se transforma en una interfaz sólido/líquido (pigmento/resina). En una segunda etapa, y mediante energía mecánica (fuerzas de impacto y cizallamiento) se rompen los aglomerados de pigmento y se reduce su tamaño mediante un disco de dispersión universal (disco Cowles).

Finalmente, y en una tercera etapa, se estabiliza la dispersión, para prevenir la floculación incontrolada de los pigmentos, mediante aditivos dispersantes.

Se debe tener en cuenta la tensión superficial del líquido penetrante y el ángulo de contacto entre el pigmento y la resina. No es posible tener una tensión superficial elevada en combinación con un ángulo de contacto reducido, así que interesa tener un ángulo de contacto lo más reducido posible entre el pigmento y la solución de resina para poder acelerar la penetración del líquido en la estructura de la superficie a pintar.

El ángulo de contacto reducido se consigue aumentando la velocidad de penetración de la fase liquida. Esta se expresa mediante la ecuación de Washburn: di r

v =— =—— ϋ eos θ

dt 21η

donde interviene velocidad de penetración v, profundidad de penetración I, tiempo t, radio capilar r, viscosidad del líquido η, tensión superficial del líquido γ y ángulo de contacto Θ. De ella podemos deducir que con una viscosidad pequeña aumentamos la velocidad de humectación y también vemos la importancia del ángulo de contacto que conseguimos reducirlo mediante aditivos humectantes.

Por otro lado, los aditivos dispersantes son tensoactivos que están formados por una parte polar (hidrófila) y una parte apolar (hidrófoba). Debido a esta estructura, estas combinaciones moleculares son activas interfacialmente.

Los aditivos dispersantes (en la invención, poli-electrolitos) se absorben sobre la superficie del pigmento y, mediante mecanismos de repulsión electrostática y/o impedimento estérico, mantienen una distancia adecuada entre las partículas del pigmento, reduciendo así la tendencia a la floculación incontrolada.

En la superficie de las partículas de pigmento de una pintura líquida se acumula siempre cierta carga eléctrica. Mediante el uso de los aditivos dispersantes (poli-electrolitos), es posible aumentar estas cargas eléctricas y lograr que todas las partículas de pigmento posean una carga del mismo signo. Los contraiones se concentran en las proximidades de las superficies de los pigmentos (en la fase líquida) de modo que se forma una doble capa eléctrica. La estabilización aumenta en proporción al grosor de esta capa. El mecanismo de estabilización por repulsión electrostática es especialmente útil en sistemas de dispersión en agua de resinas como las empleadas en la presente invención.

Además, si los grupos afines al pigmento del aditivo se encuentran distribuidos de forma determinada por toda la molécula de éste, en lugar de estar confinados a una región específica, es posible actuar como puente entre varias partículas de pigmento y formar estructuras tridimensionales. El tamaño y estabilidad de tales flóculos son determinados por las interacciones aditivo-aditivo y aditivo-pigmento. En este caso, pueden aparecer estados de floculación controlada, en el que el grado de floculación depende de la estructura química. La defloculación genera un comportamiento de flujo newtoniano (aproximadamente newtoniano) y una reducción de la viscosidad. Los aditivos dispersantes mejoran la nivelación y permiten una mayor carga de pigmentos. Debido al pequeño tamaño de la partícula de los pigmentos se obtiene un alto grado de brillo y se incrementa la intensidad del color. Al mismo tiempo se mejora la transparencia de los pigmentos y poder cubriente de los pigmentos opacos. El nivel de floculación también influye en el color y el tono, por lo que estos aditivos son importantes en el proceso de fabricación de la pintura y en la propia pintura.

En los sistemas en emulsión, la repulsión electrostática es el principal mecanismo de estabilización del pigmento y, para ello, la invención emplea poli-electrolitos como aditivos dispersantes. Los aditivos dispersantes se absorben sobre la superficie del pigmento, transfiriendo de este modo su carga a la partícula del pigmento. Las cargas eléctricas reducen drásticamente la floculación y estabilizan la dispersión. En una realización particular, los aditivos dispersantes son sales de amonio y sodio de ácidos poli carboxílicos. La estabilización depende en gran medida del grosor de la doble capa eléctrica, este grosor se reduce de iones multivalentes.

Los sistemas acuosos basados en resinas hidrosolubles o en combinaciones de emulsiones y resinas hidrosolubles (sistemas híbridos) también pueden usar la repulsión electrostática para estabilizar el pigmento. Cualquier aditivo polimérico debe ser lo suficientemente polar como para garantizar la compatibilidad con el medio acuoso, aunque hay que tener en cuenta que una polaridad muy elevada podría afectar negativamente a la durabilidad del sistema.

Las moléculas polares experimentan una fuerza en un campo eléctrico que tienden a alinearlas con el mismo. El grado en que las moléculas se alinean con el campo depende de su momento dipolar, m que se define como el producto de la magnitud de las cargas parciales (d- y d+) por la distancia de separación entre ellas.

La unidad derivada del momento dipolar es el Coulomb-metro. Otra unidad es el Debye (D) definido como 1 D = 3,34. 10 ^"30 Cm.

Las moléculas polares tienen un momento dipolar cero, las moléculas polares siempre son mayores que cero y aumentan al aumentar la polaridad de la molécula. Los momentos dipolares estarán comprendidos entre cero y dos (D). Pudiendo tener átomos en forma lineal, triangular plana, tetraédrica, bipiramidal y octaédrica. Deben usarse cantidades de aditivos comprendidas entre 0,5 y el 2% sobre la cantidad de pigmento empleado.

En un ejemplo de aplicación práctica de la pintura de la invención, se aplica una primera capa de una pintura preparada para anclar al substrato a utilizar. Esta primera capa es de una pintura basada en una resina seleccionada entre acrílicas, epoxi, poliuretanos o una combinación de las mismas. En general, las resinas a utilizar pueden ser cualquiera de las comúnmente empleadas en pinturas. La pintura empleada en esta primera capa comprende un solvente o diluido en base agua adecuado, estando la pigmentación de la misma basada en pigmentos blancos birrefringentes, tales como la calcita (CaCC ), el rutilo (ΤΊΟ2), el nitrato de sodio (NaNOs) o la mica. En la realización preferida se emplea rutilo, dado que es el que mejores propiedades aporta.

Esta primera capa blanca tiene, por tanto, más de un índice de refracción, pudiendo ser dos o tres. Cuando el índice es diferente en dos direcciones al material se le llama también birrefractante, de tal forma que los rayos se separan en uno ordinario y los otros extraordinarios, más rápidos.

Una vez seca la primera capa, se aplica una segunda capa, compatible con la primera, misma resina y mismo solvente o base acuosa, con preferencia polar. Esta segunda capa de pintura se corresponde con la descrita anteriormente, es decir, que incorpora como pigmento los prismas hechos a partir de láminas metálicas. Los prismas quedarán distribuidos en todas direcciones y es posible que queden huecos por cubrir, por lo tanto se tiene que en la primera hay birrefracción, con lo que se evitan zonas nulas u obscuras.

Por otro lado, en la realización práctica con los prismas transparentes, se deja pasar toda la refracción de toda la primera capa birrefractante.

Se puede aplicar, en otra realización particular una capa de pinturas luminiscentes a base de aluminatos, que lógicamente merman la refractancia aunque permiten ver los obstáculos en la oscuridad.

Finalmente, se puede aplicar una pintura fluorescente y/o luminiscente, de tal forma que los rayos UV son absorbidos por la mayoría de la pintura luminiscente, llegando los menos perjudiciales a la pintura fluorescente y mitigando su degradación (cambio de color).