ES2131685T5 - Procedimiento para la preparacion de una dispersion de pigmentos metalicos para utilizar en una pintura o una tinta y dispersion de pigmentos obtenida de esta manera. - Google Patents

Procedimiento para la preparacion de una dispersion de pigmentos metalicos para utilizar en una pintura o una tinta y dispersion de pigmentos obtenida de esta manera.

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ES2131685T5 ES94915038T ES94915038T ES2131685T5 ES 2131685 T5 ES2131685 T5 ES 2131685T5 ES 94915038 T ES94915038 T ES 94915038T ES 94915038 T ES94915038 T ES 94915038T ES 2131685 T5 ES2131685 T5 ES 2131685T5
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Abstract

SE PROPONEN DISPERSIONES DE PIGMENTO METALICO, QUE CONSISTEN EN PIGMENTOS METALICOS EN FORMA DE PLAQUITAS ELABORADOS MEDIANTE MOLIDO CON UN AGLOMERANTE O UNA SOLUCION DE AGLOMERANTE, NO CONTENIENDO LOS PIGMENTOS PRODUCTOS DE REACCION O DESCOMPOSICION DE ACIDOS GRASOS PRODUCIDOS MEDIANTE REACCION CON EL PIGMENTO EN PRESENCIA DE OXIGENO ATMOSFERICO, O MENOS DE 0,01 % EN PESO DE TALES PRODUCTOS DE REACCION O COMPOSICION. SE DESCRIBE TAMBIEN UN PROCESO PARA LA ELABORACION DE TALES DISPERSIONES, SIENDO MOLIDOS LOS PIGMENTOS CON AGLOMERANTE EN UN MECANISMO DE MOLINO DE BOLA, Y LA UTILIZACION DE TALES DISPERSIONES EN LA ELABORACION DE PINTURAS, COLORANTES Y TINTAS, EN PARTICULAR TINTAS DE IMPRESION.

Description

Procedimiento para la preparación de una dispersión de pigmentos metálicos para utilizar en una pintura o una tinta y dispersión de pigmentos obtenida de esta manera.
La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una dispersión de pigmentos metálicos para utilizar en una pintura o una tinta, especialmente una tinta de imprenta. Las tintas y pinturas que contienen pigmentos metálicos en formas lamelares, tienen un campo de aplicación muy amplio. Se utilizan en la industria de las pinturas como colorantes denominados metálicos para el lacado de automóviles, máquinas y similares. En la industria de las tintas de imprenta se utilizan para la preparación de tinta de imprenta para efectos metálicos y de fantasía, pero también para el recubrimiento superficial de materiales de embalaje mediante procedimientos de impresión con vistas a sustituir así el costoso revestimiento con láminas metálicas. Sirven particularmente para el empaquetado de alimentos y productos estimulantes.
La preparación de pigmentos metálicos, independientemente de la utilización a la que se destinen, se efectúa moliendo arena, lentejuelas o pigmentos gruesos en varios pasos hasta lograr la finura o granulometría deseadas. Se machaca así, por ejemplo, aluminio, bronce, de oro, cobre o cinc por molturación en un molino de bolas en presencia de cuerpos molturadores redondos, más duros o se reduce por apisonado. El proceso de molturación puede ejecutarse en húmedo, como por ejemplo con el aluminio en presencia de gasolina diluyente o bien en seco, como por ejemplo con el bronce de oro o cobre.
En el proceso de molturación en húmedo, la suspensión obtenida en el molino de bolas es prensada en un filtro-prensa en el que se produce una torta de filtro, por ejemplo, con el aluminio, con un contenido de disolvente del 20% aproximadamente. Esta torta de filtro debe ser secada para dar un polvo que se emplea en muchas pinturas y tintas de imprenta y frecuentemente ha de ser amasado nuevamente con otros disolventes para obtener una pasta.
Los pigmentos metálicos tienen tina estructura lamelar con un factor de forma (relación entre el diámetro y el espesor) de 10-500. Unicamente esta forma en partículas posibilita, debido al comportamiento de reflexión, un efecto plateado o dorado metálico. En la molturación de arena, lentejuelas o pigmentos gruesos como material de partida se producen siempre nuevas superficies. Por consiguiente, en la trituración es necesario agregar un producto auxiliar de molturación ("lubricante"). Por el recubrimiento de la superficie de los pigmentos metálicos con el lubricante así como una reacción entre la superficie de los pigmentos metálicos y el lubricante, por ejemplo, formando jabones metálicos, se produce una soldadura en frío y por tanto se evita un deterioro importante del efecto óptico de las partículas metálicas. Habitualmente se utiliza como producto auxiliar de molturación ácidos grasos o sus derivados, con el aluminio preferentemente ácido esteárico y oleico y con el bronce de oro y el cobre preferentemente ácido esteárico. Con estos productos auxiliares de molturación se alcanza además el control de las propiedades "leafing" y "non-leafing" de los pigmentos, que son nuevamente decisivas para la óptica y adhesión de los pigmentos.
En la trituración de pigmentos metálicos con la adición de ácidos grasos o sus derivados, en presencia del oxigeno del aire, además de los jabones metálicos, se generan también productos indeseados de descomposición de ácidos grasos, ante todo aldehídos y ácidos orgánicos, que se adhieren a 1a superficie de los pigmentos metálicos y no pueden eliminarse mediante los procedimientos usuales. Además de eso, los pigmentos metálicos así producidos poseen, debido a los productos de descomposición antes citados, puede estar por ejemplo presente el ácido butírico, un típico olor desagradable que se conserva también en el producto final. Precisamente cuando se utiliza estos pigmentas metálicos en el sector de los comestibles, esto no es aceptable debido a razones sensoriales.
En la molturación en húmedo del aluminio en presencia de gasolina diluyente como agente de molturación y un producto auxiliar de molturación, como por ejemplo el ácido oleico, la necesidad de eliminar la gasolina diluyente ocasiona además otras desventajas. Estas consisten principalmente en que surgen residuos de condensación y de destilación así como que es necesario garantizar la eliminación de los lodos residuales que se producen en la regeneración del disolvente. Para su utilización en tinta de imprenta, la torta de filtro obtenida por el proceso de molturación en húmedo, debido a la gasolina diluyente contenida, sólo es relativamente adecuada, por lo que la misma debe secarse en polvo con gasto adicional y frecuentemente con deterioro simultáneo de la calidad del pigmento y después hay que amasarla frecuentemente con otro disolvente para transformarla en una pasta. Los residuos de la gasolina diluyente que se producen durante el secado a fondo del pigmento hacen a menudo imposible su utilización como tintas de imprenta, puesto que durante su aplicación no sólo tienen un olor desagradable sino que pueden influir también negativamente en las propiedades de empleo.
Por la patente US-33 89 105 se conoce un procedimiento de molturación en el que se muelen pigmentos metálicos en presencia de resinas fluorocarbonadas y un producto auxiliar de molturación, como por ejemplo el ácido esteárico. Este procedimiento de molturación puede realizarse tanto en seco como en húmedo. En este procedimiento se obtiene un polvo metálico recubierto con resina fluorocarbonada que es problemático por razones medioambientales.
Por la patente US-50 45 114 se conoce un procedimiento parecido, en el que se muelle pigmentos de aluminio revestidos con ácido esteárico junto con una resina termoplástico o una resina teroendurecible como ligante. Como ligante se utiliza un material que es de fácil fluencia a temperaturas incrementadas y que se endurece bajo una forma final lisa y uniforme (termoendurecimiento) o se solidifica (termoplásticamente). Este pigmento de aluminio se utiliza como pintura en polvo y exige por tanto una técnica de aplicación especial.
Además, por la patente FR-A-26 62 702 se conoce un procedimiento en el que se obtiene un pigmento metálico "sin olor", se muele el pigmento en húmedo y a continuación se funde en una materia termoplástico. En este procedimiento no se puede garantizar una encapsulación completa de los pigmentos metálicos. Además de eso, en este costoso proceso, a temperatura incrementada únicamente se vaporiza una parte de los constituyentes lubricantes de olor.
En la patente CH-A-412 158 se describe un procedimiento de preparación de una dispersión de pigmentos de aluminio para su utilización en pinturas o tintas, en el que se muele en pigmentos de aluminio en forma lamelar un granulado de aluminio en un molinote bolas en presencia de un polímero de óxido de etileno-óxido de propileno líquido que presenta un peso molecular comprendido entre 1.500 y 2.000 así como en presencia de gasolina diluyente. El proceso de molturación se ejecuta en ausencia del ácido esteárico empleado en los otros procesos de molturación conocidos que se utiliza habitualmente como producto auxiliar de molturación. La gasolina diluyente utilizada se elimina lo más pronto posible inmediatamente después del proceso de molturación. Después de ello, la dispersión de pigmentos así obtenida se transforma en pintura o tinta añadiéndole ligantes usuales y otros aditivos.
Además, en la patente EP-A-134 676 se describe un procedimiento de preparación de una pasta de pigmentos metálicos en el que se muele primeramente, partiendo de granulado metálico en presencia de un líquido orgánico, preferentemente gasolina diluyente, pigmentos metálicos lamelares en un molino de bolas, y a continuación se mezcla la dispersión así obtenida con un disolvente orgánico que contiene eventualmente el mismo líquido orgánico que la dispersión de pigmentos metálicos. Inmediatamente después del mezclado de ambos componentes, se espesa la mezcla eliminando a fondo el líquido orgánico para obtener una pasta transformable en pelets sólidos o granulados. Mediante esta actuación se evita las desventajas en el manejo del pigmento metálico que son debidas a la formación de polvo.
Finalmente, por la patente US-A-51 56 677 se conoce un procedimiento para modificar la superficie metálica de los pigmentos metálicos en el que se puede agregar ya en el curso de la trituración de los pigmentos metálicos un compuesto que produce la modificación. El proceso de molturación tiene lugar, en cambio, con los productos auxiliares de molturación, como por ejemplo ácido esteárico y oleico, y en presencia de disolventes apropiados, preferentemente gasolina diluyente. Mediante la modificación superficial de las partículas de pigmentos metálicos, el pigmento metálico resulta muy apropiado para ligante acuoso que se agrega posteriormente en el proceso de molturación de la dispersión de pigmentos metálicos para la preparación de pinturas metálicas. Este procedimiento conocido no evita tampoco las desventajas expuestas anteriormente que son debidas a la generación de productos de reacción de ácidos grasos y a la eliminación de la gasolina diluyente.
Partiendo de este estado conocido de la técnica y las desventajas que el mismo conlleva, el objetivo de la presente invención es preparar una dispersión de pigmentos metálicos que no presente olores desagradables después de su empleo. Además, es necesario ofrecer un procedimiento fácil de realizar, con el que se eviten los residuos indeseados del lubricante así como los compuestos químicos indeseados del lubricante con el pigmento metálico, y obtener con ello una mayor libertad en la elaboración de las dispersiones, pudiendo evitarse también en la molturación en húmedo el empleo hasta ahora usual de gasolina diluyente. Por la patente DE-OS-42 23 384 se conoce un procedimiento que permite reducir el contenido de lubricantes convencionales. Pero este procedimiento resulta muy costoso, no es posible eliminar completamente el lubricante y los pigmentos metálicos así producidos presentan como antes el olor típico conocido, mientras que el procedimiento según la invención es susceptible de ser puesto en práctica de una manera fácil y con éxito. Con ayuda del procedimiento de acuerdo con la invención, se prepara además pigmentos metálicos lamelares que presentan una adhesión mejorada y por tanto una mejor capacidad de revestimiento y laminación.
De acuerdo con la invención se alcanza este objetivo por el procedimiento según la reivindicación 1 la dispersión de pigmentos metálicos según la reivindicación 6.
Se ha comprobado sorprendentemente que un gran número de los materiales empleados usualmente como ligantes en pinturas y tintas pueden desempeñar la función del agente auxiliar de molturación. Estos ligantes pueden seleccionarse dentro del grupo consistente en resinas alquídicas, de poliéster, de cloruro de polivinilo, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliestirenos, polialefinas, resinas de cumarona-indeno, hidrocarbonadas, cetónicas, de aldehído, formaldehído aromáticas, derivados de celulosa, poliuretanos. Todos estos ligantes que se mezclan para la preparación de tintas y pinturas con el pigmento metálico o el producto de pigmento metálico, para dar lugar a la tinta terminada o a la pintura terminada, desempeñan de una parte la función de un lubricante, puesto que utilizando este ligante puede tener lugar una reacción superficial entre los grupos laterales reactivos del ligante y el pigmento metálico, pero por otra parte no aparecen los productos de descomposición de olor indeseados. Por consiguiente, se evita la soldadura en frío de los pigmentos metálicos en el proceso de molturación y se puede impedir el riesgo de explosión durante la producción de pigmentos de aluminio sin utilizar gasolina diluyente o análogos. Como disolvente son apropiados los alcoholes, ésteres, aceites minerales de alto punto de ebullición que contienen aromas, exentos de aromas, aromáticos puros y agua. Al utilizar el ligante o la solución de ligante durante la molturación, en el proceso de preparación de los pigmentos metálicos se produce ya la dispersión de pigmentos metálicos acabada, a la que se puede agregar, antes de su utilización (impresión, lacado), otros aditivos como por ejemplo plastificantes, otros disolventes y eventualmente también otros aditivos. Como plastificante se puede utilizar productos a base de ácido ftálico, ácido adípico, ácido sebácico, ácido fosfórico y productos clorados. Se puede emplear también como aditivos adicionales los 30 emulsionantes, agentes antisedimentación, agentes antiespumantes, agentes de deslizamiento, agentes humectantes, agentes mejoradores de adhesión, ceras, como por ejemplo PE-amida, ceras de PTFE y PP. La elección del ligante correspondiente o de la solución de ligante como producto auxiliar de molturación y eventualmente otros aditivos puede considerarse pues ya durante el proceso de preparación según los usos posteriores de la dispersión de pigmentos metálicos, lo que simplifica notablemente el proceso de preparación y su utilización posterior. El ligante puede ser un constituyente no volátil de la pintura o tinta.
El procedimiento de preparación de la dispersión de pigmentos metálicos según la invención se ejecuta llevando a cabo el proceso de molturación en un molino de bolas en el que se muele el pigmento metálico a partir de una arena fina, lentejuelas o pigmentos gruesos con una granulometría de menos de 30 \mum en presencia de por lo menos uno de los ligantes antes mencionados que se encarga de la función del producto auxiliar de molturación, y eventualmente uno de los disolventes citados anteriormente. La proporción de la solución de ligante en la dispersión de pigmentos metálicos está comprendida entre el 20 y 90% en peso aproximadamente, por lo que se sitúa claramente por encima de la proporción del lubricante agregado usualmente como producto auxiliar de molturación que está presente entre el 1 y 7% en peso.
La dispersión de pigmentos metálicos así preparada no presenta productos de reacción o de descomposición de los ácidos grasos, que surgen de la reacción con el 25 pigmento metálico y se adhieren a la superficie del pigmento metálico. Los productos finales, una vez eliminado y evaporado el disolvente, no tienen olores molestos que pudieran afectar sensorialmente, y las tintas pinturas presentan una excelente adherencia.
Por la patente DE-41 35 095 se conoce un procedimiento para preparar polvos metálicos extremadamente pequeños, en el que se muele el polvo metálico mediante bolitas de óxido de metal, pudiendo realizarse el proceso de molturación en el mismo líquido en el que están suspendidas las partículas metálicas. Debido al diferente campo de aplicación y particularmente a su tamaño (gama de nm en comparación con la gama de \mum usual en los pigmentos metálicos) y a la disponibilidad de las partículas metálicas, no parece ser fácil el traslado del procedimiento conocido a la producción de las dispersiones de pigmentos metálicos del presente caso.
Son pigmentos metálicos apropiados el aluminio, cobre, cinc o una aleación de estos metales. La dispersión de pigmentos metálicos contiene de 10 a 80% en peso de pigmento metálico y de 90 a 20% en peso de solución de ligante. Una dispersión de pigmentos metálicos que contiene pigmento de aluminio consta de 10 a 60% en peso, preferentemente de 40 a 60% en peso de pigmento de aluminio y de 90 a 40% en peso, preferentemente de 60 a 40% en peso de solución ligante. Una dispersión de pigmentos metálicos que contiene pigmento de bronce de oro o pigmento de cobre compuesto de una aleación de Cu/Zn se compone de 20 a 70% en peso, preferentemente de 40 a 60% en peso de pigmento de bronce de oro o de cobre y 80 a 30% en peso preferentemente de 60 a 40% en peso de solución de ligante. Una dispersión de pigmentos metálicos que contiene pigmento de cinc se compone de 10 a 80% en peso, preferentemente de 40 a 60% en peso de pigmento de cinc y de 90 a 20% en peso, preferentemente de 60 a 40% en peso de solución ligante.
A continuación se describirá con más detalle la presente invención con ayuda de ejemplos.
Los componentes indicados en los ejemplos son echados en un molino de bolas y molidos hasta alcanzar la finura 30 deseada del pigmento metálico.
Se obtiene de este modo un concentrado de colorante que hay que regular a la viscosidad necesaria antes de su empleo en la impresión por dilución con un disolvente apropiado.
Ejemplo 1 no de acuerdo con la invención
70% en peso de polvo grueso de latón (aproximadamente 90% de cobre, aproximadamente 10% de cinc, menos del 1% de aluminio) < 30 \mum
7,5% en peso de polivinilbutiral (vendido bajo la marca Pioloform® BL 18 de la firma Wacker, Burghausen)
18% en peso de etanol
4,5% en peso de acetato de etilo.
La tinta obtenida a partir de los componentes indicados presenta en la impresión mediante rasqueta un buen efecto metálico. Esta prueba de impresión, una vez eliminado y evaporado el disolvente, no presenta olor alguno.
Ejemplo 2
17% en peso de polvo grueso de aluminio <30 \mum
16% en peso de algodón colodión AH27 al 70% (vendido por la firma Hagedom, Osnabrück)
53% en peso de etanol
14% en peso de acetato de etilo
La tinta obtenida a partir de estos componentes presenta en la inmersión mediante rasqueta un buen efecto metálico. Esta prueba de impresión, una vez eliminado y evaporado el disolvente, no presenta olor alguno.
Ejemplo 3 no de acuerdo con la invención
40% en peso de polvo grueso de latón (aproximadamente 85% de cobre, aproximadamente 15% de cinc, menos del 1% de aluminio) < 30 \mum
15% en peso de polivinilbutiral (vendido bajo la marca Pioloform®BL 18 de la firma Wacker, Burghausen)
36% en peso de etanol,
9% en peso de acetato de etilo.
La tinta obtenida a partir de estos componentes indicados presenta en la inmersión mediante rasqueta un buen efecto metálico. Esta prueba de impresión, una vez eliminado y evaporado el disolvente, no presenta olor alguno.
Ejemplo 4
40% en peso de polvo grueso de latón (aproximadamente 70% de cobre, aproximadamente 30% de cinc, menos del 1% de aluminio) < 30 \mum
50% en peso de dispersión de resina acrílica acuosa con 35% de contenido de sólidos (vendido bajo la marca Zinpol® 146 de la firma Zinchem, Somerset, N.J. USA)
10% en peso de agua
La tinta obtenida a partir de los componentes indicados presenta en la inmersión mediante rasqueta un buen efecto metálico. Esta prueba de impresión, una vez eliminado y evaporado el disolvente, no presenta olor alguno.

Claims (13)

1. Procedimiento de preparación de una dispersión de pigmentos metálicos para utilizar en una pintura o en una tinta, especialmente una tinta de imprenta, en el que se muele el pigmento metálico en un molino de bolas partiendo de un polvo grueso de metal o un granulado de metal en presencia de por lo menos un ligante o una solución de ligante para la citada pintura o la citada tinta, pero en ausencia de ácidos grasos o derivados de ácidas grasos, en particular ácido esteárico o ácido oleico, en el que se selecciona al ligante que sirve de producto auxiliar de molturación dentro del grupo consistente en resinas alquidicas, de poliéster, cloruro de polivinílo, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliestirenos, poliolefinas, resinas de cumarona-indeno, hídrocarbonadas, cetónicas, de aldehído, formaldehído aromáticas, derivados de celulosa, poliuretanos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el polvo grueso de metal presenta una granulometría de menos de 30 \mum.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la proporción de solución ligante en la dispersión de pigmentos metálicos es del 90-20% en peso.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se utiliza como disolvente para la solución de ligante durante la molturación al menos parcialmente un disolvente empleado en la pintura o la tinta.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se selecciona el o los diversos disolventes de la solución de ligante dentro del grupo compuesto por alcoholes, ésteres o aceites minerales de alto punto de ebullición que contienen aromas, libres de aromas, aromáticos puros así como el agua.
6. Dispersión de pigmentos metálicos para utilizar en una pintura o una tinta, en particular una tinta de imprenta, caracterizada porque se obtiene por el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que se selecciona el ligante o los diversos ligantes dentro del grupo consistente en resinas alquídicas, de poliéster, cloruro de polivinilo, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliestirenos, poliolefinas, resinas de cumarona-indeno, hidrocarbonadas, cetónicas, de aldehído, formaldehído aromáticas, derivados de celulosa, poliuretanos y porque no contiene gasolina diluyente.
7. Dispersión de pigmentos metálicos según la reivindicación 6, caracterizada porque el pigmento metálico es aluminio, cobre, cinc o una aleación de estos metales.
8. Dispersión de pigmentos metálicos según una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizada porque se selecciona el o los diversos disolventes para la solución de ligante dentro del grupo compuesto por alcoholes, ésteres, aceites minerales de alto punto de ebullición que contienen aromas, libres de aromas, aromáticos puros así como el agua.
9. Dispersión de pigmentos metálicos según una de las reivindicación 6 a 8, caracterizada porque contiene 10-60% en peso, preferentemente 40-60% en peso de pigmento de aluminio y 90-40% en peso, preferentemente 60-40% en peso de solución ligante.
10. Dispersión de pigmentos metálicos según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque contiene 20-70% en peso, preferentemente 40-6O% en peso de un pigmento de bronce de oro compuesto de aleación de Cu/Zn o pigmento de cobre y 80-30% en peso, preferentemente 60-40% en peso, de solución ligante.
11. Dispersión de pigmentos metálicos según una de las reivindicación 6 a 8, caracterizada porque contiene 10-80% en peso, preferentemente, 40-60% en peso de pigmento de cinc, y 90-20% en peso, preferentemente 60-40% en peso, de solución ligante.
12. Dispersión de pigmentos metálicos según una de las reivindicación 6 a 11, caracterizada porque el ligante es un componente no volátil de la pintura o de la tinta.
13. Utilización de la dispersión de pigmentos metálicos según una de las reivindicaciones 6 a 12 para la preparación de pinturas y tintas, en especial tintas de imprenta.
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