ES2219503T3 - Granulado de pigmento para la coloracion de medios no polares asi como procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Granulado de pigmento para la coloracion de medios no polares asi como procedimiento para su fabricacion.

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Abstract

Granulado de pigmento para la coloración de medios no polares como asfalto, betún, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos, fabricado a partir de una mezcla que comprende pigmentos, mezclas de ceras no ionógenas y/o ceras con ionogenidad aniónica y/o ceras con ionogenidad catiónica, así como al menos un dispersante para sistemas polares así como, dado el caso, disolventes.

Description

Granulado de pigmento para la coloración de medios no polares así como procedimiento para su fabricación.
La invención se refiere a granulados de pigmento para la coloración de medios no polares como asfalto, betún, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos así como a procedimientos para la fabricación de tales granulados.
Para la coloración de sustancias no polares, en especial de asfalto y plásticos también se emplean en la actualidad (además de pigmentos orgánicos) pigmentos inorgánicos, en especial basados en distintos óxidos de hierro. Los granulados de pigmento muestran en este sentido ventajas muy considerables respecto a polvos y pastas, por ejemplo en la manipulación, en evitar polvo en suspensión y similares, pero también en cuanto a sus propiedades de dispersión.
Del documento DE-A12908202 se conocen preparados de hidrocarburos que contienen agua (con 30% al 80% en agua) como granulados en perla para emplear para tintes en la industria del cemento. Esta técnica no es aplicable para otros pigmentos, y los granulados con tales contenidos en agua son fundamentalmente desfavorables, también para finalidades de uso en el sector de las sustancias asfálticas y plásticos.
Del documento DE-A12940156 se conocen pigmentos que se granulan junto con aglutinantes mediante granulación por pulverización. Los granulados de pigmento así preparados son de utilidad para la fabricación de tintes coloreados, colores de plásticos, pinturas y similares. No existe referencia alguna a la coloración de materiales de construcción, asfalto y similares.
Del documento EP-A20191278 se conocen granulados coloreados con más del 5% en peso hasta el 50% en peso de agua para materiales de construcción.
El documento EP-A10567882 describe granulados compuestos, de compactación y de pulverización con aglutinantes como, especialmente, aceite mineral, ceras, parafina y similares, que deben servir, entre otros, para tintes de asfalto. Además de los aglutinantes se debe poder usar sustancias como sulfonato de lignina, melaza, almidón y similares. De acuerdo con esta descripción, las sustancias como el sulfonato de lignina no se usan solas como aglutinante.
El documento EP-A-0651031 describe un procedimiento para la coloración de medios orgánicos mediante granulados de pigmento inorgánicos. El procedimiento ahí descrito prevé la adición de aceites con una viscosidad cinemática a 40ºC de 1,6 a 1500 mm^{2}/s como aglutinante.
El documento EP-A-0257423 da a conocer pigmentos y cargas hidrófobos para la incorporación en plásticos. Los aglutinantes ahí descritos comprenden organopolisiloxanos y poliorganohidrogenosiloxanos.
El documento EP-A-0418683 da a conocer procedimientos mediante microgranulados de pigmento de fase mixta de rutilo para su fabricación y su uso para la coloración de plásticos, pinturas, materiales de construcción, esmaltes y barnices de cerámica. Como aglutinantes se describen poli(acrilato de sodio) o poli(acrilato de amonio) y aceite de silicona.
Por "granulados" se entiende en el contexto de esta descripción aquel material cuyo tamaño de partícula medio ha aumentado mediante una etapa de tratamiento en comparación con los materiales de partida. Por tanto, "granulados" no comprende sólo los granulados por pulverización y granulados por compactación, sino también, por ejemplo, productos de un tratamiento en medio húmedo con consiguiente fragmentación.
Debido a las considerables ventajas en comparación con los polvos, pastas y similares, los granulados se usan industrialmente desde hace décadas a gran escala. La granulación también se lleva a cabo desde hace tiempo para el procesamiento de pigmentos.
Actualmente se han realizado experiencias con granulados de pigmento en otras áreas, en las que no se transfiere fácilmente la coloración de materiales de construcción, asfalto y similares. En la práctica los granulados, que en teoría deberían ser casi perfectamente adecuados, se muestran frecuentemente como inconexos debido a que no combinan entre ellos todas las propiedades requeridas.
Así se consigue frecuentemente una buena resistencia del granulado, que impide su destrucción en el envasado y transporte y dificulta la formación de polvo en suspensión; pero por otro lado se puede perjudicar con esto la dispersabilidad, y esto no conviene al colorido homogéneo deseado y al desarrollo de poder colorante necesario.
Por otro lado, los granulados con muy buen poder colorante y baja dispersabilidad son normalmente demasiado blandos y se deshacen justo antes de la incorporación en el asfalto o plástico, lo que lleva a una formación de polvo en suspensión demasiado pronunciada, a restos en los envases, a una menor capacidad de fluidez y frecuentemente a dosificaciones erróneas.
De las múltiples posibilidades de la granulación se lleva a cabo en la práctica la granulación por pulverización, mientras que por ejemplo la granulación en lecho fluidizado, totalmente comparable en teoría, no ha dado lugar hasta ahora a ningún granulado que se pueda usar.
Últimamente se han conocido propuestas para renunciar completamente a los granulados y en lugar de estos usar polvos recubiertos. Como ejemplo se menciona el documento WO 97/20892. Se está a la expectativa de ver si de esta forma se evitan distribuciones amplias de tamaños de partículas a partir de aglutinaciones, etc., y si se usan tales polvos recubiertos sin provocar problemas de polvo en suspensión, como era típico en el estado de la técnica antes de la incorporación de los granulados de pigmento.
Para el fomento de la dispersión y distribución de los granulados de pigmento se usan medios tensioactivos y aglutinantes, que se seleccionan de forma que el granulado se destruye con el efecto de dispersión deseado. Para la coloración de medios no polares, como especialmente asfalto y plásticos se usan tradicionalmente como aglutinantes para la mezcla que se ha de granular compuestos hidrófobos como aceites y ceras, que garantizan una dispersabilidad suficiente de los granulados en el medio de aplicación hidrófobo. En las mezclas que se han de granular, basadas en disolventes no polares, por un lado, son desventajosos los altos costes en comparación con una mezcla por ejemplo basada en agua y por otro lado, que en el secado por pulverización de los granulados para los aglutinantes orgánicos que se evaporan como aceites y ceras, se requieren dispositivos técnicos y medidas de seguridad especiales.
Sin embargo, las mezclas de medio tensioactivo y aglutinante basadas en agua, para las que son adecuados medios tensioactivos y aglutinantes solubles en agua como especialmente el sulfonato de lignina y similares, presentan la desventaja de que con ellas no se consigue una distribución homogénea del pigmento en un medio de aplicación no polar como el asfalto, betún o plástico. Esto lleva a una coloración irregular que no es deseable.
Es por tanto un objetivo esencial de la invención, partiendo de este antecedente proponer un procedimiento para la coloración de medios no polares como el asfalto, betún, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos mediante granulados de pigmento, que fomenten el efecto de coloración mediante los pigmentos y que simultáneamente mejore la dispersión del pigmento en un medio de aplicación no polar. Además es un objetivo de la invención disponer un procedimiento con el que se fomente la pulverizabilidad del granulado.
Para la consecución de este objetivo sirven las características definidas en las reivindicaciones independientes.
Se describen configuraciones ventajosas en las reivindicaciones subordinadas.
El objetivo de la invención se consigue de modo que los pigmentos, especialmente el óxido de hierro y/o los pigmentos de negro de humo, se mezclen en la fabricación de los granulados de pigmento con mezclas de ceras no ionógenas y/o ceras con ionogenidad aniónica y/o ceras con ionogenidad catiónica y al menos un dispersante para sistemas polares. En este sentido se encuentra de forma sorprendente que el medio para el fomento de la coloración y de la distribución del pigmento en el medio no polar actúa según la presente invención de modo que genera un recubrimiento lipófilo sobre el granulado, por el que se fomenta de forma sorprendente la dispersión y, por tanto, la distribución homogénea del pigmento en medios no polares como el asfalto, betunes, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos y en consecuencia también la coloración de los medios no polares.
En el uso de las ceras se ha de observar que la cera posea así mismo una gran resistencia a arañazos así como también resistencia a la abrasión. Las ceras con estas propiedades poseen, en una realización preferida de la invención, un punto de fusión en el intervalo de 50 a 200ºC, preferiblemente de 50 a 130ºC.
Carece de importancia en la presente invención que las ceras sean de origen natural o sintético. Sin embargo, preferiblemente se usan ceras sintéticas como ceras de polialquileno, en especial ceras de polietileno, ceras de polietilenglicol, ceras de parafina, ceras de estireno - acrilato, ceras de politetrafluoroetileno y similares.
Se usan mezclas de cera en la que se pueden usar tanto las mezclas de ceras con ionogenidad aniónica y/o catiónica como también las mezclas de ceras no ionógenas y ceras con ionogenidad aniónica o catiónica. Se prefiere usar especialmente mezclas de cera de polietileno y cera de estirenoacrilato o mezclas de cera de polietileno y cera de parafina.
Para el aumento del contenido en sólido, en especial del contenido en pigmento, en la mezcla que se ha de granular se usan de acuerdo con la invención medios de dispersión o dispersantes para sistemas polares, que facilitan la condensación del pigmento sólido tras la adición de disolventes polares como, especialmente, agua así como la conformación del granulado, especialmente en el secado por pulverización. Por último es especialmente ventajoso si las mezclas de cera anteriormente mencionadas están contenidas en la mezcla que se ha de granular. En esta realización preferida se produce un efecto sinérgico, en el que tanto el contenido en pigmento en la mezcla que se ha de granular, como la conformación de granulado aumentan, así como también incrementa la homogeneidad de la coloración en el medio no polar.
En el marco de la presente invención, los dispersantes se definen en Römpp Chemie Lexikon, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Nueva York, tomo 9, 1990, página 1010, como medios que facilitan la dispersión de partículas en un medio de dispersión, en el cual disminuyen la tensión interfacial entre ambos componentes.
Los dispersantes para sistemas polares en la mezcla que se ha de granular se pueden elegir en la presente invención entre compuestos hidrófilos y anfóteros, ionógenos y no ionógenos. Preferiblemente estos medios se pueden elegir entre compuestos mono- o polihidroxi, compuestos mono- o polihidroxiamino, (poli)carboxilatos, poliacrilatos, sulfonatos de lignina, éteres de poliglicol sulfatados, condensados de melaminformaldehído, condensados de naftalinformaldehído, sulfonatos de alquilo, arilo o alquilarilo, poliglicoles, derivados de poliglicol, PVP, poliéteres, derivados de celulosa o combinaciones de estos compuestos.
Como compuestos monohidroxi se pueden usar alcoholes monovalentes, primarios, secundarios o terciarios sustituidos con alquilo o no sustituidos, como por ejemplo el 1-propanol, 2-metil-1-propanol, 2-metil-2-propanol y similares. Se prefieren alcoholes de C_{3} en adelante. Los compuestos polihidroxi que se usan de acuerdo con la invención comprenden alcoholes multivalentes sustituidos con alquilo o no sustituidos, por ejemplo dioles, glicoles como etilenglicol y polialquilenglicoles, glicerina, alcoholes de azúcares como sorbitol e ionisitol, trimetilolpropano y similares. Preferiblemente se usan en la presente invención el 2-metil-1-propanol y los glicoles.
Los compuestos monohidroxiamino usados como dispersantes comprenden aminoalcoholes monovalentes, primarios, secundarios o terciarios, sustituidos con alquilo o no sustituidos, como por ejemplo el 2-amino-1-propanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-1-propanol, 2-amino-2-metil-1-propanol y similares. Se prefieren aminoalcoholes de C_{3} en adelante. Como compuestos polihidroxiamino de acuerdo con la invención se pueden usar alcoholes multivalentes, sustituidos con alquilo o no sustituidos como por ejemplo 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol y similares. En una realización preferida de la presente invención se usa 2-amino-2-metil-1-propanol.
Se pueden usar junto a estos otros compuestos con peso molecular relativamente bajo (preferiblemente C_{1} a C_{100}, se prefiere especialmente de C_{2} a C_{50}, en especial de C_{3} a C_{25}), que portan uno o varios grupos hidrófilos. En este sentido pueden tratarse de grupos NH_{2}- y OH-, pero también de grupos éter, grupos carboxilo, funciones ácidas y similares, dado el caso también en forma neutralizada (sal).
La cantidad total usada en medios que fomentan la coloración y la distribución del pigmento en medios no polares en el procedimiento según la invención para la fabricación de los granulados de pigmento, es al menos de 0,01% en peso, preferiblemente de 0,1 a 5% en peso y especialmente preferido de 0,4 a 3,5% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla que se ha de granular.
La cantidad total en dispersantes usados para sistemas polares en el procedimiento según la invención para la fabricación de granulados de pigmento es de al menos 0,05% en peso, preferiblemente de 0,1 a 3% en peso y especialmente preferido de 0,25 a 1,7% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla que se ha de granular.
Según la invención los pigmentos se pueden combinar como mezcla de polvo o como suspensión en un disolvente con mezclas de ceras no ionógenas y/o ceras con ionogenidad aniónica y/o ceras con ionogenidad catiónica y al menos un dispersante para sistemas polares. Las mezclas resultantes se pueden producir mediante condensación, compactación, compresión, aglomerado, pulverización, secado en lecho fluidizado o mediante granulación por composición o mediante combinaciones de los procedimientos mencionados. Preferiblemente se usan procedimientos de pulverización.
El uso de los granulados en mezclas con medios no polares como asfalto, betún, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos comprende modos de procesamiento conocidos y usuales.
Los ejemplos siguientes sirven de explicación de la invención.
Ejemplo 1 a 4
Se fabrican según las fórmulas indicadas en las siguientes tablas cuatro granulados de pigmento, que son adecuados para el procedimiento según la invención para la coloración de medios no polares como, especialmente, asfalto y plásticos:
Mezcla de granulado de pigmento 1
Sustancia % en peso
Agua fresca 34,66
Poliacrilato 1,15
2-Amino-2-metil-1-propanol 0,25
Rojo de óxido de hierro 62,50
Lejía de sosa (al 20%) 0,20
Wükonil LP 50 0,83
Südranol 340 0,31
Wükonil MS 30 0,10
Mezcla de granulado de pigmento 2
Sustancia % en peso
Agua fresca 35,31
Sulfonato de lignina 0,5
2-Amino-2-metil-1-propanol 0,25
Rojo de óxido de hierro 62,50
Lejía de sosa (al 20%) 0,20
Ultralube E 340 0,83
Ultralube MD 2000 0,41
Mezcla de granulado de pigmento 3
Sustancia % en peso
Agua fresca 32,5
Polietilenpropilenglicol 1,5
2-Amino-2-metil-1-propanol 0,25
Rojo de óxido de hierro 62,5
Lejía de sosa (al 20%) 0,20
Wükonil LP 50 1,66
Südranol 340 0,89
Wükonil MS 30 0,50
Mezcla de granulado de pigmento 4
Sustancia % en peso
Agua fresca 33,42
Poliacrilato 1,15
2-Amino-2-metil-1-propanol 0,25
Rojo de óxido de hierro 62,50
Lejía de sosa (al 20%) 0,20
Ultralube E 340 1,66
Ultralube MD 2000 0,82
En las tablas anteriores significan:
Wükonil LP 50: macroparafina (aniónica, intervalo de fusión a 60ºC)
Südranol 340: cera de polietileno (aniónica, intervalo de fusión a 95ºC)
Wükosil MS 30: cera de estireno - acrilato (aniónica, intervalo de fusión a > 80ºC)
Ultralube MD 2000: cera de polietileno (no ionógena, intervalo de fusión a 127ºC)
Ultralube E 340: cera de parafina (aniónica, intervalo de fusión a 56ºC - 58ºC)

Claims (17)

1. Granulado de pigmento para la coloración de medios no polares como asfalto, betún, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos, fabricado a partir de una mezcla quecomprende pigmentos, mezclas de ceras no ionógenas y/o ceras con ionogenidad aniónica y/o ceras con ionogenidad catiónica, así como al menos un dispersante para sistemas polares así como, dado el caso, disolventes.
2. Granulado según la reivindicación 1, caracterizado porque las ceras usadas presentan un punto de fusión que se encuentra en el intervalo de 50ºC - 200ºC.
3. Granulado según la reivindicación 2, caracterizado porque las ceras usadas presentan un punto de fusión que se encuentra en el intervalo de 50ºC - 130ºC
4. Granulado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las ceras usadas comprenden una mezcla de cera de polietileno y cera de estireno - acrilato.
5. Granulado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las ceras usadas comprenden una mezcla de cera de polietileno y cera de parafina.
6. Granulado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad total en medios que fomentan la coloración y distribución en medios no polares se encuentra en el intervalo de 0,1% a 5% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla que se ha de granular.
7. Granulado según la reivindicación 6, caracterizado porque la cantidad total en medios que fomentan la coloración y distribución en medios no polares se encuentra en el intervalo de 0,4% a 3,5% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla que se ha de granular.
8. Granulado según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispersante para sistemas polares se selecciona del grupo de compuestos mono- o polihidroxi, compuestos mono- o polihidroxiamino, (poli)carboxilatos, poliacrilatos, sulfonato de lignina, éter de poliglicol sulfatado, condensados de melaminformaldehído, condensados de naftalinformaldehído, sulfonatos de alquilo, arilo o alquilarilo, poliglicoles, derivados de poliglicol, poliéter, derivados de celulosa o combinaciones de estos compuestos.
9. Granulado según la reivindicación 8, caracterizado porque los compuestos hidroxiamino comprenden aminometilpropanoles.
10. Granulado según la reivindicación 8, caracterizado porque los compuestos hidroxi comprenden metilpropanoles y glicoles.
11. Granulado según la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad total del dispersante para sistemas polares se encuentra en el intervalo de 0,1 a 3% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla que se ha de granular.
12. Granulado según la reivindicación 11, caracterizado porque la cantidad total de dispersante para sistemas polares se encuentra en el intervalo de 0,25 a 1,7% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla que se ha de granular.
13. Granulado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los pigmentos se seleccionan entre óxidos de hierro y pigmentos de negro de humo.
14. Granulado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el o los disolventes son disolventes polares como especialmente agua.
15. Uso de mezclas de ceras según la reivindicación 1 como medios que fomentan la coloración y distribución en medios no polares, en la fabricación de granulados de pigmento, que se pueden usar para la coloración de medios no polares como el asfalto, betún, sustancias bituminosas, alquitrán y plásticos.
16. Procedimiento para la fabricación de un granulado según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque los pigmentos se mezclan como mezcla en polvo o como suspensión en un disolvente con mezclas de ceras no ionógenas y/o ceras con ionogenidad aniónica y/o ceras con ionogenidad catiónica, así como al menos un dispersante para sistemas polares, y la mezcla resultante se granula mediante condensación, compactación, compresión, aglomerado, pulverización, secado en lecho fluidizado o mediante granulación por composición o mediante combinaciones de los procedimientos de granulación anteriormente mencionados.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el granulado se prepara mediante procedimiento por pulverización.
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