ES2443158T3 - Composiciones de revestimiento que comprenden silicato o sílice esferoidal - Google Patents

Abstract

Una composición de revestimiento arquitectónico, que comprende partículas de sílice y/o silicato que tienen untamaño de partícula de 3 a 15 μm, y un valor de absorción de aceite mayor que 100 cm3/100g.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Composiciones de revestimiento que comprenden silicato o sflice esferoidal

Antecedentes

Campo tecnico

La presente divulgacion se refiere a composiciones de revestimiento arquitectonico que comprenden partfculas de sflice/silicato.

Antecedentes tecnicos

La industria de los revestimientos se enfrenta a retos significativos para reducir o eliminar el contenido organico volatil (VOCs) y los etoxilatos de alquilfenol (APEOs) de formulaciones de pintura. Se usan disolventes organicos volatiles para el afinado de pinturas, modificacion de las propiedades de secado y contribucion a la formacion de una pelfcula de revestimiento. Los APEOs incluyen sustancias qufmicas dispersantes/humectantes comunes que son crfticas para la dispersion y estabilizacion de los pigmentos.

Existen dos motivos principales detras de la tendencia a eliminar VOCs y APEOs. En primer lugar, ahora estas materias primas se regulan a nivel local, estatal y federal. En segundo lugar, aparte de las consideraciones normativas, los productores de revestimientos estan encontrando un tremendo valor en la obtencion de certificaciones “verdes” que tienen valor y resultan atractivas para el consumidor. Por estos motivos, los productos de revestimientos ahora han limitado los materiales para cumplir las recomendaciones de formulacion mas restrictivas y desafiantes.

Generalmente, los materiales alternativos disponibles se quedan cortos en cuanto a rendimiento y son mas costosos que los materiales preferidos cuyo uso se encuentra actualmente en reduccion progresiva. Los productores de revestimientos actualmente se estan dirigiendo a la industria de las materias primas para proporcionar nuevos materiales y tecnologfas con el fin de sustituir los compuestos que contienen VOC y APEO.

Sumario

En la presente memoria se divulgan composiciones de revestimiento arquitectonico que comprenden partfculas de sflice/silicato que tienen un tamano de partfcula de 3 a 15 pm, y un valor de absorcion de aceite mayor que 100 cc/100 g.

En la presente memoria se divulgan composiciones de revestimiento arquitectonico que comprenden partfculas de sflice/silicato que tienen un valor de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g; en las que al menos 80 % de las partfculas de sflice son redondeadas a bien redondeadas; y en las que las partfculas de sflice tienen un factor de esfericidad (S80) mayor que 0,9 y un valor de Abrasion de Einlehner de Laton menor que 8,0 mg de perdida/100.000 revoluciones.

Tambien se divulgan en la presente memoria composiciones de revestimiento arquitectonico que comprenden un producto de sflice y/o silicato, preparandose el producto de sflice y/o silicato por medio de un proceso que comprende: (a) alimentar de forma continua un agente acidulante y un silicato de metal alcalino en una zona de reaccion de bucle que comprende una corriente de medio lfquido; en las que al menos una parte del agente acidulante y el silicato de metal alcalino reaccionan para formar un producto de sflice y/o silicato en el medio lfquido de la zona de reaccion de bucle; (b) recircular de forma continua el medio lfquido a traves de la zona de reaccion de bucle; y (c) descargar de forma continua de la zona de reaccion una parte del medio lfquido que comprende el producto de sflice y/o silicato.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una representacion grafica de la redondez de la partfcula.

Las Figuras 2A y 2B son Microfotograffas Electronicas de Barrido (SEM) de material preparado de acuerdo con diversos aspectos de la presente invencion.

Las Figuras 3A y 3B son imagenes SEM de material preparado de acuerdo con diversos aspectos de la presente invencion.

Las Figuras 4A y 4B son imagenes SEM de material preparado de acuerdo con diversos aspectos de la presente invencion.

La Figura 5A y 5B son imagenes SEM de ZEODENT 113 y ZEODENT 165.

La Figura 6 es una representacion pictorica para los calculos del fndice de redondez.

La Figura 7 es una imagen SEM de material preparado de acuerdo con diversos aspectos de la presente invencion.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

La Figura 8 es un diagrama de un reactor de bucle continuo a modo de ejemplo, de acuerdo con diversos aspectos de la presente invencion.

La Figura 9A y 9B son Microfotograffas Electronicas de Barrido (SEM) del producto preparado en el Ejemplo 2 (II).

La Figura 10A y 10B son Microfotograffas Electronicas de Barrido (SEM) del producto preparado en el Ejemplo 3 (III).

La Figura 11A y 11B son Microfotograffas Electronicas de Barrido (SEM) del producto preparado en el Ejemplo 1 (I).

La Figura 12 es un grafico que muestra los resultados del ciclo de frotamiento para el Ejemplo 4 (que comprende el Ejemplo 2(II)) y las tres Formulaciones de comparacion descritas a continuacion en el Ejemplo 1 (I).

La Figura 13 es un diagrama de resistencia relativa al frotamiento de silicatos seleccionados en el Ejemplo 5 de Revestimiento Arquitectonico.

La Figura 14 es un diagrama de resistencia relativa al frotamiento de sflice y silicatos seleccionados en el Ejemplo 6 de Revestimiento Aquitectonico VOC Zero.

La Figura 15 es una diagrama de resistencia brunido como funcion de la seleccion de sflice/silicato y el nivel de carga en el Ejemplo 6 de Revestimiento Arquitectonico VOC Zero.

La Figura 16 es un diagrama de requisitos de energfa relativa de dispersiones de pigmentos que usan la sflice y silicatos seleccionados.

Descripcion detallada

Tal y como se usa en la presente memoria, una “composicion de revestimiento arquitectonico” se refiere a cualquier composicion lfquida, licuable o de masilla que comprende la sflice o el silicato divulgados, que tras la aplicacion a un sustrato se convierte en una pelfcula solida. La composicion de revestimiento se puede aplicar al interior o exterior de cualquier estructura.

La presente invencion proporciona composiciones de revestimiento que comprenden productos de sflice o silicato preparadas por medio de un proceso continuo, de acuerdo con la reivindicacion 1. Las composiciones reducen el impacto ambiental de los revestimientos reduciendo o incluso eliminando los VOCs y/o APEOs que comunmente se usan en las composiciones de revestimiento, al tiempo que se mantienen las caracterfsticas importantes de rendimiento de los revestimientos.

Los productos de sflice y silicato descritos en la presente memoria tienen unas caracterfsticas unicas de partfcula que incluyen dureza, bajo valor de area superficial, forma esferoidal y absorcion de aceite deseable, que son utiles para reducir la demanda de VOC y APEO de las composiciones de revestimiento. Ademas, tambien se obtienen beneficios ambientales por medio de las composiciones divulgadas, ya que el proceso para preparar las composiciones requiere significativamente menos agua y energfa para el procesado y da lugar al revestimiento terminado.

Como se ha comentado brevemente con anterioridad, la composicion de revestimiento puede ser cualquier composicion de revestimiento y se puede aplicar a cualquier sustrato. Las composiciones se pueden usar de forma sencilla como pinturas de trafico ya que exhiben excelentes propiedades de resistencia al desgaste, al tiempo que mantienen la integridad del polfmero y la matriz del pigmento que puede estar presente en el revestimiento. Las composiciones tambien son utiles como revestimientos para el interior de automoviles ya que exhiben una resistencia mejorada frente al brunido y al desgaste usual. Los ejemplos de dichos revestimientos incluyen revestimientos transparentes, revestimientos de color intenso, revestimientos de base negros o mono- revestimientos. Ademas, las composiciones son utiles como pinturas residenciales o comerciales y se pueden aplicar al interior o exterior de cualquier superficie, ya que exhiben propiedades deseables de resistencia al frotamiento. Las composiciones tambien son utiles como revestimientos para pavimentos, por ejemplo, para materiales de pavimentos compuestos o sinteticos.

Las composiciones divulgadas en la presente memoria tambien son utiles en formulaciones de lote maestro y compuesto plastico ya que mejoran las propiedades ffsicas de la formulacion asf como exhiben buena resistencia al impacto, flujo mejorado, extrusion mejorada y propiedades de moldeo. Las composiciones tambien reducen las lfneas de biselado, juntas y otras imperfecciones de superficie en las partes de plastico conformadas. De igual forma, las composiciones son utiles en las formulaciones de plastisol, para mejorar las propiedades de los revestimientos para bobinas, artes graficas y plasticos moldeados o conformados. Las composiciones exhiben resistencia al desgaste, como se ha comentado anteriormente, asf como flexibilidad y buenas propiedades reologicas tales como mejores caracterfsticas de transference. Dichas composiciones se pueden aplicar a un sustrato por medio de serigraffa u otros metodos de etiquetado y decoracion de prendas de ropa y/o envases.

Las composiciones de revestimiento comprenden los productos divulgados de sflice y/o silicato ademas de diversos ingredientes usados en las composiciones de revestimiento. Los ejemplos de ingredientes que pueden estar

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

presentes en las composiciones incluyen espesantes celulosicos, tales como NATROSOL, dispersantes anionicos, tales como TAMOL, agentes humectantes de superficie, tales como TERGITOL, desespumantes, tales como FOAMASTER, conservantes, tales como KATHON 1X, materiales de relleno, tales como dioxido de titanio, materiales de relleno de diatomeas y agentes de aplanamiento, tales como DIAFIL, otros materiales de relleno y opacificantes, tales como arcilla calcinada, resinas de aglutinante acrflicas, tales como LATEX, agentes de coalescencia, tales como disolventes de coalescencia de alcohol de ester, estabilizadores de congelacion- descongelacion y otros estabilizadores, espesantes, tales como espesantes de uretano. Los aglutinantes que se pueden incluir en las composiciones incluyen sin limitacion resinas naturales o sinteticas tales como alqufdicas, acrflicas, vinil-acrflicas, acetato de vinilo/etileno (VAE), poliuretanos, poliesteres, resinas de melamina, epox o aceites.

El equilibrio de la composicion normalmente es agua y/o propilen glicol. Tambien se pueden incluir otros diluyentes aparte de agua, tales como alifaticos, aromaticos, alcoholes, cetonas, trementina mineral, destilado de petroleo, esteres, eteres de glicol, resinas sinteticas de bajo peso molecular y similares. Se prefieren los diluyentes respetuosos con el medio ambiente, tales como agua.

Tambien se pueden incluir otros aditivos diversos en las composiciones, incluyendo sin limitacion, aditivos para modificar la tension superficial, mejorar las propiedades de flujo, mejorar el aspecto final, aumentar el borde humedo, mejorar la estabilidad de pigmento, conferir propiedades anticongelantes, controlar la formacion de espuma, controlar el decapado, etc. Los aditivos adicionales que se pueden incluir en las composiciones incluyen, sin limitacion, catalizadores, espesantes, estabilizadores, emulsionantes, agentes para conferir textura, promotores de adhesion, estabilizadores UV, agentes de eliminacion de brillo, biocidas para evitar la proliferacion bacteriana y similares. Se puede incluir aceite como agente de reologfa, modificador de brillo y agente protector que reduce el dano sobre el revestimiento que, de lo contrario, serfa el resultado de procesos de conformaaon y elementos de degradacion en el entorno de servicio de los materiales revestidos.

Se preparan las composiciones de revestimiento por medio de metodos conocidos en la tecnica y los metodos comentados a continuacion.

Las partfculas de sflice y silicato y los productos incluidos en las composiciones de revestimiento divulgadas de acuerdo con la reivindicacion 1 y los metodos de preparacion de las partfculas de sflice y productos, se describen con detalle en la Publicacion de Patente de EE.UU. N° 2011/0206746 (N.° Serie de Solicitud 12/711.321) titulada “CONTINUOUS SILICA PRODUCTION PROCESS AND SILICA PRODUCT PREPARED FROM SAME”, que se incorpora en su totalidad por referencia en la presente memoria y con el fin de divulgar partfculas de sflice y metodos de preparacion de dichas partfculas. En un aspecto, los productos especfficos o partfculas, asf como tambien el metodo para preparar estos productos y partfculas, pueden ser cualesquiera y todos los divulgados en la publicacion US 2011/0206746.

El proceso de preparacion de sflice y silicato, de acuerdo con la reivindicacion 1, implica la alimentacion continua y de un agente acidulante y un silicato de metal alcalino en una zona de reaccion de bucle que comprende una corriente de medio lfquido; en la que al menos una parte del agente acidulante y el silicato de metal alcalino reaccionan para formar partfculas de sflice y/o silicato (o producto) en el medio lfquido de la zona de reaccion de bucle. A medida que se alimenta de forma continua el agente acidulante y el silicato de metal alcalino en la zona de reaccion de bucle, se recirculan de forma continua los contenidos de la zona de reaccion de bucle (es decir, el medio lfquido). Se recogen las partfculas de sflice o silicato (o producto) por medio de descarga de una parte del medio lfquido que contiene partfculas de sflice o silicato (o producto), que en un aspecto es igual al volumen de materias primas anadidas a la zona de reaccion de bucle.

Tal y como se usa en la presente memoria, la “zona de reaccion de bucle” se refiere a un area dentro del reactor que forma un circuito continuo que contiene el medio lfquido de recirculacion en el que el agente acidulante y el silicato de metal alcalino reaccionan para formar un producto de sflice o silicato. Como se comenta a continuacion, en un aspecto, la zona de reaccion de bucle se define por medio de paredes de un bucle continuo de una o mas tuberfas de reactor de bucle. Generalmente, el medio lfquido de la zona de reaccion de bucle varfa en cuanto a composicion dependiendo de la etapa del proceso. Antes de la adicion del agente acidulante y el silicato de metal alcalino en el medio lfquido, el medio puede contener unicamente agua o una solucion acuosa apropiada o dispersion (suspension). En un aspecto, antes de alimentar el agente acidulante y el silicato de metal alcalino en la zona de reaccion, el medio lfquido puede contener sflice seminal, que puede servir para reducir la formacion de gel en la zona de reaccion de bucle y contribuir a la formacion del producto de sflice o silicato. En un aspecto especffico, antes de la adicion del agente acidulante y el silicato de metal alcalino, en primer lugar se puede anadir sflice o silicato, sulfato de sodio, silicato de sodio y agua, a la zona de reaccion de bucle y se pueden recircular segun se desee, despues de lo cual se puede anadir un agente acidulante y el silicato de metal alcalino. A medida que se alimentan el agente acidulante y el silicato de metal alcalino en la zona de reaccion de bucle, se forma el producto de sflice o silicato en el medio de reaccion lfquido. Generalmente, el producto de sflice o silicato es un producto precipitado y, de este modo, esta en fase dispersada en el medio de reaccion lfquido. En un aspecto, antes de la recogida del producto deseado de sflice o silicato, se puede purgar la sflice seminal o el producto de silicato a partir de la zona de reaccion de bucle.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

La temperatura y presion del proceso pueden variar ampliamente y pueden depender de que tipo de producto de sflice o silicato se desee. En un aspecto del proceso, se mantiene una temperatura desde temperatura ambiente hasta 130 °C en el medio lfquido. De igual forma, se puede usar una diversidad de presiones. La presion puede variar desde presion atmosferica hasta presiones superiores. Por ejemplo, cuando se usa un reactor de bucle continuo con el proceso, el reactor se puede equipar con una valvula de retro-presion para controlar un amplio intervalo de presiones dentro del reactor.

El silicato de metal alcalino y el agente acidulante se pueden alimentar en la zona de reaccion a varias tasas. La tasa de adicion de silicato de metal alcalino generalmente es tal que se mantenga una concentracion de silicato deseada en la zona de reaccion, mientras que la tasa de adicion de agente acidulante es tal que se mantenga un pH deseado en la zona de reaccion de bucle. En un aspecto, el silicato de metal alcalino se alimenta en la zona de reaccion de bucle a una tasa de al menos 0,5 l/min. La tasa maxima de adicion de silicato de metal alcalino varfa ampliamente dependiendo del volumen de la zona de reaccion de bucle y la escala del proceso de produccion de sflice. Una tasa elevada de adicion de silicato podrfa resultar deseable, por ejemplo, en un proceso a muy gran escala en el que se usa un volumen grande de reaccionantes. En un ejemplo especffico, se alimenta el silicato de metal alcalino a una tasa de 0,5 a 5 l/min, o de 0,5 a 3 l/min.

Generalmente, el agente acidulante se alimenta en la zona de reaccion de bucle a una tasa suficiente para mantener un pH de 2,5 a 10,5 en el medio lfquido. En otros aspectos, el agente acidulante se alimenta en la zona de reaccion de bucle a una tasa suficiente para mantener un pH de 7,0 a 10 en el medio lfquido, o de 7,0 a 8,5 en el medio lfquido. Por ejemplo, en un aspecto especffico, se mantiene un pH de aproximadamente 7,5 en el medio lfquido. El pH del medio lfquido se puede controlar por medio de cualquier electrodo sensible a pH. En algunos ejemplos, el pH del medio lfquido se puede evaluar por medio de medicion directa del pH del medio lfquido (suspension). En estos ejemplos, el pH del medio de reaccion lfquido generalmente varfa de 2,5 a 10,5, de 6 a 10, o de 7 a 8,5.

El medio lfquido se puede recircular a diversas tasas, dependiendo de las condiciones presentes en la zona de reaccion de bucle, tales como grado de mezcla o cizalladura presentes en la zona de reaccion, y dependiendo de la escala del proceso de produccion. Generalmente, el medio lfquido se recircula a traves de la zona de reaccion de bucle a una tasa de al menos 15 l/min. En un ejemplo especffico, el medio lfquido se puede recircular a traves de la zona de reaccion de bucle a una tasa de 15 a 100 l/min, de 30 a 80 l/min, o de 70 a 80 l/min.

Se puede usar una diversidad de agentes acidulantes, incluyendo diversos acidos y otros agentes capaces de reaccionar con el silicato de metal alcalino para formar el producto de sflice o silicato. El acido, o agente acidulante, puede ser un acido de Lewis o acido de Bronsted, tal como un acido mineral fuerte, por ejemplo, acido sulfurico, acido clorhfdrico, acido nftrico, acido fosforico y similares. Dichos acidos se pueden anadir en la zona de reaccion como soluciones diluidas. Como ejemplo especffico, se puede alimentar de un 6 a un 35 % en peso, y mas preferentemente de un 10 a un 17 % en peso de acido sulfurico como agente acidulante en la zona de reaccion de bucle. En otros aspectos, se puede usar un gas tal como CO2, como agente acidulante. El dioxido de carbono produce un acido debil (acido carbonico) y, de este modo, puede resultar deseable que el medio lfquido mantenga el pH deseado mayor que aproximadamente 8,5 cuando se usa dicho acido debil.

El agente acidulante puede estar seleccionado en base al tipo de producto de sflice o silicato que se desee. Por ejemplo, se puede usar una solucion acida de sulfato de aluminio como agente acidulante y, por tanto, el producto de sflice o silicato resultante sera un aluminosilicato alcalino. Como ejemplo especffico, se puede anadir sulfato de aluminio al acido sulfurico, y esta mezcla se puede usar como agente acidulante.

Se puede usar cualquier silicato de metal alcalino apropiado con el proceso de la invencion, incluyendo tanto silicatos metalicos como disilicatos y similares. Los silicatos de potasio solubles en agua y los silicatos de sodio son particularmente preferidos. En general, los productos de sflice aceptables de la presente invencion pueden prepararse con silicatos que tienen diversas relaciones molares de metal alcalino:silicato. Para un silicato de sodio, por ejemplo, la relacion molar, Na2O:SiO2, generalmente varfa de aproximadamente 1:1 a 1:3,5 y preferentemente de aproximadamente 1:2,4 a 1:3,4. El silicato de metal alcalino que se alimenta en la zona de reaccion de bucle se alimenta preferentemente en forma de solucion acuosa, similar al agente acidulante. La solucion de silicato alcalino alimentada en la zona de reaccion de bucle generalmente puede contener entre aproximadamente 8 y 35 %, y mas preferentemente entre aproximadamente 8 % y 20 % en peso de silicato de metal alcalino, basado en el peso total de la solucion de silicato de metal alcalino alimentada en la zona de reaccion de bucle.

Cuando se desea, y con el fin de reducir la concentracion de silicato alcalino o agente acidulante de una solucion fuente, se puede anadir agua de dilucion a la solucion de fuente antes de alimentar la solucion en la zona de reaccion de bucle, y/o se puede anadir agua de dilucion por separado en la zona de reaccion de bucle y posteriormente mezclar con el silicato de metal alcalino y/o el agente acidulante y cualesquiera otros contenidos del medio lfquido.

Como la cantidad deseada de agente acidulante y silicato de metal alcalino se anaden en la zona de reaccion de bucle, el medio lfquido generalmente se recircula de media un mfnimo de tres pasadas a traves de la zona de recirculacion. El numero de veces que se recircula el medio lfquido a traves de la zona de reaccion de bucle, de media, se denomina “numero medio de pasadas”, que se calcula de acuerdo con las siguientes ecuaciones. El

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

tiempo de residencia del producto de sflice o silicato en el bucle de recirculacion antes de la descarga se calcula dividiendo el volumen del sistema de reaccion entre la tasa de adicion de materias primas (tasas de adicion de silicato de metal alcalino + tasa de adicion de agente acidulante). El numero de pasadas/minuto se puede calcular entonces divdiendo la tasa de recirculacion entre el volumen total del sistema. El tiempo de residencia se puede entonces multiplicar por el numero de pasadas/minuto para obtener el numero medio de pasadas.

imagen1

Se puede recircular el producto de sflice o silicato de manera que el numero medio de pasadas sea de 3 a 200, o de 10 a 200. Generalmente, cuanto mas elevado sea el numero medio de pasadas, mas esferico y redondeado es el producto de sflice o silicato. El numero de pasadas de recirculacion (numero medio de pasadas) puede, por tanto, seleccionarse en base al tipo de producto de sflice o silicato que se desee.

El producto de sflice o silicato se puede descargar de la reaccion de bucle a traves de diversos mecanismos. En un aspecto, se usa un reactor de bucle continuo en el proceso, como se ha comentado anteriormente, que puede contener una valvula para liberar el producto de sflice o silicato de la zona de reaccion de bucle. Preferentemente, no obstante, se desplaza el producto de sflice o silicato de la zona de reaccion de bucle por medio de la adicion de un lfquido adicional en la zona de reaccion, de forma que se descarga una parte del medio lfquido que contiene el producto de sflice o silicato a partir de la zona de reaccion (es decir, se produce el desbordamiento de la zona de reaccion). Esto se puede lograr en un aspecto por medio de la adicion continua de agente acidulante y/o silicato de metal alcalino en la zona de reaccion de bucle a medida que parte del medio lfquido es desplazado por el volumen de agente acidulante y/o el silicato de metal alcalino que se anade.

En algunos aspectos del proceso, el agente acidulante y el silicato de metal alcalino se alimentan de forma continua al tiempo que se recircula el medio de reaccion lfquido y al tiempo que se descarga el producto de sflice o silicato. De este modo, en un aspecto, cada etapa del proceso tiene lugar de forma continua y simultanea. En un aspecto adicional, el agente acidulante y el silicato de metal alcalino se alimentan en la zona de reaccion de bucle de forma simultanea. El agente acidulante y el silicato de metal alcalino se anaden preferentemente a la reaccion de bucle en diferentes puntos a lo largo de la zona de reaccion de bucle. Por ejemplo, se puede anadir silicato de metal alcalino aguas arriba del bucle con respecto al agente acidulante, de forma que cuando el agente acidulante se alimenta en la zona de reaccion, el silicato de metal alcalino ya esta presente.

Se pueden lograr modificaciones de la estructura del producto de sflice o silicato por medio de modificaciones de temperatura, fuerza ionica, tasas de adicion y aporte de energfa. Generalmente, los cambios de temperatura, tasa de recirculacion y tasas de adicion de agente acidulante/silicato de metal alcalino tienen como resultado los cambios mas grandes en cuanto a propiedades ffsicas de los productos de sflice o silicato. Generalmente, cuanto mas medio lfquido se recircula, mas largo es el tiempo de residencia del producto de sflice o silicato en el bucle de recirculacion (tasas de adicion mas lentas), y mas elevada es la temperatura, menor es la estructura (definida por medio de la absorcion de aceite) del producto de sflice o silicato resultante. Se observo que las manipulaciones de pH en el medio lfquido minimizan los depositos de sflice o silicato (incrustaciones) en la zona de reaccion de bucle cuando se usa un pH por debajo de aproximadamente 9,0.

El producto de sflice o silicato se puede recoger tras la descarga de la zona de reaccion de bucle en un recipiente apropiado y se puede procesar segun se desee. En algunos aspectos, el producto de sflice o silicato no requiere procesado adicional (diferente de lavado para retirar sales, etc.) y se puede transportar en forma de torta humeda o se puede secar segun se desee. En un aspecto, por ejemplo, el producto de sflice o silicato resultante se puede secar por pulverizacion de acuerdo con metodos conocidos en la tecnica. Alternativamente, se puede obtener una torta humeda del producto de sflice o silicato, y se puede re-suspender y manipular y proporcionar en forma de suspension o se puede suministrar en forma de torta filtrante, de manera directa. Generalmente, el secado del producto de sflice o silicato descrito en la presente memoria se puede llevar a cabo por medio de cualquier equipamiento convencional usado para secar sflice o silicato, por ejemplo, secado por pulverizacion, secado por boquillas (por ejemplo, torre o fuente), secado instantaneo, secado con rueda rotatoria o secado en horno/lecho fluido. El producto de sflice o silicato seco generalmente deberfa tener de 1 a 15 % en peso de nivel de humedad. Se sabe que tanto la naturaleza del producto de reaccion de sflice o silicato como el proceso de secado afectan a la densidad aparente y la capacidad de transporte de lfquidos.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

En otros aspectos, el producto de sflice o silicato se puede someter a diversos tratamientos, dependiendo de la naturaleza del producto deseado de sflice o silicato. Por ejemplo, una vez que se ha recogido el producto de sflice o silicato, se puede ajustar el pH de la suspension de sflice o silicato, por ejemplo, rebajarlo usando un acido tal como acido sulfurico, seguido de filtracion y lavado. En este ejemplo, el producto de sflice o silicato se puede lavar hasta una conductividad deseada, por ejemplo, de 1500 pS a 2000 pS, seguido de secado como se ha comentado con anterioridad.

Para disminuir el tamano del producto de sflice o silicato adicional, si se desea, se puede usar equipamiento convencional de molienda y trituracion. Se puede usar un molino de martillos o pendulo en una o multiples pasadas para triturar y se puede llevar a cabo molienda fina por medio de molino con chorro de aire o energfa de fluido. Los productos molidos hasta el tamano deseado se pueden separar de otros tamanos por medio de tecnicas de separacion, por ejemplo, ciclones, clasificadores o tamices vibratorios de tamano de malla apropiado, y similares.

Exsten tambien formas de reducir el tamano de partfcula del producto de sflice o silicato resultante antes del aislamiento y/o durante la sfntesis del producto de sflice o silicato que afectan al tamano del producto deseado o el producto en forma de suspension. Estas incluyen, pero sin limitarse a la molienda de medio, el uso de un equipo de alta cizalladura (por ejemplo, bomba de alta cizalladura o mezcladores de roto-estator) o dispositivos de ultrasonidos, que en algunos aspectos se pueden usar durante el propio proceso de produccion, por ejemplo en el bucle de recirculacion. La reduccion de tamano de partfcula llevada a cabo en el producto humedo de sflice o silicato se puede hacer en cualquier momento antes del secado.

Se pueden preparar una diversidad de tipos de producto de sflice o silicato usando el proceso descrito anteriormente, dependiendo de los materiales de partida y las condiciones de proceso. En un aspecto, los productos de sflice o silicato de la invencion son partfculas de sflice o silicato que tienen un valor de absorcion de hasta 100 cc/100 g. En este aspecto, al menos 80 % de las partfculas de sflice o silicato son redondeadas a bien redondeadas. Estas partfculas de sflice o silicato tambien tienen un factor de esfericidad (S80) mayor que 0,9 y un valor de Abrasion de Einlehner de Laton menor que 8,0 mg de perdida/100.000 revoluciones.

Tal y como se usa en la presente memoria, partfculas “redondeadas” son las que tiene esquinas suavemente redondeadas con caras planas y pequeno re-entrantes casi ausentes. Las partfculas “bien redondeadas” son las que tienen un perfil de grano convexo uniforme sin caras planas, esquinas, o re-entrantes apreciables.

La caracterizacion de las partfculas de sflice o silicato de la invencion, tal como de redondeadas a bien redondeadas, se lleva a cabo de acuerdo con el siguiente procedimiento. Se recoge una muestra representative de las partfculas de sflice o silicato se y se examina por medio de microscopfa electronica de barrido (SEM). Se toman las partfculas a dos niveles diferentes de aumento que son representativos de toda la imagen. La primera imagen se toma a un aumento de aproximadamente 200 veces y se usa para proporcionar un sentido de la homogeneidad de la muestra. A continuacion, se evalua una imagen SEM con un aumento de aproximadamente 20.000. Preferentemente, deberfa ser un mfnimo de aproximadamente 20 partfculas que se muestran en la imagen y deberfa tenerse precaucion para garantizar que el dibujo sea representativo de la muestra en su conjunto. Las partfculas de esta imagen se evaluan despues y se caracterizan por clase de acuerdo con la Tabla 1. Al menos 80 % de las partfculas de la invencion que tienen valores de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g se puede garantizar como redondeadas a bien redondeadas.

Tabla 1. Caracterizacion de redondez de las partfculas

Clase

Description

Angular

Caras fuertemente desarrolladas con esquina agudas. Re-entrantes de gran tamano muy definidos con numerosos re-entrantes pequenos.

Subangular

Caras planas fuertemente desarrolladas con redondeo incipiente de esquinas. Re-entrantes pequenos dominantes y preservation de re-entrantes grandes.

Subredondeada

Caras planas poco desarrolladas con esquinas bien redondeadas. Pocos re-entrantes suavemente redondeados y pequenos, y re-entrantes grandes poco definidos.

Redondeada

Caras planas casi ausentes con todas las esquinas suavemente redondeadas. Re-entrantes pequenos ausentes.

Bien redondeada

Sin caras planas, esquinas o re-entrantes discernibles y un perfil de grano convexo y uniforme.

Para contribuir a caracterizar la redondez de las partfculas, se puede usar el grafico de siluetas convencional que se muestra en la Figura 1. Las partfculas, tal y como se muestran, en la imagen SEM ampliada se comparan con el diagrama de redondez de partfcula convencional mostrado en la Figura 1 y se clasifican en base a ello. Este proceso se lleva a cabo comunmente en ciencia de sedimentacion. Como ejemplo especffico, las partfculas mostradas en las Figuras 2-4, que se prepararon por medio del proceso divulgado, se clasificaron por comparacion con la Figura 1,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

como de naturaleza redondeada a bien redondeada, lo que significa que al menos un 80 % de las partfculas son redondeadas a bien redondeadas. Por el contrario, los productos de sflice o silicato de la Figura 5, que se prepararon por medio de procesos discontinuos tradicionales, se clasificaron por comparacion con la Figura 1 como predominantemente angulares, sub-angulares y sub-redondeados, ya que se pueden observar lados planos y agudos, y bordes afilados.

Las partfculas de sflice o silicato de la invencion que tienen valores de absorcion de aceite menores que 100 cc/100 g tambien se pueden caracterizar de acuerdo con un fndice de redondez. Tal y como se usa en la presente memoria, el “fndice de redondez” se define como la relacion del radio de curvatura de las esquinas y bordes y el radio del cfrculo maximo inscrito de la partfcula. El fndice de redondez se puede calcular de acuerdo con la ecuacion siguiente:

Indice de Redondez =

(2>)/Ar

5

en la que res el radio de curvatura de cada esquina, N es el numero de esquinas, y R es el radio de cfrculo maximo inscrito en la partfcula. Cada radio de curvatura, r, se calcula yse suma. Este valor despues se promedia dividiendo entre el numero de esquinas. El valor resultante se divide despues entre el radio del cfrculo maximo inscrito, R. Este proceso se puede llevar a cabo manualmente o por medio del uso de soporte logico de analisis grafico disponible comercialmente usando una imagen de SEM a 20.000 aumentos.

Con referenda a la Figura 6, r1 ...r5 son los radios de curvatura de cada esquina y R es el radio del cfrculo maximo inscrito de la partfcula. A modo de ejemplo, una esfera perfecta que tiene un radio medio de curvatura igual al radio del cfrculo maximo inscrito tiene un fndice de redondez de 1,0. A medida que aumenta el numero de bordes y caras de la partfcula, disminuye el numero de la ecuacion, ydisminuye la redondez total de la partfcula. La redondez se comenta en detalle en “Stratigraphy and Sedimentation” 2aedicion de Krumbein ySloss (1963), que se incorpora por referenda en la presente memoria para las consideraciones sobre redondez.

En un aspecto, las partfculas de sflice o silicato de la invencion tienen un valor de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g, en el que al menos un 80 % de las partfculas de sflice o silicato tienen un fndice de redondez de al menos 0,8, o mas preferentemente de al menos 0,9. Dichas partfculas de sflice o silicato tambien tienen un factor de esfericidad (Sso) mayor que 0,9 y un valor de Abrasion de Einlehner de Laton menor que 8,0 mg de perdida/100.000 revoluciones. Al menos 80% de estas partfculas tambien se pueden dasificar por comparacion de las siluetas mostradas en la Figura 1 como redondeada a bien redondeada, como se ha comentado con anterioridad. Se evalua el proceso para calcular el fndice de redondez como se ha comentado anteriormente, es decir, una muestra representativa que tiene preferentemente al menos 20 partfculas en una imagen SEM ampliada 20.000 veces.

Las partfculas de sflice o silicato de la invencion que tienen un valor de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g tambien tienen un factor de esferiddad (Sso) de al menos 0,9. Tal y como se usa en la presente memoria, “Sso” se define y se calcula como se muestra a continuacion. Se importa una imagen SEM ampliada 20.000 veces, que es representativa de la muestra de partfculas de sflice o silicato, en el soporte logico de formacion de imagenes de fotograffa, yse traza el perfil de cada partfcula (bi-dimensional). Las partfculas que estan cerca unas de otras pero no unidas deben considerarse partfculas separadas para la evaluacion. Las partfculas resaltadas se rellenan de color, y se importa la imagen al soporte logico de caracterizacion de partfculas (por ejemplo, IMAGE-PRO PLUS disponible en Media Cybernetics, Inc., Bethesda, Maryland) capaz de determinar el perfmetro y el area de las partfculas. Despues, se calcula la esfericidad de las partfculas de acuerdo con la siguiente ecuacion.

perimetro 2

Esfericidad = -------------------

4k x area

en la que el perfmetro es el perfmetro medido con el soporte logico procedente de la traza resaltada de las partfculas, y en el que el area es el area medida con el soporte logico dentro del perfmetro trazado de las partfculas.

El calculo anterior se lleva a cabo para cada partfcula que encaja por completo dentro de la imagen SEM. Estos valores se clasifican despues, y se descarta el 20 % de los valores mas bajos. El 80 % restante de estos valores se promedia para obtener S80. A modo de ejemplo, se encontro que el factor de esfericidad (S80) de las partfculas mostradas en la Figura 4 fue de 0,97.

Generalmente, no se observo que las partfculas de sflice o silicato con valores de absorcion de aceite mayores que 100 cc/100 g tuvieran el mismo grado de esfericidad elevado y la redondez que las partfculas de sflice o silicato comentadas con anterioridad. No obstante, dichas partfculas tienen la capacidad de formar viscosidad. Una imagen a modo de ejemplo de estas partfculas se muestra en la Figura 7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

De este modo, en un aspecto adicional, las partfculas de sflice o silicato de la invencion pueden tener un valor de absorcion de aceite mayor que 100 cc/100 g. Puede suceder que estas partfculas no exhiban la misma redondez y esfericidad que las partfculas comentadas con anterioridad, que tienen valores de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g. No obstante, las partfculas de sflice o silicato que tienen un valor de absorcion de aceite mayor que 100 cc/100 g se caracterizan por tener un tamano de partfcula de 3 a 15 pm.

Las partfculas de sflice o silicato de la invencion tambien se caracterizan por un numero de otras propiedades, que se comentan a continuacion. Las siguientes propiedades caracterfsticas se refieren tanto a partfculas que tienen valores de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g como mayores que 100 cc/100 g, a menos que se indique lo contrario.

Se determinaron los tamanos medianos de partfcula de las partfculas de sflice o silicato de la invencion en diferentes etapas durante el proceso y antes o despues de diversas etapas de tratamiento de partfculas. Tal y como se usa en la presente memoria, el tamano mediano de partfcula, el tamano medio de partfcula (APS) y D50, se refieren en la presente memoria, al tamano de partfcula para el cual 50 % de la muestra tiene un tamano menor y 50 % de la muestra tiene un tamano mayor.

En un aspecto, las partfculas de sflice o silicato de la invencion tienen un tamano mediano de partfcula al tiempo que estan presentes en el medio de reaccion lfquido de 3 a 10 pm, preferentemente de 3 a 8 pm, y mas preferentemente de 4 a 6 pm. En los ejemplos especfficos, el tamano mediano de partfcula de las partfculas de sflice o silicato en el medio de reaccion lfquido es de 5 a 6 pm. Para determinar el tamano mediano de partfcula de las partfculas en el medio de reaccion lfquido, se puede retirar una alfcuota del medio de reaccion lfquido a partir de la zona de reaccion de recirculacion, por ejemplo por medio de desplazamiento volumetrico, y se pueden analizar las partfculas de la alfcuota.

Tras la descarga del producto de sflice o silicato de la zona de reaccion de bucle y el secado del producto de sflice o silicato, antes de cualquier etapa de molienda, las partfculas de sflice o silicato tienen un tamano mediano de partfcula de 3 a 25 pm. En algunos ejemplos, las partfculas de sflice o silicato tienen un tamano mediano tras el secado, pero antes de la molienda, de 3 a 15 pm. En ejemplos adicionales, las partfculas de sflice o silicato tienen un tamano mediano de partfcula tras el secado, pero antes de la molienda, de 4 a 8 pm.

Se puede usar la molienda para reducir el tamano de partfcula de las partfculas de sflice o silicato secas, como se ha comentado con anterioridad. Por ejemplo, tras la molienda con aire o molienda de Raymond, generalmente las partfculas de sflice o silicato tienen un tamano mediano de partfcula de 3 a 10 pm. En ejemplos especfficos, la partfcula de sflice o silicato tiene un tamano de partfcula tras molienda (incluyendo molienda de Raymond y/o molienda con aire) de 3 a 7 pm, o incluso de 5 a 7 pm.

Generalmente, se observo que el tamano de partfcula seca, la esfericidad y la redondez de las partfculas estaban relacionadas con la estructura de la sflice o silicato. A medida que se rebaja la estructura, el resultado es un porcentaje elevado de partfculas bien redondeadas/con esfericidad elevada, con un cambio pequeno hasta la distribucion de tamano de partfcula del medio de reaccion lfquido (suspension) tras el secado. A medida que aumenta la estructura, disminuye el nivel de partfculas bien redondeadas/esfericidad elevada, y aumenta el tamano medio de partfcula tras el secado. Se pueden reducir las muestras de estructura elevada a sus tamanos de partfcula de suspension con molienda de Raymond suave. La molienda de Raymond mas intensa y la molienda con aire no reducen sustancialmente el tamano de partfcula mucho mas que el tamano de partfcula de la suspension. La molienda de los productos de baja estructura no tiene como resultado un cambio grande del tamano de partfcula. Generalmente, la estructura de las partfculas de sflice o silicato se refiere a la capacidad de absorcion de aceite. Por tanto, la sflice o silicato de estructura baja tiene una baja capacidad de absorcion de aceite, mientras que la sflice o silicato de estructura elevada tiene una elevada capacidad de absorcion de aceite.

Se determino el tamano mediano de partfcula usando un instrumento de dispersion de luz laser Modelo LA-930 (o LA-300 o equivalente) disponible en Horiba Instruments, Boothwyn, Pa.

Generalmente, las partfculas de sflice o silicato de la invencion tienen distribuciones estrechas de tamano de partfcula. La distribucion de tamano de partfcula se puede evaluar en base al numero de parametros, incluyendo coeficiente de uniformidad, coeficiente de curvatura y simetrfa de la distribucion. El coeficiente de uniformidad (Cu) se define como D60/D10. El Coeficiente de Curvatura (Cc) se define como (D30/(D10 x D60)). La simetrfa de pico se puede definir tambien como (D90-D50)/(D50-D10), en la que el valor de forma de 1,0 representarfa una curva perfectamente simetrica. Los coeficientes de uniformidad de las partfculas de sflice o silicato generalmente varfan de 1,8 a 2,5. Generalmente, los coeficientes de curvatura varfan de 0,2 a 0,31, al tiempo que las curvas de forma generalmente varfan de 1,3 a 1,7. En ejemplos especfficos, las simetrfas de pico variaron de 1,3 a 1,5, indicando una distribucion muy simetrica de las partfculas de sflice o silicato.

Las partfculas de sflice o silicato tienen valores de absorcion de agua que varfan de 57 a 272 cc por cada 100 g de sflice o silicato, aunque es posible obtener valores de absorcion de agua incluso mas elevados. Los valores de absorcion de agua se determinan con un reometro de par Absorptometer “C” de W.W. Brabender Instruments, Inc. Se transfiere aproximadamente 1/3 de una copa de sflice o silicato (o silicato) hasta la camara de mezcla del

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

dispositivo de absorcion, y se mezcla a 150 rpm. Despues se anade agua a una tasa de 6 ml/minuto, y se registra el par requerido para mezclar el polvo. A medida que se absorbe agua por parte del polvo, el par alcanza un valor maximo ya que el polvo se transforma desde un polvo que fluye libremente hasta una pasta. Despues, se estandariza el volumen total de agua anadida cuando se ha logrado el par maximo, con respecto a la cantidad de agua que puede ser absorbida por 100 g de polvo. Debido a que se usa polvo sobre la base tal y como se recibe (no se seca previamente), se usa el valor de humedad libre del polvo para calcular una “humedad corregida por el valor AbC de agua” por medio de la siguiente ecuacion.

agua absorbida (cc) + % de humedad

Absorcion de Agua = ---------------------------------------------------

(100 (g) - %de humedad)/100

El dispositivo de absorcion se usa comunmente para determinar el numero de aceite de negro de carbono en conformidad con los metodos B y C de ASTM D 2414 y ASTM D 3493.

Como se ha comentado anteriormente, las partfculas de sflice o silicato de la presente invencion tienen valores de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g, por ejemplo de 30 a 100 cc/100 g, mientras en una invencion alternativa, no reivindicada en la presente memoria, las partfculas de sflice o silicato tienen valores de absorcion de aceite mayores que 100 cc/100 g, por ejemplo, que varfan de mas de 100 cc/100 g hasta 150 cc/100 g. Generalmente, se puede observar que las partfculas de sflice o silicato tienen capacidades de absorcion de aceite que varfan de 30 a 171 cc (cm3 o ml) de aceite absorbido por cada 100 g de sflice o silicato.

Se midieron los valores de absorcion de aceite usando un metodo de frotado (ASTM D281). Este metodo se basa en el principio de mezclar aceite de linaza con sflice o silicato por medio de frotado de la mezcla de aceite de linaza/sflice o silicato con una espatula sobre una superficie suave hasta que se forme una pasta de tipo masilla compacta. Midiendo la cantidad de aceite necesario para tener una mezcla de pasta que experimente rizado al untarla, se puede calcular el valor de absorcion de aceite de la sflice o silicato, que representa el volumen de aceite requerido por peso unitario de sflice o silicato para saturar la capacidad de sorcion de la sflice o silicato. Un nivel de absorcion de aceite elevado indica una estructura elevada de sflice o silicato. Un valor bajo es indicativo de lo que se considera una baja estructura de sflice o silicato. El valor de absorcion de aceite se puede determinar por medio de la siguiente ecuacion.

Absorcion de Aceite =

imagen2

cc aceite absorbidos

lOOg cilice

Las partfculas de sflice o silicato de la invencion generalmente exhiben un area superficial BET que varfa de 10 a 425 m2/g. En ejemplos especfficos, las partfculas de sflice o silicato exhiben un area superficial BET que varfa de 10 a 300 m2/g, y preferentemente de 50 a 350 m2/g. Las areas superficiales BET de las partfculas de sflice o silicato divulgadas se determinaron por medio del metodo de adsorcion de nitrogeno BET de Brunaur et al., J. Am. Chem. Soc. 60, 309(1938), que se conoce en el campo de los materiales en forma de partfculas, tales como los materiales de sflice y silicato.

El area superficial CTAB de las partfculas de sflice o silicato generalmente varfa de 10 a 250 m2/g, y en algunos ejemplos de 50 a 200 m2/g. El area superficial CTAB de sflice o silicato viene determinada por medio de la absorcion de CTAB (bromuro de cetiltrimetilamonio) sobre la superficie de sflice o silicato, el exceso se separa por medio de centrifugacion y se determinar la cantidad por medio de valoracion con lauril sulfato de sodio usando un electrodo de tensioactivo. Especfficamente, aproximadamente 0,5 g de sflice o silicato se colocan en un vaso de precipitados de 250 ml con 100,00 ml de solucion de CTAB (5,5 g/l), se mezcla en un placa magnetica electrica durante 1 hora y se centrifuga posteriormente durante 30 minutos a 10.000 rpm. Se anade un mililitro de Triton X-100 al 10 % a 5 ml de sobrenadante transparente en un vaso de precipitados de 100 ml. Se ajusta el pH a 3,0-3,5 con HCl 0,1 N y se somete la muestra de ensayo a valoracion con lauril sulfato de sodio 0,0100 M usando un electrodo de tensioactivo (Brinkmann SUR1501-DL) para determinar el punto final.

El volumen de mercurio (Hg) que experimenta intrusion en las partfculas de sflice o silicato divulgadas generalmente varfa de 0,5 a 3 ml/g. El volumen de mercurio que experimenta intrusion o el volumen total de poros (Hg) se mide por medio de porosimetrfa de mercurio usando un aparato Micromeritics Autopore II 9220. Se pueden calcular los diametros de poro por medio de la ecuacion de Washburn empleando un angulo de contacto Theta ( ) Bjual a 130° y una superficie de tension gamma igual a 0,485 (N/m) (485 dina/cm). Se fuerza el mercurio hacia el interior de los huecos de las partfculas como funcion de la presion y se calcula el volumen del mercurio que experimenta intrusion por gramo de muestra para cada presion. El volumen total de poros expresado en la presente memoria representa el volumen acumulado de mercurio que experimenta intrusion a presiones desde vacfo hasta 60.000 psi. Se representan los incrementos de volumen (cm3/g) a cada valor de presion frente al radio o diametro de poro que

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

corresponde a los incrementos del valor de presion. La curva de pico del volumen que experimenta intrusion frente al radio o diametro corresponde al modo de distribucion de tamano de poro e identifica el tamano de poro mas comun de la muestra. Especfficamente, se ajusta el tamano de la muestra para lograr un volumen de vastago de un 2575 % en un penetrometro de polvo con una bola de 5 ml y un volumen de vastago de 1,1 ml. Se evacuan las muestras hasta una presion de 50 pm de Hg y se mantiene durante 5 minutos. El mercurio rellena los poros de 1,5 a 60.000 psi con un tiempo de equilibrio de 10 segundos en cada uno de los aproximadamente 103 puntos de recogida de datos.

Una solucion acuosa de partfculas de sflice o silicato de la presente invencion exhibe un valor de Abrasion de Einlehner de Laton (BEA) menor que 8 mg de perdida por cada 100.000 revoluciones, y mas preferentemente menor que 5 mg de perdida por cada 100.000 revoluciones. El valor de BET normalmente es de al menos 1. Los intervalos especfficos de los valores de BEA incluyen de 1 a 8, de 1 a 7, y de 1 a 5 mg de perdida por cada 100.000 revoluciones.

Se uso el ensayo de Abrasion de Einlehner de Laton (BEA) para medir la dureza de los productos de sflice o silicato de la invencion. Generalmente, el ensayo implica un dispositivo de abrasion Einlehner AT-1000 como se muestra a continuacion: (1) se pesa un tamiz de alambres de laton de Fourdrinier y se expone a la accion de una suspension de 10 % de sflice o silicato durante un numero fijo de revoluciones o duracion de tiempo; (2) se determina posteriormente la cantidad de abrasion como miligramos de laton perdidos a partir del tamiz de alambre de Fourdrinier por cada 100.000 revoluciones. Los suministros desechables necesarios para este ensayo (tamices de laton, placas de desgaste y tubos de PVC) se encuentran disponibles en Duncan Associates, Rutland, Vermont y se comercializan como “Estuche de Ensayo Einlehner”. Especfficamente, los tamices de laton (PhosphosBronze P.M.) se pueden preparar por medio de lavado en agua caliente con jabon (por ejemplo, Alconox de 0,5 %) en un bano de ultrasonidos durante 5 minutos, despues se aclaran con agua del grifo y se aclaran de nuevo en un vaso de precipitados que contiene 150 ml de agua en un bano de ultrasonidos. Se puede aclarar el tamiz de nuevo con agua del grifo, secar en un horno programado a 105 °C durante 20 minutos, enfriar en un desecador y pesar. Los tamices se pueden manipular con pinzas para evitar que los aceites cutaneos contaminen los tamices. Se ensambla el cilindro de ensayo de Einlehner con una placa de desgaste y tamiz pesado (lfnea roja del lado inferior - lado no sometido a abrasion) y se fija con pinzas en su sitio. Se usa la placa de desgaste para aproximadamente 25 ensayos o hasta que se desgasto de mala manera; el tamiz pesado solo se usa una vez.

Se puede preparar una suspension de sflice al 10 % por medio de mezcla de 100 g de sflice con 900 g de agua desionizada, y se puede verter en un cilindro de ensayo de Einlehner. El tubo de PVC de Einlehner se puede colocar sobre un eje en agitacion. El tubo de PVC tiene 5 posiciones numeradas. Para cada ensayo, se puede incrementar la posicion del tubo de PVC hasta que se haya usado cinco veces, y despues se descarta. Se puede re-ensamblar el instrumento de abrasion de Einlehner y se ajusta el mismo para que opere a 87.000 revoluciones. Cada ensayo tiene lugar durante aproximadamente 49 minutos. Una vez completado el ciclo, se puede retirar el tamiz, se aclara con agua del grifo, se coloca en un vaso de precipitados que contiene agua y se introduce en un bano de ultrasonidos durante 2 minutos, se aclara con agua desionizada y se seca en un horno programado a 105 °C durante 20 minutos. Posteriormente, se puede enfriar el tamiz seco en un desecador y se vuelve a pesar. Se operan dos ensayos para cada muestra y los resultados se promedian y expresan en mg de perdida por cada 100.000 revoluciones. El resultado, medido en unidades de mg perdida, se puede caracterizan como el valor de abrasion de Einlehner (BE) al 10 %.

Generalmente, los valores de luminancia de Technidyne de las partfculas de sflice o silicato varfan de 95 a 100. En los ejemplos especfficos, los valores de luminancia de Technidyne varfan de 97 a 100, o incluso de 98 a 100. Para medir la luminancia, se somete a presion la sflice o silicato en forma de polvo fino en una pella con superficie suave y se analiza usando un Medidor de Luminancia Technidyne S-5/BC. Este instrumento tiene un sistema optico de haz dual en el que se ilumina la muestra con un angulo de 45°, y se observa la luz reflejada a 0°. Esta en conformidad con los metodos de ensayo TAPPI T452 y T646, y Patron ASTM D958. Se presionan los materiales en forma de polvo hasta aproximadamente 1 cm con suficiente presion para proporcionar una superficie de pella que sea suave y sin partfculas sueltas o brillo.

Generalmente, las dispersiones de las partfculas de sflice o silicato divulgadas tienen un valor de fndice de refraccion (RI) mayor que 1,4. En algunos ejemplos, la dispersion de las partfculas de sflice o silicato tiene un valor de RI de 1,4 a 1,5. Generalmente, las dispersiones tienen un valor de % de Transmision (% T) que varfa de 20 a 75.

Para medir el fndice de refraccion y el grado de transmision de luz, se preparo una gama de soluciones de reserva de glicerina/agua (aproximadamente 10) de forma que el fndice de refraccion de estas soluciones estuviera entre 1,428 y 1,460. Normalmente, estas soluciones abarcan el intervalo de un 70 % en peso a un 90 % en peso de glicerina en agua. Para determinar el RI, se colocan por separado una o dos gotas de cada solucion convencional sobre la placa fija de un refractometro (Refractometro Abbe 60 Modelo 10450). Se fija la placa de cubrimiento y se cierra. Se enciende la fuente de luz y el refractometro y se lee el fndice de refraccion de la solucion patron.

En botellas separadas de 20 ml, se anadieron 2,0 +/- 0,01 ml del producto divulgado de sflice o silicato sobre 18,0 +/- 0,01 ml de cada solucion respectiva de glicerina/agua (para productos con una absorcion de aceite medida por encima de 150, el ensayo usa 1,0 g de producto divulgado de sflice o silicato y 19,0 g de solucion de reserva de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

glicerina/agua). Se agitan posteriorimente las botellas de forma vigorosa para formar una dispersion de sflice o silicato, se retiran los tapones de las botellas y se colocan las botellas en un desecador, que se evacua posteriormente con una bomba de vacfo (aproximadamente 24 pulgadas de Hg).

A continuacion, se someten las dispersiones a des-aireacion durante 120 minutos y se inspeccionan visualmente para completar la des-aireacion. Se midio el “% de T” a 590 nm (Spectronic 20 D+) tras volver a colocar las muestras a temperatura ambiente (aproximadamente 10 minutos), de acuerdo con las instrucciones de operacion del fabricante. Se midio el % de T sobre el producto divulgado de sflice o silicato colocando una alfcuota de cada dispersion en una cubeta de cuarzo y leyendo el % de T a una longitud de onda de 590 nm para cada muestra en una escala de 0-100. Se representa el % de Transmitancia frente a RI de las soluciones de reserva en una curva. Se definio el RI de sflice o silicato como la posicion del maxmo de pico representado (las ordenadas o el valor-X) sobre el % de T frente a la curva RI . El valor-Y (abscisas) del maximo de pico fue el % T.

Las partfculas de sflice o silicato se pueden filtrar y lavar con agua para reducir los niveles de sulfato de sodio (cuando este presente) hasta niveles tolerables. Generalmente, el lavado del producto de reaccion se lleva a cabo tras la filtracion. Se puede ajustar el pH de la torta filtrante lavada, si fuese necesario, antes de proceder a las etapas posteriores descritas en la presente memoria. El contenido de sulfato de sodio en las partfculas de sflice o silicato de la invencion puede ser de hasta aproximadamente un 6 %. Se midio el contenido de sulfato de sodio por medio de conductividad de una concentracion conocida de suspension de sflice o silicato. Especfficamente, se pesaron 38 g de muestra de torta filtrante humeda de sflice o silicato en una copa de un cuarto de un Mezclador de Hamilton Beach, modelo numero 30, y se anadieron 140 ml de agua desionizada. Se mezclo la suspension durante 5 a 7 minutos, despues se transfirio la suspension a un cilindro graduado de 250 ml y se lleno el cilindro hasta la marca de 250 ml con agua desionizada, usando agua para aclarar la copa mezcladora. Se mezclo la muestra invirtiendo el cilindro graduado (cubierto) varias veces. Se uso un medidor de conductividad, tal como un Cole Parmer CN Modelo 500 # 19950-00, para determinar la conductividad de la suspension. Se determino el contenido de sulfato de sodio por comparacion de la conductividad de la muestra con una curva estandar generada a partir de un metodo conocido de adicion de suspensiones de composicion de sulfato de sodio/sflice y/o silicato, respectivamente.

El proceso comentado anteriormente para preparar el componente de sflice o silicato de las composiciones de revestimiento, en diversos aspectos, se puede llevar a cabo usando un reactor de bucle continuo o un reactor de tuberfa. Generalmente, un reactor de bucle continuo apropiado comprende un puerto de entrada para el agente de acidulacion, un puerto de entrada para el silicato de metal alcalino, y un puerto de descarga de producto todos en comunicacion fluida con un bucle continuo definido por una o mas tuberfas. El medio lfquido del bucle continuo se puede recircular usando una diversidad de medios, tales como una bomba que es el propio bucle. Otros componentes del reactor de bucle continuo puede incluir, aunque sin limitacion, un intercambiador de calor en el bucle para controlar la temperatura en el medio lfquido, una valvula de retro-presion para controlar la presion, y/o un dispositivo de mezcla en lfnea en el bucle para la mezcla de los contenidos del medio de reaccion lfquido.

Con referencia a la Figura 8, un reactor 100 de bucle continuo a modo de ejemplo comprende un puerto 110 de entrada de agente acidulante para introducir el agente acidulante en el medio lfquido de la zona de reaccion de bucle y un puerto 120 de entrada de silicato de metal alcalino para introducir el silicato de metal alcalino en la zona de reaccion de bucle. La zona de reaccion de bucle viene definida por una o mas tuberfas 130 que definen un bucle continuo. Tambien pueden estar presentes diversos componentes en el reactor 100 de bucle continuo, incluyendo una bomba 140 para recircular el medio lfquido a traves de una o mas tuberfas 130. Durante el proceso de la invencion, la bomba 140 deberfa estar en comunicacion fluida con el medio de reaccion lfquido. El bucle continuo tambien puede estar en comunicacion fluida con un dispositivo 150 de mezcla en lfnea. En el ejemplo mostrado en la Figura 8, el dispositivo 150 de mezcla en lfnea tambien esta en comunicacion fluida con el puerto de entrada de agente acidulante, y sirve por un lado para facilitar la entrada de agente acidulante en el bucle continuo y por otro, para mezclar el medio lfquido en el interior de la zona de reaccion de bucle. Un intercambiador de calor 160 tambien puede estar presente para controlar la temperatura del medio lfquido en el bucle continuo. El intercambiador de calor 160, de este modo, esta en comunicacion termica con una o mas tuberfas 130 que definen el bucle continuo. Como agente acidulante, se anaden de forma continua el silicato de metal alcalino, u otro lfquido como se ha comentado anteriormente, a la reaccion, el medio lfquido rebosa a partir del bucle continuo y abandona la zona de reaccion de bucle a traves del puerto 170 de descarga de producto. Posteriormente, el producto se recoge. En un aspecto especffico, se puede equipar la reaccion con tuberfas 130, tal como una valvula de retro-presion (no mostrada) para regular la presion en el interior del reactor de bucle.

Se puede usar cualquier bomba apropiada 140 con el reactor de bucle. El dispositivo 150 de mezcla en lfnea se usa en parte para proporcionar un entorno de alta cizalladura al medio lfquido de recirculacion y es preferentemente un mezclador en lfnea de tipo estator/rotor. Los ejemplos de mezcladores de estator/rotor utiles incluyen mezcladores en lfnea de SILVERSON, tales como SILVERSON Modelo 450 LS, fabricada por SILVERSON Machines, Inc.; o los disponibles comercialmente en IKA-Works Inc., Wilmington, N.C. 28405, y de Charles Ross and Son Company, Hauppage, N.Y., 11788, incluyendo los modelos ME-410/420X y 450X.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos se explican para proporcionar a los expertos en la tecnica una divulgacion completa y una

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

descripaon sobre como los compuestos, composiciones, artfculos, dispositivos y/o metodos reivindicados en la presente memoria se forman y evaluan, y se pretende que sean puramente ejemplos de la invencion y no se pretende que limiten el alcance al que hacen referencia los inventores para su invencion. Se han llevado a cabo esfuerzos para medir la precision con respecto a los numeros (por ejemplo, cantidades, temperatura, etc.), pero deberfan tenerse en cuenta ciertos errores y desviaciones. A menos que se indique lo contrario, las partes estan en peso, la temperatura esta en °C o es temperatura ambiente, y la presion es presion atmosferica o un valor proximo.

Reactor de bucle continuo

Se configuro un reactor de bucle continuo con un bucle de reciclaje en el que se podrfa hacer circular la suspension varias veces antes de la descarga (vease la Figura 8). El bucle de reciclaje comprendio las secciones de tuberfa fija unidas por secciones de tubo de goma flexible. El diametro interno de la tuberfa/tubo de goma fue de aproximadamente 1” (2,54 cm). En un lado del bucle se coloco una bomba para hacer circular la reaccion y en el lado opuesto se instalo un mezclador en lfnea SILVERSON para proporcionar cizalladura adicional al sistema y tambien para su uso como puerto de entrada para introducir el agente acidulante. Entre la bomba y el mezclador, se instalo un intercambiador de calor con mezclador estatico (KENICS Modelo 1-Piloto-HT-EX 32 disponible en Chemineer, Inc., Dayton, Ohio) para proporcionar un medio para controlar la temperatura durante la produccion de sflice o silicato. La tuberfa de descarga, ubicada tras el puerto de entrada del agente acidulante, permitio la descarga del producto como funcion de las tasas a la cuales se anaden el silicato y el agente acidulante. La tuberfa de descarga tambien se equipa con una valvula de retro-presion que permite que el sistema de reactor opere a temperaturas mayores que 100 °C. La tuberfa de descarga se puede orientar para recoger el producto en un tanque para modificacion adicional (por ejemplo, ajuste de pH) o se puede descargar directamente en un filtro de tipo prensa o rotatorio. Opcionalmente, tambien se puede anadir un acido a la lfnea de descarga del producto para evitar los ajustes de pH pos-sinteticos cuando se prepara el producto a un pH mayor que 7,0.

Se preparo el producto de sflice o silicato usando el reactor continuo de bucle descrito con anterioridad. Antes de la introduccion del agente acidulante y el silicato de metal alcalino en el reactor de bucle continuo, en primer lugar se anadieron sflice o silicato precipitado, sulfato de sodio, silicato de sodio y agua y se recircularon a 80 l/min. Se hace referencia a esto en la presente memoria como el medio de reaccion lfquido, al cual se puede anadir un agente acidulante adicional y un silicato de metal alcalino, como se ha comentado con anterioridad. Se llevo a cabo esta etapa inicial para llenar el bucle de reciclaje con los contenidos aproximados y las concentraciones de un lote normal para, de este modo, minimizar el tiempo de purga entes de que se pueda recoger el producto deseado de sflice o silicato. Se piensa que esta etapa tambien minimiza la formacion de gel de los contenidos del reactor de bucle. No obstante, deberfa apreciarse que el agente acidulante y el silicato de metal alcalino se pueden anadir directamente al reactor de bucle relleno solo con agua sin sistema de obturacion o formacion de gel. De este modo, el medio de reaccion lfquido puede comprender agua sin sflice seminal o silicato antes de la introduccion del agente acidulante y el silicato de metal alcalino.

Ejemplo 1 (Producto de Sflice)

Se preparo una solucion de 1,5 kg de ZEODENT 103, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (2,65 MR, 26,6 %) y 20 l de agua y se anadio al bucle de recirculacion del reactor de bucle y se calento a 95 °C. Se recircularon los contenidos del reactor a 80 l/minuto con un mezclador en lfnea SILVERSON que operaba a 60 Hz (3485 rpm). Se anadieron silicato de sodio (2,65 MR, 26,6 %) y acido sulfurico (22,8 %) simultaneamente al bucle a una tasa de silicato de 1,7 l/minuto y una tasa de acido suficiente para mantener un pH de 7,5. En caso de ser necesario, se ajusto la tasa de acido por consiguiente para mantener el pH. Se anadieron acido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sflice no deseada fuera del sistema antes de recoger el material deseado. Trascurridos 40 minutos, se vacio el recipiente de recogida y se descartaron sus contenidos. Despues, se recogio el producto de sflice en un recipiente con agitacion a 40 rpm al tiempo que se mantenfa la temperatura en aproximadamente 60 °C. Tras recoger una cantidad deseada del producto, se detuvo la adicion de acido y silicato y se permitio la circulacion de los contenidos del bucle. Se ajusto el producto de sflice en el recipiente de recogida a un pH de 5,0 con la adicion manual de acido sulfurico y despues se filtro, se lavo hasta una conductividad d 1500 pS. Tras secar, el material tuvo un tamano medio de partfcula de 6,7 micras.

Ejemplo 2 (Producto de Silicato)

Se preparo una solucion de 1,5 kg de ZEODENT 103, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (3,32 MR, 20,0 %) y 20 l de agua. Despues se anadieron aproximadamente 15,5 l de esta solucion al bucle de recirculacion del reactor de bucle descrito anteriormente y se mantuvo en aproximadamente 24 °C. Se recircularon los contenidos a 80 l/min con un mezclador en lfnea SILVERSON en el bucle de recirculacion que operaba a 60 Hz (3485 rpm). Se anadieron simultaneamente silicato de sodio (3,32 MR, 20,0 %) y sulfato de aluminio acuoso (14,5 %) al bucle a una tasa de silicato de 3,4 l/minuto y una tasa de sulfato de aluminio suficiente para mantener un pH de 8,5. Cuando fue necesario, se ajusto por consiguiente la tasa de acido para mantener el pH. Se anadieron acido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sflice no deseada fuera del sistema antes de recoger el material deseado. Trascurridos 40 minutos, se vacio el recipiente de recogida y se descartaron sus contenidos. Se anadieron de forma continua acido y sulfato de aluminio al tiempo que se recogio el producto de silicato en un recipiente con agitacion a 40 rpm mientras se mantenfa la temperatura de aproximadamente 60 °C.

5

10

15

20

25

Tras recoger la cantidad deseada de producto, se detuvo la adicion de sulfato de aluminio y silicato. Se permitio la circulacion de los contenidos del bucle. A continuacion, se filtro el producto de silicato en el recipiente de reaccion, se lavo hasta una conductivdad de aproximadamente 1500 pS y se seco. Tras el secado, se molio el material en un molino de martillos hasta un tamano medio de partfcula de 6,4 micras.

Ejemplo 3 (Producto de Silicato)

Se preparo una solucion de 1,5 kg de ZEODENT 103, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (3,32 MR, 20,0 %) y 20 l de agua. Despues se anadieron aproxmadamente 15,5 l de esta solucion al bucle de recirculacion del reactor de bucle descrito anteriormente y se mantuvo en aproximadamente 95 °C. Se recircularon los contenidos a 80 l/min con un mezclador en lfnea SILVERSON en el bucle de recirculacion que operaba a 80 Hz (3485 rpm). Se anadieron simultaneamente silicato de sodio (3,32 MR, 20,0 %) y sulfato de aluminio acuoso (14,5 %) al bucle a una tasa de silicato de 1,7 l/minuto y una tasa de sulfato de aluminio suficiente para mantener un pH de 7,8. Cuando fue necesario, se ajusto por consiguiente la tasa de acido para mantener el pH. Se anadieron acido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sflice no deseada fuera del sistema antes de recoger el material deseado. Trascurridos 40 minutos, se vacio el recipiente de recogida y se descartaron sus contenidos. Se anadieron de forma continua acido y sulfato de aluminio al tiempo que se recogio el producto de silicato en un recipiente con agitacion a 40 rpm mientras se mantenfa la temperature de aproximadamente 60 °C. Tras recoger la cantidad deseada de producto, se detuvo la adicion de sulfato de aluminio y silicato. Se permitio la circulacion de los contenidos del bucle. A continuacion, se filtro el producto de silicato en el recipiente de reaccion, se lavo hasta una conductividad de aproxmadamente 1500 pS y se seco. Tras el secado, se molio el material en un molino de martillos hasta un tamano medio de partfcula de 5,7 micras.

Tabla 2. Propiedades de los Ejemplos 1-3.

Ejemplo

Agua AbC (cc/100 g) Absorcion de Aceite (cc/100 g) Area Superficial BET (m2/g) Area Superficial CTAB (m2/g) S' o'* o re z 0 CM 1 Volumen de Hg de intrusion (ml/g) 5 % pH o ■O o 0.2 ic 5= 3 05 .5 p ■o *F c* E o) = c I— E Q. 3

1

58 32 32 20 1,5 5,2 — 7,8 6,7

2

158 105 286 182 1,1 8,4 1,02 9,6 6,4

3

75 62 33 26 0,87 5,4 0,95 11,0 5,7

Ejemplo 4. Pintura para Pared Lisa Interior de Latex (Formulacion A)

Se preparo una Pintura para Pared Lisa Interior de Latex (Formulacion A) usando la formulacion listada con anterioridad.

Tabla 3. Formulacion A

Ingrediente N.°

Componente Gramos

1

Agua 8995,69

2

Propilen glicol (Estabilizador F-T) 798,13

3

Texanol (Agente de coalescencia) 243,26

4

Desespumante de Latex Comun 61,58

5

Poliphase BIT-20 61,58

6

Igepal CTA-639W (tensioactivo) 76,98

7

Dispersante de poliacrilato, 35 % 92,38

8

Natrosol 250HBR 76,98

9

Amonfaco, 28 % (Tampon de pH) 15,40

10

Tiona 95 3079,22

11

Hubercarb G-325 (CaCO3 basto) 5822,81

12

Producto de Silicato 4618,83

13

Agua 7185,05

14

Kemira AMA-480 (Biocida) 15,40

15

Natrosol 250HBR 123,17

16

Coloide 643 (Desespumante) 61,58

17

Amonfaco, 28 % (Tampon de pH) 15,40

18

Ucar397G (Emulsion Acrflica de Vnilo) 4472,87

Totales 35816,31

Se preparo una formulacion de lote maestro de los ingredientes anteriores y tuvo un volumen aproximado de 26,50 l (7 galones). Para preparar la Formulacion A se premezclaron los ingredientes 1-7, se anadio el ingrediente 8 a la mezcla y se continuo la agitacion. Despues se anadio el ingrediente 9 y se agito la mezcla resultante durante 10 5 minutos adicionales. Los ingredientes 10 y 11 se anadieron despues y esto se aislo como parte “molida” del lote maestro.

Se pre-mezclaron los ingredientes 13-16 y se anadio el ingrediente 17 a la mezcla y se agito durante 5 minutos. Finalmente, se anadio el ingrediente 18, y se agito la mezcla a baja velocidad durante 15 minutos. Se uso esta parte como parte “mezcla final” de la Formulacion A

10 Posteriormente, se dispersaron 71,46 g del ingrediente 12 (Producto de Silicato) en 298,97 gramos de la parte molida y se mezclo a 2200 rpm usando un alabe de tipo Cowles de 1,25 pulgadas (3,18 cm). Se anadieron 183,97 gramos de la parte de mezcla final y se continuo la mezcla durante 10 minutos adicionales a 3100 rpm. Se prepararon tres productos de silicato utilizados con muestras de Formulacion A variable y se muestran en la tabla siguiente.

15 Se uso la Formulacion A para comparar formulaciones comparativas identicas que comprendfan ZEOLEX 330 (J. M. Huber Corporation) y EVONIK (SIPERNAT 820A) y el Ejemplo 2. La muestra de la Formulacion A que comprendfa el Ejemplo 2 demostro de tres a cuatro veces los ciclos de lavado con respecto a las formulaciones de comparacion, en las mismas condiciones, como se muestra en la Figura 12.

Tambien se midieron la Resistencia al Corrimiento y las propiedades de Flujo/Nivelacion de las pinturas que 20 utilizaron la Formulacion A La formulacion de la invencion confirio un comportamiento unico de flujo y nivelacion que beneficia las propiedades de aspecto del revestimiento aplicado. La relacion de resistencia al corrimiento con respecto a flujo/nivelacion se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Propiedades de Resistencia al Frotamiento Abrasivo ASTM D2468 de la Formulacion A y Formulaciones Comparativa

N°. ID. Muestra

Sipernat P820A Zeolex 330 Formulacion A

Resistencia al frotamiento (ciclos hasta el fallo)

81 88 302

Viscosidad de Krebs - Inicial- KU

100 106 104

Viscosidad de Krebs - 24 horas- KU

106 109 108

pH

9,25 9,60 9,68

Nivelacion (1-9) 1 Nivelacion pobre, 9 Nivelacion excelente

3 3 6

Resistencia al corrimiento, milesimas de pulgada ( pm)

16 (406,4) 14 (355,6) 14 (355,6)

Relacion Corrimiento/Nivelacion

5,3 4,7 2,3

Molienda de Hegman

4,0 3,5 4,5

Ejemplo 5 (Formulacion B)

Para preparar las variaciones de la Formulacion B, como se detalla en la Tabla 5 siguiente, se premezclaron los ingredientes 1-10. Se sustituyo el silicato seleccionado en la formula como ingrediente 8. Despues, se anadio el Ingrediente 11 en la cantidad apropiada para lograr la consistencia deseada para el procesado. La mezcla se molio 5 por medio de dispersion a velocidad elevada durante 15 minutos, despues de lo cual se anadio el resto del ingrediente 11. Se anadio la pasta resultante a una premezcla de ingredientes 12-14 al tiempo que se agitaba, seguido de la adicion de los ingredientes 15-18.

Se prepararon variaciones de la Formulacion B adicionales y se muestra en la Tabla 5.

Tabla 5. Formulacion B con cantidades variables de producto de silicato

Nivel de Carga de Silicato, por cada 100 galones (378,5 l) de pintura: 50 100 200 225 250

Materia prima Descripcion del material % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso

1

Agua Agua 12,74 12,24 11,23 10,98 10,73

2

Natrosol 250MHR 2,5 % Espesante celulosico 0,24 0,23 0,21 0,21 0,20

3

Tamol 165 A Dispersante anionico 1,65 1,59 1,46 1,42 1,39

4

Tergitol TMN-10 Agente Humectante de tensioactivo 0,21 0,20 0,18 0,18 0,17

5

Foamaster sa-3 Desespumante 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08

6

Kathon 1x 1,5 % Conservante 0,17 0,16 0,15 0,14 0,14

7

TiONa 595 Dioxdo de titanio 18,73 17,99 16,52 16,15 15,78

8

Producto de Silicato Seleccionado Material de relleno de silicato 4,68 8,44 15,96 17,84 19,72

9

Diafil 525 Material de relleno de diatomeas - Agente de aplanado 0,94 0,90 0,83 0,81 0,79

10

KaMin 70c Arcilla calcinada - 4,68 4,50 4,13 4,03 3,94

Material de relleno/Opacificante

11

Agua Agua 7,05 6,77 6,22 6,08 5,94

12

Agua Agua 3,53 3,39 3,11 3,04 2,97

13

Rhoplex VSR-1050 LOE Aglutinante acrflico 35,12 33,74 30,97 30,27 29,58

14

Foamaster sa-3 Resina (latex) 0,14 0,14 0,13 0,12 0,12

15

Texanol Desespumante de Alcohol de ester 0,37 0,36 0,33 0,33 0,32

16

Propilen glicol Disolvente de coalescencia 1,14 1,10 1,01 0,98 0,96

17

Acrysol Rm-2020 NPR Espesante de uretano 1,64 1,58 1,45 1,41 1,38

18

Agua Agua 6,88 6,61 6,07 5,94 5,80

Totales 100,00 100,00 100,01 100,01 100,01

Los materiales divulgados en la presente memoria tienen un absorcion de aceite muy baja frente a los productos convencionales fabricados por medio de un proceso convencional por lotes, tal como zEolEx 80 y ZEOLEX 330. La absorcion de aceite baja se debe a las caracterfsticas de partfcula, incluyendo la estructura de partfcula, la forma de

5

10

15

20

25

partfcuia esferoidal y el area superficial relativamente baja, como se ha comentado con anterioridad.

En los revestimientos de alto contenido en VOC, la capacidad aglutinante y las propiedades de adhesion del aglutinante se mejoran usando disolventes organicos volatiles y plastificantes. Los VOCs reblandecen los polfmeros de emulsion termoplasticos (latex), lo cual representa el mecanismo crftico a traves del cual estos aglutinantes experimentan coalescencia en una matriz continua con las partfculas de pigmento suspendidas. Las pelfculas de pinturas logran su dureza final tras la evaporacion posterior de los disolventes a parti r de la pelfcula de pintura.

Sin las ventajas temporales de plastificacion de los VOCs, se usan resinas de aglutinante mas blandas con el fin de lograr las mismas propiedades formadoras de pelfcula y de union a pigmento. Los materiales de relleno con menos demanda de aglutinante requieren menos cantidad de estos agentes plastificantes, de manera que se reduce la

demanda de VOC del aglutinante. Los pigmentos con baja demanda de aglutinante tambien permiten el uso de

aglutinantes de peso molecular elevado que tienen mejor tenacidad y caracterfsticas de rendimiento superiores en la pintura final.

Las formulaciones de revestimiento de sflice y silicato descritas en la presente memoria mejoran las propiedades que se ven comprometidas por los aglutinantes blandos de contenido de VOC bajo/nulo tales como resistencia frotamiento y resistencia al brunido. Estas propiedades vienen determinadas en gran medida por el equilibrio entre la capacidad aglutinante de la resina y la demanda de aglutinante de los materiales de relleno, asf como la dureza y la forma de las partfculas de material de relleno. La Figura 13 muestra que el silicato de la invencion da lugar a una resistencia superior al frotamiento con respecto a los controles convencionales en la Formulacion de Pintura B.

Ejemplo 6. Formulacion de revestimiento con cero VOC (Formulacion C)

Para preparar la Formulacion C, se premezclaron los ingredientes 1-9, con el producto de sflice o silicato

seleccionado sustituido en la formula como ingrediente 7. Despues se ajusto la premezcla a una viscosidad

apropiada para el procesado usando la cantidad apropiada de ingrediente 10. Se molio la composicion de pasta de molino resultante por medio de dispersion de alta velocidad durante 15 minutos, despues de lo cual se anadio parte del ingrediente 10 restante. Esta composicion se anadio despues con agitacion a una premezcla de los ingredientes 11 y 12. A continuacion, se anadieron los ingredientes 11-15.

Se prepararon los ingredientes de la Formulacion C con niveles variables de carga de silicato. Estas formulaciones se listan en la Tabla 6.

Tabla 6. Formulacion C que tiene niveles variables de silicato o sflice.

Nivel de Carga de Silicato, por cada 100 galones (378,5 l) de pintura: 50 100 200 225 250 300

Materia prima Descripcion del material % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso % en peso

1

Agua Agua 12,34 11,69 10,38 10,05 9,72 9,07

2

DisperBYK 190 Dispersante Anionico 1,98 1,88 1,68 1,63 1,58 1,48

3

AEPD VOX 1000 Agente de amina de ajuste de pH 0,23 0,22 0,19 0,19 0,18 0,17

4

BYK 034 Desespumante 0,14 0,13 0,12 0,11 0,11 0,10

5

Natrosol 250 HHR Espesante celulosico 0,21 0,20 0,17 0,17 0,16 0,15

6

TiONa 595 Dioxido de titanio 15,86 15,02 13,33 12,91 12,49 11,65

7

Producto de sflice o silicato seleccionado Material de relleno de sflice o silicato 4,67 7,85 14,20 15,79 17,38 20,56

8

KaMin 70c Material de Relleno de Arcilla Calcinada/Opacificante 4,67 4,42 3,93 3,80 3,68 3,43

9

Diafil 525 Material de relleno de diatomeas - Agente de aplanado 0,93 0,88 0,79 0,76 0,74 0,69

10

Agua Agua 5,21 6,91 10,31 11,16 12,01 13,71

5

10

15

20

25

11

Avanse 412 Resina de Aglutinante Acrflico (latex) 35,28 33,41 29,66 28,72 27,78 25,91

12

BYK 034 Desespumante 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01

13

KathonIx 1,5 % Conservante 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0,08

14

Acrysol Rm-5000 Espesante de Uretano 2,29 2,07 1,64 1,53 1,42 1,20

15

Agua Agua 16,07 15,22 13,51 13,08 12,65 11,80

Totales 100,00 100,00 100,01 100,01 100,01 100,01

La

Formulacion C es un ejemplo de formulacion de VOC cero. El sistema de VOC cero muestra una resistencia

global al frotamiento menor y una resistencia al brunido frente al ejemplo de VOC elevado de la Formulacion B. En esta formulacion mas desafiante, el Ejemplo 3 es capaz de lograr una resistencia al frotamiento equivalente o mejor que los silicatos convencionales Zeolex 330 y Zeolex 80 lograda con la Formulacion B de VOC elevado.

Tanto el silicato esferico como la sflice se sometieron a ensayo en la Formulacion C frente a productos convencionales procesados por lotes ZEOLEX 80 y ZEOLEX 330. En esta formula, el silicato y la sflice esfericas mejoran el rendimiento del silicato ZEOLEX 330 convencional en el Ensayo de Resistencia Al Frotamiento. En particular, la sflice esferica mejora significativamente el rendimiento de los otros materiales y mantiene un nivel elevado de rendimiento a traves de un intervalo de cargas en la pintura (Figura 14).

El brunido es un modo de fallo de revestimientos de brillo bajo a medio, en el que se usan comunmente materiales de relleno de sflice y silicato. El brunido es una forma de dano ffsico al aspecto de una pelfcula de revestimiento provocado por el pulido o por fuerzas abrasivas en el entorno de servicio. El brunido es obvio debido al brillo no uniforme sobre las areas afectadas.

La resistencia al brunido tambien es un atributo de rendimiento de revestimientos clave que depende del equilibrio entre la demanda de aglutinante de los materiales de relleno y la capacidad de union de la resina de aglutinante. Como tal, la resistencia al brunido puede ser especialmente diffcil de conseguir en los revestimientos de VOC cero.

Las formulaciones de revestimientos divulgadas que incluyen sflice o silicato de la invencion mostraron un aumento de brillo perceptible escaso o nulo cuando se someten a brunido. La pintura de control ZEOLEX 330 aumento por un margen significative de casi 14 unidades.

Las caracterfsticas de partfcula y el area superficial relativamente baja de los materiales divulgados permiten un envase de partfculas mas estrecho. Esto da lugar a un producto mucho menos pulverulento que minimiza las cuestiones relacionadas con la higiene y las molestias cuando se incorporan estos productos en las pinturas.

Las caracterfsticas de partfcula de la sflice y silicato divulgados tambien demuestran las propiedades de humectacion y dispersion sencillas. La energfa requerida para dispersar la sflice y el silicato promediaron un 17,8 % y 7,8 % menos (respectivamente) que las muestras de control de tecnologfa convencionales. La Figura 16 muestra el % de carga sobre el motor de dispersion durante un proceso de 15 minutos en el laboratorio. Los resultados se muestran en la Tabla 7.

% de Carga de Equipo de Proceso de Dispersion % Reduccion de Energfa de Proceso

Tiempo de Procesado de Dispersion (min)

Zeolex 330 Zeolex 80 Producto de Sflice 1 Producto de Silicato 3 Producto de Sflice 1 Producto de Silicato 3

1

50,3 48,8 41,5 46,1 16,2 % 7,0 %

2

48,6 48,6 38,6 45,7 20,6 % 6,0 %

3

49,2 47,7 41,2 45,1 15,0 % 6,9 %

4

48,3 47,5 40,9 44,5 14,6 % 7,1 %

5

47,9 48,0 40,6 44,4 15,3 % 7,4 %

6

47,8 47,8 39,6 43,9 17,2 % 8,2 %

7

47,8 47,6 39,1 43,6 18,0 % 8,6 %

8

47,1 47,2 38,7 43,3 17,9 % 8,2 %

9

47,0 46,8 38,4 43,3 18,1 % 7,7 %

10

47,0 46,4 37,6 43,0 19,5 % 7,9 %

11

47,1 467 37,7 42,8 19,4 % 54%

12

46,9 46,1 37,6 42,3 19,1 % 9,0 %

13

46,7 45,8 37,5 42,4 18,9 % 8,3 %

14

46,3 45,6 37,5 42,2 18,4 % 8,2 %

15

46,2 45,5 37,5 42,0 18,2 % 8,4 %

Reduccion Media de la Demanda Energetica

17,8 % 7,8 %

Las formulaciones de base de molino para esta dispersiones requieren cada una de ellas una determinada cantidad de agua para la consistencia reologica apropiada para el procesado eficaz. Se ajustaron los niveles de agua en el 5 proceso para las dispersiones de ensayo de manera coherente con las normas industriales. El agua total requerida para dispersar los materiales es menor que los productos convencionales. Ademas, se observe una demanda de energfa reducida junto con menores cantidades de agua en las formulaciones de pasta de molino.

Aunque existe una diferencia significativa en la absorcion de aceite entre la sflice y el silicato de la invencion y los materiales de control convencionales, se aprecio que las ventajas de procesado estaban especfficamente mas 10 relacionadas con las caracterfsticas unicas de partfcula de la sflice y silicato de la invencion por medio de comparacion con un producto de sflice fabricado de forma convencional con similar absorcion de aceite. Se preparo una muestra de sflice con esta finalidad por medio de molienda al aire de un producto disponible comercialmente, Zeodent 109, hasta un tamano medio de partfcula de 5 micras con una absorcion de aceite de 60 g/cc. Se anadio este material a la Formula B como elemento 8, en lugar del producto de sflice seleccionado. Tras la adicion, la 15 viscosidad aumento de forma tan significativa que no fue posible la preparacion de la pintura. Esto esta claramente en contraste con los resultados innovadores de la sflice y silicato, en los cuales la viscosidad fue realmente mucho menor que lo previsto.

Viscosidad de Brookfield cuando se Ajusta de forma Apropiada para el Proceso Viscosidad de Brookfield a un Peso Equivalente de Solidos (49,5 %)

Sflice/Silicato

Gramos de Agua Necesarios Husillo 2,5 rpm 20 rpm 2,5 rpm 20 rpm % Reduccion de agua en base de molino

Zeolex 330

196,22 7 240000 74000 240000 74000

Zeolex 80

185,21 7 240000 74000 224000 62000

Producto de Sflice 1

65,85 6 86000 33500 9800 3900 65,47%

Producto de Sflice 3

58,38 6 106000 29750 5800 2575 69,39%

Los materiales divulgados consumen menos agua limpia para el proceso, lo cual minimiza el impacto ambiental neto y tambien reduce el requisito de volumen de la base de molino en el recipiente de proceso. Combinado con la menor 5 demanda energetica, esto permite a los productores de revestimientos doblar aproxmadamente su rendimiento de produccion usando los mismos activos de proceso.

La fabricacion de pinturas usa agua para un numero de otras finalidades importantes aparte de su papel mas obvio como vehfculo de dispersion. Se requiere agua durante todos los procesos de fabricacion para lavar las lfneas de transferencia, lavar el equipo y evitar la formacion de materiales coagulados en el equipo. Este es un reto principal 10 para los Ingenieros de Proceso debido al hecho de que solo existe una cantidad limitada de agua en las formulas de pinturas que se puede dedicar a las necesidades de procesado. De este modo, la demanda de agua inusualmente reducida de los materiales divulgados es una ventaja desde el punto de vista de la ingenierfa de proceso. Proporcionando una mayor flexibilidad para incorporar agua de proceso a la formula de pintura, los productos de pinturas tienen la capacidad de operar de manera mas eficaz, con menos labores de re-procesado y menos agua 15 residual.

Claims (2)

1. REIVINDICACI ONES

   1. Una composicion de revestimiento arquitectonico que comprende partfculas de sflice y/o silicato que tienen un valor de absorcion de aceite de hasta 100 cc/100 g; en la que al menos 80 % de las partfculas de sflice son redondeadas a bien redondeadas; y en la que las partfculas de sflice tienen un factor de esfericidad (Seo) mayor que

   5 0,9 y un valor de Abrasion Einlehner de Laton menor que 8,0 mg de perdida/100.000 revoluciones;

   en la que las partfculas se preparan por medio de un proceso que comprende: (a) alimentar de forma continua un agente acidulante y un silicato de metal alcalino en una zona de reaccion de bucle que comprende una corriente de medio lfquido; en donde al menos una parte del agente acidulante y el silicato de metal alcalino reaccionan para formar las partfculas de sflice y/o silicato en el medio lfquido de la zona de reaccion de bucle; (b) recircular de forma 10 continua el medio lfquido a traves de la zona de reaccion de bucle; y (c) descargar de forma continua a partir de la zona de reaccion de bucle una parte del medio lfquido que comprende las partfculas de sflice y/o silicato.
2. 2. La composicion de la reivindicacion 1, que ademas comprende al menos uno de agua, propilenglicol, un aglutinante, un estabilizante, un agente coalescente, un desespumante, un tensioactivo, un dispersante, un tampon del pH, carbonato de calcio, un biocida, una emulsion acrflica, o una de sus combinaciones.

   15 3. La composicion de la reivindicacion 1, que esta libre de, o tiene niveles reducidos de VOC y/o APEO.