ES2544810T3 - Dióxido de titanio - Google Patents

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Abstract

Una composición que confiere capacidad de protección ante la luz UV, comprendiendo la composición: un material particulado revestido que tiene sustancialmente el hábito cristalino del rutilo y un tamaño de partícula medio mayor o igual a 0,5 μm, y un medio, en donde el medio es un componente o combinación de componentes en los cuales se puede dispersar el material particulado revestido, en donde el material particulado está disperso en el medio en una concentración que se encuentra en el intervalo desde el 1 % hasta el 40 % en volumen, en base al volumen total de la composición, en donde el material particulado está seleccionado de entre el dióxido de titanio, el dióxido de titanio dopado y una mezcla de los mismos, y en donde el material particulado está revestido con uno o más revestimientos de pigmentos inorgánicos que pueden utilizarse para conferir efectos.

Description

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Una vez completado el revestimiento, el dióxido de titanio o el dióxido de titanio dopado con revestimiento efectivo podrían lavarse y secarse antes de molerse en un molino micronizador o de energía de fluido. En general, este paso de molienda separa las partículas que se han aglutinado durante los procedimientos de revestimiento y/o secado. Además, durante este paso de molido final el material con revestimiento efectivo podría tratarse con un tratamiento de superficie si se desea de acuerdo con la aplicación de uso final. Los tratamientos de superficie incluyen, sin limitación, tratamientos de superficie orgánicos tales como los tratamientos con polioles, aminas y derivados de la silicona. Los tratamientos orgánicos de superficie pueden mejorar la dispersabilidad del dióxido de titanio con revestimiento efectivo.
En una forma de realización, el dióxido de titanio con revestimiento efectivo obtenido así puede tratarse para eliminar de manera selectiva fracciones de un tamaño determinado. Por ejemplo, las partículas que son mayores o iguales a 5 µm de diámetro pueden eliminarse; de manera alternativa, las partículas que son mayores o iguales a 3 µm de diámetro pueden eliminarse. Estos dos tamaños son ejemplares y las formas de realización no se limitan a eliminar solamente estos tamaños de partículas. En algunas formas de realización, la eliminación selectiva podría realizarse por centrifugación.
Una vez obtenido, el material particulado con revestimiento efectivo se dispersa en un medio. El medio podría ser cualquier componente o combinación de componentes en los cuales el material particulado con revestimiento efectivo pueda dispersarse e incluye, pero no se limita a, resina, vehículo, aglutinante o una mezcla de ellos.
Las formas de realización del dióxido de titanio con revestimiento efectivo suponen una menor reducción pigmentaria y son también relativamente transparentes. Tal menor reducción pigmentaria es beneficiosa para sistemas coloreados en los que no se desea un clareado del color. Por comparación, el dióxido de titanio pigmentario tiene una mayor reducción pigmentaria que incrementa la claridad del color mientras que el negro de carbón tiene el efecto opuesto y reduce la claridad del color. Si bien el nano dióxido de titanio es relativamente transparente, es notablemente difícil dispersarlo correctamente lo que da como resultado una variabilidad de apastelamientos. Por tanto, el uso del dióxido de titanio pigmentario, de nano dióxido de titanio o de negro de carbón limita la capacidad de alguien para producir colores vivos, brillantes duraderos.
A modo de antecedente, la claridad es una propiedad del color o una dimensión de un espacio del color que refleja la percepción del brillo de un color. Una manera de expresar esta propiedad/espacio del color es mediante claridad L*. L* es el resultado de la fórmula CIELAB para definir el espacio del color. Valores más altos de L* están más cercanos al blanco y valores más bajos de L* están cercanos al negro. Una L* de aproximadamente 50 está a mitad de camino entre el blanco y el negro e indica una coloración de un tono gris medio.
Para formar colores, la composición que contiene el material particulado con revestimiento efectivo podría mezclarse con uno o más pigmentos de color. Tal pigmento o tales pigmentos de color podría(n) ser cualquier/cualesquiera pigmento(s) de color que permita(n) la creación de un color determinado. A pesar de que los pigmentos de color y los colores resultantes no están restringidos, es preferible que los pigmentos de color se seleccionen para minimizar la absorbancia de la luz UV.
Según una forma de realización, el pigmento de color se selecciona a partir de uno o más colorantes inorgánicos, uno o más colorantes orgánicos y una mezcla de ellos. Ejemplos de colorantes inorgánicos incluyen, pero no se limitan a, los pigmentos de óxido metálico revestido o no revestido tales como bismuto, cromo, cobalto, galio, indio, hierro, lantano, manganeso, molibdeno, neodimio, níquel, niobio y vanadio, pigmentos de sistemas de óxidos metálicos compuestos y pigmentos de color inorgánicos complejos, como los descritos en las patentes de los EE.UU. N.ºs: 6.174.360, 6.416.868 y 6.541.112, cuyos contenidos completos se añaden por la presente mediante referencia. Por tanto es posible que una forma de realización amarilla y una forma de realización blanca puedan combinarse por ejemplo para dar un tono deseado con la inhibición deseable mejorada de fotocatálisis.
Ejemplos de pigmentos orgánicos incluyen, pero no se limitan a, ftalocianina de cobre, ftalocianina de otros metales (por ejemplo el níquel, el cobalto, el hierro, etc.), ftalocianina no metálica, ftalocianina clorada, ftalocianina cloradabromada, ftalocianina bromada, antraquinona, pigmento de sistema de quinacridona, pigmento de sistema de dicetopirrolopirrol, pigmento de sistema de perileno, pigmento de sistema de monoazo, pigmento de sistema diazo, pigmento de sistema azo condensado, pigmentos de sistema de complejos metálicos, pigmento de sistema de quinoftalona, pigmento azul de indantreno, pigmento violeta de dioxadeno, pigmento de sistema de benzimidazolona, pigmento de sistema de perinona, pigmento de sistema de índigo/tioíndigo, pigmento de sistema de dioxacina, pigmento de sistema de isoindolinona, pigmento de sistema de isoindolina, pigmento de sistema de azometina o azo-azometina.
La composición podría incluir opcionalmente uno o más de los aditivos habituales. Los aditivos adecuados para uso incluyen, pero no se limitan a, espesantes, estabilizadores, emulsionantes, texturizadores, promotores de la adherencia, estabilizadores UV, agentes de decapado, dispersantes, agentes antiespumantes, agentes humedecedores, agentes coalescentes, partículas espaciadoras y biocidas/fungicidas.
Como se ha tratado anteriormente, se ha hallado sorprendentemente que niveles elevados de material particulado con revestimiento efectivo en composiciones proporcionan protección de UV excelente cuando estas composiciones
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se aplican a diversos materiales o sustratos o se usan para formar artículos que se exponen a la radiación solar. Por comparación, si los niveles de dióxido de titanio pigmentario y/o de nano dióxido de titanio aumentan pueden dar como resultado numerosos problemas. Por ejemplo, aumentar los niveles de dióxido de titanio pigmentario da más claridad al color de tal forma que sus concentraciones no se pueden aumentar significativamente sin cambiar el color deseado. Además, el aumento del nivel de nano dióxido de titanio aumenta el potencial de la actividad fotocatalítica estimulada por la luz UV por lo que sus concentraciones no pueden incrementarse significativamente.
Además, se ha hallado sorprendentemente que un compuesto de color se puede formular para una amplia variedad de colores incluso cuando la composición contiene un alto nivel del material particulado con revestimiento efectivo. Por ejemplo, según una de las formas de realización, el color se consigue determinando qué pigmento(s) de color se debe(n) utilizar y en qué proporción para producir un color en particular. La capacidad protectora ante la luz UV, sin embargo, depende de la concentración del material particulado con revestimiento efectivo en la composición: cuanto más alta sea la concentración, mayor será la capacidad protectora ante la luz UV. En algunas formas de realización, la concentración del material particulado con revestimiento efectivo en la composición podría ser mayor o igual que un 1 % en volumen y menor o igual que un 40 % en volumen, en relación al volumen total de la composición y en otras realizaciones la concentración del material particulado con revestimiento efectivo en la composición puede ser mayor o igual que el 30 % en volumen y menor o igual que el 40 % en volumen, tal como entre aproximadamente el 33 % y el 37 % en volumen, en relación al volumen total de la composición.
En formas de realización ejemplares, tales como cuando la composición se utiliza en un plástico, la concentración del material particulado con revestimiento efectivo puede ser igual o mayor que aproximadamente un 1 % en volumen relativo al volumen total de la composición. En otra versión ejemplar, como cuando la composición se utiliza en pinturas o revestimientos, la concentración del material particulado con revestimiento efectivo puede ser igual o mayor que un 5 % en volumen relativo al volumen total de la composición.
Para conservar la misma posición en el espacio del color, la proporción de los pigmentos coloreados en la composición se aumenta en proporción con las formas de realización del material particulado con revestimiento efectivo. Por ejemplo, la misma posición en el espacio del color podría lograrse duplicando la concentración de los componentes pigmentarios coloreados en un medio y duplicando la aplicación del material particulado con revestimiento efectivo. De esta manera, se puede crear una amplia gama de sistemas de color con una capacidad de protección ante la luz UV mejorada mediante el uso de concentraciones elevadas del material particulado con revestimiento efectivo que tengan tendencias fotocatalíticas muy bajas.
A pesar de que las composiciones de color han sido ya tratadas, las realizaciones de esta invención no se limitan a ello. Por ejemplo, el material particulado con revestimiento efectivo puede usarse en concentraciones elevadas en una composición no colorantes, una composición blanca o una composición transparente, tal como en un barniz. Por ejemplo, en una forma de realización, el material particulado con revestimiento efectivo podría utilizarse en concentraciones elevadas en barnices para madera y debido a su bajo potencial de reducción pigmentaria, permite que se observe la veta de la madera tras su aplicación en una o varias superficies de un objeto de madera.
De acuerdo con ello, la composición que contiene el material particulado con revestimiento efectivo puede utilizarse en cualquier tipo de aplicación y aplicarse a una o más superficies de un material o sustrato. Por ejemplo, la composición podría utilizarse en pintura, un barniz, una tinta, un plástico, un revestimiento, un caucho, etc. por nombrar solo unos pocos usos. Además, los sustratos materiales potenciales y sus superficies en los que la composición puede aplicarse (mediante cualquier medio conocido) son ilimitados e incluyen cualquier material, sustrato o superficie que pueda quedar expuesto a la luz UV, incluyendo, aunque no exclusivamente, una superficie de obras de construcción, un automóvil, una torre de agua, un contenedor portátil, una superficie de carretera, un textil, una aeronave, un bote, un buque, otros tipos de vehículos acuáticos, un perfil de ventanas, enlucidos, una señal, mobiliario, valla, entablado y barandillas. La composición puede utilizarse también como una composición independiente de la que se puede formar un artículo. Como tal, la atenuación de la luz UV ofrecida por las formas de realización de la presente divulgación puede incrementar la capacidad protectora ante la luz UV y la vida útil de estos tipos de materiales, sustratos, superficies y artículos expuestos a la luz UV.
La presente invención se ilustrará adicionalmente por una consideración de los siguientes más a fondo mediante los siguientes ejemplos, que se desea que sean ejemplares de la invención.
Ejemplo 1
Se comprobó la durabilidad de tres muestras de pinturas tintadas en gris. Las muestras A y B sirvieron como muestras comparativas y la muestra C sirvió como muestra de la invención. Cada muestra comparativa incluía un pigmento de dióxido de titanio TR6O® (fabricado por Huntsman Tioxide Americas Inc.) que es un pigmento superduradero, predominantemente de rutilo que tiene un revestimiento de sílice densa y alúmina y un tamaño medio de partícula de 0,36 µm. La muestra C incluía dióxido de titanio teniendo un tamaño medio de partícula de 0,87 µm, predominantemente de rutilo en estructura cristalina y teniendo un revestimiento de sílice y alúmina denso.
Las muestras se prepararon en primer lugar formulando un concentrado de tintura negra. En referencia a la Tabla 1 que aparece a continuación, el concentrado de tintura negra incluía, en el porcentaje en peso proporcionado a
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