ES2551579T3 - Composiciones de colorantes y métodos de producción de las mismas - Google Patents
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Abstract
Una composición concentrada de colorante líquida que comprende: (i) un vehículo basado en aceite natural, que comprende: (a) al menos 35 por ciento en peso del vehículo que comprende al menos un aceite vegetal; y (b) al menos 1,0 por ciento en peso del concentrado total que comprende al menos una sal; y (ii) al menos un colorante.
Description
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29-10-2015
Tabla 1. Aceites vegetales adecuados y composiciones
- Ácidos grasos saturados
- Ácidos grasos monoinsaturados Ácidos grasos poliinsaturados
- Soja
- 15% 26% 59%
- Semilla de algodón
- 25% 21% 54%
- Girasol
- 12% 23% 65%
- Canola
- 7% 53% 40%
- Maíz
- 17% 24% 59%
Otros ácidos grasos que pueden ser adecuados para aplicar aparecen en la tabla 2.
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- Porcentaje de ácidos grasos en el aceite
- Semillas
- Poliinsaturados Monoinsaturado Saturado
- Nombre
- Contenido de grasa en la semilla (%) LNA 18:3w3 (%) LA 18:2w6 (%) LNA+LA w3+w6 (%) 18:1w9 (%) 18:0 (%) 16:0 (%) Total (%)
- aguacate
- 12 - 10 10 70 20 - 20
- coco
- 35,3 - 3 3 6 0 91 91
- pepita de palma
- 35,3 - 2 2 13 0 85 85
- haya
- 50 - 32 32 54 8 - 8
- nuez de brasil
- 66,9 - 24 24 48 24 - 24
- nuez de pecán
- 71,2 - 20 20 63 7 - 7
- pistacho
- 53,7 - 19 19 65 9 - 9
- nogal americano
- 68,7 - 17 17 68 9 - 9
- avellana
- 62,4 - 16 16 54 5 - 5
- nuez de macadamia
- 71,6 - 10 10 71 12 - 12
- anacardo
- 41,7 - 6 6 70 18 - 18
- acederaque
- 40 1 20 21 41 20 - 20
- * Incluye hasta 2% de GLA -ácido gamma-linolénico ** Incluye 9% de GLA *** Incluye hasta 5% de ácido erúcico
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Según algunas realizaciones de la presente invención, hasta 98 por ciento y no menos de 20% del vehículo comprende aceites vegetales, como se describe.
Sales
Las composiciones de la presente invención incluyen al menos una sal no tóxica, tal como, pero no limitada a cloruro sódico y cloruro potásico.
El cloruro sódico (halita) es un cristal natural barato que contiene aniones y cationes en una disposición cuadrada perfecta, cada anión está rodeado de 6 cationes y viceversa, es ópticamente transparente de modo que no interferiría con el rendimiento del pigmento, es muy estable y lo es hasta aproximadamente 800ºC, se usa en este colorante líquido como un estabilizante y agente de control de la viscosidad (en general mantendría o reduciría la viscosidad con la mayoría de los pigmentos orgánicos y elevaría la viscosidad con pigmentos inorgánicos). Según algunas realizaciones, las composiciones concentradas de color de la presente invención comprenden como mínimo 1% de sal y hasta 35% de sal.
Sin querer estar ligados por ninguna teoría, se cree que la adición de sal a las composiciones colorantes de la presente invención, mejora al menos uno de los siguientes parámetros de la composición: estabilidad, micromezclamiento, vida en anaquel, dispersión en plásticos, control de la viscosidad, espaciado físico dentro de un material plástico; espectro de compatibilidad con plásticos, reducción de reaglomeración de partículas magnéticas dentro del colorante y minimización de la distribución de tamaños de partículas de la composición.
Almidón
Se puede usar un almidón en el sistema de vehículo como una ayuda añadida al control de la viscosidad y estabilidad. Sin querer estar ligados por ninguna teoría, se sugiere que a temperatura ambiente, las cadenas de azúcar poliméricas en el almidón se unen a las moléculas de ácido graso del aceite vegetal, previniendo así la separación. Por lo tanto, mantiene la estabilidad del líquido de estas composiciones concentradas sin tixotropía significativa. El almidón es transparente y se cree que ayuda a prevenir que el sistema colorante salga a la superficie de un artículo fabricado que comprende el concentrado. Un almidón preferido es un almidón de patata, aunque también se puede usar el almidón de maíz. Ambos son baratos en forma de polvo o líquido no acuoso.
Colorantes y/o aditivos (II)
El término “colorante” se usa a lo largo de esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, para indicar cualquier pigmento orgánico o inorgánico convencional, materia colorante orgánica o negro de carbón. Los expertos en la técnica serán conscientes de los pigmentos inorgánicos, pigmentos orgánicos y materias colorantes adecuadas útiles en el componente (II) de las composiciones concentradas. Dichos pigmentos se describen, por ejemplo, en Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3ª edición, vol. 6, pág. 597-617; son ejemplos:
- (1)
- pigmentos inorgánicos, tales como dióxido de titanio, negro de carbón, óxido de hierro, cromato de cinc, sulfuros de cadmio, óxidos de cromo, complejos de silicato de sodio y aluminio, tales como pigmentos ultramarinos, escamas metálicas, y similares; y
- (2)
- tipos orgánicos tales como pigmentos azo y diazo, ftalocianinas, pigmentos de quinacridona, pigmentos de perileno, isoindolinona, antraquinonas, tio-índigo, colorantes disolventes y similares.
Aunque se usa principalmente en la preparación de concentrados colorantes líquidos, el vehículo (I) también debe ser adecuado para la producción de dispersiones multifuncionales que combinan un colorante con uno o más aditivos convencionales.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a métodos de coloración o modificación de resinas poliméricas. Los concentrados de colorante líquidos de la invención se añaden a la resina polimérica que se va a colorear o modificar en cantidades de hasta aproximadamente 0,5%, preferiblemente no menos de 0,01% y hasta aproximadamente 3,0%, basado en el peso del concentrado. La cantidad usada se denomina a menudo la “dilución” o la “relación de dilución” y normalmente depende de la intensidad de color deseada o del nivel de aditivo requerido. Además, se pueden usar mezclas de uno o más concentrados para variar el color u otras propiedades de la resina.
Una resina polimérica se puede modificar o colorear mediante los concentrados de color líquidos de la presente invención por mezclamiento. Mezclamiento significa que la mezcla se prepara por mezclamiento o volteo simple para así cubrir la resina polimérica en su totalidad sin usar cizalladura mecánica o energía térmica. Por ejemplo, un procedimiento particularmente útil es mezclar la resina polimérica con uno o más concentrados de colorantes usando equipamiento de mezclamiento convencional, tal como una mezcladora de doble cinta, un mezcladora de tambor o una mezcladora lenta planetaria, etc. Los polímeros se pueden mezclar en forma de gránulos, pelets, y/o polvo en una mezcladora de cizalladura lenta.
Un procedimiento preferido para colorear/modificar resinas poliméricas según la invención, usa un sistema dosificador en línea para la incorporación directa del concentrado en una resina polimérica en la extrusora o
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máquina de moldeo. Los concentrados de colorantes se pueden añadir en cantidades medidas a la resina polimérica mediante volteo con la resina, o bombeando el concentrado en la garganta de alimentación de una máquina de plásticos o dosificándolo en la corriente de fundido de polímero.
Los concentrados de la presente invención se pueden usar para colorear o incorporar aditivos en una amplia variedad de resinas poliméricas y encontrar también aplicación en la modificación de resinas tanto termoplásticas como termoendurecibles. Por ejemplo, los concentrados de color de la invención en general son compatibles con, y se pueden usar con las siguientes resinas: poliolefinas tales como LLDPE, HDPE, LDPE, polipropilenos homopolímeros y copolímeros, EVA, etc.; estirénicos, tales como poliestireno cristal, HIPS, MIPS, etc.; resinas de copolímero, mezclas de resina y aleaciones tales como ABS, poli(éter de fenileno) (incluyendo mezclas de PPO tales como NORYL®), diferentes aleaciones de polímeros diseñadas; resinas de poliamida, tales como nailon 6, 6/6, 11, 12, copolímeros, terpolímeros, etc.; resinas acrílicas, policarbonatos y otras resinas amorfas; poliésteres, tales como PET, PBT, y otros, tanto termoplásticas como de curado, así como resinas de refuerzo con vidrio, cuarzo, carbono, aramida, o similares, fibras.
Los plásticos biodegradables son plásticos que se descompondrán en entornos aerobios (compostaje) y anaerobios (vertedero) naturales. Materiales tales como un biopolímero de polihidroxialcanoato (PHA) son completamente compostables en una instalación de compost industrial. El poli(ácido láctico) (PLA) es otro biopolímero 100% compostable que se puede degradar totalmente a más de 60ºC en una instalación de compostaje industrial. Los plásticos completamente biodegradables son más caros, en parte debido a que no se producen de forma tan extensa como para lograr grandes economías de escala.
Algunas realizaciones de la presente invención proporcionan composiciones concentradas de colorante biodegradables.
Realizaciones adicionales de la presente invención proporcionan plásticos biodegradables colorados hechos de al menos un plástico biodegradable en combinación con una composición concentrada de colorante, preparada por un método ilustrado en los ejemplos 1-6 a continuación. La composición concentrada de colorante se proporciona con una dilución de 0,1-3%.
Ejemplos
Ejemplo 1: coloración de copolímero de polipropileno moldeado
Se preparó un colorante líquido que comprendía: 60,5% de aceite de soja, 22% de halita, 2% de almidón de patata y 15,5% de rojo 170 (pigmento colorante).
El aceite se puso en un recipiente de acero inoxidable. Se añadieron la halita y almidón. El recipiente se puso en un molino de cesta, tal como el fabricado por VMA Getzmann que trabaja entre 500-2500 rpm. Los ingredientes del vehículo después se dispersaron durante aproximadamente 2 min usando el molino de cesta. Se añadió el pigmento y se dispersó durante dos minutos adicionales. La cesta se bajó y después el colorante líquido se molió durante 15 minutos para lograr un tamaño de granos de submicrómetros.
El colorante líquido resultante se alimentó mediante una bomba peristáltica con una tasa (dilución) de 0,5% de la resina por ciclo.
Ejemplo 2: coloración de tabla de policarbonato de 3,5 mm de grosor. Se preparó un colorante líquido que comprendía: 65% de aceite de semilla de algodón, 27% de halita, 3,5% de almidón, 0,5% de negro de carbón y 4% de amarillo 83.
El colorante líquido se preparó de la misma forma que en el ejemplo 1. Después el colorante se alimentó a una extrusora de fundido con una dilución de 0,1%.
Ejemplo 3: coloración de polioximetileno (POM) (moldeado)
Se preparó un colorante líquido que comprendía: 20% de aceite de girasol, 35% de aceite de soja, 25% de cloruro sódico, 5% de almidón de patata, 10% de azul 15:3 y 5% de TiO2.
La preparación se llevó a cabo de la misma forma que en el ejemplo 1. El POM, con una adición de 0,5 del colorante líquido, se puso en un tambor y se volteó durante aproximadamente 3 min. Después, el POM coloreado se puso en la tolva de la máquina de moldeo y se moldeó directamente.
Ejemplo 4: coloración de poliéster insaturado
Se preparó un colorante líquido que comprendía: 40% de aceite de semilla de algodón, 30% de sal, 15% de almidón, 10% de TiO2, 2% de negro de carbón y 3% de azul ultramarino.
El vehículo se preparó según el ejemplo 1, y los pigmentos se añadieron y se molieron juntos en un molino de cesta a 1750 rpm. El colorante se añadió a una preparación de poliéster insaturado y se mezclaron juntos durante
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aproximadamente 10 min.
Ejemplo 5: coloración de película de LDPE
Se hizo un colorante que comprendía: 50% de aceite de soja, 10% de halita, 2% de almidón y 38% de TiO2.
El concentrado líquido de vehículo se preparó por el mismo método (como en el ejemplo 1) y se alimentó a una 5 extrusora de película mediante una bomba peristáltica en una zona de ventilación de vacío, con una dilución de 2%, para lograr una película totalmente opaca.
Ejemplo 6: coloración de poliamida 6:6 reforzada con 33% de fibras de vidrio largas
Se hizo un colorante que comprendía: 60% de aceite de semilla de algodón, 20% de halita, 5% de almidón y 15% de negro de carbón.
10 Todos los ingredientes, salvo el aceite, se pusieron en un recipiente de disolución y se predispersaron. La pasta resultante después se pasó dos veces por un molino de 3 cilindros, y después se volvió a poner en el recipiente de disolución. Se añadió el aceite reservado y el colorante líquido se mezcló bien para formar el colorante. Después, el colorante se alimentó a la máquina de moldeo por inyección mediante una bomba de tornillo con una dilución de 0,6%.
15 Con el fin de que los expertos en la técnica pueden llevar a la práctica mejor la invención, los siguientes ejemplos se dan a modo de ilustración y no como limitación. Salvo que se indique lo contrario, todos los porcentajes están en peso de la composición total. Todas las temperaturas, si no se especifica, son temperatura ambiente.
Aunque la invención se ha explicado en relación con sus realizaciones preferidas, debe entenderse que serán evidentes diferentes modificaciones de la misma para los expertos en la técnica tras la lectura de la memoria
20 descriptiva.
Por lo tanto, debe entenderse que la invención descrita en la presente memoria pretende cubrir dichas modificaciones como si estuvieran dentro del alcance reivindicado. Las referencias citadas en la presente memoria enseñan muchos principios que son aplicables a la presente invención.
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Claims (1)
-
imagen1
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