ES2598240T3

ES2598240T3 - Pigmentos inorgánicos tratados que tienen menor fotoactividad y propiedades antimicrobianas y su uso en suspensiones de papel

Info

Publication number: ES2598240T3
Application number: ES12733300.3T
Authority: ES
Inventors: Charles David Musick; Peter Jernakoff
Original assignee: Chemours Co TT LLC
Current assignee: Chemours Co TT LLC
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: EP2726672B8; CN103620116A; AU2012275788B2; WO2013003142A1; AU2012275788A1; EP2726672B1; EP2726672A1; US9115470B2; US20140134427A1; CN103620116B

Abstract

Una suspensión de papel que comprende una partícula inorgánica tratada que tiene menor fotoactividad y propiedades antimicrobianas mejores, en donde la partícula inorgánica tratada comprende: a. una partícula de núcleo inorgánico; b. un primer tratamiento de un compuesto de silicio, en donde el compuesto de silicio se añade en una sola etapa; y c. un segundo tratamiento que comprende un óxido de cinc y alúmina coprecipitados, en donde el compuesto de silicio es sílice, silicato de cinc o borosilicato y en donde el compuesto de silicio está presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 20% en peso, basado en el peso total de la partícula de núcleo inorgánico, y en donde la alúmina está presente en la cantidad de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 20% en peso calculado como Al2O3 y basado en el peso total de la partícula de núcleo inorgánico, y en donde el óxido de cinc está presente en la cantidad de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 5% en peso, basado en el peso total de la partícula de núcleo inorgánico.

Description

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DESCRIPCION

Pigmentos inorganicos tratados que tienen menor fotoactividad y propiedades antimicrobianas y su uso en suspensiones de papel

Antecedentes de la invencion

Campo de la invencion

Esta descripcion se refiere a un pigmento de oxido inorganico, y en particular a pigmento de dioxido de titanio, TO2, adecuado para usar en suspensiones de papel.

Descripcion de la tecnica relacionada

Los pigmentos de dioxido de titanio se usan en muchas aplicaciones. Una aplicacion particular que requiere resistencia a la luz es el uso de papel incorporado en laminados de papel para aplicaciones decorativas.

Los laminados de papel en general son bien conocidos en la tecnica, siendo adecuados para una variedad de usos que incluyen superficies de mesas y escritorios, encimeras, paneles de paredes, superficies de suelo, vajillas, aplicaciones exteriores, y similares. Los laminados de papel tienen una variedad de usos tan amplia porque se pueden hacer extremadamente duraderos, y tambien se pueden hacer para que se parezcan (tanto en aspecto como en textura) a una amplia variedad de materiales de construccion, incluyendo madera, piedra, marmol y teja, se pueden decorar para que lleven imagenes y colores.

Tfpicamente, los laminados de papel se hacen a partir de papel impregnando el papel con resinas de diferentes clases, ensamblando varias capas de uno o mas tipos de papeles laminados y consolidando el ensamblaje en una estructura de nucleo unitaria mientras se convierte la resina a un estado curado. El tipo de resina y el papel laminado usado y la composicion del ensamblaje final, en general vienen dados por el uso final del laminado.

Los laminados de papel decorativos se pueden hacer usando una capa de papel decorado como la capa de papel superior en la estructura de nucleo unitaria. El resto de la estructura de nucleo tfpicamente comprende diferentes capas de papel de soporte y puede incluir una o mas capas intermedias altamente opacas entre las capas decorativa y de soporte, de modo que el aspecto de las capas de soporte no tenga impacto adverso en el aspecto de la capa decorativa.

Los laminados de papel se pueden producir por procedimientos de laminacion tanto a baja como a alta temperatura.

Se pueden usar diferentes metodos para proporcionar laminados de papel por laminacion a baja presion. Por ejemplo, se puede usar una prensa de ciclo rapido de una sola abertura donde son laminadas una o mas hojas de papel saturadas con resina en una lamina de contrachapado, tablero de partfculas o tablero de fibras. Se puede usar un "laminador continuo" donde una o mas capas del papel saturado con resina son prensadas en una estructura unitaria cuando las capas se mueven a traves del equipo de laminacion continuo entre placas, rodillos o cintas. Alternativamente, una hoja laminada (banda continua o cortada a la medida) se puede prensar sobre un tablero de partfculas o fibras, etc., y usar una "lmea de pegamento" para unir la hoja laminada al tablero. Tambien se pueden usar prensas de abertura unica o multiples aberturas que contienen varios laminados.

Cuando se hacen laminados de papel por laminacion a alta presion, se impregna una pluralidad de hojas con una resina termoendurecible y se apilan en una relacion superpuesta, opcionalmente con una hoja decorativa colocada en la parte superior. Este ensamblaje despues se consolida con calor y presion a presiones de al menos aproximadamente 3,45 MPa (500 psi). En general se forma mas de un laminado de una vez insertando una pluralidad de ensamblajes de hojas en una pila, estando separado cada ensamblaje por un medio de liberacion que permite que los laminados individuales se separen despues de la consolidacion con calor y presion. Despues los laminados asf formados se unen a un sustrato tal como contrachapado, tablero de aglomerado, tablero de partfculas, tablero de fibras, materiales compuestos y similares, usando adhesivos tales como adhesivos de contacto, urea- formaldetudo, pegamentos blancos (emulsiones de poli(acetato de vinilo)), colas de fusion, fenolicos o de resorcinol- formaldetudo, epoxfdicos, alquitran de hulla, colas animales y similares.

Se ha encontrado que es conveniente durante la produccion de dichos laminados, por procedimientos de laminacion a baja o alta presion, impartir caractensticas de resistencia a la abrasion a la parte de superficie decorativa del laminado para mejorar la utilidad de dichos laminados en aplicaciones de uso final tales como superficies de mesas y encimeras, paneles de paredes y superficies de suelo. Dicha resistencia a la abrasion se puede impartir, por ejemplo, a laminados de papel mediante una hoja de recubrimiento aplicada que proporciona una barrera sobre la hoja impresa. Si la hoja impresa es decorativa, el recubrimiento debena ser sustancialmente transparente. Tambien se han aplicado revestimientos de resina resistentes a la superficie del laminado.

Tambien se ha encontrado conveniente impartir propiedades de barrera frente a la humedad a la base de dichos laminados de papel, lo que se puede hacer uniendo una capa de barrera frente a la humedad a la base del laminado.

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Se pueden encontrar ejemplos de dichos laminados de papel, por ejemplo, en los documentos USRE30233, US4239548, US4599124, US4689102, US5425986, US5679219, US6287681, US6290815, US6413618,

US6551455, US6706372, US6709764, US6761979, US6783631 y US2003/0138600, cuyas descripciones se incorporan por referencia en la presente memoria para todos los fines como si se expusieran en su totalidad.

El papel en dichos laminados de papel en general comprende una hoja basada en pasta de celulosa, impregnada con resina, estando basada la pasta papelera de forma predominante en maderas duras tales como de eucalipto, a veces en combinacion con cantidades menores de pastas papeleras de madera blanda. Se anaden pigmentos (tales como dioxido de titanio) y cargas en cantidades en general de hasta e incluyendo aproximadamente 45% en peso (basado en el peso seco total antes de la impregnacion con resina) para obtener la opacidad requerida. Tambien se pueden anadir otros aditivos tales como agentes de resistencia a la humedad, de retencion, apresto (interno y superficie) y fijacion, segun sea necesario para lograr las propiedades finales deseadas del papel. Las resinas usadas para impregnar los papeles incluyen, por ejemplo, ftalatos de dialilo, resinas epoxfdicas, resinas de urea- formaldetudo, copoliesteres de urea-ester de acido acnlico, resinas de melamina-formaldetudo, resinas de melamina-fenol-formaldetudo, resinas de fenol-formaldetudo, poli(met)acrilatos y/o resinas de poliester insaturado.

Se pueden encontrar ejemplos de papeles usados en los laminados de papel en el documento US6599592 (cuya descripcion se incorpora en la presente memoria por referencia para todos los fines como si se expusiera en su totalidad) y las referencias incorporadas antes, incluyendo, pero no limitado a los documentos US5679219, US6706372y US6783631.

Como se ha indicado antes, el papel tfpicamente comprende una serie de componentes que incluyen, por ejemplo, diferentes pigmentos, agentes de retencion y agentes de resistencia a la humedad. Los pigmentos, por ejemplo, imparten propiedades deseadas tales como opacidad y blancura al papel final, y un pigmento usado habitualmente es el dioxido de titanio que es, en un sentido relativo, caro en la naturaleza. Los ayudantes de retencion se anaden con el fin de minimizar perdidas de dioxido de titanio y otros componentes finos durante el procedimiento de fabricacion de papel, lo que anade coste, como lo hace el uso de otros aditivos tales como agentes de resistencia a la humedad.

Se pueden anadir pigmentos inorganicos a las suspensiones de papel. En particular, se han anadido pigmentos de dioxido de titanio a suspensiones de papel para impartir blancura y/u opacidad al artfculo acabado. Para proporcionar otras propiedades a las suspensiones de papel, se incorporan aditivos adicionales a las suspensiones de papel durante la etapa de procesamiento. Lo que se necesita es un dioxido de titanio que tiene multiples propiedades asociadas con el mismo.

Existe una necesidad de un procedimiento para la adicion de sflice, aluminio y cinc a pigmentos de dioxido de titanio que proporcione mejoras de las propiedades necesarias para hacer laminados de papel mejores.

Resumen de la descripcion

En un primer aspecto, la descripcion proporciona una suspension de papel que comprende una partfcula inorganica tratada, tfpicamente una partfcula de pigmento inorganico tratada, y mas tfpicamente una partfcula de dioxido de titanio, que tiene menor fotoactividad y mejores propiedades antimicrobianas, en donde la partfcula inorganica tratada, tfpicamente una partfcula de pigmento inorganico y mas tfpicamente una partfcula de dioxido de titanio, comprende:

(a) una partfcula de nucleo inorganico, tfpicamente dioxido de titanio;

(b) un primer tratamiento de un compuesto de silicio, tal como sflice, en donde el compuesto de silicio se anade en una sola etapa; y

(c) un segundo tratamiento que comprende un oxido de cinc y alumina coprecipitados, y en donde el compuesto de silicio es sflice, silicato de cinc o borosilicato y

en donde el compuesto de silicio esta presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 20% en peso, basado en el peso total de la partfcula de nucleo inorganico, y

en donde la alumina esta presente en la cantidad de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 20% en peso calculado como AhO3 y basado en el peso total de la partfcula de nucleo inorganico, y

en donde el oxido de cinc esta presente en la cantidad de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 5% en peso, basado en el peso total de la partfcula de nucleo inorganico.

Por "coprecipitado" los autores de la invencion quieren decir la precipitacion simultanea o sustancialmente simultanea de oxido de cinc y alumina.

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Descripcion detallada de la invencion

En esta descripcion, "que comprende" debe interpretarse que especifica la presencia de caractensticas expuestas, numeros enteros, etapas o componentes a los que se refiere, pero no excluye la presencia o adicion de una o mas caractensticas, numeros enteros, etapas o componentes o grupos de los mismos. Adicionalmente, la expresion "que comprende" se pretende que incluya ejemplos abarcados por las expresiones "que consiste esencialmente en" y "que consiste en". Igualmente, la expresion "que consiste esencialmente en" se pretende que incluya ejemplos abarcados por la expresion "que consiste en".

En esta descripcion, cuando una cantidad, concentracion u otro valor o parametro se dan como un intervalo, intervalo tfpico o una lista de valores tfpicos superiores y valores tfpicos inferiores, esto se debe entender como que describe espedficamente todos los intervalos formados por cualquier pareja de valor tfpico o lfmite de intervalo superior y cualquier valor tfpico o lfmite de intervalo inferior, independientemente de si los intervalos se describen por separado. Cuando se cita un intervalo de valores numericos en la presente memoria, salvo que se indique otra cosa, se pretende que el intervalo incluya sus extremos y todos los numeros enteros y fracciones dentro del intervalo. No se pretende que el alcance de la descripcion este limitado por los valores espedficos citados cuando se define un intervalo.

En esta descripcion, los terminos en singular y las formas singulares "un", "una, y "el", "la", por ejemplo, incluyen referencias plurales salvo que el contenido dicte claramente lo contrario. Asf, por ejemplo, la referencia a "partfcula de TO2", "la partfcula de TO2", o "una partfcula de TO2" tambien incluye una pluralidad de partfculas de TO2.

Esta descripcion se refiere a nuevas composiciones de pigmentos que comprenden partfculas inorganicas inertes, tfpicamente partfculas de dioxido de titanio, que tienen un primer tratamiento de un compuesto de silicio tal como dioxido de silicio o sflice, silicatos de cinc o borosilicatos, mas tfpicamente dioxido de silicio, y un segundo tratamiento de oxido de cinc y oxido de aluminio, que se pueden usar en pinturas, revestimientos, masillas, lechadas, cementos y productos de albanilena y artfculos polimericos conformados que incluyen, pero no se limitan a pelfculas, membranas, fibras y monofilamentos, incluyendo pero no limitado a monofilamentos para cepillos. En muchas aplicaciones, se pueden usar las composiciones de esta descripcion para sustituir todo o parte de las cargas y/o pigmentos usados normalmente en el producto. Por ejemplo, si se selecciona TO2 como el material de nucleo, entonces la partfcula resultante, cuando se incorpora a una fibra, hara opaca la fibra y tambien puede conferir actividad antimicrobiana. Las composiciones de esta descripcion son particularmente utiles cuando se incorporan en una material compuesto matriz de soporte polimerico. Las propiedades ffsicas de dichos materiales compuestos son similares a las de los propios polfmeros.

Las partfculas inorganicas inertes pueden ser oxido de titanio, aluminio, cinc, cobre, hierro; los sulfatos de calcio, estroncio, bario; sulfuro de cinc; sulfuro de cobre, zeolitas; mica; talco; caolm, mullita, carbonato de calcio o sflice. Compuestos de plomo o mercurio son materiales de nucleo equivalentes contemplados, pero pueden ser indeseables debido a su toxicidad. Los materiales de nucleo mas tfpicos son el dioxido de titanio, TO2 y sulfato de vario y lo mas tfpicamente dioxido de titanio, TO2.

En una realizacion espedfica, se puede preparar TO2 por cualquiera de varios metodos conocidos, incluyendo oxidacion en fase de vapor a alta temperatura de tetracloruro de titanio, hidrolisis en fase de vapor de tetracloruro de titanio, hidrolisis de disoluciones en acido sulfurico sembradas de forma coloidal de materias primas titamferas tales como ilmenita y similares. Dichos procedimientos son bien conocidos en la tecnica anterior.

Debido a que el pigmento de esta descripcion se va a usar en aplicaciones que requieren dispersion de la luz alta, el tamano de las partfculas nucleo de dioxido de titanio iniciales tfpicamente deben ser de menos de 1 pm, estando la media tfpicamente entre 0,15 y 0,25 pm.

Los tratamientos que se van a aplicar mediante el procedimiento de esta descripcion a las partfculas nucleo de dioxido de titanio, se aplican por precipitacion en suspensiones acuosas de las partfculas nucleo de dioxido de titanio.

Los tratamientos aplicados a las partfculas nucleo de acuerdo con esta descripcion son porosos o densos. El primer tratamiento es con un compuesto de silicio que puede ser sflice o dioxido de silicio, silicato de cinc o borosilicato. Tfpicamente se usa sflice debido a la facilidad con la que se pueden obtener revestimientos densos, uniformes. Se aplica a partir de una disolucion de silicato de sodio usando tecnicas conocidas para el experto en la tecnica. Para obtener un tratamiento de sflice denso, es tfpica una temperatura superior a 50°C y mas tfpicamente superior a 70°C. El tratamiento corresponde a de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 20% en peso, mas tfpicamente de aproximadamente 1 a aproximadamente 7%, basado en el peso total de la partfcula nucleo de dioxido de titanio. Las partfculas revestidas de sflice pueden tener un punto isoelectrico bajo y pueden tener tendencia a ser diffciles de dispersar en materiales organicos. El punto isoelectrico representa el pH al que la superficie de una partfcula lleva carga electrica cero. El control del punto isoelectrico entre 5,5, y 9,5 puede ser beneficioso para facilitar la dispersion y/o floculacion de las composiciones de partfculas durante el procesamiento en la instalacion y en sus aplicaciones de uso final.

La cantidad de sflice anadida en un procedimiento de tratamiento en humedo a menudo afectara a la solubilidad en

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acido del pigmento producido por la encapsulacion de las partfculas de TiO2. Una partfcula de TiO2 bien encapsulada no sera disuelta por un acido fuerte en el ensayo de solubilidad en acido. Un nivel de sflice mayor tipicamente produce un producto de TO2 de menor solubilidad en acido. Aunque es util para reducir la solubilidad en acido, la sflice adicional tipicamente tendra impacto negativo en el brillo, tamano de partfculas y coste. Se conoce la adicion de materiales a la precipitacion de la sflice para mejorar la uniformidad del recubrimiento de la sflice sobre la partfcula de TiO2. El borosilicato y el silicato de cinc son dos ejemplos de modificacion del tratamiento de sflice para mejorar la uniformidad del recubrimiento.

Un metodo alternativo a la adicion de un revestimiento de sflice a la partfcula de TiO2 es una deposicion pirogenica descrita en la patente de EE.UU. 7.029.648, que se incorpora en la presente memoria por referencia.

El segundo tratamiento comprende oxido de cinc y oxido de aluminio. Estos tratamientos tfpicamente son porosos, aplicados a partir de una disolucion de aluminato soluble y una sal de cinc usando tecnicas conocidas para el experto en la tecnica. El pH de la disolucion durante el tratamiento con aluminato tfpicamente estara en el intervalo de 3 a 10, a una temperatura de 10°C a 90°C. El tratamiento corresponde a de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 20% en peso, mas tfpicamente de aproximadamente 1 a aproximadamente 5%, basado en el peso total de la partfcula nucleo de dioxido de titanio. Menos de aproximadamente 0,5% puede producir dispersabilidad mala del pigmento en formulaciones de pinturas y una cantidad de tratamiento poroso mayor de aproximadamente 20% puede producir degradacion del brillo.

El tratamiento poroso consiste esencialmente en alumina y se obtiene por precipitacion de un aluminato soluble en presencia de las partfculas nucleo. Por "aluminato soluble" se entiende sales de metales alcalinos de aniones aluminato, por ejemplo, aluminato de sodio o potasio. Los aluminatos solubles en general se disuelven a un pH mayor de 10 y precipitan a un pH menor de 10, y preferiblemente de 7,5 a 9,5. Debido a que sustancialmente toda la alumina que precipita encuentra su camino en las partfculas nucleo, tfpicamente solo es necesario proporcionar la cantidad de aluminato soluble a la suspension lfquida que despues de precipitacion dara como resultado el grado adecuado de tratamiento.

La alumina tambien puede ser un tratamiento denso. La alumina para el tratamiento denso se obtiene de una fuente cationica de alumina. La expresion "fuente cationica de alumina" se refiere a compuestos de aluminio que se disuelven en agua para dar una disolucion acida. Los ejemplos incluyen sulfato de aluminio, cloruro de aluminio, fluoruro de aluminio, cloruro de aluminio basico, y similares.

El segundo tratamiento tambien comprende una coprecipitacion de oxido de cinc durante la etapa de tratamiento con alumina. Este tratamiento es un tratamiento poroso y se aplica a partir de una disolucion de una sal de cinc a una temperatura de 10°C a 90°C, y mas tfpicamente de 25°C a 80°C. El tratamiento de oxido de cinc se aplica tfpicamente con el tratamiento de alumina a partir de una mezcla de cloruro de cinc o sulfato de cinc. El tratamiento de oxido de cinc esta presente en la cantidad de aproximadamente 0,3% a aproximadamente 5% en peso, mas tfpicamente de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 3%, basado en el peso total de la partfcula nucleo de dioxido de titanio. Una cantidad de tratamiento poroso mayor de aproximadamente 3% de ZnO puede producir degradacion del brillo en una formulacion de pintura; sin embargo, la perdida de brillo no danara un producto disenado para la industria del laminado.

El procedimiento para formar una partfcula inorganica tratada, mas tfpicamente una partfcula de dioxido de titanio que tiene menor fotoactividad, menor solubilidad en acido y mejores propiedades antimicrobianas comprende:

(a) formar una suspension acuosa de partfculas inorganicas, mas tfpicamente partfculas de dioxido de titanio;

(b) depositar un primer tratamiento de compuesto de silicio, tal como sflice, sobre las partfculas nucleo de oxido inorganico, mas tfpicamente partfculas de dioxido de titanio, en donde el compuesto de silicio se anade en una sola etapa;

(c) depositar un segundo tratamiento sobre el primer tratamiento, comprendiendo dicho segundo tratamiento oxido de cinc y alumina coprecipitados; y

(d) recuperar los solidos, lavando para separar las especies solubles en agua y secando. Este procedimiento comprende ademas micronizar las partfculas secadas.

El oxido de cinc y alumina coprecipitados se preparan a partir de una sal de cinc y un aluminato de metal alcalino.

Tfpicamente, la adicion de silicio en la etapa (b) se produce como una precipitacion en humedo a un pH entre 4 y 10, mas tfpicamente 7 y 9,5, y a una temperatura entre 50°C y 100°C, y mas tfpicamente entre 70°C y 90°C. Alternativamente, la sflice se deposita de forma pirogenica como parte de la oxidacion en fase de vapor a alta temperatura de TiCU.

Tfpicamente, la coprecipitacion de oxido de cinc y alumina en la etapa (c) se produce a una temperatura entre 10°C y 90°C, y mas tfpicamente entre 30°C y 80°C, y lo mas tfpicamente entre 50°C y 75°C.

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Despues de los tratamientos de acuerdo con esta descripcion, el pigmento se recupera por procedimientos conocidos que incluyen filtracion, lavado, secado, tamizado y molienda en seco tal como micronizado.

Suspensiones de papel

La presente descripcion proporciona un pigmento de dioxido de titanio para usar para hacer laminados de papel. En el procedimiento para hacer laminados de papel, se hacen papeles laminados que normalmente contienen dioxido de titanio como un agente para potenciar la opacidad y brillo del papel. El dioxido de titanio se puede mezclar primero con agua y se controla el pH para formar una suspension. Esta suspension despues se puede anadir a la mezcla de agua y materias primas (pasta papelera, pigmentos, productos qmmicos, cargas, etc.) en la maquina de fabricacion de papel, la cual finalmente se convierte en papel seco.

En esta descripcion, ademas de los tratamientos descritos antes, el pigmento de dioxido de titanio se puede tratar con oxidos de metales tales como fosforo, etc. Una fuente de fosforo es tfpicamente el acido fosforico. Sin embargo, el pigmento se puede tratar con cualquier fuente adecuada de fosforo tal como sales de tetrapirofosfato, sales de hexametafosfato y sales de tripolifosfato. El tratamiento de superficie del pigmento de la presente descripcion puede tener una composicion en el intervalo de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 4% en peso de P dado como P2O5. Mas tfpicamente es una composicion de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,2% en peso de P dado como P2O5.

El pigmento de esta descripcion puede comprender un punto isoelectrico de pH de aproximadamente 5,4 a aproximadamente 6,7, y un potencial zeta a pH = 9,0 menor de aproximadamente 40 mV negativos, tfpicamente de aproximadamente 40 mV negativos a aproximadamente 50 mV negativos.

El pigmento de esta descripcion se puede caracterizar por su resistencia a la luz en una estructura de laminado. La resistencia a la luz es la capacidad del pigmento, incorporado en un laminado, para resistir el cambio significativo de color tras la exposicion prolongada a la luz ultravioleta.

La resistencia a la luz de un panel laminado construido a partir de papel pintado es una propiedad muy deseada ampliamente compartida entre los productores de paneles laminados. Expuesto de forma simple, la resistencia a la luz se refiere a la resistencia de un panel laminado a cambiar de color, o "fotogrisear", tras la exposicion prolongada a la luz. Los metodos usados para impartir resistencia a la luz a un pigmento de dioxido de titanio incluyen tanto tratamientos termicos como qmmicos. El pigmento fotoestable puede presentar mejor resistencia a la luz que corresponde a una disminucion en delta E* (cambio de color) de al menos aproximadamente 40% comparado con las calidades de pigmentos no tratados.

Cuando se usa un procedimiento termico para la resistencia a la luz, es cntico mantener un tiempo a una temperatura minima espedfica para conseguir el nivel deseado de resistencia a la luz. Por lo tanto, el tratamiento termico se puede controlar mediante equipamiento tal como un transportador neumatico calentado, horno rotativo o cualesquiera condiciones que logren el mismo efecto conocido por el experto en la tecnica. En el contexto de la invencion descrita, el uso de una ruta termica para la resistencia a la luz precedena necesariamente a la aplicacion del tratamiento organico con el fin de evitar las temperaturas y condiciones que probablemente promovenan la combustion/oxidacion indeseadas del tratamiento organico, dando como resultado propiedades perjudiciales como el amarilleamiento del pigmento, en combinacion con la destruccion del agente de tratamiento organico.

Ademas de la resistencia a la luz, tambien se ha encontrado que los pigmentos tratados termicamente de esta descripcion retienen en gran medida su brillo, determinado comparando L* (un componente del sistema de medicion de color CIE L*a*b* ampliamente usado) de laminados blancos hechos con el pigmento tratado y no tratado.

La via qmmica para la resistencia a la luz se ha demostrado que es mas barata comparada con el procedimiento termico descrito. Usando este procedimiento, la torta de filtracion humeda se puede tratar con una variedad de sales inorganicas que contienen nitrato, tales como nitrato de aluminio, sodio o amonio. Por lo tanto, la resistencia a la luz se puede impartir en un punto en el procedimiento de produccion que precede o es simultaneo con la aplicacion del tratamiento organico, evitando la penalizacion de tiempo necesaria y los costes de energfa asociados con los ciclos de calentamiento y enfriamiento del procedimiento de tratamiento termico.

El pigmento de este procedimiento tfpicamente puede ser dispersable en agua no requiriendo mas adicion que el ajuste de pH con el fin de formar suspensiones estables que comprenden hasta 80% de solidos y presentan excelente resistencia a la luz de acuerdo con los metodos usados en la evaluacion de las propiedades de los papeles pintados y laminados de papel. El metodo para hacer papeles pintados o laminados de papel no es cntico en el rendimiento del pigmento de la presente descripcion.

En los laminados de alta presion tfpicos de la descripcion, los laminados se producen por el prensado de varios papeles en capas impregnados juntos. La estructura de estos materiales laminados moldeados consiste en general en una capa transparente (recubrimiento) que produce una estabilidad de la superficie extremadamente alta, un papel decorativo impregnado con una resina sintetica y uno o mas papeles Kraft impregnados con una resina fenolica. Se puede usar tablero de fibras y tablero de partfculas moldeadas o contrachapado como sustrato.

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El papel base decorativo contiene una mezcla de pigmentos del pigmento de dioxido de titanio tratado de esta descripcion. La cantidad de dioxido de titanio en la mezcla de pigmentos puede ser de hasta 55% en peso, en particular de aproximadamente 5 a aproximadamente 50% en peso o de 20 a aproximadamente 45% en peso, basado en el peso del papel. La mezcla de pigmentos puede contener cargas tales como sulfuro de cinc, carbonato de calcio, caolm o mezclas de los mismos.

Se puede usar pasta papelera de madera blanda (pasta papelera de fibras largas) o pasta papelera de madera dura (pasta papelera de fibras cortas) o una combinacion de las mismas como la pasta papelera de celulosa para producir el papel grueso decorativo.

Tambien se pueden usar resinas resistentes a la humedad bien conocidas en la tecnica de la fabricacion de papel laminado.

El papel grueso decorativo se puede producir en un equipamiento tfpico bien conocido en la tecnica de la

fabricacion de papel laminado por el procedimiento de alta presion.

El papel base decorativo puede estar impregnado con la dispersion de resina sintetica convencional, tipicamente una dispersion acuosa de resina de melamina-formaldel'ndo. La cantidad de resina introducida en el papel base decorativo por impregnacion puede estar en el intervalo de 25 a 30% basado en el peso del papel.

Despues de secar el papel impregnado tambien se puede revestir o imprimir y despues aplicar a un sustrato tal

como un tablero de madera.

En los siguientes ejemplos, las descripciones de realizaciones ilustrativas y tfpicas de la presente descripcion no se pretende que limiten el alcance de la descripcion. Se pueden usar diferentes modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes sin salirse del verdadero esprntu y alcance de las reivindicaciones adjuntas. En una realizacion, las suspensiones de papel pueden estar sustancialmente exentas de otros colorantes convencionales y contener solamente los pigmentos de dioxido de titanio tratados de esta descripcion.

Metodos de ensayo

En los siguientes ejemplos, los resultados de ensayo se obtuvieron por los procedimientos descritos a continuacion. Pintura TFW-182

La pintura TFW-182 se produjo preparando una formulacion de pintura en emulsion usando una muestra de suspension producida a partir de 76,5% de solidos de TiO2 en agua. Deben usarse 100 g de mezcla madre de brillo en emulsion basada en emulsion de resina acnlica (Primal AC-388 de Rohm & Haas, una filial de Dow Chemicals, Midland, Michigan) (concentracion de pigmento en volumen 27%). La pintura se produjo mezclando 100 g de mezcla madre, 40,3 g de suspension y 0,7 g de agua.

Fotoestabilidad del laminado a las 72 horas

La fotoestabilidad del laminado a las 72 horas se determina midiendo el cambio de color en una probeta de laminado de papel que contiene melamina cuando se expone a la luz UV.

Se mezcla una muestra pequena de TiO2 (6,0 g) con 60 g de 50% agua/50% de resina de melamina-formaldel'ndo BLTM-817 (o BLTM 806), fabricante: BTL of Ohio, Toledo, Ohio, y la mezcla se mezcla en un Osterizer a alta velocidad alta durante un total de 2 minutos. Se pone una tira de papel de filtro de 3,8 x 18 cm (1-1/2"X7") en la solucion para que quede completamente saturada. Se retira el exceso de disolucion tirando de ambos lados de la tira de papel de un lado a otro de una varilla de vidrio. Las tiras de papel impregnadas se dejan secar durante 10 a 20 minutos y despues se ponen en un horno a 110°C durante 15 minutos. Despues se construye un laminado con las tiras impregnadas, que contiene las siguientes capas para la fabricacion: 1) papel secante, 2) chapa de prensado, 3) recubrimiento, 4) tira de filtro impregnada superior, 5) tira de filtro impregnada inferior, 6) hoja blanca, 7) 3 hojas de pasta papelera de nucleo Kraft, 8) hoja blanca, 9) recubrimiento, 10) chapa de prensado, 11) papel secante. El laminado construido se pone en la prensa Carver precalentada durante 6 minutos a 149°C (300°F) a 6,89 MPa (1000 psi) de presion. El color de esta tira se mide mediante un Hunter Labscan mediante L*a*b. Las tiras de ensayo se ponen en una maquina climatica con la intensidad de la radiacion UV fijada a 1,1 W/m2 a 420 nm. La temperatura del panel negro se fija a 63°C. La tira se expone durante 72 horas. En el espacio de 15 min de completarse la exposicion, se mide de nuevo L*a*b.

La fotoestabilidad del laminado a las 72 horas se mide como delta E*. Delta E* se calcula como sigue:

Delta E* = Rafz cuadrada ((Delta L*)A2 + (Delta a*)A2 + (Delta b*)A2)

Tfpicamente, la partfcula de pigmento tiene una fotoestabilidad menor de aproximadamente 8, mas tipicamente menor de 6, y para un laminado resistente a la luz una fotoestabilidad tfpica es menor de 2,4.

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Ejemplos

La descripcion se entendera mejor con referencia a los siguientes ejemplos ilustrativos. Las propiedades de los pigmentos preparados como en los ejemplos y las de diferentes pigmentos comerciales, para comparar, se muestran en las tablas. Todos los porcentajes estan en peso.

Ejemplo comparativo 1:

Se anadieron 18,9 litros (5 galones) de suspension de TO2 de concentracion -325 gramos por litro a un tanque pequeno agitado. El pH se ajusto a 9,5 usando hidroxido sodico al 20%. La suspension se calento a 90°C. Se anadio disolucion de silicato sodico al tanque pequeno agitado a lo largo de un periodo de 30 minutos en una cantidad suficiente para anadir 4,3% de SO2 mientras que el pH se mantema a 9,5 con la adicion simultanea de acido clorlmdrico diluido. El material se agito durante 30 minutos. La suspension se enfrio a 75°C con tiempo y hielo. El pH se disminuyo a 8,2 usando acido clorlmdrico. Se anadio disolucion de aluminato sodico al tanque pequeno agitado a lo largo de un periodo de 60 minutos en una cantidad suficiente para anadir 1,2% de A^O3 mientras el pH se mantema a 8,2 con la adicion simultanea de HCl diluido. El material se agito durante 30 minutos. El material se filtro, seco, tamizo y micronizo. Se midio la fotoestabilidad del laminado a las 72 horas en el pigmento.

Ejemplo 1:

Se repitio el ejemplo comparativo 1 con la siguiente excepcion: simultaneamente con la adicion de la disolucion de aluminato sodico, se anadio una disolucion de cloruro de cinc, en una cantidad suficiente para anadir 1,5% de ZnO. Los resultados se muestran en la tabla 1.

Ejemplo 2:

Se repitio el ejemplo 1 con la siguiente excepcion: la disolucion de cloruro de cinc se anadio en una cantidad suficiente para anadir 2,1% de ZnO. Los resultados se muestran en la tabla 1.

Ejemplo 3:

Se repitio el ejemplo 1 con la siguiente excepcion: la disolucion de cloruro de cinc se anadio en una cantidad suficiente para anadir 3,6% de ZnO. Los resultados se muestran en la tabla 1.

Resultados para el ejemplo comparativo 1 y los ejemplos 1-3:

Se midio la fotoestabilidad del laminado a las 72 horas en los cuatro pigmentos producidos antes con los siguientes resultados.

Ejemplo: % de ZnO Tabla 1 Fotoestabilidad del laminado a las 72 horas (AE*

C1: 0 3,61

1: 1,5 2,46

2: 2,1 2,24

3: 3,6 1,76

Ejemplo comparativo 2

Se repitio el ejemplo comparativo 1 con las siguientes excepciones: se anadio disolucion de silicato sodico en una cantidad suficiente para anadir 3% de SiO2. Se anadio disolucion de aluminato sodico en una cantidad suficiente para anadir 1,3% de A^O3. El pigmento se convirtio en una formulacion de pintura TFW-182. Los resultados se muestran en la tabla 2.

Ejemplo 4:

Se repitio el ejemplo comparativo 2 con la siguiente excepcion: simultaneamente con la adicion de la disolucion de aluminato sodico, se anadio una disolucion de cloruro de cinc, en una cantidad suficiente para anadir 1,6% de ZnO. Los resultados se muestran en la tabla 2.

Ejemplo 5:

Se repitio el ejemplo 4 con la siguiente excepcion: la disolucion de cloruro de cinc se anadio en una cantidad suficiente para anadir 2,3% de ZnO. Los resultados se muestran en la tabla 2.

Ejemplo 6:

Se repitio el ejemplo 5 con la siguiente excepcion: la disolucion de cloruro de cinc se anadio en una cantidad suficiente para anadir 3,6% de ZnO. Los resultados se muestran en la tabla 2.

Resultados para el ejemplo comparativo 2 y los ejemplos 4-6:

5 Las pinturas producidas en los cuatro ejemplos anteriores se aplicaron sobre tableros y se les dio exposicion externa de cara al norte para potenciar el crecimiento de moho. Se tomaron imagenes digitales de los tableros despues de 18 meses de exposicion y se analizo la decoloracion usando un Hunter Labscan para medir la blancura (L*) como aproximacion para la decoloracion debida al crecimiento de moho (menor L* con el tiempo equivale a mayor crecimiento de moho). Los datos mostraban que la L* de la muestra producida en el ejemplo comparativo era 10 estadfsticamente menor que la L* de las tres muestras con cinc coprecipitado con la alumina.

Tabla 2

Ejemplo: % de ZnO L* promedio

C2: 0 71,9

4: 1,5 75,5

5: 2,3 76,9

6: 3,6 74,2

Claims

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REIVINDICACIONES

1. - Una suspension de papel que comprende una partfcula inorganica tratada que tiene menor fotoactividad y propiedades antimicrobianas mejores, en donde la partfcula inorganica tratada comprende:

a. una partfcula de nucleo inorganico;

b. un primer tratamiento de un compuesto de silicio, en donde el compuesto de silicio se anade en una sola etapa; y

c. un segundo tratamiento que comprende un oxido de cinc y alumina coprecipitados,

en donde el compuesto de silicio es sflice, silicato de cinc o borosilicato y en donde el compuesto de silicio esta presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 20% en peso, basado en el peso total de la partfcula de nucleo inorganico, y

en donde la alumina esta presente en la cantidad de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 20% en peso calculado como AhO3 y basado en el peso total de la partfcula de nucleo inorganico, y

en donde el oxido de cinc esta presente en la cantidad de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 5% en peso, basado en el peso total de la partfcula de nucleo inorganico.
2. - La suspension de papel de la reivindicacion 1, que ademas comprende pasta papelera.
3. - La suspension de papel de la reivindicacion 1, en donde la partfcula de nucleo inorganico es ZnS, TiO2, CaCO3, BaSO4, ZnO, MoS2, sflice, talco o arcilla.
4. - La suspension de papel de la reivindicacion 3, en donde la partfcula de nucleo inorganico es dioxido de titanio.
5. - La suspension de papel de la reivindicacion 1, en donde la partfcula inorganica tratada esta presente en la cantidad de aproximadamente 30 a aproximadamente 90% en peso, basado en el peso total de la suspension de papel.
6. - La suspension de papel de la reivindicacion 1, en donde el compuesto de silicio es sflice, preferiblemente en donde la sflice es sflice anadida de forma pirogenica, o en donde la sflice se aplica usando un tratamiento en humedo.
7. - La suspension de papel de la reivindicacion 4, en donde la partfcula de dioxido de titanio tiene una fotoestabilidad menor de 2,4.
8. - La suspension de papel de la reivindicacion 1, en donde el tratamiento con oxido metalico comprende ademas oxidos de fosforo.
9. - Un papel pintado preparado a partir de la suspension de papel de la reivindicacion 1.
10. - El papel pintado de la reivindicacion 9, que ademas comprende una resina de melamina-formaldel'ndo.
11. - Un laminado que comprende el papel pintado de la reivindicacion 9.
12. - El laminado de la reivindicacion 11, que ademas comprende una capa nucleo de papel Kraft, una capa de soporte y un recubrimiento de superficie de melamina-formaldel'ndo.
13. - El laminado de la reivindicacion 12, que comprende un valor de AE* de 8 o menos despues de 72 horas de exposicion en la camara de luz de referencia.
14. - El laminado de la reivindicacion 12, que comprende un valor de AE* de 6 o menos despues de 72 horas de exposicion en la camara de luz de referencia.
15. - El laminado de la reivindicacion 14, que comprende un valor de AE* de 2,4 o menos despues de 72 horas de exposicion en la camara de luz de referencia.